【課件】電解原理++課件++2023-2024學年高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1

第二節(jié)

第一課時

電解原理第四章化學反應與電能1．了解電解的概念。2.了解電解池的構成，理解電解池的工作原理。3.掌握電解池電極反應式和電解反應方程式的書寫。學習目標1min自學指導

6min閱讀課本第101-102頁，完成大本第84-85頁√√××陽極→正極

負極→陰極陰極發(fā)生還原反應

Cu2＋＋2e－=Cu自學檢測 3min外接直流電源，離子定向移動，發(fā)生氧化還原反應，屬于化學變化。自學檢測 P85練一練3minC＋

-陽

陰氧化

還原2Cl－－2e－=Cl2↑Cu2＋＋2e－=Cu原電池是把化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電解池是把電能直接轉(zhuǎn)化為化學能的裝置?；仡櫝踔兴鶎W，在通電條件下水分解生成氧氣和氫氣。教師點撥

20min電解池工作原理示意圖陽離子陰離子e-e-氧化反應還原反應與直流電源的負極相連與直流電源的正極相連H2OO2H2【實驗4-2】在U形管中注入CuCl2溶液，插入兩根石墨棒做電極，把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石墨棒附近，接通直流電源，觀察U形管內(nèi)的現(xiàn)象和試紙顏色的變化。思考：氯化銅溶液中含有哪些微粒?陽離子：陰離子：Cu2+

、H+

Cl-

、OH-Cl-

→OH-

→陰極區(qū)：Cu2+→H+→陽極區(qū)：猜想：通電時在陽極和陰極是什么離子在發(fā)生電極反應？產(chǎn)物可能是什么？Cl2↑O2↑CuH2↑↓e-

↑e-用石墨電極電解CuCl2溶液實驗現(xiàn)象oooooooooooooooooooo－

＋陰極陽極CuCl2oooooooooooooooooooooooe-e-總反應：CuCl2Cu+Cl2↑電解陽極：與正極相連的碳棒有氣泡產(chǎn)生，該氣體能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{的氣體。與負極相連的碳棒上有紅色固體析出。陰極：Cl-→Cl2↑OH-

→O2↑陰極區(qū)：Cu2+→CuH+→H2↑陽極區(qū)：猜想：通電時在陽極和陰極是什么離子在發(fā)生電極反應？為什么？2Cl－－2e－

=Cl2↑（氧化反應）Cu2+

＋2e－=Cu（還原反應）得電子能力：Cu2+＞H+失電子能力：Cl-＞OH-××電解氯化銅溶液的微觀反應過程Cl—Cl—Cl—Cl—Cu2+Cu2+Cu2+、Cl-無規(guī)則運動Cu2+、Cl-定向運動Cl—Cl-Cl—Cl—Cu2+Cu2+Cu2+、Cl-發(fā)生電子得失Cl-Cl-Cl-Cl-Cu2+Cu2+陰陽兩極上生成Cu、Cl2Cl2Cl2e-e-陽極陰極電解過程分析：(1)通電前：CuCl2在水溶液中電離：

。(2)通電時：Cu2+向

移動；Cl-向

移動。陰極：

（還原反應）；

陽極：

（氧化反應）總反應：

。CuCl2=Cu2++2Cl-陰極陽極Cu2++2e-=Cu2Cl--2e-=Cl2↑CuCl2===Cu+Cl2↑電解電極名稱電極材料電極反應反應類型總反應反應現(xiàn)象電子流向電流流向離子走向陰極陽極石墨

石墨

Cu2++2e-=Cu

2Cl--2e-=Cl2↑

還原反應

氧化反應

CuCl2

Cu+Cl2↑有紅色物質(zhì)產(chǎn)生

有刺激性氣味的氣體，使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍負極→陰極，陽極→正極

正極→陽極，陰極→負極

陽離子→陰極，陰離子→陽極

工作原理（以電解CuCl2溶液為例）1．電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽極、陰極引起氧化還原反應的過程。注意：①電流應是直流電

②熔融態(tài)的電解質(zhì)(離子化合物)也能被電解2．電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置(也稱電解槽)。電解池的工作原理和電離的區(qū)別:電離無需通電而電解需要，電解質(zhì)先電離后電解注意：(1)電解質(zhì)溶液的導電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程。(2)電解是最強的氧化還原反應手段，是不可逆的。3．電解池的構成條件：①有外接直流電源；②兩個電極(陰極、陽極)；③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合回路；⑤能發(fā)生氧化還原反應?？梢允亲园l(fā)的反應，也可以是非自發(fā)的反應

電解池的工作原理電極材料為金屬或石墨，兩極材料可相同或不同【練習】哪個是原電池，哪個是電解池?判斷方法：是否有外加電源①③⑤

⑥⑦4．電解池的電極名稱：(電化學上規(guī)定)陰極：與直流電源負極相連的電極，發(fā)生還原反應；陽極：與直流電源正極相連的電極，發(fā)生氧化反應。

注意：(1)電解池的陰、陽極完全由外加直流電源的負、正極確定，與電極材料本身的性質(zhì)無關。(2)電極的分類：在電解時，根據(jù)電極本身是否參與氧化還原反應，可把電極分為惰性電極和活性電極兩類:①惰性電極(C、Pt、Au)：只起導電作用，不參與反應②活性電極(除Pt、Au外的其余金屬)5.幾種流向的問題(1)電流：電源正極→電解池陽極→電解質(zhì)溶液→電解池陰極→電源負極）(2)電子流向：電源

極→電解池

極；電解池

極→電源

極(3)離子：

陽離子→電解池

極

陰離子→電解池

極負正陽陰陰陽電流(I)流向電解池的工作原理電解池中電極及電解產(chǎn)物的判斷陽極：失去電子發(fā)生氧化反應（陽失氧）陰極：得到電子發(fā)生還原反應（陰得還）思考交流：陰陽極誰來得失電子呢？CuCl2溶液ZnZn活性電極陽極：電極材料本身失電子陰極：陽離子得電子Zn–2e=Zn2+Cu2++2e-=CuCuCl2溶液PtPt陽極：陰離子失電子陰極：陽離子得電子2Cl-–2e=Cl2↑Cu2++2e-=Cu惰性電極陰極：不管電極材料是活性的還是惰性只起導電作用，

不參與反應。只由溶液中的陽離子得電子陽極：若是活性電極，則電極材料本身失電子，若是惰性電極，則由溶液中陰離子失電子①活性電極：電極自身放電即電極自身失去電子發(fā)生氧化反應，如：Fe、Cu、Ag

②惰性電極：電極自身不反應，只導電。如：Au、Pt、C1.電解池的分析方法與規(guī)律(1)判斷陰、陽極

電解規(guī)律Ag+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+水>Al3+>Mg2+>Na+>K+(2)分析電解質(zhì)溶液中的全部離子并分為陰、陽兩組注意:水溶液中存在H+和OH-，熔融電解質(zhì)中不存在H+和OH-。(3)放電順序①陰極(與電極材料無關)：電極只導電，溶液中的陽離子放電,得電子能力（氧化性）強的離子先放電。Ag++e-=Ag2H++2e-=H2↑或

2H2O+2e-=H2↑+2OH-

（只在熔融狀態(tài)放電）離子放電順序取決于離子本身性質(zhì)（得失電子能力），另外也與離子的濃度及電極材料有關。Fe2+②陽極(與電極材料有關):1.活性電極：

Fe、Cu、Ag

直接失去電子

Fe-2e-

=Fe2+Cu-2e-

=Cu2+Ag-e-=Ag+2.惰性電極：

Pt、石墨

溶液中的陰離子放電

陽極常見放電順序：失電子能力（還原性）強的離子先放電?；钚噪姌O>S2－＞SO32－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞(含氧酸根)＞F－2Cl--2e-=Cl24OH--4e-=2H2O+O2↑

或

2H2O-4e-=4H++O2↑先分析陽極材料是惰性還是活性電極。電解池中電極反應的書寫1.先判斷電極材料2.找全陰、陽離子3.根據(jù)放電順序?qū)懗鲭姌O反應式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。分析陽極反應時首先要看陽極材料，如果活潑電極（除Pt、Au、石墨、鈦之外金屬）則陽極本身失電子，發(fā)生氧化反應。如果陽極本身是惰性金屬或石墨，則考慮溶液中陰離子放電。4.陰、陽兩極相加得總反應式，條件寫電解注意：若反應的H+(或OH-)是由水電離出來的，用水的分子式表示?？偨Y：看電極→找離子→分陰陽→排順序→寫反應一、陽極為活潑電極：M

–ne-

=Mn+陰極：2H++2e-

=H2↑陽極：Cu-2e-=Cu2+總反應：Cu+H2SO4

==CuSO4+H2↑電解溶質(zhì)濃度減小，pH增大1、用Cu做電極電解稀硫酸H2SO4溶液陰極+-AH+SO42-H+OH-H+陽極銅2、用Ag做電極電解Na2SO4溶液陰極：2H2O

+2e-

=H2↑+2OH-陽極：2Ag-2e-=2Ag+總反應：2Ag+2H2O==2AgOH

+H2↑電解溶質(zhì)濃度增大，pH不變Na2SO4溶液陰極+-ANa+SO42-Na+OH-Na+陽極銀一、陽極為活潑電極：M

–ne-

=Mn+2、電解規(guī)律(用惰性電極電解時)陰極：2H++2e－

=H2↑

陽極：2Cl－

－2e－

=Cl2↑

總反應：2HCl===Cl2↑+H2↑電解1、電解電解質(zhì)型：實質(zhì)：電解質(zhì)本身被電解增大通入HCl溶液pH變化：

溶液復原方法：

電解鹽酸：電解規(guī)律無氧酸、不活潑金屬的無氧酸鹽溶液的電解(如HCl、CuCl2等)

Na2SO4溶液實例電極反應濃度pH復原Na2SO4

陽極:

2H2O-4e-=4H++O2↑陰極:2H2O+2e-=H2↑+2OH-

變大不變加H2O2H2O2H2↑

+O2↑電解2、電解水型：H2SO4、NaOH、Na2SO4等含氧酸、強堿、活潑金屬的含氧酸鹽的電解。CC思考：類似的還有什么物質(zhì)？實例電極反應濃度pH值復原CuSO4CC陽極:

2H2O-4e-=4H++O2↑陰極：Cu2++2e-

=Cu減小減小

加CuOCuSO4溶液2CuSO4+

2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4電解3、放氧生酸型：NaCl溶液實例電極反應濃度pH復原NaCl

陽極:2Cl-

-2e-

=Cl2↑陰極:2H2O+2e-=H2↑+2OH-2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑電解減小增大

加HCl4、放氫生堿型：CC

陽極：S2-

>I-

>Br-

>Cl-

>OH-

>含氧酸根>F-

ⅠⅡⅢⅣⅡ與Ⅳ區(qū)：如Na2SO4、H2SO4

、NaOH陰極：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+電解電解質(zhì)型：放氫生堿型：放氧生酸型：

電解水型：Ⅰ與Ⅲ區(qū)：如CuCl2

、HClⅠ與Ⅳ區(qū)：如NaClⅡ與Ⅲ區(qū)：如CuSO4、AgNO3電解池原電池電極名稱___極(與電源負極相連)____極（與電源正極相連）___極（電子流出的極）___極（電子流入的極）外電路電子流_____流___流___流___內(nèi)電路離子_______移向________移向_______移向_______移向電極反應(氧化、還原反應)____反應____反應____反應____反應能量轉(zhuǎn)化____能轉(zhuǎn)化為______能____能轉(zhuǎn)化為____能反應是否自發(fā)_____自發(fā)進行_____自發(fā)進行原電池與電解池的比較陰陽負正入出出入陽離子陰離子陰離子陽離子還原氧化氧化還原電化學化學電不能能D甲

乙＋

-陽

陰

陽

陰氧化

還原

氧化

還原電子只能在外電路移動2Cl－－2e－=Cl2↑得失電子守恒O2～2Cl2～4e－陰離子移向陽極a2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－2H2O－4e－=O2↑+4H＋Cu2＋＋2e－=Cu正陰2Cl－－2e－=Cl2↑2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－

把濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在A電極附近，試紙變藍，則證明A電極上的產(chǎn)物為氯氣＋

-陽

陰

氧化

還原

電流＋

-陽

陰

氧化

還原

電流0.56L1V(O2)＝0.025×22.4＝0.56LO22CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4

n(H＋)＝4n(O2)＝0.1mol，c(H＋)＝0.1mol·L－1，pH＝1。探究電解池的電解規(guī)律無明顯現(xiàn)象

無明顯現(xiàn)象陰

陽

2Cl－－2e－=Cl2↑Cu2＋＋2e－=Cu陰極←Cu2＋

Cl－→陽極產(chǎn)生氣泡，試紙變藍析出紅色物質(zhì)溶液中離子的放電先后順序與離子的氧化性或還原性有關，氧化性強的陽離子先得電子被還原，Cu2＋比H＋更容易得電子，還原性強的陰離子先失電子被氧化，Cl－比OH－更容易失電子。根