电解池+高二上学期化学人教版选择性必修1

电解原理第四章化学反应与电能1.以电解氯化铜为例，分析理解电解池的工作原理。2.会判断离子的放电顺序，会书写其电极反应式。电解原理【实验4-2】在U形管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极。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形管内的现象和试纸颜色的变化。电解原理实验现象：①电流表指针发生偏转；②与电源负极相连的电极上逐渐覆盖了一层红色物质；③与电源正极相连的电极上产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。实验结论：CuCl2溶液在通电条件下生成了Cu和Cl2电解原理【思考】CuCl₂溶液在直流电的作用下为什么会生成单质Cu和Cl₂呢?这个过程是怎么发生的呢?通电前:CuCl2溶液中存在哪些离子？如何移动？石墨Cl－Cu2＋Cl－Cl－Cu2＋Cl－Cl－OH－Cu2＋Cl－H＋Cl－Cu2＋、Cl－、H＋、OH－自由移动CuCl2=Cu2++2Cl-

H2O⇌

H++OH-电解原理通电时：在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动。即Cl－、OH－趋向阳极，Cu2＋、H＋趋向阴极。阳极：2Cl－－2e－

=Cl2↑（氧化反应）阴极：Cu2+

＋2e－

=Cu（还原反应）与直流电源正极相连的石墨棒与直流电源正极相连的石墨棒放电：阴、阳离子到达电极，就失去或获得电子，发生氧化或还原反应的过程。石墨Cl－Cl－Cu2＋Cl－OH－Cu2＋H＋电解原理1.电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。2.电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。3.电解池的构成条件①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。阴离子阴极阳极氧化反应还原反应阳离子e-e-电解原理如图所示装置中属于电解池的是_______(填序号)。③⑥电解原理2H2O===2H2↑+O2↑电解请分析电解水的原理1.电解池的组成2.电极反应方程式3.电子的运动方向、阴阳离子的迁移方向电解原理电解CuCl2溶液时，为什么只有Cu2+在得电子，Cl-在失电子？水电离出的H+和OH-为什么没有参与电极反应呢？阳离子氧化性强弱顺序；阴离子还原性强弱顺序。阴离子阴极阳极氧化反应还原反应阳离子e-e-放电规律(1)阳极:

放电顺序：金属活性电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－失电子能力减弱，得电子能力增强惰性电极(Pt、Au、石墨等)：还原性强的离子先放电活性电极：金属本身M－ne-＝Mn+阴离子/活性电极，失电子，氧化反应(2)阴极:

阳离子，得电子，还原反应只在熔融状态下放电溶液中考虑Ag+>Hg+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+用惰性电极电解下列电解质溶液，写出电极反应式和总反应式：(1)电解氢氧化钠溶液阳极：__________________________；阴极：___________________________；总反应式：______________________。(2)电解稀硫酸溶液阳极：_________________________；阴极：___________________；总反应式：_____________________。2H2O－4e－===O2↑＋4H＋4H＋＋4e－===2H2↑2H2O－4e－===4H＋＋O2↑4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－(3)电解硫酸钠溶液阳极：________________________；阴极：__________________________；总反应式：____________________。4OH－－4e－===O2↑＋2H2O4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑【注意】若电解的“H+或OH-”来自于H2O，H2O是弱电解质，不可拆电解规律(1)电解水型电解质H2SO4NaOHNa2SO4阳极反应式2H2O－4e－==O2↑＋4H＋4OH－－4e－==O2↑＋2H2O2H2O－4e－==O2↑＋4H＋阴极反应式4H＋＋4e－===2H2↑4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－pH变化减小增大不变复原加入物质加入H2O电解规律电解质HClCuCl2阳极反应式2Cl－－2e－===Cl2↑阴极反应式2H＋＋2e－===H2↑Cu2＋＋2e－===CupH变化增大复原加入物质HClCuCl2(2)电解电解质型电解规律电解质NaClCuSO4阳极反应式2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O－4e－===O2↑＋4H＋阴极反应式2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－2Cu2＋＋4e－===2CupH变化增大减小复原加入物质HClCuO或CuCO3(3)电解质和水都发生电解型(4)用银作阳极电解硫酸钠溶液。阳极(Ag)：___________________；阴极：___________________；总反应：

___________________________；(3)用铜作阳极电解稀硫酸。阳极(Cu)：___________________；阴极：___________________；总反应：

___________________________；2H++2e-=H2↑Cu-2e-=Cu2+Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑电解用银做电极电解硫酸钠2Ag-2e-=2Ag+2Ag+2H2O

===2AgOH

+H2↑电解2H2O+2e-=H2↑+2OH-电解原理②明确溶液中存在哪些离子③判断阴阳离子的放电顺序④根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物，完成电极反应式①判断电极材料电极反应式书写的一般思路电荷守恒，原子守恒⑤由阴阳两电极反应式，合并得总反应式弱电解质的须保持分子形式装置原电池电解池实例Cu-Zn原电池电解CuCl2溶液原理电极名称电子流向电极反应能量转换自发进行的氧化还原反应自发/非自发进行的氧化还原反应正极、负极阴极、阳极负极→正极电源负极→阴极阳极→电源正极负极：氧化反应正极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应化学能→电能电能→化学能电解原理的应用第四章化学反应与电能1.认识电解原理在氯碱工业、电镀及电冶金等工业生产中的实际应用。2.深化对电解原理的理解。一、电解饱和食盐水—氯碱工业1.氯碱工业习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业，可制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品。2.电解饱和食盐水的原理(惰性电极)一、电解饱和食盐水—氯碱工业NaClNa++Cl-H2OH+

+OH-

向阴极迁移向阳极迁移阴极：还原反应放电顺序:H+

＞Na+

2H2O＋2e－==H2↑+2OH－阳极：氧化反应放电顺序:

Cl-

＞OH－2Cl－－2e－==Cl2↑2Cl-+2H2O===Cl2↑+H2↑+2OH-电解2.电解饱和食盐水的原理(惰性电极)一、电解饱和食盐水—氯碱工业【思考】产品Cl2能和NaOH溶液接触吗？能否用该电解池制备Cl2、H2和NaOH？不能，可以使用阳离子交换膜隔离阴阳极！（1）Cl2与NaOH反应：Cl2+

2OH-

====

ClO-

+

Cl-

+

H2O

（2）H2与Cl2混合易爆炸：H2+

Cl2====

2HCl一、电解饱和食盐水—氯碱工业+-精制饱和NaCl淡水Cl2H2NaOH溶液H2O含少量NaOHCl-Cl2OH-Na+阳离子交换膜阳

阴2H++2e-

H2↑2Cl--2e-

Cl2↑在食盐水的电解过程中，由于阴极区H+浓度变小，水的电离平衡向生成H+和OH-的方向移动，而且随着H+不断变为氢原子并最终形成氢气逸出，阴极区溶液中的OH-越来越多。阳离子交换膜的作用：①能传导溶液中的阳离子；②阻止阴离子和气体分子通过。阴极室加入含少量NaOH的水目的：增强溶液导电性。一、电解饱和食盐水—氯碱工业3.氯碱工业产品及其应用(1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。(2)以电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。二、电镀利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。请应用电解原理，设计实验方案，在铁钉上镀铜。二、电镀电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)：阳极材料：镀层金属Cu电极反应：Cu－2e－===Cu2＋；阴极材料：镀件铁制钥匙电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu。电解质溶液：Cu2＋浓度保持不变。二、电镀电镀银阴极阳极电镀液Ag－e－===Ag＋Ag＋＋e－===Ag阳极参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。现象：待镀金属表面镀上一层光亮的银，银不断溶解。含银离子溶液浓度不变特点：二、电镀“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”为阳极上有镀层金属溶解；电镀过程中的“一多，一少，一不变”“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。镀金镀银镀合金（黄铜）镀锌铁丝三、铜的电解精炼

粗铜中的锌、铁和镍等比铜活泼的金属也发生氧化反应，变成金属阳离子进入溶液。

银、金、铂等不如铜活泼的金属在电解过程中不发生氧化反应，最终沉积在电解池的底部，与其他不溶性杂质混在一起形成阳极泥。粗铜精铜三、铜的电解精炼Cu–2e-

===Cu2+Fe–2e-

===Fe2+阴极放电顺序：Cu2+

＞H+

＞Fe2+阳极放电顺序：金属＞OH-＞SO42-Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu电解精炼铜的原理：粗铜中比铜活泼的金属锌、铁等，失去电子形成阳离子而溶解(残留在溶液中)；比铜不活泼的金属银、金等，以金属单质的形式沉积在电解槽的底部(形成阳极泥)；粗铜中的铜在纯铜上析出。粗铜精铜三、铜的电解精炼电解质溶液浓度在电镀前后不相等；电解精炼过程中的“两不等”粗铜精铜阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。四、电冶金金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子还原成金属单质的过程：Mn++ne-===

M【思考】NaCl溶液和电解熔融的NaCl，电极反应式是否一样？2NaCl(熔融)电解2Na+Cl22e-↑2Cl-Cl2-阳极：阴极：e-Na++Na总反应：↑电解熔融氯化钠装置示意图NaCl进口NaCl(熔融)Cl2出口Na(液态)Na出口阴极阴极阳极四、电冶金工业制金属钠：工业制金属镁：工业制金属铝：AlCl3是共价化合物；Al2O3是离子化合物，熔点2050℃。冰晶石Na3AlF6降低Al2O3的熔化温度，在铝电解中作为助溶剂。MgCl2

(熔融)Mg＋Cl2↑电解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑电解2Al2O3

(熔融)4Al＋3O2↑电解冰晶石像钠、镁、铝这样非常活泼的金属，很难用其他还原剂还原，工业上常用电解法冶炼。电解与元素的发现

伏打电池的发明，引起了化学家利用电解方法研究元素的兴趣。由电解法分离的元素及利用新分离出的元素提纯的其他元素如下表。1.如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图(所用电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是(

)A.从E口逸出的气体是H2B.