高中化学：电解池(公开课课件)

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？
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
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）
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)
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
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
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
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
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
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
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：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↑
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↓
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
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
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
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
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