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专题1　化学反应与能量变化
/ 电解池的工作原理 /
学习目标
1.了解电解的概念，熟悉电解池的构成条件。
2.理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。
3.掌握电解池电极反应式的书写。
课堂导入
世界上金属钠的生产多数采用电解熔融氯化钠的方法
如何在工业生产中实现此过程？
在此过程中能量的转化形式是什么？
思考与交流
通电前后，熔融态氯化钠中Na+和Cl-的运动有何差异？请在图中用箭头表示Na+和Cl-的运动情况。
－ ＋
阴极
阳极
Ⅱ通电后
Ⅰ通电前
Na+
Cl-
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-
Na+
Cl-
Cl-
Na+
思考与交流
通电后，电极表面分别发生了什么化学反应？请写出两电极上发生反应的电极反应式以及总反应方程式。
阳极：________________________________
阴极：_________________________________
总反应：_______________________________
2Na＋＋2e－===2Na
2Cl－－2e－===Cl2↑
氧化反应
还原反应
2NaCl ==== 2Na+ Cl2↑
通电
思考与交流
请分析电解过程中电子的流向。
e－
负极
阴极
e－
阳极
正极
Cl－
Na＋
注意：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动
一、电解池的工作原理
使直流电通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阳极、阴极引起非自发氧化还原反应的过程。
1．电解和电解池
(1) 电解
(2) 电解池 把电能转化成化学能的装置。
阴极
阳极
氯
气
钠
熔融NaCl
一、电解池的工作原理
(1)直流电源
(2)阴阳极
(3)电解质溶液或熔融电解质
(4)形成闭合回路
阴极：与电源负极相连
阳极：与电源正极相连
电解法是最强有力的氧化还原手段
2．电解池构成条件
一、电解池的工作原理
3．电解池的工作原理：
阳离子
阴离子
e-
离子导体
e-
氧化反应
还原反应
离子定向移动的方向：
电子流向：
负极→阴极，阳极→正极。
阳离子→阴极，阴离子→阳极。
活性电极（除铂、金外的金属）：
既可以导电、又可以参与电极反应
惰性电极(铂、金、石墨)：
仅导电，不反应
观察思考
1．如果利用电解NaCl的装置电解CuCl2溶液，能否得到金属Cu？
－ ＋
oooooooooooooooooooo
阴极
阳极
Cu
Cl2
ooooooooooooooooooooooo
电解氯化铜溶液实验装置
e-
e-
e-
e-
2．根据实验事实解释，在直流电作用下，CuCl2溶液中哪些离子优先在电极上发生反应，并写出电极反应式和总反应方程式。
一、电解池的工作原理
装置 实验现象 实验结论
电流计指针发生偏转
电解质溶液导电，形成闭合回路
与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色固体
b极析出金属铜
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
a极上产生能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝且有刺激性气味的气体
a极上有氯气生成
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
CuCl2 Cu+Cl2↑
电解
一、电解池的工作原理
闭合回路特点：
e－
负极
阴极
e－
阳极
正极
溶液中离子定向移动
阳离子
阴离子
溶液中氢离子和氢氧根离子定向移动吗？为什么它们没有放电？
氧化性：Cu2+ ＞ H+
还原性：Cl- ＞ OH-
一、电解池的工作原理
4．离子的放电顺序
阴极：氧化性强的离子先得电子
注意：1．金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。
2．阴极电极不放电。
活性电极> S2－> > I－>Br－>Cl－>OH－>最高价含氧酸根>F－
阳极：还原性强的离子先失电子
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(H+)>Pb2+ > Sn2+ >Fe2+>Zn2+ > Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
交流讨论
用惰性电极电解下列溶液，写出电极反应式。
溶液 阴极反应式 阳极反应式 总反应
H2SO4
NaOH
Na2SO4
盐酸
NaCl
CuSO4
2H2O === O2↑+2H2↑
电解
电解
2Cu2++2H2O === 2Cu+O2↑+4H+
2H＋+2Cl－ === Cl2↑+H2↑
电解
2Cl-+2H2O === Cl2↑+H2↑+2OH-
电解
4H＋＋4e－===2H2↑
2H＋＋2e－===H2↑
2H＋＋2e－===H2↑
2Cu2＋＋4e－===2Cu
4H＋＋4e－===2H2↑
4H＋＋4e－===2H2↑
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
2Cl－－2e－===Cl2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O === O2↑+2H2↑
电解
2H2O === O2↑+2H2↑
电解
一、电解池的工作原理
(1)电解水型
5．电解类型
实例 阴极反应式 阳极反应式 pH变化 复原加
入物质
H2SO4 4H＋＋4e－===2H2↑ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
NaOH Na2SO4
电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的最高价含氧酸盐溶液时，如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液，电解实质是电解水。
减小
增大
不变
H2O
一、电解池的工作原理
实例 阴极反应式 阳极反应式 pH变化 复原加
入物质
盐酸 2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑
CuCl2 Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl－－2e－===Cl2↑
(2)电解电解质型
电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的无氧酸盐溶液，如电解盐酸、CuCl2溶液等，实质是电解电解质。
5．电解类型
增大
HCl
CuCl2
一、电解池的工作原理
实例 阴极反应式 阳极反应式 pH变化 复原加
入物质
NaCl 2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑
CuSO4 2Cu2＋＋4e－===2Cu 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
(3)电解质和水都发生电解型
电解活泼金属的无氧酸盐溶液或不活泼金属的含氧酸盐溶液时，电解质和水都有一部分被电解，如电解NaCl、MgCl2 、 CuSO4 、AgNO3溶液等。
5．电解类型
减小
增大
HCl
CuO或CuCO3
理解应用
1．请写出用惰性电极下列电解反应的电极反应及总反应。
阴极：_________________________________
阳极： _________________________________
总反应： _________________________________
(1)电解K2SO4溶液：
(2)电解AgNO3溶液：
阴极：_________________________________
阳极： _________________________________
总反应： _________________________________
2H2O － 4e－ === 4H+ +O2↑
4Ag++2H2O ==== 4Ag +O2 ↑+4H+
电解
4Ag++4e- === 4Ag
2H2O － 4e- === 4H++O2↑
4H2O+ 4e- === 4OH-+2H2 ↑
2H2O ==== 2H2↑ +O2↑
电解
解答电解原理题的一般思路[以惰性电极电解AgNO3溶液为例]
阴极→负极；阳极→正极
分电极
阴离子：、OH-；阳离子： Ag+ 、H+
析溶液
阳离子→阴极，阴离子→阳极
判移向
阴极： Ag+ > H+；阳极： OH- >
定顺序
阴极：4Ag++4e- === 4Ag
阳极：4OH－－4e－ === O2↑＋2H2O
书极式
方法导引
方法导引
电解的反应规律
(1)阴极：发生还原反应的是溶液中的阳离子。
阳离子放电顺序：Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋……
(2)阳极：活性电极或阴离子失电子被氧化而溶入溶液中。
放电顺序：活性电极>S2－>I－>Br－＞Cl－>OH－>含氧酸根离子。
(4)电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少多少加多少。
(3)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)
增大；若阴极为H＋放电，同时阳极为OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。
提升训练
1．关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是 ( )
A．装置名称：①是原电池，②是电解池
B．硫酸浓度变化：①增大，②减小
C．电极反应式：①中阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，
②中正极：Zn－2e－===Zn2＋
D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动
B
提升训练
2．如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是 ( )
A．a为负极、b为正极
B．a为阳极、b为阴极
C．电解过程中，d电极质量增加
D．电解过程中，氯离子浓度不变
C

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