4.2.1 電解池工作原理 課件 高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第二節(jié)電解池第1課時電解原理

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能網(wǎng)科學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解電解的概念，熟悉電解池的構(gòu)成條件。2.理解電解原理。3.掌握電解池電極反應(yīng)式和反應(yīng)方程式的書寫。思考：請回憶初中和高一課本中出現(xiàn)過“電解”的地方。2H2O2H2

+O2

電解思考：若將水換成CuCl2溶液，預(yù)計會觀察到什么現(xiàn)象？任務(wù)探究·深度學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)任務(wù)一電解CuCl2溶液實驗探究自主學(xué)習(xí)【實驗4-2】

在U形管中注入質(zhì)量分數(shù)為25%CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極材料，把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石墨棒(陽極)附近。接通直流電源，觀察U形管內(nèi)的現(xiàn)象和試紙顏色的變化。實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)

與直流電源負極相連的石墨棒上逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì)

與直流電源正極相連的石墨棒上有氣泡產(chǎn)生，氣體能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{結(jié)論：實驗表明，CuCl2溶液在通電條件下生成了Cu和Cl2說明電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，形成閉合回路

析出金屬銅產(chǎn)生了氯氣實驗原理分析①離子移動通電前：CuCl2=Cu2++2Cl－，

Ⅰ通電前H2OH++OH-氯化銅溶液中存在的離子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通電前這些離子在溶液中作自由運動。－＋陰極陽極Ⅱ通電后

通電后：在電場的作用下，溶液中的離子作定向運動，即Cl－、OH－向陽極（與直流電源正極相連的石墨棒）遷移，Cu2＋、H＋向陰極（與直流電源負極相連的石墨棒）遷移?！娟P(guān)鍵】由電子的流向

確定離子流向(1)通電前，氯化銅溶液里主要存在哪些離子？這些離子的運動情況怎樣？(2)通電后，這些離子的運動情況有什么改變？

電路中電子如何流向？陰、陽離子如何運動？②電極反應(yīng)：2Cl－

－

2e－

=Cl2↑（氧化反應(yīng)）Cu2+

＋2e－

=Cu（還原反應(yīng)）總反應(yīng)式：Cu2+＋2Cl－

Cu+Cl2↑電解

－＋陰極陽極Ⅱ通電后陽極：陰極：③結(jié)論：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程。

當(dāng)離子到達電極時，失去/獲得電子，發(fā)生氧化/還原反應(yīng)的過程，稱為放電(3)當(dāng)離子定向運動到電極表面上時，發(fā)生了什么變化？

寫出兩極的電極反應(yīng)式。學(xué)習(xí)任務(wù)二電解池的工作原理1．電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過程。注意：①電流應(yīng)是直流電

②熔融態(tài)的電解質(zhì)也能被電解

③電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程。

④電解是一種強的氧化還原反應(yīng)手段，可以實現(xiàn)非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。

⑤電解使電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而儲存在電解產(chǎn)物中，轉(zhuǎn)化過程中遵循能量守恒定律?！舅伎肌侩婋x和電解有何區(qū)別？電離無需通電而電解需要，電解質(zhì)先電離后電解2．電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置(也稱電解槽)。①直流電源；③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合回路。②電極陰極與電源負極相連陽極與電源正極相連4．電解原理：注意電子只在外電路中定向移動①電子：負極陰極，

陽極正極。②離子：陽離子陰極；

陰離子陽極。注意離子只在內(nèi)電路中定向移動3．電解池的構(gòu)成：CuCl2溶液CCl－Cu2＋5、離子的放電順序陰極：得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；不管電極材料是活性的還是惰性只起導(dǎo)電作用，不參與反應(yīng)。只由溶液中的陽離子得電子（1）若是活性電極（除Pt、Au以外的金屬）做陽極，則活性電極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；（2）若陽極為Pt、Au、C等惰性電極，則僅是溶液中的陰離子放電。

即:活潑金屬＞S2-＞

SO32-

＞

I

-＞Br

-＞Cl

-＞OH-

(堿/水)

＞最高價含氧酸根離子）＞F-在溶液中只考慮此部分陽極：失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+(酸)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+(水)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+在溶液中多考慮此部分在水溶液中不放電只在熔融狀態(tài)時放電濃度很大時排在水電離的氫離子之前6.電極反應(yīng)式的書寫陽極反應(yīng)式：失電子如:S2--2e-=S

2I--2e-=I2

4OH-

-4e-=2H2O+O2↑

陰極反應(yīng)式：得電子如：Ag++e-=AgFe3++e-

=Fe2+

Cu2+

＋2e－

=Cu

2H++2e-=H2↑2H2O+2e-=H2↑+2OH-

判斷電極

找全離子

判斷放電順序

電極反應(yīng)式

總反應(yīng)式活性電極:直接反應(yīng)惰性電極:根據(jù)溶液中陰離子的放電順序

陽極練一練

1.寫出用銅做電極電解H2SO4溶液的電極反應(yīng)式陽極：陰極：Cu

-2e–

＝Cu2+

2H++2e–

＝H2↑總反應(yīng)：Cu+2H+===Cu2+

+

H2↑電解電解Cu+2H2SO4===CuSO4

+

H2↑借助電解，可以使非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)進行2寫出用惰性電極電解氯化鈉溶液的電極反應(yīng)和總電解反應(yīng)陽極：

。陰極：

。

總電解反應(yīng)：

。

2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2Cl-+2H2O==Cl2↑+H2↑+2OH-

電解判斷電極→找全離子→判斷放電順序→電極反應(yīng)式→總反應(yīng)式注意：1.若H+、OH－由水電離，則總反應(yīng)中需將其變?yōu)镠2O2.所有總反應(yīng)的條件均為電解

7.陰陽極的判斷電解CuCl2與NaCl的混合溶液(惰性電極)，陰極上和陽極上最先析出的物質(zhì)為A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2BC電解類型舉例電極反應(yīng)溶液PH變化電解質(zhì)濃度溶液復(fù)原方法物質(zhì)類別實例電解水型

電解電解質(zhì)型

含氧酸H2SO4強堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽KNO3無氧酸HCl減小增大不變H2O陽極:2Cl-－2e-=Cl2↑陰極:2H++2e-=

H2↑增大HCl不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2陽極:2Cl-－

2e-=Cl2↑陰極:Cu2++2e-=

Cu↓CuCl2陰極:4H++4e-

==2H2↑陽極:2H2O-4e-==4H++O2↑陰極:4H2O+4e-==2H2↑+4OH-陽極:4OH--4e-

==2H2O+O2↑陰極:4H2O+4e-==2H2↑+4OH-陽極:2H2O-4e-

==4H++O2↑增大增大增大減小減小電解質(zhì)溶液復(fù)原方法（元素守恒法）看總反應(yīng)的產(chǎn)物中什么元素脫離溶液，合并加入學(xué)習(xí)任務(wù)三用惰性電極進行電解時的電解一般規(guī)律電解類型舉例電極反應(yīng)溶液pH變化溶液復(fù)原方法物質(zhì)類別實例活潑金屬的無氧酸鹽NaCl

不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4

陽極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H2O+2e-=H2↑+2OH-陽極：2H2O-4e-=O2↑+4H+陰極：2Cu2++4e-=2CuHClCuO或碳酸銅放氫生堿型放氧生酸型增大減小電解質(zhì)濃度生成新電解質(zhì)生成新電解質(zhì)學(xué)習(xí)任務(wù)三用惰性電極進行電解時的電解一般規(guī)律用惰性電極電解足量的下列溶液，一段時間后，再加入一定量的另一種物質(zhì)（方括號內(nèi)），不能使溶液與原來溶液一樣的是（

）A、CuCl2【CuCl2】

B、NaOH【H2O】

C、NaCl【HCl】D、CuSO4【Cu（OH）2】D【電化學(xué)過程的系統(tǒng)思想與方法】教材P105方法導(dǎo)引小結(jié)：電解池與原電池的比較原電池

電解池能量轉(zhuǎn)化

反應(yīng)能否自發(fā)進行構(gòu)成裝置

電極名稱

電極反應(yīng)

電子流向

電流流向

離子流向

化學(xué)能→電能

電能→化學(xué)能

自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)

非自發(fā)或自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)

兩極、電解質(zhì)、導(dǎo)線

兩極、電解質(zhì)、電源

負極

正極

陰極（與負極相連）

陽極（與正極相連）

失電子—氧化反應(yīng)

得電子—還原反應(yīng)

得電子—還原反應(yīng)

失電子—氧化反應(yīng)

負極→外電路→正極

負極→陰極，陽極→正極

正極→負極

正極→負極

陽離子→正極，陰離子→負極

陽離子→陰極，陰離子→陽極

小結(jié)：原電池與電解池的電極反應(yīng)：負陽氧，正陰還原電池的離子走向：陽正，陰負；電解池的離子走向：陰陽相吸

3.下列裝置屬于電解池的是（）DAB1.如圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實驗現(xiàn)象中正確的是(

)A.逸出氣體的體積,a電極的小于b電極的B.一電極逸出無味氣體,另一電極逸出有刺激性氣味氣體C.a電極附近呈紅色,b電極附近呈藍色D.a電極附近呈藍色,b電極附近呈紅色答案:D解析:A、b電極分別為電解池的陰極和陽極,其電極反應(yīng)分別是4H++4e-==2H2↑和4OH--4e-==O2↑+2H2O;即a極逸出的氣體體積比b極大。a極和b極溶液分別顯堿性和酸性,故可以看到a電極附近呈藍色,b電極附近呈紅色。2.用如圖所示裝置(X、Y是直流電源的兩極)分別進行下列各組實驗,則下表中所列各項對應(yīng)關(guān)系均正確的一組是 ()C4.用惰性電極進行電解,下列說法正確的是(

)A.電解稀硫酸,實質(zhì)上是電解水,故溶液pH不變B.電解稀氫氧化鈉溶液,要消耗OH-,故溶液pH減小C.電解硫酸鈉溶液,在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2D.電解氯化銅溶液,在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1

答案:D

解析:電解稀硫酸實質(zhì)上是電解水,c(H+)增大,溶液pH減小,A項錯誤:電解稀氫氧化鈉溶液,實質(zhì)上也是電解水,c(OH-)增大,溶液pH增大,B項錯誤;電解硫酸鈉溶液,在陰極上生成H2,陽極上生成O2,其物質(zhì)的量之比為2∶1,C項錯誤。注意：若陰極為H+放電,則陰極區(qū)c(OH-)增大;若陽極區(qū)為OH-放電,則陽極區(qū)c(H+)增大;若陰極、陽極同時有H+、OH-放電,相當(dāng)于電解水,電解質(zhì)濃度增大(飽和溶液除外)。5.用石墨棒作電極,在Na+、Cu2+、Cl-、SO4

2-中選出適當(dāng)離子組成電解質(zhì),電解其溶液,寫出符合條件的一種電解質(zhì)的化學(xué)式:(1)當(dāng)陰極放出H2,陽極放出O2時,電解質(zhì)是

。

(2)當(dāng)陰極析出金屬,陽極放出O2時,電解質(zhì)是

。

(3)當(dāng)陰極放出H2,陽極放出Cl2時,