2023化学苏教版选择性必修一 1.2.4 电解池的工作原理（共21张ppt）

(共21张PPT)
专题1 化学反应与能量变化 第二单元 化学能与电能的转化
第4课时 电解池的工作原理
1．了解电解池的工作原理。
2．能正确书写电解池的电极反应式和电解反应方程式。
3．熟悉电解规律和电解产物的判断方法。
学习目标
我们学习过哪些电解反应方程式？
电解的意义：促使一些不能自发进行的氧化还原反应顺利进行。
能量转化方式：电能→化学能
温故知新
1．电解水
2H2O === 2H2↑+O2↑
通电
2．电解熔融氯化钠
2NaCl === 2Na+Cl2↑
通电
3．电解熔融氯化镁
MgCl2 === Mg+Cl2↑
通电
4．电解熔融氧化铝
2Al2O3 === 4Al+3O2↑
通电
5．氯碱工业
2H2O +2NaCl === 2NaOH+Cl2↑+ H2↑
通电
一、电解原理
我们以电解熔融氯化钠为例
通电前，熔融氯化钠发生电离，Na+和Cl-自由移动。
通电后， Na+和Cl-在电场的作用下定向移动。
Cl-→阳极
Na+→阴极
与电源负极相连的电极称为阴极
与电源正极相连的电极称为阳极
知识梳理
﹣
﹢
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
电子：电源负极→阴极
电子：阳极→电源正极
还原反应
氧化反应
总反应：2NaCl === 2Na+Cl2↑
通电
1．电解是在直流电作用下，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
2．电解池是将电能转化为化学能的装置。
3．电解池的构成条件
具有与直流电源相连接的两个电极（阴极、阳极），插入电解质溶液或熔融电解质中，形成闭合回路。
电解质溶液
阴极
阳极
还原反应
氧化反应
4．电解池工作原理
阳离子
（+）
阴离子
（-）
﹢
﹣
电子流出
电子流入
思考：熔融状态下，电解质的阴、阳离子分别得失电子（放电），在水溶液中是否也是电解质阴、阳离子放电？
1．电解氯化铜溶液
(1)实验现象
①溶液颜色_______；
②阴极上有__________生成；
③阳极附近有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉- KI试纸______。
变浅
红色物质
变蓝
(2)实验结论
电解CuCl2溶液，生成了铜和氯气
——实验探究
二、电解规律
电解CuCl2溶液 电解NaCl溶液
溶液中的电离
溶液中的离子
放电离子
H2O H++OH-
NaCl === Na++Cl-
H2O H++OH-
CuCl2===Cu2++2Cl-
阳离子：Na+ 、水电离的 H+
阴离子：Cl- 、水电离的OH-
阳离子：Cu2+、 水电离的H+
阴离子：Cl- 、 水电离的OH-
阴极： Cu2＋＋2e－===Cu
阴极：2H＋＋2e－===H2
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O ＋2e－===H2 +2OH-
当用惰性电极电解电解质溶液时，阴、阳极放电有什么规律？
2．电解氯化钠溶液
2H2O +2NaCl === 2NaOH+Cl2↑+ H2↑
通电
阳极：还原性强的离子优先放电。
惰性电极
活性电极
（除金、铂、C以外材料时）
金属电极失电子
总结
——电解池放电规律
阴极：氧化性强的离子优先放电。
阴极始终是溶液中的阳离子得电子，与电极材料无关
分析电解问题的基本方法思路
(1)分清楚电解池的阴极和阳极。
(2)通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H＋和OH－)。
(3)通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电。
(4)正确书写电极反应式，要注意原子数、电荷数是否守恒。
(5)能结合题目要求分析电解时的各种变化情况，如两极现象、离子浓度的变化、pH变化等。
方法归纳
溶液中的阴离子： ，阳离子： 。
电极反应式：阳极： ；
阴极： 。
总反应方程式： 。
电解一段时间后溶液pH 。
若恢复至原状态需补加 。
②电解NaOH溶液
①电解H2SO4溶液
溶液中的阴离子： ，阳离子： 。
电极反应式：阳极： ；
阴极： 。
总反应方程式： 。
电解一段时间后溶液pH 。
若恢复至原状态需补加 。
水电离的OH- ，
H+
2H＋＋2e－===H2 ↑
2H2O－4e－===O2 ↑ ＋4H＋
降低
H2O
OH-
Na+，水电离的H+
2H2O ＋2e－===H2 ↑ +2OH-
4OH－－ 4e－===O2 ↑ ＋2H2O
升高
H2O
1．电解水型
H2SO4溶液
NaOH溶液
2H2O === 2H2↑＋O2↑
通电
2H2O === 2H2↑+O2↑
通电
电极反应式：阳极： ；
阴极： 。
总反应方程式： 。
若恢复至原状态需补加 。
④电解CuCl2溶液
③电解HCl溶液
溶液中的阴离子： ，阳离子： 。
电极反应式：阳极： ；
阴极： 。
总反应方程式： 。
电解一段时间后溶液pH 。
若恢复至原状态需补加 。
2．电解电解质型
HCl溶液
CuCl2溶液
水电离的OH- ，Cl-
H+
2H＋＋2e－===H2 ↑
2Cl－－2e－===Cl2↑
通电
2HCl === H2 ↑ +Cl2↑
升高
HCl气体
Cu2＋＋2e－===Cu
2Cl－－2e－===Cl2↑
CuCl2固体
CuCl2 === Cu＋Cl2↑
通电
电极反应式：阳极： ；
阴极： 。
总反应方程式： 。
电解一段时间后溶液pH 。
若恢复至原状态需补加 。
⑤电解NaCl溶液
3．放氢生碱型
NaCl溶液
2H2O +2NaCl === 2NaOH+Cl2↑+ H2↑
通电
2H2O ＋2e－===H2 +2OH-
2Cl－－2e－===Cl2↑
升高
HCl气体
⑥电解CuSO4溶液
4．放氧生酸型
CuSO4溶液
溶液中的阴离子： ，阳离子： 。
电极反应式：阳极： ；
阴极： 。
总反应方程式： 。
电解一段时间后溶液pH 。
若恢复至原状态需补加 。
OH- ，
Cu2+，H+
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
Cu2＋＋2e－===Cu
降低
CuO
2H2O +2CuSO4 === 2H2SO4 +2Cu+ O2↑
通电
思考：电解一定浓度的硫酸铜溶液，当铜离子全部析出后，电解能否继续进行？如果能继续进行，那么两极的产物分别是什么呢？
可以继续进行，由电解CuSO4溶液变成电解H2SO4溶液，阴极产物为氢气，阳极产物为氧气。
AC
当堂检测
1．仔细观察如图所示电解NaCI溶液的装置，判断下列选项正确的是 ( )
A．该电解池由直流电源、电极、导线和电解质溶液构成
B．电极M为阳极，该区域发生氧化反应
C．电子由电源负极沿导线移向M极，由N极沿导线移向电源正极
D．Cl-向M极移动，Na+向N极移动
D
A．甲醇一极的电极反应式为CH3OH－6e﹣+H2O === CO2↑+6H+
B．若a为纯铜，b为粗铜，则该装置可用于粗铜的电解精炼
C．若a、b均为石墨，b极反应为：4OH﹣－4e﹣ === 2H2O+O2↑
D．若a、b均为石墨，标准状况下消耗3.36 L O2，则b极析出铜19.2 g
2．用新型甲醇燃料电池电源电解硫酸铜溶液，下列有关说法正确的是 ( )
3．如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，D电极表面析出红色固体。下列说法正确的是( )
C
A．E极附近的溶液变为红色
B．相同条件下，C、E、F电极产生的气体体积之比
一定为1∶2∶2(忽略气体的溶解)
C．Y极附近的颜色变深
D．电子移动方向：B→Y→X→F→E→D→C→A
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