一轮复习电解池教案

电解原理及其应用

【复习目标】

知识技能目标

(1) 理解电解的原理，记住常见离子的放电次序，初步掌握一般电解反应产物的判断方法。

(2) 能正确判断电解池的阴阳极，能正确书写电极反应和电解总反应方程式

(3) 能正确分析充电电池

(4) 使学生了解铜的电解精炼和电镀铜的原理。

(5) 了解氯碱工业反应原理：正确书写电极反应方程式和电解的总化学方程式。

能力方法目标

培养发现问题、解决问题能力，体验大胆猜测。

电解原理

1. 电解的概念

使电流通过电解质溶液（熔融态离子化合物）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。

注意：①电流必须是直流而不是交流。②电能转化为化学能。③强有力氧化还原反应手段

2. 电解池的概念

借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。

3. 构成电解池的条件

（1）直流电源。

（2）两个电极：阳极发生氧化反应，与电源的正极相连；

阴极发生还原反应，与电源的负极相连。

（3）电解质溶液或熔融态离子化合物。

4. 放电次序

①放电：阳离子得到电子或阴离子失去电子而使离子所带电荷数目降低的过程。

②惰性电极：用石墨、金、铂等还原性很弱的材料制做的电极，理由是它们在一般的通电条件下不发生化学反应。

③非惰性电极：用铁、锌、铜、银等还原性较强的材料制做的电极又叫做活性电极，它们做电解池的阳极时，先于其他物质发生氧化反应。

惰性阳极上：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞SO42－（NO3－）＞F－（与阴离子还原性一致）；阴极上：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3+＞Cu2＋＞(H＋)＞Pb2+＞Sn2＋＞Fe2+＞Zn2+＞（H＋）＞Al3＋＞Mg2+＞Na＋（与阳离子的氧化性强弱一致）

说明：由于H＋离子放电产生的H2不能很快地离去，增大了电极与溶液之间的电阻等原因，使H ＋的放电顺序发生变化。还应注意：在离子浓度相差十分悬殊的情况下，浓度大的离子可能先放电，如：电解饱和ZnSO4溶液时，阴极上的主要产物是锌

5. 电解质导电的实质

电解质溶液（或熔融态离子化合物）的导电过程，就是电解质溶液（或熔融态离子化合物）的电解过程。

6．电解池阴、阳极的判断方法：

（1）根据电极与电源两极相连的顺序判断。与电源正极相连的一极为电解池的阳极，与电源负极相连的一极为电解池的阴极。

（2）根据电解质溶液里离子流动的方向判断。在电解质溶液里阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。

（3）根据电解时两极发生的现象判断。在电解池中阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，两极可观察到不同的现象，根据发生的现象可判断出阴、阳两极。

7. 分析电解反应的一般方法步骤为：

a.应先根据外接电源正确判断出阴阳极

b.再看电极材料，若金属做阳极（除Au、Pt外），电极本身会发生氧化反应

c.最后看电解质溶液中存在的离子，分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组；

d.分别对阴、阳离子排出放电顺序，写出两极上的电极反应式；

e.合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。

8．电解后整个溶液的PH值变化由总反应及溶液浓度的变化来决定，可分为以下几种情况：

若消耗H+或生成OH－，溶液的pH值增大；

若消耗OH－或生成H+，溶液的pH值减小。

若电解水，PH值的变化由原溶液的PH值来决定。

电解后电极附近溶液的pH值变化：．

由于离子迁移速率赶不上反应速率，所以判断电极周围溶液PH值的变化（指示剂的变色）应看电极反应，而不是看离子的迁移。

若阳极周围生成O2，则消耗OH－，PH值减小；

若阴极周围生成H2，则消耗H+，PH值增大。

9．几种典型电解质溶液的电解

类型

电极反应特点实例

电解

对象

电解质

浓度

溶液

pH值

使电解

质溶液

复原

电解水型阴：2H++2e－＝H2↑↓

阳：4OH－–4e－＝2H2O+O2↑

NaOH

H2SO4

Na2SO4

水增大

增大

减小

不变

加H2O

电解溶质型电解质电离出的阴阳离子分

别在两极上放电

HCl

CuCl2

电解质

电解质

减小

不考虑

增大

加HCl

加CuCl2

放H2生碱型阴：H2O放H2生碱

阳：电解质阴离子放电

NaCl

电解质

和水

生成新

电解质

增大加HCl

放O2生酸型阴：电解质阳离子放电

阳：H2O放O2生酸

CuSO4

AgNO3

电解质和

水

生成新

电解质

减小

加CuO

加Ag2O

1. 铜的电解精炼

（1）电解法精炼铜的装置（如图）

（2）电解法精炼铜的化学原理

阳极（粗铜）：Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋Fe－2e－=Fe2＋Ni－2e－=Ni2＋

阴极（纯铜）：Cu2＋＋2e－=Cu

说明：

①以铜为材料做的电极属于活性电极。在一般的电解条件下，活性阳极先于电解质溶液中的成分发生氧化反应。

②粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，

但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等杂质，因为给出电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的铜失去电子变成离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥（阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料）

③电解过程中，电解质溶液成分和浓度发生改变。

④用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜，它的纯度可达到99.95%～99.98%。

2. 电镀

（1）电镀的涵义

电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。

（2）电镀的目的

电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。

（3）电镀的原理

电镀的原理与电解精炼铜的原理是一致的。电镀时，一般都是用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液；把待镀金属制品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极；用镀层金属作为阳极，与直流电源正极相连。通入低压直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，这些离子在阴极获得电子被还原成金属，覆盖在需要电镀的金属制品上。

⑷电镀过程中，电解质溶液成分和浓度不发生改变。

3. 氯碱工业

（1）电解饱和食盐水反应原理

用惰性材料作阳极，电解食盐的饱和溶液，生成Cl2、H2和NaOH。

阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑（放电顺序：Cl－>OH－）

阴极：2H＋＋2e－=H2↑（放电顺序：H＋>Na＋）

在上述反应中，由于H+在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里OH－的浓度增大而呈现碱性。