做CuCl2的溶液电解实验.
电解CuCl2溶液
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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
电解池原理
电解原理及其应用一、电解池原理1、电解CuCl2溶液实验步骤：在装有CuCl2溶液的U型管两端，分别插入碳棒作电极，并接上电流计，接通12 V 的直流电源，形成闭合回路。
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，观察U 型管内碳棒、溶液颜色、试纸颜色的变化和电流计指针的偏转情况。
实验现象及分析：与电源的负极相连的碳棒上有一层红色的固体析出，说明有铜生成；与电源的正极相连的碳棒上有气泡产生，并有刺激性气味，发现湿润的淀粉碘化钾试纸变成了蓝色，说明有氯气生成；电流计指针发生偏转，说明有电流通过；溶液的颜色逐渐变浅，说明Cu2+的浓度逐渐减小。
实验注意事项：电解时间不宜太长，避免产生的氯气污染环境，或者可以将蘸有浓NaOH溶液的棉花塞在U型管两端，吸收有毒气体。
小结：CuCl2溶液在通电时发生了化学变化，生成了Cu和Cl2。
2、电解池及电解原理（1）电解：使电流通过电解质溶液或融熔电解质而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
（2）电解池：把电能转化为化学能的装置。
（3）电解池的电极名称：阴极：发生还原反应的电极。
与电源的负极相连的电极；吸引溶液中的阳离子。
阳极：发生氧化反应的电极。
与电源的正极相连的电极，吸引溶液中的阴离子。
（4）电解池的组成：直流电源、电极、电解质溶液或熔融的电解质，用导线连接成闭合电路。
（5）电解池的工作原理：在直流电源的作用下，使电解质溶液中的离子向阴阳两极移动，并在两极发生氧化还原反应。
电解质溶液的导电的过程就是电解过程。
以电解CuCl2溶液为例，通电前，存在两个电离过程：CuCl2=Cu2+＋2Cl - H2O H+ +OH–通电后，阴离子（Cl-、OH-）移向阳极，在阳极上失去电子发生氧化反应；阳离子（Cu2+、H+）移向阴极，在阴极得到电子发生还原反应。
阳极：Cu2+＋2e- = Cu（还原反应）阴极：2Cl--2e-= Cl2↑（氧化反应）总反应式：CuCl2Cu+Cl2↑3、放电顺序（1）放电：离子在电极失去或得到电子，发生氧化还原反应的过程。
电解饱和食盐水
实验三电解饱和食盐水●实验目的1.巩固、加深对电解原理的理解。
2.练习电解操作。
3.培养学生的分析、推理能力和实验能力。
4.培养学生严谨求实的科学品质。
5.培养学生综合运用所学知识的能力。
●教学重点1.用实验巩固有关电解原理的知识。
2.培养学生的分析、逻辑推理能力和学生思维的灵活性。
●教学方法实验、启发、讨论、探究、对比、实践等。
●教学用具投影仪实验用品小烧杯(或U型管)两个、玻璃棒、铁架台、碳棒、粗铁钉、导线、电流表、直流电源。
饱和食盐水、淀粉碘化钾试纸、酚酞试液、蒸馏水。
●教学过程［导入］上节课，我们重点学习了电解饱和食盐水的原理。
但“纸上得来终觉浅，绝知此事须躬行”。
本节课，我们就来亲自做一下电解饱和食盐水的实验。
［板书］实验三电解饱和食盐水。
［师］请大家按以下步骤进行操作，并注意观察实验现象。
［投影展示实验步骤］在小烧杯(或U型管)里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液。
用导线把碳棒、电池、电流表和铁钉相连(如右图)。
接通直流电源后，注意观察电流表的指针是否偏转，以及小烧杯内发生的现象，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。
电解饱和食盐水注：粗铁钉要与直流电源的阴极相连，碳棒与阳极相连。
用玻璃棒沾湿润的KI淀粉试纸检验阳极气体。
［学生操作，教师巡视指导］［学生实验完毕］［请一位同学回答实验现象］［生］饱和食盐水电解时，电流表指针发生偏转，阴、阳极均有气体放出，阳极气体有刺激性气味，并能使湿润的KI淀粉试纸变蓝，且阴极区溶液变红。
［师］很好！请大家写出两根电极上所发生的电极反应式和电解饱和食盐水的总反应式。
［学生书写，请一位同学上黑板写出］［学生板书］阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)总反应式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑［设问］阴极区溶液变红的原因是什么？［生］这是由于饱和食盐水中，水所电离出的H＋在阴极放电，破坏了水的电离平衡(H2OH＋＋OH－)致使阴极区附近溶液中的OH－相对较多，溶液呈碱性，故酚酞变红。
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+ >
电解氯化铜溶液实验的改进
若干电化学实验的改进”的研究成果)
参考文献
[1] 宋心琦，王晶，李文鼎，等.普通高中课程标准实验教科书 化学选修4•化学反应原理[M].北京：人民教育出版社, 2007.
[2] 王晶，郑长龙.普通高中教科书化学选择性必修1[M].北 京:人民教育出版社,2020.
[3] 应丽明.电解氯化铜溶液异常实验现象探析[J].中学化学 教学参考,2020(5):43-45.
⑷熙谋，梁灿彬,秦光戎，等.电磁学[M].北京:高等教育出版 社.1983.
・47・
(1) 缩短两电极间的距离。 装置如图1所示，将一支透明塑料试管切去底 部，并在侧面不同位置上打上些孔，在试管侧面用 细线绑上一根石墨电极，在试管内插入另一根石墨 电极,将其置于盛有CuC】2溶液的小型玻璃槽或广口 瓶中。在实验装置改进后，两根电极之间的距离仅 有一试管壁之隔,CuC12溶液可通过试管壁上的孔洞 连通，溶液中的电阻降至最低，有利于溶液中的
Cu2+,C1-尽快迁移补充到两电极的反应界面。采用 一个合适大小的玻璃槽或广口瓶代替U形管则无需 夹持仪器,操作更方便。
(2) 改变圆柱状石墨棒转角处的形状。 打磨石墨棒转角处,使其从直角状变为圆弧状， 通电时电子将相对均匀地分布于电极表面，析出的 铜就可以覆盖电极表面更大的面积，达到更好的实
4 实验改进创新
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
电解氯化铜实验
电解氯化铜实验
实验演示
操作方法
向U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨电极，用湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极碳棒附近，检验放出的气体。
接通直流电源，观察U形管内发生的现象。
实验现象
接通直流电流一段时间，可看到阴极碳棒上，有一层铜覆盖在它的表面，在阳极碳棒上有气泡放出，放出的气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，并有刺激性气味。
如淀粉碘化钾试纸放时间长一些，电解在进行中还会使变蓝的淀粉试纸褪色。
实验结论
从阳极放出气体的性质可知该气体为Cl2，遇淀粉碘化钾试纸（湿润）变蓝，如时间长一些，生成的I2与Cl2继续作用，使蓝色褪去。
阴极产生铜。
从以上实验可知，溶液受到电流的作用，在导电同时，发生了化学变化，生成铜和氯气，方程式为：CuCl2 Cu＋Cl2↑
实验考点
1、电解原理；
2、氧化还原反应原理以及放电顺序；
3、电极反应式的书写与判断；
4、电子守恒、电荷守恒的应用
经典考题
1、下图中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极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是。
电解原理
惰性电极与活性电极： 惰性电极(铂、金、石墨)：仅仅导电，不参与反应 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
8/11/2013
电解池的工作原理
阴极：电子从电源负极 阴极----溶液中阳 离子得电子----发生还原反应 阳极：溶液中阴离子阳极失电子----发生氧化反 应-----电子 电源正极 电解质的导电过程，就是该溶液的电解过程。
AgNO3﹑H2O 阴极:Ag++e-=Ag 阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2 阴极:2H++2e-=H2↑ 阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2 阴极:2H++2e-=H ↑
HO
2
HO
增大 增大 H2O
电解规律
（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实 质上是电解水。（电解水型）如:Na2SO4﹑KNO3等.
化学能→ 电能 设计电池、金属防腐
应用 8/11/2013
二、电解原理的应用
8/11/2013
电解饱和食盐水反应原理
在U型管里装入饱和食 盐水，用一根碳棒作阳 极，一根铁棒作阴极。 接通直流电源
思考:
（1）电解池的两极各产生什么现象? 若在两极附近均滴加酚酞试液，会 有什么现象? （2）怎样初步检验两极产物的生成? （3）结合教材，分析产生这种现象 的原因。
Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3
Ⅱ与Ⅳ区：电解水型
8/11/2013
如Na2SO4、H2SO4 、NaOH
用惰性电极电解下列溶液
电解物质 Na2SO4(ag) 电极反应
阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑ 阴极:2H++2e-=H2↑ 阳极:2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极:2H++2e-=H2↑ 阳极:2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极:Cu2++2e-=Cu 阳极:2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极:2H++2e-=H ↑
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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+
2、用石墨电极电解Na2SO3溶液
阴极： 2H+ +2e—=H2↑
阳极： SO32- - 2e- +H2O = SO42- + 2H+ 电解 2SO3 +H2O SO42- +H2↑
SO32- > OH－
3、用石墨电极电解熔融NaOH
做CuCl2的溶液电解实验
阅读“电解的原理”，解释现象
阳极
2Cl- －2e- = Cl2↑
阴 C C CuCl 溶液 阳 氧化反应 还原反应 相 Cu H Cl OH 吸
2
e-
e-
阴极
-
-
2+
+
Cu2+ +2e- = Cu
CuCl2
电解
Cu＋Cl2 ↑
一、电解的原理
1、电解的定义：
借助于电流引起氧化还原反应的过程 ⑴电解的内因是自由离子，外因是直流电， 现象是两极有化学反应发生，实质是氧化 还原反应
7、使电解后的溶液恢复原状的方法
NaCl溶液： HCl
AgNO3溶液：Ag2O CuCl2溶液：CuCl2 KNO3溶液： H2O CuSO4溶液： CuO Cu2O Cu(OH)2 CuCO3 Cu2(OH)2CO3 ）
盐酸
AgOH
思考题
1、用石墨电极电解NH4Cl溶液
阴极： 2NH4++2e—=2NH3↑ +H2↑ 阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 2NH4 +
阴极： 2 H 2 e H2 电极反应式： 阳极： 2 Cl 2 e Cl 2
总反应式：2NaCl+2H2O
电解
H2+Cl2+2NaOH
电解 2Cl +2H2O H2+Cl2+2OH-
溶质、溶剂均发生电解反应
⑵电解CuSO4溶液 PH值减小
阴极： Cu 2 e Cu 电极反应式： 阳极： 4 OH 4 e 2 H 2 O O 2
2
总反应式： 2CuSO4 + 2H2O
电解 电解
2Cu + O2 + 2H2SO4
2Cu2+
+ 2H2O
2Cu + O2 + 4H+
溶质、溶剂均发生电解反应
2H2O
电解
2H2 + O2
G
Zn
Zn2+
盐桥
Cu2+
Cu
2+ K+ Zn 硫酸铜
SO4 硫酸锌
2-
Cl
倒置的U形管是盐桥,管内装满饱和KCl 溶液和3%的琼脂凝聚而成。作用是:离 子定向移动，两边溶液呈电中性，反应 继续进行，电流不断流通。
⑵阳极 A.阳极材料是惰性电极时(C、Pt、Au、Ti等) 阴离子失电子 S2- >I- > Br- > Cl- > OH-> NO3-> SO42- > F简单离子先 B.阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液 中的离子不放电
反接电源的正负极仍然电解CuCl2溶液
5、电解反应方程式的书写 ⑴电解NaCl溶液 PH值增大
说 ⑵电解质溶液的电解过程就是导电过程 明 ⑶电解是最强的反应条件（任何电解质 均能电解；2HF H +F )
2 2
⑷电解质溶液导电与金属导电的原理不同 （自由离子、电子；物理、化学变化） ⑸电解质吸收电能发生氧化还原反应
2、电解池（槽）： 借助于电流引起氧化还原反应的装置
构 成 条 件
⑴直流电源 ⑵阴阳两极：由电源的正、负极决定， 与电极材料无关 ⑶电解质溶液：离子浓度大，极板面积大 且间距小，则外电阻小，导电性强 =IR+Ir
活动性相差大，电动势大 离子 浓度 大，内电阻小
ε
I↑腐蚀速率↑
R=ρ
L S
3、电解应的表示方法
⑴电极反应式 阴极： Cu2+ + 2e- = Cu
阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑ ⑵总反应式
电解
CuCl2
Cu＋Cl2 ↑ Cu＋Cl2 ↑
电解 2+ 或：Cu ＋2Cl
4、放电顺序
e－
阴极： Na+ + e— = Na
阳极： ↑ 4Na+ + H2O↑ 4OH4e
= O2 ↑ + 2H2O
4OH-
电解
4Na + O2↑ +
4、用铜电极电解Na2SO4溶液
阴极： 2H+ +2e—=H2↑ 阳极： Cu + 2e- =Cu2 +
Cu +2H2O
电解
Cu(OH)2 + H2
不是电解水，否则H2～H2O!