2021第十五讲 电解池知识梳理(1)

第十五讲 电解池知识梳理
一、 电解池原理
1.定义：电解：使直流电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原 反应的过程；
电解池：将电能转化为化学能的装置；
特点：将电能转化为化学能；借助电流使非自发进行的氧化还原反应得以发生 2.形成条件：
①与直流电源相连的两个电极； a.电源为直流电源；
b.跟直流电源的负极相连的电极是电解池的阴极； 跟直流电源的正极相连的电极是电解池的阳极。

C.电极可以是惰性电极如Pt 、Au 、石墨，或活泼电极如Zn 、Fe 、Cu 、Ag 等） ②电解质溶液（或熔融电解质）；
③形成闭合回路：通过盐桥或离子交换膜相连 电子流向：
通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，阳离子向阴极移动在阴极获得电子发 生还原反应，阴离子向阳极移动在阳极失电子发生氧化反应，电子从阳极流出，沿导线流回 电源正极。

即：电源负极 ⎯⎯⎯⎯⎯→
⎯⎯⎯⎯⎯→
e
电子（ ）流入
电源正极
电子（ ）流出 阴极←⎯ ⎯⎯ ⎯⎯ ⎯⎯ ⎯⎯⎯→
e
电子（ ）流入
电源正极
-
离子定向移动
阳极
e −
离子移动方向：
阳
离
⎯向⎯→阴⎯出⎯→阴离子； 阴离⎯向⎯→阳⎯出
⎯→阳离子
工作原理： 通电前，电解质溶液里的阴、阳离子在水溶液中自由移动，通电后，这些自由移动的阴、阳 离子改做定向移动，阴离子向阳极移动并失去电子而氧化，阳离子则向阴极移动得到电子被 还原。

二、 电解规律与类型 规律 详解
若阳极金属电极在活动性顺序表Ag （包括Ag ）之前，则这些金属电极首
活泼 先失去电子进入溶液，此时溶液中其他离子不再失电子。

电极 如Fe 做阳极电极时， Fe 优先在阳极发生氧化反应失电子，
- =Fe 2+
电极反应为：Fe －2e
阳极放电 若阳极为金(Au)、铂(Pt)、石墨等惰性电极时，由于惰性电极很难失电子， (失电子)顺序
惰性 电极
因此主要是溶液中的阴离子失电子，一般阴离子还原性越强则越易失电 2->I －>Br －>Cl －>OH －>含氧酸根离子。

子，因此，阴离子放电顺序为：S
-要强，如SO 32-先
注意：非最高价含氧酸根离子的失电子能力一般比OH
- 失电子等。

于OH
可总结为：
->最高价含氧酸根离子>F -
活泼阳极（Zn 、Fe 、Cu 、Ag ）>无氧酸根离子>OH
阴极放电 阴极上一般由溶液中阳离子获得电子，阳离子氧化性越强则越易得电子，阳离子
(得电子)顺序
放电顺序一般为：
+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(盐溶液) >Al3+>Mg2+>Na+ Ag
总结
（惰性电极）
注：对阴阳离子在两极上放电顺序的考查，可看作是对离子氧化性或还原性强弱
的考查，但实际放电顺序与离子性质、溶液浓度、电流强度、电极材料等都有关，
相对比较复杂，不应将放电顺序绝对化，故以上仅是一般规律，在解决具体的电
解问题时需要具体问题具体分析。

三.电解池电极反应方程式的书写
书写方法
已知两个电极方程式使两个电极反应式得失电子数相等后，再将两式相加，消去相同的化学式即写总反应方程式可。

但要注意：有水参与的电解反应电极反应不能相加得总方程；
已知总方程式写电极方程式分为四步（与原电池的方法联合记忆）：
①判物质，标得失；②选离子，配电荷；③配系数，巧用水；④两式加，验总式。

①首先要判定是否为电解池。

详细内容可参照原电池
②对于电解池，首先要考虑阳极材料，若为惰性电极，溶液中的阴离子被氧
根据信息
反应现象或反应装置写电极反应方程式化失电子；若为活性电极(如，Fe、Cu 等活泼金属)，则先被氧化失电子的是
电极本身。

③若溶液中阴阳离子有多种，则先根据离子放电顺序来判定什么离子先放电，什么离子后放电，再写出电极方程式。

④如可以通过实验的现象直接判断出最终的电极产物，则可以根据判断出的反应物和产物先写出总反应方程式，之后利用加减法写出电极反应式。

加减法
书写电极反应式阴阳极反应式之和为总反应的方程式。

一般先写出反应的总方程式和较易写出的电极反应式，然后用总方程式减去较易写出的电极反应式得较难写的电极反应式。

四、电解原理的应用
电解食盐水电镀电解精炼电冶金
(氯碱工业) (电镀锌) (电解精炼铜) (电解法制Na/Mg/Al)
装置
示意图
阴极反应
++2 e－H2↑
2H
阴极区域酚酞变红
Zn －Zn2++2 e
2++2 e
C u2++2 e－Cu
（精铜）+
+2 e－2Na
2Na
阳极反应2Cl--2 e－Cl2↑
湿润的淀粉碘化钾－
Zn2+
Zn-2 e
－Cu2+
Cu-2 e
（粗铜）
--2 e－Cl2↑
2Cl
试纸变蓝当存在Zn、Fe、Ni 等
金属杂质时，先于Cu
失电子形成金属阳离
子；含有的Ag、Pt、
Au 等不活泼金属杂
质，这些杂质不会在
阳极失电子，从而在
阳极区沉积下来形成
含贵重金属的阳极
泥。

总反应2NaCl+2H2O
电解
2NaOH+H2↑+Cl2↑
——2NaCl电解
2Na+Cl2↑
(1)阴极室与阳极室用(1)镀件必须作阴极。

(1)粗铜作阳极溶解下(1)制备金属钠，用熔阳离子交换膜分开，镀层金属必须作阳来；精铜作阴极，有融的NaCl，而不是+通过，
允许阳离子Na 极。

铜析出，阴极质量增NaCl 的水溶液；
-、OH-)
阻止阴离子(Cl
(2)用含镀层阳离子的加。

(2)制备金属镁，用熔
和分子Cl2 通过，这样(2)阳极泥中含有Ag、融的MgCl2，不用熔融
溶液作电镀液。

能阻止H2 和Cl2 混合(3)电镀前后电镀液的Pt、Au 等贵重金属。

MgO 或MgCl2 的水溶
爆炸，又能避免Cl2 (3)当粗铜中含有Zn、
浓度保持不变液；
和NaOH 溶液作用生(4)镀件需酸洗去除表Fe、Ni 等活泼金属时，(2)制备金属铝，用熔
说明成NaClO 而影响烧碱
的质量。

面的锈。

此时需要说明：当锌
2+)
电解质溶液中c(Cu
会不断减少，应定期
融的Al2O3 并且用冰
晶石（Na3AlF6）作助
(2)食盐水需经净化，离子浓度较高时，锌的更换电解质溶液；融剂（降低融解温
2+、Ca2+、Fe3+、
除去Mg
离子会先于氢离子在一般情况下阳极减少度），不用熔融的
2-，一般加NaOH
SO4
阴极得电子。

Cu 的质量小于阴极增AlCl3(共价化合物，不
2+、Fe3+离子，
除Mg
加铜的质量。

导电)，也不能用AlCl3
2-，加
加BaCl2 除SO4
2+和过量
Na2CO3 除Ca
水溶液。

2+，最后加盐酸除过
Ba
-和CO32-。

量OH。