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1、电解池专题讲义及经典例题1、定义：电解池： 借助电流引起氧化复原反应的装置，即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽。阴极：与电源负极相连的一极阳极：与电源正极相连的一极装置：电极反应式：阳极： 2Cl- -2e-=Cl2 (氧化 ) 阴极： Cu2+2e-=Cu(复原 ) 总电极方程式：_ 放电：阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。3、电解：电流(外加直流电 )通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化复原反应(被动的不是自发的 )的过程叫电解。所以电解质导电的实质便是电解电解 CuCl2水溶液为何阳极是Cl-放电而不是OH-放电，阴极放电的是Cu2+而不是 H+？4离子的放电顺序阴极：
2、阳离子在阴极上的放电顺序(得 e-)Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(指酸电离的)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(指水电离的)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+阳极 (1)是活性电极时：电极本身溶解放电(2) 是惰性电极时：阴离子在阳极上的放电顺序失e-S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子)F-练习：电解氯化铜、硫酸铜、盐酸、硫酸、氢氧化钠、氯化钠溶液的电极方程式。2、电解池的构成电源两个电极电解质溶液闭合回路阴极、阳极精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页5、电解质溶液的电解规律惰性电
3、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H2O 强碱的含氧酸盐Na2SO44H+4e=2H24OH4e=O2+2H2O 2H2O2H2 O2不变电解质起导电作用，其量不变，水减少，电解质浓度增大含氧酸H2SO4降低强碱 KOH 升高电解质自身弱碱的非含氧酸盐(氟化物除外)CuCl2Cu2+2e=Cu2Cl2e=Cl2CuCl2Cu+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下降相当于电解质分解，水不参加反应非含氧酸HF 除外 HBr 2H+2e=H22Br2e=Br22HBrBr2+H2升高电解质自身
4、和水强碱的非含氧酸盐NaCl 2H+2e=H22Cl2e=Cl22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2 升高产生碱或酸弱碱的含氧酸盐CuSO42Cu2+4e=2Cu 4OH4e=O2+2H2O 2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2降低6、电解原理的应用氯碱工业如电解饱和食盐水可制得NaOH 、Cl2、H2，而电解稀NaCl 溶液可制备NaClO 。2NaCl+2H2O2NaOH+H2 +Cl2电镀精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页电镀时， 一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液；把待镀金属制成
5、品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极， 而用镀层金属为阳极，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，并在阴极上被复原成金属析出。电镀铜规律可概括为“ 阳极溶解，阴极沉积，电解液不变”镀件电镀与一般的电解本质相同，但在电极材料、电极反应是同种金属的得失电子，宏观上无新物质生成、溶液浓度电解过程浓度一般会发生变化，但电镀则不变的变化等均有差异。铜的电解精炼原理：电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源的正极相连；用纯铜板作阴极，与电源的负极相连，用CuSO4溶液加入一定量的硫酸作电解液。CuSO4溶液中主要有Cu2+、SO、H+、OH-，通电后 H+和 Cu2+移向阴极，并在阴极发生Cu2+2
6、e-=Cu；OH-和 SO移向阳极， 但阳极因为是活性电极故而阴离子并不放电，主要为阳极活泼及较活泼金属发生氧化反应而溶解，阳极反应：Cu-2e-=Cu2+。电解过程中，比铜活泼的Zn、Fe、Ni 等金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解，此时阴极仍发生Cu2+2e-=Cu，这会导致电解液中硫酸铜的浓度不发生变化；Ag 、Au 不如 Cu 易失电子， Cu 溶解时它们以阳极泥形式沉积下来，可供提炼Au、Ag 等贵金属。结论：该过程实现了提纯铜的目的。电解法冶炼金属一些较活泼的金属常用电解的方法冶炼，如 Na、Mg、Al 等金属 这是因为这些金属的阳离子的氧化性很弱， 难以找到经
7、济实用的复原剂，从这个意义上看，电源的负极是最强的复原剂。例如：用石墨作电极电解熔融的氧化铝原料由铝土矿提纯得到纯Al2O3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页设备原理在熔化条件下Al2O3=2Al3+3O2阴极4Al3+12e=4Al 阳极6O212e=3O2总反应式注意：冰晶石作熔剂，降低Al2O3的熔点；电解过程中，定期补充阳极碳块；由铝矾土制备纯 Al2O3。7、电解时电极反应式的书写1看电极。主要是看阳极是何类型的电极，假设为活性电极，电极本身被氧化发生氧化反应。阴极一般不参与电极反应。2看离子。搞清电解质
8、溶液中存在哪些阴离子、阳离子，根据放电顺序书写电极反应式。3水溶液中始终有H+和 OH-，放电顺序中H+和 OH-之后的离子一般不参与电极反应。例如：电解CuCl2溶液的电极反应分析：如下图：看电极。石墨做电极，两极都不反应。看离子。溶液中存在的离子为Cu2ClOHH；阳离子放电顺序Cu2 H故 Cu22e= Cu；阴离子放电顺序ClOH故 2Cl2e= Cl2总方程式为： CuCl2CuCl2典型例题例 1用两支惰性电极插入500mL 的 AgNO3溶液中，通电电解。当电解质溶液的pH 由变为时设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略，则电极上析出银的质量是A27mgB5
9、4mgC108mgD216mg 分析 根据离子放电顺序，先写出两极的电极反应式：阳极： 4OH-4e-=O2 +2H2O阴极： 4Ag+4e-=4Ag其中 OH-来自水，所以总的电解反应式：4Ag+2H2O4Ag+O2 +4H+ 或 4AgNO3+2H2O4Ag+ O2 +4HNO3 因为有 HNO3生成，所以pH 要变小。生成HNO3的物质的量为(10-3-10-6) 0.5 0.5 10-3mol ，所以析出银的质量为0.5 10-3mol 108g/mol=54mg 答案： B 电解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共
10、6 页例 2如下图 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 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？ 2b 周围可观察到什么现象？为什么？分析 此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
11、阳极、 b为阴极，而与之相连的电源M 极为正极， N 极为负极， b 周围酚酞试液变红色。答案： 1M 是电源的正极，N 为负极， 2b 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假设在铁片上镀锌，以下表达中错误的选项是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 电镀的实质就是以非惰性电极为阳极的一种特殊的电解。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
12、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复原反应而析出，且电解质溶液浓度一般不变。故而此题只有A 项不正确。答案： A 例 4串联电路中的四个电解池分别装有0.1mol L-1的以下溶液，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ACuCl2BNaClCAgNO3DKNO3 分析 此题主要考查电解原理、离子放电顺序及电解后溶液pH 变化等问题。 理解电解原理并熟悉掌握阴、阳离子的放电顺序是解此题的关键，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CuCl
13、2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，因此假设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，阳极区域H+、OH-浓度基本不变，因而电解后整个溶液pH会变大，电解AgNO3溶液，阴极Ag+放电；阳极是OH-放电，阳极区域H+浓度变大，溶液pH会显著变小相当于生成稀HNO3。电解KNO3实质是电解水，pH 不变。答案： C 精选学习资料 - - - - - -
14、 - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页例 5将两个铂电极插入500mL CuSO4(aq)中进行电解，通电一段时间后，某一电极上增重0.064g(设电解时无H2放出， 且不考虑水解和溶液体积的变化)，此时溶液中氢离子的物质的量浓度约为A1 10-3mol L-1B4 10-3mol L-1 C2 10-3mol L-1D1 10-7 mol L-1 分析 由于最后溶液中的H+主要由电解CuSO4溶液产生，所以要计算c(H+)，可依据电解的离子方程式2Cu2+2H2O2Cu+O2 +4H+进行解题。题中电极增重必为阴极反应生成Cu 所致，即 n(Cu)=0.064g 64g mol-1，然后依据离子方程式中各物质之间的化学计量数之比，求出生成的 c(H+)。2Cu2+2H2O2Cu +O2 +4H+2mol4mol c(H+c(H+)=4.0 10-3mol L-1 答案： B 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页
