4.2.1 电解池的工作原理 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

引入 自1800年，伏打发明了伏打电池后，科学家们纷纷开始利用伏打电池研究电的化学效应，对水、盐溶液，熔融固体化合物进行通电实验，其中英国化学家戴维利用伏打电堆电解制得了钠、钾、镁、钙、锶、钡等多种元素，成为发现最多新元素的科学家。 戴维 第二节 电解池 第四章 化学反应与电能 第一课时 电解池的工作原理 实验4-2 电解CuCl2溶液 3 两极以石墨作电极材料 实验现象 实验结论 电解CuCl2溶液 与电源负极相连的石墨棒上—阴极 逐渐覆盖了一层红色物质 析出金属铜 与电源正极相连的石墨棒上—阳极 有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 产生了氯气 电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？ 宏观 微观 通电前 电解CuCl2溶液 5 (1)氯化铜溶液中的电离过程有 ①CuCl2=Cu2＋＋2Cl－，②H2O ⇌H＋＋OH－； 溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－， 通电前，这些离子在溶液中作自由运动。 (2)通电时，在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动， 即Cl－、OH－趋向阳极，Cu2＋、H＋趋向阴极。 电解CuCl2溶液 原理探究 oooooooooooooooooooo － ＋ ooooooooooooooooooooooo Cu Cl2 e- 阴极 阳极 总反应式是Cu2＋＋2Cl－ Cu＋Cl2 ↑ Cu2＋＋2e－ = Cu 2Cl－－2e－ = Cl2↑ 当离子到达电极时，失去/获得电子，发生氧化/还原反应的过程，称为放电。 电解CuCl2溶液 电极反应式 使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。 注意：①电流应是直流电 ②熔融态的电解质也能被电解 电解池 电解 将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。 电解池 阳极：与直流电源正极相连的电极，发生氧化反应。阴极：与直流电源负极相连的电极，发生还原反应。 电解池的电极名称 8 电子：流入阴极，流出阳极。 离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。 电解池的工作原理 电极名称及电极反应式(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)。 电子和离子移动方向 分析下图，属于电解池的有（ ） ③⑥ 对点训练 (1)直流电源 (2)电解质溶液 (3)两个电极(活性或惰性) (4)闭合回路 电解池的构成条件 电解过程中的放电顺序 阳极 ①若为活性电极(除Pt、Au、石墨以外的金属)：则活性电极失电子，发生氧化反应，电极溶解。 发生氧化反应，还原性强的优先失去电子 活性电极>S2->I->Br->Cl->OH->最高价含氧酸根离子 ②用惰性电极(Pt、Au、石墨)时：溶液中阴离子的放电顺序是 S2->I->Br->Cl->OH->最高价含氧酸根离子 电解过程中的放电顺序 阴极 放电的总是溶液中的阳离子（与电极材料无关） 阳离子在阴极上放电顺序是： Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸） >Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+ >H+（水） >Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 阴极发生还原反应，氧化性强的优先得到电子 只在熔融状态下放电 如图为以惰性电极进行电解的串联电解装置图: (1)写出A、B、C、D各电极上的电极方程式。 A电极_____________________________________； B电极_____________________________________； C电极_____________________________________； D电极_____________________________________。 (2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量比为_______________________________。 Cu2＋＋2e－＝Cu 2Cl－－2e－＝Cl2↑ Ag＋＋e－＝Ag 2H2O－4e-＝4H+ +O2↑ 2∶2∶4∶1 对点训练 (1)用碳棒作电极电解稀H2SO4溶液 阳极： 阴极： 总反应的化学方程式： 4H+ +4e－＝ 2H2 ↑ 2H2O O2↑ +2H2↑ 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 熟练写出有惰性电极电解的8个溶液的反应 第一类：“电解水”型 (2)用碳棒作电极电解NaOH溶液 阳极： 阴极： 总反应的化学方程式： 4OH－－4e－ ＝ 2H2O +O2↑ 2H2O O2↑ +2H2↑ 4H2O+4e- = 2H2↑+4OH- 熟练写出有惰性电极电解的8个溶液的反应 第一类：“电解水”型 (3)用碳棒作电极电解Na2SO4溶液 阳极： 阴极： 总反应的化学方程式： 熟练写出有惰性电极电解的8个溶液的反应 第一类：“电解水”型 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 4H2O+4e- = 2H2↑+4OH- 2H2O O2↑ +2H2↑ (4)用碳棒作电极电解HCl溶液 阳极： 阴极： 总反应化学方程式： 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑ 熟练写出有惰性电极电解的8个溶液的反应 第二类：“电解溶质”型 2HCl H2↑+Cl2↑ (5)用碳棒作电极电解CuCl2溶液 阳极： 阴极： 总反应化学方程： 2Cl--2e-=Cl2↑ Cu2++2e-=Cu CuCl2 Cu+Cl2↑ 熟练写出有惰性电极电解的8个溶液的反应 第二类：“电解溶质”型 (6)用碳棒作电极电解NaCl溶液 阳极： 阴极： 电解总反应： 2Cl--2e-=Cl2↑ 2NaCl +2H2O 2NaOH+H2↑ +Cl2↑ 放氢生碱型 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 放氢生碱 熟练写出有惰性电极电解的8个溶液的反应 第三类：电解溶质溶剂且_____________ (7)用碳棒作电极电解CuSO4溶液 阳极： 阴极： 总化学方程式： Cu2+ +2e-＝Cu 2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2↑ +2H2SO4 2H2O-4e- = O2↑+4H+ 放氧生酸型 熟练写出有惰性电极电解的8个溶液的反应 第四类：电解溶质溶剂且_____________ 放氧生酸型 (8)用碳棒作电极电解AgNO3溶液 阳极： 阴极： 总化学方程式： 4Ag+ +4e-＝4Ag 4AgNO3 +2H2O 4Ag+ O2↑ +4HNO3 放氧生酸型 2H2O-4e- = O2↑+4H+ 放氧生酸型 熟练写出有惰性电极电解的8个溶液的反应 第四类：电解溶质溶剂且_____________ 用Cu作电极电解NaCl溶液 阳极： 阴极： 电解总反应: 用碳棒作电极电解NaCl溶液 阳极： 阴极： 电解总反应： 2Cl--2e-=Cl2↑ 2NaCl +2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ Cu-2e-=Cu2+ Cu +2H2O Cu(OH)2↓+H2↑ 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 如果是有活性电极参与，那反应就有不同。 关于如图所示装置的叙述正确的是 A.甲、乙装置中的锌片都作负极 B.甲、乙装置中的溶液内的H+在铜片被还原 C.甲、乙装置中锌片上发生的反应都是还原反应 D.甲装置中铜片有气泡生成，乙装置中的铜片质量减小 D 对点训练 23 （2021·湖南·常德市一中高二期中）pH=a的某电解质溶液中，插入两只惰性电极，通直流电一段时间后，停止电解，取出电极，将溶液摇匀，测得溶液的pH＜a，则该电解质溶液是( ) A．K2SO4 B．AgNO3 C．NaCl D．NaOH B 对点训练 （2022·四川资阳·高二期末）用惰性电极电解下列溶液，电解结束后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是( ) A．CuCl2 B．AgNO3 C．H2SO4 D．KCl C 对点训练 对点训练 课本P120第10题 【2022年海南卷】一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。 1、请写出电极反应式和总反应式。 2、a电极可以用哪些材料？ 3、改变电源电压，反应速率会改变吗？为什么？ 1、a(阳极)：2O2--4e-=O2 b(阴极)：N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2- 总反应：2N2+6H2O=4NH3+3O2 2、Pt、Au、石墨等惰性电极 3、加快反应速率 对点训练 【2021·全国甲改】乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别问两极迁移。请写出电极反应式和总反应式。 铅电极(阴极)： 3HOOC-COOH+2e-= HOOC-CHO+H2O+2HOOC-COO- 石墨电极(阳极)：2Br--2e-=Br2 总离子反应： 3HOOC-COOH+2Br-=HOOC-CHO+H2O+Br2+2HOOC-COO- 对点训练 Lavf57.83.100 $$