选修4人教版第四章第三节 电解池教师用Word格式.docx

选修4人教版第四章第三节 电解池教师用Word格式.docx

《选修4人教版第四章第三节 电解池教师用Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《选修4人教版第四章第三节 电解池教师用Word格式.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（1）概念：

使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。

（2）电子流动的方向：

电子从外接直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，电解池溶液中的阳离子移向阴极，并在阴极获得电子而被还原，发生还原反应；

与此同时，电解池溶液中的阴离子移向阳极，并在阳极上失去电子（也可能是阳极很活泼而本身失去电子）而被氧化，发生氧化反应。

这样，电子又从电解池的阳极流出，沿导线而流回外接直流电源的正极。

（3）电极反应的类型：

阳极反应为氧化反应，阴极反应为还原反应，故而阴极处于被保护的状态，而阳极则有可能被腐蚀。

4、电极名称的进一步理解

电解池：

根据离子的迁移方向可以把电极分成阳极、阴极。

阳离子移向的电极（或与直流电源负极相连的电极）为阴极、阴离子移向的电极（或与直流电源正极相连的电极）为阳极。

　　⑴在原电池中，称正极、负极，其中负极流出电子

⑵在电解池中，称阳极、阴极，其中阴极流入电子

⑶电解池的阳极与原电池的正极相连，电解池的阴极与原电池的负极相连

5、电极反应式和电解方程式的书写

　　<

1>

电极反应式与电解方程式的书写

书写电极反应，首先要搞清楚电极材料，然后分析溶液中离子情况，再根据阴、阳极放电的规律，得出相应的结论。

电解过程总反应方程式叫电解方程式（指电解时总的化学方程式或离子方程式）。

要正确书写电解方程式，首先要正确写出电极反应式，然后分析参加电极反应的离子来自何种物质，这样才能正确写出反应物、生成物，配平且在等号上方注明“电解”或“通电”。

书写的具体步骤：

⑴先查阳极电极材料和确定溶液中的离子种类

如用C电极电解CuSO4溶液：

溶液中有CuSO4=Cu2++SO42—；

H2OH++OH-。

溶液中存在Cu2+、H+、OH—、SO42—共4种离子。

⑵由放电顺序确定放电产物和电极反应

　　C电极为惰性电极，不参加反应。

放电能力　Cu2+＞H+　Cu2+放电生成Cu

OH—＞SO42—，OH—放电生成O2

电极反应：

阴极　2Cu2++4e—=2Cu阳极　4OH—-4e—＝2H2O+O2↑

溶液中余下的H+和SO42—结合成新物质H2SO4。

⑶由电极反应产物，写出总反应式――电解方程式

如上述反应中的反应物为CuSO4和H2O，产物是Cu、O2和H2SO4，电解方程式为：

2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

6、电解时电极放电顺序的判断

　　离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度和温度、电流的大小、电极的材料及电极间的距离等都有关系。

中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响。

　　⑴阳极放电顺序

1看电极，如果是活性电极（指金属活动顺序表Ag及Ag以前的金属）则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。

②如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中的阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。

阴离子放电顺序：

S2—＞I—＞Br—＞Cl—＞OH—＞含氧酸根＞F—（实际上在水溶液中的电解，OH—后面的离子是不可能放电的，因为水提供的OH—会放电）

⑵阴极放电顺序

阴极本身被保护，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+）＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞（H+）＞Al3+＞Mg2+（类似，在水溶液中的电解，H+后面的离子一般是不放电的，因为水提供的H+会放电；

Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+浓度很大时排在H+前面，离子的放电顺序往往还与溶液的酸碱性、温度、离子的浓度等有关）

7、电解质溶液的电解规律（惰性电极）

被电解的物质

电解质实例

阴　　极

阳　　极

总方程式

溶液的pH

备注

H2O

强碱的含氧酸盐Na2SO4

4H++4e—=2H2↑

4OH——4e—=O2↑+2H2O

2H2O2H2↑＋O2↑

不　　变

电解质起导电作用，其量不变，水减少

含氧酸H2SO4

降　　低

强碱KOH

升　　高

电解质自身

弱碱的非含氧酸盐（氟化物除外）CuCl2

Cu2++2e—=Cu↓

2Cl——2e—=Cl2↑

具体看金属阳离子水解能力与生成的气体溶于水后的反应。

此处Cl2溶于水的酸性强于Cu2+水解的酸性，所以pH下降

相当于电解质分解，水不参加反应

非含氧酸（HF除外）HBr

2H++2e—=H2↑

2Br——2e—=Br2

2HBrBr2+H2↑

电解质自身和水

强碱的非含氧酸盐NaCl

2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑

产生碱或酸

弱碱的含氧酸盐CuSO4

Cu2++42e—=2Cu↓

2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑

8、电解质溶液电解时（均为惰性电极），pH变化情况，电解液复原所需加入物质及电解类型（与上面的9相互对照补充）

（1）分解水型：

含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH、H2SO4、K2SO4等）的电解。

阴极：

4H++4e-=2H2↑阳极：

4OH--4e-=O2↑+2H2O总反应：

2H2O2H2↑+O2↑

阴极产物：

H2；

阳极产物：

O2。

电解质溶液复原加入物质：

H2O。

pH变化情况：

原来酸性的溶液pH变小，原来碱性的溶液pH变大，强酸（含氧酸）强碱的正盐溶液pH不变。

（2）分解电解质型：

无氧酸（除HF外）、不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）的电解，如HCl、CuCl2等。

Cu2++2e-=Cu阳极：

2Cl--2e-=Cl2↑总反应：

酸为H2，盐为金属；

卤素等非金属单质。

电解液复原加入物质为原溶质，如电解CuCl2溶液，需加CuCl2。

如电解无氧酸溶液pH变大但不会超过7；

如为盐溶液的电解则视无氧酸根的情况而定（如：

电解CuCl2溶液时，由于生成的Cl2溶于水产生的酸性强于Cu2+水解产生的酸性，所以pH下降；

电解Na2S溶液时，由于生成NaOH使pH升高）。

（3）放氢生碱型：

　　活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解，如NaCl、MgBr2等。

2H++2e-=H2↑阳极：

2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑

碱和H2；

电解饱和食盐水的产物分别为NaOH和H2以及Cl2。

电解液复原加入物质为卤化氢。

电解饱和食盐水，要使电解质溶液复原需加入HCl。

电解液pH显著变大

（4）放氧生酸型：

不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，如CuSO4、AgNO3等。

2Cu2++4e-=Cu阳极：

4OH--4e-=O2↑+2H2O

总反应：

2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

析出不活泼金属单质；

阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气，本例中分别是Cu以及H2SO4、O2。

电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物（金属价态与原盐中相同）。

如电解CuSO4溶液，复原需加入CuO。

pH变化情况：

溶液pH显著变小。

9、实验分析：

电解CuCl2溶液

（1）电极材料

阴极可用惰性电极甚至较活泼的金属，但阳极需使用惰性电极，否则会发生氧化反应而溶解。

（2）惰性电极一般指金、铂、石墨电极，而银、铜等均是活性电极。

（3）实验现象：

通电后，电流表指针发生偏转，阴极石墨棒上析出一层红色固体，阳极表面有气泡放出，可闻到刺激性气味。

（4）淀粉碘化钾试纸的作用：

检验阳极产物是否为Cl2。

使用时应先润湿并缠于玻棒端或用镊子夹持，作用时间不宜太久，否则变蓝后的试纸又会失去蓝色。

12、电解原理的应用

⑴氯碱工业

如电解饱和食盐水可制得NaOH、Cl2、H2，而电解稀NaCl溶液可制备NaClO。

[典型例题剖析]

例2．如图所示A为一张浸透淀粉碘化钾溶液并滴有酚酞试剂的滤纸，a、b为两张紧贴在滤纸上的铂片，并用导线和直流电源M、N两极相连接，通电后，在a周围观察到无色溶液变为蓝色。

（1）电源哪一个极是正极？

哪极是负极？

（2）b周围可观察到什么现象？

为什么？

[分析]本题装置实际上是电解KI溶液，由于a、b为铂电极是惰性电极，则在阳极上放电的应是I-，其电极反应为：

2I--2e-=I2；

阴极是水电离出来的H+放电，其电极反应为：

2H++2e-=H2↑，由于H+在阴极上不断放电，破坏了水的电离平衡，使阴极附近OH-浓度增大。

从题给条件分析可知，a周围观察到蓝色，说明有I2生成，所以a为阳极、b为阴极，而与之相连中的电源M极为正极，N极为负极，b周围酚酞试液变红色。

答案：

（1）M是电源的正极，N为负极，

（2）b极周围可看到溶液红色，因为b极为阴极，其电极反应为2H++2e-=H2↑，由于H+不断放电破坏了水的电离平衡，c（OH-）增大，使得b极附近碱性增大，酚酞变红。

例3．若在铁片上镀锌，以下叙述中错误的是（A　）

A．可把铁片与电源的正极相连B．电解质必须用含有锌离子的可溶性盐

C．锌极发生氧化反应D．铁极的电极反应式为Zn2++2e-=Zn

[分析]电镀时一般以镀层金属为电解池的阳极，待镀件为阴极，含镀层金属离子的电解溶液为电镀液。

电镀过程中镀层金属发生氧化反应而成为离子溶入电解液，其离子则在待镀件上发生还原反应而析出，且电解质溶液浓度一般不变。

故而本题只有A项不正确。

例4．串联电路中的四个电解池分别装有0.1mol·

L-1的下列溶液，用铂电极电解，连接直流电源一段时间后，溶液的pH最小的是（C　）

A．CuCl2　　B．NaCl　　C．AgNO3　D．KNO3

[分析]在电解时，如果H+或OH-在电极上放电往往会导致电极附近溶液H+或OH-浓度发生改变，从而引起电极附近pH变化。

对于电解CuCl2溶液，尽管H+或OH-都没有在阴极或阳极上放电，但由于CuCl2是强酸弱碱盐，水解后溶液呈酸性，因此若CuCl2完全电解后，如果不考虑Cl2溶于水生成HCl和HClO，溶液呈中性，pH增大（实际上由于生成HCl、HClO，溶液呈微酸性）。

电解NaCl溶液H+在阴极上放电，阴极附近OH-浓度增大；

阳极上Cl-放电，阳极区域H+、OH-浓度基本不变，因而电解后整个溶液pH会变大，电解AgNO3溶液，阴极Ag+放电；

阳极是OH-放电，阳极区域H+浓度变大，溶液pH会显著变小（相当于生成稀HNO3）。

电解KNO3实质是电解水，pH不变。

例5．将两个铂电极插入500mLCuSO4（aq）中进行电解，通电一段时间后，某一电极上增重0.064g（设电解时无H2放出，且不考虑水解和溶液体积的变化），此时溶液中氢离子的物质的量浓度约为（　）

A．1×

10-3mol·

L-1