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电解池的工作原理
专题１ 化学反应与能量变化
苏教版 选择性必修1
1．了解电解池的工作原理。
2．能正确书写电解池的电极反应式和电解反应方程式。
3．熟悉电解规律和电解产物的判断方法。
电解水
工业上分别以NaCl和Al2O3为原料，生产金属钠和金属铝。你知道工业生产中是如何实现此过程的吗？上述过程中发生了什么形式的能量转化？
工业生产和日常生活中，人们常常需要通过电解的方法使许多不能自发进行的反应顺利进行，电解过程中电能转化为化学能。
图1-19是电解熔融态氯化钠的原理图。请与同学交流讨论下列问题：
1. 通电前（图1-20左图）和通电后（图1-20右图），熔融态氯化钠中Na＋和Cl－的运动有何差异？请在图1-20右侧中用箭头示意Na＋和Cl－的运动情况。
Na＋、Cl－做无规则(或自由)运动
Na＋移向阴极
Cl－移向阳极
2. 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。
阳极：
阴极：
电解总反应：
3. 请分析电解过程中电子的流向。
2Na＋＋2e－=2Na（还原反应）
2Cl－－2e－=Cl2↑（氧化反应）
电源负极→阴极，阳极→电源正极
一、电解：
在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
二、电解池：
将电能转化为化学能的装置。
三、电解池的工作原理：
+
-
阴极
阳极
还原反应
氧化反应
电极名称：
电极反应类型：
离子迁移方向：
电子移动方向：
阳离子迁移方向
阴离子迁移方向
直流电源
1、如下图所示装置中属于电解池的是_____(填序号)。
③⑥
2、Cu2O是一种半导体材料，下图是基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图，电解总反应式为2Cu＋H2O Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是(　　)
A．石墨电极接直流电源的正极
B．铜电极发生还原反应
C．石墨电极上产生氢气
D．当有0.5 mol电子转移时，有0.5 mol Cu2O生成
C
电解池阴极和阳极的判断依据
如图所示，U形管中装有氯化铜溶液，插入两根石墨棒作为电极，接通直流电源，将湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。
实验现象：
①溶液颜色_______；
②阴极上有__________生成；
③阳极附近有刺激性气味的气体产生，
能使湿润的淀粉?KI试纸______。
变浅
红色物质
变蓝
1. 在氯化铜溶液中存在 Cu2+、H＋、Cl－和OH－，请根据实验事实指出，在直流电的作用下，哪些离子优先在电极上发生反应。
2. 写出电极反应式和电解总反应式。
Cl- ＞ OH-
Cu2＋ ＞H+
阳极：
阴极：
电解总反应：
2Cl－－2e－=Cl2↑
Cu2＋＋2e－=Cu
离子放电顺序
离子在电极表面得到或失去电子的过程通常叫作“放电”。当电解质溶液中存在多种阳离子或阴离子时，离子在电极上放电的顺序是存在某种规律的。根据大量的实验事实，人们 总结出一些离子的放电顺序。
阴极上，金属阳离子得电子能力越强越先放电。通常，常见阳离子的放电顺序为：
四、离子的放电顺序
离子放电顺序
对于阳极来说，阳极材料为金属（铂、金等惰性金属除外）时，通常金属阳极材料优先失去电子。
阳极材料为石墨时，电解质溶液中的阴离子失去电子，阴离子失电子能力越强越先放电。通常，常见阴离子的放电顺序为：
注意：离子放电顺序不能绝对化，要以实际情况进行具体分析。
五、电解池电极反应式和总反应式的书写方法
例：写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式
阴极：
阳极：
③、最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式；
电解
电解
阴极：
阳极：
2H2O －4e-＝O2↑+4H+
2Cu2+＋4e-＝2Cu
OH－>SO42－
H+ < Cu2+
H2O?H+ + OH－
CuSO4 ＝ Cu2+ + SO42－
①、首先找出阴、阳极的放电离子：
②、然后写电极反应式 ：
2Cu＋O2↑+4H+
或 2CuSO4+2H2O
（电解化学方程式）
2Cu＋O2↑+2H2SO4
2Cu2++2H2O
（电解离子方程式）
1、用惰性电极电解酸、碱、盐溶液(电解水型)
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}电解质
H2SO4
NaOH
Na2SO4
溶液中离子
离子放电顺序
阳极反应式
阴极反应式
pH变化
复原加入物质
H＋ 、OH－、SO42-
H＋ 、OH－、Na+
Na+ 、SO42- 、H＋ 、OH－
OH－>SO42-
H＋>Na+
OH－>SO42-
H＋>Na+
4OH－－4e－=O2↑＋2H2O
4H＋＋4e－=2H2↑
减小
增大
不变
加入H2O
2H2O －4e-＝O2↑+4H+
4H2O +4e-＝2H2↑+4OH-
2H2O －4e-＝O2↑+4H+
4H2O +4e-＝2H2↑+4OH-
电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。
2、用惰性电极电解酸、碱、盐溶液（电解电解质型）
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}电解质
HCl
CuCl2
溶液中离子
离子放电顺序
阳极反应式
阴极反应式
pH变化
——
复原加入物质
H＋ 、Cl- 、OH－
Cu2+ 、Cl- 、H＋ 、OH－
Cl- > OH－
Cu2+>H＋
2Cl－－2e－=Cl2↑
2H＋＋2e－=H2↑
增大
加入HCl
Cl- > OH－
Cu2+＋2e－=Cu
加入CuCl2
3、用惰性电极电解酸、碱、盐溶液（电解质和水都发生电解型）
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}电解质
NaCl
CuSO4
溶液中离子
离子放电顺序
阳极反应式
阴极反应式
pH变化
复原加入物质
Na+ 、Cl- 、H＋ 、OH－
Cu2+ 、SO42- 、H＋ 、OH－
Cl- > OH－
Cu2+>H＋
2Cl－－2e－=Cl2↑
增大
加入HCl
Cu2+＋2e－=Cu
加入CuO或CuCO3
H＋>Na+
OH－>SO42-
减小
2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－
2H2O －4e-＝O2↑+4H+
1、用惰性电极电解下列酸、碱、盐电解质溶液：①H2SO4；②HCl；③NaOH；④Na2SO4；⑤CuCl2；⑥NaCl；⑦CuSO4。
回答下列问题：
（1）分别写出上述电解的电极反应式和总反应式
（2）电解后溶液的pH显著增大的是_______，减小的是_____，不变的是_____。
（3）欲使电解的溶液复原，只加入水的是________，只加入电解质本身的是______；欲使电解后的⑥复原需加入______，欲使电解后的⑦复原需加入_______。
②③⑥
①⑦
④
①③④
②⑤
HCl
CuO
2、如图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出。符合这一情况的是表中的（　 ）
选项
a极板
b极板
X电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
阴极
阳极
A
A．放电时化学能不能全部转化为电能
B．放电时Cd为该电池的负极，充电时这一端应接直流电源的正极
C．放电时该电池的正极反应为：NiOOH+H2O+e－＝ Ni(OH)2+OH－
D．充电时，阴极反应为：Cd(OH)2+2e－＝ Cd+2OH－
B
3、镍镉(Ni﹣Cd)可充电电池在生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd+2NiOOH+2H2O ??Cd(OH)2+2Ni(OH)2 ，下列说法不正确的是（ ）
?
电解池（电能转化为化学能）
原电池（化学能转化为电能 ）

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