1、第四章第四章 电化学基础电化学基础 电解池（第一课时）电解池（第一课时）有关电解有关电解 金属钠是在金属钠是在18071807年通过电解氢氧化年通过电解氢氧化钠制得的，这个原理应用于工业生产，钠制得的，这个原理应用于工业生产，约在约在18911891年才获得成功。年才获得成功。19211921年电解氯年电解氯化钠制钠的工业方法实现了。由于金属化钠制钠的工业方法实现了。由于金属钠在现代技术上得到重要应用，它的产钠在现代技术上得到重要应用，它的产量显著地增加。目前，世界上钠的工业量显著地增加。目前，世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法，少数生产多数是用电解氯化钠的方法，少数仍沿用电解氢氧化钠
2、的方法。仍沿用电解氢氧化钠的方法。电解是电解是将电能转化为化学能将电能转化为化学能的一种重的一种重要方法。要方法。一、电解原理一、电解原理（以电解氯化钠为（以电解氯化钠为例）例）实验：实验：用惰性（石墨）电极电解熔融的用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠氯化钠现象：现象：阳极：阳极：有气泡，有气泡，有刺激性气味，并能有刺激性气味，并能使使 湿润的湿润的KI-KI-淀淀 粉粉试纸变蓝（试纸变蓝（ClCl2 2)阴极：阴极：有金属钠析出有金属钠析出阴阴极极阳阳极极氯氯气气钠钠熔融熔融NaCl NaCl 实验分析：实验分析：通电前：通电前：分析熔融电解质中的离子情况分析熔融电解质中的离子情况阳离子阳离
3、子：NaNa+阴离子阴离子：ClCl-做无规则运动做无规则运动通电后：通电后：（必须直流电）（必须直流电）（1 1）确定电极名称：）确定电极名称：阳极阳极（接电源正极）（接电源正极）阴极阴极（接电源负极）（接电源负极）与电极与电极材料无关材料无关 （2 2）判断电极产物并书写电极反应）判断电极产物并书写电极反应:阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电 阳极阳极：2Cl2Cl-ClCl2 2+2e2e-氧化反应氧化反应 阴极阴极：2Na2Na+2e+2e-2Na2Na 还原反应还原反应总式：总式：2NaCl 2Na+Cl2 通电 使使电流电流通过通过电解质溶
4、液电解质溶液而在而在阴阴阳两极阳两极引起引起氧化还原反应氧化还原反应的过程。的过程。电解池电解池:借助借助氧化还原反应氧化还原反应，把，把电能电能转化为转化为化学能化学能的装置。的装置。构成条件构成条件:(1)(1)外加直流电源外加直流电源 (2)(2)与电源相连的两个电极：与电源相连的两个电极：接电源正极的为阳极，发生接电源正极的为阳极，发生氧化反应氧化反应 接电源负极的为阴极，发生接电源负极的为阴极，发生还原反应还原反应 (3)(3)电解质溶液或熔化的电解质电解质溶液或熔化的电解质 电子的流向电子的流向:电子从外加电源的负极流电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极
5、。出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。（注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中（注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）移动）离子定向移动的方向离子定向移动的方向:阳离子阳离子向向 阴极阴极移动移动,阴离子阴离子向向 阳极阳极移动移动.惰性电极与活性电极：惰性电极与活性电极：惰性电极惰性电极(铂、金、石墨铂、金、石墨)：仅仅导电，不参与反应仅仅导电，不参与反应 活性电极（除铂、金外的金属）：活性电极（除铂、金外的金属）：既可以导电、又可既可以导电、又可以参与电极反应以参与电极反应 电解过程不仅可以在熔融电解质中进行，电解过程不仅可以在熔融电解质中进行，也可以在电解质溶液中进行。
6、也可以在电解质溶液中进行。以电解氯化铜为例以电解氯化铜为例实验：实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液现象：现象：阳极：阳极：有气泡，有气泡，有刺激性气味，并能使有刺激性气味，并能使 湿润的湿润的KI-KI-淀淀 粉试纸变粉试纸变蓝（蓝（ClCl2 2)阴极：阴极：碳棒上有一层红色的铜析出碳棒上有一层红色的铜析出阴阴极极阳阳极极氯氯气气铜铜CuClCuCl2 2溶液溶液实验分析：实验分析：通电前：通电前：分析电解质溶液中的离子情况分析电解质溶液中的离子情况 阳离子阳离子：H H+、CuCu2+2+阴离子阴离子：OHOH-、ClCl-做无规则运动做无规则运动通电后
7、：通电后：（必须直流电）（必须直流电）（1 1）确定电极名称：）确定电极名称：阳极阳极（接电源正极）（接电源正极）阴极阴极（接电源负极）（接电源负极）与电极材料无关与电极材料无关 （3 3）判断电极产物并书写电极反应）判断电极产物并书写电极反应:阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电 阳极阳极：2Cl2Cl-ClCl2 2 +2e2e-氧化反氧化反应应 阴极阴极：CuCu2+2+2e+2e-Cu Cu 还原反还原反应应总式：总式：（2 2）判断离子的放电顺序：）判断离子的放电顺序：阳离子阳离子：CuCu2+2+HH+阴离子阴离子：ClCl-OHOH-（4
8、4）分析电解质溶液的变化情况：）分析电解质溶液的变化情况：CuClCuCl2 2溶液浓度降低溶液浓度降低 CuClCuCl2 2 Cu+Cl Cu+Cl2 2 电解离子放电顺序：离子放电顺序：活性材料作电极时：活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。用用惰性电极惰性电极(Pt(Pt、AuAu、石墨、钛等、石墨、钛等)时：时：溶液中溶液中阴离子的阴离子的放电顺序放电顺序（由难到易）是：（由难到易）是：AgAg+FeFe3+3+CuCu2+2+H H+PbPb2+2+SnSn2+2+FeF
9、e2+2+ZnZn2 2+(H(H+)Al Al3+3+MgMg2+2+NaNa+CaCa+KK+注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按H H+,不同时按（不同时按（H H+）阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反阴极：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。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：阳离子在阴极上放电顺序是：阳极阳极：电解规律阴阴极极阳阳极极氯氯气气铜铜实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原CuCl2 阳极：阳极：2Cl-2 e-=Cl2阴
10、极：阴极：Cu2+2e-=2Cu减减小小减小减小CuCl2CuCl2溶液溶液 CuCl2 Cu+Cl2 电解1、电解电解质型阳极阳极阴极阴极氧氧气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PHPH值值复原复原NaNa2 2SOSO4 4 阳极阳极:4OH:4OH-4e4e-2H2H2 2O+OO+O2 2阴极阴极:4H 4H+4e+4e-2H 2H2 2 变大变大不不变变 加加H H2 2O ONaNa2 2SOSO4 4溶液溶液2H2H2 2O 2HO 2H2 2 +O+O2 2电解2、电解水型阳极阳极阴阴极极氯氯气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原NaCl 阳极
11、阳极:2Cl-2e-Cl 2阴极阴极:2H+2e-H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 +Cl2 电解减小减小增增大大 加加HClNaCl溶液溶液3、放氢生碱型实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuSO4阳阳极极阴阴极极氧氧气气铜铜阳极阳极:4OH-4e-2H2O+O2 阴极：阴极：Cu2+2e-Cu减减小小减减小小 加加CuOCuSO4溶液溶液 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4电解3、放氧生酸型电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结 阳极：阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根 F-与与区：电解本身型区：电解本身型 如如CuClC
12、uCl2 2 、HClHCl与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaCl与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3与与区：电解水型区：电解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+(4)能结合题目要求分析电解时的各种变化情况，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。1.分析电解问题的基本方法思路(1)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)。(2)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(注意活泼金属作阳极时
13、优先放电)。(3)正确书写电极反应式，要注意原子数、电荷数是否守恒。归纳总结(2)阳极：溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。其放电顺序：金属阳极S2IClOH含氧酸根。2.电极反应规律(1)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。阳离子放电顺序：AgCu2HPb2Fe2Zn2归纳总结电解质及类别电解质及类别电极反应式电极反应式电解物电解物质质pH变变化化复原方复原方法法电电解解水水H2SO4 (含氧酸含氧酸)阳极：阳极：4OH4e=O22H2O阴极：阴极：4H4e=2H2H2O减小减小加入加入H2ONaOH (
14、强碱强碱)增大增大Na2SO4(活泼金属的含活泼金属的含氧酸盐氧酸盐)不变不变电电解解电电解解质质HCl(无氧酸无氧酸)阳极：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：阴极：2H2e=H2HCl增大增大加入加入HClCuCl2(不活泼金属的无氧酸不活泼金属的无氧酸盐盐)阳极：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：阴极：Cu22e=CuCuCl2加入加入CuCl2电电解解水水和和电电解解质质NaCl(活泼金属的无氧酸盐活泼金属的无氧酸盐)阳极：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：阴极：2H2e=H2NaCl、H2O增大增大加入加入HClCuSO4(不活泼金属的含氧酸不活泼金属的含氧酸盐盐)阳极：阳极：4OH4e=O22H2O阴极：阴极：2Cu24e=2CuCuSO4、H2O减小减小加入加入CuO或或CuCO33惰性电极电解规律归纳总结D当堂检测D电解水的包含三类：电解水的包含三类：强碱、含氧酸和活泼金属强碱、含氧酸和活泼金属的含氧酸盐。的含氧酸盐。当堂检测C 放O2生酸型，溶液酸性增强电解水型，溶液浓度变大，酸性增强当堂检测B 当堂检测由题意可知，M 极溶解，发生氧化反应，为阳极，N 极质量增加，故有金属单质在 N 极上析出，发生还原反应，为阴极，电解质溶液为盐溶液，M 为金属电极。B 当堂检测0.56 L1当堂检测
