电解CuCl2溶液
高中电化学详解
电化学讲义第一章电解1 概念1.1 什么叫电解电解是使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在两极上发生氧化还原反应,把电能转化为化学能的过程。
其装置叫电解池,常由直流电源、两个电极、导线及电解质溶液或熔融电解质构成,如图。
图中是电解CuCl2溶液的装置。
通电后发生反应：CuCl2=Cu + Cl2↑用离子方程式表示：Cu2++ 2Cl-=Cu + Cl2↑1.2 发生电解反应的条件①连接直流电源②阴阳电极,与电源负极相连为阴极,与电源正极相连为阳极。
③两级处于电解质溶液或熔融电解质中。
④两电极形成闭合回路1.3 电解质在通电前、通电后的关键点通电前：电解质溶液的电离它包括了电解质的电离也包括了水的电离。
通电后：离子才有定向的移动阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。
2 电极反应放电是电化学中常用的词,就是电极上发生氧化-还原反应,离子或原子得失电子的过程都叫放电。
2.1 阴极与电源的负极相连的电极成为阴极。
溶液中阳离子在阴极上得到电子,发生还原反应。
如上图装置中,Cu2+在阴极是得到电子转化为Cu,阴极反应式：Cu2++2e＝Cu阴极电极材料的本身受到保护,不参与反应,溶液中较易得电子的阳离子在阴极上得电子而被还原,在阴极得电子的难易顺序为：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+酸＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+水＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。
当此放电顺序适用于阳离子浓度相差不大时,顺序要有相应的变动。
当溶液中H+只来自于水电离时,H+的放电顺序介于A13+和Zn2+之间。
规律：铝前含铝离子不放电,氢酸后离子先放电,氢酸前铝后的离子看条件2.2 阳极：与电源的正极相连的电极称为阳极。
物质在阳极上失去电子,发生氧化反应。
如上图装置中,Cl-在阳极上失去电子转化为Cl2,阳极反应式：2Cl --2e ＝Cl 2↑首先看电极,如果是活性电极 金属活动顺序表Ag 以前 ,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。
电解CuCl2溶液
—
关注细节
有关电解CuCl2溶液过程中，溶液的pH变化
阴极： Cu2+ + 2e- == Cu
考虑Cu2+的水解，随着电解过程的进行，阴极区的c(Cu2+) 逐渐下降，Cu2+的水解趋势虽有所加强，但溶液中c(H+)仍逐 渐降低，pH增大
阳极： 2Cl- - 2e- == Cl2
考虑电解生成的Cl2溶解在水中，由于Cl2和水反应生成盐 酸和次氯酸的缘故，溶液的pH下降
⑴⑵⑶⑷⑹⑸电写说加能否极明出入解在反CN过ra此应 电程2CO废l方 解中7的2-水程 过，原变处式程产因为理：中生是C过阴，沉r：3+程极溶淀_的_中液_的_离__，的离__子_改p子；_方H_用方值、程石程发阳式墨式生极：或为的___铜：_原__作_；因_为_：；__； 电__极__？________________。__请_简__述__原、因__：____________。______； F不应e阴也增F23能的eH+极将加2+。 还++反 溶消++3若 原2O应 液耗Ce用 剂Hr将 的-大2-石 ，=O=消 导量=7=墨 这2H耗电的-F电 样+2e性HH1极就(++O4，。或不HH同+)能C3=、时u=F使电CeCFCrr极–e32r3+O22，+O+e7+27将-3-2=C-在O还无=rH3氧原F法+- e+化=为在2=+7FC反HCer2r23应O+(+O时产H，生)3 相
浓度、水的电离平衡的移动
总结用惰性电极电解下列电解质的过程中，极区 溶液pH、溶液pH的变化规律
电解质 阴极 阳极 电解总方程式
电解CuCl2溶液
Cu2+
== Cu + Cl2
关注细节
有关电解CuCl2溶液过程中，溶液的pH变化 阴极： Cu2+ + 2e- == Cu
考虑Cu 考虑Cu2+的水解，随着电解过程的进行，阴极区的c(Cu2+) 水解，随着电解过程的进行，阴极区的c(Cu 逐渐下降， 的水解趋势虽有所加强，但溶液中c(H 逐渐下降，Cu2+的水解趋势虽有所加强，但溶液中c(H+)仍逐 渐降低，pH增大 渐降低，pH增大
电解的应用
电镀池的构造
精炼铜的基本原理
氯碱工业的生产工艺流程
NaCl饱和溶液 +
隔膜 铁网 石墨 隔膜法电解槽
AgNO3
NaBr
用惰性电极电解下列物质一段时间后，加入何种 物质可使电解液恢复到电解以前的状态？ 电解质溶液 Na2SO4 H2SO4 CuSO4 CuCl2 NaCl 加入的物质 H2O H2O CuO CuCl2 HCl
思考：
用Pt电极电解H2SO4、NaOH、Na2SO4等溶 液时，实际的结果就是电解水，请问在这些实验 中加入上述电解质的原因。
阳极： 2Cl- - 2e- == Cl2
考虑电解生成的Cl 溶解在水中 由于Cl 考虑电解生成的Cl2溶解在水中，由于Cl2和水反应生成盐 在水中， 酸和次氯酸的缘故，溶液的pH下降 酸和次氯酸的缘故，溶液的pH下降
用惰性电极与金属电极的组合进行电解实验的研究
实验5-1
用Cu作阴极、C作阳极，电解硫酸溶液
形成推论： 形成推论：
阴极：
Ag+ > Cu2+ > H+ > Fe2+ > Zn2+ > H2O > Mg2+ > Na+ Al3+ >
练 习 (电化学)厦大
练习Ⅰ1.用铂电极电解CuCl2溶液。
通过的电流为20A，经过15min 后，问(1)在阴极上能析出多少克的Cu？(2)在阳极上能析出多少体积的27℃、100kPa 下的Cl2(g)？提示答案：〔(1) 5.928g、(2) 2.328dm3〕2.铜电量计、气体电量计和碘电量计串联在同一电路上，今测得气体电量计上析出气体换算为STP 时体积为34.0ml。
试问在铜电量计上析出的铜及在碘电量计上析出的碘的质量分别为多少克？提示答案：(Cu 0.09638g、I0.3855g)23.下列说法是否正确？为什么？(1)用已知电导率的KC1 溶液作标准，测定未知电解质溶液的电导率时，只要保证两次测定过程的温度一致而不需要温度恒定在某一数值。
(2)电导率就是体积为1m3的电解质溶液的电导。
(3)根据摩尔电导率的定义，溶液中能导电的电解质的物质的量已经给定，因此，摩尔电导率与溶液的浓度无关。
(4)无限稀释的电解质溶液可近似于纯溶剂，因此，强电解质溶液的近似等于纯溶剂的摩尔电导率。
提示答案：〔(1) 错，电导率与浓度有关，对应于不同温度χ(KCl)不同。
(2) 错，指l＝1m，A＝1m2时，电解质溶液的电导。
(3) 错，。
(4) 错，两者是不同的概念。
〕4.273.15k 时，在(1),(2)两个电导池中分别盛以不同的液体并测其电阻。
当在(1)中盛汞时，测得电阻为0.99895Ω；当(1)和(2)中均盛有浓度约为3mol·dm-3的H2SO4溶液时，测得(2)的电阻为(1)的0.107811 倍；若在(2)中盛以浓度为 1.0mol·dm-3的KC1 溶液，测得电阻为17565Ω。
试求273.15k 时KC1 溶液的电导率。
提示答案：(6.519S·m-1)5.已知25℃时0.02mol·dm-3KCl 溶液的电导率为0.2768S·m-1一电导池中充以此溶液，在25℃时测知其电阻为453Ω。
2021_2022学年新教材高中化学第四章化学反应与电能第二节第1课时电解原理课件新人教版选择性必修
【解题指南】解答本题要特别注意以下两点： (1)当 K1 和 K2 两个开关变换时，注意阴阳极的变换。 (2)解题时，需要仔细观察图示，从而确定电极反应式的书写。
【解析】(1)电解水生成氢气和氧气，氧气在阳极生成，氢气在阴极生成，则应连
接 K1，产生 H2 的电极方程式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；(3)电极 3 可分别连接 K1
关键能力·合作学习
知识点一 电解原理 1．电解池的工作原理 接通外界电源后，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 的定向移动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如 图所示。
2．电解池的阴、阳极的判断方法
3．电解时电极产物的判断
注意阳极上放电顺序，活性电极放电顺序在阳离子前面，分析题目时要 理清放电顺序。
和 K2，(1)中电极 3 发生 Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O，消耗电极 1 产生的 OH－，
(2)中电极 3 发生 NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，补充电极 2 消耗的 OH－，实现
NiOOH
Ni(OH)2 的转化，且可循环使用。
答案：(1)K1 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ (3)(1)中电极 3 发生 Ni(OH)2－e－＋OH－
【思维建模】解答有关氧化还原反应概念问题的思维流程如下：
【解析】选 D。b 与电源负极相连，b 为阴极，阴极上发生还原反应，A 项错误； 该装置是电解池，将电能转化为化学能，B 项错误；电解池中，阳离子(Cu2＋)向阴 极(b 极)移动，C 项错误；a 为阳极，若 a 为 Cu，属于活性电极，则阳极反应为 Cu－2e－===Cu2＋，D 项正确。
O2↑可知电路中转移电子的物质的量为2 mol。
电解池原理
e阴极
e- 阳
极
H+
OH-
e阳离子得电子，放电 氧化性强的先得电子 Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应) 总反应： CuCl2
电解
阴离子失电子，放电 还原性强的先失电子 2 Cl- - 2e- = Cl2↑ (氧化反应)
惰性电极：石墨、金、铂 活性电极：石墨、金、铂 以外的金属
Cu +Cl2↑
,
Na+、 Cl-、 Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、引入Ba2+
除Ca2+. Ba2+ 适量HCl溶液 调节PH 除 CO32- 、OH-
Na+、 Cl-、
Na+、 Cl-
CO32-
、
OH-
2、电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法） 阳极：镀层金属 阴极：待镀金属制品 电镀液：含有镀层金 属的电解质 铜片
②当阳极为金属电极(除铂、金)时，金属电极 优先放电。
阳极：还原性强的阴离子先失电子
金属（除Pt、Au） > S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸>F－
金属阳极先放电，离子后放电
电解与电离比较 电 离 电解质溶于水或 受热融化状态 电 解 电解质电离后， 再通直流电
条件 过 程
特点
联系
阴阳离子定向移动， 电解质电离成为自 在两极上失得电子成 由移动的离子例： 为原子或分子。如： 2++2ClCuCl2=Cu 通电 CuCl2==Cu+Cl2↑ 发生氧化还原反应 只产生自由移动 生成了新物质 的离子 电解必须建立在电离的基础上
做CuCl2的溶液电解实验.
电解
2H2 + O2 2H2 + O2 2H2 + O2
电解NaOH溶液 PH值增大
电解
电解Na2SO4溶液 PH值不变
电解
溶质不变，实际上是电解水.水中加酸碱盐， 是为了加快电解速率（不是催化剂）.
6、电解液的PH值变化:根据电解产物判断
有氢生成碱,有氧生成酸; 都有浓度大,都无浓度小.
⑶电解CuCl2溶液
CuCl2
电解
PH值难说，需同时考虑 Cu2+水解和Cl2的额溶解
Cu＋Cl2 ↑
电解 2+ Cu ＋2Cl
Cu＋Cl2 ↑
电解盐酸 PH值增大 2HCl
电解
H2↑ ＋Cl2↑
电解 + 2H ＋2Cl
H2↑＋Cl2 ↑
溶剂不变，实际上是电解溶质
⑷电解稀H2SO4 PH值减小
2H2O 2H2O 2H2O
阳极
e－
阴极
⑴阴极
A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护 B.阳离子得电子顺序—金属活动顺序表的反表 K+ <Ca2+ < Na+ < Sn2+ < Pb2+ < < < Cu2+ < Hg2+ < Ag+ < Pt2+ < Au3+ Mg2+ Al3+<
++ (H (H ) ) < Zn2+ < Fe2+
+
电解 2Cl
2NH3↑ +H2↑ +Cl2
NH4+ > H+
电解氯化铜电极反应式
电解氯化铜电极反应式电解氯化铜电极反应式是描述在电解过程中氯化铜溶液发生氧化还原反应的化学式。
通过在电解池中使用氯化铜溶液及相应的电极，可以实现对氯化铜的电解过程，从而得到氯化铜的氯气和金属铜。
这一反应过程在电化学领域具有重要的应用价值，不仅可以用于工业生产中的金属提取和气体制备，还可以在实验室中用于学术研究和教学实践。
电解氯化铜电极反应式的探究不仅仅是一种单纯的化学实验，更是对化学反应机理和电化学原理的深入研究。
通过对电解氯化铜电极反应式的分析，可以揭示其中的化学规律和物理机制，有助于我们更好地理解氯化铜的电化学性质和行为特点。
同时，也可以为相关领域的应用研究提供重要的理论指导和技术支持。
在进行电解氯化铜电极反应式的研究时，我们首先需要准备好实验所需的材料和设备。
通常情况下，我们会选择纯度较高的氯化铜溶液作为反应物，同时配备合适的电解池、电极和电源等实验装置。
在实验开始前，我们还需要对实验条件进行充分的调控和准备工作，以确保实验过程的稳定性和可重复性。
在进行电解氯化铜电极反应式实验时，我们首先要将氯化铜溶液倒入电解池中，并在其中浸泡阳极和阴极两个电极。
在通电后，氯化铜溶液中的氯化铜离子会在电场作用下发生氧化还原反应，从而在阳极释放氯气，在阴极沉积金属铜。
这一过程是一个复杂的电化学反应链，涉及多种中间产物和反应步骤，需要综合考虑各种因素的影响和作用。
通过实验数据的记录和分析，我们可以得到电解氯化铜电极反应式的相关参数和结果。
例如，反应速率、电流效率、产率等指标可以帮助我们评价实验过程的稳定性和效果优劣。
通过比较不同实验条件下的结果，我们可以进一步探讨电解氯化铜电极反应式的影响因素和优化方法，为实验结果的解释和应用提供更多的依据和支持。
在电解氯化铜电极反应式的研究中，我们还可以通过理论计算和模拟仿真的方法来进一步深化对反应机理和原理的认识。
利用计算化学和电化学的理论模型，我们可以模拟复杂的反应过程，揭示其中的动力学规律和热力学特征，为实验结果的解释和预测提供更精确和准确的依据。
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通电 通电
通电
通电
↓ ↓
AgNO3
NaCl KBr CuCl2
+ 2H2O == 4Ag + O2 + 4H+
通电 通电
2Cl- + 2H2O == Cl2 + H2 + 2OH-
↑
↑ —
—
—
2Br-
+ 2H2O == Br2 + H2 + 2OH+ 2Cl通电
电解
实验1
电解CuCl2溶液
阴极：Cu2+ + 2e- ==Cu
阳极：2Cl- - 2e- ==Cl2
电解
CuCl2 ==== Cu + Cl2
分析：溶液中存在的离子
CuCl2 == Cu2+ + 2Cl-
H2O
H+ + OH-
离子的迁移 Cu2+、H+ —— 阴极
Cl-、OH- —— 阳极 离子的放电顺序： 阴极： Cu2+ > H+ 阳极： Cl- > OH-
AgNO3
NaBr
用惰性电极电解下列物质一段时间后，加入何种 物质可使电解液恢复到电解以前的状态？ 电解质溶液 Na2SO4 加入的物质 H2O H2O CuO CuCl2 HCl
H2SO4
CuSO4 CuCl2 NaCl
思考：
用Pt电极电解H2SO4、NaOH、Na2SO4等溶 液时，实际的结果就是电解水，请问在这些实验 中加入上述电解质的原因。
考虑电解生成的Cl2溶解在水中，由于Cl2和水反应生成盐 酸和次氯酸的缘故，溶液的pH下降
用惰性电极与金属电极的组合进行电解实验的研究
实验5-1
用Cu作阴极、C作阳极，电解硫酸溶液
阴极： 4H+ +4e- == 2H2 阳极：4OH- - 4e- == O2 + 2H2O 反应实质：电解水 Cu电极的作用： 相当于惰性电极 Cu电极的优点： 减少能耗
(2)当阴极的质量增重32g时，阳极产生的气体体积 为多少？
(3)当阴极和阳极产生的气体体积相等时，其气体体积 为多少？
用惰性电极电解CuCl2和CuSO4的混合溶液，写出 电极反应方程式. Cu2+、H+
SO42-、Cl-、OHCuCl2 CuSO4 CuSO4 H2SO4 H2SO4
m(Cu)
浓度、水的电离平衡的移动
总结用惰性电极电解下列电解质的过程中，极区 溶液pH、溶液pH的变化规律
电解质 H2SO4 NaOH CuSO4 阴极 阳极 电解总方程式 溶液pH
↑ ↑ — — ↑ ↑ —
↓ ↓ ↓ ↓ —
2Cu2+
4Ag+
2H2O == 2H2 + O2 2H2O == 2H2 + O2
实验2
电解H2SO4溶液
离子的迁移 H+ —— 阴极 电极方程式 阴极： 4H 2H+ +4e +2e- == 2H H22 阳极：4OH- - 4e 4 - == O2 + 2H2O 离子的放电顺序： 阴极： H+ 阳极： OH- > SO42SO42-、OH- —— 阳极
实验3
电解NaOH溶液
离子的迁移 Na+、H+ —— 阴极 电极方程式 阴极： 4H+ +4e- == 2H2 阳极：4OH- - 4e- == O2 + 2H2O 离子的放电顺序： 阴极： Na+ > H+ 阳极： OHOH- —— 阳极
离子在阴、阳极的放电顺序
阴极： Cu2+ > H+ > Na+ 阳极： Cl- > OH- > SO42-
SO42-、OHH2SO4
m(Cu)
CuSO4 H2SO4
V(H2) V(O2)
用惰性电极电解CuCl2 和CuSO4 的混合溶液，写出 电极反应方程式。
用惰性电极电解 500mL 物质的量浓度均为1mol/L 的CuCl2和CuSO4的混合溶液。 (1)当阴极的质量增重8g时，阳极产生的气体体积 （标准状态，下同）为多少？
形成推论：
阴极：
3+> 2+ > Na+ Ag+ > Cu2+ > H+ > Fe2+ > Zn2+ > H O Al > Mg 2
阳极：
S2- > SO32- > I- > Br- > Cl- > OH- > 族价含氧酸根 > F-
用惰性电极电解下列电解质溶液，写出相应的 电极方程式，以及总的电解方程式。 Na2CO3 KI CuSO4
增加溶液的导电性
用惰性电极电解NaCl和Na2SO3的混合溶液，写出 电极反应方程式. Na+ 、H+ Cl- 、SO32-、OHNa2SO3 Na2SO4 NaCl
SO42Na2SO4 NaCl NaOH
Na2SO4 NaOH
用惰性电极电解CuSO4和H2SO4的混合溶液，写出 电极反应方程式. Cu2+、H+
总方程式：
Cu + 2H+ === Cu2+ + H2
通电
利用电解池可以使非自发进 行的氧化还原反应得以实现。
思考：
若以Fe作阳极，C作阴极，电解硫酸溶液，反应
的最终结果将如何？
阴极： 2H+ + 2e- == H2 阳极：Fe - 2e- == Fe2+
总方程式： Feห้องสมุดไป่ตู้+
2H+
通电
=== Fe2+ + H2
V(O2) V(H2)
V(Cl2)
实验4
用Pt电极电解加有石蕊的Na2SO4溶液
实验现象的观察 阴极： 溶液变蓝色 阳极： 溶液变红色 将两极区的溶液进行混合 显紫色
电解Na2SO4溶液 电解水
pH ↑ pH ↓
Na2SO4浓度增大
思考：
比较用Pt电极电解H2SO4、Na2SO4溶液时，
反应速率的快慢。寻找影响电解速率的可能因素。
Cu2+
== Cu + Cl2
关注细节
有关电解CuCl2溶液过程中，溶液的pH变化 阴极： Cu2+ + 2e- == Cu
考虑Cu2+的水解，随着电解过程的进行，阴极区的c(Cu2+) 逐渐下降，Cu2+的水解趋势虽有所加强，但溶液中c(H+)仍逐 渐降低，pH增大
阳极： 2Cl- - 2e- == Cl2
与Fe直接在硫酸中发生置换反应相比， 上述反应的是否具有实际的效果？
电解过程的能量守恒原则 电能 = 化学能 + 热能 ΔH IUt = IR2t
Q(e-)
= It
Q Q n= = —19 23 q × N A 1.6 ×10 ×6.02 ×10
法拉第常数
f = q×NA =96320
实验5-2
用Cu作阳极、C作阴极，电解硫酸溶液
阴极： 2H+ + 2e- == H2 阳极：Cu - 2e- == Cu2+