电解池的工作原理

1、电化学基础电化学基础电解池的工作原理电解池的工作原理现象现象：（1）阴极石墨棒上逐渐阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的铜；覆盖了一层红色的铜；（2）阳极石墨棒上有使）阳极石墨棒上有使湿润的碘化钾淀粉试纸变湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体。蓝的气体。一、电解原理：一、电解原理：通电前：通电前：CuCl2 = Cu2+ + 2Cl， Cu2+、Cl为自由移动的离子；为自由移动的离子；通电后：通电后：Cu2+移向阴极得到电子，移向阴极得到电子， Cl移向阳极失去电子；移向阳极失去电子；电极反应：电极反应：阳极：阳极：2Cl 2e = Cl2（氧化反应）（氧化反应）阴极：阴极：Cu2+ 2e = Cu（还

2、原反应）（还原反应）总反应式：总反应式：CuCl2 Cu + Cl2电解电解Cl-Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-通电前通电前Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl- 阴极阳极通电后通电后1. 电解的概念：使电解的概念：使电流电流通过电解质溶液而在通过电解质溶液而在阴、阳两极阴、阳两极引起引起氧化氧化还原反应还原反应的过程叫做电解。的过程叫做电解。一、电解原理一、电解原理2. 电解池的概念：把电解池的概念：把电能电能转变为转变为化学能化学能的装置，称为电解池或的装置，称为电解池或电解槽。电解槽。 3. 构成：构成： 连接连接直流电源直流电源的两个电极的

3、两个电极 阴极阴极与电源负极相连与电源负极相连 阳极阳极与电能正极相连与电能正极相连 电解质溶液（或熔融的电解质）电解质溶液（或熔融的电解质） 形成闭合回路形成闭合回路二、电极反应式的书写二、电极反应式的书写1. 确定电极确定电极阴极：得电子，发生还原反应阴极：得电子，发生还原反应阳极：失电子，发生氧化反应阳极：失电子，发生氧化反应“阳氧阴还阳氧阴还”2. 分析电解质水溶液的组成分析电解质水溶液的组成 找全水溶液中的所有离子（包括水电离出来的找全水溶液中的所有离子（包括水电离出来的H+和和OH-），分阴阳两组），分阴阳两组（阳离子向阴极移动）（阳离子向阴极移动）阴极：阴极：阳极：阳极：（阴离子

4、向阳极移动）（阴离子向阳极移动）所有阳离子所有阳离子所有阴离子所有阴离子二、电极反应式的书写二、电极反应式的书写3. 排出阴阳两极的放电顺序，判断电极产物排出阴阳两极的放电顺序，判断电极产物（1）阴极产物的判断：）阴极产物的判断：（2）阳极产物的判断：）阳极产物的判断：通常情况下，在阴极放电的是溶液通常情况下，在阴极放电的是溶液中的阳离子。中的阳离子。反应类型：还原反应反应类型：还原反应反应形式：反应形式： Mn+ + ne- = M放电顺序：放电顺序： Ag+ Hg2+ Fe3+（注意注意Fe3+的顺序）的顺序） Cu2+ H+ （酸，酸，H+浓度较大时）浓度较大时） Pb2+ Sn2+ N

5、i2+ Fe2+ Zn2+ H+（H2O） 较活泼的金属阳离子较活泼的金属阳离子与离子的氧化性强弱有关与离子的氧化性强弱有关氧化性强的先放电氧化性强的先放电二、电极反应式的书写二、电极反应式的书写3. 排出阴阳两极的放电顺序，判断电极产物排出阴阳两极的放电顺序，判断电极产物（2）阳极产物的判断：）阳极产物的判断：反应类型：氧化反应反应类型：氧化反应反应形式：反应形式： 放电顺序：放电顺序： 活泼电极活泼电极 S2- I- Br- Cl- OH- 高价态含高价态含氧酸根离子氧酸根离子 F-a. 若阳极材料为若阳极材料为活性电极活性电极，在阳极放电的是电极材料，在阳极放电的是电极材料在活动性顺序表

6、中位于在活动性顺序表中位于Ag之前的金属之前的金属b. 若阳极材料为若阳极材料为惰性电极惰性电极，在阳极放电的是溶液中的阴离子，在阳极放电的是溶液中的阴离子如：如：Au、Pt、石墨等、石墨等反应形式：反应形式：xRn- - nxe- = Rx M - ne- = Mn+ 与离子的还原性强弱有关与离子的还原性强弱有关还原性强的先放电还原性强的先放电三、常见电解池原理分析三、常见电解池原理分析1. 电解含氧酸（电解含氧酸（ H2SO4）阴极：阴极：阳极：阳极：溶液中的离子：溶液中的离子： H+、SO42-、OH-（用惰性电极电解下列物质）（用惰性电极电解下列物质）2H+ + 2e- = H2 得电

7、子，发生还原反应得电子，发生还原反应2OH- _ 2e- = H2O + 1/2O2 失电子，发生氧化反应失电子，发生氧化反应总反应：总反应： H2O = H2 + 1/2O2通电通电结论：结论： 用惰性电极电解含氧酸实质是电解水。电解后，酸的用惰性电极电解含氧酸实质是电解水。电解后，酸的浓度增大，即浓度增大，即H+增大，故溶液的增大，故溶液的pH减小。减小。阴极：阴极： H+阳极：阳极：SO42-、OH-三、常见电解池原理分析三、常见电解池原理分析阴极：阴极：阳极：阳极：溶液中的离子：溶液中的离子： H+、 Cl-、OH-（用惰性电极电解下列物质）（用惰性电极电解下列物质）2H+ + 2e-

8、 = H2 得电子，发生还原反应得电子，发生还原反应2Cl- _ 2e- = Cl2 失电子，发生氧化反应失电子，发生氧化反应总反应：总反应：2HCl = H2 + Cl2 通电通电结论：结论： 用惰性电极电解无氧酸（用惰性电极电解无氧酸（除除HF），溶质消耗。电解），溶质消耗。电解的结果消耗了的结果消耗了HCl，即，即H+减小，溶液的减小，溶液的pH增大。增大。阴极：阴极： H+阳极：阳极： Cl- 、OH-2. 电解无氧酸（电解无氧酸（HCl）三、常见电解池原理分析三、常见电解池原理分析阴极：阴极：阳极：阳极：溶液中的离子：溶液中的离子：Na+ 、OH-、H+（用惰性电极电解下列物质）（用

9、惰性电极电解下列物质）2H+ + 2e- = H2 得电子，发生还原反应得电子，发生还原反应2OH- - 2e- = H2O + 1/2O2失电子，发生氧化反应失电子，发生氧化反应总反应：总反应：H2O = H2 + 1/2O2通电通电结论：结论： 用惰性电极电解强碱实质是电解水。电解后，碱的浓用惰性电极电解强碱实质是电解水。电解后，碱的浓度增大，即度增大，即OH-增大，故溶液的增大，故溶液的pH增大。增大。阴极：阴极： Na+ 、H+阳极：阳极： OH-3. 电解可溶性碱（电解可溶性碱（NaOH）三、常见电解池原理分析三、常见电解池原理分析溶液中的离子：溶液中的离子： Na+ 、SO42-、

10、OH-、H+（用惰性电极电解下列物质）（用惰性电极电解下列物质）2H+ + 2e- = H2 2OH- - 2e- = H2O + 1/2O2阴极：阴极：阳极：阳极：得电子，发生还原反应得电子，发生还原反应失电子，发生氧化反应失电子，发生氧化反应总反应：总反应：H2O = H2 + 1/2O2通电通电结论：结论： 用惰性电极电解活泼金属的含氧酸盐实质是电解水。用惰性电极电解活泼金属的含氧酸盐实质是电解水。电解后溶液的电解后溶液的pH不变，等于不变，等于7。阴极：阴极： Na+ 、H+阳极：阳极： SO42-、OH-4. 电解活泼金属的含氧酸盐（电解活泼金属的含氧酸盐（Na2SO4）三、常见电解

11、池原理分析三、常见电解池原理分析溶液中的离子：溶液中的离子： Cu2+、 Cl-、OH-、H+（用惰性电极电解下列物质）（用惰性电极电解下列物质） Cu2+ + 2e- = Cu 2Cl- - 2e- = Cl2 阴极：阴极：阳极：阳极：得电子，发生还原反应得电子，发生还原反应失电子，发生氧化反应失电子，发生氧化反应总反应：总反应：CuCl2 = Cu + Cl2通电通电结论：结论： 用惰性电极电解不活泼金属的无氧酸盐（用惰性电极电解不活泼金属的无氧酸盐（除氟化物除氟化物），），溶质被消耗。电解的结果使溶质被消耗。电解的结果使Cu2+减小，溶液的减小，溶液的H+减小，减小，溶液的溶液的pH略有

12、增大。略有增大。阴极：阴极： Cu2+、H+阳极：阳极： Cl-、OH-5. 电解不活泼金属的无氧酸盐（电解不活泼金属的无氧酸盐（ CuCl2）Cu2+ + 2H2O Cu(OH)2 + 2H+三、常见电解池原理分析三、常见电解池原理分析溶液中的离子：溶液中的离子： Na+、 Cl-、OH-、H+（用惰性电极电解下列物质）（用惰性电极电解下列物质） 2H+ + 2e- = H2 2Cl- - 2e- = Cl2 阴极：阴极：阳极：阳极：得电子，发生还原反应得电子，发生还原反应失电子，发生氧化反应失电子，发生氧化反应总反应：总反应：2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2+ Cl2通电

13、通电结论：结论： 用惰性电极电解活泼金属的无氧酸盐，溶质、水同时用惰性电极电解活泼金属的无氧酸盐，溶质、水同时消耗。电解的结果生成碱，电解后溶液的消耗。电解的结果生成碱，电解后溶液的pH增大。增大。阴极：阴极： Na+、H+阳极：阳极： Cl-、OH-6. 电解活泼金属的无氧酸盐（电解活泼金属的无氧酸盐（ NaCl）三、常见电解池原理分析三、常见电解池原理分析溶液中的离子：溶液中的离子： Cu2+、 SO42-、OH-、H+（用惰性电极电解下列物质）（用惰性电极电解下列物质）Cu2+ + 2e- = Cu2OH- - 2e- = H2O + 1/2O2 阴极：阴极：阳极：阳极：得电子，发生还原

14、反应得电子，发生还原反应失电子，发生氧化反应失电子，发生氧化反应总反应：总反应：CuSO4 + H2O = H2SO4 + Cu + 1/2O2通电通电结论：结论： 用惰性电极电解不活泼金属的含氧酸盐，溶质、水同用惰性电极电解不活泼金属的含氧酸盐，溶质、水同时消耗。电解的结果生成酸，溶液的时消耗。电解的结果生成酸，溶液的pH减小。减小。阴极：阴极： Cu2+、H+阳极：阳极： SO42- 、OH-7. 电解不活泼金属的含氧酸盐（电解不活泼金属的含氧酸盐（ CuSO4）三、常见电解池原理分析三、常见电解池原理分析（用惰性电极电解下列物质）（用惰性电极电解下列物质）2HCl = H2 + Cl2

15、通电通电电解无氧酸（电解无氧酸（HCl）：）：电解规律：电解规律：电解不活泼金属的无氧酸盐（电解不活泼金属的无氧酸盐（ CuCl2）：）：CuCl2 = Cu + Cl2通电通电规律规律1电解质分解型：电解质分解型： 电解无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液时，水不参加电解无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液时，水不参加反应。反应。三、常见电解池原理分析三、常见电解池原理分析（用惰性电极电解下列物质）（用惰性电极电解下列物质）电解规律：电解规律：规律规律2电解水型：电解水型： 电解强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐等溶液时，只电解强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐等溶液时，只有水参加有水参加。电解含氧酸（

16、电解含氧酸（ H2SO4）：）： H2O = H2 + 1/2O2通电通电电解可溶性强碱（电解可溶性强碱（NaOH）：）： H2O = H2 + 1/2O2通电通电电解活泼金属的含氧酸盐（电解活泼金属的含氧酸盐（Na2SO4）：）： H2O = H2 + 1/2O2通电通电三、常见电解池原理分析三、常见电解池原理分析（用惰性电极电解下列物质）（用惰性电极电解下列物质）电解规律：电解规律：规律规律3放氢生碱型：放氢生碱型： 电解活泼金属的无氧酸盐时，电解质电离的阴离子和水电解活泼金属的无氧酸盐时，电解质电离的阴离子和水电离的电离的H放电，溶质和水都参加反应，放电，溶质和水都参加反应，pH增大。增

17、大。电解活泼金属的无氧酸盐（电解活泼金属的无氧酸盐（ NaCl）：）：2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2+ Cl2通电通电三、常见电解池原理分析三、常见电解池原理分析（用惰性电极电解下列物质）（用惰性电极电解下列物质）电解规律：电解规律：规律规律4放氧生酸型：放氧生酸型： 电解活泼金属的无氧酸盐时，电解质电离的阴离子和水电解活泼金属的无氧酸盐时，电解质电离的阴离子和水电离的电离的H放电，溶质和水都参加反应，放电，溶质和水都参加反应，pH增大。增大。电解不活泼金属的含氧酸盐（电解不活泼金属的含氧酸盐（ CuSO4）：）：CuSO4 + H2O = H2SO4 + Cu + 1/2

18、O2通电通电三、常见电解池原理分析三、常见电解池原理分析（用惰性电极电解下列物质）（用惰性电极电解下列物质）电解规律：电解规律： （1）电解质分解型：）电解质分解型：电解无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液时，水电解无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液时，水不参加反应。不参加反应。 （2）电解水型：）电解水型：电解强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐等溶液时，电解强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐等溶液时，只有水参加。只有水参加。 （3）放氢生碱型：）放氢生碱型：电解活泼金属的无氧酸盐时，电解质电离的阴离子电解活泼金属的无氧酸盐时，电解质电离的阴离子和水电离的和水电离的H放电，溶质和水都参加反应，放电，溶质

19、和水都参加反应，pH增大。增大。 （4）放氧生酸型：）放氧生酸型：电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质电离的阳离电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质电离的阳离子和水电离的子和水电离的OH放电，溶质和水都参加反应，放电，溶质和水都参加反应，pH减小。减小。三、常见电解池原理分析三、常见电解池原理分析（用惰性电极电解下列物质）（用惰性电极电解下列物质）根据电极产物判断溶液根据电极产物判断溶液pH值的变化：值的变化：先看电极产物，再分析原溶液的酸碱性：先看电极产物，再分析原溶液的酸碱性： 如果只产生如果只产生H2不产生不产生O2，则，则pH值变大。值变大。 如果只产生如果只产生O2不产生不产生H2，则，则pH值变小。值变小。 如果既产生如果既产生H2又产生又产生O2 ：若原溶液呈酸性，则若原溶液呈酸性，则pH值减小；值减小；若原溶液呈碱性，则若原溶液呈碱性，则pH值增大；值增大；若原溶液呈中性，则若原溶液呈中性，则pH值不变。值不变。如果既无如果既无O2产生也无产生也无H2产生，则溶液的产生，则溶液的pH值均趋于值均趋于7。四、原电池与电解池的比较四、原电池与电解池的比较装置类别装置类别原电池原电池电解池电解池举例举例锌铜原电池锌铜原电池电解氯化铜溶液电解氯化铜溶液形成条件形成条件 1.活泼性不同的两电极（用导线连接） 2.电解质溶液 （电极插入