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1、第四章 电化学基础,第三节 电解池,人教版选修4 化学反应原理,复习回顾,原电池：将化学能转变为电能的装置。,想一想：构成原电池的条件是什么?,两个活性不同的电极,电解质溶液(一般与活泼性强的电极能发生氧化还原反应),形成闭合回路,(4)自发进行的氧化还原反应,复习回顾,原电池：将化学能转变为电能的装置。,问一问：原电池的电极如何判断?,联想*质疑,CuCl2溶液,负极：,正极：,电池总反应：,CuCl2溶液,如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2 溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置吗？,复习回顾,写一写：原电池的电极反应式?,Zn 2e- = Zn2+,Cu2+ 2e- = Cu,Zn+C
2、u2+ = Zn2+Cu,CuCl2溶液在电流的作用下发生了化学变化，分解生成了Cu和Cl2,一、电解原理（以电解氯化铜为例）,实验4-2：用惰性(石墨)电极电解氯化铜溶液,阴极,阳极,氯 气,铜,CuCl2溶液,有气泡，气体有刺激性气味，并能使 湿润的KI-淀 粉试纸变蓝,碳棒上有一层红色 的物质析出,现象：,阴极：,阳极：,铜,Cl2,结论：,电解氯化铜溶液微观模拟,实验分析：,第三节 电解池,一、电解原理,1、电解：,使电流通过电解质溶液而在阴、 阳两极引起氧化还原反应的过程。,2、电解池（电解槽）：,把电能转化为化学能的装置,注意：电流必须是直流而不是交流。 熔融态的电解质也能被电解。
3、,【思考1】电解池的两极是怎样确定的？,、两个电极及电极反应,阴极：与电源负极相连电子流进还原反应 阳极：与电源正极相连电子流出氧化反应,、两个电极的确定及电极反应,阴极,阳极,、两个电极的类型：,惰性电极(铂、金、石墨)： 仅仅导电，不参与反应 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,惰性电极与活性电极,【思考2】形成电解池的条件是什么？,阴极,阳极,阴极,阳极,4、形成电解池的条件,与电源相连的两个电极,电解质溶液或熔化的 电解质,形成闭合回路,阴极,阳极,【思考3】在电解过程中，电子、离子是如何形成闭合回路的？,电子的流向: 电子从外加电源的负极流出，流到电解池的
4、阴极，再从阳极流回电源正极。（注意：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。,【思考4】电解质溶液导电的实质是什么？,阴极,阳极,5、电解质溶液导电的实质,对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应；电解质的阴离子移向阳极失去电子（有的是组成阳极的金属原子失去电子）发生氧化反应，电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的导
5、电过程，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的电解过程。,【思考5】如何书写电极反应方程式和总方程式？,通式： 阴极：氧化剂ne-=还原产物 阳极：还原剂ne-=氧化产物 总电解反应式：阴阳极反应式相加所得的式子（考虑电子守恒）,、电极反应式的书写： （以电解CuCl2 为例）,阴极,阳极,阳离子移向阴极放电， 阴离子移向阳极放电 阴极：Cu2+2e-Cu 还原反应 阳极：2Cl- -2e- Cl2 氧化反应 总反应式：,加CuCl2,变小,【思考6】电解后氯化铜的浓度如何变化？,【思考7】若要使电解质溶液复原，怎么办？,【思考8】什么叫放电？,阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。,【思考
6、9】为什么Cu2+、Cl-放电，而不是 H+和OH-？,阴离子放电：与阴离子的还原性的相对强弱有关 阳离子放电：与阳离子的氧化性的相对强弱有关,【思考10】阴阳离子的放电顺序是什么？,、离子放电顺序：,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+) Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按H+, 不同时按（H+）,无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：,阴极:,活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。 用惰性电极(Pt、A
7、u、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序是：,S 2-SO32-I -Br -Cl -OH -NO3 -SO42-(等含氧酸根离子）F-,阳极：,【思考11】电解氯化铜溶液时，溶液中Cu2和Cl放 电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？,溶液中Cu2+和Cl放电完毕后，原溶液变为纯水，此时，在纯水中存在H+和OH， H+在阴极放电，OH在阳极放电，实际上是电解水的过程，所以： 阴极：4H+ + 4e = 2H2 阳极：4OH 4e =2H2O + O2 总反应：2H2O = 2H2 + O2 ,【思考12】在电解氯化铜溶液的装置中，若把电解质换成氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。,电解
8、,（1）溶液中所含阳离子：H+、Na+， 放电顺序：H+ Na+ 阴 极：2H+ + 2e = H2 ,（2）溶液中所含阴离子：OH、Cl， 放电顺序：Cl OH 阳 极：2Cl 2e = Cl2 ,总反应： 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2 ,【思考13】氯化钠溶液换成熔融的氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。,电解,熔融的氯化钠中有Na+和Cl ，Na+在阴极放电生成金属钠，Cl在阳极放电生成氯气。,阴极：2Na+ +2e- = 2Na （氧化反应） 阳极：2Cl- -2e- = Cl2 （还原反应） 总式：,阴极,阳极,氯 气,钠,熔融NaCl,8：电解规
9、律,阴极,阳极,氯 气,铜,阳极：2Cl-2 e- =Cl2,阴极：Cu2+ 2e-=2Cu,减小,增大,CuCl2,CuCl2溶液,阳极,阴极,氧气,氢 气,阳极: 4OH- - 4e- =2H2O+O2 ,阴极: 4H + 4e- = 2H2 ,变大,不 变,加 H2O,Na2SO4溶液,2H2O 2H2 + O2 ,阳极,阴极,氯气,氢 气,阳极: 2Cl- - 2e- = Cl 2,阴极: 2H + 2e- =H2 ,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 ,减小,增 大,加 HCl,NaCl溶液,阳极,阴极,氧 气,铜,阳极: 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 ,
10、阴极：Cu2+ 2e- = Cu,减小,减小,加 CuO,CuSO4溶液,电解规律（惰性电极）小结,与区：电解本身型 如CuCl2 、HCl等 与区：放氢生碱型 如NaCl、KI等 与区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3等 与区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH等,电解质溶液用惰性电极电解的示例：,含氧酸,H2SO4,强碱,NaOH,活泼金属的含氧酸盐,Na2SO4,无氧酸,HCl,阴极:4H+ + 4e- = 2H2 阳极:4OH-4e-=O2+2H2O,减小,增大,不变,H2O,阳极:2Cl- 2e-=Cl2 阴极:2H+2e- = H2,增大,HCl,不活泼金属的无氧
11、酸盐,CuCl2,阳极:2Cl- 2e- =Cl2 阴极:Cu2+2e- = Cu,增大,CuCl2,活泼金属的无氧酸盐,NaCl,阳极:2Cl-2e- =Cl2 阴极:2H+2e- = H2,增大,HCl,不活泼金属的含氧酸盐,CuSO4,阳极:4OH-4e-=O2+2H2O 阴极:2Cu2+4e- = 2Cu,减小,CuO,放氢生碱,放氧生酸,小结1：分析电解反应(用惰性电极时)的一般思路：,明确溶液中存在哪些离子,根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应的离子先后， 最后分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,【思考15】电解与电离有哪些异同呢？,阴阳离子定向移动，在两极上失得
12、电子成为原子或分子。如： CuCl2=Cu+Cl2,通电,电解质溶于水或受热融化状态,电解质电离后，再通直流电,电解质电离成为自由移动的离子例：CuCl2=Cu2+2Cl-,只产生自由移动的离子,发生氧化还原反应生成了新物质,电解必须建立在电离的基础上,【思考16】电解池与原电池有哪些异同呢？,小结2：电解与电离比较：,【思考17】电解池有什么规律？,电能转化为化学能,阳极（接电源正极）,阴极（接电源负极）,阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移,化学能转化为电能,负极,正极,阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移,都是氧化还原反应,小结3：原电池与电解池的比较:,不自发,自发,巩固练习,1、电极反应
13、方程式及电解总反应方程式的书写(惰性电极，溶液)： H2SO4HClNaOH K2SO4CuCl2CuSO4 NaClKMnO4 2、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶液时，阴极析出的物质是_；阳极产物是_。 3、两极都用银片作电极电解AgNO3溶液时，阳极的产物是_；阴极的产物是_。,练习,4、试写出下列装置中所发生的电极反应方程式。,石墨 石墨 粗铜 纯铜 纯铜 铁,CuSO4溶液,CuSO4溶液,CuSO4溶液,(A) (B) (C),练习,5、如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名称、电极反应式、二池pH值的变化情况。,6.写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液PH
14、值的变化。,7.如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是 A.P是电源的正极 B.F极上发生的反应为：4OH- - 4e-=2H2O+O2 C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应 D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变,B,8.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，而在和两极，电极产物的物质的量之比为12的是 甲 乙 A B C D 甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4 乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3,D,9.为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时
15、间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是 AX是正极，Y是负极 BX是负极，Y是正极 CCuSO4溶液的PH值逐渐减小 DCuSO4溶液的PH值不变,AC,二、电解原理的应用,1、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）,阳极：,2Cl - 2e- = Cl2,阴极：,2H+ + 2e- = H2 ,总反应：,2NaCl+2H2O 2NaOH +Cl2+H2 ,食盐水中存在的离子：,Na+ 、Cl- 、H+ 、OH-,离子放电顺序： 阳离子 H+ Na+ 阴离子 Cl- OH-,电极反应：,H+,Na+,Cl-,OH-,阴极,阳极,氧化反应 还原反应,若电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： _ ，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？,阴极附近的溶液无色变为红色,阳极:产生刺激气体使湿润KI淀粉试纸变蓝色.,阴极:产生无色、无味气体,(2)避免生成物H2和Cl2混合, 因为: .,(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯, 反应方程式: .,第一个问题:,Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O,混合遇火或遇强光爆炸,解决方法:使用离子交换膜,电解饱和食盐水必须解决两个主要问题,（1）生产设备名称：离子交换膜电解
