化学公式定理大全18(电解原理)

不活泼金属 的含氧酸盐
CuSO4、 AgNO 3
CuSO 4 、 H 2 O AgNO 3、 H 2O
Cu； Ag
O2、 H 2SO4 O2、 HNO 3
活泼金属的 K 2SO4、NaNO 3
H2O
H2
O2
含氧酸盐 KNO 3、 Na2SO4
溶液 pH 的变化 减小 增大
增大 增 大 (若 考 虑 C12 的溶 解 ， 则 pH 减小 ) 减小
的预镀层，以使镀层更加牢固和光亮
说 明 于电解槽底，形成阳极泥
②电镀工业的废水中常含剧毒物质如氰化
物、重金属等．因此必须经过处理才能排
放
[氯碱工业 ]
(1) 电解饱和食盐水溶液的反应原理．
阳极电极反应式
(Fe
棒
)
：
2H
＋
－
+2e
Байду номын сангаас
＝
H
2↑
(H ＋ 得电子产生 H 2后，阴极区 OH －浓度增大而显碱性 )
阳极： 阳极→发生氧化反应→活性电极溶解或惰性电极时溶液中的阴离子 的质量减轻或放出 O2 或析出非金属单质．
(或 OH －)失去电子→电极
电子流向： 外接电源 (+) →外接电源 (一 )→电解池阴极→溶液中离子定向移动→电解池阳极→外接电
源(+) ．
电流方向：与电子流向相反．
[离子的放电顺序 ] (1) 在阴极上．在阴极上发生的是得电子反应，因此，电极本身只起导电作用而不能发生氧化还原反 应，发生反应的是溶液中的阳离子，它们得电子的能力顺序为： Ag ＋ 、 Fe3＋、 Cu2＋ 、 H＋ 、Pb2＋ 、Fe2＋、 Zn 2＋、（H ＋）、 Al 3＋、Mg 2＋、 Na ＋、 Ca2＋ 、 K ＋
电解 受直流电的作用 阴、阳离子作定向移动，在两极上有物质 析出 ①电解质溶液的导电过程，就是该溶液的 电解过程②温度升高，电解质溶液的导电 能力增强， 电解速度加快 (但金属的导电性 随温度升高而减弱 )
实例
CuCl2＝Cu2＋+2Cl －
相互关系 电解质只有在电离后才能电解
CuCl 2
Cu2＋+Cl 2↑
溶质 + H2O
H2↑+ 碱 + 卤素单质 X 2(或 S)
(4) 电解不活泼金属含氧酸盐的溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：
溶质 + H2O
O2↑ + 酸 + 金属单质
(5)电解时，若只生成 H2， pH 增大．若只生成 O2，则 pH 减小．若同时生成 H 2 和 O2，则分为三种 情况：电解酸的溶液， pH 减小；电解碱的溶液， pH 增大；电解盐的溶液， pH 不变． 2．电解原理的应用 [铜的电解精炼、电镀铜 ]
增大
不变
归纳： (1)电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液，实际上都是电解水，即：
2H2 O
2H 2↑ + O 2↑
(2)电解无氧酸 (HF 除外 )、不活泼金属无氧酸的水溶液，就是电解溶质本身．例如：
2HCl
H 2↑ + Cl 2↑
CuCl 2
Cu + C12↑
(3) 电解活泼金属无氧酸盐溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：
能量 转变
举例
铜锌原电池
化 学 能 负极：
转 变为
Zn
－
－
2e
＝
Zn
2＋
电能
正极：
2H ＋+2e－＝ H2↑
以石墨为电极电解
电 能转 变 为化 学能
CuCl 2 溶液
阳极：
－
2C1
－
2e－
＝
C1
2↑
阴极：
2＋
Cu
－
+2e
＝
Cu↓
2
[ 导学提纲 ]
高二第二章 电解原理
[用惰性电极作阳极电解酸、碱、盐水溶液的规律 ]
阳极电极反应式 (石墨 )： 2C1―― 2e－＝ Cl 2↑
电解的总化学方程式： 2NaCl + H 2O
2NaOH + H 2↑ + Cl 2↑
(2) 设备：离子交换膜电解槽．离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电 铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成．电解槽的阳极用金属钛制成；阴极由碳
阳极：与直流电源的正极直接相连的一极．
(4) 两个电极要与电解质溶液接触并形成回路． 注意 电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定，与电极材料本身的性质无关．而原 电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定．
[ 惰性电极和活性电极 ] 在电解时，根据电极本身是否参与氧化还原反应，可把电极分为惰性电极 和活性电极两类：
阴极：较易获得 电子的阳离子优 先得到电子，发 生还原反 应阳 极，金属或较易 失去电子的阴离 子优先失 去电 子，发生氧化反 应
电子转移方向 电子由负极流 出，经外电路 回正极
电子由直流电 源 的 负极 流 出，经导线到 达电解池的阴 极，然后通过 电解液中的离 子放电，电子 再从阳极经导 线回到直流电 流的正极
[ 导学提纲 ]
高二第二章 电解原理
1．电解原理 [电解、电解池 (槽 )] 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．借 助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置，叫做电解池或电解槽．
构成电解池 (电解槽 ) 的条件：
(1) 有外加直流电源．
(2) 有电解质溶液或熔融的离子化合物． (3)有两个电极 ( 材料为金属或石墨，两极材料可相同或不同 ) ： 阴极：与直流电源的负极直接相连的一极．
得电子能力由易到难 说明 上列顺序中 H＋ 有两个位置： 在酸溶液中， H ＋得电子能力在 Cu 2＋与 Pb2＋之间； 若在盐溶液中， 则 H ＋位于 Zn2＋ 与 Ag＋ 之间．
(2) 在阳极上．首先应考虑电极是活性电极还是惰性电极，若为活性电极，则是阳极本身失去电
子被氧化成阳离子进入溶液中，即： M ne M n ，此时不能考虑溶液中阴离子的失电子情况； 若为惰性电极，溶液中的阴离子失电子的能力顺序为：
3
[ 导学提纲 ]
高二第二章 电解原理
项目
铜的电解精炼
电镀铜
利用电解原理将粗铜中的杂质 ( 如锌、铁、 利用电解原理在某些金属的表面镀上一
含 义 镍、银、金等 )除去，以获得电解铜 (含 Cu 薄层其他金属 (铜)或合金的过程
的质量分数达 99．95％～ 99．98％ )的过程
目的 电解液
制得电解铜，以增强铜的导电性 CuSO4 溶液 (加入一定量的硫酸 )
物质
代表物
参加电解 的物质
含氧酸
H2SO4、 HNO 3
H2O
酸
无氧酸
HCl
HCl
(除 HF)
碱
强碱
NaOH、 KOH
H2O
不活泼金属 的无氧酸盐
CuCl 2
CuCl 2
阴极 (区) 产物
H2 H2
阳极 (区 ) 产物
O2 C1 2
H2
O2
Cu
C1 2
活泼金属的 盐
无氧酸盐
NaCl
NaCl 、 H2O H 2、NaOH C1 2
阳极材料 粗铜
使金属更加美观耐用， 增强防锈抗腐能力 含有镀层金属离子 (Cu2＋)的电解质溶液作 电镀液 (如 CuSO4 溶液 ) 镀层金属 (Cu)
阴极材料 纯铜
待镀金属制品
电阴 极极
Cu
2＋
－
+2e
＝
Cu
Cu2＋
－
+2e
＝
Cu
反 阳
应 极
式
Cu－
－
2e
＝
Cu2＋
Zn
－
－
2e
＝
Zn
2＋
Ni
－
－
[原电池与电解池 ]
电极
原电池
正、负极由电极 材料决定：相对 活泼的金属作负 极；较不活泼的 金属作正极
电解池
阴、阳极完全由 外加直流电源的 负、正极决定： 与直流电源正极 相连的是阳极； 与直流电源负极 相连的是阴极
电极反应
负极：电极本身失 去电子，发生氧化 反应 正极：溶液中的阳 离子得到电子，发 生还原反应
(1)惰性电极 (C、 Pt 等) ：只起导电作用，不参与反应；
(2)活性电极 (除 Pt、Au 外的其余金属 )：当作阳极时，除起导电作用外，还失去电子变成金属阳离子 进入溶液中．
[电解原理 ] 阴极： 阴极→发生还原反应→溶液中的金属阳离子或
H ＋得电子→电极的质量增加或放出 H2→电极
本身一定不参加反应．
NO
－
3
或
SO42 － 等含氧酸根、
OH－ 、Cl －、Br － 、I －、 S2－
失电子能力由弱到强
1
[ 导学提纲 ]
高二第二章 电解原理
[电离与电解的区别和联系 ]
电离
发生条件 电解质受热或受水分子的作用 ( 无须通电 )
特征
阴、阳离子作不规则的运动，无明显化学 变化
说明
电解质电离时，发生了物理变化和化学变 化
4
[ 导学提纲 ]
高二第二章 电解原理
说明 为除去粗盐中的 Ca2＋、 Mg 2＋、Fe3＋、SO42－ 等杂质离子，需依次加入过量的 BaCl2 溶液 ( 除去
SO42－ )、NaOH
溶液 (除去
Mg
2＋
、
Fe3
＋
)和
Na2CO 3 溶液 (除去
Ca2＋ 和剩余的
Ba2＋ )，最后加入盐酸中和
NaOH 以及将剩余的 Na2CO3 转化为 NaCl．
5
钢网制成． (3) 阳离子交换膜的作用：①把电解槽隔为阴极室和阳极室；②只允许
＋
Na
通过，而
Cl － 、OH － 和气
体则不能通过． 这样，既能防止生成的 H 2 和 Cl2 相混合而发生爆炸， 又能避免 C12 进入阴极区与 NaOH
溶液作用生成 NaClO 而影响烧碱的质量．
(4) 离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程
2e
＝
Ni
2＋
Cu
－
－
2e
＝
Cu2＋
①阳极反应为粗铜中的 Cu 及杂质失去电 ①阳极本身失去电子而溶解
特 点 子而溶解
②溶液中金属阳离子的浓度保持不变
②溶液中 CuSO4 的浓度基本不变
③溶液的 pH 保持不变
当阳极上的 Cu 失去电子变成 Cu2+溶解 ①铜镀层通常主要用于电镀其他金属之前
后，银、金等金属杂质以单质的形式沉积