高考化学考点电解原理和规律(提高)

高考总复习 电解原理和规律

【考纲要求】

1．了解电解池的工作原理，结合原电池工作原理，加深对化学能与电能相互转化的理解。 2．掌握离子的放电顺序，能写出电极反应式和电解池总反应方程式。 3．掌握电解产物的判断和计算。 【考点梳理】

考点一：电解原理

1．电解的定义：使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。

电解是最强有力的氧化还原手段，可将不能自发进行的氧化还原反应得以发生。 2．电解池的装置特点：有外接电源，将电能转化为化学能。 3．形成条件：（1）与电源两个电极相连；（2）电解质溶液（或熔融的电解质）；（3）形成闭合回路。 4．阴阳极的判断及反应：

考点二：原电池与电解池的比较

原电池 电解池 能量转化 化学能→电能 电能→化学能 反应特征

自发进行

非自发进行

装置举例

电极

电池的正、负极由电极材料决定 负极：较活泼的金属

正极：较不活泼的金属、金属氧化物、非金属导体

阴、阳极由所连电源决定

阴极：接直流电源负极 阳极：接直接电源正极

电极反应

负极：失去电子、发生氧化反应 正极：得到电子、发生还原反应

阳极：阴离子或金属单质失电子发生氧化反应 阴极：阳离子得电子发生还原反应 电子流向 负极e

-

−−−−→外电路

正极

考点三：电解规律

1．电极材料

（１）活性电极：既导电又能反应（针对阳极，指金属活动顺序表Ag 及Ag 以前的金属。）

（２）惰性电极：只导电不溶解（惰性电极一般指金、铂、石墨电极，而银、铜等均是活性电极。） 2．离子放电顺序

（1）阳极：阴离子放电顺序

（活性金属）＞ S 2—＞I —＞Br —＞Cl —＞OH —＞含氧酸根＞F —

阴极←—|←—阳极

离子放电

e ―

e ―

（实际上在水溶液中的电解，OH—后面的离子是不可能放电的，因为水提供OH—的会放电）

（2）阴极：阳离子放电顺序

阴极本身被保护，直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：

Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+（酸中）＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+（水中）＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。要点诠释：

阴阳离子在两极上放电顺序复杂，与离子性质、溶液浓度、电流强度、电极材料等都有关，不应将放电顺序绝对化，以上仅是一般规律。

3．电极反应式和电解总方程式

（1）电极反应式的书写

①首先判断阴、阳极，分析电极材料，判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。阳极为金属活性电极时，电极材料放电。

②再分析溶液中的离子种类，根据离子放电顺序，分析电极反应，并判断电极产物，写出电极反应式。

③电解水溶液时，应注意放电顺序中H+、OH―之后的离子一般不参与放电反应。

（2）电解化学方程式的书写

①必须在长等号上标明“电解”。

②仅是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。

如电解CuCl2溶液：CuCl2电解Cu+Cl2↑

③仅有水被电解，只写水及电解产物即可。

如电解NaOH溶液、稀H2SO4：2H2O电解2H2↑+O2↑。

④电解质、水同时被电解，则都要写进方程式。

如电解AgNO3溶液：4AgNO3+2H2O电解4Ag+O2↑+4HNO3。

解题依据是得失电子守恒，解题方法一般有如下几种：

（1）根据电子守恒法计算：

用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

（2）根据总反应式计算：

先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。

（3）根据关系式计算：

根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。【典型例题】

类型一、电解原理

例1．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意

图，电解总反应为：2Cu+H2O 通电

Cu2O+H2↑。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0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O

生成

【思路点拨】由总反应知Cu失电子为阳极，则石墨为阴极。

【答案】A

【解析】由总反应知失电子的为Cu，得电子的是H2O中的氢元素。因此Cu极为电解池的阳极，接电源的正极，石墨为阴极，接电源的负极。当有0.1 mol电子转移时，应有0.05 mol Cu2O生成。

【总结升华】解答有关电解问题的步骤：

（1）首先要判定是否为电解池，有外接直流电源则为电解池，否则不是电解池。

（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化；若为活性电极，则被氧化的是电极本身。

（3）若溶液中的阴、阳离子有多种，则据离子放电顺序判定什么离子先放电，什么离子后放电，并写出电极反应式。

（4）根据电极反应式解答相关问题。

举一反三：

【变式1】某同学按下图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是（）

A．电解过程中，铜电极上有H2产生

B．电解初期，总反应方程式为：Cu+H2SO4电解CuSO4+H2↑

C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出

D．整个电解过程中，H+的浓度不断增大

【答案】B、C

【解析】本题主要考查电解的基本原理，由题目所给图示可知，活泼金属铜作阳极，发生反应：Cu－2e－==Cu2+。同时溶液中的H+在阴极石墨上发生反应：2H++2e－==H2↑，总反应的化学方程式为：Cu+H2SO4电解

CuSO4+H2↑，所以A项不正确，B项正确，D项不正确；随着电解过程不断进行，溶液中的Cu2+浓度不断增大，一定时间后即当c (Cu2+)较大时，由于Cu2+的氧化性大于H+，故此时阴极发生反应：Cu2++2e－==Cu，所以C项正确。

【变式2】右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是（）。

A．a为负极，b为正极

B．a为阳极，b为阴极

C．电解过程中，d电极质量增加

D．电解过程中，氯离子浓度不变

【答案】C

【解析】电流从电源的正极流出，故a为电源的正极，b为负极；与电源正极相

连的c为阳极，与电源负极相连的d为阴极。A、B均不正确。在电解过程中，因Cu2+

是阳离子，移向阴极d，在阴极放电析出Cu，所以d电极质量增加；Cl－是阴离子，

移向阳极c，在阳极放电析出Cl2，会导致溶液中氯离子浓度降低。故C对D错。

注意：电流方向与电子运动方向相反。