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

第二節(jié)電解池第1課時電解原理

第四章化學反應與電能網科學學習目標1.了解電解的概念，熟悉電解池的構成條件。2.理解電解原理。3.掌握電解池電極反應式和反應方程式的書寫。思考：請回憶初中和高一課本中出現過“電解”的地方。2H2O2H2

+O2

電解思考：若將水換成CuCl2溶液，預計會觀察到什么現象？任務探究·深度學習學習任務一電解CuCl2溶液實驗探究自主學習【實驗4-2】

在U形管中注入質量分數為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形管內的現象和試紙顏色的變化。實驗現象實驗結論電流表指針發(fā)生偏轉

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

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

析出金屬銅產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：2Cl－

－

2e－

=Cl2↑（氧化反應）Cu2+

＋2e－

=Cu（還原反應）總反應式：Cu2+＋2Cl－

Cu+Cl2↑電解

－＋陰極陽極Ⅱ通電后陽極：陰極：③結論：電解質溶液的導電過程，就是電解質溶液的電解過程。

當離子到達電極時，失去/獲得電子，發(fā)生氧化/還原反應的過程，稱為放電(3)當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式。學習任務二電解池的工作原理1．電解：使電流通過電解質溶液(或熔融電解質)而在陽極、陰極引起氧化還原反應的過程。注意：①電流應是直流電

②熔融態(tài)的電解質也能被電解

③電解質溶液的導電過程，就是電解質溶液的電解過程。

④電解是一種強的氧化還原反應手段，可以實現非自發(fā)的氧化還原反應。

⑤電解使電能轉化為化學能而儲存在電解產物中，轉化過程中遵循能量守恒定律。【思考】電離和電解有何區(qū)別？電離無需通電而電解需要，電解質先電離后電解2．電解池：將電能轉化為化學能的裝置(也稱電解槽)。①直流電源；③電解質溶液或熔融電解質；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。注意離子只在內電路中定向移動3．電解池的構成：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；不管電極材料是活性的還是惰性只起導電作用，不參與反應。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；（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。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.電極反應式的書寫陽極反應式：失電子如:S2--2e-=S

2I--2e-=I2

4OH-

-4e-=2H2O+O2↑

陰極反應式：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

電極反應式

總反應式活性電極:直接反應惰性電極:根據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溶液的電極反應式陽極：陰極：Cu

-2e–

＝Cu2+

2H++2e–

＝H2↑總反應：Cu+2H+===Cu2+

+

H2↑電解電解Cu+2H2SO4===CuSO4

+

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

。陰極：

。

總電解反應：

。

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→電極反應式→總反應式注意：1.若H+、OH－由水電離，則總反應中需將其變?yōu)镠2O2.所有總反應的條件均為電解

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溶液PH變化電解質濃度溶液復原方法物質類別實例電解水型

電解電解質型

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溶液復原方法（元素守恒法）看總反應的產物中什么元素脫離溶液，合并加入學習任務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溶液pH變化溶液復原方法物質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濃度生成新電解質生成新電解質學習任務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（方括號內），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【電化學過程的系統(tǒng)思想與方法】教材P105方法導引小結：電解池與原電池的比較原電池

電解池能量轉化

反應能否自發(fā)進行構成裝置

電極名稱

電極反應

電子流向

電流流向

離子流向

化學能→電能

電能→化學能

自發(fā)進行的氧化還原反應

非自發(fā)或自發(fā)進行的氧化還原反應

兩極、電解質、導線

兩極、電解質、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

得電子—還原反應

得電子—還原反應

失電子—氧化反應

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：原電池與電解池的電極反應：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關系均正確的一組是 ()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物的物質的量之比為1∶2D.電解氯化銅溶液,在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1∶1

答案:D

解析:電解稀硫酸實質上是電解水,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,相當于電解水,電解質濃度增大(飽和溶液除外)。5.用石墨棒作電極,在Na+、Cu2+、Cl-、SO4

2-中選出適當離子組成電解質,電解其溶液,寫出符合條件的一種電解質的化學式:(1)當陰極放出H2,陽極放出O2時,電解質是

。

(2)當陰極析出金屬,陽極放出O2時,電解質是

。

(3)當陰極放出H2,陽極放出Cl2時,