电解原理及经典应用

电解原理及应用一、电解原理1、基本概念(1) 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。

(2) 把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。

(3) 当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程CuCl2Cu＋Cl2↑２、电解池的两极阴极：与电源负极相连的电极。

（发生还原反应）阳极：与电源正极相连的电极。

（发生氧化反应）３、电解池中的电子的移动方向电源负极→电解池阴极→电解液中的阳离子（被还原）电解池中阴离子（被氧化→电解池阳极→电源正极4、电解的本质：电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程5、离子的放电顺序阳离子：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Na+＞K+阴离子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根6、电极产物的判断(1) 阳极放电顺序：活泼阳极(金属)>无氧酸根离子>OH―>含氧酸根离子>F―(2) 阴极放电：溶液中的阳离子放电7、电极反应式的书写：列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。

典型例题【例1】下列有关电解原理的说法不正确的是（）A．电解饱和食盐水时,一般用铁作阳极,碳作阴极B．电镀时,通常把待镀的金属制品作阴极,把镀层金属作阳极C．对于冶炼像钠、钙、镁、铝等这样活泼的金属,电解法几乎是唯一可行的工业方法D．电解精炼铜时，用纯铜板作阴极，粗铜板作阳极【例2】将两个铂电极插入500mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为.【例3】某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为:Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2,下列说法中正确的是:（）A、放电时，负极上发生反应的物质是Fe.B、放电时，正极反应是：NiO2+2e-+2H+=Ni(OH)2C、充电时，阴极反应是：Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2OD、充电时，阳极附近pH值减小.3知识概括、方法总结与易错点分析【例1】甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol/LNaCl溶液与0.1mol/LAgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为:_________二. 电解池中电极反应式的书写1知识梳理1、首先看阳极材料，如果阳极是活泼电极（金属活动顺序表Ag以前），则应是阳极失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不能失电子。

2、如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式阳极（惰性电极）发生氧化反应，阴离子失去电子被氧化的顺序为：S2-＞SO32-＞I-＞Br -＞Cl-＞OH-＞水电离的OH-＞含氧酸根离子＞F-。

阴极发生还原反应，阳离子得到电子被还原的顺序为：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞（酸电离出的H+）＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞（水电离出的H+）＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。

（注：在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得）。

例3、写出用石墨作电极，电解饱和食盐水的电极反应式。

若将上述石墨电极改成铜作电极，试写出电解饱和食盐水的电极反应式。

电解池电极反应式的书写（一）原则：阳极：失电子，发生氧化反应（一般是溶液中阴离子在阳极上失电子，也可能是阳极材料本身失去电子）阴极：得电子，发生还原反应（一般是溶液中阳离子在阴极上得电子）（二）具体分类判断1.阳极为惰性电极（CPt）这类电解池的电极反应式的书写只需考虑电解质溶液中的所有阴阳离子的放电，电极本身不参与放电。

中学阶段阴离子主要掌握I－、Br－、Cl－、OH－的放电，阳离子主要掌握Ag+,Cu2+,H+的放电。

2.阳极为活性电极（如Fe、Cu、Ag等）这类电解池的阳极反应为活性电极本身失去电子生成相应的阳离子，阴极反应为电解质溶液中的阳离子得到电子生成相应的单质。

例1如图：通电5min后，电池5质量增加2.16g，试回答：（1）电源：a 极C池池A池电极反应：C池电极反应：（2）若B槽中共收集到224mL气体（标况），且溶液体积为200mL（设电解过程中溶液体积不变），则通电前溶液中的Cu2+物 AB C质的量浓度为。

（3）若A池溶液体积为200mL，且电解过程中溶液体积不变，则电解后，溶液pH为。

三、电解原理的应用1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气(1) 实验原理：阳极(放电顺序：Cl->OH-)：2Cl―+2e-== Cl2↑(氧化反应)阴极(放电顺序：H＋>Na＋)：2H＋+2e==H2 ↑(还原反应)总反应：2NaCl+2H2O2==NaOH +H2↑+ Cl2↑阴极阳极(2)工业制备方法---离子交换膜法2、电解精炼铜粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液。

阳极(粗铜)：Cu－2e－＝Cu2+阴极(精铜)：Cu2+＋2e－＝Cu比铜活泼的金属杂质——以阳离子形式留于溶液中比铜不活泼的金属杂质——形成阳极泥电解精炼铜过程中CuSO4溶液的浓度基本不变。

3、电镀铜(1) 电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。

(2) 电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。

(3) 镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等(4) 在铁制品上镀铜：阳极——铜,阴极——铁制品,电镀液——CuSO4溶液原理：阳极(Zn) Zn-2e==Zn2+ 阴极(Fe) Zn2++2e == Zn4、电冶金(1) 本质：利用电解使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来(2) 适用范围：制取活泼金属单质，如电解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al知识概括、方法总结与易错点分析14．已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2（SO4）3溶液、盐酸。

接要求回答下列问题：①电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。

请说明原因。

②若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，用导线连接，能否构成原电池？，若能，请写出电极反应式，负极，正极。

③若电极反应为：Cu+2H+= Cu2++H2↑，请在右边框图内画出实现该反应的装置图（运用题目所给材料和药品）。

四．用惰性电极电解烧杯里的溶液PH变化1知识梳理1、电解含氧酸H2SO4阳极：4OH — —4e — = 2H 2O+O 2↑ 阴极：4H ++ 4e — = 2H 2↑通电总的方程式：2H 2O ===== 2H 2↑+O 2↑结论：用惰性电极电解含氧酸实质是电解水。

电解后，酸的浓度增大，即[H +]增大，故溶液的PH 减小。

2、电解无氧酸阳极：2Cl — —2e — = Cl 2↑ 阴极：2H ++ 2e — = 2H 2↑通电 总的方程式：2HCl ===== H 2↑+Cl 2↑结论：用惰性电极电解无氧酸(除HF)，溶质消耗。

电解的结果消耗了HCl ，即[H +]减小，溶液的PH 增大。

3、电解可溶性碱阳极：4OH — —4e — = 2H 2O+O 2↑ 阴极：4H ++ 4e — = 2H 2↑通电总的方程式：2H 2O ===== 2H 2↑+O 2↑结论：用惰性电极电解强碱实质是电解水。

电解后，碱的浓度增大，即[OH -]增大，故溶液的PH 增大。

4、电解活泼金属的含氧酸盐 阳极：4OH — —4e — = 2H 2O+O 2↑ 阴极：4H ++ 4e — = 2H 2↑通电总的方程式：2H 2O ===== 2H 2↑+O 2↑结论：用惰性电极电解活泼金属的含氧酸盐实质是电解水。

电解后溶液的PH 不变，等于7。

5、电解不活泼金属的无氧酸盐阳极：2Cl — —2e — = Cl 2↑ 阴极：Cu 2+ + 2e — = Cu 通电总的方程式：CuCl 2 ===== 2Cu + Cl 2↑结论：用惰性电极电解不活泼金属的无氧酸盐(除氟化物)，溶质消耗。

电解的结果使[Cu 2+]减小，溶液的[H +]减小，溶液的PH 略有增大。

Cu 2+ +2H 2O Cu(OH)2 + 2H + 6、电解活泼金属的无氧酸盐阳极：2Cl — —2e — = Cl 2↑ 阴极：4H ++ 4e — = 2H 2↑通电总的方程式：2NaCl + 2H 2O ==== 2NaOH + H 2↑+ Cl 2↑结论：用惰性电极电解活泼金属的无氧酸盐，溶质、水同时消耗。

电解的结果生成碱，电解后溶液PH 增大。

7、电解不活泼金属的含氧酸盐阳极：4OH — —4e — = 2H 2O+O 2↑ 阴极：Cu 2+ + 2e — = Cu通电 总的方程式：2CuSO 4 +2H 2O ==== 2H 2SO 4+2Cu+O 2↑2典型例题例1：工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。

电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式为 ；CuSO 4 Na 2SO 4 NaOH NaCl HCl CuCl 2②通电开始后，阴极附近溶液pH 会增大；其原因是 ；③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出品 （填写“A ”或“B ”）导出。

课后练习1.（安徽卷12）Cu 2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu 2O 的电解池示意图如下，电解总反应：2Cu+H 2O==Cu 2O+H 2O 。

下列说法正确的是（ ）A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1mol 电子转移时，有0.1molCu 2O 生成。

2. 镍氢电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。

镍氢电池的总反应式H 2+NiO(OH)Ni(OH)2。

根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（ ）A ．电池放电时，电池负极周围溶液的pH 不断增B ．电池放电时，镍元素被氧化C ．电池充电时，氢元素被还原D ．电池放电时，氢气是负极3．（2012福建省泉州市俊来中学高三年级月考化学）下列叙述正确的是 （ ）A ．在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应B ．用惰性电极电解Na 2SO 4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2C ．用惰性电极电解饱和NaCl 溶液，若有1 mol 电子转移，则生成1 molNaOHD ．镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀4.下列叙述中正确的是（ ）A ．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属。