第三节 电解池(第一课时)

1、1、准备好、准备好双色笔、积累本、导学案双色笔、积累本、导学案!2、带上、带上我们的激情我们的激情，全力投入学习，相信你会，全力投入学习，相信你会 收获不一样的收获不一样的！1807年英国化学家年英国化学家戴维戴维打破常规，将铂打破常规，将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时，奇迹发生了，在阴极附近产生源时，奇迹发生了，在阴极附近产生 一种银白色的金属，随即形成紫色的一种银白色的金属，随即形成紫色的火焰。随后他又用电解法相继发现了钠、火焰。随后他又用电解法相继发现了钠、 钙、锶等元素，戴维也成为发现化学元钙、锶等元素，戴维也成为发现化学元 素最多的人。素最

2、多的人。通过电解法发现了活泼金通过电解法发现了活泼金 属，你能从中得到什么启示？属，你能从中得到什么启示？ 电解电解2 H2O = 2 H2 O2 这其中的奥妙是什么呢？电解时物这其中的奥妙是什么呢？电解时物质的变化时如何发生的呢？电能如质的变化时如何发生的呢？电能如何才能转变成化学能的呢？下面我何才能转变成化学能的呢？下面我们就一起来探索其中的奥妙。们就一起来探索其中的奥妙。探讨：探讨：第三节：电解池第三节：电解池 (第第1课时）课时）临清市第三高级中学临清市第三高级中学 1能说出电解池的工作原理。 2能熟练书写电极反应式和电池反应方程式。电极反应式和电池反应方程式的书写【学习重、【学习重、

3、难点】【学习目标】【学习目标】ZnCCuCl2溶液溶液 CCCuCl2溶液溶液 CCCuCl2溶液溶液 原电池原电池氧化反应氧化反应失失e- -,沿导线传递，有电流产生沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应电解质溶液电解质溶液阴离子阴离子阳离子阳离子负极负极正极正极 实践探究实践探究1、向氯化铜溶液中通入直流电、向氯化铜溶液中通入直流电A：理论先行：理论先行思考思考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：猜想在通电时在两极各会发生什么样：猜想在通电时在两极各会发生什么样的电极反应？产物可能是哪些？的电极反应？产物可能是哪些？阳离子：阳离子：Cu2+ H+

4、 阴离子：阴离子：Cl- OH-Cl-Cl2 OH-O2 H2O H+ + OH- CuClCuCl2 2 CuCu2+2+2Cl+2Cl- - 电极区电极区1：Cu2+Cu H+H2电极区电极区2：一、电解原理一、电解原理现象：现象：阴极：阴极： 碳棒上覆盖了一层红色物质。碳棒上覆盖了一层红色物质。阳极：阳极： 生成有刺激性气味的气体，生成有刺激性气味的气体， 该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。说明：说明：阴极有阴极有Cu生成，阳极有生成，阳极有Cl2生成。生成。阴极阴极阳极阳极CuCl2溶液溶液【实验实验4-2】电解电解CuCl2溶液溶液思考：思考：为

5、什么为什么CuCl2溶液在通电时会生成溶液在通电时会生成Cu和和Cl2的呢？的呢？结论：结论：电解质溶液在导电的同时发生了氧化还原反应。电解质溶液在导电的同时发生了氧化还原反应。(1)通电前水中的离子及运动状况通电前水中的离子及运动状况?无规则的自由运动无规则的自由运动.(2)通电后这些离子的运动状况有何改变通电后这些离子的运动状况有何改变?定向运动定向运动.(3)当离子定向移动到电极表面上时当离子定向移动到电极表面上时,发生了什么变化发生了什么变化?阴极：阴极：Cu2+ + 2e- = Cu阳极：阳极：2Cl- - 2e- = Cl2发生还原反应发生还原反应发生氧化反应发生氧化反应阴极阴极阳

6、极阳极 H+ +Cu2+2+OH- - Cl- -氧化性氧化性：Cu2+H+还原性还原性：Cl-OH-1.电解：电解：使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起使直流电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：是电能转变为化学是电能转变为化学能的装置能的装置！直流电源；直流电源；与电源与电源负极负极相连的电极为相连的电极为阴极阴极与电源与电源正极正极相连的电极为相连的电极为阳极阳极阴、阳电极阴、阳电极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

7、能的装置。CC一、电解池形成闭合回路形成闭合回路4 4、电解本质：、电解本质：阳极阳极（和原电池正极相连）（和原电池正极相连）：阴极阴极（和原电池负极相连）（和原电池负极相连）： 思考：思考：离子在阴、阳两极放电有顺序离子在阴、阳两极放电有顺序吗吗? ?1、放电规律：、放电规律：阴极：氧化性强的离子先得电子阴极：氧化性强的离子先得电子金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。金属金属 S2IBrClOH(水水) 含氧酸根含氧酸根F 阳极：还原性强的离子先失电子阳极：还原性强的离子先失电子Ag+Hg2+ Fe3+Cu2+H+(酸）酸）Pb

8、2+Fe2+Zn2+H+(水水) Na+Ca 2+ K+ 电解规律电解规律2：电极材料的分类：电极材料的分类：（1）惰性电极惰性电极 C Pt Au（2）活性电极活性电极 除除Pt Au之外的其他金属材料之外的其他金属材料如果活性电极做阳极，则优先于电解质溶液中的阴离子而放电！结一结：结一结：电极反应：电极反应：阳氧化、阴还原阳氧化、阴还原离子流向：离子流向：异性相吸异性相吸 电子流向：电子流向： 电子从电子从负极负极流向流向阴极阴极，经溶液离子，经溶液离子导电，再从导电，再从阳极阳极流回流回正极正极思考思考?用石墨电极电解硫酸钠溶液会有怎样的结果： H H2 2O O H H+ + + OH

9、+ OH Na2SO4 2 2Na+ SO4 2离子放电的顺序离子放电的顺序阳离子阳离子阴离子阴离子H+ Na+OHSO424OH4e2H2O +O24H+ +4e2H2 总反应：总反应：2H2O O2 +2H2 电解阳极阳极 ：阴极：阴极： 1.1.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。 2.2.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

10、守恒） 3.3.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）写电极反应写电极反应【方法小结方法小结】5、电解方程式的书写：、电解方程式的书写：例：例：写出用石墨做电极电解写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的溶液的电极反应式及总的电解方程式电解方程式方方 法法 阴极：阴极：阳极：阳极： 最后使得失电子数相等，两极反应相加得总方程式最后使得失电子数相等，两极反应相加得总方程式:阴极：阴极：阳极：阳极：OH SO4 2Cu2+ H+H2O H+OH CuSO4 Cu2+ SO4 2 首先首先分析溶液中存在

11、的所有离子（包括水的电离）、并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分成阳离子组和阴离子组，比较出阴阳极的放电离子：比较出阴阳极的放电离子： 然后写电极反应式然后写电极反应式 阳离子在阴极发生还原反应，而阴阳离子在阴极发生还原反应，而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应式。（注意得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）失电子守恒）：电解化学方程式电解化学方程式 :电解离子方程式电解离子方程式 :4OH- 4e- = O2+2H2O2Cu2+4e- = 2Cu 例例 以以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

12、溶液时, ,在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。(1)NaCl(1)NaCl溶液溶液: : (2)CuSO(2)CuSO4 4溶液溶液: :小组讨论后进行展示小组讨论后进行展示 阳极：阳极：4OH4OH- -4e-4e- -2H2H2 2O+OO+O2 2 (4H2O 4H+4OH-) 阴极：阴极：2Cu2Cu2+ 2+ +4e+4e- -2Cu2Cu 电解电解总反应式：总反应式：2Cu2Cu2+2+2H+2H2 2O OCu+OCu+O2 2+4H+4H+ +阳极：阳极：2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2阴极：阴极

13、：2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2(2H2O 2H+2OH-)总反应方程式：总反应方程式：2Cl-+2H2O=Cl2+H2+2OH- 电解电解1 1、溶液中哪些微粒？、溶液中哪些微粒？2 2、阳极区有哪些离子？、阳极区有哪些离子？ 阴极区又有哪些离子？阴极区又有哪些离子？3 3、哪个离子先放电？、哪个离子先放电？想一想，想一想，H H+ +应该应该在哪一极生成？在哪一极生成？OHOH- -在哪在哪一极？一极？本节课收获：达标练习达标练习 1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。2 2、下列说法错误的是（、下列说法错误的是（ ）A A 由电能转化为化学能的装置叫电解池由电能转化为化

14、学能的装置叫电解池 B B 在电解池中跟直流电源的正极相连的电极是电解在电解池中跟直流电源的正极相连的电极是电解池的阳极池的阳极C C 在电解池中通电时，电子从电解池的阴极流出，在电解池中通电时，电子从电解池的阴极流出，并沿导线流回电源的负极并沿导线流回电源的负极D D 电解池中阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应电解池中阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应C C 阳极阳极 阴极阴极+ - 电解：电解：使使电流电流通过电解质溶液或熔融电解质，而在通过电解质溶液或熔融电解质，而在 阴、阳阴、阳 两极引起氧化还原反应两极引起氧化还原反应的过程。的过程。-把电能转变为化学能的装置。把电能转变为化学能的装

15、置。构成电解池的条件：构成电解池的条件：两电极分别与两电极分别与直流电源直流电源相连，插入电解质溶液，形成闭合回路相连，插入电解质溶液，形成闭合回路阳极：阳极：惰性电极：碳棒、惰性电极：碳棒、Pt、Au活泼电极：除活泼电极：除Pt、Au外的金属做电极外的金属做电极阴极：连接电源负极，发生还原反应阴极：连接电源负极，发生还原反应阳极：连接电源正极，发生氧化反应阳极：连接电源正极，发生氧化反应电极电极1、装置：电解池（电解槽）、装置：电解池（电解槽）按电极材料分类按电极材料分类阴极：阴极：受保护，受保护，不损耗。不损耗。优先放电，要损耗。优先放电，要损耗。电解的实质电解的实质电源负极电源负极电源正

16、极电源正极电解池电解池阴极阴极电解池电解池阳极阳极e e- -e e- -自由离子自由离子定向移动定向移动 电解液中的阳离子得电子电解液中的阳离子得电子电解液中的阴离子电解液中的阴离子（金属）失电子（金属）失电子2、电流的形成、电流的形成3、能量变化：、能量变化：电能电能 化学能化学能5、电解方程式的书写：、电解方程式的书写：例：例：写出用石墨做电极电解写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的溶液的电极反应式及总的电解方程式电解方程式方方 法法 阴极：阴极：阳极：阳极： 最后使得失电子数相等，两极反应相加得总方程式最后使得失电子数相等，两极反应相加得总方程式:阴极：阴极：阳极：阳极

17、：OH SO4 2Cu2+ H+H2O H+OH CuSO4 Cu2+ SO4 2 首先分析、比较出阴阳极的放电离子：首先分析、比较出阴阳极的放电离子： 然后写电极反应式然后写电极反应式 ：电解化学方程式电解化学方程式 :电解离子方程式电解离子方程式 :4OH- 4e- = O2+2H2O2Cu2+4e- = 2Cu1、写出用惰性电极电解下列物质的电极反应式、写出用惰性电极电解下列物质的电极反应式 HCl CuCl2 H2SO4 NaOH Na2SO4 NaCl阳极反应阳极反应总反应总反应阴极反应阴极反应pH值的变化值的变化如何恢复为原电解液如何恢复为原电解液 电解质溶液用惰性电极电解的示例电

18、解质溶液用惰性电极电解的示例：含氧酸含氧酸H2SO4强碱强碱NaOH活泼金属的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐Na2SO4无氧酸无氧酸HCl阳极：阳极：4OH- -4e- = O2 +2H2O阴极：阴极：4H+ + 4e- = 2H2减小减小增大增大不变不变H2O阳极：阳极：2Cl- -2e- = Cl2阴极：阴极：2H+2e- = H2增大增大HCl不活泼金属不活泼金属的无氧酸盐的无氧酸盐CuCl2阳极：阳极：2Cl- -2e- = Cl2阴极：阴极：Cu2+2e- = CuCuCl2活泼金属的活泼金属的无氧酸盐无氧酸盐NaCl阳极：阳极：2Cl- - 2e- = Cl2阴极：阴极：2H+2e-

19、= H2增大增大HCl不活泼金属的不活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐CuSO4阳极：阳极：4OH- - 4e- = O2+2H2O阴极：阴极：2Cu2+4e- = 2Cu减小减小CuO电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结 阳极：阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- 与与区：电解本身型区：电解本身型 如如CuCl2 、HCl与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaCl与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3与与区：电解水型区：电解水型 如如Na2SO4、H2SO4 、NaOH阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）A

20、l3+Mg2+Na+讨论讨论1： 如下图所示的两个装置中，溶液的体积均为如下图所示的两个装置中，溶液的体积均为100 mL，开始时电解质溶液的浓度均为开始时电解质溶液的浓度均为0.1 mol/L，工作一段时间后，测得，工作一段时间后，测得导线上通过导线上通过0.02 mol电子，若不考虑盐的水解和溶液的体积变化，电子，若不考虑盐的水解和溶液的体积变化，则下列叙述正确的是（则下列叙述正确的是（ ） A.产生气体的体积产生气体的体积 B.电极上析出固体物质的质量电极上析出固体物质的质量 C.溶液溶液pH变化增大减小变化增大减小 D.电极反应式：中阳极：电极反应式：中阳极：4OH-4e- = 2H2

21、O+O2 中负极：中负极：2H+2e- = H2讨论讨论2：根据右图回答下列问题：根据右图回答下列问题：稀硫酸稀硫酸 CuSO4溶液溶液 ZnCCu Cu（1）烧杯）烧杯的名称为的名称为_池，烧杯池，烧杯的名称为的名称为_池；池；（2）烧杯）烧杯中中Cu是是_极，烧杯极，烧杯中中Cu是是_极；极；（3）写出烧杯）写出烧杯中发生的总化学方程式：中发生的总化学方程式：_；（4）试描述两装置中所产生的现象：）试描述两装置中所产生的现象：_；（5）当锌片溶解）当锌片溶解6.5g时，烧杯铜片上产生标况下气体体积时，烧杯铜片上产生标况下气体体积_L.讨论讨论3：如上图所示，通电后如上图所示，通电后A极上析

22、出极上析出Ag，对该装置的有关叙述，对该装置的有关叙述正确的是（正确的是（ ） A. P是电源的正极是电源的正极B. F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH- - 4e-=2H2O+O2C. 电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极两极外，其余电极 均参加了反应均参加了反应D. 通电后，甲池的通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的减小，而乙、丙两池溶液的PH不变不变 讨论讨论4：判断下列各容器内的电极反应判断下列各容器内的电极反应.稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸ZnCCu C稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸ZnFeCu Zn稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸ZnZ

23、nCu Fe讨论讨论5：用惰性电极电解用惰性电极电解pH6的的CuSO4溶液溶液500mL，当电极上有当电极上有16mg铜析出时，溶液铜析出时，溶液(设电解前后溶液设电解前后溶液体积变化可忽略，阴极上无体积变化可忽略，阴极上无H2析出析出)的的pH约为约为( )A1 B3 C6 D9讨论讨论6： 用石墨电极电解用石墨电极电解100mL H2SO4与与CuSO4的混的混合液，通电一段时间后，两极均收集到合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）（标况）气体，则原混合液中气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（的物质的量浓度为（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/

24、L D.4mol/L电化学解题技巧：电化学解题技巧：一抓五确定一抓五确定一抓：得失电子守恒一抓：得失电子守恒五确定：五确定：1、确定是原电池还是电解池、确定是原电池还是电解池2、确定电极名称、确定电极名称3、确定电子流动方向、确定电子流动方向4、确定各电极产物、确定各电极产物5、确定电极反应式和总反应式、确定电极反应式和总反应式小结小结1、用两支惰性电极插入用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，通电电解。溶液中，通电电解。当电解液的当电解液的PH值从值从6.0变为变为3.0时时(设电解时阴极没有氢气设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略析出，且电解液在电解前后体积变

25、化可以忽略)，电极上，电极上析出银的质量大约是（析出银的质量大约是（ ） A、27mg B、54mg C、108mg D、216mg2、某硝酸盐晶体化学式为、某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，相对分子质，相对分子质量为量为242，将，将1.21g该晶体溶于水配成该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰溶液，用惰性电极进行电解。当有性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：。求：金属金属M的相对原子质量及的相对原子质量及 x、n 值；值；电解溶液的电解溶液的pH（溶液体积仍为（溶液体

26、积仍为100mL）。）。阳极：阳极：2Cl2e Cl2（氧化反应）（氧化反应）阴极：阴极：2H+ + 2eH2（还原反应）（还原反应） 2Cl + 2H2O 2OH + H2 + Cl2电解电解2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2电解电解阴极区阴极区阳极区阳极区（一）电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气（一）电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气现象：现象： 阳极：有气泡产生，使湿润淀粉阳极：有气泡产生，使湿润淀粉KI 溶液变蓝溶液变蓝 阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红二、电解原理的应用二、电解原理的应用1、电解饱和食盐水：、电解饱和食盐水：+C

27、l2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）离子交换膜离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳阳极极室室阴阴极极室室2、离子交换膜法制烧碱：、离子交换膜法制烧碱：（1）离子交换膜电解槽的组成：）离子交换膜电解槽的组成：由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成；解槽框和导电铜棒等组成；每个电解槽由若干个单元槽串联或并联组成；每个电解槽由若干个单元槽串联或并联组成；装置装置（2）阳离子交换膜的作用：）阳离子交换膜的作

28、用：将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na+）通过，而阻止阴离子（通过，而阻止阴离子（Cl、OH）和气体通过。）和气体通过。可防止可防止H2、Cl2混合爆炸，也可防止混合爆炸，也可防止Cl2与与NaOH反应。反应。3、原料的精制、原料的精制1、粗盐的成分、粗盐的成分:2、除杂的过程、除杂的过程:粗盐水粗盐水过量过量BaCl2(除除SO42-)过量过量NaOH(除除Mg2+、Fe3+)过量过量Na2CO3(除除Ca2+、Ba2+)过滤过滤(除泥沙及沉淀除泥沙及沉淀)含少量含少量Ca2+、 Mg2+阳离子交换塔阳离子交换塔(除除Ca2+、 Mg

29、2+)精制盐水精制盐水BaCl2必须在必须在Na2CO3之前之前适量适量HCl(除除CO32- 、OH-)必须先过滤再加盐酸必须先过滤再加盐酸 泥沙、泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜膜.含氯漂白剂含氯漂白剂有机合成、造纸有机合成、造纸玻璃、肥皂玻璃、肥皂纺织、印染纺织、印染有机合成有机合成氯化物合成氯化物合成农药农药金属冶炼金属冶炼有机合成有机合成HCl盐酸盐酸电解饱和食盐水电解饱和食盐水以氯碱工业为基础的化工生产以氯碱工业为基础的化工生产H2NaOH湿氯气湿氯气湿氢气湿氢气液碱液碱Cl2电镀：电镀：应用电解原理在某些金属应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属的过程。表面镀上一薄层其它金属的过程。电解质溶液：含镀层金属离子电解质溶液：含镀层金属离子电镀的条件：电镀的条件：阳极：镀层金属阳极：镀层金属阴极：待镀金属（即镀件）阴极：待镀金属（即镀件）