电解原理及应用
【本讲教育信息】 一. 教学内容:
电解原理及应用
二. 教学目标 理解电解原理,掌握电极反应式的书写及电解原理的应用 三. 教学重点、难点 电解原理 [教学过程] 一、电解原理: 电解是电流通过电解质溶液而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程; 电解池是将电能转化为化学能的装置;构成条件为:必须连接有直流电源,要有电极(阴、阳极),以及电解质溶液或熔融电解质。 在电解过程中与电源正极相连的极称为阳极,在阳极上发生氧化反应;与电源负极相连的极称为阴极,在阴极上发生还原反应;电解质溶液中的阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。 说明: 1、电解质溶液的导电过程实质上就是其电解过程。在电解池中电子流向:电子由电源的负极→电解池的阴极,再由电解质溶液→电解池的阳极→电源正极。溶液中离子的移动方向:溶液中阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。 2、电解与电离的比较: 条件 过程 特点 联系 电离 电解质溶于水或熔化状态下 电解质离解成为自由移动的离子, 如2+-CuCl2=Cu+2Cl 只产生自由移动的离子 电解 电解质电离后, 再通直流电 阴、阳离子定向移动, 在两极上失、得电子成为原子或分子, 如 CuCl2=Cu(阴极)+Cl2(阳极) 发生氧化还原反应, 生成新物质 电解必须建立在电离的基础上 3、电解池与原电池的判断: 有外加电源的装置一定是电解池,无外加电源的装置一定是原电池, 多池组合时, 一般是含有活泼金属的池为原电池,其余都是在原电池带动下工作的电解池;若最活泼的电极相同时,则两极间活泼性差别较大的是原电池,其余为电解池。 4、电解池的反应原理: 放电:阳离子得到电子或阴离子失去电子。离子放电的顺序取决于离子的本性,也与离子浓度和电极材料有关。 (1)阳极产物的判断
先看电极,若是活泼电极(金属活动顺序表Ag以前,包含Ag),电极放电,溶液中的阴离子不放电;若是惰性电极(如铂、石墨等),则看溶液中阴离子的失电子能力。 在惰性电极上,阴离子放电顺序为:
(2)阴极产物的判断:
直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序为:
注意:高价含氧酸根离子一般不放电 5、分析电解问题的基本思路:
+-通电前:电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H和OH)。 通电时:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,结合放电顺序分析谁优先放电。 写电极反应式,并结合题目要求分析电解结果,如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。 [分析讨论]按要求填写下表(用惰性电极电解下列物质的溶液) 电解质(溶液) CuCl2 HCl Na2SO4 H2SO4 NaOH NaCl CuSO4 阳极反应 2Cl―2e=Cl2↑ 2Cl―2e=Cl2↑ 4OH―4e=2H2O+O2↑ 4OH―4e=2H2O+O2↑ 4OH―4e=2H2O+O2↑ 2Cl-2e=Cl2↑ 4OH―4e=2H2O+O2↑ ―---―-―-―-―-―-阴极反应 Cu+2e=Cu 2H+2e=H2↑ 2H+2e=H2↑ 2H+2e=H2↑ 2H+2e=H2↑ 2H+2e=H2↑ Cu+2e=Cu 2+-+-+-+-+-+-2+-总反应方程式 CuCl2=Cu+Cl2↑ 2HCl=H2↑+Cl2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 溶液pH 变化 稍变大 变大 不变 减小 增大 2NaCl +2H2O= 增大 2NaOH + H2↑+ Cl2↑ 2 CuSO4+2H2O=2 Cu+2H2SO4+O2↑ 减小 规律总结:用惰性电极电解不同的电解质溶液时: 电解质无氧酸(除HF)、不活泼金不活泼金属的含氧酸盐、含氧酸、可溶性碱、活-的组成 属的无氧酸盐(F除外) 活泼金属的无氧酸盐 泼金属的含氧酸盐 被电解的物质 实例 电解质本身 电解质和水都发生变化 电解水 CuCl2、HBr、HCl NaCl、CuSO4、AgNO3 H2SO4、NaOH、KNO3 二、电解原理的应用: 1、电解精炼铜原理: