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電解原理
第四章 化學(xué)反應(yīng)與電能
1.以電解氯化銅為例，分析理解電解池的工作原理。
2.會(huì)判斷離子的放電順序，會(huì)書(shū)寫(xiě)其電極反應(yīng)式。
3.認(rèn)識(shí)電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存能量中的具體應(yīng)用，可以應(yīng)用電解的知識(shí)分析解決新型電解池。
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
任務(wù)一：電解池的工作原理
復(fù)習(xí)回憶：在通電條件下水分解生成氧氣和氫氣
進(jìn)一步探究電解的原理
實(shí)驗(yàn)探究
用石墨電極電解CuCl2溶液
任務(wù)一：電解池的工作原理
【實(shí)驗(yàn)4-4】
在U形管中注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極材料(如圖4-9)，把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的電極(陽(yáng)極)附近。接通直流電源，觀(guān)察U形管內(nèi)的現(xiàn)象和試紙顏色的變化。
任務(wù)一：電解池的工作原理
任務(wù)一：電解池的工作原理
實(shí)驗(yàn)探究
用石墨電極電解CuCl2溶液
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
電流表偏轉(zhuǎn) 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，
形成閉合回路
與負(fù)極相連的石墨棒上——陰極 逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì) 析出金屬銅
與正極相連的石墨棒上——陽(yáng)極 有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán) 產(chǎn)生了氯氣
思考探究
(1)通電前，CuCl2溶液中存在哪些離子？
(2)通電后，溶液中Cl－的移動(dòng)方向？
陽(yáng)極電極反應(yīng)式及反應(yīng)類(lèi)型？(“氧化反應(yīng)”或“還原反應(yīng)”,下同)
(3)通電后，溶液中Cu2＋的移動(dòng)方向？
陰極反應(yīng)式及反應(yīng)類(lèi)型？
(4)在CuCl2溶液中除了Cu2＋和Cl－之外
還有H＋和OH－，這兩種離子為什么沒(méi)得到或失去電子？
任務(wù)一：電解池的工作原理
(1)氯化銅溶液中的電離過(guò)程有
①CuCl2=Cu2＋＋2Cl－，②H2O H＋＋OH－；
溶液中存在的離子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，
通電前，這些離子在溶液中作自由運(yùn)動(dòng)。
通電前
通電后
(2)通電時(shí)，在電場(chǎng)的作用下，溶液中的離子作定向運(yùn)動(dòng)，即Cl－、OH－趨向陽(yáng)極，Cu2＋、H＋趨向陰極。
原理探究
任務(wù)一：電解池的工作原理
原理探究
－－
陰極：Cu2++ 2e- = Cu（還原反應(yīng)）
Cu2+ ＞ H+
放電順序
陽(yáng)極：2Cl- - 2e- = Cl2↑（氧化反應(yīng)）
放電順序
Cl- ＞ OH-
總反應(yīng)：Cu2+ + 2Cl- === Cu + Cl2↑
在兩極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，這個(gè)過(guò)程叫做放電。
任務(wù)一：電解池的工作原理
將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置
1
電解池（電解槽）：
2
構(gòu)成條件：
陰極:與電源負(fù)極相連
陽(yáng)極:與電源正極相連
①直流電源
②電極
③離子導(dǎo)體：電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)
④形成閉合回路
一、電解原理
惰性電極：C、Pt、Au等
活性電極：Fe、Cu、Ag等
任務(wù)一：電解池的工作原理
一、電解原理
電子流向：
陰
極
陽(yáng)
極
e-
e-
H+
Cu2+
由負(fù)極流出，流向陰極；
由陽(yáng)極流出，流回正極。
電流流向：
與電子流向相反。
離子流向：
陽(yáng)離子移向陰極，
陰離子移向陽(yáng)極。
Cl- OH-
3
三大流向：
任務(wù)一：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(lèi)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-
電子導(dǎo)體
離子導(dǎo)體
電解池中陽(yáng)極、陰極的判斷
①電子流向：
電源負(fù)極→陰極，陽(yáng)極→電源正極
②離子移動(dòng)方向：
陽(yáng)離子移向陰極，陰離子移向陽(yáng)極
③電流閉合：
電源正極→陽(yáng)極→溶液→陰極→電源負(fù)極
(1)電解時(shí)必須使用直流電源，不能使用交流電源。
(2)常見(jiàn)的惰性電極指石墨、鉑(Pt)、金(Au)，活性電極是指金屬活動(dòng)性順序中Ag和Ag之前的金屬。
(3)電解過(guò)程是化學(xué)變化，而金屬的導(dǎo)電是物理變化；
書(shū)寫(xiě)電解總反應(yīng)式要注明“電解”或“通電”這一反應(yīng)條件。
(4)原電池裝置和電解池裝置的最大區(qū)別是看有無(wú)外接直流電源，有外接直流電源的是電解池。
【注意事項(xiàng)】
【例1】如圖所示裝置中屬于電解池的是_______(填序號(hào))。
③⑥
任務(wù)二：電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)
1、陰極：陽(yáng)離子先得電子
2、陽(yáng)極：活潑金屬（Pt前）或者陰離子失電子
Ag+＞Hg2+>Fe3+> Cu2+＞H+(酸)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+(水)
＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+
僅在熔融狀態(tài)下考慮
水溶液中不考慮
【例2】寫(xiě)出下列裝置的電極反應(yīng)式
陰極：
2H2O- 4e－ = O2↑+4H+
陽(yáng)極：
總反應(yīng)：
2Cu2++ 4e- = 2Cu
【思考】書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式的一般思路？
電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)的一般思路
②明確溶液中存在哪些離子
③判斷陰陽(yáng)離子的放電順序
④根據(jù)陽(yáng)極氧化，陰極還原分析得出產(chǎn)物
①判斷電極材料
⑤ 陰極+陽(yáng)極反應(yīng)式 = 總反應(yīng)式
任務(wù)二：電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)
【例3】寫(xiě)出用石墨做電極電解CuSO4溶液的電極反應(yīng)式及總電解方程式
陰極：
陽(yáng)極：
③兩極反應(yīng)式相加得總方程式
2H2O －4eˉ ＝O2↑＋4H+
2Cu2+＋4eˉ ＝2Cu
OH－＞SO42ˉ
H+ ＜ Cu2+
①首先分析、比較出陰陽(yáng)極的放電離子
②然后寫(xiě)電極反應(yīng)式 ：
電解
2CuSO4＋2H2O
2Cu＋O2↑＋2H2SO4
電解
2Cu＋O2↑＋4H+
2Cu2+＋2H2O
陰極：
陽(yáng)極：
來(lái)自弱電解質(zhì)的離子用分子形式表示，否則仍寫(xiě)成離子。
1、如圖，電解質(zhì)溶液是NaCl的水溶液，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)d極附近有黃綠色氣體產(chǎn)生，以下說(shuō)法正確的是( )
A．a(chǎn)是電源的正極
B．電子流動(dòng)的方向：d→b
C．c極發(fā)生氧化反應(yīng)
D．如果將c、d兩電極互換，則c上也一定會(huì)生成黃綠色氣體
B　
2、為使反應(yīng)Cu＋2H2O=Cu(OH)2↓＋H2↑能夠發(fā)生，下列設(shè)計(jì)方案正確的是( )
A．用銅片作負(fù)極，石墨電極作正極，氯化鈉溶液為電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池
B．用銅片作電極，外接直流電源電解硫酸銅溶液
C．用銅片作陽(yáng)極，鐵片作陰極，電解硫酸鈉溶液
D．用銅片作陰、陽(yáng)電極，電解稀硫酸
C
3、不同電極電解NaCl溶液，電極反應(yīng)式如何書(shū)寫(xiě)？
已知：氧化性Cu2+ > H+ > Na+；還原性Cl- > OH-
陽(yáng)極 (C) ：2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極 (Fe)：2H+ ＋ 2e－===H2↑
陽(yáng)極(Fe)：Fe－2e- ===Fe2+
陰極 (C)：2H+ ＋2e－===H2↑
4.根據(jù)金屬活動(dòng)順序表，Cu不能發(fā)生如下反應(yīng)：
Cu + 2H2O=Cu(OH)2↓+ H2↑。但選擇恰當(dāng)電極材料和電解液進(jìn)行電解，這個(gè)反應(yīng)就能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。下列四種電極材料和電解液中，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)最為恰當(dāng)?shù)氖? )
A B C D
陽(yáng)極 石墨 Cu Cu Cu
陰極 石墨 石墨 Fe Pt
電解液 CuSO4溶液 Na2SO4溶液 H2SO4溶液 H2O
B

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