第三节电解池（第1课时）.ppt

第四章第四章 电化学基础电化学基础 选修选修4 4 化学反应原理化学反应原理2024/9/10第三节第三节 电解池电解池第第1 1课时课时氢氢气气氧氧气气 电解电解电解水电解水 ：：2 H2O ====2 H2 ↑＋＋ O2↑ +_电解原理电解原理2024/9/1021、电解质是指在、电解质是指在_____________能够导能够导电的化合物电的化合物2、电离是指电解质在、电离是指电解质在_____________或或__________状态下离解成状态下离解成____________的过程3、原电池是、原电池是_____________ 的装置的装置 4、构成原电池的条件是、构成原电池的条件是 水溶液或熔融状态下水溶液或熔融状态下水溶液水溶液熔融熔融自由移动离子自由移动离子把化学能转化为电能把化学能转化为电能两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、合回路、自发发生氧化还原反应自发发生氧化还原反应电解原理电解原理2024/9/103探究实验探究实验1实验实验步骤步骤如图所示，将用导线连接在一起的两如图所示，将用导线连接在一起的两根石墨碳棒插入盛有根石墨碳棒插入盛有CuClCuCl2 2溶液的溶液的U U型型管中，观察现象。

管中，观察现象实验实验现象现象结论结论 无无 现现 象象没有且不能自发发生原电池反应没有且不能自发发生原电池反应 甲装置不满足构成原电池的条件甲装置不满足构成原电池的条件分析原因分析原因:电解原理电解原理2024/9/104探究实验探究实验2 2－－如图所示，将两根石墨如图所示，将两根石墨棒分别跟棒分别跟直流电源直流电源的正的正极和负极连接，浸入盛极和负极连接，浸入盛有有CuCl2溶液的烧杯中溶液的烧杯中 ，再接通，再接通12V直流电直流电,观观察现象约约3～～5min后切断电源后切断电源CCCuCl2阴极阴极阳极阳极CuCl2溶液溶液＋＋－－电解原理电解原理2024/9/105实践探究实践探究1、、向氯化铜溶液中通入直流电向氯化铜溶液中通入直流电A：理论先行：理论先行思考思考1 1：氯化铜溶液中含有哪些微粒：氯化铜溶液中含有哪些微粒? ?思考思考2 2：在通电时这些微粒各向什么区移动？：在通电时这些微粒各向什么区移动？思考思考3 3：：猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么样的电极反应？产物可能是哪些？样的电极反应？产物可能是哪些？阳离子：阳离子：Cu2+ H+ 阴离子：阴离子：Cl- OH-Cu2+ H+向阴极区移动向阴极区移动；； Cl- OH-向阳极区移动向阳极区移动Cl-→Cl2↑ OH-→O2↑ H2O H+ + OH- CuClCuCl2 2＝＝ CuCu2+2++2Cl+2Cl- - 阴极区：阴极区：Cu2+→Cu H+→H2↑阳极区：阳极区：电解原理电解原理2024/9/106实验结果交流实验结果交流B. B. 实验记录实验记录实验现象产物验证产物确定有气泡逸出有气泡逸出有红色固有红色固体析出体析出氯气氯气氯气氯气铜铜不能使带火星木条复燃不能使带火星木条复燃不能使带火星木条复燃不能使带火星木条复燃使淀粉碘化钾试纸变蓝使淀粉碘化钾试纸变蓝使淀粉碘化钾试纸变蓝使淀粉碘化钾试纸变蓝——————————氧气？氧气？氢气？氢气？阴极阴极阳极阳极电解原理电解原理2024/9/1071.电解：电解：使使直流电直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起通过电解质溶液而在阴、阳两极引起 氧化还原反应氧化还原反应的过程，叫做电解。

的过程，叫做电解3.构成电解池的条件：构成电解池的条件：①①直流电源；直流电源；阴极阴极:与电源与电源负极负极相连相连 [氧化反应氧化反应]阳极阳极:与电源与电源正极正极相连相连 [还原反应还原反应] ②②阴、阳阴、阳 电极电极③③电解质溶液或熔融电解质；电解质溶液或熔融电解质；2.电解池：电解池：电能转变为化学能的装置电能转变为化学能的装置CC一、电解原理④④形成闭合回路形成闭合回路电解原理电解原理2024/9/108 阴离子失去电子，阳离子得到电子的过程叫阴离子失去电子，阳离子得到电子的过程叫阴离子失去电子，阳离子得到电子的过程叫阴离子失去电子，阳离子得到电子的过程叫放电放电放电放电一、电解原理一、电解原理影响离子放电的因素：影响离子放电的因素：离子得失电子的能力离子得失电子的能力离子的浓度离子的浓度4.放电放电能力能力电解原理电解原理2024/9/109阴极：阴极：氧化性强的离子先得电子氧化性强的离子先得电子金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子金属金属 > S2－－>I－－>Br－－>Cl－－>OH－－>NO3－－>SO42－－>F－－ 阳极阳极：：还原性强的离子先失电子还原性强的离子先失电子电解质在水溶液中放电顺序顺序除Pt、、AuAg+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+ >Pb2+ > Sn2+ +>Fe2+>Zn2+ 浓度大时先于浓度大时先于 H+放电放电 >H+ > Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 水中水中H+先放电先放电电解原理电解原理2024/9/1010离子放电顺序：离子放电顺序：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 ①①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化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成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电 ②②用惰性电极用惰性电极(Pt(Pt、、AuAu、、石墨、钛等石墨、钛等) )时：时：溶液中溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：阴离子的放电顺序（由难到易）是：S S 2-2->SO>SO3 32-2->I>I - ->Br>Br - -> >ClCl - ->OH>OH - ->NO>NO3 3 - ->SO>SO4 42-2-( (等含氧酸根离子）等含氧酸根离子）等含氧酸根离子）等含氧酸根离子）>F>F- -阳极：阳极：电解原理电解原理2024/9/1011离子放电顺序：离子放电顺序：AgAgAgAg+ + + +>Fe>Fe>Fe>Fe3+3+3+3+>Cu>Cu>Cu>Cu2+2+2+2+>H>H>H>H+ + + +>Pb>Pb>Pb>Pb2+2+2+2+>Sn>Sn>Sn>Sn2+2+2+2+>Fe>Fe>Fe>Fe2+2+2+2+>Zn>Zn>Zn>Zn2 2 2 2+ + + +> > > >( ( ( (HH+ +)>)>)>)> Al Al Al Al3+3+3+3+>Mg>Mg>Mg>Mg2+2+2+2+>Na>Na>Na>Na+ + + +>Ca>Ca>Ca>Ca+ + + +>K>K>K>K+ + + +注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按HH+ +, ,不同时按（不同时按（不同时按（不同时按（HH+ +）））） 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发无论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。

生反应的是溶液中的阳离子阳离子在阴极上放电顺序是：阳离子在阴极上放电顺序是：阴极阴极: :电解原理电解原理2024/9/1012①①离子移动离子移动　通电前：　通电前：CuCl2 = Cu2+ + 2Cl－－，， Cu2+、、Cl－－为自由移动的离子；为自由移动的离子； 通电后：通电后：Cu2+　　H＋＋移向阴极，移向阴极， Cl－　－　OH－－移向阳极；移向阳极；②②电极反应：电极反应：2Cl－－ － 2e－－ = Cl2↑（（氧化反应）氧化反应）Cu2+ ＋＋ 2e－－ = Cu（（还原反应）还原反应）总反应式：总反应式：CuCl2 Cu + Cl2↑电解电解ⅠⅠ通电前通电前－ ＋阴极阳极ⅡⅡ通电后通电后５．实验微观解释５．实验微观解释阳极：阳极：阴极：阴极：电解原理电解原理2024/9/1013Cu2+oooooooooooooooooooo－ ＋－ ＋阴极阳极CuCl2ooooooooooooooooooooooo电解氯化铜溶液实验装置e-e-单击电子流动③③电解池中离子和电子的移动方向电解池中离子和电子的移动方向 电解原理电解原理2024/9/1014 电子的流向电子的流向: : 电子从外加电源的负极流出，电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。

流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液（注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）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. .惰性电极与活性电极：惰性电极与活性电极： 惰性电极惰性电极( (铂、金、石墨铂、金、石墨) )：：仅仅导电，不参仅仅导电，不参与反应与反应 活性电极（除铂、金外的金属）：活性电极（除铂、金外的金属）：既可以导电、既可以导电、又可以参与电极反应又可以参与电极反应电解原理电解原理2024/9/1015结一结：结一结：①①电极反应：电极反应：阳氧化、阴还原阳氧化、阴还原②②离子流向：离子流向：异性相吸异性相吸 ③③电子流向：电子流向： 电子从电子从负极负极流向流向阴极阴极，经溶液离子，经溶液离子导电，再从导电，再从阳极阳极流回流回正极正极(阳氧阳氧)电解原理电解原理2024/9/1016思考思考?电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果：电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果： H H2 2O O H H+ + + OH+ OH—— Na2SO4 ＝＝ 2 2Na++ SO4 2—离子放电的顺序离子放电的顺序阳离子阳离子阴离子阴离子H+ >Na+OH－－>SO42－－4OH－－－－4e－－＝＝2H2O +O2↑4H+ +4e－－＝＝2H2 ↑ 总总反应反应：：2H2O＝＝＝＝ O2↑ +2H2↑ 电解电解阳极阳极 ：：阴极：阴极：电解原理电解原理2024/9/1017写电极反应写电极反应【【方法小结方法小结】】1.分析溶液中存在的所有离子（包括水的电离）分析溶液中存在的所有离子（包括水的电离）、并分成阳离子组和阴离子组。

并分成阳离子组和阴离子组2.根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应，根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应，而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应式注意得失电子守恒）式注意得失电子守恒）3.由阴阳两电极反应式，合并得总反应式由阴阳两电极反应式，合并得总反应式弱电解质必须保持分子形式弱电解质必须保持分子形式））电解原理电解原理2024/9/1018 [ [例例] ]以以石墨碳棒石墨碳棒为电极，请写出电解下列溶液时为电极，请写出电解下列溶液时, ,在阴、在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式CuSOCuSO4 4溶液溶液: :想一想、做一做想一想、做一做 阳极：阳极：4 4OHOH- --4e-4e- -＝＝2H2H2 2O+OO+O2 2↑↑ 或或(4H2O 4H++4OH-) 阴极：阴极：2 2CuCu2+ 2+ +4e+4e- -＝＝2 2CuCu 电解电解总反应式：总反应式：2Cu2Cu2+2++2H+2H2 2O O＝＝Cu+OCu+O2 2↑+4H↑+4H+ +想一想，想一想，H H+ +应该在哪一极生成？应该在哪一极生成？电解原理电解原理2024/9/1019电解池与原电池有哪些异同电解池与原电池有哪些异同①①①①两电极接直流电源两电极接直流电源两电极接直流电源两电极接直流电源②②②②电解质溶液电解质溶液电解质溶液电解质溶液③③③③形成闭合回路形成闭合回路形成闭合回路形成闭合回路①①①①活泼性不同的两电极活泼性不同的两电极活泼性不同的两电极活泼性不同的两电极②②②②电解质溶液电解质溶液电解质溶液电解质溶液③③③③形成闭合回路形成闭合回路形成闭合回路形成闭合回路形成形成条件条件将电能转变成化学能的装置将电能转变成化学能的装置将电能转变成化学能的装置将电能转变成化学能的装置将化学能转变成电能的装置将化学能转变成电能的装置将化学能转变成电能的装置将化学能转变成电能的装置定义定义装置装置实例实例电解池电解池原电池原电池装置装置电解原理电解原理2024/9/1021电解池与原电池有哪些异同电解池与原电池有哪些异同(续续)电源负极电源负极电源负极电源负极→→→→电解池阴极电解池阳电解池阴极电解池阳电解池阴极电解池阳电解池阴极电解池阳极极极极→→→→电源正极电源正极电源正极电源正极电子电子流向流向阳极：阳极：阳极：阳极：氧化反应，溶液中的阴离氧化反应，溶液中的阴离氧化反应，溶液中的阴离氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子子失电子或电极金属失电子子失电子或电极金属失电子子失电子或电极金属失电子阴极：阴极：阴极：阴极：还原反应，溶液中的阳离还原反应，溶液中的阳离还原反应，溶液中的阳离还原反应，溶液中的阳离子得电子子得电子子得电子子得电子负极：负极：负极：负极：氧化反应，金属失电子氧化反应，金属失电子氧化反应，金属失电子氧化反应，金属失电子正极：正极：正极：正极：还原反应，溶液中的阳离还原反应，溶液中的阳离还原反应，溶液中的阳离还原反应，溶液中的阳离子得电子子得电子子得电子子得电子电极电极反应反应阳极：阳极：阳极：阳极：与电源正极相连与电源正极相连与电源正极相连与电源正极相连阴极：阴极：阴极：阴极：与电源负极相连与电源负极相连与电源负极相连与电源负极相连负极：负极：负极：负极：较活泼金属较活泼金属较活泼金属较活泼金属正极：正极：正极：正极：较不活泼金属（或能导电较不活泼金属（或能导电较不活泼金属（或能导电较不活泼金属（或能导电的非金属）的非金属）的非金属）的非金属）电极电极名称名称电解池电解池原电池原电池装置装置负极负极负极负极 正极正极正极正极导线导线导线导线电解原理电解原理2024/9/1022练习：以石墨作电极，电解下列溶液，写出电练习：以石墨作电极，电解下列溶液，写出电极反应及电解总反应式。

极反应及电解总反应式　　　　AgNOAgNO3 3溶液溶液 试一试试一试阳极：阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑或或(4H2O=4H++4OH-））阴极：阴极：4Ag++4e-=4Ag总反应式：总反应式：4Ag++2H2O==4Ag +O2 ↑+4H+通电通电电解原理电解原理2024/9/1023三、电解规律三、电解规律( (用惰性电极电解时用惰性电极电解时) )⑴⑴、、电解电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，如电解时，如电解H2SO4、、HNO3、、NaOH、、Na2SO4等溶液等溶液阳极阳极 ：： 4OH－－－－4e－－＝＝2H2O +O2↑阴极阴极：： 4H+ +4e－－＝＝2H2 ↑ 总总反应反应：：2H2O＝＝＝＝ O2↑ +2H2↑ 电解 电解后溶液中溶质的质量分数电解后溶液中溶质的质量分数 ，若要恢复，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的原来的浓度，只需加入一定量的 即可实质：电解水实质：电解水例如：电解硫酸钠溶液例如：电解硫酸钠溶液增大增大水水电解原理电解原理2024/9/1024⑵⑵、电解、电解无氧酸溶液无氧酸溶液(氢氟酸除外氢氟酸除外)、不活泼金属的、不活泼金属的无氧酸盐溶液无氧酸盐溶液，如电解盐酸，如电解盐酸、、CuCl2溶液等溶液等 电解后溶液中溶质的质量分数电解后溶液中溶质的质量分数 ，若要恢复，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的原来的组成和浓度，需加入一定量的 (通入一通入一定量的定量的HCl气体气体)阳极阳极：： 2Cl －－－－ 2e－－＝＝Cl2↑阴极阴极：： 2H+ +2e－－＝＝ H2 ↑ 总总反应反应：：2HCl＝＝＝＝ Cl2↑ + H2↑ 电解电解盐酸电解盐酸实质：电解质本身被电解实质：电解质本身被电解减小减小溶质溶质电解原理电解原理2024/9/1025⑶⑶、电解、电解不活泼金属的含氧酸盐不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水时，电解质和水都有一部分被电解，如电解都有一部分被电解，如电解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液等。

溶液等阳极阳极 ：： 4OH－－－－4e－－＝＝2H2O +O2↑阴极阴极：： 2Cu2+ +4e－－＝＝2Cu总总反应反应：： 2CuSO4 +2H2O ＝＝ 2Cu+O2↑ +2H2SO4 电解 电解后原溶液中溶质的质量分数电解后原溶液中溶质的质量分数减小减小，若要恢，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物金属氧化物电解电解CuSO4溶液溶液电解原理电解原理2024/9/1026⑷⑷、电解、电解活泼金属的含氧酸盐溶液活泼金属的含氧酸盐溶液时，电解质和水时，电解质和水都有一部分被电解，如电解都有一部分被电解，如电解NaCl溶液等 电解后原溶液中溶质的质量分数电解后原溶液中溶质的质量分数减小减小，若要恢，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl阳极阳极 (C)：： 2Cl －－－－ 2e－－＝＝Cl2↑阴极阴极 (C)：： 2H+ +2e－－＝＝ H2 ↑ 总总反应反应：：2NaCl+2H2O＝＝＝＝2NaOH+ Cl2↑ + H2↑ 电解电解原理电解原理2024/9/1027电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结 阳极：阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根含氧酸根 > > F- ⅠⅡⅢⅣⅠⅠ与与ⅢⅢ区：电解本身型区：电解本身型 如如CuClCuCl2 2 、、HClHClⅠⅠ与与ⅣⅣ区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaClⅡⅡ与与ⅢⅢ区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、、AgNO3ⅡⅡ与与ⅣⅣ区：电解水型区：电解水型 如如NaNa2 2SO4、、H2 2SO4 、、NaOH阴极：阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（（H+））>Al3+>Mg2+>Na+电解原理电解原理2024/9/1028 电解质溶液用惰性电极电解的示例电解质溶液用惰性电极电解的示例：：电解电解类型类型举举 例例电极反应电极反应溶液溶液PHPH变化变化溶液复原方法溶液复原方法物质类别物质类别实例实例仅溶剂仅溶剂水电解水电解 仅溶质仅溶质电解电解 溶质和溶质和溶剂同溶剂同时电解时电解 含氧酸含氧酸H2SO4强碱强碱NaOH活泼金属的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐Na2SO4无氧酸无氧酸HCl阳极：阳极：4OH--4e-→ O2↑+2H2O阴极：阴极：4H+ + 4e- → 2H2↑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不活泼金属不活泼金属的无氧酸盐的无氧酸盐CuCl2阳极：阳极：2Cl- -2e- → Cl2↑阴极：阴极：Cu2++2e- → Cu↓减少减少CuCl2活泼金属的活泼金属的无氧酸盐无氧酸盐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电解原理电解原理2024/9/1029。