一轮复习电解池

O2 + 2H2O + 4e- = 4OH正极：
电池反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2 进一步： 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = Fe2O3· nH2O + (3-n)H2O
CuSO4
减小 O2+酸
新物质
CuO
4. 惰性电极电解电解质溶液的规律
Ⅰ Ⅱ
阳极 S2- > I- > Br - > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F阴极 Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+ > H+ >Al3+>Mg2+>Na+
Ⅲ
Ⅳ
Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型 如HCl、CuCl2 Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 如NaCl、MgBr2 Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3
(2012· 安徽理综卷，11)某兴趣小组设计如图所
示的微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合
K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，
闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描
述正确的是
A. 断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为： 2H＋ ＋ 2Cl－ == Cl2↑＋H2↑（通电） B. 断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红
（1）惰性电极电解熔融NaCl
2Cl- - 2e- ＝ Cl2↑ 氧化反应 阳极: 2Na+ + 2e- ＝ 2Na 还原反应 阴极: 总反应:
（2）惰性电极石墨电解熔融Al2O3
阴极： 阳极： 4 Al3+ + 12e- = 4 Al 6 O2- - 12e- = 3 O2↑
总反应式：
加冰晶石(Na3AlF6)，及时更换阳极碳棒
二.电解池工作原理
1.离子的放电
在电极表面阳离子得到电子，阴离子失去 电子的过程叫做放电。 离子的放电顺序主要取决于离子的本性
（离子的氧化性与还原性），还与离子的
浓度、溶液的酸碱性有关。
2.电极反应顺序 （1）阴极（电源负极）：得电子，还原反应 离子 氧化性 越强，反应越容易。
阴极上得电子顺序：
电源负极→电解池 阴极，电解池阳极→电源正极
5．离子移动方向
阴离子 向阳极移动， 阳离子 向阴极移动。
负载电阻 负 e极 + 电解质溶液 原电池 正 e极
阴 e极 + 电解质溶液 电解池
阳 e极
原电池与电解池的结构对比
阴阳电极判断小结：
1. 从外接电源分析
2. 从电流/电子方向分析 3. 从离子流向分析 4. 从电极产物分析
4. 惰性电极电解电解质溶Байду номын сангаас的规律
电解 类型 举 例 实例 H2SO4 NaOH Na2SO4 电解电 解质 溶质和 溶剂同 时电解 HCl CuCl2 NaCl 溶液变化
pH
减小 增大 不变 增大 增大 增大 H2+碱
ＣＢ 增大
增大 增大 减小 减小 新物质
溶液 复原
电解水
H2O
HCl CuCl2 HCl
Ag+＞ Hg2+ ＞ Fe3+＞Cu2+ ＞ H+ （酸）＞ Pb2+ ＞
Sn2+ ＞Fe2+ ＞Zn2+＞H+（H2O）＞Al3+＞……
越活泼的金属，其阳离子越难结合电子。
Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。
（2）阳极（电源正极）：失电子，氧化反应 ① 活泼电极失电子（Au、Pt、Ti等除外） ② 惰性电极，溶液中阴离子（一般）失电子 离子 还原性 越强，反应越容易。 惰性电极: 传递电子但不放电，如C、Pt、Au、Ti等 阳极上失电子顺序： 活性电极（金属电极）＞S2-＞I-＞ Fe2+ ＞Br >Cl-＞OH-＞含氧酸根离子＞F-。
氯碱工业装置
实际生产： ①阳极：钛网（涂钛、钌等氧化物涂层：延长 寿命、提高电解效率） ②阴极：碳钢网
阳离子交换膜作用：
③ 隔开两极区，只允许阳离子通过，防止Cl2
与OH-接触而反应使NaOH不纯。
④ 阻止Cl2和H2混合爆炸
食盐水的精制
(2013· 重庆名校联考)有一种节能的氯碱工业
新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关
2. 氯碱工业
氯碱工业：以电解饱和食盐水为基础，生产氯气、 烧碱及相关产品。 ①电解质溶解于水： NaCl ＝Na+ + Cl-（ H+ +OH- ）
②通直流电
阳极（+）：2Cl- - 2e- ＝ Cl2↑ 阴极（-）： 2H2O + 2e- = 2OH- + H2↑ 或2H+ + 2e-＝ H2↑ ③总化学方程式：
流程如图所示(电极未标出)：
回答下列有关问题：
(1)电解池的阴极反应式为_________________。
(2)通入空气的电极为_____________________， 燃料电池中阳离子的移动方向______(填“从左 向右”或“从右向左”)。 (3)电解池中产生2 mol Cl2，理论上燃料电池中消
Na2SO4 ③电解过程中溶液的pH不变的有______________
(2012 海南)下列各组中，每种电解质溶液电 解时只生成氢气和氧气的是 ( ) A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2
B．NaOH、CuSO4、H2SO4
C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2
D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2 答案 C
的过程。
2．能量转化形式 电能 转化为 化学能 。 电解池（电解槽）：将电能转变为化学能的装置
3．电解池的构成
(1) 直流电源 (3)两个电极
。
(2) 电解质 溶液或熔融态的 电解质 。 ①阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化 反应
②阴极：与电源负极相连的电极，发生还原 反应
(4)形成闭合回路。
4．电子流向
A.铅笔端作阳极，发生还原反应 B.铂片端作阴极，发生氧化反应 C.铅笔端有少量的氯气产生 D.a点是负极，b点是正极
D
3. 电极反应式书写 书写步骤： （1）阴极： ① 分析溶液中存在的阳离子（氧化性强的阴 离子），放电顺序最优先离子，An+ + ne- =A 放电完，排第二的离子放电…… （2）阳极： ① 分析电极材料。活泼电极X- ne- =Xn+ ② 惰性电极，存在阴离子（或阳离子），找 出放电顺序最优先离子，Rn- - ne- =R
耗________mol O2。
(4)a、b、c的大小关系为：________。
3.铜的电解精炼
还原性：Zn>Fe>Ni>Cu
阳极： Zn Fe Ni Cu Ag Au 阴极: Zn - 2e- = Zn2+ Fe - 2e- = Fe2+ Ni - 2e- = Ni2+ Cu - 2e- = Cu2+
二、金属腐蚀的类型 1.化学腐蚀: 金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2等） 或直接发生化学反应而引起的腐蚀
影响因素：金属本性、接触物质的氧化性及温度 2.电化学腐蚀: 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池 反应，比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀 影响因素：电解质溶液酸碱性及金属活性
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
思考： 分别用惰性电极电解下列物质的水溶液， 写出有关的电极反应式和总反应式。 （1）含氧酸：H2SO4溶液\HNO3溶液 （2）无氧酸：盐酸\氢溴酸 （3）强碱：NaOH溶液\ KOH溶液 （4）活泼金属无氧酸盐：KCl溶液\ NaCl溶液 （5）活泼金属含氧酸盐：Na2SO4溶液 （6） 不活泼金属无氧酸盐：CuCl2溶液 （7）不活泼金属含氧酸盐：AgNO3 \CuSO4溶液
一薄层其他金属或合金的过程
①电极： 阳极——镀层金属
阴极——镀件(待镀金属制品)
阳极：Cu - 2e- = Cu2+ 阴极： Cu2+ + 2e= Cu
铁 片
铜 片 硫酸铜溶液
4.电镀 ②电镀液：含有镀层金属阳离子
③电镀时，电镀液浓度基本不变
金属的电化学腐蚀与防护
一、金属的腐蚀 什么是金属腐蚀？其本质是什么？ 1.概念： 金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原 反应而引起损耗的现象 2.本质： 金属原子失去电子被氧化的过程
思考： 电解HCl和FeCl2的混合溶液时阳极反 应式和阴极反应式 注意： 含氧酸根一般不放电，但具有较强还原性的 离子（如: SO32-、MnO42-）在电解过程中也 会被氧化（生成SO42-、MnO4-）。
某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。 滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后 平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸 上写字，会出现红色字迹。下列叙述正确的是
C. 断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：
Cl2＋2e－===2Cl－
D. 断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极
电解池的应用
1. 活泼金属的冶炼（为什么不能用水溶液？） 惰性电极电解熔融离子化合物
①掌握NaCl型，活泼金属无氧酸盐的熔融电解
KCl、CaCl2、 NaCl、MgCl2（AlCl3共价化合物） 应用：冶炼活泼金属K、Ca、 Na、Mg ②掌握Al2O3型，活泼金属氧化物的熔融电解 应用：冶炼活泼金属Al
思考： (1)电解时电子通过电解质溶液吗？ ①电解质溶液通电电解时，在外电路中有电子通 过，而溶液中是依靠离子定向移动，形成了电 流。 ②一定有化学反应发生，因为在电解池的两极有 电子转移，发生了氧化还原反应，生成了新物 质，所以一定有化学反应发生。
(2)电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？
三、电化学腐蚀分类
【思考】为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈， 在潮湿空气中却易生锈？ 1. 析氢腐蚀 【条件】水膜呈较强酸性 Fe - 2e- = Fe2+ 负极： 正极：2H++2e- =H2↑ 电池反应： Fe +2H+ =Fe2++H2↑
三、电化学腐蚀分类
2. 吸氧腐蚀
条件：
水膜呈中性或弱酸性或碱性 负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+
纯铜
粗铜
阳极泥
Cu2+ + 2e- = Cu
阳极泥: 沉积在电解槽底的不活泼金属单质
问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？
3.铜的电解精炼 注意： ① 电解精炼时， CuSO4电解液浓度略有降低。 ② 一般粗金属作阳极，纯金属作阴极，电解液
含精炼的金属阳离子。
4.电镀 电镀：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上
Ⅱ与Ⅳ区：电解水型 如Na2SO4、 H2SO4 、NaOH
练习：
从H+ 、Cu2+ 、Na+ 、Cl-、SO42-五种离子中选出 两种离子组成电解质，按下列要求进行电解，
用电解质的化学式填空（使用惰性电极电解） NaCl 、HCl ①电解过程中溶液的pH增大的有______________
②电解过程中溶液的pH减小 的有 CuSO _____________ 4、H2SO4
化学腐蚀 电化学腐蚀 金属与干燥气体或非 不纯金属或合金跟 电解质直接接触 电解质溶液接触 无电流产生 有电流产生 金属失电子变成金属阳离子而被氧化 (M－ne－===Mn＋) 较活泼的金属被氧 金属被氧化的过程 化的过程 两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更 普遍，危害更严重
条件 特点 本质
相互 关系
电解过程中溶液pH的变化规律
增大 （1）电解只生成H2不生成O2，则溶液的pH_____
（2）电解生成O2而不生成H2，则溶液的pH _____ 减小 减小 ，
（3）电解时既生成H2又生成O2，则实际为电解水
①若为酸性 pH ②若碱性溶液，则溶液的pH 增大 ， ③若为中性，则pH 不变 。
3. 电解后溶液的复原 总原则：消耗什么补充什么 ① 消耗水，补水 ② 消耗电解质，补电解质 (2011· 大纲全国)用石墨做电极电解CuSO4溶 液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起 始状态，应向溶液中加入适量的 A．CuSO4 C．CuO B．H2O D．CuSO4· 5H2O C
电解池的工作原理及其应用
考纲要求 1. 理解电解池的构成、工作原理及应用
2. 能书写电极反应式和总反应方程式 3. 了解金属发生电化学腐蚀的原因、金
属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施
一、电解池基本概念 1．电解 直流电 通过电解质溶液或熔融的电解质， 在两个电极上分别发生 氧化反应 和 还原反应
想一想：如何判断电解时溶液的浓度变化？ pH值变化？电解后怎样对溶液复原？ 三.电极反应规律 1. 判断溶液中浓度变化 通过电极反应式看电解的物质 ① 本质电解水，则物质浓度增大
② 本质电解电解质，则物质浓度减小 ③ 水和电解质都参与，一般忽略水体积变化， 电解质n减小，C减小
2. 判断溶液中pH变化 ① 阳极区\阴极区pH变化看极区电极反应式 ② 溶液pH变化看电极总反应式