(完整版)知识讲解_电解的原理_基础

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。

【要点梳理】

要点一、电解原理

1．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。

2．装置特点：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原理（以电解熔融NaCl、CuCl2溶液为例）

对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应；电解质的阴离子移向阳极失电子（有的是组成阳极的金属原子失去电子）发生氧化反应，电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）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；

（2）选离子、配电荷；

（3）配个数、巧用水；

（4）两式加、验总式。

要点四、电解时电极产物的判断

1．阳极产物的判断。

首先看电极，如果是活性电极（除Au、Pt、石墨以外的材料作电极），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。阴离子放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根（SO42－、NO3－等）。

2．阴极产物的判断。

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+（H+浓度较大时）＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+（H+浓度较小时）＞Al3+＞Mg2+。

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

类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH 电解质溶液复原

电解水型阴：2H++2e－＝H2↑

阳：4OH－－4e－

＝2H2O+O2↑

NaOH 水增大增大水

H2SO4水增大减小水

Na2SO4水增大不变水

电解电解型电解质电离出的阴、阳离

子分别在两极放电

HCl 电解质减小增大氯化氢

CuCl2电解质减小——氯化铜

放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱

阳极：电解质阴离子放电

NaCl 电解质和水生成新电解质增大氯化氢

放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电

阳极：H2O放O2生酸

CuSO4电解质和水生成新电解质增大氧化铜

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，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物，例如电解CuSO4溶液，发生反应2CuSO4+2H2O电解2Cu+O2↑+2H2SO4，

若使溶液恢复原状态，可向溶液中加入CuO，若加入Cu(OH)2（可拆写成CuO·H2O）会使溶液中水量增多，CuSO4溶液被稀释，其他如电解NaOH溶液——加H2O，电解食盐水——通入HCl气体等。

要点六、电化学计算的基本方法

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电量求产物的量与根据产物的量求电量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：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，其依据是电路上转移的电子数相等（或阴、阳两极得、失电子守恒）

2．根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。