第四章第二節(jié)電解池

選擇性必修1第一課時(shí)電解原理1.知道電解的基本原理，會(huì)判斷一般電解反應(yīng)產(chǎn)物；2.能說(shuō)出電解、電解池及形成條件；3.能正確書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式和電解的總化學(xué)方程式；4.明確原電池與電解池的區(qū)別和聯(lián)系。

學(xué)習(xí)

目標(biāo)電解池：把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置。知識(shí)回顧原電池：把化學(xué)能變?yōu)殡娔苻D(zhuǎn)的裝置。引入新課一、電解原理實(shí)驗(yàn)4-2在U型管中注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的CuCl2溶液中，插入兩根石墨棒作電極材料，把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石墨棒附近，接通直流電源,觀察U形管內(nèi)的現(xiàn)象與試紙顏色的變化。CuCl2溶液石墨棒石墨棒一、電解原理圖4-9氯化銅溶液的電解裝置示意圖現(xiàn)象：陰極（負(fù)極相連）石墨棒上有一層紅色的固體析出；陽(yáng)極（正極相連）石墨棒上有氣泡產(chǎn)生，有刺激性氣味，濕潤(rùn)的KI-淀粉試紙變藍(lán)實(shí)驗(yàn)表明：電解CuCl2

溶液生成了Cu和Cl2CuCl2

溶液在直流電的作用下為什么會(huì)生成單質(zhì)Cu和Cl2呢？實(shí)驗(yàn)分析①通電前后，電解質(zhì)溶液中中有哪些離子，如何運(yùn)動(dòng)？通電前：氯化銅溶液中存在的離子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通電前這些離子在溶液中作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

②通電時(shí)：實(shí)驗(yàn)分析在電場(chǎng)的作用下，溶液中的離子作定向運(yùn)動(dòng)，即Cl－、OH－向陽(yáng)極（與直流電源正極相連的石墨棒）遷移，Cu2＋、H＋向陰極（與直流電源負(fù)極相連的石墨棒）遷移。一、電解原理陽(yáng)極：陰極：2Cl－

－

2e－

=Cl2↑（氧化反應(yīng)）Cu2+

＋2e－

=Cu（還原反應(yīng)）總反應(yīng)式：CuCl2======Cu+Cl2↑電解放電：陰、陽(yáng)離子到達(dá)電極，就失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。Cl-＞OH-Cu2+＞H+放電順序：放電順序：思考與討論結(jié)合上述內(nèi)容，繪制反應(yīng)電解池工作原理的示意圖，包括以下內(nèi)容1.注明電解池的組成2.注明氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的區(qū)域3.表明電子的運(yùn)動(dòng)方向和陰陽(yáng)離子的遷移方向生成Cl2e-生成Cu陽(yáng)極陰極Cu2+→→Cu2+←←

Cl-

Cl-e-陰極：Cu2+得到電子變成Cu，發(fā)生還原反應(yīng)陽(yáng)極：Cl-失去電子變成Cl2，發(fā)生氧化反應(yīng)陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)。

使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而在陰陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。1.電解：2.電解池(槽):(1)外加直流電源(2)有兩個(gè)電極：(3)電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置.4.構(gòu)成條件:3.放電:離子在電極上得、失電子，發(fā)生氧化還原的過(guò)程。一、電解原理(4)形成閉合回路

與電源負(fù)極相連的電極為陰極與電源正極相連的電極為陽(yáng)極還原反應(yīng)氧化反應(yīng)陰極陽(yáng)極

陽(yáng)極→陰極（注：電子只在外電路定向移動(dòng)，不能從溶液中移動(dòng)）5.電子流向：陽(yáng)離子移向陰極,陰離子移向陽(yáng)極.7.電極種類(lèi)：6.離子移動(dòng)方向:惰性(鉑、金、石墨)：活性(除鉑、金外的金屬)：導(dǎo)電、參與電極反應(yīng)陰極:一般只導(dǎo)電,不參與反應(yīng)陽(yáng)極:僅導(dǎo)電,不參與反應(yīng)8.電解質(zhì)離子放電順序（陰陽(yáng)極為惰性電極）①陰極：溶液中的陽(yáng)離子得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+得到電子，由易到難②陽(yáng)極：溶液中的陰離子失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。活性電極>S2->I->Fe2+>Br->Cl->OH->含氧酸根（SO42-、NO3-、CO32-）>F-失去電子，由易到難若金屬做陽(yáng)極，則金屬（金、鉑除外）優(yōu)先失電子，不是溶液中的陰離子失電子陰極最常用的放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋陽(yáng)極常見(jiàn)放電順序：活性電極>Cl->OH-

1.判斷陰、陽(yáng)極方法：2.分析電解質(zhì)溶液中的全部離子并分為陰、陽(yáng)兩組提示:不要忘記水溶液中的H+和OH-,

不要把H+、OH-誤加到熔融電解質(zhì)中。二、電解反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě)的方法分析3.陰、陽(yáng)兩極的放電順序(1)陰極(與電極材料無(wú)關(guān))：電極只導(dǎo)電，溶液中的陽(yáng)離子放電陰極最常用的放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋常見(jiàn)的陰極產(chǎn)物有Ag、Cu、H2Ag++e-=AgCu2++2e-=Cu2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-

Fe3++e-=Fe2+(2)陽(yáng)極(與電極材料有關(guān)):①活性電極：

Fe、Cu、Ag

電極直接失去電子

反應(yīng)式：M-ne-=Mn+Fe-2e-=Fe2+Cu-2e-=Cu2+Ag-e-=Ag+②惰性電極：

Pt、石墨

溶液中的陰離子放電

陽(yáng)極常見(jiàn)放電順序：活性電極>Cl->OH-

2Cl--2e-=Cl24OH--4e-

=2H2O+O2↑

或

2H2O-4e-=4H++O2↑4.分析電極反應(yīng),判斷電極產(chǎn)物,寫(xiě)出電極反應(yīng)式,要注意遵循原子守恒和電荷守恒。5.最后寫(xiě)出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的總離子方程式時(shí),要注意:若參與電極反應(yīng)的H+(或OH-)是由水電離出來(lái)的,用水的分子式表示。總結(jié)：看電極→找離子→分陰陽(yáng)→排順序→寫(xiě)反應(yīng)注意：①若H+、OH－由水電離，則總反應(yīng)中需將其變成H2O②所有總反應(yīng)的條件均為電解練一練寫(xiě)出用銅做電極電解H2SO4溶液的電極反應(yīng)式陽(yáng)極：陰極：Cu

-2e–

＝Cu2+

2H++2e–

＝H2↑總：Cu+2H+===Cu2+

+

H2↑電解電解Cu+2H2SO4===CuSO4

+

H2↑借助電解，可以使非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)進(jìn)行練一練1.用惰性電極電解NaOH溶液陽(yáng)極：______________________________________；陰極：______________________________________。2.用惰性電極電解H2SO4溶液陽(yáng)極：______________________________________；陰極：______________________________________。4H++4e–

＝2H2↑電解水型4OH--4e-=O2↑+2H2O4H++4e-=2H2↑4OH--4e-=O2↑+2H2O練一練3.用惰性電極電解HCl溶液陽(yáng)極：______________________________________；陰極：______________________________________。4.用惰性電極電解CuCl2溶液陽(yáng)極：______________________________________；陰極：______________________________________。電解電解質(zhì)型2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=

Cl2↑Cu2++2e-=

Cu練一練5.用惰性電極電解NaCl溶液陽(yáng)極：______________________________________；陰極：______________________________________。2Cl－－2e－==Cl2↑或2H2O＋2e－==H2↑＋2OH－6.用惰性電極電解CuSO4溶液陽(yáng)極：______________________________________；陰極：______________________________________。或2H2O-4e–＝

O2

↑+4H+放氫生堿型放氧生酸型2Cu2++4e-=2Cu4OH--4e-

=

O2↑+2H2O2H++2e-=

H2↑電解類(lèi)型舉例電極反應(yīng)溶液PH變化溶液復(fù)原方法物質(zhì)類(lèi)別實(shí)例陽(yáng)極：陰極：

陽(yáng)極：陰極：

陽(yáng)極：陰極：含氧酸H2SO4強(qiáng)堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4無(wú)氧酸HCl減小增大不變H2O增大HCl不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽CuCl2減少CuCl26.電解規(guī)律（惰性電極）4OH--4e-=O2↑+2H2O4H++4e-=2H2↑2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=

Cl2↑Cu2++2e-=

Cu電解水型電解電解質(zhì)本身型電解類(lèi)型舉例電極反應(yīng)溶液PH變化溶液復(fù)原方法物質(zhì)類(lèi)別實(shí)例

陽(yáng)極:陰極:

陽(yáng)極:陰極:活潑金屬的無(wú)氧酸鹽NaCl增大HCl不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4減小CuO6.電解規(guī)律（惰性電極）放氫生堿型放氧生酸酸型2Cl--2e-=

Cl2↑2H++2e-=

H2↑4OH--4e-

=

O2↑+2H2O2Cu2++4e-=2Cu1.右圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無(wú)色無(wú)臭氣體放出,符合這一情況的A課后練習(xí)

2.根據(jù)金屬活動(dòng)順序表，Cu不能發(fā)生如下反應(yīng)：Cu+2H2O=Cu(OH)2↓+H2↑。但選擇恰當(dāng)電極材料和電解液進(jìn)行電解，這個(gè)反應(yīng)就能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。下列四種電極材料和電解液中，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)最為恰當(dāng)?shù)氖?)ABCD陽(yáng)極石墨CuCuCu陰極石墨石墨FePt電解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液H2OB3.用惰性電極分別電解下列各物質(zhì)的水溶液，一段時(shí)間后，向剩余電解質(zhì)溶液中加入適量相應(yīng)的溶質(zhì)能使溶液恢復(fù)到電解前濃度的是（）A．AgNO3 B．Na2SO4

C．CuCl2 D．KClC第四章第二節(jié)電解池

選擇性必修1第二課時(shí)電解原理的應(yīng)用

學(xué)習(xí)

目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅等原理的分析，認(rèn)識(shí)電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化2.建立電解應(yīng)用問(wèn)題的分析思維模型和電解相關(guān)計(jì)算的思維模型，加深對(duì)電解原理的理解和應(yīng)用氯氣和燒堿是重要的化工原料。Cl2NaOH陽(yáng)極：2Cl--2e－=Cl2↑陰極：2H2O+2e－=H2↑

+2OH－1.試寫(xiě)出用惰性電極電解飽和NaCl溶液電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑

+Cl2↑電解【知識(shí)回顧】【思考】根據(jù)電解原理，分析使用惰性電極電解食鹽水時(shí)，如何制得氯氣和燒堿？請(qǐng)畫(huà)出裝置示意圖。惰性電極電解食鹽水實(shí)驗(yàn)：電解飽和食鹽水現(xiàn)象：陰極：陽(yáng)極：陰極：2H2O+2e-

＝

H2↑＋2OH-－陽(yáng)極：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2

↑

＋H2

↑有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)淀粉－KI溶液變藍(lán)的氣體2Cl--2e-=Cl2↑總反應(yīng)：?jiǎn)栴}（1）若工業(yè)上采用上圖的裝置制備N(xiāo)aOH、H2、Cl2，存在何種不足之處？（2）如何解決這個(gè)問(wèn)題？電解原理的應(yīng)用1.氯堿工業(yè):工業(yè)上利用電解飽和食鹽水制氯氣和燒堿。(1)Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng),Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O使產(chǎn)品不純

(2)生成物H2和Cl2混合,遇火或遇強(qiáng)光爆炸.問(wèn)題：－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜陽(yáng)極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽(yáng)極室陰極室氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)(Cl－、OH－離子和氣體不能通過(guò))，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。電解原理的應(yīng)用氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱(chēng)：（2）陽(yáng)離子交換膜的作用：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼

陽(yáng)極：鈦①只允許陽(yáng)離子通過(guò)(Cl－、OH－離子和氣體不能通過(guò))，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室.②防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；③避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。氯堿車(chē)間H+Na+OH-離子交換膜法電解飽和食鹽水原理示意圖(3)陰極室加入的水中含有少量NaOH的原因增強(qiáng)導(dǎo)電性電解飽和食鹽水液堿濕氫氣濕氯氣NaOH含氯漂白劑Cl2H2HCl有機(jī)合成造紙玻璃肥皂紡織印染有機(jī)合成氯化物合成農(nóng)藥鹽酸有機(jī)合成金屬冶煉圖4－1氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用交換膜的分類(lèi)及應(yīng)用銅導(dǎo)線黃銅礦（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì)）?精煉電解原理的應(yīng)用2.銅的電解精煉粗銅：含雜質(zhì)(ZnFeNiAgAu等)陽(yáng)極：

Zn－2e-＝Zn2+Fe－2e-

＝Fe2+Ni

－2e-＝Ni2+Cu－2e-＝Cu2+ZnFeNiCuAgAuCu2++2e-

＝Cu陽(yáng)極泥陰極:

純銅粗銅問(wèn)題：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？減小電解精煉銅電鍍與生產(chǎn)生活電解原理的應(yīng)用思考交流如果想在鐵制品上鍍上銅，該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？電極反應(yīng)：陽(yáng)極：Cu-2e-=Cu2+陰極：Cu2++2e-＝Cu鐵片銅片硫酸銅溶液陰極：電鍍銅陽(yáng)極：溶液中CuSO4的濃度保持不變現(xiàn)象：陰極(Fe)：陽(yáng)極(Cu)：覆蓋紅色物質(zhì)不斷溶解Cu2++2e-＝CuCu－2e-＝Cu2+還原反應(yīng)氧化反應(yīng)想一想：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過(guò)程。3.電鍍：①電極：②電鍍液：陽(yáng)極——鍍層金屬陰極——待鍍金屬或鍍件

含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液③電鍍的特點(diǎn)電鍍液的組成及酸堿性保持不變+鍍件鍍層金屬－含鍍層金屬離子的鹽溶液4.電冶金：（1）冶煉鈉：陰極：2Na++2e-=2Na陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑通電總反應(yīng)：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑原理:陰極：(2)冶煉鋁:通電總反應(yīng)：2Al2O3

(熔融)4Al+3O2↑Na3AlF6

原理:陽(yáng)極：4Al3++12e-=4Al6O2--12e-=3O2↑（活潑金屬的制備）K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag電解法熱還原法熱分解法練一練：寫(xiě)出電解熔融的下列物質(zhì)

的電極反應(yīng)及總的反應(yīng)方程式KClCaCl2MgCl2電解池、電解精煉池、電鍍池的比較電解池電解精煉池電鍍池定義形成條件電極名稱(chēng)電極反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。①兩電極接直流電源②電極插人電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽(yáng)極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陽(yáng)極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。①不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極②電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子陽(yáng)極：不純金屬；陰極：純金屬陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)電解池原電池電極名稱(chēng)___極（與電源負(fù)極相連）____極（與電源正極相連）___極（電子流出的極）___極（電子流入的極）外電路電子流_____流___流___流___內(nèi)電路離子________移向________移向_______移向_______移向電極反應(yīng)(氧化、還原反應(yīng))____反應(yīng)____反應(yīng)____反應(yīng)____反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)___能____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_