知识讲解电解的原理基础

精心整理
电解的原理
【学习目标】
1、了解电解池的工作原理；
2、初步掌握一般电解反应产物的判断方法。

1
2
3；（3）4
里阴、阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的导电过程，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的电解过程。

【高清课堂：电解原理#电解反应类型】
要点二、电解类型
1．只有电解质参加的反应（电解CuCl2溶液）
阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑（氧化反应）阴极：Cu2++2e－＝Cu（还原反应）总反应：CuCl2电解Cu+Cl2↑
2．只有水参加的反应（电解稀硫酸）
阳极：4OH--4e－=2H2O+O2?阴极：2H++2e－=H2?
总反应：2H2O电解2H2?+O2?
3．水和电解质均参加的反应（电解饱和食盐水）
阳极：2Cl--2e－=Cl2?阴极：2H++2e－=H2?
总反应：2NaCl+2H2O电解H2?+Cl2?+2NaOH
4．电极参加的反应
阳极反应：Cu-2e－=Cu2+阴极反应：2H+-2e－=H2?
总反应：Cu+2H+电解Cu2++H2?
要点三、电解时电极反应式的书写
1．看电极。

主要是看阳极是何类型的电极，若为活性电极，电极本身被氧化发生氧化反应。

阴极一般不参与电极反应。

2．看离子。

搞清电解质溶液中存在哪些阴离子、阳离子，根据放电顺序书写电极反应式。

3．水溶液中始终有H+和OH－，放电顺序中H+、OH－之后的
离子一般不参与电极反应。

例如：电解CuSO4（aq）的电极反应分析：
如图所示：（1）看电极。

石墨作阳极，Fe作阴极，所以两电极
都不反应。

（2）看离子。

阳离子放电顺序：Cu2+＞H+，故Cu2++2e－＝Cu
阴离子放电顺序：OH－＞SO42－，故4OH－－4e－＝2H2O+O2↑
总方程式为：
2Cu2++2H2O电解2Cu+O2↑+4H+或2CuSO4+2H2O电解Cu+O2↑+2H2SO4
要点诠释：书写电极反应式的步骤一般分为四步：
（1）列物质、标得失；
1
，2
（H+浓
要点诠释：（1）离子的放电顺序主要取决于离子的本性，但还与其他的因素有关（如离子的浓度、溶液的酸碱性等），如在电镀条件下Fe2+、Zn2+的放电顺序在H+之前。

（2）阳离子的放电顺序基本上与金属活动性顺序相反，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但需注意：Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。

【高清课堂：电解规律#电解规律】
要点五、酸、碱、盐溶液电解规律
要点诠释：（1）用惰性电极电解电解质溶液时，首先要全面分析电解质溶液的组成．找
全离子并分为阴、阳离子两组，然后排出阴、阳离子的放电顺序，写出两极上的电极反应式，根据两极的电极反应式写出反应的总方程式。

（2）若阴极为H+放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H+)增大；若阴、阳极同时有H+、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。

（3）用惰性电极电解时，若使电解后的溶液恢复原状态，应遵循“缺什么加什么，缺
溶液，
入
1
2
3
建立计算所需的关系式。

要点诠释：电解的计算：首先正确书写电极反应式（要特别注意阳极材料）；注意溶液中多种离子共存时，要根据离子放电顺序确定离子放电的先后；最后根据得失电子守恒进行相关计算。

【典型例题】
类型一、电解原理
例1、（2015浙江高考）在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O—CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源
利用方式，基本原理如图所示。

下列说法不正
．．确．的是
（）
A．X是电源的负极
B．阴极的反应式是：H2O＋2eˉ＝H2＋O2ˉCO2＋2eˉ＝CO＋O2ˉ
C．总反应可表示为：H2O＋CO2通电H2＋CO＋O2
D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1︰1
【思路点拨】仔细观察图中进入和出去的气体便可判断阴阳极，同时电极反应式也可迎刃而解。

【答案】D
【解析】A、从图示可看出，与X相连的电极发生H2O→H2、CO2→CO的转化，均得电子，应为电解池的阴极，则X为电源的负极，A正确；B、阴极H2O→H2、CO2→CO 均得电子发生还原反应，电极反应式分别为：H2O＋2eˉ＝H2＋O2ˉ、CO2＋2eˉ＝CO＋O2ˉ，B正确；C、从图示可知，阳极生成H2和CO的同时，阴极有O2生成，所以总反应可表示为：H2O＋CO2通电H2＋CO＋O2，C正确；D、从总反应方程式可知，阴极生成2mol气体（H2、CO各1mol）、阳极生成1mol气体（氧气），所以阴、阳两极生成的气体物质的量之比2∶1，D不正确。

故选D。

【总结升华】
举一反三：
【变式1】（2015山东高考）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。

LiOH可由电解法制备。

（1）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。

B 极区电解液为__________溶液（填化学式），阳极电极反应式为__________，电解过程中Li+向_____电极迁移（填“A”或“B”）。

【答案】LiOH；2Cl￣—2e￣=Cl2↑；B
【解析】B极区生产H2，同时生成LiOH，则B极区电解液为LiOH溶液；电极A 为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，根据放电顺序，阳极上Cl￣失去电子，则阳极电极反应式为：2Cl￣—2e￣=Cl2↑；根据电流方向，电解过程中Li+向B电极迁移。

【变式2】某学生为完成2HCl+2Ag==2AgCl↓+H2↑，设计如图所示的四个实验，你认为可行的实验是（）。

【答案】D
类型二、电解规律
例2、某同学按右图所示的装置进行电解实验。

下列说法
中正确的是（）。

A．电解过程中，铜电极上有H2产生
B．电解初期，主反应方程式为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
【思路点拨】考查电解池的原理，需要了解电极反应、总反应及电解过程。

铜连接电源的正极，所以作为电解池的阳极，本身会失电子生成铜离子。

反应初期溶液中氢离子在石墨电极放电生成氢气，当铜离子浓度达到一定程度后会继续在石墨电极放电生成铜单质。

【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。

分别
A
B
C
D
【答案】C
类型三、电解的有关计算
例3、用两支惰性电极插入500mL的AgNO3溶液中，通电电解。

当电解质溶液的pH 由6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），则电极上析出银的质量是（）
A．27mg B．54mg C．108mg D．216mg
【答案】B
【解析】由总的电解反应式：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3
得计算关系式：4Ag~O2~4H+~4e—
因为有HNO3生成，所以pH要变小。

生成HNO3的物质的量为(10-3－
10-6)×0.5mol≈0.5×10-3mol（即忽略原溶液中的氢离子），所以析出银的质量为
0.5×10-3mol×108g/mol=54mg
【总结升华】依电子得失守恒，可得常见的计算关系式：
2Cu~2H2~2Cl2~4Ag~O2~4H+~4OH-~4e—
举一反三：
【变式1】把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（）。

A．1∶2∶3B．3∶2∶1C．6∶3∶1D．6∶3∶2
【答案】D
【变式2】电解2L4mol/L的NaCl溶液，当电路中通过0.02mol电子时，若不考虑由于电解而引起的溶液体积的变化，则溶液的pH为
A．2B．7C．11D．12
【答案】D。