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1、高中化学选修高中化学选修4 42024年年8月月26日日氢氢气气氧氧气气 电解电解电解水电解水 ：2 H2O =2 H2 O2 探究实验探究实验实验实验编号编号实验步骤实验步骤实验现象实验现象在在CuClCuCl2 2溶液中插入二根溶液中插入二根碳棒，浸泡一会取出。碳棒，浸泡一会取出。用导线将二根碳棒连接用导线将二根碳棒连接起来。起来。接上直流电源，并用湿接上直流电源，并用湿润的润的KIKI淀粉试纸放在阳淀粉试纸放在阳极碳棒附近一段时间。极碳棒附近一段时间。无明显现象无明显现象无明显现象无明显现象阳极产生氯气，阳极产生氯气，阴极析出铜阴极析出铜 向氯化铜溶液中通入直流电向氯化铜溶液中通入直流电
2、向氯化铜溶液中通入直流电向氯化铜溶液中通入直流电思考思考1 1：氯化铜溶液中含有哪些微粒：氯化铜溶液中含有哪些微粒? ?思考思考2 2：通电时这些微粒各向什么方向：通电时这些微粒各向什么方向移动移动？思考思考3 3：猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么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？样的电极反应？产物可能是哪些？样的电极反应？产物可能是哪些？样的电极反应？产物可能是哪些？阳离子：阳离子：阳离子：阳离子：CuCu2+2+ 、H H+ + 阴离子：阴离子：阴离子：阴离子：ClCl- - 、OH
3、OH- -CuCu2+2+ 、H H+ +向阴极区移动向阴极区移动向阴极区移动向阴极区移动； ClCl- - 、OHOH- -向阳极区移动向阳极区移动向阳极区移动向阳极区移动ClCl- -ClCl2 2 OH OH- -OO2 2 H H2 2O HO H+ + + OH + OH- - CuClCuClCuClCuCl2 2 2 2 CuCuCuCu2+2+2+2+2Cl+2Cl+2Cl+2Cl- - - - 阴极区：阴极区：阴极区：阴极区： CuCu2+2+Cu HCu H+ +HH2 2 阳极区：阳极区：阳极区：阳极区：思考思考思考思考4 4：根据实验现象，两极上的电极反应分别是什么？：
4、根据实验现象，两极上的电极反应分别是什么？：根据实验现象，两极上的电极反应分别是什么？：根据实验现象，两极上的电极反应分别是什么？ 发生又是什么反应？发生又是什么反应？发生又是什么反应？发生又是什么反应？阳极：阳极：阳极：阳极： 发生发生发生发生 反应；反应；反应；反应；阴极：阴极：阴极：阴极： 发生发生发生发生 反应；反应；反应；反应；2Cl2Cl 2e 2e = Cl = Cl2 2CuCu2+2+ + 2e + 2e = Cu = Cu氧化氧化氧化氧化还原还原还原还原总反应：总反应：CuCl2 Cu + Cl2使电流通过电解质溶液而在使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应阴阳两
5、极引起氧化还原反应的过程叫做电解。的过程叫做电解。电能转化为化学能电能转化为化学能电解池电解池1.电解：电解：使使使使直流电直流电直流电直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起通过电解质溶液而在阴、阳两极引起通过电解质溶液而在阴、阳两极引起通过电解质溶液而在阴、阳两极引起 氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应的过程，叫做电解。的过程，叫做电解。的过程，叫做电解。的过程，叫做电解。3.构成电解池的条件：构成电解池的条件：直流电源；直流电源；直流电源；直流电源；阴极阴极阴极阴极: :与电源与电源与电源与电源负极负极负极负极相连相连相连相连阳极阳极阳极阳极: :与电源与电源与电源与电源正极
6、正极正极正极相连相连相连相连电极：电极：电极：电极：电解质溶液或熔融电解质；电解质溶液或熔融电解质；电解质溶液或熔融电解质；电解质溶液或熔融电解质；2.电解池：电解池：电能转变为化学能的装置。电能转变为化学能的装置。电能转变为化学能的装置。电能转变为化学能的装置。一、电解原理一、电解原理形成闭合回路。形成闭合回路。形成闭合回路。形成闭合回路。还原反应还原反应氧化反应氧化反应【学以致用学以致用1】练习：判断下列装置属于电解池的是（练习：判断下列装置属于电解池的是（ ） 分析电子流向？分析电子流向？4.电子流动方向和离子定向移动方向电子流动方向和离子定向移动方向电子：电子： 电源的电源的 极极 电
7、源的电源的 极极 电解池的电解池的 极极 电解质溶液电解质溶液 电解池的电解池的 极极负负阴阴正正阳阳离子：阳离子移向离子：阳离子移向 极；极； 阴离子移向阴离子移向 极；极；阴阴阳阳异性异性相吸相吸在在CuCl2溶液中向阳极移动的有溶液中向阳极移动的有Cl和和OH，向阴极移动的有向阴极移动的有Cu2+、H+，为什么在阳极放，为什么在阳极放电的是电的是Cl，在阴极放电的是，在阴极放电的是Cu2+？与离子得失电子能力的强弱有关与离子得失电子能力的强弱有关思考思考?放电放电能力：能力：影响离子放电的因素：影响离子放电的因素：影响离子放电的因素：影响离子放电的因素：离子得失电子的能力离子得失电子的能
8、力离子得失电子的能力离子得失电子的能力离子的浓度离子的浓度离子的浓度离子的浓度阴极阴极阴极阴极（发生还原反应）发生还原反应）发生还原反应）发生还原反应） 氧化性强的离子先得电子。氧化性强的离子先得电子。氧化性强的离子先得电子。氧化性强的离子先得电子。AgAgAgAg+ + + + Hg Hg Hg Hg2+2+2+2+ FeFeFeFe3+3+3+3+ CuCuCuCu2+2+2+2+ H H H H+ + + + PbPbPbPb2+2+2+2+SnSnSnSn2+2+2+2+FeFeFeFe2+2+2+2+ZnZnZnZn2+2+2+2+AlAlAlAl3+3+3+3+MgMgMgMg2+
9、2+2+2+NaNaNaNa+ + + +CaCaCaCa+ + + +KKKK+ + + +阳极阳极阳极阳极：（发生氧化反应）：（发生氧化反应）：（发生氧化反应）：（发生氧化反应）还原性强的离子先失电子。还原性强的离子先失电子。还原性强的离子先失电子。还原性强的离子先失电子。S2-I-Br-Cl-OH含氧酸根含氧酸根如为活泼金属电极，则为金属首先失去电子而溶解。如为活泼金属电极，则为金属首先失去电子而溶解。如为惰性电极，则为溶液中阴离子失去电子而放电。如为惰性电极，则为溶液中阴离子失去电子而放电。石墨和石墨和铂电极铂电极不需要考虑电不需要考虑电极材料极材料需要考虑电极材料需要考虑电极材料二、
10、电解规律（用惰性电极电解）二、电解规律（用惰性电极电解）1、电解电解电解电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，时，时，时， 如电解如电解如电解如电解HH2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3、NaOHNaOH、NaNa2 2SOSO4 4等溶液等溶液等溶液等溶液阳极阳极 ： 4OH4e2H2O +O2阴极阴极： 4H+ +4e2H2 总总反应：反应：2H2O O2 +2H2 电解电解电解电解 电解后溶液中溶质的质量分数电解后溶液中溶质的质量分数电解后溶液中溶质的质
11、量分数电解后溶液中溶质的质量分数 ，若要恢复，若要恢复，若要恢复，若要恢复 原来的浓度，只需加入一定量的原来的浓度，只需加入一定量的原来的浓度，只需加入一定量的原来的浓度，只需加入一定量的 即可。即可。即可。即可。实质：电解水实质：电解水增大增大增大增大水水2、电解、电解无氧酸溶液无氧酸溶液(氢氟酸除外氢氟酸除外)、不活泼金属的、不活泼金属的无氧酸盐溶液无氧酸盐溶液，如电解盐酸，如电解盐酸、CuCl2溶液等溶液等阳极阳极： 2Cl 2eCl2阴极阴极： 2H+ +2e H2 总总反应：反应：2HCl Cl2 + H2 电解电解电解电解 电解后溶液中溶质的质量分数电解后溶液中溶质的质量分数 ，若
12、要恢复，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的原来的组成和浓度，需加入一定量的 (通入一通入一定量的定量的HCl气体气体)实质：电解质本身被电解实质：电解质本身被电解减小减小溶质溶质3、电解、电解不活泼金属的含氧酸盐不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都时，电解质和水都有一部分被电解，如电解有一部分被电解，如电解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液溶液等。等。阳极阳极 ： 4OH4e2H2O +O2阴极阴极： 2Cu2+ +4e2Cu总总反应反应： 2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4 电解电解电解电解 电解后原溶液中溶质的质量分数电解后原溶液中溶质的质量分数 ，若要恢，若要
13、恢复原来的组成和浓度，需加入一定量复原来的组成和浓度，需加入一定量 。减小减小金属氧化物金属氧化物4、电解、电解活泼金属的无氧酸盐溶液活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水时，电解质和水都有一部分被电解，如电解都有一部分被电解，如电解NaCl溶液等。溶液等。电解后原溶液中溶质的质量分数电解后原溶液中溶质的质量分数 ，若要恢，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的复原来的组成和浓度，需通入一定量的 。阳极阳极 (C)： 2Cl 2eCl2阴极阴极 (C)： 2H+ +2e H2 总总反应反应：2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 电解电解电解电解减小减小HCl二、电解规律（用活性电
14、极电解）二、电解规律（用活性电极电解）1、以两根铜棒做电极，电解、以两根铜棒做电极，电解NaCl溶液溶液。阳极阳极 (Cu)： Cu 2eCu2+阴极阴极 (Cu)： 2H+ +2e H2 2、以两根铜棒做电极，电解、以两根铜棒做电极，电解CuSO4溶液溶液。阳极阳极 (Cu)： Cu 2eCu2+阴极阴极 (Cu)： Cu2+ +2e Cu【总结电解反应式的书写总结电解反应式的书写】1.分析溶液中存在的所有离子（包括水的电分析溶液中存在的所有离子（包括水的电离）、并分成阳离子组和阴离子组。离）、并分成阳离子组和阴离子组。2.根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反根据放电规律，阳离子在阴极发生还
15、原反应，而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电应，而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应式。（注意得失电子守恒）极反应式。（注意得失电子守恒）3.由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。（弱电解质的须保持分子形式）（弱电解质的须保持分子形式）一看阳极材料，二看离子放电顺序。一看阳极材料，二看离子放电顺序。【学以致用学以致用2】以以以以石墨碳棒石墨碳棒石墨碳棒石墨碳棒为电极，请写出分别电解下列溶液时为电极，请写出分别电解下列溶液时为电极，请写出分别电解下列溶液时为电极，请写出分别电解下列溶液时, , , ,在阴、在阴、在阴、在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方
16、程式。阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。(1)KCl(1)KCl(1)KCl(1)KCl溶液溶液溶液溶液: : : : (2)AgNO(2)AgNO(2)AgNO(2)AgNO3 3 3 3溶液溶液溶液溶液: : : : 阳极：阳极：阳极：阳极：4OH4OH- -4e-4e- -2H2H2 2O+OO+O2 2 阴极：阴极：阴极：阴极：AgAg+ + +e+e- - AgAg阳极：阳极：阳极：阳极：2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2 阴极：阴极：阴极：阴极：2H2H+ +2e+2e-
17、-=H=H2 2 (2H(2H2 2O 2HO 2H+ +2OH+2OH- -) )总总反应：反应： 2KCl+2H2O2KOH+ Cl2 + H2 电解电解电解电解总反应式：总反应式：4Ag+ + 2H2O = 4Ag + O2+4H+电解电解OH出现在哪个极？出现在哪个极？H+出现在哪个极？出现在哪个极？规律：放氢余碱，放氧余酸。规律：放氢余碱，放氧余酸。下图所示装置中，下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是极附近溶液呈红色。下列说法正确的是 ( ) AX是正极，是正极，Y是负极是负极 BX是负极，是负极，Y是
18、正极是正极 CCuSO4溶液的溶液的PH值逐渐减小值逐渐减小 DCuSO4溶液的溶液的PH值不变值不变【学以致用学以致用3】a X Y bPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液放氢余碱放氢余碱阴极阴极负极负极正极正极阳极阳极阳极阳极阴极阴极AC 从从H+ 、Cu2+ 、Na+ 、Cl-、SO42-五五种种离离子子中中选选出出两两种种离离子子组组成成电电解解质质，按按下下列列要要求求进进行行电电解解，用用电电解解质质的的化学式填空（使用惰性电极电解）化学式填空（使用惰性电极电解） 电解过程中溶液的电解过程中溶液的pH增大的有增大的有 ； 电解过程中溶液的电解过程中溶液的pH减小减
19、小 的有的有 ； 电解过程中溶液的电解过程中溶液的pH不变的有不变的有 。 【学以致用学以致用4】NaCl、HClCuSO4、H2SO4Na2SO4在在在在50mL 0.2mol/L50mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电极，的硫酸铜溶液中插入两个电极，的硫酸铜溶液中插入两个电极，的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解通电电解通电电解通电电解( (不考虑水分蒸发不考虑水分蒸发不考虑水分蒸发不考虑水分蒸发) )，则：，则：，则：，则： 若两极均为铜片，电解过程中溶液溶质浓度将若两极均为铜片，电解过程中溶液溶质浓度将若两极均为铜片，电解过程中溶液溶质浓度将若两极均为铜片，电解过程中溶液溶质
20、浓度将 怎样变化怎样变化怎样变化怎样变化 。（填。（填。（填。（填“ “增大、减小或不变增大、减小或不变增大、减小或不变增大、减小或不变” ”） 若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是 。 如果两极均为铜片且不考虑如果两极均为铜片且不考虑如果两极均为铜片且不考虑如果两极均为铜片且不考虑HH+ +在阴极上放电当在阴极上放电当在阴极上放电当在阴极上放电当 电路中有电路中有电路中有电路中有0.01mol0.01mol电子通过时，阴极增重电子通过时，阴极增重电子通过时，阴极增重电子通过时，阴极增重 g g， 阴极上的电极反应式是阴极上的电极反应式是阴极上的电极反应式是阴极上的电极反应式是 。不变不变0.32Zn 2eZn2+Cu2+ +2eCu【学以致用学以致用5】
