1.2.4 電解池的工作原理 課件高二上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）選擇性必修1

專題一化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第四課時電解池的工作原理學(xué)習(xí)目標1．以CuCl2溶液的電解為模型探究電解的工作原理，理解電解池中電子的移動、陰陽離子的移動、陰陽兩極上的反應(yīng)及其變化、電流形成的過程和原理。2．掌握電解池的構(gòu)成，陰、陽極放電順序、電解方程式書寫、現(xiàn)象分析、計算。溫故知新電解熔融NaCl工業(yè)上分別如何冶煉金屬鈉、鎂和鋁呢？在此過程中能量的轉(zhuǎn)化形式是什么？2NaCl(熔融)

====2Na+Cl2↑通電2Al2O3(熔融)

====4Al+3O2↑通電冰晶石MgCl2(熔融)

====Mg+Cl2↑通電能量轉(zhuǎn)化方式:電能→化學(xué)能在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，人們常常需要通過電解的方法使許多不能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)順利進行。一、電解池工作原理電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置(也稱電解槽)。電解：在直流電的作用下，在兩極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。在之前的學(xué)習(xí)中，我們還學(xué)過哪些電解的例子呢？電解水，電解飽和食鹽水與電源負極相連與電源正極相連電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)①具有直流電源②兩個電極(陰極、陽極)③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)④形成閉合回路電解池的構(gòu)成條件一、電解池工作原理CuCl2溶液石墨石墨一、電解池工作原理1、電解氯化銅溶液實驗（石墨惰性電極）陰極陽極氯氣銅CuCl2溶液有氣泡產(chǎn)生，有刺激性氣體，并能使?jié)駶櫟腒I-淀粉試紙變藍碳棒上有一層紅色的物質(zhì)析出陰極：陽極：——銅——Cl2指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流表：×——電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，形成閉合回路一、電解池工作原理2、實驗分析：通電前：電解質(zhì)溶液中的離子情況通電后:CuCl2==Cu2++2Cl-H2OH+

+OH-

向陰極遷移向陽極遷移關(guān)鍵：導(dǎo)線中電子流動方向一、電解池工作原理電極反應(yīng):電解質(zhì)溶液的變化情況：

CuCl2Cu+Cl2↑通電總式：放電順序：Cu2+>H+陽極：2Cl--2e-=Cl2↑氧化反應(yīng)陰極：Cu2++2e-=Cu還原反應(yīng)

CuCl2溶液濃度降低Cl->OH-3、實驗結(jié)論：CuCl2溶液在電流的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成了Cu和Cl2一、電解池工作原理電解池工作原理示意圖電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)陽離子→陰極陰離子→

陽極負極接陰極：正極接陽極：發(fā)生還原反應(yīng)得電子發(fā)生氧化反應(yīng)失電子電子流向：電源負極→電解池的陰極電解池的陽極→電源的正極離子流向：一、電解池工作原理1電解時必須使用直流電源，不能使用交流電源。2電解質(zhì)的水溶液或熔融電解質(zhì)均可被電解，因為它們均可電離出自由移動的陰、陽離子。3電解過程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而儲存在電解產(chǎn)物中，轉(zhuǎn)化過程中遵循能量守恒定律。4電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))的電解過程，是化學(xué)變化，而金屬的導(dǎo)電是利用其物理性質(zhì)。5電解法是一種強氧化還原手段，可以完成非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。電解池原理注意事項一、電解池工作原理原電池中：陽離子→正極；陰離子→負極；電解池中：陽離子→陰極；陰離子→陽極；二者的陽離子都是移向發(fā)生還原反應(yīng)的電極，陰離子都是移向發(fā)生氧化反應(yīng)的電極。思考陰、陽離子在電解過程中的移動方向與在原電池中的移動方向有什么區(qū)別和聯(lián)系？一、電解池工作原理(1)電解池的兩個電極必須是活潑性不同的電極(2)電解池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置(3)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過程為物理過程(4)電解池的陰極是指和直流電源負極相連的電極(5)電解池在工作時，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)(6)某些不能自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，可以通過電解來實現(xiàn)×××√√√課堂鞏固1.如下圖所示裝置中屬于電解池的是________(填序號)。③⑥課堂鞏固電極反應(yīng):放電順序：Cu2+>H+陽極：2Cl--2e-=Cl2↑氧化反應(yīng)陰極：Cu2++2e-=Cu還原反應(yīng)Cl->OH-思考：陰、陽離子在電解過程中放電有什么規(guī)律？二、電解規(guī)律離子在電極表面得到或失去電子的過程叫做“放電”。

①活性電極(除Pt、Au、C之外)，金屬電極失電子1、陽極:還原性強的離子優(yōu)先放電。

②惰性電極(Pt、Au、石墨)，陰離子放電，失電子能力強先放電二、電解規(guī)律2、陰極:氧化性強的離子優(yōu)先放電。陽離子放電，得電子能力強先放電，與電極材料無關(guān)二、電解規(guī)律思考如何判斷電解池陰、陽極？二、電解規(guī)律原電池與電解池對比項目原電池電解池能量轉(zhuǎn)換能否自發(fā)兩個電極離子移動方向電子流向構(gòu)成條件化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能不自發(fā)自發(fā)連接電源的正極，作為陽極相對活潑的金屬作為負極連接電源的負極，作為陰極相對不活潑的金屬或石墨作為正極陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動陰離子向負極移動，陽離子向正極移動兩個電極、電解質(zhì)溶液形成閉合回路。電解池有外電源，原電池無需外電源。氧化反應(yīng)失去電子還原反應(yīng)獲得電子負極→正極負極→陰極，陽極→正極②電解NaOH溶液；①電解H2SO4溶液溶液中的陰離子：

陽離子：

電極反應(yīng)式：陽極：

陰極：

總反應(yīng)方程式：

電解一段時間后溶液PH

若恢復(fù)至原狀態(tài)需補加

水電離的OH-，SO42-H+2H＋＋2e－===H2

2

H2O-4e－===O2+4H＋

2H2O2H2↑+O2↑降低H2O溶液中的陰離子：

陽離子：

電極反應(yīng)式：陽極：

陰極：

總反應(yīng)方程式：

電解一段時間后溶液PH

若恢復(fù)至原狀態(tài)需補加

OH-Na+，水電離的H+2

H2O＋2e－===H2+2OH-4OH－-4e－===O2+2H2O2H2O2H2↑+O2↑升高H2OH2SO4溶液NaOH溶液二、電解規(guī)律1、電解水型方法歸納分析電解問題的基本方法思路（1）分清楚電解池的陰極和陽極（2）通電前：電解質(zhì)溶液中含有哪些陰、陽離子(包括水電離出的H＋和OH－)。（3）通電時：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，結(jié)合放電順序分析誰優(yōu)先放電。（4）正確書寫電極反應(yīng)式，要注意原子數(shù)、電荷數(shù)是否守恒。（5）能結(jié)合題目要求分析電解時的各種變化情況，如兩極現(xiàn)象、離子濃度的變化、pH變化等。二、電解規(guī)律③電解HCl溶液溶液中的陰離子：

陽離子：

電極反應(yīng)式：陽極：

陰極：

總反應(yīng)方程式：

電解一段時間后溶液PH

若恢復(fù)至原狀態(tài)需補加

水電離的OH-，Cl-H+2H＋＋2e－===H2

↑2Cl－－2e－===Cl2↑2HClH2↑+Cl2↑升高HCl氣體④電解CuCl2溶液電極反應(yīng)式：陽極：

陰極：

總反應(yīng)方程式：

若恢復(fù)至原狀態(tài)需補加

Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑CuCl2

Cu＋Cl2↑CuCl2固體

HCl溶液CuCl2溶液二、電解規(guī)律2、電解電解質(zhì)型⑤電解NaCl溶液電極反應(yīng)式：陽極：

陰極：

總反應(yīng)方程式：

電解一段時間后溶液PH

若恢復(fù)至原狀態(tài)需補加

2

H2O＋2e－===H2+2OH-2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O+2NaCl2NaOH+Cl2↑+H2↑升高HCl氣體NaCl溶液二、電解規(guī)律3、放氫生堿型⑥電解CuSO4溶液溶液中的陰離子：

陽離子：

電極反應(yīng)式：陽極：

陰極：

總反應(yīng)方程式：

電解一段時間后溶液PH

若恢復(fù)至原狀態(tài)需補加

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、電解規(guī)律4、放氧生酸型二、電解規(guī)律思考電解一定濃度的硫酸銅溶液，當銅離子全部析出后，電解能否繼續(xù)進行？如果能繼續(xù)進行，那么兩極的產(chǎn)物分別是什么呢？可以繼續(xù)進行，由電解CuSO4溶液變成電解H2SO4溶液，陰極產(chǎn)物為氫氣，陽極產(chǎn)物為氧氣。電解質(zhì)溶液電解規(guī)律（惰性電極）

陽極:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子>F-

ⅠⅢⅡⅣⅠ與Ⅲ區(qū)：電解本身型如CuCl2Ⅰ與Ⅳ區(qū)：放氫生堿型如NaClⅡ與Ⅲ區(qū)：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3Ⅱ與Ⅳ區(qū)：電解水型如Na2SO4、H2SO4

、NaOH陰極:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>K+二、電解規(guī)律0102若陰極為H＋放電，則陰極區(qū)c(OH－)增大；若陽極為OH－放電，則陽極區(qū)c(H＋)增大；若陰極為H＋放電，同時陽極為OH－放電，相當于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大(飽和溶液例外)。電解質(zhì)溶液恢復(fù)原狀的方法：少什么加什么，少多少加多少。如用惰性電極電解CuSO4溶液，加入適量CuO可恢復(fù)到電解前的狀況而不能加入Cu(OH)2。二、電解規(guī)律03書寫電解池中電極反應(yīng)式時，強電解質(zhì)以實際放電的離子表示，弱電解質(zhì)寫成化學(xué)式，總反應(yīng)注明條件“通電”。04電極反應(yīng)式的書寫首先根據(jù)題干要求及信息寫出反應(yīng)物和生成物，然后根據(jù)“陰(極)得(e－)陽(極)失(e－)”加上得失電子數(shù)目，最后根據(jù)電解質(zhì)溶液酸堿性補上H＋、OH－或H2O，依據(jù)電荷守恒配平。酸性溶液中不能出現(xiàn)OH－，堿性溶液中不能出現(xiàn)H＋。二、電解規(guī)律(1)用石墨作電極電解氯化鈉和硫酸銅的混合液，最初一段時間陰極和陽極生成的物質(zhì)分別是銅和氯氣(2)用石墨作電極電解熔融氯化鈉的陰極反應(yīng)式為Na＋＋e－===Na(3)用石墨作陰極、銅作陽極電解硫酸銅溶液的陽極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋