1、第三节 电解池 第1课时 电解原理 1.会运用电解原理。2.能说出电解池的结构,会书写电极反应式。电解原理 1.电解 使电流通过电解质溶液而在两个电极上引起氧化还原反应的过程。2.电解装置及原理(1)定义:将电能转化为化学能的装置。(2)构成。外加电源。电解质溶液或熔融电解质。两个电极 阴极与电源负极相连。阳极与电源正极相连。(3)装置。CuCl2溶液的电解 (4)电极反应式。阴极 Cu2+2e-Cu,发生还原反应 阳极 2Cl-2e-Cl2,发生氧化反应 总反应 Cu2+2Cl-Cu+Cl2(5)电子流向。电源负极电解池阴极电解池阳极电源正极思考感悟 电解质溶液导电时,一定会有化学反应发生吗
2、?提示:一定有。因为电解池就是由电能转变成化学能的装置,溶液导电,电极上一定有电极反应。一、电解池阴阳极的判断 二、电解产物的判断 1.阳极产物的判断(1)活性金属电极 电极金属失电子溶解,生成对应金属阳离子。(2)惰性电极(Pt、Au、C)阴离子失电子,生成对应非金属单质。阴离子放电顺序:S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-。2.阴极产物的判断 与电极材料无关,直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序:Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Al3+在溶液中不放电)。特别提醒阴、阳离子的放电顺序不是绝对化的,放电情况与离子性质、溶液浓度、电流和电极材料
3、有关。在理解以上放电顺序时要特别注意,如Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+在H+浓度较小时,放电能力排在H+前面,在H+浓度较大时,放电能力排在H+后面。Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+只在熔融状态下放电,在水溶液中不放电。三、电解方程式的书写及电解规律1.电解池中电极反应式和总反应式的书写阳极电子流出失去电子发生氧化反应;阴极电子流入得到电子发生还原反应。以石墨电极电解CuCl2溶液为例:阳极:2Cl-2e-Cl2(氧化反应)阴极:Cu2+2e-Cu(还原反应)总反应:CuCl2Cu+Cl2特别提醒用惰性电极电解电解质水溶液,除了电解质产生的离子外,要注意增加水电离的H+和OH
4、-,并根据离子放电难易对离子分组排序,即阳离子放电顺序和阴离子放电顺序两组。按照各组首先放电的离子书写电极反应式。合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。2.电解规律类型电解质特点实例电极反应式电解方程式电 解质 溶液浓度 的变化溶液pH变化电 解质 溶液复原 的方法阴极阳极电解水型含氧酸H2SO44H+4e-2H24OH-4e-2H2O+O22H2O2H2+O2增大减小加水可溶性强碱NaOH增大活泼金属含氧酸盐KNO3不变类型电解质特点实例电极反应式电解方程式电 解 质溶液浓度的变化溶液pH变化电解质溶液复原的方法阴极阳极电解电解质型无氧酸 HCl2H+2e-H22Cl-2
5、e-Cl22HClH2+Cl2减小增大加氯化氢不活泼金属无氧酸盐CuCl2 Cu2+2e-Cu2Cl-2e-Cl2CuCl2Cu+Cl2加氯化铜类型电解质特点实例电极反应式电解方程式电 解 质溶液浓度的变化溶液pH变化电解质溶液复原的方法阴极阳极放H2生碱型活泼金属无氧酸盐NaCl 2H+2e-H22Cl-2e-Cl22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2增大加氯化氢放O2生酸型不活泼金属含氧酸盐CuSO42Cu2+4e-2Cu4OH-4e-2H2O+O22CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2减小加CuO或CuCO3特别提醒用惰性电极电解电解质水溶液时,首先要全面分析电解质溶液
6、的组成,找全离子并分为阴、阳两组,然后排出阴、阳离子的放电顺序,写出两极上的电极反应式,根据两极的电极反应式写出总反应方程式。若阴极为H+放电,则阴极区c(OH-)增大;若阳极区OH-放电,则阳极区c(H+)增大;若阴、阳极分别同时有H+、OH-放电,相当于电解水,电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。电解质溶液恢复原状的方法:“析出什么加什么”。知识点1 知识点2 知识点3 电解原理【例题1】下列说法错误的是()A.电解质的导电过程是化学变化,而金属的导电是物理变化 B.电解质溶液导电的过程,就是电解质被电解的过程 C.电解质在任何条件下均可以导电 D.电解质溶液导电过程中一定有新物质生成 解
7、析:电解质导电的过程就是被电解的过程,在电解过程中发生氧化还原反应,一定有新物质生成,所以是化学变化。金属导电是靠自由电子的定向移动,无新物质生成,是物理变化。A、B、D项正确。电解质要导电只有在电离的条件下,存在自由移动的离子时才能导电,所以C项错误。答案:C 知识点1 知识点2 知识点3 点拨 知识点1 知识点2 知识点3 电解池阴阳极的判断方法【例题2】如图所示,甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸,A、B两铜片通过导线连接电源两极,在铜片间的滤纸上滴一滴KMnO4溶液,通电一段时间后,发现A、B间的紫红色圆点向A极移动了一段距离,则与A相连的是电源的 极,可发现滤纸的B极边沿附近有 色出现
8、。知识点1 知识点2 知识点3 解析:当通电一段时间后,A、B 间的紫红色圆点向 A 极移动了,由于紫红色是 MnO4-的颜色,即 MnO4-向A 极移动,因阴离子向阳极移动,所以 A 为电解池的阳极(浸有 NaCl 溶液的石蕊试纸相当于电解池),则与 A 相连的是电源的正极,B 为阴极。电源的正负极和电解池的阴阳极也就能确定了,从而分析出本题的答案。答案:正 蓝 点拨解决本题的关键是根据 MnO4-(紫红色)的移动方向判断出电解池的阴阳极,从而判断出电源的正负极,才能分析得出正确的答案。解决这一类电解有色离子的电解质溶液(特别是含 MnO4-的溶液)的问题时要牢记:在电解池中,阳离子向阴极移
9、动,阴离子向阳极移动。知识点1 知识点2 知识点3 电解质溶液的恢复【例题3】用石墨作电极电解1 molL-1 CuSO4溶液,当c(Cu2+)为0.5 molL-1时,停止电解,向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态()A.CuSO4 B.CuO C.Cu(OH)2 D.CuSO45H2O 解析:电解过程中的反应:阳极 4OH-4e-2H2O+O2,阴极2Cu2+4e-2Cu,总反应为 2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2。由以上反应可知,电解使 2 mol CuSO4 和 2 mol H2O 变成了 2mol H2SO4,同时析出铜,放出 O2,溶液中每生成 2 mol Cu,则放出 1mol O2,故需补充 CuO。答案:B 知识点1 知识点2 知识点3 点拨电解后要恢复原电解质溶液的浓度,须加适量的某物质,该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液,要恢复原溶液浓度,可向电解后溶液中加入CuO,也可以加入CuCO3,但不能加入Cu(OH)2,因为Cu(OH)2与H2SO4反应生成水,使水量增加。电解质溶液恢复的原则是“析出什么加什么”。
