电解的原理

考纲要求 1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。

考点一电解的原理

1．电解定义

在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。

2．能量转化形式

电能转化为化学能。

3．电解池

(1)构成条件

①有与电源相连的两个电极。

②电解质溶液(或熔融盐)。

③形成闭合回路。

(2)电极名称及电极反应式(如图)

(3)电子和离子的移动方向

4．阴阳两极上放电顺序

阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。离子的放电顺序取决于离子本身的性质即

离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。

(1)阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序：

(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。

若是惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见离子的放电顺序是

特别提醒一般情况下，离子按上述顺序放电，但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大的也可以先放电。如理论上H＋的放电能力大于Fe2＋、Zn2＋，但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液中，由于溶液中c(Fe2＋)或c(Zn2＋)≥c(H＋)，则先在阴极上放电的是Fe2＋或Zn2＋，因此阴极上的主要产物为Fe或Zn；但在水溶液中，Al3＋、Mg2＋、Na＋等是不会在阴极上放电的。

深度思考

1．分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)。

(1)电解水型

电解质(水溶液)

电极

方程式

电解

物质

总化学

方程式

电解质

浓度

溶液

pH

溶液

复原

含氧酸(如

H2SO4) 阳极：4OH－－4e

－===O2↑＋2H2O

阴极：4H＋＋4e－===2H2↑H2O

2H2O=====

电解

O2↑＋2H2↑

增大

减小加H2O

强碱(如NaOH) 增大加H2O

活泼金属的含

氧酸盐(如

KNO3、Na2SO4)

不变加H2O

电解水型电解一段时间后，其电解质的浓度一定增大吗？举例说明。

答案不一定，如用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液，一段时间后会析出Na2SO4·10H2O晶体，剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液，此时浓度保持不变。

(2)电解电解质型

(3)放H2生碱型

要使电解后的NaCl溶液复原，滴加盐酸可以吗？为什么？

答案不可以，因为电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2，所以应通入氯化氢气体，加入盐酸会引入过多的水。

(4)放O2生酸型

(如CuSO 4)

阴极：2Cu 2＋＋4e －===2Cu

盐 O 2↑＋4H ＋

①要使电解后的CuSO 4溶液复原，加入Cu(OH)2固体可以吗？为什么？加入CuCO 3为什么也可复原？

答案 不可以 因为电解CuSO 4溶液时，尽管Cu 2＋

和OH －

分别放电，按照电极反应式Cu 2

＋

＋2e －

===Cu 、4OH －

－4e －

===2H 2O ＋O 2↑，氢元素变成H 2O 仍然留在溶液中，只有Cu 析出和O 2逸出，且物质的量之比为2∶1，所以要让溶液复原，需要加CuO ，而不能加Cu(OH)2。加入CuCO 3时，CO 2变为气体逸出，相当于加的是CuO 。

②若用惰性电极电解CuSO 4溶液一段时间后，需加入98 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为多少？ 答案 4N A

解析 方法一：98 g Cu(OH)2的物质的量为1 mol ，相当于电解了1 mol 的CuSO 4后，又电解了1 mol 的水，所以转移的电子数为2N A ＋2N A ＝4N A 。

方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(OH)2的O 2－失电子数相等，共4N A 。 (5)通过以上分析，电解质溶液复原应遵循什么原则？

答案 电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则，即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。

2．根据金属活动顺序表，Cu 和稀H 2SO 4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu 和稀H 2SO 4反应产生H 2?

答案 Cu 作阳极，C 作阴极，稀H 2SO 4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解反应式为阳极：Cu －2e －

===Cu 2＋

，阴极：2H ＋

＋2e －

===H 2↑。总反应式：Cu ＋2H ＋

=====电解

Cu 2

＋

＋H 2↑。

题组一 电解规律的应用

1．以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水，关于两个电解池反应的说法正确的是( ) A ．阳极反应式相同

B ．电解结束后所得液体的pH 相同

C ．阴极反应式相同

D ．通过相同电量时生成的气体总体积相等(同温同压)

答案 C

解析 A 项，以石墨为电极电解水，阳极：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，以石墨为电极电解饱和食盐水，阳极：2Cl －－2e －===Cl 2↑，二者阳极电极反应式不同，故A 错误；B 项，电解水溶液的pH 不变，电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，pH 变大，所以电解结束后所得液体的pH 不相同，故B 错误；C 项，以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水阴极上都是2H ＋＋2e －===H 2↑，所以阴极电极反应式相同，故C 正确；D 项，设转移电子数为4 mol ，则依据电解方程式：2H 2O=====电解

2H 2↑＋O 2↑～4e －，电解水生成3 mol 气体，依据电解方程式2NaCl ＋2H 2O=====电解

2NaOH ＋Cl 2↑＋H 2↑～2e －，电解饱和食盐水生成4 mol 气体，故D 错误。

2．用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH 依次为升高、不变、降低的是( ) A ．AgNO 3 CuCl 2 Cu(NO 3)2 B ．KCl Na 2SO 4 CuSO 4 C ．CaCl 2 KOH NaNO 3 D ．HCl HNO 3 K 2SO 4 答案 B

解析 由电解电解质溶液的四种类型可知：

题组二 电极方程式及电极产物的判断

3．(2016·北京理综，12)用石墨电极完成下列电解实验。