电解池的工作原理

第二单元化学能与电能的转化第3课时电解池的工作原理1、了解如何判断电解池的阴、阳极2、掌握书写电解池的电极反应式3、熟练掌握阴阳离子的放电顺序（即失或得电子的顺序）4、掌握七类电解质溶液的电解规律1、问题讨论常温下，金属钠能与氯气发生反应，金属铝能与氧气发生反应，并放出大量的热：工业上分别以NaCl和Al2O3

为原料生产金属钠和铝。如何实现此过程呢？电解在电解过程中，电能转化为化学能，使在通常条件（如高温）下不能发生的反应在电解条件下得以发生。电解是最强的氧化还原手段。电解熔融氯化钠2、电解熔融的氯化钠制取金属钠的原理分析（1）离子迁移氯化钠是由Na+和Cl﹣通过离子键形成的离子化合物，其晶体中的离子不能自由移动。将氯化钠晶体变为熔融状态后，NaCl完全电离成为能自由移动的Na+和Cl﹣。若在熔融的氯化钠中插入电极，接通电源，则原来自由移动的Na+和Cl﹣会发生定向移动，Na+移向与电源负极相连的电极即阴极，Cl﹣移向与电源正极相连的电极即阳极。2、电解熔融的氯化钠制取金属钠的原理分析（2）离子放电

在电场作用下，Na+和Cl﹣分别移向与电源的负极和正极相连的电极。电子由电源负极流入阴极，Na+得到电子被还原为Na，阳极上Cl﹣失去电子被氧化为Cl再结合为Cl2，电子由导线流回电源的正极。电极反应：阴极：还原反应阳极：氧化反应2、电解熔融的氯化钠制取金属钠的原理分析（3）结论：电解反应：

通电条件下，电能转化为化学能，由熔融氯化钠制得了金属钠和氯气。3、电解CuCl2溶液的实验探究3、电解CuCl2溶液的实验探究(1)实验操作在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒电极把湿润的KI淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极（阳极）附近。接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。3、电解CuCl2溶液的实验探究(2)实验现象阴极石墨棒上逐渐覆盖一层红色物质，阳极石墨棒上有气泡逸出，并可闻到刺激性的气味，同时看到湿润的KI淀粉试纸变蓝色。3、电解CuCl2溶液的实验探究(3)原理分析CuCl2

是强电解质且易溶于水，在水溶液中电离生成Cu2+和Cl﹣；H2O是弱电解质，微弱电离生成H+和OH﹣。

通电前，离子做自由移动；通电后，这些自由移动着的离子，在电场的作用下改做定向移动。带负电的Cl﹣和OH﹣向阳极移动，带正电的Cu2+和H+向阴极移动。在阳极，OH﹣、Cl﹣均可能被氧化，由于Cl﹣的放电能力比OH﹣强，Cl﹣优先于OH﹣在阳极上发生反应；在阴极，Cu2+和H+都可能被还原，但Cu2+的放电能力比H+强，Cu2+优先于H+在阴极上发生反应。3、电解CuCl2溶液的实验探究阴极：还原反应阳极：氧化反应3、电解CuCl2溶液的实验探究电解CuCl2溶液的化学反应方程式为：(4)实验结论在直流电的作用下，电能转化为化学能，CuCl2被电解为Cu

和Cl2,Cu在阴极生成，Cl2

在阳极生成。4、电解池的相关知识规律（1）定义：在直流电的作用下，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。借助于电流引起氧化还原反应的装置，即把电能转化为化学能的装置称为电解池（或电解槽）。（2）能量转化：电能转化为化学能。电解是最强的氧化还原手段，许多非自发的氧化还原反应在电解条件下得以发生。（3）形成条件：与直流电源相连的两个电极、电解质溶液或熔融态电解质形成闭合回路（凡与外接电源或原电池连接的装置均为电解池）。4、电解池的相关知识规律（4）电极名称：阳极和阴极。与电源正极相连的电极为阳极，与电源负极相连的电极为阴极。（5）电极反应：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。（6）总反应：将电极反应相加合（消去电子），即得到电解的总反应。书写时应注明条件（通电），产物中的气体要标气体符号（↑）。（7）电子流向：电子由电源的负极流到电解池的阴极，再由电解池的阳极流回电源的正极，通过导线（体）上电子的迁移和电解质溶液（或熔融态电解质）中离子的迁移而形成闭合回路。4、电解池的相关知识规律（8）电流方向：与电子流向相反。（9）离子迁移：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。（10）电极类型：电极分两类：本身不参与电极反应，只起到导电作用的电极叫惰性电极，如铂电极、石墨电极等；因还原性较强而自身能参与反应的电极叫活泼电极（或金属电极）,Ag及金属活动性顺序表中Ag前面的金属（如Zn、Fe、Ni、Pb、Cu等）作电极均为活泼电极。4、电解池的相关知识规律若阳极为惰性电极，则电极反应为溶液中的阴离子放电；若阳极为活泼电极，则阳极反应一定是阳极金属本身溶解。阴极无论是惰性电极还是活泼电极，电极反应均为溶液中的阳离子放电。阴极上发生还原反应，无论金属活动性强还是弱的金属均不可能在阴极上失去电子。做笔记4、电解池的相关知识规律（11）放电能力顺序阳极：活泼电极（Ag及金属活动性顺序表中排在Ag前面的金属）＞S2﹣>I﹣＞Br﹣＞Cl﹣＞OH﹣＞含氧酸根。阴极：Ag+＞Hg+>Fe3+>Cu2+>H+＞Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+。解读：①Ag

及在金属活动性顺序表中排在Ag

前面的金属作阳极时，均是阳极金属本身溶解。4、电解池的相关知识规律放电能力解读：②金属单质或阴离子的还原性越强，则在阳极上的放电能力越强（电解含有I﹣、Cl﹣的混合溶液，阳极先析出I2，后产生Cl2)；金属阳离子的氧化性越强（对应金属的还原性越弱），则在阴极上的放电能力越强（电解含有Cu2+、Ag+的混合溶液，阴极先析出Ag，后析出Cu）。4、电解池的相关知识规律③电解水溶液时：铝前（含铝）离子不放电，氢后离子先放电，氢前铝后看条件。放电能力解读：

金属活动性顺序表中的K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+这5种离子及Ba2+、Li+、Rb+等不可能在阴极放电而析出金属单质；

Cu2+、Hg2+、Ag+这3种离子总是优先于H+放电

一般情况下H+优先于Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+放电，当金属离子浓度很大及控制其他电解条件时，Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+等离子也可以优先于H+放电。4、电解池的相关知识规律放电能力解读：④最常用、最重要的放电顺序是：阳极：Cl﹣>OH﹣；阴极：Ag+>Cu2+>H+。⑤电解质溶液或熔融态电解质的导电过程，就是电解质溶液或熔融态电解质被电解的过程。七类电解质溶液的电解规律电解质主要包括酸、碱、盐。将酸分为含氧酸和无氧酸；碱分为强碱和弱碱，由于弱碱均难溶于水而不予分析；将盐按金属的活动性和酸根的类型可分为活泼金属的含氧酸盐、不活泼金属的无氧酸盐、活泼金属的无氧酸盐和不活泼金属的含氧酸盐四类，活泼金属指K、Ca、Na、Mg、Al及其他ⅠA、ⅡA族金属，不活泼金属指金属活动性顺序表中位于H以后的Cu、Hg、Ag等金属。可以归纳出“一碱二酸四类盐”这七类电解质溶液的电解规律（电极均为惰性电极）。七类电解质溶液的电解规律——强碱(NaOH)阳极反应：阴极反应：总反应：溶液浓度：溶液pH：电解类型：电解质溶液复原：增大变大电解水加适量的水七类电解质溶液的电解规律——含氧酸(H2SO4)阳极反应：阴极反应：总反应：溶液浓度：溶液pH：电解类型：电解质溶液复原：增大变小电解水加适量的水七类电解质溶液的电解规律——活泼金属的含氧酸盐(Na2SO4)阳极反应：阴极反应：总反应：溶液浓度：溶液pH：电解类型：电解质溶液复原：增大不变电解水加适量的水七类电解质溶液的电解规律——无氧酸(HCl)阳极反应：阴极反应：总反应：溶液浓度：溶液pH：电解类型：电解质溶液复原：减小变大电解电解质加适量的HCl七类电解质溶液的电解规律——不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2)阳极反应：阴极反应：总反应：溶液浓度：溶液pH：电解类型：电解质溶液复原：减小变大（不考虑Cl2溶于水及与水反应）电解电解质加适量的CuCl2七类电解质溶液的电解规律——活泼金属的