4.2.1 电解池工作原理 课件 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二节电解池第1课时电解原理

第四章化学反应与电能网科学学习目标1.了解电解的概念，熟悉电解池的构成条件。2.理解电解原理。3.掌握电解池电极反应式和反应方程式的书写。思考：请回忆初中和高一课本中出现过“电解”的地方。2H2O2H2

+O2

电解思考：若将水换成CuCl2溶液，预计会观察到什么现象？任务探究·深度学习学习任务一电解CuCl2溶液实验探究自主学习【实验4-2】

在U形管中注入质量分数为25%CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极材料，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒(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。实验现象实验结论电流表指针发生偏转

与直流电源负极相连的石墨棒上逐渐覆盖了一层红色物质

与直流电源正极相连的石墨棒上有气泡产生，气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝结论：实验表明，CuCl2溶液在通电条件下生成了Cu和Cl2说明电解质溶液导电，形成闭合回路

析出金属铜产生了氯气实验原理分析①离子移动通电前：CuCl2=Cu2++2Cl－，

Ⅰ通电前H2OH++OH-氯化铜溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前这些离子在溶液中作自由运动。－＋阴极阳极Ⅱ通电后

通电后：在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即Cl－、OH－向阳极（与直流电源正极相连的石墨棒）迁移，Cu2＋、H＋向阴极（与直流电源负极相连的石墨棒）迁移。【关键】由电子的流向

确定离子流向(1)通电前，氯化铜溶液里主要存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？(2)通电后，这些离子的运动情况有什么改变？

电路中电子如何流向？阴、阳离子如何运动？②电极反应：2Cl－

－

2e－

=Cl2↑（氧化反应）Cu2+

＋2e－

=Cu（还原反应）总反应式：Cu2+＋2Cl－

Cu+Cl2↑电解

－＋阴极阳极Ⅱ通电后阳极：阴极：③结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。

当离子到达电极时，失去/获得电子，发生氧化/还原反应的过程，称为放电(3)当离子定向运动到电极表面上时，发生了什么变化？

写出两极的电极反应式。学习任务二电解池的工作原理1．电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。注意：①电流应是直流电

②熔融态的电解质也能被电解

③电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。

④电解是一种强的氧化还原反应手段，可以实现非自发的氧化还原反应。

⑤电解使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。【思考】电离和电解有何区别？电离无需通电而电解需要，电解质先电离后电解2．电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。①直流电源；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。②电极阴极与电源负极相连阳极与电源正极相连4．电解原理：注意电子只在外电路中定向移动①电子：负极阴极，

阳极正极。②离子：阳离子阴极；

阴离子阳极。注意离子只在内电路中定向移动3．电解池的构成：CuCl2溶液CCl－Cu2＋5、离子的放电顺序阴极：得电子，发生还原反应；不管电极材料是活性的还是惰性只起导电作用，不参与反应。只由溶液中的阳离子得电子（1）若是活性电极（除Pt、Au以外的金属）做阳极，则活性电极失电子，发生氧化反应；（2）若阳极为Pt、Au、C等惰性电极，则仅是溶液中的阴离子放电。

即:活泼金属＞S2-＞

SO32-

＞

I

-＞Br

-＞Cl

-＞OH-

(碱/水)

＞最高价含氧酸根离子）＞F-在溶液中只考虑此部分阳极：失电子，发生氧化反应。Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+(酸)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+(水)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+在溶液中多考虑此部分在水溶液中不放电只在熔融状态时放电浓度很大时排在水电离的氢离子之前6.电极反应式的书写阳极反应式：失电子如:S2--2e-=S

2I--2e-=I2

4OH-

-4e-=2H2O+O2↑

阴极反应式：得电子如：Ag++e-=AgFe3++e-

=Fe2+

Cu2+

＋2e－

=Cu

2H++2e-=H2↑2H2O+2e-=H2↑+2OH-

判断电极

找全离子

判断放电顺序

电极反应式

总反应式活性电极:直接反应惰性电极:根据溶液中阴离子的放电顺序

阳极练一练

1.写出用铜做电极电解H2SO4溶液的电极反应式阳极：阴极：Cu

-2e–

＝Cu2+

2H++2e–

＝H2↑总反应：Cu+2H+===Cu2+

+

H2↑电解电解Cu+2H2SO4===CuSO4

+

H2↑借助电解，可以使非自发的氧化还原反应进行2写出用惰性电极电解氯化钠溶液的电极反应和总电解反应阳极：

。阴极：

。

总电解反应：

。

2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2Cl-+2H2O==Cl2↑+H2↑+2OH-

电解判断电极→找全离子→判断放电顺序→电极反应式→总反应式注意：1.若H+、OH－由水电离，则总反应中需将其变为H2O2.所有总反应的条件均为电解

7.阴阳极的判断电解CuCl2与NaCl的混合溶液(惰性电极)，阴极上和阳极上最先析出的物质为A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2BC电解类型举例电极反应溶液PH变化电解质浓度溶液复原方法物质类别实例电解水型

电解电解质型

含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐KNO3无氧酸HCl减小增大不变H2O阳极:2Cl-－2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=

H2↑增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极:2Cl-－

2e-=Cl2↑阴极:Cu2++2e-=

Cu↓CuCl2阴极:4H++4e-

==2H2↑阳极:2H2O-4e-==4H++O2↑阴极:4H2O+4e-==2H2↑+4OH-阳极:4OH--4e-

==2H2O+O2↑阴极:4H2O+4e-==2H2↑+4OH-阳极:2H2O-4e-

==4H++O2↑增大增大增大减小减小电解质溶液复原方法（元素守恒法）看总反应的产物中什么元素脱离溶液，合并加入学习任务三用惰性电极进行电解时的电解一般规律电解类型举例电极反应溶液pH变化溶液复原方法物质类别实例活泼金属的无氧酸盐NaCl

不活泼金属的含氧酸盐CuSO4

阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-阳极：2H2O-4e-=O2↑+4H+阴极：2Cu2++4e-=2CuHClCuO或碳酸铜放氢生碱型放氧生酸型增大减小电解质浓度生成新电解质生成新电解质学习任务三用惰性电极进行电解时的电解一般规律用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质（方括号内），不能使溶液与原来溶液一样的是（

）A、CuCl2【CuCl2】

B、NaOH【H2O】

C、NaCl【HCl】D、CuSO4【Cu（OH）2】D【电化学过程的系统思想与方法】教材P105方法导引小结：电解池与原电池的比较原电池

电解池能量转化

反应能否自发进行构成装置

电极名称

电极反应

电子流向

电流流向

离子流向

化学能→电能

电能→化学能

自发进行的氧化还原反应

非自发或自发进行的氧化还原反应

两极、电解质、导线

两极、电解质、电源

负极

正极

阴极（与负极相连）

阳极（与正极相连）

失电子—氧化反应

得电子—还原反应

得电子—还原反应

失电子—氧化反应

负极→外电路→正极

负极→阴极，阳极→正极

正极→负极

正极→负极

阳离子→正极，阴离子→负极

阳离子→阴极，阴离子→阳极

小结：原电池与电解池的电极反应：负阳氧，正阴还原电池的离子走向：阳正，阴负；电解池的离子走向：阴阳相吸

3.下列装置属于电解池的是（）DAB1.如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是(

)A.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出有刺激性气味气体C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色答案:D解析:A、b电极分别为电解池的阴极和阳极,其电极反应分别是4H++4e-==2H2↑和4OH--4e-==O2↑+2H2O;即a极逸出的气体体积比b极大。a极和b极溶液分别显碱性和酸性,故可以看到a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色。2.用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验,则下表中所列各项对应关系均正确的一组是 ()C4.用惰性电极进行电解,下列说法正确的是(

)A.电解稀硫酸,实质上是电解水,故溶液pH不变B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1

答案:D

解析:电解稀硫酸实质上是电解水,c(H+)增大,溶液pH减小,A项错误:电解稀氢氧化钠溶液,实质上也是电解水,c(OH-)增大,溶液pH增大,B项错误;电解硫酸钠溶液,在阴极上生成H2,阳极上生成O2,其物质的量之比为2∶1,C项错误。注意：若阴极为H+放电,则阴极区c(OH-)增大;若阳极区为OH-放电,则阳极区c(H+)增大;若阴极、阳极同时有H+、OH-放电,相当于电解水,电解质浓度增大(饱和溶液除外)。5.用石墨棒作电极,在Na+、Cu2+、Cl-、SO4

2-中选出适当离子组成电解质,电解其溶液,写出符合条件的一种电解质的化学式:(1)当阴极放出H2,阳极放出O2时,电解质是

。

(2)当阴极析出金属,阳极放出O2时,电解质是

。

(3)当阴极放出H2,阳极放出Cl2时,