4.2 电解池-【高效备课】2022-2023学年高二化学高效备课设计（人教版2019选择性必修1）

第四章第二节

电解池

一、电解原理电解池：把电能转变为化学能的装置。一、电解原理实验4-2在U型管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液中，插入两根石墨棒作电极材料，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒附近，接通直流电源,观察U形管内的现象与试纸颜色的变化。CuCl2溶液石墨棒石墨棒一、电解原理一、电解原理图4-9氯化铜溶液的电解装置示意图现象：阴极石墨棒上有一层红色的固体析出；阳极石墨棒上有气泡产生，有刺激性气味，湿润的KI-淀粉试纸变蓝实验表明：生成了Cu和Cl2实验分析①通电前后，水中有哪些离子，如何运动？通电前：氯化铜溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前这些离子在溶液中作自由运动。

Ⅰ通电前②通电后：实验分析在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即Cl－、OH－向阳极（与直流电源正极相连的石墨棒）迁移，Cu2＋、H＋向阴极（与直流电源负极相连的石墨棒）迁移。－＋阴极阳极Ⅱ通电后一、电解原理阳极：阴极：2Cl－

－

2e－

=Cl2↑（氧化反应）Cu2+

＋2e－

=Cu（还原反应）符号表征总反应式：CuCl2======Cu+Cl2↑电解放电：阴、阳离子到达电极，就失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程。Cl-＞OH-Cu2+＞H+放电顺序：放电顺序：电解质离子放电顺序（阴阳极为惰性电极）①阴极：发生还原反应，溶液中的阳离子得电子。氧化性Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+得到电子，由易到难②阳极：发生氧化反应，溶液中的阴离子失电子。活性电极>S2->I->Fe2+>Br->Cl->OH->含氧酸根（SO42-、NO3-、CO32-）>F-失去电子，由易到难还原性金属电极做阳极，金属本身被氧化（金、铂除外），溶液中的阴离子不放电。一、电解原理电解：电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴极、阳极引起氧化还原反应的过程。思考与讨论结合上述内容，绘制反应电解池工作原理的示意图，包括以下内容1.注明电解池的组成2.注明氧化反应和还原反应发生的区域3.表明电子的运动方向和阴阳离子的迁移方向生成Cl2e-生成Cu阳极阴极Cu2+→→Cu2+←←

Cl-

Cl-e-阴极：得到电子发生还原反应阳极：失去电子发生氧化反应阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。电解池的构成条件：①直流电源；与电源负极相连的电极为阴极与电源正极相连的电极为阳极②阴、阳电极③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路；还原反应氧化反应练一练1.写出用铜做电极电解H2SO4溶液的电极反应式阳极：阴极：Cu

-2e–

＝Cu2+

2H++2e–

＝H2↑总：Cu+2H+===Cu2+

+

H2↑电解电解Cu+2H2SO4===CuSO4

+

H2↑借助电解，可以使非自发的氧化还原反应进行练一练2.用惰性电极电解NaCl溶液阳极：______________________________________；阴极：______________________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－3.用惰性电极电解H2SO4溶液阳极：______________________________________；阴极：______________________________________。2H2O-4e–＝

O2

↑+4H+4H++4e–

＝2H2↑小结：电解产物的判断及有关反应式的书写(1)判断电解池的阴、阳极

(2)分析电解质水溶液的组成(3)排出阴、阳两极的放电顺序(4)写出两极电极反应式

(5)写出电解总反应式影响电解产物的因素：内因：粒子的氧化性和还原性外因：浓度、电压、离子交换膜、温度、电极表面状态等电解类型举例电极反应溶液pH变化溶液复原方法物质类别实例含氧酸H2SO4

强碱NaOH

活泼金属的含氧酸盐Na2SO4

无氧酸HCl

不活泼金属的无氧酸盐CuCl2

电解质溶液用惰性电极电解的规律小结：

阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极：4H++4e-=2H2↑阳极2Cl--2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e-=Cu减小H2OHClCuCl2

电解水型增大不变增大电解电解质型本质：H+

和OH-放电；若溶液中本身有大量的H+或OH-，直接写H+或OH-；若H+和OH-来源于水，放电物质写H2O电解类型举例电极反应溶液pH变化溶液复原方法物质类别实例活泼金属的无氧酸盐NaCl

不活泼金属的含氧酸盐CuSO4

电解质溶液用惰性电极电解的规律小结：

阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e-=2CuHClCuO放氢生碱型放氧生酸型增大减小二、电解原理的应用1.氯碱工业——电解饱和食盐水离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图H+Na+OH-（1）电极反应阳极：阴极：

2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－化学方程式：2NaCl＋2H2O

===2NaOH＋H2↑＋Cl2↑电解(Cl－>OH－(水))(H＋(水)

>Na+)二、电解原理的应用1.氯碱工业——电解饱和食盐水离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图H+Na+OH-（2）分析：①如何检验阴阳极产物？阳极：用湿润的KI淀粉试纸靠近阳极附近，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。阴极：电解时向食盐水中加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。二、电解原理的应用1.氯碱工业——电解饱和食盐水离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图H+Na+OH-（2）分析：②阳离子交换膜的作用只允许阳离子（Na+）通过有效阻隔阳极产物和阴极产物相遇；防止氢气氯气混合见光爆炸；防止氯气与烧碱反应导致生成的烧碱不纯。二、电解原理的应用1.氯碱工业——电解饱和食盐水离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图H+Na+OH-（2）分析：③阴极室加入的水中含有少量NaOH的原因？增强导电性氯碱工业产品及其应用2.电镀二、电解原理的应用利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的加工工艺。—待镀金属或镀件Cu-2e-=Cu2+Cu2++2e-=Cu—镀层金属阳极阴极电镀液—含有镀层金属离子的溶液想一想：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？二、电解原理的应用3.电解精炼粗铜（含杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au）精炼铜为例阳极：

ZnFeNiCuAgAuZn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni

-2e-=Ni2+Cu-2e-=Cu2+

阳极泥阴极：Cu2++2e-=Cu电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？KCl、CaCl2、NaCl、MgCl2、Al2O3K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag电解法热还原法热分解法电冶金总反应方程式电极反应冶炼钠阳极阴极冶炼镁阳极阴极冶炼铝阳极阴极二、电解原理的应用4.电冶金（活泼金属的制备）K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag电解法热还原法热分解法电冶金总反应方程式电极反应冶炼钠2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑阳极2Cl－－2e－

=Cl2↑阴极2Na＋＋2e－=2Na冶炼镁MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑阳极2Cl－－2e－

=Cl2↑阴极Mg2＋＋2e－=Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑阳极6O2－－12e－

=3O2↑阴极4Al3+＋12e－=4Al二、电解原理的应用4.电冶金（活泼金属的制备）KCl、CaCl2