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选修四第四章第三节《电解池》


+
2e- =H
2↑
减小
增 大
加 HCl
2NaCl+2H2O
电解
2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑
阳极
阴极
氧 气

CuSO4溶液
实例 电极反应 浓度 PH值 CuSO4 阳极: 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 ↑ 阴极:Cu2++ 2e- = Cu 减小 减小
复原 加 CuO
2CuSO4+ 2H2O
阳极 C
7、离子放电顺序: 阴极:
无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应,发 生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是:
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)> Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 注:当离子浓度相差较大时,放电顺序要发生变化,相同时按H+, 不同时按(H+)
二、电解原理的应用
1、氯碱工业(电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业)
食盐水中存在的离子:
Na+ 、Cl- 、H+ 、OH-
离子放电顺序: 阳离子 H+ > Na+ 阴离子 Cl- > OH电极反应:
阳极 Cl- H+ OH- Na+
阴极
阳极: 2Cl - -2e- == Cl2↑ 氧化反应 还原反应 阴极: 2H+ + 2e- == H2 ↑ 总反应: 2NaCl+2H2O
阳离子移向阴极放电, 阴离子移向阳极放电
6、电极反应式的书写: (以电解CuCl2 为例)
e- 阴极
e-
C 阴极:Cu2++2e-=Cu 还原反应 阳极:2Cl- -2e- =Cl2 ↑ 氧化反应 电解 总反应式: CuCl2 Cu+Cl2 ↑ 通式: CuCl2溶液 阴极:氧化剂+ne- = 还原产物 阳极:还原剂-ne- = 氧化产物 总电解反应式:阴阳极反应式相加所得的式子 (考虑电子守恒)
小结3:原电池与电解池的比较:
电解池 能量转换
离子的迁移 方向 发生氧化反应 的电极 电能转化为化学能 阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移
原电池
化学能转化为电能 阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移 负极
阳极(接电源正极) 阴极(接电源负极)
不自发
发生还原反应 的电极
反应能否自发
正极
自发
相同点 (从原理分析)
都是氧化还原反应
【思考17】电解池有什么规律?
巩固练习
• 1、电极反应方程式及电解总反应方程式的书 写(惰性电极,溶液): H2SO4 HCl NaOH K2SO4 CuCl2 CuSO4 NaCl KMnO4 • 2、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶 液时,阴极析出的物质是_____;阳极产物是 _____。 • 3、两极都用银片作电极电解AgNO3溶液时, 阳极的产物是____;阴极的产物是____。
(4)电极反应:阴极(—),有Cu2+ H+, 氧化性Cu2+>H+ Cu2+ + 2e- = Cu 阴极碳棒上附着 一层红色物质
阳极(+):有Cl- ,OH-还原性Cl->OH-
2Cl- +2e- == Cl2
阳极碳棒上有刺激性 气味气体生成,在阳 极放一块湿润的淀粉 KI试纸,试纸变蓝
总反应:Cu2+ + 2Cl-
e- 阳极 C
CuCl2溶液
【思考4】电解质溶液导电的实质是什么?
5、电解质溶液导电的实质
对电解质溶液(或熔融态电解质)通电时,电 子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极,电 解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应; 电解质的阴离子移向阳极失去电子(有的是组 成阳极的金属电极失去电子)发生氧化反应, 电子从电解池的阳极流出,并沿导线流回电源 的正极。这样,电流就依靠电解质溶液(或熔 融态电解质)里阴、阳离子的定向移动而通过 溶液(或熔融态电解质),所以电解质溶液 (或熔融态电解质)的导电过程,就是电解质 溶液(或熔融态电解质)的电解过程。 【思考5】如何书写电极反应方程式和总方程式?
练习
• 4、试写出下列装置中所发生的电极反应方程式。
石墨 石墨 粗铜 纯铜 纯铜 铁
CuSO4溶液
CuSO4溶液
CuSO4溶液
(A)
(B)
(C)
练习
• 5、如图所示装置,指出A、B池的名称、电极名 称、电极反应式、二池pH值的变化情况。
6.写出下列装置的电极反应式,并判断A、B、C溶液
PH值的变化。 Fe Ag
AgNO3 Cu Ag Cu
( D)
C
Pt
Pt
(A)
AgNO3
CuSO4
(B)
( C)
NaHSO4
7.如上图所示,通电后A极上析出Ag,对该装置的有关 叙述正确的是 B A.P是电源的正极 B.F极上发生的反应为:4OH- - 4e-=2H2O+O2↑ C.电解时,甲、乙、丙三池中,除E、F两极外,其余电 极均参加了反应 D.通电后,甲池的PH减小,而乙、丙两池溶液的PH不变
阳极: 4OH- - 4e- =2H2O+O2 ↑ 阴极: 4H ++ 4e- = 2H2 ↑
Na2SO4
变大
2H2O
电解
2H2 ↑ + O2 ↑
不 变
加 H2O
阳极
阴极
氯 气 实例
NaCl溶液
氢 气 浓度 PH 值 复原
电极反应 阳极: 2Cl- - 2e- = Cl 2↑
NaCl
阴极: 2H +
阳极
阴极

熔融NaCl
8:电解规律
阳极
阴极
氯 气 实例

CuCl2溶液
电极反应
浓度
PH 值 减 小
复原
CuCl2
阳极:2Cl--2 e- =Cl2↑ 阴极:Cu2++ 2e-=2Cu 电解 CuCl2 Cu+Cl2 ↑
减小
CuCl2
阳极
阴极 氢 气
浓度 PH 值 复原
氧 气
实例
Na2SO4溶液
电极反应
电解
(1)溶液中所含阳离子:H+、Na+, 放电顺序:H+ > Na+ 阴 极:2H+ + 2e— = H2 ↑
(2)溶液中所含阴离子:OH—、Cl—, 放电顺序:Cl— > OH— 阳 极:2Cl— -2e— = Cl2 ↑
电解
总反应: 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 ↑+ Cl2 ↑
阴阳离子定向移动, 过 电解质电离成为自 在两极上失得电子成 由移动的离子例: 为原子或分子。如: 2+ CuCl2=Cu +2Cl 通电 程 CuCl2==Cu+Cl2↑ 发生氧化还原反应 只产生自由移动 特点 的离子 生成了新物质 联系 电解必须建立在电离的基础上
【思考16】电解池与原电池有哪些异同呢?
==Cu +Cl2
结论: CuCl2溶液在电流的作用下 发生了化学变化,分解生成了Cu和Cl2
一、电解原理 使电流通过电解质溶液而在阴、 1、电解: 阳两极引起氧化还原反应的过程。
注意:①电流必须是直流而不是交流。
②熔融态的电解质也能被电解。
2、电解池(电解槽): 把电能转化为化学能的装置
【思考1】电解池的两极是怎样确定的?
2
实验分析:
电解氯化铜溶液微观模拟
1、反应原理分析
(1)分析溶液的组成,找全离子并分析阴阳离子
A、CuCl2是强电解质,完全电离 CuCl2====Cu2+ + ClB、水是弱电解质,也能电离。 所以溶液中有:Cu2+ ClOHH+
(2)、通电前,离子做无规则运动
(3)通电后:阳离子移向阴极,阴离子 移向阳极,阴极颜色加深。
电解
2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4
电解质溶液用惰性电极电解的示例: 溶液 PH 电极反应 变化 减小 含氧酸 H2SO4 电 阴极:4H+ + 4e- = 2H2↑ 增大 强碱 NaOH 解水 --4e-=O ↑+2H O 阳极 :4OH 2 2 型 活泼金属的Na2SO4 不变 含氧酸盐 举例 电解 类型 物质类别 实例 溶液 复原 方法
问一问:原电池的 电极如何判断?
正极 较不活泼金属 较活泼金属 或非金属 电子流出 电子流入 氧化反应 还原反应 负极
Zn
e-
e- Cu
CuCl2溶液
原电池:将化学能转变为电能的装置。
〖复习回顾〗
G
写一写:原电池的 电极反应式?
Zn
Cu
负极: Zn – 2e- = Zn2+ 正极: Cu2+ + 2e- = Cu CuCl2溶液 电池总反应: Zn+Cu2+ = Zn2++Cu
小结1:分析电解反应(用惰性电极时) 的一般思路:
明确溶液中存在哪些离子
阴阳两极附近有哪些离子
根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、 还原性强弱判断反应的离子先后, 最后分析得出产物
【思考15】电解与电离有哪些异同呢?
小结2:电解与电离比较:
条件
电 离 电解质溶于水或 受热融化状态 电 解 电解质电离后, 再通直流电
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