高中化学知识点—电解原理及其应用

高中化学知识点规律大全

——电解原理及其应用

1．电解原理

[电解、电解池(槽)] 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解．借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置，叫做电解池或电解槽． 构成电解池(电解槽)的条件： (1)有外加直流电源．

(2)有电解质溶液或熔融的离子化合物．

(3)有两个电极(材料为金属或石墨，两极材料可相同或不同)： 阴极：与直流电源的负极直接相连的一极． 阳极：与直流电源的正极直接相连的一极． (4)两个电极要与电解质溶液接触并形成回路．

注意 电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定，与电极材料本身的性质无关．而原电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定．

[惰性电极和活性电极] 在电解时，根据电极本身是否参与氧化还原反应，可把电极分为惰性电极和活性电极两类： (1)惰性电极(C 、Pt 等)：只起导电作用，不参与反应；

(2)活性电极(除Pt 、Au 外的其余金属)：当作阳极时，除起导电作用外，还失去电子变成金属阳离子进入溶液中． [电解原理]

阴极：阴极→发生还原反应→溶液中的金属阳离子或H ＋

得电子→电极的质量增加或放出H2→电极本身一定不参加反应．

阳极：阳极→发生氧化反应→活性电极溶解或惰性电极时溶液中的阴离子(或OH －

)失去电子→电极的质量减轻或放出O 2或析出非金属单质．

电子流向：外接电源(+)→外接电源(一)→电解池阴极→溶液中离子定向移动→电解池阳极→外接电源(+)． 电流方向：与电子流向相反． [离子的放电顺序]

(1)在阴极上．在阴极上发生的是得电子反应，因此，电极本身只起导电作用而不能发生氧化还原反应，发生反应的是溶液中的阳离子，它们得电子的能力顺序为： Ag ＋、Fe 3＋、Cu 2＋、H ＋、Pb 2＋、Fe 2＋、Zn 2＋、（H ＋）、Al 3＋、Mg 2＋、Na ＋、Ca 2＋、K ＋

得电子能力由易到难

说明 上列顺序中H ＋有两个位置：在酸溶液中，H ＋得电子能力在Cu 2＋与Pb 2＋之间；若在盐溶液中，则H ＋位于Zn 2

＋

与Ag ＋

之间．

(2)在阳极上．首先应考虑电极是活性电极还是惰性电极，若为活性电极，则是阳极本身失去电子被氧化成阳离子进入溶液中，即：+-=-n M ne M ，此时不能考虑溶液中阴离子的失电子情况；若为惰性电极，溶液中的阴离子失电子的能力顺序为：

NO 3－或SO 42－等含氧酸根、OH －、Cl －、Br －、I －、S 2－

失电子能力由弱到强

电 离 电 解 发生条件 电解质受热或受水分子的作用(无须

通电)

受直流电的作用

特 征 阴、阳离子作不规则的运动，无明显

化学变化

阴、阳离子作定向移动，在两极上有物质析出

说 明 电解质电离时，发生了物理变化和化

学变化

①电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程②温度升高，

电解质溶液的导电能力增强，电解速度加快(但金属的导电性随温

度升高而减弱)

实 例 CuCl 2＝Cu 2＋+2Cl － CuCl 2Cu 2＋

+Cl 2↑ 相互关

系 电解质只有在电离后才能电解

[原电池与电解池]

电极电极反应电子转移方向能量

转变

举例

原电池正、负极由电极材

料决定：相对活泼

的金属作负极；较

不活泼的金属作正

极

负极：电极本身失去

电子，发生氧化反应

正极：溶液中的阳离

子得到电子，发生还

原反应

电子由负极流出，

经外电路回正极

化学能转变为电能

铜锌原电池

负极：

Zn－2e－＝Zn2＋

正极：

2H＋+2e－＝H2↑

电解池阴、阳极完全由外

加直流电源的负、

正极决定：与直流

电源正极相连的是

阳极；与直流电源

负极相连的是阴极

阴极：较易获得电

子的阳离子优先得

到电子，发生还原

反应阳极，金属或

较易失去电子的阴

离子优先失去电

子，发生氧化反应

电子由直流电源的

负极流出，经导线

到达电解池的阴

极，然后通过电解

液中的离子放电，

电子再从阳极经导

线回到直流电流的

正极

电能转变为化学能

以石墨为电极电解

CuCl2溶液

阳极：

2C1－－2e－＝C12↑

阴极：

Cu2＋+2e－＝Cu↓

物质代表物参加电解

的物质

阴极(区)

产物

阳极(区)

产物

溶液pH

的变化

酸含氧酸H2SO4、HNO3H2O H2O2减小无氧酸

(除HF)

HCl HCl H2C12增大

碱强碱NaOH、KOH H2O H2O2增大

盐不活泼金

属的无氧

酸盐

CuCl2CuCl2Cu C12增大(若

考虑C12

的溶解，

则pH减

小)

活泼金属

的

无氧酸盐

NaCl NaCl、H2O H2、NaOH C12减小

不活泼金

属的含氧

酸盐

CuSO4、AgNO3CuSO4、H2O

AgNO3、

H2O

Cu；Ag O2、H2SO4

O2、HNO3

增大

活泼金属

的

含氧酸盐

K2SO4、NaNO3

KNO3、Na2SO4

H2O H2O2不变

归纳：(1)电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液，实际上都是电解水，即：

2H2O2H2↑+ O2↑

(2)电解无氧酸(HF除外)、不活泼金属无氧酸的水溶液，就是电解溶质本身．例如：

2HCl H2↑+ Cl2↑CuCl2Cu + C12↑

(3)电解活泼金属无氧酸盐溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：

溶质+ H2O H2↑+ 碱+ 卤素单质X2(或S)

(4)电解不活泼金属含氧酸盐的溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：

溶质+ H2O O2↑+ 酸+ 金属单质

(5)电解时，若只生成H2，pH增大．若只生成O2，则pH减小．若同时生成H2和O2，则分为三种情况：电解酸的溶液，pH减小；电解碱的溶液，pH增大；电解盐的溶液，pH不变．

2．电解原理的应用

[铜的电解精炼、电镀铜]