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第四章 化學(xué)反應(yīng)與電能
第二節(jié) 電解池
第一課時 電解池原理
新課導(dǎo)入
新課導(dǎo)入
問：化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫原電池，那么是否有一種裝置將電能直接轉(zhuǎn)化成化學(xué)能了？
原電池
電解池
1800年，英國的尼科爾遜和卡里斯?fàn)柅@得電解水的成功。
1807年，英國化學(xué)家戴維鉑用電極電解熔融的氫氧化鉀發(fā)現(xiàn)了鉀元素，隨后用電解法又相繼發(fā)現(xiàn)了鈉、鈣、鍶、鋇等元素。
電能直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置—電解池
電解原理
【實驗探究】課本實驗4-2：電解CuCl2溶液
1.先觀察兩根石墨棒底部，再插入CuCl2溶液中，接通電源。
2.用鑷子將碘化鉀淀粉試紙濕潤后，伸入與正極相連的U型管內(nèi)部（不可接觸溶液），約1-2分鐘。
3.觀察與正極相連的電極、與負極相連的電極上分別有什么現(xiàn)象？
4.斷開電源，將兩根石墨棒從溶液中取出，將蘸有氫氧化鈉溶液的棉花團堵在和正極相連的U型管口，觀察電極底部有什么變化？
操作步驟：
電解原理
電解原理
與正極相連的電極 與負極相連的電極
現(xiàn)象
判斷產(chǎn)物
反應(yīng)方程式 氯氣
銅
產(chǎn)生使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{的氣體
有紅色物質(zhì)出現(xiàn)
CuCl2 === Cu + Cl2↑
通電
【實驗現(xiàn)象】
C
CuCl2溶液
+
-
C
電解原理
1、未通電前CuCl2溶液中含有哪些離子？
Cu2+ Cl- H+ OH-
2、在接通電源前后，CuCl2溶液中含有的離子如何運動？
OH-
H+
←
→
定向移動
無規(guī)則的自由移動
H+
←
OH-
→
電解原理
電化學(xué)中規(guī)定：發(fā)生氧化反應(yīng)的為陽極，發(fā)生還原反應(yīng)的為陰極。
與直流電源正極相連的石墨棒
石墨棒上分別發(fā)生的是什么反應(yīng)？
2Cl－－2e-＝Cl2↑
Cu2＋＋2e-＝Cu
陰極
陽極
還原反應(yīng)
與直流電源負極相連的石墨棒
氧化反應(yīng)
C
CuCl2溶液
+
-
C
電解原理
1、電解：讓直流電通過電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)），在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。
2、放電：當(dāng)離子到達電極時，失去/獲得電子，發(fā)生氧化/還原反應(yīng)的過程叫做放電。
3、電解池（電解槽）：
（1）定義：把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的裝置。
（2）構(gòu)成：
①直流電源
②陰、陽極
③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)
④形成閉合回路
陰極:與電源負極相連
陽極:與電源正極相連
電解原理
e-
e-
陽極
陰極
陽離子遷移方向
陰離子遷移方向
＋ －
直流電源
發(fā)生氧化反應(yīng)
發(fā)生還原反應(yīng)
電極材料
電極反應(yīng)
電子導(dǎo)體
離子導(dǎo)體
4. 電解池工作原理：
電解原理
5.電離與電解的比較
電離（物變） 電解（化變）
條件 電解質(zhì)溶于水或受熱融化狀態(tài) 電解質(zhì)電離后，再通直流電
過程 電解質(zhì)電離成為自由移動的離子 陰陽離子定向移動，在兩極上放電
舉例 CuCl2=Cu2＋＋2Cl－
CuCl2 = Cu＋Cl2↑
特點 只產(chǎn)生自由移動的離子 發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成新物質(zhì)
聯(lián)系 電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上
電解原理
6.放電順序
電解原理
6.放電順序
(1)陽極放電順序
失電子—氧化反應(yīng)
①活性金屬電極(除Pt、Au外)：
②惰性電極(Pt、Au、石墨)：
金屬電極優(yōu)先失電子
陰離子失電子
問：金屬單質(zhì)與非金屬陰離子失電子誰強？
S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子
電解原理
6.放電順序
(2)陰極放電順序
得電子—還原反應(yīng)
陰極電極本身不參與反應(yīng)
越活潑的金屬，其陽離子越難得到電子
Ag+＞Hg2+>Fe3+> Cu2+＞H+(酸)>Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+(水)>Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+
問：電極能得電子發(fā)生還原反應(yīng)嗎？
隨堂訓(xùn)練
6.放電順序
①水溶液中，K+、Na+、Mg2+、AI3+等離子不可能在陰極放電，即用電解相應(yīng)水溶液的方法不可能得到K、Na、Mg、Al等活潑金屬。
②電解池的陰極不管是惰性電極(Pt、石墨)還是活性電極，都是電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電，電極本身不可能溶解。
③若陰極為H+放電，則陰極區(qū)c(OH-)增大;若陽極為OH-放電，則陽極區(qū)c(H+)增大;若陰極為H+放電，同時陽極為OH -放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大(飽和溶液例外)。
④電解質(zhì)溶液恢復(fù)原狀的方法:少什么加什么，少多少加多少。
隨堂訓(xùn)練
7.常見電解池類型
①電解電解質(zhì)型
實質(zhì)：電解質(zhì)本身被電解
增大
通入HCl
溶液pH變化：
溶液復(fù)原方法：
電解鹽酸：
無氧酸、不活潑金屬的無氧酸鹽(如HCl、CuCl2等)溶液的電解
陰極：2H+ + 2e－=H2↑
陽極：2Cl－ －2e－=Cl2↑
總反應(yīng)：2HCl = Cl2↑+H2↑
隨堂訓(xùn)練
7.常見電解池類型
陽極: 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 ↑
陰極：Cu2++ 2e- = Cu
減小
陽極
陰極
氧氣
銅
CuSO4溶液
總反應(yīng)：2CuSO4+ 2H2O ===== 2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4
電解
②放氧生酸型(放出氧氣生成氫離子)
不活潑金屬的含氧酸鹽 (如CuSO4、AgNO3等)溶液的電解。
電解CuSO4溶液：
溶液濃度：
減小
加CuO
溶液pH變化：
溶液復(fù)原方法：
隨堂訓(xùn)練
7.常見電解池類型
陽極
陰極
氯氣
氫
氣
NaCl溶液
③放氫生堿型(放出氫氣生成堿)
活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl、K2S等)溶液的電解
陽極: 2Cl- - 2e- = Cl 2↑
陰極：2H ++ 2e- =H2 ↑
減小
電解NaCl溶液：
溶液濃度：
增大
加HCl
溶液pH變化：
溶液復(fù)原方法：
總反應(yīng)：2NaCl+2H2O ==== 2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑
電解
隨堂訓(xùn)練
7.常見電解池類型
陽極
陰極
氧氣
氫
氣
Na2SO4溶液
④電解水型(電解質(zhì)不反應(yīng))
含氧酸、強堿、活潑金屬的含氧酸鹽(如H2SO4、NaOH、Na2SO4 等)的電解。
陽極: 4OH- - 4e- =2H2O+O2↑
陰極：4H ++ 4e- = 2H2 ↑
變大
電解Na2SO4溶液：
溶液濃度：
減小
加H2O
溶液pH變化：
溶液復(fù)原方法：
總反應(yīng)：2H2O ===== 2H2 ↑ + O2 ↑
電解
電解原理
電解池（電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能）
原電池（化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 ）
8.原電池和電解池的區(qū)別
隨堂訓(xùn)練
1.下列屬于原電池的是( ) 屬于電解池的是（ ）
①③⑤
⑥⑦
隨堂訓(xùn)練
2.某同學(xué)將電解池工作時電子、離子的移動方向及電極種類等信息表示在
下圖中，下列有關(guān)分析完全正確的是( )
選項 A B C D
電極 陽極 陰極 陽極 陰極
電極 正極 正極 負極 負極
離子 陽離子 陽離子 陰離子 陰離子
B
隨堂訓(xùn)練
3. 要實現(xiàn)反應(yīng)：Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑，設(shè)計了下列四個實驗，你認為可行的是( )
C
隨堂訓(xùn)練
4．某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計如圖裝置。下列敘述不正確的是( )
A．a(chǎn)和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出
B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：
Cu2＋＋2e－=Cu
C．無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液從藍色逐漸變成淺綠色
D．a(chǎn)和b分別連接直流電源正、負極，電壓足夠大時，Cu2+向銅電極移動
D

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