选修4第四章第三节电解池讲义.docx

XXX同学XXXX年X月X日学案 【第X次】年级： 高二 选修： 4 第四章课题: 第三节 电解池 一、教材新知识知识点一:电解原理1．【实验4－2】电解CuCl2溶液实验步骤如图，向U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极，把湿润的淀粉碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的电极附近，接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化实验现象电流表的指针发生偏转，阴极石墨棒周围CuCl2溶液绿色加深，阳极石墨棒周围CuCl2溶液绿色变浅；阴极石墨棒上覆盖了一层红色的固体，阳极石墨棒上有气泡产生，同时看到湿润的淀粉碘化钾试纸变成蓝色实验结论在通直流电的条件下，溶液里的CuCl2发生了下列反应：CuCl2Cu＋Cl2↑，Cu生成于阴极的石墨棒上，Cl2生成于阳极的石墨棒上注意：CuCl2溶液以呈绿色为宜（CuCl2的质量分数约为25%）。若浓度太大，通电后阴极石墨棒周围的溶液往往出现黑色，这是由于被还原出来的微小铜粒没有沉积在石墨棒上而是悬浮在溶液里的缘故2．原理分析CuCl2是强电解质，在水溶液中能全部电离生成Cu2+和Cl－，CuCl2 === Cu2+＋2Cl－，通电前，Cu2+和Cl－在溶液中做自由运动，如图Ⅰ所示，通电时，在电流的作用下，这些自由移动的离子改做定向运动，根据异性相吸的原理，带负电的Cl－向阳极移动，带正电的Cu2+向阴极移动，如图Ⅱ所示，在阳极，Cl－失去电子而被氧化成氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出。在阴极，Cu2+获得电子而还原成铜原子，覆盖在阴极上，这个过程叫做放电：阳极：2Cl－－2e－=== Cl2↑（氧化反应）阴极：Cu2+＋2e－=== Cu （还原反应）电解CuCl2溶液的化学方程式就是阴、阳两个电极反应的总和：Cu2+＋2Cl－Cu＋Cl2↑说明：阳离子得到电子或阴离子失去电子而发生氧化还原反应的过程叫做放电知识点二:电解池1．电解池的定义（装置特点）上述使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解，这种借助于电流引起氧化还原反应的装置，即把电能转化为化学能的装置，叫做电解池或电解槽2．电解池的构成条件①直流电源 ②两个电极 ③电解质溶液或熔融态电解质 ④形成闭合回路3．电解池的电极及电极反应类型阴极：在电解池中，与直流电源的负极相连的电极称为阴极，在阴极上发生还原反应阳极：在电解池中，与直流电源的正极相连的电极称为阳极，在阳极上发生氧化反应说明：①活性电极：用Fe、Zn、Cu、Ag等还原性较强的材料制作的电极叫做活性电极，它们作电解池阳极时，一般先于电解质溶液中的离子发生氧化反应②惰性电极：用石墨、金、铂等制作的电极叫做惰性电极，它们在一般的通电条件下不发生化学反应。此时一般是水溶液中的阳离子在阴极上放电，其放电的先后顺序是：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Fe2+＞Zn2+……4．电解池的工作原理通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子定向运动形成的内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电解源的正极。从对上述实验的分析可知，电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程知识点三:电解原理的应用（一）电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气1．实验装置和步骤实验步骤按如图所示装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒作阳极，一根铁棒作阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并用湿润的淀粉碘化钾试纸检验阳极放出的气体。接通直流电源后，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化实验现象及分析电流表的指针发生偏转，在U形管的两个电极上都有气体放出，且阳极放出的气体具有刺激性气味，同时看到湿润的淀粉碘化钾试纸变成蓝色，说明阳极放出的气体是Cl2；用一干燥的小试管在阴极收集产生的气体，待收集满后，用拇指堵住试管口，移到酒精灯火焰旁，松开拇指，听到“噗”的一声，说明收集到的气体是H2；U形管阴极附近，溶液显红色，说明溶液呈碱性实验结论电解饱和食盐水阳极生成Cl2，阴极生成H2，同时生成NaOH2．实验原理分析在食盐水中，存在着Na+、Cl－、H+、OH－四种离子，接通电源，Na+、H+向阴极移动，Cl－、OH－向阳极移动，由于放电能力H+＞Na+，Cl－＞OH－，因此两极上的电极反应式分别为：阳极（放电顺序Cl－＞OH－）：2Cl－－2e－=== Cl2↑（氧化反应）阴极（放电顺序H+＞Na+）：2H+＋2e－=== H2↑（还原反应）总反应的离子方程式为：2Cl－＋2H+Cl2↑＋H2↑在上述反应中，由于H+在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近水的电离平衡，促进水继续电离，使阴极区附近c(OH－)增大而呈碱性，总反应式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑（二）电镀1．电镀的含义