高中化学：电解池(公开课课件)

增大
不变
HCl
阳极：2Cl- =2e-＋Cl2↑ 阴极：2H++2e- =H2↑
增大
CuCl2
阳极：2Cl- = 2e- ＋Cl2↑ 阴极：Cu2++2e- =Cu↓
增大
NaCl
阳极：2Cl- =2e- ＋Cl2↑ 阴极：2H++2e- =H2↑
增大
阳极：4OH- = 4e- ＋O2↑+2H2O
CuSO4 阴极：2Cu2++4e- = 2Cu↓
C
3.构成电解池的条件：
①直流电源；
阴极:与电源负极相连 ②阴、阳
电极
阳极:与电源正极相连
③电解质溶液或熔融电解质； ④形成闭合回路。
[还原反应] [氧化反应]
➢4.电解池中离子和电子的移动方向
－e- ＋
－
阴极
＋
阳极
Cu
e-
oooo
oooo oooo oooo
Cl2
oooo
oooooooooooo ooooooooooo
减小
H2O
HCl CuCl2 HCl CuO
电解规律（惰性电极）小结
Ⅰ
Ⅱ
阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-
阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+
Ⅲ
Ⅳ
Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型 如CuCl2 、HCl
Cl-、OH- 向阳极移动。
在阳极，由于
Cl- 容易失去电子，被氧化生成 Cl2 。
阳极方程式：
2Cl- - 2e- = Cl2
;
（2）在阴极，由于 H+ 容易得到电子被还原生成 H2 ．
使H2O 电离向右移动，因此阴极
PH
增大 。
OH- 浓度增大，
阴极方程式： 2H+ + 2e- = H2 。
电解
纯铜
粗铜 阳极：Zn Fe Ni Cu
Zn→ Zn2+＋2eFe → Fe2+＋2eNi → Ni2+＋2eCu→ Cu2+＋2e-
Ag 阳极泥
CuSO4溶液
Au
阴极:
Cu2+ + 2e- → Cu
有气泡逸出 使淀粉碘化钾试纸变蓝
不能使带火星木条复燃
氯气
氧气？
①离子移动 通电前：CuCl2 = Cu2+ + 2Cl－， Cu2+、Cl－为自由移动的离子； 通电后：Cu2+ Ｈ＋移向阴极， Cl－ ＯＨ－移向阳极；
②电极反应：
阳极： 2Cl－ － 2e－ = Cl2↑（氧化反应）
阴极： Cu2+ ＋ 2e－ = Cu（还原反应）
装置
原电池
电解池
电极 名称
电极 反应
负极：较活泼金属 正极：较不活泼金属 （或能导电的非金属）
负极：氧化反应，金属 失电子 正极：还原反应，溶液 中的阳离子得电子
阳极：与电源正极相连 阴极：与电源负极相连
阳极：氧化反应，溶液 中的阴离子失电子或电 极金属失电子 阴极：还原反应，溶液 中的阳离子得电子
Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 如NaCl
Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3 Ⅱ与Ⅳ区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH
(2014·高考海南卷)以石墨为电极，电解 KI 溶液(其中
含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( D )
A．阴极附近溶液呈红色
B．阴极逸出气体
C．阳极附近溶液呈蓝色
电子
导线
流向 负极
正极
电源负极→电解池阴极 电解池阳极→电源正极
结一结： ①电极反应：阳氧化、阴还原
②离子流向： 阴阳相吸
(阳氧)
③电子流向：电子从负极流向阴极，经溶液离子 导电，再从阳极流回正极
一、电解原理
5.放电能力
阴离子失去电子,阳离子得到电子的过程叫放电。
离子得失电子的能力 影响离子放电的因素：
第三节 电解池
探究实验1
实验 如图甲所示，将用导线连接在一起的
步骤 两型根管石中墨，碳观棒察插现入象。盛有CuCl2溶液的U
实验 现象
无现象
结论 没有且不能自发发生原电池反应 甲
分析原因: 甲装置不满足构成原电池的条件
探究实验2
如图所示，将两根石墨
棒分别跟直流电源的正
＋
－
极和负极连接，浸入盛
C
有CuCl2溶液的烧杯中 ， 阳极
写电极反应 【方法小结】
• 1.分析溶液中存在的所有离子（包括水的电 离）、并分成阳离子组和阴离子组。
• 2.根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应， 而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反 应式。（注意得失电子守恒）
• 3.由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。 （弱电解质的须保持分子形式）
电解规律
总化学方程式：2NaCl 2H2O Cl 2 H2 2;NaOH
总离子方程 式:
2Cl
电解
2H 2O
Cl 2
H2
2OH
.
• (3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： _阴__极__附__近__的__溶液无色变为红色 ，两极极板上都有气体
产生，如何检验气体的种类？
阳极:产生刺激气体使湿润KI淀粉试纸变蓝色.
AgNO3溶液
阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑或(4H2O=4H++4OH-）
阴极：4Ag++4e-=4Ag 总反应式：4Ag++2H2O通==电4Ag +O2 ↑+4H+
三、电解规律(用惰性电极电解时)
⑴电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，
如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液 例如：电解硫酸钠溶液
阳极 阴极 电解液
A
石墨 石墨
CuSO4溶液
B
B Cu
石墨
Na2SO4溶液
C Cu Fe H2SO4溶液
D Cu Pt H2O
四、电解原理的应用
1、氯碱工业 电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。
（1）在NaCl溶液中,NaCl电离出 Na+、Cl- ，H2O电离出H+、OH-。 通电后，在电场的作用下， Na+、H+向阴极移动，
电解CuSO4溶液
阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 2Cu2+ +4e－＝2Cu
总反应： 2CuSO4 +2H2O电＝解 2Cu+O2↑ +2H2SO4 电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢
复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。
⑷电解活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水 都有一部分被电解，如电解NaCl溶液等。
Cu2+ H+向阴极区移动； Cl- OH-向阳极区移动
思考3：猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么
样的电极反应？产物可能是哪些？
阴极区：Cu2+→Cu 阳极区： Cl-→Cl2↑
H+→H2↑ OH-→O2↑
实验结果交流
B. 实验记录
氢气？
实验现象
产物验证
产物确定
阴极
有红色固 体析出
—————
铜
阳极
阳极
阴极
实例
CuCl2
氯 气
CuCl2溶液
电极反应
铜 浓度
阳极：2Cl--2 e- =Cl2↑ 阴极：Cu2++ 2e-=2Cu↓
减小
CuCl2 电解 Cu+Cl2 ↑
PH 复原 值
增 大
CuCl2
阳极
阴极
实例 Na2SO4
氧
氢
气
Na2SO4溶液 气
电极反应
浓度 PH 复原 值
阳极: 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 ↑
阴极: 4H ++ 4e- =2H2 ↑
变大
2H2O 电解 2H2 ↑ + O2 ↑
不 变
加 H2O
阳极
阴极
实例 NaCl
氯
氢
气
气
NaCl溶液
电极反应
浓度 PH 复原 值
阳极: 2Cl- - 2e- = Cl 2↑ 阴极: 2H ++ 2e- =H2 ↑
减小
增 大
加 HCl
电解
2NaCl+2H2O
Cu2+
Cl Cl
电解氯化铜溶液实验装置
单击电子流动
电子的流向: 电子从外加电源的负极流出， 流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极 。（注：电子只在外电路定向移动，不能从 溶液中移动）
离子定向移动的方向:
阳离子向 阴极移动, 阴离子向 阳极移动. 惰性电极与活性电极：
惰性电极(铂、金、石墨)：仅仅导电，不参与反应
离子的浓度
电解质在水溶液中放电顺序
阴极：氧化性强的离子先得电子
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+ >Pb2+ > Sn2+ +>Fe2+>Zn2+ 浓度大时先于 H+放电 >H+ > Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 水中H+先放电
金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。
阳极 (C)： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑
阴极 (C)： 2H+ +2e－＝ H2 ↑ 总反应：2NaCl+2H2O＝电＝解 2NaOH+ Cl2↑ + H2↑
电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢 复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl。
四、 电解质溶液用惰性电极电解的示例：
电解 类型
举例
物质类别
实例
电极反应
溶液PH 变化
溶液复原方法
仅溶剂 水电解
仅溶质 电解
溶质和 溶源自文库同 时电解
含氧酸
强碱
活泼金属的 含氧酸盐
无氧酸
不活泼金属 的无氧酸盐
活泼金属的 无氧酸盐 不活泼金属的 含氧酸盐
H2SO4 NaOH
Na2SO4
减小
阳极：4OH- 4e- -=＋O2+2H2O
阴极：4H+ + 4e- =2H2↑
D．溶液的 pH 变小
练习
• 1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。
练习
2. 右 图 中 x 、 y 分 别 是 直 流电源的两极,通电后发 现a极板质量增加,b极板 处有无色无臭气体放出, 符合这一情况的
A
3. 根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应： Cu + 2H2O=Cu(OH)2↓+ H2↑。但选择恰当电极材料 和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是
阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 4H+ +4e－＝2H2 ↑ 总反应：2H2O＝电＝解 O2↑ +2H2↑
实质：电解水
电解后溶液中溶质的质量分数 增大 ，若要恢复
原来的浓度，只需加入一定量的 水 即可。
⑵电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的 无氧酸盐溶液，如电解盐酸、CuCl2溶液等
阳极：还原性强的离子先失电子
金属 > S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>NO3－>SO42－>F－
除Pt、Au
思考? 电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果：
Na2SO4 ＝
2Na++
2—
SO4
离子放电的顺序
H2O
阳离子
阴离子
H+ + OH—
H+ >Na+
OH－>SO42－
阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 4H+ +4e－＝2H2 ↑ 总反应：2H2O＝电＝解 O2↑ +2H2↑
阴极:产生无色、无味气体
第一个问题:
(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,
反应方程式: Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O .
(2)避免生成物H2和Cl2混合,
因为: 混合遇火或遇强光爆炸
.
解决方法:使用离子交换膜
2.铜的电解精炼
粗铜 含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等)
总反应式：CuCl2 电解 Cu + Cl2↑
Cl- Cl- Cl-
Cu2+
Cl-
Cl-
Cu2+
Cu2+
Cl-
Ⅰ通电前 －＋
阴极
阳极
Cu2+
Cl-
ClCl- Cl-
Cu2+
Cu2+ Cl-
Cl-
Ⅱ通电后
一、电解原理
1.电解： 使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起
氧化还原反应的过程，叫做电解。
2.电解池： 电能转变为化学能的装置。 C
电解盐酸
阳极： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑
阴极： 2H+ +2e－＝ 总反应：2HCl＝电＝解
H2 ↑ Cl2↑
+
H2↑
实质：电解质本身被电解
电解后溶液中溶质的质量分数减小 ，若要恢复
原来的组成和浓度，需加入一定量的 溶质 (通入一 定量的HCl气体)
⑶电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都 有一部分被电解，如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液 等。
活性电极（除铂、金外的金属）：既可以导电、又可 以参与电极反应
电解池与原电池有哪些异同
装置
原电池
电解池
装置 实例
定义
将化学能 置
转变成电能的装
将电能转变成化学能的装 置
①活泼性不同的两电极 ①两电极接直流电源
形成 ②电解质溶液
②电解质溶液
条件 ③形成闭合回路
③形成闭合回路
电解池与原电池有哪些异同(续)
C
阴极
再接通12V直流电,观察 Cl2 现象。
Cu －－
约3～5min后切断电源。
CuCl2溶液
实践探究
CuCl2＝ Cu2++2Cl-
1、向氯化铜溶液中通入直流电 H2O
A：理论先行
H+ + OH-
思考1：氯化铜溶液中含有哪些微粒?
阳离子：Cu2+ H+
阴离子：Cl- OH-
思考2：在通电时这些微粒各向什么区移动？
2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑
阳极
阴极
氧 气
铜
CuSO4溶液
实例
电极反应
浓度 PH值 复原
阳极: 4OH- -4e- = 2H2O+O2 ↑
加
CuSO 阴极：Cu2++ 2e- = Cu
减小 减小 CuO
4
电解
2CuSO4+ 2H2O
2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4
试一试
练习：以石墨作电极，电解下列溶液，写出电 极反应及电解总反应式。