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1、第二单元 化学能与电能的转化 第3课时 电解池的工作原理,1、了解如何判断电解池的阴、阳极 2、掌握书写电解池的电极反应式 3、熟练掌握阴阳离子的放电顺序（即失或得电子的顺序） 4、掌握七类电解质溶液的电解规律,1 、问题讨论,常温下，金属钠能与氯气发生反应，金属铝能与氧气发生反应，并放出大量的热：,工业上分别以 NaCl 和 Al2O3 为原料生产金属钠和铝。如何实现此过程呢？,电解,在电解过程中，电能转化为化学能，使在通常条件（如高温）下不能发生的反应在电解条件下得以发生。电解是最强的氧化还原手段。,电解熔融氯化钠,2、电解熔融的氯化钠制取金属钠的原理分析,（1）离子迁移,氯化钠是由 Na
2、+ 和 Cl通过离子键形成的离子化合物，其晶体中的离子不能自由移动。将氯化钠晶体变为熔融状态后， NaCl 完全电离成为能自由移动的 Na+ 和 Cl。,若在熔融的氯化钠中插入电极，接通电源，则原来自由移动的 Na+ 和 Cl会发生定向移动， Na+移向与电源负极相连的电极即阴极，Cl移向与电源正极相连的电极即阳极。,2、电解熔融的氯化钠制取金属钠的原理分析,（2）离子放电,在电场作用下， Na+ 和 Cl分别移向与电源的负极和正极相连的电极。电子由电源负极流入阴极， Na+ 得到电子被还原为 Na，阳极上 Cl失去电子被氧化为 Cl 再结合为 Cl2，电子由导线流回电源的正极。,电极反应：,
3、阴极：还原反应,阳极：氧化反应,2、电解熔融的氯化钠制取金属钠的原理分析,（3）结论：,电解反应：,通电条件下，电能转化为化学能，由熔融氯化钠制得了金属钠和氯气。,3、电解CuCl2溶液的实验探究,3、电解CuCl2溶液的实验探究,(1)实验操作,在 U 形管中注入 CuCl2溶液，插入两根石墨棒电极把湿润的KI 淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极（阳极）附近。接通直流电源，观察 U 形管内的现象和试纸颜色的变化。,3、电解CuCl2溶液的实验探究,(2)实验现象,阴极石墨棒上逐渐覆盖一层红色物质，阳极石墨棒上有气泡逸出，并可闻到刺激性的气味，同时看到湿润的 KI 淀粉试纸变蓝色。,3、电解
4、CuCl2溶液的实验探究,(3)原理分析,CuCl2 是强电解质且易溶于水，在水溶液中电离生成Cu2+和 Cl；H2O是弱电解质，微弱电离生成 H +和 OH。,通电前，离子做自由移动；通电后，这些自由移动着的离子，在电场的作用下改做定向移动。带负电的 Cl和 OH向阳极移动，带正电的 Cu2+和H+向阴极移动。,在阳极，OH、Cl均可能被氧化，由于 Cl的放电能力比 OH强，Cl优先于OH在阳极上发生反应； 在阴极，Cu2+和 H+都可能被还原，但Cu2+的放电能力比 H+强，Cu2+优先于H+在阴极上发生反应。,3、电解CuCl2溶液的实验探究,阴极：还原反应,阳极：氧化反应,3、电解Cu
5、Cl2溶液的实验探究,电解 CuCl2溶液的化学反应方程式为：,(4)实验结论,在直流电的作用下，电能转化为化学能， CuCl2被电解为Cu 和Cl2 , Cu在阴极生成，Cl2 在阳极生成。,4、电解池的相关知识规律,（1）定义：在直流电的作用下，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。 借助于电流引起氧化还原反应的装置，即把电能转化为化学能的装置称为电解池（或电解槽）。,（2）能量转化：电能转化为化学能。电解是最强的氧化还原手段，许多非自发的氧化还原反应在电解条件下得以发生。,（3）形成条件：与直流电源相连的两个电极、电解质溶液或熔融态电解质形成闭合回路（凡与外接电源或原电池连
6、接的装置均为电解池）。,4、电解池的相关知识规律,（4）电极名称：阳极和阴极。与电源正极相连的电极为阳极，与电源负极相连的电极为阴极。,（5）电极反应：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。,（6）总反应：将电极反应相加合（消去电子），即得到电解的总反应。书写时应注明条件（通电），产物中的气体要标气体符号（）。,（7）电子流向：电子由电源的负极流到电解池的阴极，再由电解池的阳极流回电源的正极，通过导线（体）上电子的迁移和电解质溶液（或熔融态电解质）中离子的迁移而形成闭合回路。,4、电解池的相关知识规律,（8）电流方向：与电子流向相反。,（9）离子迁移：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。,（10）电
7、极类型：电极分两类： 本身不参与电极反应，只起到导电作用的电极叫惰性电极，如铂电极、石墨电极等； 因还原性较强而自身能参与反应的电极叫活泼电极（或金属电极） , Ag及金属活动性顺序表中Ag前面的金属（如Zn、Fe、Ni、Pb、Cu等）作电极均为活泼电极。,4、电解池的相关知识规律,若阳极为惰性电极，则电极反应为溶液中的阴离子放电；若阳极为活泼电极，则阳极反应一定是阳极金属本身溶解。,阴极无论是惰性电极还是活泼电极，电极反应均为溶液中的阳离子放电。,阴极上发生还原反应，无论金属活动性强还是弱的金属均不可能在阴极上失去电子。,做笔记,4、电解池的相关知识规律,（11）放电能力顺序,阳极：活泼电极
8、（Ag及金属活动性顺序表中排在Ag前面的金属）S2 IBrClOH含氧酸根。,阴极：Ag+Hg+ Fe3+ Cu2+ H+Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+。,解读：, Ag 及在金属活动性顺序表中排在 Ag 前面的金属作阳极时，均是阳极金属本身溶解。,4、电解池的相关知识规律,放电能力解读：, 金属单质或阴离子的还原性越强，则在阳极上的放电能力越强（电解含有I、Cl的混合溶液，阳极先析出I2，后产生Cl2 ) ；,金属阳离子的氧化性越强（对应金属的还原性越弱），则在阴极上的放电能力越强（电解含有 Cu2+、Ag+的混合溶液，阴极先析出Ag，后析出 Cu）。,4、电解池的相关知识规律, 电
9、解水溶液时：铝前（含铝）离子不放电，氢后离子先放电，氢前铝后看条件。,放电能力解读：,金属活动性顺序表中的 K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+这5 种离子及Ba2+、Li+、Rb+等不可能在阴极放电而析出金属单质；,Cu2+、Hg2+、Ag+这3种离子总是优先于H+放电,一般情况下H+优先于Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+放电，当金属离子浓度很大及控制其他电解条件时，Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+等离子也可以优先于H+放电。,4、电解池的相关知识规律,放电能力解读：, 最常用、最重要的放电顺序是： 阳极： ClOH；阴极：Ag+Cu2+H+。, 电解质溶液或熔融态电解质的
10、导电过程，就是电解质溶液或熔融态电解质被电解的过程。,七类电解质溶液的电解规律,电解质主要包括酸、碱、盐。将酸分为含氧酸和无氧酸；碱分为强碱和弱碱，由于弱碱均难溶于水而不予分析；将盐按金属的活动性和酸根的类型可分为活泼金属的含氧酸盐、不活泼金属的无氧酸盐、活泼金属的无氧酸盐和不活泼金属的含氧酸盐四类，活泼金属指 K、Ca、Na、Mg、Al及其他A、A 族金属，不活泼金属指金属活动性顺序表中位于H以后的Cu、Hg、Ag等金属。 可以归纳出“一碱二酸四类盐”这七类电解质溶液的电解规律（电极均为惰性电极）。,七类电解质溶液的电解规律强碱(NaOH),阳极反应：,阴极反应：,总反应：,溶液浓度：,溶液
11、pH：,电解类型：,电解质溶液复原：,增大,变大,电解水,加适量的水,七类电解质溶液的电解规律含氧酸(H2SO4),阳极反应：,阴极反应：,总反应：,溶液浓度：,溶液pH：,电解类型：,电解质溶液复原：,增大,变小,电解水,加适量的水,七类电解质溶液的电解规律活泼金属的含氧酸盐(Na2SO4),阳极反应：,阴极反应：,总反应：,溶液浓度：,溶液pH：,电解类型：,电解质溶液复原：,增大,不变,电解水,加适量的水,七类电解质溶液的电解规律无氧酸(HCl),阳极反应：,阴极反应：,总反应：,溶液浓度：,溶液pH：,电解类型：,电解质溶液复原：,减小,变大,电解电解质,加适量的HCl,七类电解质溶液
12、的电解规律不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2),阳极反应：,阴极反应：,总反应：,溶液浓度：,溶液pH：,电解类型：,电解质溶液复原：,减小,变大（不考虑Cl2溶于水及与水反应）,电解电解质,加适量的CuCl2,七类电解质溶液的电解规律活泼金属的无氧酸盐(NaCl),阳极反应：,阴极反应：,总反应：,溶液浓度：,溶液pH：,电解类型：,电解质溶液复原：,生成新电解质,变大（不考虑Cl2溶于水及与水反应）,放H2生碱,加适量的HCl,七类电解质溶液的电解规律不活泼金属的含氧酸盐(CuSO4),阳极反应：,阴极反应：,总反应：,溶液浓度：,溶液pH：,电解类型：,电解质溶液复原：,生成新电解质,变小,放O2生酸,加适量的CuO,
