電解池的工作原理

第二單元化學能與電能的轉(zhuǎn)化第3課時電解池的工作原理1、了解如何判斷電解池的陰、陽極2、掌握書寫電解池的電極反應式3、熟練掌握陰陽離子的放電順序（即失或得電子的順序）4、掌握七類電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律1、問題討論常溫下，金屬鈉能與氯氣發(fā)生反應，金屬鋁能與氧氣發(fā)生反應，并放出大量的熱：工業(yè)上分別以NaCl和Al2O3

為原料生產(chǎn)金屬鈉和鋁。如何實現(xiàn)此過程呢？電解在電解過程中，電能轉(zhuǎn)化為化學能，使在通常條件（如高溫）下不能發(fā)生的反應在電解條件下得以發(fā)生。電解是最強的氧化還原手段。電解熔融氯化鈉2、電解熔融的氯化鈉制取金屬鈉的原理分析（1）離子遷移氯化鈉是由Na+和Cl﹣通過離子鍵形成的離子化合物，其晶體中的離子不能自由移動。將氯化鈉晶體變?yōu)槿廴跔顟B(tài)后，NaCl完全電離成為能自由移動的Na+和Cl﹣。若在熔融的氯化鈉中插入電極，接通電源，則原來自由移動的Na+和Cl﹣會發(fā)生定向移動，Na+移向與電源負極相連的電極即陰極，Cl﹣移向與電源正極相連的電極即陽極。2、電解熔融的氯化鈉制取金屬鈉的原理分析（2）離子放電

在電場作用下，Na+和Cl﹣分別移向與電源的負極和正極相連的電極。電子由電源負極流入陰極，Na+得到電子被還原為Na，陽極上Cl﹣失去電子被氧化為Cl再結合為Cl2，電子由導線流回電源的正極。電極反應：陰極：還原反應陽極：氧化反應2、電解熔融的氯化鈉制取金屬鈉的原理分析（3）結論：電解反應：

通電條件下，電能轉(zhuǎn)化為化學能，由熔融氯化鈉制得了金屬鈉和氯氣。3、電解CuCl2溶液的實驗探究3、電解CuCl2溶液的實驗探究(1)實驗操作在U形管中注入CuCl2溶液，插入兩根石墨棒電極把濕潤的KI淀粉試紙放在與直流電源正極相連的電極（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。3、電解CuCl2溶液的實驗探究(2)實驗現(xiàn)象陰極石墨棒上逐漸覆蓋一層紅色物質(zhì)，陽極石墨棒上有氣泡逸出，并可聞到刺激性的氣味，同時看到濕潤的KI淀粉試紙變藍色。3、電解CuCl2溶液的實驗探究(3)原理分析CuCl2

是強電解質(zhì)且易溶于水，在水溶液中電離生成Cu2+和Cl﹣；H2O是弱電解質(zhì)，微弱電離生成H+和OH﹣。

通電前，離子做自由移動；通電后，這些自由移動著的離子，在電場的作用下改做定向移動。帶負電的Cl﹣和OH﹣向陽極移動，帶正電的Cu2+和H+向陰極移動。在陽極，OH﹣、Cl﹣均可能被氧化，由于Cl﹣的放電能力比OH﹣強，Cl﹣優(yōu)先于OH﹣在陽極上發(fā)生反應；在陰極，Cu2+和H+都可能被還原，但Cu2+的放電能力比H+強，Cu2+優(yōu)先于H+在陰極上發(fā)生反應。3、電解CuCl2溶液的實驗探究陰極：還原反應陽極：氧化反應3、電解CuCl2溶液的實驗探究電解CuCl2溶液的化學反應方程式為：(4)實驗結論在直流電的作用下，電能轉(zhuǎn)化為化學能，CuCl2被電解為Cu

和Cl2,Cu在陰極生成，Cl2

在陽極生成。4、電解池的相關知識規(guī)律（1）定義：在直流電的作用下，在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程叫電解。借助于電流引起氧化還原反應的裝置，即把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置稱為電解池（或電解槽）。（2）能量轉(zhuǎn)化：電能轉(zhuǎn)化為化學能。電解是最強的氧化還原手段，許多非自發(fā)的氧化還原反應在電解條件下得以發(fā)生。（3）形成條件：與直流電源相連的兩個電極、電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)形成閉合回路（凡與外接電源或原電池連接的裝置均為電解池）。4、電解池的相關知識規(guī)律（4）電極名稱：陽極和陰極。與電源正極相連的電極為陽極，與電源負極相連的電極為陰極。（5）電極反應：陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應。（6）總反應：將電極反應相加合（消去電子），即得到電解的總反應。書寫時應注明條件（通電），產(chǎn)物中的氣體要標氣體符號（↑）。（7）電子流向：電子由電源的負極流到電解池的陰極，再由電解池的陽極流回電源的正極，通過導線（體）上電子的遷移和電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）中離子的遷移而形成閉合回路。4、電解池的相關知識規(guī)律（8）電流方向：與電子流向相反。（9）離子遷移：陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。（10）電極類型：電極分兩類：本身不參與電極反應，只起到導電作用的電極叫惰性電極，如鉑電極、石墨電極等；因還原性較強而自身能參與反應的電極叫活潑電極（或金屬電極）,Ag及金屬活動性順序表中Ag前面的金屬（如Zn、Fe、Ni、Pb、Cu等）作電極均為活潑電極。4、電解池的相關知識規(guī)律若陽極為惰性電極，則電極反應為溶液中的陰離子放電；若陽極為活潑電極，則陽極反應一定是陽極金屬本身溶解。陰極無論是惰性電極還是活潑電極，電極反應均為溶液中的陽離子放電。陰極上發(fā)生還原反應，無論金屬活動性強還是弱的金屬均不可能在陰極上失去電子。做筆記4、電解池的相關知識規(guī)律（11）放電能力順序陽極：活潑電極（Ag及金屬活動性順序表中排在Ag前面的金屬）＞S2﹣>I﹣＞Br﹣＞Cl﹣＞OH﹣＞含氧酸根。陰極：Ag+＞Hg+>Fe3+>Cu2+>H+＞Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+。解讀：①Ag

及在金屬活動性順序表中排在Ag

前面的金屬作陽極時，均是陽極金屬本身溶解。4、電解池的相關知識規(guī)律放電能力解讀：②金屬單質(zhì)或陰離子的還原性越強，則在陽極上的放電能力越強（電解含有I﹣、Cl﹣的混合溶液，陽極先析出I2，后產(chǎn)生Cl2)；金屬陽離子的氧化性越強（對應金屬的還原性越弱），則在陰極上的放電能力越強（電解含有Cu2+、Ag+的混合溶液，陰極先析出Ag，后析出Cu）。4、電解池的相關知識規(guī)律③電解水溶液時：鋁前（含鋁）離子不放電，氫后離子先放電，氫前鋁后看條件。放電能力解讀：

金屬活動性順序表中的K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+這5種離子及Ba2+、Li+、Rb+等不可能在陰極放電而析出金屬單質(zhì)；

Cu2+、Hg2+、Ag+這3種離子總是優(yōu)先于H+放電

一般情況下H+優(yōu)先于Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+放電，當金屬離子濃度很大及控制其他電解條件時，Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+等離子也可以優(yōu)先于H+放電。4、電解池的相關知識規(guī)律放電能力解讀：④最常用、最重要的放電順序是：陽極：Cl﹣>OH﹣；陰極：Ag+>Cu2+>H+。⑤電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)的導電過程，就是電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)被電解的過程。七類電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律電解質(zhì)主要包括酸、堿、鹽。將酸分為含氧酸和無氧酸；堿分為強堿和弱堿，由于弱堿均難溶于水而不予分析；將鹽按金屬的活動性和酸根的類型可分為活潑金屬的含氧酸鹽、不活潑金屬的無氧酸鹽、活潑金屬的無氧酸鹽和不活潑金屬的含氧酸鹽四類，活潑金屬指K、Ca、Na、Mg、Al及其他ⅠA、ⅡA族金屬，不活潑金屬指金屬活動性順序表中位于H以后的Cu、Hg、Ag等金屬?？梢詺w納出“一堿二酸四類鹽”這七類電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律（電極均為惰性電極）。七類電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律——強堿(NaOH)陽極反應：陰極反應：總反應：溶液濃度：溶液pH：電解類型：電解質(zhì)溶液復原：增大變大電解水加適量的水七類電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律——含氧酸(H2SO4)陽極反應：陰極反應：總反應：溶液濃度：溶液pH：電解類型：電解質(zhì)溶液復原：增大變小電解水加適量的水七類電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律——活潑金屬的含氧酸鹽(Na2SO4)陽極反應：陰極反應：總反應：溶液濃度：溶液pH：電解類型：電解質(zhì)溶液復原：增大不變電解水加適量的水七類電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律——無氧酸(HCl)陽極反應：陰極反應：總反應：溶液濃度：溶液pH：電解類型：電解質(zhì)溶液復原：減小變大電解電解質(zhì)加適量的HCl七類電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律——不活潑金屬的無氧酸鹽(CuCl2)陽極反應：陰極反應：總反應：溶液濃度：溶液pH：電解類型：電解質(zhì)溶液復原：減小變大（不考慮Cl2溶于水及與水反應）電解電解質(zhì)加適量的CuCl2七類電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律——活潑金屬的