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第二節 電解池
第一課時
電解原理
第四章 化學反應與電能
使用時：
化學能轉化為電能
充電時：
電能轉化為化學能
原電池是將化學能轉化為電能的裝置
反過來，假如我們把電流通入水或者水溶液中會不會發生變化？
實驗探究
【實驗4-2】
在U形管中注入質量分數為25%的 CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極（如圖4-9）。把濕潤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形管內的現象和試紙顏色的變化。
陰極
生成Cu
A
Cu2+
Cl-
Cl-
生成Cl2
- +
陽極
【實驗4-2】
按下圖所示裝置完成實驗，并填寫下表。
[結論]CuCl2溶液在通電條件下生成了Cu和Cl2
實驗分析
思考1：通電前后，電解質溶液中中有哪些離子，如何運動？
通電時：
在電場的作用下，溶液中的離子作定向運動，
即Cl－、OH－向陽極（與直流電源正極相連的石墨棒）遷移，Cu2＋、H＋向陰極（與直流電源負極相連的石墨棒）遷移。
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規則運動。
H2O H+ + OH-
CuCl2 = Cu2+ + 2Cl-
②電極反應
氧化反應
陰極：
陽極：
2Cl--2 e- =Cl2↑
Cu2++ 2e-=2Cu
還原反應
Cu2+ +2Cl- Cu + Cl2↑
電解
③總反應
e-
溶液中離子定向移動
負極 陰極 陽極 正極
e-
CuCl2溶液
一、電解原理
(一) 電解
使電流通過電解質溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。
(二) 電解池(電解槽)
把電能轉化為化學能的裝置。
(三) 電解池的構成
(1) 外加直流電源
(2) 電極
(3) 電解質溶液或熔融電解質
陽極：接電源正極
陰極：接電源負極
(4)形成閉合回路
惰性電極：C、Pt、Au等
活性電極：Fe、Cu、Ag等
1、注明電解池的組成。
2、標明氧化反應和還原反應發生區域。
3、標明電子的運動方向和陰陽離子的遷移方向。
繪制要求：
請同學們結合圖4-10Ⅱ繪制反映電解池工作原理的示意圖，并與同學們交流。
思考與討論
－
＋
陰極
陽極
電解質溶液
二.電解池工作原理
①
陽氧化、陰還原
②離子流向：
③電極反應：
從負極流向陰極，從陽極流回正極
電子流向：
陽離子
陰離子
陽離子
陰極
陰離子
陽極
注意：電子只在導線上移動，傳導電流
溶液中靠陰陽離子定向移動傳導電流
e-
e-
e—
e—
得電子發生還原反應
失電子發生氧化反應
課堂練習1：分析下圖，屬于電解池的有（ ）
③ ⑥
2、下列關于電解池的敘述中，不正確的是 (　　)
A、與電源正極相連的是電解池的陰極
B、電解池是電能轉化為化學能的裝置
C、溶液中的陽離子移向陰極
D、在電解池的陽極發生氧化反應
A　
課堂練習3： 如圖所示是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關判斷正確的是 (　　)
A．a為負極、b為正極
B．a為陽極、b為陰極
C．電解過程中，d電極質量增加
D．電解過程中，氯離子濃度不變
C
1．電解原理示意圖
注意：電解質溶液的導電過程，就是電解質溶液的電解過程
小結
小結2：電解池的陰極、陽極的判斷方法
:電極產物反思
為什么不是O2呢？
為什么不是H2呢？
失電子能力：
Cl- OH-
得電子能力：
Cu2+ H+
放電
能力
放電順序不同
＞
＞
Cl-
OH-
Cu2+
H+
二、陰、陽兩極的放電順序
陰、陽兩極放電順序取決于電極材料、電解質溶液中離子本身性質（得失電子能力），另外也與離子的濃度有關。
1、電極材料：
根據電極本身是否參與反應分為惰性電極和活性電極。
惰性電極(C、Pt、Au)：作陰、陽極材料只起導電作用，都不參與反應。
活性電極(除Pt、Au外的其余金屬)：活潑金屬作陰極不參與反應，作陽極，金屬失電子被氧化，如Fe、Cu、Ag
陽極
陰極
如圖：陰極Zn不參與反應，陽極：Zn-2e-=Zn2+
2、放電順序
陽極：
活性電極：金屬做陽極(Pt、Au除外)，首先金屬本身被電解M－ne-＝Mn+
惰性電極(Pt、Au、石墨等)：還原性強的離子先放電，放電順序為S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F － 。
陽極常見放電順序：活性電極>Cl- >OH-
Fe-2e- =Fe2+
Cu-2e- =Cu2+
Ag-e- =Ag+
2Cl--2e-=Cl2
4OH-- 4e- =2H2O + O2↑ 或 2H2O- 4e-=4H++O2↑
注意：若H+、OH－由水電離，則反應中需寫H2O
陰極：
陰極上放電的總是溶液中的陽離子，與電極材料無關，得電子能力（氧化性）強的離子先放電。
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Pb2+>Sn2+ >Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+ >Ca2+>K+
這5種金屬離子在水中不放電，只有在熔融狀態下放電，制備單質時只有電解熔融氯化物或熔融氧化物。
這4種金屬離子濃度較大時，先于H+放電。
Fe3+得電子能力比Cu2+強，
Fe3++e-= Fe2+
陰極最常用的放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋
Ag++e-=Ag
Cu2++2e-=Cu
2H++2e-=H2 ↑或 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
課堂練習1：圖中x﹑y分別是直流電源的兩極,通電后發現a極板質量增加,b極板有無色無臭的氣體放出,符合這一情況的是 ( )
a極板 b極板 X電極 Z溶液
A 鋅 石墨 負極 CuSO4
B 石墨 石墨 負極 NaOH
C 銀 鐵 正極 AgNO3
D 銅 石墨 負極 CuCl2
A
三、電極方程式的書寫
①根據電源或信息判斷電極材料
②明確溶液中存在哪些離子
首先看電極材料尤其是陽極材料是否是活性電極，然后判斷離子的放電順序
包括電解質的電離和水的電離，并分成陽離子組和陰離子組
③判斷陰陽兩極的放電順序
④根據陽氧化，陰還原完成電極反應式
⑤由陰陽兩電極反應式，合并得總反應式(注明電解或通電)
注意電荷守恒、物料守恒 及得失電子守恒
（弱電解質的須保持分子形式）
總結：看電極→找離子→分陰陽→排順序→寫反應
meiyangyang8602
meiyangyang8602
電解Na2SO4溶液會有怎樣的結果？
H2O H+ + OH—
Na2SO4 ＝ 2Na++ SO4
2—
離子放電的順序
陽離子
陰離子
H+ > Na+
OH－ > SO42－
4OH－－4e－＝2H2O +O2↑
4H+ +4e－＝2H2 ↑
總反應：2H2O＝＝ O2↑ +2H2↑
電解
陽極 ：
陰極：
總結：看電極→找離子→分陰陽→排順序→寫反應
課堂練習4：根據下列裝置圖，回答問題。
(1)若A、B均為惰性電極，電解質溶液為MgCl2溶液。
陽極：___________________；
陰極：___________________；
總反應： ___________________；
(2)若A為Cu，B為碳棒，電解質溶液為CuSO4溶液。
陽極：___________________；
陰極：___________________。
Cu－2e－=Cu2＋　
Cu2＋＋2e－=Cu
2Cl－－2e－=Cl2↑
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
Mg2++2Cl－+2H2O === Cl2↑+H2↑+Mg(OH)2↓
電解
(4)用銀作陽極電解硫酸鈉溶液。
陽極(Ag) ：___________________；
陰極：___________________；
總反應： ___________________________；
(3)用銅作陽極電解稀硫酸。
陽極(Cu) ：___________________；
陰極：___________________；
總反應： ___________________________；
2H++ 2e-=H2↑
Cu- 2e-=Cu2+
Cu +H2SO4 === CuSO4 + H2 ↑
電解
用銀做電極電解硫酸鈉
2Ag- 2e-=2Ag+
2Ag +2H2O === 2 AgOH + H2 ↑
電解
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
借助電解，可以使非自發的氧化還原反應進行
1799年，意大利物理學家伏打發明了電池，
此后，許多科學家對電產生了濃厚的興趣……
1800年，英國尼科爾遜和卡里斯爾成功電解水，使人們認識到可以將電用于化學研究.
1807年，戴維用電解KOH制得了金屬鉀
1807年，戴維電解蘇打制得了金屬鈉
1808年，戴維制得了金屬鈣、鎂、鋇、鍶……
戴維
當時化學家戴維就在想，既然水能通電發生分解，那么鹽溶液、固體化合物呢？他開始研究各種物質的電解作用。經過無數次的實驗，終于在1807年，他通過電解的方法發現鉀、鈉兩種元素。
電解CuCl2溶液能得到金屬銅，
為什么電解NaCl 溶液得不到金屬鈉？
？
動動腦
電解熔融的氯化鈉
要怎么樣才能得到金屬鈉呢？
∵ 水溶液中，放電能力:H+ > Na+
電解
Pt
Pt
熔融的氯化鈉
電解熔融的氯化鈉,電極反應式及總方程式
陽極：
陰極：
可見，電解是最強有力的氧化還原的手段，電解法是冶煉金屬的一種重要方法。
？
想一想
？
陽極
陰極
2Cl-－2e- = Cl2↑
2Na+ + 2e- = 2Na
2NaCl(熔融) ===2Na + Cl2 ↑
電解
想一想，探一探
一、對比原電池與電解池的構造有什么異同？
C
C
1.電解池一定有外加電源，而原電池沒有。
2.電解池中，陰、陽極只取決于電源的連接方式，與電極材料的活性無關。
關鍵：
1、分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池。
原電池
原電池
原電池
電解池
電解池
2.指出下列裝置的名稱、電極名稱，并表示出電子移動方向。
e-
e-
e-
e-
e-
－
+
陽
陰
原電池
電解池
e-
Ⅰ Ⅱ
試寫出各極的電極反應式？
3. 符合電解原理的是( )
①電解是把化學能轉變為電能
②電解質溶液導電是化學變化，金屬導電是物理變化
③不能自發進行的氧化還原反應，通過電解原理可以實現
④原電池的負極與電解池的陽極發生的都是氧化反應
A ①②③④ B ②③ C ③④ D ②③④
×
√
√
D
√
4.用惰性電極電解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合溶液，最初一段時間，陰極和陽極上分別析出的物質分別是( )
A. H2 Cl2 B. Cu Cl2 C. H2 O2 D. Cu O2
B
陽離子：
陰離子：
> >
> >
Cu2+、H+、Na+
Cl—、OH—、SO42—、NO3—
A.Cu電極上發生還原反應
B.電子沿Zn→a→b→Cu路徑流動
C.片刻后甲池中c()增大
D.片刻后可觀察到濾紙b點變紅色
5.將右圖所示實驗裝置的K閉合,下列判斷正確的是(　　)
鋅銅原電池
負極
正極
A.Cu電極上發生還原反應
B.電子沿Zn→a→b→Cu路徑流動
C.片刻后甲池中c()增大
D.片刻后可觀察到濾紙b點變紅色
5.將右圖所示實驗裝置的K閉合,下列判斷正確的是(　　)
鋅銅原電池
負極
正極
×
燈泡亮
A.Cu電極上發生還原反應
B.電子沿Zn→a→b→Cu路徑流動
C.片刻后甲池中c()增大
D.片刻后可觀察到濾紙b點變紅色
5.將右圖所示實驗裝置的K閉合,下列判斷正確的是(　　)
A.Cu電極上發生還原反應
B.電子沿Zn→a→b→Cu路徑流動
C.片刻后甲池中c()增大
D.片刻后可觀察到濾紙b點變紅色
5.將右圖所示實驗裝置的K閉合,下列判斷正確的是(　　)
A
a
b
用飽和Na2SO4、酚酞溶液浸濕的濾紙
鋅銅原電池
負極
正極
外接電源的電解池
陰
陽
Cu2+ +2e－＝Cu
√
×
不變
b點為陽極：
4OH－－4e－＝2H2O +O2↑
OH－放電，陽極區顯酸性，酚酞不變色。
a點為陰極：
4H+ +4e－＝2H2 ↑
H+放電，陰極區顯堿性，酚酞變紅色。
濾紙上相當是發生電解 的反應
水
×
×
2H2O－4e－＝O2↑+4H+
4H2O+4e- =2H2↑+4OH-
二、電解規律
用惰性電極電解下列酸、堿、鹽溶液，請填寫下表：
電解水型
實質：電解水
電解電解質型
實質：電解質被電解
電解后溶液中溶質的質量分數 ，若要恢復原來的組成和濃度，需加入一定量的 (通入一定量的 )
減小
溶質
HCl氣體
注意不是加鹽酸
放氧生酸型
實質：電解質和水均被電解
電解質復原的原則：
①“出去”什么，加什么；
②“出去”多少，加多少。
放氫生堿型
實質：電解質和水均被電解
結論：電解不活潑金屬的含氧酸鹽時，電解質和水都有一部分被電解。
電解質復原的原則：
①“出去”什么，加什么；
②“出去”多少，加多少。
知識小結
1.用惰性電極電解下列溶液一段時間，再加入一定量的另一純凈物（方括號內），能使溶液恢復原來的成分和濃度的是 （ ）
CuSO4 [Cu(OH)2] B. NaOH [NaOH]
C. CuCl2 [CuCl2] D. NaCl [NaCl]
C
2. 從H+、Cu2+ 、 Na+ 、 SO42- 、 OH- 、 Cl-六種離子中恰當地組成電解質，并將其溶于水后按下列要求進行電解。
（1）以碳棒為電極，使電解質質量減小，水量不變，應采用的電解質 。
（2）以碳棒為電極，使電解質質量不變，水量減小，應采用的電解質 。
（3）以碳棒為陽極，鐵棒為陰極，使電解質和水量均減小，應采用的電解質 。
HCl 、 CuCl2
NaOH 、 H2SO4、Na2SO4
NaCl 、CuSO4
A B C D
甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4
乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3
甲
乙
D
3.用鉑電極電解下表中各組物質的水溶液，電解一段時間以后，甲、乙兩池中溶液的pH值均減小，而在①和④兩極，電極產物的物質的量之比為1︰2的是( )
陽極
陰極
陽極
陰極
4. 用石墨電極電解100mL H2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24L（標況）氣體，則原混合液中Cu2+的物質的量濃度為（ ）
A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L
A
[小結]
解答有關電解問題步驟
1.首先觀察是否有外接電源
2.分析電解質水溶液的組成,找全離子分兩組.
3.觀察陽極是否為金屬, 金屬作陽極失電子
4.根據陰陽兩極放電順序寫出兩極反應式.
5.合并兩極反應寫出電解反應式.

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