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1、 第 1 页第 4 章第三节 电解池电解原理基础知识导引1电解 电解 CuCl2 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。如用惰性电极电解 CuCl2 溶液时，电极反应式：阳极 2Cl2e=Cl2（氧化反应）阴极 Cu2+2e=Cu（还原反应）电解方程式为：CuCl 2 Cu+Cl22电解池把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。 电解池与直流电源的连接 其中跟直流电源或原电池的负极相连的电极是电解池的阴极；跟直流电源或原电池的正极相连的电极是电解池的阳极。3电解（1）概念：使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。（2）电子流动的方向：电子
2、从外接直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，电解池溶液中的阳离子移向阴极，并在阴极获得电子而被还原，发生还原反应；与此同时，电解池溶液中的阴离子移向阳极，并在阳极上失去电子（也可能是阳极很活泼而本身失去电子）而被氧化，发生氧化反应。这样，电子又从电解池的阳极流出，沿导线而流回外接直流电源的正极。（3）电极反应的类型：阳极反应为氧化反应，阴极反应为还原反应，故而阴极处于被保护的状态，而阳极则有可能被腐蚀。4、电极名称的进一步理解电解池：根据离子的迁移方向可以把电极分成阳极、阴极。阳离子移向的电极（或与直流电源负极相连的电极）为阴极、阴离子移向的电极（或与直流电源正极相连的电极）为阳极。在原
3、电池中，称正极、负极，其中负极流出电子在电解池中，称阳极、阴极，其中阴极流入电子电解池的阳极与原电池的正极相连，电解池的阴极与原电池的负极相连 第 2 页5、电极反应式和电解方程式的书写电极反应式与电解方程式的书写书写电极反应，首先要搞清楚电极材料，然后分析溶液中离子情况，再根据阴、阳极放电的规律，得出相应的结论。电解过程总反应方程式叫电解方程式(指电解时总的化学方程式或离子方程式) 。要正确书写电解方程式，首先要正确写出电极反应式，然后分析参加电极反应的离子来自何种物质，这样才能正确写出反应物、生成物，配平且在等号上方注明“电解 ”或“ 通电”。书写的具体步骤： 先查阳极电极材料和确定溶液中
4、的离子种类如用 C 电极电解 CuSO4 溶液：溶液中有 CuSO4=Cu2+SO42；H 2O H+OH-。溶液中存在 Cu2+、H +、OH 、SO 42共 4 种离子。由放电顺序确定放电产物和电极反应C 电极为惰性电极，不参加反应。放电能力 Cu 2+ H+ Cu 2+放电生成 CuOHSO 42，OH 放电生成 O2电极反应： 阴极2Cu 2+4e=2Cu 阳极4OH -4e2H 2O+O2溶液中余下的 H+和 SO42结合成新物质 H2SO4。由电极反应产物，写出总反应式电解方程式如上述反应中的反应物为 CuSO4 和 H2O，产物是 Cu、O 2 和 H2SO4，电解方程式为：2C
5、uSO 4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO46、电解时电极放电顺序的判断离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度和温度、电流的大小、电极的材料及电极间的距离等都有关系。中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响。阳极放电顺序 看电极，如果是活性电极（指金属活动顺序表 Ag 及 Ag 以前的金属）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。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中的阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。阴离子放电顺序：S2I Br Cl OH 含氧酸根 F（实际上在水溶液中的电解，O
6、H 后面的离子是不可能放电的，因为水提供的 OH会放电）阴极放电顺序阴极本身被保护，直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：Ag+Hg 2+Fe 3+Cu 2+(H +)Pb 2+Sn 2+Fe 2+Zn 2+ (H+)Al 3+Mg 2+（类似，在水溶液中的电解，H +后面的离子一般是不放电的，因为水提供的 H+会放电；Pb 2+Sn 2+Fe 2+Zn 2+浓度很大时排在 H+前面，离子的放电顺序往往还与溶液的酸碱性、温度、离子的浓度等有关）7、电解质溶液的电解规律（惰性电极）被电解的物质电解质实例 阴极 阳极 总方程式 溶液的 pH 备注强碱的含氧酸盐Na2SO4不变含氧酸H2S
7、O4 降低H2O强碱 KOH4H+4e=2H2 4OH4e=O2+2H2O 2H2O 2H2O2升高电解质起导电作用，其量不变，水减 第 3 页少弱碱的非含氧酸盐(氟化物除外)CuCl 2Cu2+2e=Cu 2Cl2e=Cl2 CuCl2 Cu+Cl2具体看金属阳离子水解能力与生成的气体溶于水后的反应。此处 Cl2 溶于水的酸性强于 Cu2+水解的酸性，所以pH 下降电解质自身非含氧酸（HF 除外）HBr2H+2e=H2 2Br2e=Br2 2HBr Br2+H2升高相当于电解质分解，水不参加反应强碱的非含氧酸盐NaCl2H+2e=H2 2Cl2e=Cl22NaCl+2H2O2NaOH+H2+
8、Cl2 升高电解质自身和水 弱碱的含氧酸盐CuSO4Cu2+42e=2Cu4OH4e=O2+2H2O2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2降低产生碱或酸8、电解质溶液电解时（均为惰性电极），pH 变化情况，电解液复原所需加入物质及电解类型（与上面的 9 相互对照补充）（1）分解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如 NaOH、H 2SO4、K 2SO4 等）的电解。阴极：4H +4e-=2H2 阳极：4OH -4e-=O2+2H2O 总反应：2H 2O 2H2+O2阴极产物：H 2；阳极产物：O 2。 电解质溶液复原加入物质： H2O。pH 变化情况：原来酸性的溶液 pH 变小，
9、原来碱性的溶液 pH 变大，强酸（含氧酸）强碱的正盐溶液 pH 不变。（2）分解电解质型：无氧酸（除 HF 外）、不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）的电解，如 HCl、CuCl 2 等。阴极：Cu 2+2e-=Cu 阳极：2Cl -2e-=Cl2 总反应：CuCl 2 Cu+Cl2阴极产物：酸为 H2，盐为金属；阳极产物：卤素等非金属单质。电解液复原加入物质为原溶质，如电解 CuCl2 溶液，需加 CuCl2。pH 变化情况：如电解无氧酸溶液 pH 变大但不会超过 7；如为盐溶液的电解则视无氧酸根的情况而定（如：电解CuCl2 溶液时，由于生成的 Cl2 溶于水产生的酸性强于 Cu2+水解产生
10、的酸性，所以 pH 下降；电解 Na2S 溶液时，由于生成 NaOH 使 pH 升高）。（3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解，如 NaCl、MgBr 2 等。阴极：2H +2e-=H2 阳极：2Cl -2e-=Cl2 总反应：2NaCl+2H 2O 2NaOH+H2+Cl2阴极产物：碱和 H2；阳极产物：卤素等非金属单质。电解饱和食盐水的产物分别为 NaOH 和 H2 以及 Cl2。电解液复原加入物质为卤化氢。电解饱和食盐水，要使电解质溶液复原需加入 HCl。pH 变化情况：电解液 pH 显著变大（4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，如 CuSO4、AgNO
11、 3 等。阴极：2Cu 2+4e-=Cu 阳极：4OH -4e-=O2+2H2O 第 4 页总反应：2CuSO 4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4阴极产物：析出不活泼金属单质；阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气，本例中分别是 Cu 以及 H2SO4、O 2。电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物（金属价态与原盐中相同）。如电解 CuSO4 溶液，复原需加入 CuO。 pH 变化情况：溶液 pH 显著变小。9、实验分析：电解 CuCl2 溶液（1）电极材料阴极可用惰性电极甚至较活泼的金属，但阳极需使用惰性电极，否则会发生氧化反应而溶解。（2）惰性电极一般指金、铂、石墨电极，而银、铜等均是活性
12、电极。（3）实验现象：通电后，电流表指针发生偏转，阴极石墨棒上析出一层红色固体，阳极表面有气泡放出，可闻到刺激性气味。（4）淀粉碘化钾试纸的作用：检验阳极产物是否为 Cl2。使用时应先润湿并缠于玻棒端或用镊子夹持，作用时间不宜太久，否则变蓝后的试纸又会失去蓝色。12、电解原理的应用氯碱工业如电解饱和食盐水可制得 NaOH、Cl 2、H 2，而电解稀 NaCl 溶液可制备 NaClO。2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2典型例题剖析例 2如图所示 A 为一张浸透淀粉碘化钾溶液并滴有酚酞试剂的滤纸，a、b 为两张紧贴在滤纸上的铂片，并用导线和直流电源 M、N 两极相连接，通电后，在 a
13、周围观察到无色溶液变为蓝色。（ 1）电源哪一个极是正极？哪极是负极？（2）b 周围可观察到什么现象？为什么？分析本题装置实际上是电解 KI 溶液，由于 a、b 为铂电极是惰性电极，则在阳极上放电的应是 I-，其电极反应为：2I -2e-=I2；阴极是水电离出来的 H+放电，其电极反应为：2H +2e-=H2，由于 H+在阴极上不断放电，破坏了水的电离平衡，使阴极附近 OH-浓度增大。从题给条件分析可知，a 周围观察到蓝色，说明有 I2 生成，所以 a 为阳极、 b为阴极，而与之相连中的电源 M 极为正极，N 极为负极，b 周围酚酞试液变红色。答案：（1）M 是电源的正极，N 为负极，（2）b
14、极周围可看到溶液红色，因为 b 极为阴极，其电极反应为 2H+2e-=H2，由于 H+不断放电破坏了水的电离平衡，c(OH -)增大，使得 b 极附近碱性增大，酚酞变红。例 3若在铁片上镀锌，以下叙述中错误的是（A ）A可把铁片与电源的正极相连 B电解质必须用含有锌离子的可溶性盐C锌极发生氧化反应 D铁极的电极反应式为 Zn2+2e-=Zn分析电镀时一般以镀层金属为电解池的阳极，待镀件为阴极，含镀层金属离子的电解溶液为电镀液。电镀过程中镀层金属发生氧化反应而成为离子溶入电解液，其离子则在待镀件上发生还原反应而析出，且电解质溶液浓度一般不变。故而本题只有 A 项不正确。例 4串联电路中的四个电解
15、池分别装有 0.1molL-1 的下列溶液，用铂电极电解，连接直流电源一段时间后，溶液的pH 最小的是（C ）ACuCl 2 BNaCl CAgNO 3 DKNO 3分析在电解时，如果 H+或 OH-在电极上放电往往会导致电极附近溶液 H+或 OH-浓度发生改变，从而引起电极附近 pH 变化。对于电解 CuCl2 溶液，尽管 H+或 OH-都没有在阴极或阳极上放电，但由于 CuCl2 是强酸弱碱盐，水解后溶液呈酸性，因此若 CuCl2 完全电解后，如果不考虑 Cl2 溶于水生成 HCl 和 HClO，溶液呈中性，pH 增大（实际上由于生成 HCl、HClO， 溶液呈微酸性）。电解 NaCl 溶液 H+在阴极上放电，阴极附近 OH-浓度增大；阳极上 Cl-放电，
