資源簡(jiǎn)介

高二化學(xué) 選擇性必修一
第四章 化學(xué)反應(yīng)與電能
電解池
第一課時(shí) 電解原理
4.2.1 電解原理
使用時(shí)：
化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
充電時(shí)：
電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
一、電解原理
4.2.1 電解原理
1、電解池
把電能直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置
一、電解原理
4.2.1 電解原理
【實(shí)驗(yàn)4-2】
【現(xiàn)象】
【結(jié)論】
陽(yáng)極(與電源正極相連)：產(chǎn)生刺激性氣味的氣體，使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)
陰極(與電源負(fù)極相連)：逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì)
CuCl2溶液在通電下生成了 Cu 和 Cl2
電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
一、電解原理
4.2.1 電解原理
電解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？
【思考】
離子自由運(yùn)動(dòng)
(不規(guī)則運(yùn)動(dòng)）
離子定向運(yùn)動(dòng)
一、電解原理
4.2.1 電解原理
CuCl2 = Cu2+ + 2Cl-
H2O ? H+ + OH-
?
向陰極遷移
向陽(yáng)極遷移
Cu2+ ＞ H+
放電順序
還原反應(yīng)
氧化反應(yīng)
放電順序
Cl- ＞ OH-
2Cl- - 2e- = Cl2↑
Cu2+ + 2e- = Cu
一、電解原理
4.2.1 電解原理
氧化反應(yīng)
2Cl- - 2e- = Cl2↑
還原反應(yīng)
Cu2+ + 2e- = Cu
陽(yáng)極
陰極
總反應(yīng)
Cu2+ + 2Cl- = Cu + Cl2↑
電解
使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而引起氧化還原反應(yīng)的過程
放電
當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí)，失去/獲得電子，發(fā)生氧化/還原反應(yīng)的過程
一、電解原理
4.2.1 電解原理
2、電解池的工作原理
氧化
反應(yīng)
還原
反應(yīng)
陰離子
陽(yáng)離子
氧化反應(yīng)
還原反應(yīng)
陽(yáng)極
陰極
陰離子移向______；
陽(yáng)離子移向______
陽(yáng)極
陰極
離子流向
反應(yīng)類型
電子流向
電源____極流向____極
____極流向電源____極
負(fù)
陰
陽(yáng)
正
e-
e-
一、電解原理
4.2.1 電解原理
3、電解池構(gòu)成條件
1) 外加直流電源
陽(yáng)極：接電源正極
陰極：接電源負(fù)極
2) 兩個(gè)電極
惰性電極：C、Pt、Au等
活性電極：除Pt、Au 以外的金屬電極
如：Fe、Cu、Ag等
3) 電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)
4) 形成閉合回路
陽(yáng)極、陰極
4.2.1 電解原理
導(dǎo)思
1. 正誤判斷
(1)在電解池中與直流電源負(fù)極相連的電極是陰極(　　)
(2)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)發(fā)生了化學(xué)變化(　　)
(3)原電池的負(fù)極和電解池的陽(yáng)極均發(fā)生氧化反應(yīng)(　　)
(4)電解池中電子的流向是負(fù)極→陰極→電解質(zhì)溶液→陽(yáng)極→正極(　　)
√
×
√
√
4.2.1 電解原理
導(dǎo)思
2. 如下圖所示裝置中屬于電解池的是________(填序號(hào))。
③⑥
4.2.1 電解原理
已知：氧化性Cu2+ > H+ > Na+；還原性Cl- > OH-
NaCl == Na+ + Cl-
H2O ?H+ + OH-
2Cl- － 2e- == Cl2↑
2H+ + 2e- == H2↑
還原反應(yīng)
氧化反應(yīng)
總反應(yīng)：
2NaCl + 2H2O == 2NaOH + H2↑ + Cl2 ↑
電解
陰極電極反應(yīng)式
陽(yáng)極電極反應(yīng)式
2H2O + 2e- == H2↑+ 2OH-
利用惰性電極電解NaCl溶液，能否得到金屬Na？
問題思考
4.2.1 電解原理
第二步：分析離子放電順序（注意陽(yáng)極電極材料）
陰極：Cu2＋＞H＋ ，陽(yáng)極：OH－>SO42?；
?
以惰性電極電解CuSO4溶液為例
電離：CuSO4===Cu2＋＋SO42?，H2O?H＋＋OH－，
溶液中存在Cu2＋、SO42?、H＋、OH－四種離子；
?
第一步：分析溶液中存在的離子
第三步：寫出電極反應(yīng)式
陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu，陽(yáng)極：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；
兩極反應(yīng)式相加得總反應(yīng)式：
2Cu2++2H2O == 2Cu＋O2↑+4H+
電解
分析電解池的一般思路
二、放電順序
4.2.1 電解原理
即失或得電子的順序
1、陽(yáng)極放電順序
金屬失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)
若為活性電極：
若為惰性電極(Pt、Au、C等)：
僅溶液中的陰離子放電
活潑金屬＞S2-＞ SO32- ＞ I -＞Br -＞Cl -＞OH-＞ 含氧酸根離子(SO42?等)
＞F-
?
(只傳遞電子本身不失電子)
S2-＞SO32- ＞ I -＞Br -＞Cl -＞OH-＞ 含氧酸根離子(SO42?等) ＞F-
?
水溶液中不放電
【總結(jié)】
失電子能力——還原性
二、放電順序
4.2.1 電解原理
即失或得電子的順序
2、陰極放電順序
溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽(yáng)離子放電，與電極材料無關(guān)
Ag+＞Hg2+>Fe3+> Cu2+＞H+(酸)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞ H+(水) ＞
Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+
氧化性強(qiáng)的離子先放電：
水溶液中不放電，熔融態(tài)放電
陽(yáng)離子得電子能力——氧化性
即越活潑的金屬，其陽(yáng)離子越難結(jié)合電子
4.2.1 電解原理
導(dǎo)思
用惰性電極電解下列電解質(zhì)溶液，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式：
(1) 電解氫氧化鈉溶液
陽(yáng)極：__________________________；
陰極：___________________________；
總反應(yīng)式：______________________。
(2)電解稀硫酸溶液
陽(yáng)極：_________________________；
陰極：___________________；
總反應(yīng)式：_____________________。
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
4H＋＋4e－===2H2↑
2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
(3)電解硫酸鈉溶液
陽(yáng)極：________________________；
陰極：__________________________；
總反應(yīng)式：____________________。
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑
三、電解規(guī)律
4.2.1 電解原理
1、電解水型
如：Na2SO4、NaOH、H2SO4
電解質(zhì)
H2SO4
NaOH
Na2SO4
陽(yáng)極反應(yīng)式
2H2O－4e－===
O2↑＋4H＋
__________________________
2H2O－4e－===
O2↑＋4H＋
4OH－－4e－===
O2↑＋2H2O
陰極反應(yīng)式
______________
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
pH變化
_______
______
______
復(fù)原加入物質(zhì)
加入_______
4H＋＋4e－===2H2↑
減小
增大
不變
H2O
特別提醒　電解后溶液的復(fù)原，從溶液中放出的氣體和生成的沉淀，按照原子個(gè)數(shù)比組成具體物質(zhì)再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原則。
三、電解規(guī)律
4.2.1 電解原理
2、電解電解質(zhì)型
如：HCl、CuCl2
電解質(zhì)
HCl
CuCl2
陽(yáng)極反應(yīng)式
___________________
陰極反應(yīng)式
_________________
_________________
pH變化
_______
?
復(fù)原加入物質(zhì)
_______
________
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
增大
HCl
CuCl2
三、電解規(guī)律
4.2.1 電解原理
3、電解質(zhì)和水都發(fā)生電解型
電解質(zhì)
NaCl
CuSO4
陽(yáng)極反應(yīng)式
_____________________
_______________________
陰極反應(yīng)式
________________________
_____________________
pH變化
_______
_______
復(fù)原加入
物質(zhì)
_______
______________
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2Cu2＋＋4e－===2Cu
增大
減小
HCl
CuO或CuCO3
如：NaCl CuSO4
放H2?生堿型
放O2?生酸型
4.2.1 電解原理
正誤判斷
(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(shí)間陰極和陽(yáng)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(yáng)極電解硫酸銅溶液的陽(yáng)極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
×
√
√
(4)用石墨作電極電解硝酸銀溶液的離子方程式為4Ag＋＋2H2O
4Ag＋4H＋＋O2↑
√
4.2.1 電解原理
正誤判斷
(5)銅作陽(yáng)極電解鹽酸的化學(xué)方程式為Cu＋2HCl CuCl2＋H2↑
(6)電解任何物質(zhì)，陽(yáng)極失電子總數(shù)與陰極得電子總數(shù)相等
(7)用惰性電極電解鹽酸、稀硫酸，H＋放電，溶液的pH逐漸增大
×
√
√
4.2.1 電解原理
電解池
電解原理
放電順序
電解水型
放H2?生堿型
電解電解質(zhì)型
放O2??生酸型
電解規(guī)律
活潑金屬＞S2-＞I -＞Br -＞Cl -＞OH-
Ag+＞Hg2+>Fe3+> Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+

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