1、第第1课时课时 电解电解原理原理 学习目标学习目标 1. 会描述电解池的工作原理，能正确书写电会描述电解池的工作原理，能正确书写电 解池的电极反应式和总反应方程式。解池的电极反应式和总反应方程式。 2. 熟悉电解规律和电解产物的判断方法。熟悉电解规律和电解产物的判断方法。 1799年意大利物理学家伏打发明了将年意大利物理学家伏打发明了将化学能化学能转化为电转化为电 能的装置，能的装置，使人类第一次使人类第一次获得了获得了可供实用的持续电流。可供实用的持续电流。 伏打伏打(17451827） 伏打电池伏打电池 科科 学学 史史 话话 次年次年，英国化学家尼科尔森和卡里斯尔获知伏，英国化学家尼科尔
2、森和卡里斯尔获知伏 打的发明后，立即着手用伏打电池进行打的发明后，立即着手用伏打电池进行电解水电解水的试的试 验。当他们接通电流后，验。当他们接通电流后，两电极上都有气泡产生两电极上都有气泡产生。 经收集、鉴定，这两种气体分别是经收集、鉴定，这两种气体分别是氢气氢气和和氧气氧气， 且其体积比约为且其体积比约为21。 科科 学学 史史 话话 阳极阳极：与电源：与电源正极正极相连的电极相连的电极 阴极阴极：与电源：与电源负极负极相连的电极相连的电极 电极名称电极名称 实验结论实验结论 阴极阴极上有上有 H2 生成；生成； 阳极阳极上有上有 O2 生成。生成。 H2 O2 H2O 水水 的的 电电
3、解解 阳极：阳极： 4OH 4e = O2+ 2H2O 阴极：阴极： 4H+ + 4e = 2H2 氧化氧化反应，反应，失去失去电子电子 还原还原反应，反应，得到得到电子电子 戴维戴维（1778 1829） 电解电解水的成功，使水的成功，使人们人们意识到意识到电电 可以可以用于用于化学研究化学研究。 英国英国科学家戴维在科学家戴维在思考思考：电：电可以可以 分解分解水，那么水，那么，电电对于盐溶液对于盐溶液又又 将将产生产生什么什么作用呢作用呢？ 科科 学学 史史 话话 探究实验电解氯化铜探究实验电解氯化铜 CuCl2 =Cu+Cl2 电解电解 铜铜 氯气氯气 现象：现象： 阳极：黄氯气气体产
4、生，阳极：黄氯气气体产生， 该气体能使润湿的淀粉碘该气体能使润湿的淀粉碘 化钾溶液变蓝。化钾溶液变蓝。 阴极：有红色物质析出。阴极：有红色物质析出。 电解电解原理原理 1. 电解电解： 使电流通过使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）电解质溶液（或熔融电解质） 而而在阴在阴、阳、阳两极引起氧化还原反应的过程。两极引起氧化还原反应的过程。 2. 电解池电解池（电解槽电解槽）：）： 把电能转化为化学能的装置把电能转化为化学能的装置 注意：注意：电流必须是电流必须是直流直流而不是交流。而不是交流。 熔融态熔融态的电解质也能被电解。的电解质也能被电解。 【思考思考1】电解池的两极是怎样确定的？】电解池的
5、两极是怎样确定的？ 3. 两两个电极及个电极及电极反应电极反应: 阴极阴极：与电源：与电源负极负极相连相连电子流进电子流进还原还原反应反应 阳极阳极：与电源：与电源正极正极相连相连电子流出电子流出氧化氧化反应反应 两两个电极的确定及个电极的确定及电极反应：电极反应： e e C C CuCl2溶液溶液 阴极阴极 阳极阳极 两两个电极的类型：个电极的类型： 惰性电极惰性电极(铂、金、石墨铂、金、石墨)： 仅仅导电，不参与反应仅仅导电，不参与反应 活性活性电极电极(除铂、金外的金属除铂、金外的金属)： 既可以导电、又可以参与电极反应既可以导电、又可以参与电极反应 惰性电极与活性电极惰性电极与活性电
6、极 【思考思考2】形成电解池的条件是什么？】形成电解池的条件是什么？ Cu Cu CuCl2溶液溶液 阴极阴极 阳极阳极 C C CuCl2溶液溶液 阴极阴极 阳极阳极 4. 形成形成电解池的电解池的条件：条件： e e C C CuCl2溶液溶液 与电源相连的两个电极与电源相连的两个电极 电解质溶液或熔化电解质溶液或熔化的电解质的电解质 形成闭合回路形成闭合回路 阴极阴极 阳极阳极 【思考思考3】在电解过程中，电子、离子是如】在电解过程中，电子、离子是如 何形成闭合回路的？何形成闭合回路的？ 电子的流向电子的流向: 电子从外加电源的电子从外加电源的负负 极流出极流出，流到电解池的阴极，流到电
7、解池的阴极，再再 从阳极从阳极流回电源正极。流回电源正极。（注意（注意： 电子只在电子只在外电路定向移动，外电路定向移动，不能不能 从从溶液溶液中移动中移动） 离子定向移动的方向离子定向移动的方向: 阳离子阳离子向向阴极阴极移动移动, 阴离子阴离子向向阳极阳极移动。移动。 【思考思考4】电解质溶液导电的实质是什么？】电解质溶液导电的实质是什么？ e e C C CuCl2溶液溶液 阴极阴极 阳极阳极 5. 电解质溶液电解质溶液导电的导电的实质：实质： 对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子电子从电源的从电源的负极负极 沿导线流入电解池的沿导线流入电解池
8、的阴极阴极，电解质的，电解质的阳离子阳离子移向移向阴极阴极得电子发得电子发 生生还原反应还原反应；电解质的；电解质的阴离子阴离子移向移向阳极阳极失去电子（有的是组成失去电子（有的是组成 阳极的金属原子阳极的金属原子失去电子）发生失去电子）发生氧化反应氧化反应，电子电子从电解池的从电解池的阳阳 极流出极流出，并沿导线流回，并沿导线流回电源的正极电源的正极。这样，电流就依靠电解质。这样，电流就依靠电解质 溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液 （或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的（或熔融态电解质），所以电解质溶
9、液（或熔融态电解质）的 导电过程导电过程，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的电解过程。电解过程。 【思考思考5】如何书写电极反应方程式和总方程式？】如何书写电极反应方程式和总方程式？ 通式：通式： 阴极：阴极：氧化剂氧化剂ne = 还原产物还原产物 阳极：阳极：还原剂还原剂ne = 氧化产物氧化产物 总电解反应式：阴阳极反应式相加所得的式子（总电解反应式：阴阳极反应式相加所得的式子（考虑电子守恒考虑电子守恒） 6. 电极反应电极反应式的书写式的书写：（：（以电解以电解CuCl2 为例）为例） e e C C CuCl2溶液溶液 阴极阴极 阳极阳极 阳离子移向
10、阴极放电，阳离子移向阴极放电， 阴离子移向阳极放电阴离子移向阳极放电 阴极阴极：Cu2+2e = Cu 还原还原反应反应 阳极阳极：2Cl -2e = Cl2 氧化反应氧化反应 总反应式：总反应式： CuCl2 Cu+Cl2 电解电解 加加CuCl2溶液溶液 变小变小 【思考思考6】电解后氯化铜的浓度如何变化？】电解后氯化铜的浓度如何变化？ 【思考思考7】若要使电解质溶液复原，怎么办？】若要使电解质溶液复原，怎么办？ 【思考思考8】什么叫放电？】什么叫放电？ 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。 【思考思考9】为什么】为什么Cu2+、Cl放电
11、放电，而，而不是不是H+和和OH ？ 阴离子放电：阴离子放电：与阴离子的还原性的相对强弱有关与阴离子的还原性的相对强弱有关 阳离子放电：阳离子放电：与阳离子的氧化性的相对强弱有关与阳离子的氧化性的相对强弱有关 【思考思考10】阴阳离子的放电顺序是什么？】阴阳离子的放电顺序是什么？ 7. 离子离子放电顺序：放电顺序： Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+) Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化， 相同时按相同时按H+，不不同时按（同时按（H+） 无论无论是惰性电极还是活性电极都不
12、参与电极是惰性电极还是活性电极都不参与电极 反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极 上放电顺序是：上放电顺序是： 阴极阴极: 活性材料作电极时：活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧金属在阳极失电子被氧 化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。 用惰性电极用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等、石墨、钛等)时：时：溶液中阴离溶液中阴离 子的放电顺序是：子的放电顺序是： S 2-SO32-I Br Cl OH NO3 -SO42-(等含等含 氧酸根离子）氧酸根离子）F 阳极：阳极： 【思考思考1
13、1】电解氯化铜溶液时，溶液中】电解氯化铜溶液时，溶液中Cu2 和 和Cl放放 电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？ 溶液溶液中中Cu2+和和Cl放电放电完毕后，原溶液变为纯水，完毕后，原溶液变为纯水， 此时，在纯水中存在此时，在纯水中存在H+和和OH ， H+在阴极放电，在阴极放电， OH在在阳极放电，实际上是电解水的过程，所以：阳极放电，实际上是电解水的过程，所以： 阴极：阴极：4H+ + 4e = 2H2 阳极：阳极：4OH 4e =2H2O + O2 总反应：总反应：2H2O = 2H2 + O2 【思考思考12】在电解氯化铜溶液的装置中，若把
14、电解质】在电解氯化铜溶液的装置中，若把电解质 换成氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。换成氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。 电解电解 （1）溶液中所含阳离子：）溶液中所含阳离子：H+、Na+， 放电顺序：放电顺序：H+ Na+ 阴阴 极：极：2H+ + 2e = H2 （2）溶液中所含阴离子：）溶液中所含阴离子：OH 、Cl ， 放电顺序：放电顺序：Cl OH 阳阳 极：极：2Cl 2e = Cl2 总反应：总反应： 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2 【思考思考13】氯化钠溶液换成熔融的氯化钠，其结果又如】氯化钠溶液换成熔融的氯化钠，其结果又如 何呢？写出
15、电极反应。何呢？写出电极反应。 电解电解 熔融熔融的氯化钠中有的氯化钠中有Na+和和Cl ，Na+在阴极放电生成在阴极放电生成 金属钠，金属钠，Cl在在阳极放电生成氯气。阳极放电生成氯气。 阴极阴极：2Na+ +2e = 2Na （氧化反应）（氧化反应） 阳极阳极：2Cl -2e = Cl2 （还原反应） （还原反应） 总式：总式： 2NaCl 2Na+Cl2 电解电解 阴极阴极 阳极阳极 氯氯 气气 钠钠 熔融熔融NaCl 【思考思考14】分析电解反应（用惰性电极时）的一】分析电解反应（用惰性电极时）的一 般思路是什么？般思路是什么？ 小结小结1：分析电解反应分析电解反应(用惰性电极时用惰性
16、电极时)的一般思路：的一般思路： 明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子 根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性 强弱判断反应的离子先后强弱判断反应的离子先后，最后，最后分析得出产物分析得出产物 阴阳两极附近有哪些离子阴阳两极附近有哪些离子 【思考思考15】电解与电离有哪些异同呢？】电解与电离有哪些异同呢？ 电电 离离 电电 解解 条件条件 过过 程程 特点特点 联系联系 阴阳离子定向移动，在阴阳离子定向移动，在 两极上失得电子成为原两极上失得电子成为原 子或分子。如：子或分子。如： CuCl2=Cu+Cl2 电解电解 电解质溶于水或受热电解质溶
17、于水或受热 融化状态融化状态 电解质电离后电解质电离后，再通再通 直流电直流电 电解质电离成为自由移动电解质电离成为自由移动 的离子例：的离子例： CuCl2=Cu2+2Cl 只产生自由移动的离子只产生自由移动的离子 发生氧化还原反应生成了新物质发生氧化还原反应生成了新物质 电解必须建立在电离的基础上电解必须建立在电离的基础上 【思考思考16】电解池与原电池有哪些异同呢？】电解池与原电池有哪些异同呢？ 小结小结2：电解与电离比较：电解与电离比较： 【思考思考17】电解池有什么规律？】电解池有什么规律？ 电解池电解池 能量转换能量转换 离子的迁移离子的迁移 方向方向 发生氧化反应发生氧化反应 的
18、电极的电极 发生还原反应发生还原反应 的电极的电极 反应能否自发反应能否自发 电能转化为化学能电能转化为化学能 阳极（接电源正极）阳极（接电源正极） 阴极（接电源负极）阴极（接电源负极） 阴离子向阳极迁移阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移阳离子向阴极迁移 原电池原电池 化学能转化为电能化学能转化为电能 负极负极 正极正极 阴离子向负极迁移阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移阳离子向正极迁移 相同点相同点 (从原理分析从原理分析) 都是氧化还原反应都是氧化还原反应 小结小结3：原电池与电解池的比较原电池与电解池的比较: 不自发不自发 自发自发 电解质溶液电解质溶液用惰性电极电解的示例：用惰性电极电
19、解的示例： 电解电解 类型类型 举举 例例 电极反应电极反应 溶液溶液 pH 变化变化 溶液溶液 复原复原 方法方法 物质类别物质类别 实例实例 仅溶仅溶 剂水剂水 电解电解 仅溶仅溶 质电质电 解解 溶质溶质 和溶和溶 剂都剂都 电解电解 含氧酸含氧酸 H2SO4 强碱强碱 NaOH 活泼金属的含活泼金属的含 氧酸盐氧酸盐 Na2SO4 无氧酸无氧酸 HCl 阴极阴极:4H+ + 4e- = 2H2 阳极阳极:4OH-4e-=O2+2H2O 减小减小 增大增大 不变不变 H2O 阳极阳极:2Cl- 2e-=Cl2 阴极阴极:2H+2e- = H2 增大增大 HCl 不活泼金属的不活泼金属的
20、无氧酸盐无氧酸盐 CuCl2 阳极阳极:2Cl- 2e- =Cl2 阴极阴极:Cu2+2e- = Cu 增大增大 CuCl2 活泼金属的无活泼金属的无 氧酸盐氧酸盐 NaCl 阳极阳极:2Cl-2e- =Cl2 阴极阴极:2H+2e- = H2 增大增大 HCl 不活泼金属的不活泼金属的 含氧酸盐含氧酸盐 CuSO4 阳极阳极:4OH-4e-=O2+2H2O 阴极阴极:2Cu2+4e- = 2Cu 减小减小 CuO 放氢生碱放氢生碱 放氧生酸放氧生酸 电解规律（惰性电极）电解规律（惰性电极）小结：小结： 与与区：区：电解本身型电解本身型 如如CuCl2 、HCl 与与区：区：放氢生碱型放氢生碱
21、型 如如NaCl 与与区：区：放氧生酸型放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3 与与区：区：电解水型电解水型 如如Na2SO4、H2SO4 、NaOH 阳极：阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- 阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+ 随堂练习随堂练习 1. 如图所示，通电后如图所示，通电后A极上析出极上析出Ag，对该装置的有关叙述，对该装置的有关叙述 正确的是（正确的是（ ） A.P是电源的是电源的正极正极 B.F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH - 4e =2H2O+O2 C.电解时，甲、乙、丙三池中，除
22、电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电两极外，其余电 极均参加了极均参加了反应反应 D.通电后，甲池通电后，甲池的的pH减小减小， B 2.为下图所示装置中为下图所示装置中，a、b都是惰性电极都是惰性电极，通电一段时间通电一段时间 后后，b极附近溶液呈红色极附近溶液呈红色。下列说法正确的下列说法正确的是是（ ） AX是正极是正极，Y是负极是负极 BX是负极是负极，Y是正极是正极 CCuSO4溶液溶液的的pH值逐渐减小值逐渐减小 DCuSO4溶液溶液的的pH值值不变不变 a X Y b Pt Cu CuSO4溶液溶液 NaCl和酚酞和酚酞溶液溶液 AC 3. 用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一段时间以用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一段时间以 后，甲、乙两池中溶液的后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，而在值均减小，而在和和两极，两极， 电极产物的物质的量之比为电极产物的物质的量之比为12的的是（是（ ） D A B C D 甲甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4 乙乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3