1.2.4 电解池的工作原理 课件高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1

专题一化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化第四课时电解池的工作原理学习目标1．以CuCl2溶液的电解为模型探究电解的工作原理，理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。2．掌握电解池的构成，阴、阳极放电顺序、电解方程式书写、现象分析、计算。温故知新电解熔融NaCl工业上分别如何冶炼金属钠、镁和铝呢？在此过程中能量的转化形式是什么？2NaCl(熔融)

====2Na+Cl2↑通电2Al2O3(熔融)

====4Al+3O2↑通电冰晶石MgCl2(熔融)

====Mg+Cl2↑通电能量转化方式:电能→化学能在工业生产和日常生活中，人们常常需要通过电解的方法使许多不能自发进行的氧化还原反应顺利进行。一、电解池工作原理电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。电解：在直流电的作用下，在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。在之前的学习中，我们还学过哪些电解的例子呢？电解水，电解饱和食盐水与电源负极相连与电源正极相连电解质溶液或熔融电解质①具有直流电源②两个电极(阴极、阳极)③电解质溶液或熔融电解质④形成闭合回路电解池的构成条件一、电解池工作原理CuCl2溶液石墨石墨一、电解池工作原理1、电解氯化铜溶液实验（石墨惰性电极）阴极阳极氯气铜CuCl2溶液有气泡产生，有刺激性气体，并能使湿润的KI-淀粉试纸变蓝碳棒上有一层红色的物质析出阴极：阳极：——铜——Cl2指针发生偏转电流表：×——电解质溶液导电，形成闭合回路一、电解池工作原理2、实验分析：通电前：电解质溶液中的离子情况通电后:CuCl2==Cu2++2Cl-H2OH+

+OH-

向阴极迁移向阳极迁移关键：导线中电子流动方向一、电解池工作原理电极反应:电解质溶液的变化情况：

CuCl2Cu+Cl2↑通电总式：放电顺序：Cu2+>H+阳极：2Cl--2e-=Cl2↑氧化反应阴极：Cu2++2e-=Cu还原反应

CuCl2溶液浓度降低Cl->OH-3、实验结论：CuCl2溶液在电流的作用下发生氧化还原反应，生成了Cu和Cl2一、电解池工作原理电解池工作原理示意图电解质溶液或熔融电解质阳离子→阴极阴离子→

阳极负极接阴极：正极接阳极：发生还原反应得电子发生氧化反应失电子电子流向：电源负极→电解池的阴极电解池的阳极→电源的正极离子流向：一、电解池工作原理1电解时必须使用直流电源，不能使用交流电源。2电解质的水溶液或熔融电解质均可被电解，因为它们均可电离出自由移动的阴、阳离子。3电解过程中，电能转化为化学能而储存在电解产物中，转化过程中遵循能量守恒定律。4电解质溶液(或熔融电解质)的导电过程，就是电解质溶液(或熔融电解质)的电解过程，是化学变化，而金属的导电是利用其物理性质。5电解法是一种强氧化还原手段，可以完成非自发的氧化还原反应。电解池原理注意事项一、电解池工作原理原电池中：阳离子→正极；阴离子→负极；电解池中：阳离子→阴极；阴离子→阳极；二者的阳离子都是移向发生还原反应的电极，阴离子都是移向发生氧化反应的电极。思考阴、阳离子在电解过程中的移动方向与在原电池中的移动方向有什么区别和联系？一、电解池工作原理(1)电解池的两个电极必须是活泼性不同的电极(2)电解池是把化学能转化为电能的装置(3)电解质溶液导电的过程为物理过程(4)电解池的阴极是指和直流电源负极相连的电极(5)电解池在工作时，阴极上发生还原反应(6)某些不能自发的氧化还原反应，可以通过电解来实现×××√√√课堂巩固1.如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。③⑥课堂巩固电极反应:放电顺序：Cu2+>H+阳极：2Cl--2e-=Cl2↑氧化反应阴极：Cu2++2e-=Cu还原反应Cl->OH-思考：阴、阳离子在电解过程中放电有什么规律？二、电解规律离子在电极表面得到或失去电子的过程叫做“放电”。

①活性电极(除Pt、Au、C之外)，金属电极失电子1、阳极:还原性强的离子优先放电。

②惰性电极(Pt、Au、石墨)，阴离子放电，失电子能力强先放电二、电解规律2、阴极:氧化性强的离子优先放电。阳离子放电，得电子能力强先放电，与电极材料无关二、电解规律思考如何判断电解池阴、阳极？二、电解规律原电池与电解池对比项目原电池电解池能量转换能否自发两个电极离子移动方向电子流向构成条件化学能转化为电能电能转化为化学能不自发自发连接电源的正极，作为阳极相对活泼的金属作为负极连接电源的负极，作为阴极相对不活泼的金属或石墨作为正极阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动阴离子向负极移动，阳离子向正极移动两个电极、电解质溶液形成闭合回路。电解池有外电源，原电池无需外电源。氧化反应失去电子还原反应获得电子负极→正极负极→阴极，阳极→正极②电解NaOH溶液；①电解H2SO4溶液溶液中的阴离子：

阳离子：

电极反应式：阳极：

阴极：

总反应方程式：

电解一段时间后溶液PH

若恢复至原状态需补加

水电离的OH-，SO42-H+2H＋＋2e－===H2

2

H2O-4e－===O2+4H＋

2H2O2H2↑+O2↑降低H2O溶液中的阴离子：

阳离子：

电极反应式：阳极：

阴极：

总反应方程式：

电解一段时间后溶液PH

若恢复至原状态需补加

OH-Na+，水电离的H+2

H2O＋2e－===H2+2OH-4OH－-4e－===O2+2H2O2H2O2H2↑+O2↑升高H2OH2SO4溶液NaOH溶液二、电解规律1、电解水型方法归纳分析电解问题的基本方法思路（1）分清楚电解池的阴极和阳极（2）通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H＋和OH－)。（3）通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电。（4）正确书写电极反应式，要注意原子数、电荷数是否守恒。（5）能结合题目要求分析电解时的各种变化情况，如两极现象、离子浓度的变化、pH变化等。二、电解规律③电解HCl溶液溶液中的阴离子：

阳离子：

电极反应式：阳极：

阴极：

总反应方程式：

电解一段时间后溶液PH

若恢复至原状态需补加

水电离的OH-，Cl-H+2H＋＋2e－===H2

↑2Cl－－2e－===Cl2↑2HClH2↑+Cl2↑升高HCl气体④电解CuCl2溶液电极反应式：阳极：

阴极：

总反应方程式：

若恢复至原状态需补加

Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑CuCl2

Cu＋Cl2↑CuCl2固体

HCl溶液CuCl2溶液二、电解规律2、电解电解质型⑤电解NaCl溶液电极反应式：阳极：

阴极：

总反应方程式：

电解一段时间后溶液PH

若恢复至原状态需补加

2

H2O＋2e－===H2+2OH-2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O+2NaCl2NaOH+Cl2↑+H2↑升高HCl气体NaCl溶液二、电解规律3、放氢生碱型⑥电解CuSO4溶液溶液中的阴离子：

阳离子：

电极反应式：阳极：

阴极：

总反应方程式：

电解一段时间后溶液PH

若恢复至原状态需补加

OH-，SO42-Cu2+，H+2

H2O-4e－===O2+4H＋

Cu2＋＋2e－===Cu

2H2O+2

CuSO42

H2SO4+2Cu+O2↑降低CuO或CuCO3CuSO4溶液二、电解规律4、放氧生酸型二、电解规律思考电解一定浓度的硫酸铜溶液，当铜离子全部析出后，电解能否继续进行？如果能继续进行，那么两极的产物分别是什么呢？可以继续进行，由电解CuSO4溶液变成电解H2SO4溶液，阴极产物为氢气，阳极产物为氧气。电解质溶液电解规律（惰性电极）

阳极:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-

ⅠⅢⅡⅣⅠ与Ⅲ区：电解本身型如CuCl2Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型如NaClⅡ与Ⅲ区：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3Ⅱ与Ⅳ区：电解水型如Na2SO4、H2SO4

、NaOH阴极:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>K+二、电解规律0102若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；若阴极为H＋放电，同时阳极为OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少多少加多少。如用惰性电极电解CuSO4溶液，加入适量CuO可恢复到电解前的状况而不能加入Cu(OH)2。二、电解规律03书写电解池中电极反应式时，强电解质以实际放电的离子表示，弱电解质写成化学式，总反应注明条件“通电”。04电极反应式的书写首先根据题干要求及信息写出反应物和生成物，然后根据“阴(极)得(e－)阳(极)失(e－)”加上得失电子数目，最后根据电解质溶液酸碱性补上H＋、OH－或H2O，依据电荷守恒配平。酸性溶液中不能出现OH－，碱性溶液中不能出现H＋。二、电解规律(1)用石墨作电极电解氯化钠和硫酸铜的混合液，最初一段时间阴极和阳极生成的物质分别是铜和氯气(2)用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na＋＋e－===Na(3)用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋