第一课时电解原理

第三节：电解池第一课时1、电电解质是指在解质是指在_能够导能够导电的化合物。电的化合物。2、电电离是指电解质在离是指电解质在_ _或或_状态下离解成状态下离解成_的过程。的过程。3、原、原电电池是池是_ 的装置的装置。4、构成原电池的条件是、构成原电池的条件是 水溶液或熔融状态下水溶液或熔融状态下水溶液水溶液熔融熔融自由移动离子自由移动离子把化学能转化为电能把化学能转化为电能两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应自发发生氧化还原反应 G Zn Cu CCCuCl2溶液溶液写出右图原电池的电极反应、电池总反应。写出右图原电池的电极反应、电池总反应。负极：负极：Zn 2e-=Zn2+正极：正极：Cu2+2e-=Cu电池总反应：电池总反应：Zn+CuCl2=ZnCl2+CuCuCl2溶液溶液问题：如果把两根石墨棒作电极插入问题：如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2 溶液中，外接直流电源，这还是原溶液中，外接直流电源，这还是原 电池装置吗？电池装置吗？原电池是把化学能转变成电能的装置。原电池是把化学能转变成电能的装置。探究实验探究实验1甲甲实验实验步骤步骤如图如图甲甲所示，将用导线连接在一起的所示，将用导线连接在一起的两根石墨碳棒插入盛有两根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的溶液的U型管中，观察现象型管中，观察现象。实验实验现象现象结论结论 无无 现现 象象没有且不能自发发生原电池反应没有且不能自发发生原电池反应 甲装置不满足构成原电池的条件甲装置不满足构成原电池的条件分析原因分析原因:探究探究实验实验2 2如图所示，将两根石墨如图所示，将两根石墨棒分别跟棒分别跟直流电源直流电源的正的正极和负极连接，浸入盛极和负极连接，浸入盛有有CuCl2溶液的烧杯中溶液的烧杯中，再接通再接通12V直流电直流电,观察观察现象。现象。约约35min后切断电源。后切断电源。CCCuCl2阴极阴极阳极阳极CuCl2溶液溶液Cu2+oooooooooooooooooooo 阴极阳极CuCl2ClClooooooooooooooooooooooo电解氯化铜溶液实验装置e-e-单击电子流动【实验实验42】实验现象及结论：实验现象及结论：与电源负极相连的碳棒有一层红色的与电源负极相连的碳棒有一层红色的铜铜生成。生成。发生还原反应发生还原反应 阴极阴极。与电源正极相连的碳棒上有气泡产生，经检验，是与电源正极相连的碳棒上有气泡产生，经检验，是氯气氯气。发生氧化反应发生氧化反应 阳极。阳极。反应式：反应式：CuCl2 Cu+Cl2 通电 CCCuCl2溶液溶液CuCl2阴极阴极阳极阳极整个装置就是电解池。整个装置就是电解池。实验结果交流实验结果交流实验记录实验记录实验现象产物验证产物确定有气泡逸出有气泡逸出有红色固有红色固体析出体析出离子移动离子移动通电前：通电前：CuCl2=Cu2+2Cl，Cu2+、Cl为自由移动的离子；为自由移动的离子；通电后：通电后：Cu2+移向阴极，移向阴极，Cl移向阳极；移向阳极；电极反应：电极反应：2Cl 2e=Cl2（氧化反应）（氧化反应）Cu2+2e=Cu（还原反应）（还原反应）总反应式：总反应式：CuCl2 Cu+Cl2电解电解Cl-Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-通电前通电前Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-阴极阳极通电后通电后实验现象解释实验现象解释阳极：阳极：阴极：阴极：向氯化铜溶液中通入直流电向氯化铜溶液中通入直流电A：理论先行：理论先行思考思考1 1：氯化铜溶液中含有哪些微粒：氯化铜溶液中含有哪些微粒?思考思考2 2：在通电时这些微粒各向什么区：在通电时这些微粒各向什么区移动移动？思考思考3 3：猜想在通电时在阳极和阴极各会发生：猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么样的电极反应？产物可能是哪些？什么样的电极反应？产物可能是哪些？阳离子：阳离子：Cu2+H+阴离子：阴离子：Cl-OH-Cu2+H+向阴极区移动向阴极区移动；Cl-OH-向阳极区移动向阳极区移动Cl-Cl2 OH-O2 H2O H+OH-CuClCuCl2 2 CuCu2+2+2Cl+2Cl-阴极区：阴极区：Cu2+Cu H+H2阳极区：阳极区：向氯化铜溶液中通入直流电向氯化铜溶液中通入直流电B:实践检验实践检验实验实验:将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接，浸入极连接，浸入U U型管的型管的CuClCuCl2 2溶液中溶液中 ，再接通，再接通12V12V直流电直流电,观察现象。约观察现象。约3 35min5min后切断电源。后切断电源。现象现象O2?Cl2?如何检验?Cu解释解释2Cl-2e-=Cl2Cu2+2e-=Cu2Cl-+Cu2+=Cl2 +Cu通电通电微观向氯化铜溶液中通入直流电向氯化铜溶液中通入直流电C:C:归纳总结归纳总结1、装置名称：2、电解本质：阳极阳极（和原电池正极相连的一极）（和原电池正极相连的一极）：阴极阴极（和原电池负极相连的一极）（和原电池负极相连的一极）：将电能转变为化学能的装置叫做将电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽电解池或电解槽 3、电解产物：e-e-e-e-e-e-通电时离子和电子的移动方向通电时离子和电子的移动方向 H+OH-电极电电极电势高势高电极电电极电势低势低H2O2+H2O H+OH-e-e-e-e-通电时离子和电子的移动方向通电时离子和电子的移动方向 Cu2+H+OH-Cl-电极电电极电势高势高电极电电极电势低势低+电极产物反思电极产物反思为什么不是为什么不是氧气呢？氧气呢？为什么不产为什么不产生氢气呢？生氢气呢？失电子能力：失电子能力：Cl-OH-得电子能力：得电子能力：Cu2+H+放电能力放电次序向氯化锌溶液中通入直流电向氯化锌溶液中通入直流电 ZnCl2溶液溶液。ZnZnClCl2 2为什么不放为什么不放出出H H2 2？ZnZn2+2+HH+e-e-e-e-当当c(Zn2+)c(H+)时时Zn2+优先于优先于H+先得先得到电子到电子C:C:科学总结科学总结3、电解产物产物：（反思）a a：决定于放电能力：决定于放电能力 阳离子阳离子：（在阴极）（在阴极）Ag+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+K+水电离产生时浓度极小 Zn2+阴离子阴离子：（在阳极）（在阳极）S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根金属单质金属单质(Pt、Au除外除外)b b：决定于离子浓度：决定于离子浓度(实验事实实验事实)例例 以以石墨碳棒石墨碳棒为电极，请写出分别电解下列溶液时为电极，请写出分别电解下列溶液时,在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。(1)NaCl(1)NaCl溶液溶液:(2)CuSO(2)CuSO4 4溶液溶液:阳极：阳极：4 4OHOH-4e-4e-2H2H2 2O+OO+O2 2 (4H2O 4H+4OH-)阴极：阴极：2 2CuCu2+2+4e+4e-2 2CuCu 电解电解总反应式：总反应式：2Cu2Cu2+2+2H+2H2 2O OCu+OCu+O2 2+4H+4H+阳极：阳极：2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2阴极：阴极：2H2H+2e+2e-=H=H2 2(2H2O 2H+2OH-)总反应方程式：总反应方程式：2Cl-+2H2O=Cl2+H2+2OH-电解电解【方法小结方法小结】1 1、溶液中哪些微粒？、溶液中哪些微粒？2 2、阳极区有哪些离子？、阳极区有哪些离子？阴极区又有哪些离子？阴极区又有哪些离子？3 3、哪个离子先放电？、哪个离子先放电？想一想，想一想，H H+应该应该在哪一极生成？在哪一极生成？OHOH-在哪在哪一极？一极？结一结：结一结：电极反应：电极反应：阳氧化、阴还原阳氧化、阴还原阴、阳离子流向：阴、阳离子流向：异性相吸（阴离子向阳极）异性相吸（阴离子向阳极）电子流向：电子流向：电子从电子从负极负极流向流向阴极阴极，通过溶液中离子的，通过溶液中离子的定向移动，再从定向移动，再从阳极阳极流回流回正极正极Cu2+oooooooooooooooooooo 阴极阳极CuCl2ClClooooooooooooooooooooooo电解氯化铜溶液实验装置e-e-单击电子流动电解池中离子和电子的移动方向电解池中离子和电子的移动方向 阳极气体的检验阳极气体的检验 O2的检验 Cl2的检验 带火星的木条带火星的木条看气体颜色看气体颜色湿润的淀粉碘化钾试纸湿润的淀粉碘化钾试纸气体通入碘化钾溶液后用四氯气体通入碘化钾溶液后用四氯化碳化碳 萃取萃取此法较为简此法较为简捷方便捷方便氢氢气气氧氧气气 电解电解电解水电解水：2 H2O 2 H2 O2+原理分析原理分析-我们来一起想一想我们来一起想一想1、纯水中有哪些微粒？、纯水中有哪些微粒？2、在接通电源时，哪极、在接通电源时，哪极电势高电势高，微粒如何运动？，微粒如何运动？3、H2是怎么产生的？是怎么产生的？O2又会是如何产生的？又会是如何产生的？H+、OH-、H2OH+向负极移动、向负极移动、OH-向正极移动。向正极移动。H+H2 OH-O2实质实质2H+2e-=H2 4OH-4e-=O2+2H2O H2O H+OH-微观微观1.电解：电解：使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起 氧化还原反应氧化还原反应的过程。的过程。3.构成电解池的条件：构成电解池的条件：直流电源；直流电源；与电源与电源负极负极相连的电极为相连的电极为阴极阴极与电源与电源正极正极相连的电极为相连的电极为阳极阳极阴、阳电极阴、阳电极电解质溶液或熔融电解质；电解质溶液或熔融电解质；闭合电路闭合电路2.电解池：电解池：电能转变为化学能的装置。电能转变为化学能的装置。一、电解原理4 4、电解本质：、电解本质：阳极阳极（和原电池正极相连）（和原电池正极相连）：阴极阴极（和原电池负极相连）（和原电池负极相连）：5、电解质溶液导电的实质：电解质溶液导电的实质：电解质溶液导电的过程就是电解过程。电解质溶液导电的过程就是电解过程。6、电解是最强有力的氧化还原手段，电解是最强有力的氧化还原手段，能能 使使不能自发反应的反应不能自发反应的反应发生发生。与电源正极相连与电源正极相连阳极阳极阴极阴极与电源负极相连与电源负极相连失去电子，发失去电子，发生氧化反应生氧化反应阳离子移向阳离子移向阴离子移向阴离子移向得到电子，发得到电子，发生还原反应生还原反应7、阴阳极判断、阴阳极判断发生氧化反应发生氧化反应阴离子移向阴离子移向电源正极电源正极(阳极阳极)电源负极电源负极(阴极阴极)发生还原反应发生还原反应阳离子移向阳离子移向离子放电：离子放电：阴阴离子离子失失电子、电子、阳阳离子离子得得电子的过程。电子的过程。放电顺序：放电顺序：阴极：氧化性强的离子先得电子阴极：氧化性强的离子先得电子活性阳极活性阳极 S2IBrClOH(水水)含氧酸根离子含氧酸根离子阳极：还原性强的离子先失电子阳极：还原性强的离子先失电子Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Na+Ca 2+K+二、电解质在水溶液中放电规律除Pt、Au、石墨、石墨外的金属电极外的金属电极 1.1.分析溶液中存在的分析溶液中存在的所有离子所有离子（包括水的电（包括水的电离）、并分成阳离子组和阴离子组。离）、并分成阳离子组和阴离子组。2.2.根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应，而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电应，而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应式。（注意得失电子守恒）极反应式。（注意得失电子守恒）3.3.由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。（弱电解质的须保持弱电解质的须保持分子形式分子形式）写电极反应写电极反应【方法小结方法小结】例例 以以石墨碳棒石墨碳棒为电极，请写出分别电解下列溶液时为电极，请写出分别电解下列溶液时,在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。(1)NaCl(1)NaCl溶液溶液:(2)CuSO(2)CuSO4 4溶液溶液:想一想、做做看想一想、做做看 阳极：阳极：4OH4OH-4e-4e-2H2H2 2O+OO+O2 2 (4H2O 4H+4OH-)阴极：阴极：2Cu2Cu2+2+4e+4e-2Cu2Cu 电解电解总反应式：总反应式：2Cu2Cu2+2+2H+2H2 2O OCu+OCu+O2 2+4H+4H+阳极：阳极：2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2阴极：阴极：2H2H+2e+2e-=H=H2 2(2H2O 2H+2OH-)总反应方程式：总反应方程式：2Cl-+2H2O=Cl2+H2+2OH-电解电解练习：以石墨作电极，电解下列溶液，写出电练习：以石墨作电极，电解下列溶液，写出电极反应及电解总反应式。极反应及电解总反应式。AgNOAgNO3 3溶液溶液 阳极：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2(4H2O=4H+4OH-）阴极：阴极：4Ag+4e-=4Ag总反应式：总反应式：4Ag+2H2O=4Ag +O2+4H+通电通电两电极接直流电源两电极接直流电源电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路活泼性不同的两电极活泼性不同的两电极电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路形成形成条件条件将将电能电能 转变成转变成化学能化学能的装置的装置将将化学能化学能转变成转变成电能电能的装置的装置定义定义装置装置实例实例电解池电解池原电池原电池装置装置电源负极电源负极电解池阴极电解池阴极电解池阳极电解池阳极电源正极电源正极电子电子流向流向阳极：阳极：氧化反应，溶液氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电中的阴离子失电子或电极金属失电子极金属失电子阴极：阴极：还原反应，溶液还原反应，溶液中的阳离子得电子中的阳离子得电子负极：负极：氧化反应，金属氧化反应，金属失电子失电子正极：正极：还原反应，溶液还原反应，溶液中的阳离子得电子中的阳离子得电子电极电极反应反应阳极：阳极：与电源正极相连与电源正极相连阴极：阴极：与电源负极相连与电源负极相连负极：负极：较活泼金属较活泼金属正极：正极：较不活泼金属较不活泼金属（或能导电的非金属）（或能导电的非金属）电极电极名称名称电解池电解池原电池原电池装置装置负极负极 正极正极导线导线