1.2.3-电解池的工作原理

1、第二单元 化学能与电能的转化第3课时 电解池的工作原理1、了解如何判断电解池的阴、阳极、了解如何判断电解池的阴、阳极 2、掌握书写电解池的电极反应式、掌握书写电解池的电极反应式 3、熟练掌握阴阳离子的放电顺序（即失或得、熟练掌握阴阳离子的放电顺序（即失或得电子的顺序）电子的顺序）4、掌握七类电解质溶液的电解规律、掌握七类电解质溶液的电解规律重重难难点点知知识识梳梳理理1 、问题讨论、问题讨论常温下，金属常温下，金属钠钠能与能与氯气氯气发生反应，金属发生反应，金属铝铝能与能与氧气氧气发生反应，并放出大量的热：发生反应，并放出大量的热：22( )( )2( )822.3/ Na sClgNaCl

2、sHkJmol22332( )( )( )1675.7/2 Al sO gAl O sHkJmol工业上分别以工业上分别以 NaCl 和和 Al2O3 为原料生产金属钠和为原料生产金属钠和铝。如何实现此过程呢？铝。如何实现此过程呢？电解电解在电解过程中，在电解过程中，电能电能转化为转化为化学能化学能，使在通常条，使在通常条件（如高温）下不能发生的反应在电解条件下得件（如高温）下不能发生的反应在电解条件下得以发生。电解是以发生。电解是最强的氧化还原最强的氧化还原手段。手段。重重难难点点知知识识梳梳理理电解熔融氯化钠电解熔融氯化钠重重难难点点知知识识梳梳理理2、电解熔融的氯化钠制取金属钠的原理分析

3、、电解熔融的氯化钠制取金属钠的原理分析（1）离子迁移）离子迁移氯化钠是由氯化钠是由 Na+ 和和 Cl通过离子键形成的离子化通过离子键形成的离子化合物，其晶体中的合物，其晶体中的离子不能自由移动离子不能自由移动。将氯化。将氯化钠晶体变为钠晶体变为熔融状态熔融状态后，后， NaCl 完全电离成为能完全电离成为能自由移动自由移动的的 Na+ 和和 Cl。若在熔融的氯化钠中插入电极，接通电源，则若在熔融的氯化钠中插入电极，接通电源，则原来自由移动的原来自由移动的 Na+ 和和 Cl会发生定向移动，会发生定向移动， Na+移向与电源负极相连的电极即阴极，移向与电源负极相连的电极即阴极，Cl移移向与电源

4、正极相连的电极即阳极。向与电源正极相连的电极即阳极。重重难难点点知知识识梳梳理理2、电解熔融的氯化钠制取金属钠的原理分析、电解熔融的氯化钠制取金属钠的原理分析（2）离子放电）离子放电 在在电场电场作用下，作用下， Na+ 和和 Cl分别移向与分别移向与电源电源的的负负极和极和正正极相连的电极。电子由电源负极流入阴极，极相连的电极。电子由电源负极流入阴极， Na+ 得到电子被还原为得到电子被还原为 Na，阳极上，阳极上 Cl失去电子被失去电子被氧化为氧化为 Cl 再结合为再结合为 Cl2，电子由导线流回电源的，电子由导线流回电源的正极。正极。电极反应：电极反应：阴极：还原反应阴极：还原反应阳极：

5、氧化反应阳极：氧化反应222NaeNa222CleCl重重难难点点知知识识梳梳理理222NaClNaCl通电2、电解熔融的氯化钠制取金属钠的原理分析、电解熔融的氯化钠制取金属钠的原理分析（3）结论：）结论：电解反应：电解反应： 通电条件下，电能转化为化学能，由熔融通电条件下，电能转化为化学能，由熔融氯化钠制得了金属钠和氯气。氯化钠制得了金属钠和氯气。重重难难点点知知识识梳梳理理3、电解、电解CuCl2溶液的实验探究溶液的实验探究重重难难点点知知识识梳梳理理3、电解、电解CuCl2溶液的实验探究溶液的实验探究(1)实验操作实验操作在在 U 形管中注入形管中注入 CuCl2溶液，插入溶液，插入两根

6、石墨棒电极把两根石墨棒电极把湿润的湿润的KI 淀粉试淀粉试纸放在与直流电源纸放在与直流电源正极相连的电极正极相连的电极（阳极）附近。接（阳极）附近。接通直流电源，观察通直流电源，观察 U 形管内的现象和形管内的现象和试纸颜色的变化。试纸颜色的变化。重重难难点点知知识识梳梳理理3、电解、电解CuCl2溶液的实验探究溶液的实验探究(2)实验现象实验现象阴极石墨棒上逐渐阴极石墨棒上逐渐覆盖一层红色物质，覆盖一层红色物质，阳极石墨棒上有气阳极石墨棒上有气泡逸出，并可闻到泡逸出，并可闻到刺激性的气味，同刺激性的气味，同时看到湿润的时看到湿润的 KI 淀粉试纸变蓝色。淀粉试纸变蓝色。重重难难点点知知识识梳

7、梳理理3、电解、电解CuCl2溶液的实验探究溶液的实验探究(3)原理分析原理分析 CuCl2 是强电解质且易溶于水，在水溶液中电是强电解质且易溶于水，在水溶液中电离生成离生成Cu2+和和 Cl；H2O是弱电解质，微弱电离生成是弱电解质，微弱电离生成 H +和和 OH。222CuClCuCl222H OHO 通电通电前前，离子做，离子做自由移动自由移动；通电；通电后后，这些自由，这些自由移动着的离子，在电场的作用下改做移动着的离子，在电场的作用下改做定向移动定向移动。带。带负电的负电的 Cl和和 OH向阳极移动，带正电的向阳极移动，带正电的 Cu2+和和H+向阴极移动。向阴极移动。重重难难点点知

8、知识识梳梳理理在阳极，在阳极，OH、Cl均可能被氧化，由于均可能被氧化，由于 Cl的的放电能力比放电能力比 OH强，强，Cl优先于优先于OH在阳极上在阳极上发生反应；发生反应；在阴极，在阴极，Cu2+和和 H+都可能被还原，但都可能被还原，但Cu2+的放的放电能力比电能力比 H+强，强，Cu2+优先于优先于H+在阴极上发生反在阴极上发生反应。应。3、电解、电解CuCl2溶液的实验探究溶液的实验探究阴极：还原反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阳极：氧化反应222CleCl22CueCu重重难难点点知知识识梳梳理理22CuClCuCl通电3、电解、电解CuCl2溶液的实验探究溶液的实验探究电解电解

9、CuCl2溶液的化学反应方程式为：溶液的化学反应方程式为：(4)实验结论实验结论在在直流电直流电的作用下，的作用下，电能电能转化为转化为化学能化学能， CuCl2被被电解为电解为Cu 和和Cl2 , Cu在阴极生成，在阴极生成，Cl2 在阳极生成。在阳极生成。重重难难点点知知识识梳梳理理4、电解池的相关知识规律、电解池的相关知识规律（1）定义：在）定义：在直流电直流电的作用下，在的作用下，在两个电极两个电极上上分别分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。借助于电流引起氧化还原反应的装置，即把借助于电流引起氧化还原反应的装置，即把电能电能转化为化学能的装置转化

10、为化学能的装置称为电解池（或电解槽）。称为电解池（或电解槽）。（2）能量转化：电能转化为化学能。）能量转化：电能转化为化学能。电解是最强电解是最强的氧化还原手段的氧化还原手段，许多非自发的氧化还原反应在，许多非自发的氧化还原反应在电解条件下得以发生。电解条件下得以发生。（3）形成条件：与直流电源相连的两个电极、）形成条件：与直流电源相连的两个电极、电解质溶液或熔融态电解质形成闭合回路（电解质溶液或熔融态电解质形成闭合回路（凡与凡与外接电源或原电池连接的装置均为电解池外接电源或原电池连接的装置均为电解池）。）。重重难难点点知知识识梳梳理理4、电解池的相关知识规律、电解池的相关知识规律（4）电极名

11、称：）电极名称：阳极和阴极阳极和阴极。与电源正极相连的。与电源正极相连的电极为阳极，与电源负极相连的电极为阴极。电极为阳极，与电源负极相连的电极为阴极。（5）电极反应：）电极反应：阳极阳极发生发生氧化反应氧化反应，阴极阴极发生发生还原还原反应反应。（6）总反应：将电极反应相加合（消去电子），即）总反应：将电极反应相加合（消去电子），即得到电解的总反应。书写时应得到电解的总反应。书写时应注明条件注明条件（通电），（通电），产物中的气体要标气体符号（产物中的气体要标气体符号（）。）。（7）电子流向：电子由电源的负极流到电解池的）电子流向：电子由电源的负极流到电解池的阴极，再由电解池的阳极流回电源的

12、正极，通过导阴极，再由电解池的阳极流回电源的正极，通过导线（体）上电子的迁移和电解质溶液（或熔融态电线（体）上电子的迁移和电解质溶液（或熔融态电解质）中离子的迁移而形成闭合回路。解质）中离子的迁移而形成闭合回路。重重难难点点知知识识梳梳理理4、电解池的相关知识规律、电解池的相关知识规律（8）电流方向：与电子流向相反。）电流方向：与电子流向相反。（9）离子迁移：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。）离子迁移：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。（10）电极类型：电极分两类：）电极类型：电极分两类：本身本身不参与不参与电极反应，只起到电极反应，只起到导电作用导电作用的电极叫的电极叫惰惰性电极性电极，如铂电

13、极、石墨电极等；，如铂电极、石墨电极等；因因还原性较强还原性较强而而自身能参与反应自身能参与反应的电极叫的电极叫活泼电极活泼电极（或金属电极）（或金属电极） , Ag及金属活动性顺序表中及金属活动性顺序表中Ag前面前面的金属的金属（如（如Zn、Fe、Ni、Pb、Cu等）作电极均为活等）作电极均为活泼电极。泼电极。重重难难点点知知识识梳梳理理4、电解池的相关知识规律、电解池的相关知识规律若阳极为若阳极为惰性电极惰性电极，则，则电极反应电极反应为为溶液中的阴离子溶液中的阴离子放电；若阳极为放电；若阳极为活泼电极活泼电极，则阳极反应，则阳极反应一定一定是是阳极阳极金属本身溶解金属本身溶解。阴极无论是

14、阴极无论是惰性电极惰性电极还是还是活泼电极活泼电极，电极反应，电极反应均为均为溶液中的阳离子溶液中的阳离子放电。放电。阴极上发生阴极上发生还原反应还原反应，无论金属活动性强还是弱的，无论金属活动性强还是弱的金属金属均不可能均不可能在阴极上失去电子。在阴极上失去电子。做笔记做笔记重重难难点点知知识识梳梳理理4、电解池的相关知识规律、电解池的相关知识规律（11）放电能力顺序）放电能力顺序阳极：活泼电极（阳极：活泼电极（Ag及金属活动性顺序表中排在及金属活动性顺序表中排在Ag前面的金属）前面的金属）S2 IBrClOH含含氧酸根。氧酸根。阴极：阴极：Ag+Hg+ Fe3+ Cu2+ H+Pb2+ S

15、n2+ Fe2+ Zn2+。解读：解读： Ag 及在金属活动性顺序表中排在及在金属活动性顺序表中排在 Ag 前面的前面的金属作金属作阳极阳极时，时，均是阳极金属本身溶解均是阳极金属本身溶解。重重难难点点知知识识梳梳理理4、电解池的相关知识规律、电解池的相关知识规律放电能力解读：放电能力解读： 金属单质或阴离子的金属单质或阴离子的还原性越强还原性越强，则在阳极上，则在阳极上的的放电能力越强放电能力越强（电解含有（电解含有I、Cl的混合溶液，的混合溶液，阳极先析出阳极先析出I2，后产生，后产生Cl2 ) ；金属阳离子的金属阳离子的氧化性越强氧化性越强（对应金属的还原性越（对应金属的还原性越弱），则

16、在阴极上的弱），则在阴极上的放电能力越强放电能力越强（电解含有（电解含有 Cu2+、Ag+的混合溶液，阴极先析出的混合溶液，阴极先析出Ag，后析出，后析出 Cu）。）。重重难难点点知知识识梳梳理理4、电解池的相关知识规律、电解池的相关知识规律 电解水溶液时：铝前（含铝）离子不放电，氢电解水溶液时：铝前（含铝）离子不放电，氢后离子先放电，氢前铝后看条件。后离子先放电，氢前铝后看条件。放电能力解读：放电能力解读： 金属活动性顺序表中的金属活动性顺序表中的 K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+这这5 种离子及种离子及Ba2+、Li+、Rb+等等不可能不可能在阴极在阴极放电而放电而析出金属单质析

17、出金属单质； Cu2+、Hg2+、Ag+这这3种离子种离子总是优先于总是优先于H+放电放电 一般情况下一般情况下H+优先于优先于Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+放放电，当金属离子电，当金属离子浓度很大及控制其他电解条件时浓度很大及控制其他电解条件时，Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+等离子也可以优先于等离子也可以优先于H+放电。放电。重重难难点点知知识识梳梳理理4、电解池的相关知识规律、电解池的相关知识规律放电能力解读：放电能力解读： 最常用、最重要的放电顺序是：最常用、最重要的放电顺序是：阳极：阳极： ClOH；阴极：；阴极：Ag+Cu2+H+。 电解质溶液或熔融态电解质的导电过程

18、，就电解质溶液或熔融态电解质的导电过程，就是电解质溶液或熔融态电解质被电解的过程。是电解质溶液或熔融态电解质被电解的过程。解解题题技技巧巧及及规规律律七类电解质溶液的电解规律七类电解质溶液的电解规律电解质主要包括酸、碱、盐。将酸分为电解质主要包括酸、碱、盐。将酸分为含氧酸含氧酸和和无氧酸无氧酸；碱分为；碱分为强碱强碱和弱碱，由于弱碱均难溶于和弱碱，由于弱碱均难溶于水而不予分析；将盐按金属的活动性和酸根的类水而不予分析；将盐按金属的活动性和酸根的类型可分为型可分为活泼金属的含氧酸盐活泼金属的含氧酸盐、不活泼金属的无不活泼金属的无氧酸盐氧酸盐、活泼金属的无氧酸盐活泼金属的无氧酸盐和和不活泼金属的含

19、不活泼金属的含氧酸盐氧酸盐四类，活泼金属指四类，活泼金属指 K、Ca、Na、Mg、Al及及其他其他A、A 族金属，不活泼金属指金属活动性族金属，不活泼金属指金属活动性顺序表中位于顺序表中位于H以后的以后的Cu、Hg、Ag等金属。等金属。可以归纳出可以归纳出“一碱二酸四类盐一碱二酸四类盐”这七类电解质溶这七类电解质溶液的电解规律（电极均为惰性电极）。液的电解规律（电极均为惰性电极）。解解题题技技巧巧及及规规律律七类电解质溶液的电解规律七类电解质溶液的电解规律强碱强碱(NaOH)阳极反应：阳极反应：阴极反应：阴极反应：总反应：总反应：溶液浓度：溶液浓度：溶液溶液pH：电解类型：电解类型：电解质溶液

20、复原：电解质溶液复原：22442OHeH OO2442HeH22222H OHO 通电增大增大变大变大电解水电解水加适量的水加适量的水解解题题技技巧巧及及规规律律七类电解质溶液的电解规律七类电解质溶液的电解规律含氧酸含氧酸(H2SO4)阳极反应：阳极反应：阴极反应：阴极反应：总反应：总反应：溶液浓度：溶液浓度：溶液溶液pH：电解类型：电解类型：电解质溶液复原：电解质溶液复原：22442OHeH OO2442HeH22222H OHO 通电增大增大变小变小电解水电解水加适量的水加适量的水解解题题技技巧巧及及规规律律七类电解质溶液的电解规律七类电解质溶液的电解规律活泼金属的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐(Na2SO4)阳极反应：阳极反应：阴极反应：阴极反应：总反应：总反应：溶液浓度：溶液浓度：溶液溶液pH：电解类型：电解类型：电解质溶液复原：电解质溶液复原：22442OHeH OO2442HeH22222H OHO 通电增大增大不变不变电解水电解水加适量的水加适量的水解解题题技技巧巧及及规规律律七类电解质溶液的电解规律七类电解质溶液的电解规律无氧酸无氧酸(HCl)阳极反应：阳极反应：阴极反应：阴极反应：总反应：总反应：溶液浓度：溶液浓度：溶液溶液pH：电解类型：电解类型：电解质溶液复原：电解质溶液复原：222CleCl222HeH222HClHCl 通电减小减