一、电解池工作原理

1、概念

把电能转化为化学能的装置。

2、构成条件

1）、电源。 2）、两个电极。 3）、电解质溶液。 4）、闭合回路 5）、自发或不自发的氧化还原反应

3、电解池的分析步骤

1）、判断类型

外电路没有电源连接的是原电池，有电源连接的是电解池。

2）、判断阴阳极

	阳极	阴极
电源	与电源正极相连	与电源负极相连
电子	失去电子经导线进入电源正极	电源负极失去的电子经导线流到阴极
电流	流入	流出
化合价	升高	降低
氧化还原	氧化反应	还原反应
离子	聚集阴离子	聚集阳离子

3）、书写电极反应式

	阳极	阴极
第一步	找当前溶液在阳极聚集的阴离子。	找当前溶液在阴极聚集的阳离子。
第二步	根据放电顺序（还原性顺序），找到优先放电（失去电子）的离子。 常用阴离子放电顺序： 活性电极（除C、Pt） > Cl- > OH- > 含氧酸根	根据放电顺序（氧化性顺序），找到优先放电（得到电子）的离子。 常用阳离子放电顺序： Ag+ > Cu2+ > H+ > Na+（金属活动顺序倒序）
第三步	选择阳极电极反应式： Cu - 2e- = Cu2+ 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 4OH- - 4e- = O2↑ + 2H2O（有强碱提供OH- 时） 2H2O - 4e- = O2↑ + 4H+（溶液为中性或酸性 时）	选择阴极电极反应式： Ag+ + e- = Ag Cu2+ + 2e- = Cu 2H+ + 2e- = H2↑（有强酸提供H+ 时） 2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-（溶液为中性或碱性 时）
第四步	阴极、阳极电极反应式相加，得到电解总反应方程式

二、电解原理的应用

1、氯碱工业——电解饱和食盐水

饱和NaCl溶液

阳极（放电顺序：Cl^- > OH^-）：2Cl^- - 2e^- = Cl₂↑（氧化反应）

阴极（放电顺序：H⁺ > Na⁺）：2H₂O + 2e^- = H₂↑ + 2OH^-（还原反应）

离子方程式：2Cl^-+2H₂O 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑

总反应：2NaCl+2H₂O 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

1）缺点：

（1）、氢气和氯气接触，爆炸。

（2）、氯气和氢氧化钠溶液反应，最终得不到氯气，也得不到氢氧化钠。

（3）、不能循环生产。

2）、改进方案

2、电解精炼铜和电镀

		电解精炼铜	电镀（铁上镀铜）
构成条件	阳极	粗铜（Zn、Fe、Cu、Ag、Au）	镀层金属
	阴极	纯铜	待镀金属
	电解质	CuSO4溶液	含镀层金属离子的溶液
电极反应	阳极	Zn-2e-=Zn2+ Fe-2e-=Fe2+ 比铜活泼的金属优先反应，变成金属阳离子，残留在溶液中。 Cu-2e-=Cu2+ 比铜不活泼的金属不反应，脱落变成阳极泥，	Cu-2e-=Cu2+
	阴极	Cu2+ + 2e- = Cu	Cu2+ + 2e- = Cu
电解质溶液浓度的变化		减小	基本不变
主要目的		将粗铜提炼为纯铜	给金属镀上一层金属薄膜，使金属抗腐蚀能力增强，增大表面硬度等。
示意图

3、电冶金

A、原理：利用电解原理使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。

B、适用范围：制取活泼金属单质，如电解NaCl、MgCl₂、Al₂O₃制取Na、Mg、Al，化学方程式分别为：

2NaCl（熔融） 2Na+Cl₂↑，

MgCl₂（熔融） Mg+Cl₂↑，

2Al₂O₃（熔融） 4Al+3O₂↑。

4、练习

1、判断正误，正确的画“√”，错误的画“✕”。

（1）电解是将电能转化为化学能 （ ）

（2）电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 （ ）

（3）电解池的阳极和原电池的正极都发生氧化反应 （ ）

（4）要使用惰性电极电解后的NaCl溶液复原，可以滴加盐酸 （ ）

（5）要使用惰性电极电解后的CuSO4溶液复原，可以加入Cu(OH)₂固体 （ ）

（6）电解NaCl溶液的阳极反应一定是2Cl^--2e^-=Cl₂↑（ ）

2、如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

（1）若X、Y是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞，则：

①电解池中X极上的电极反应式是   ，

在X极附近观察到的现象是      。

②Y电极上的电极反应式是                        ，

检验该电极反应产物的方法是      。

（2）若用电解法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：

①X电极的材料是                        ，电极反应式是                                          。

②Y电极的材料是                              ，电极反应式是                                    （说明：杂质发生的电极反应不必写出）。

③当电路中有0.04 mol电子通过时，阴极增重      g。

答案：

1、1-6 √√ ✕✕ ✕ ✕

2、（1）①2H⁺+2e^-=H₂↑　有气泡产生，溶液变红

②2Cl^--2e^-=Cl₂↑　将湿润的淀粉-KI试纸置于c口处，试纸变蓝

（2） ①纯铜　Cu²⁺+2e^-=Cu

②粗铜　Cu-2e^-=Cu²⁺

③1.28

三、解题技巧总结

1、阴阳极的判断方法

（1）根据电源的正负极、离子移动的方向、发生反应的类型判断

（2）依据电极质量变化判断

一般，电极质量减轻的是阳极，电极质量增加的是阴极。

（3）依据电极产物判断

产生Cl₂或O₂的电极是阳极，产生H₂的电极是阴极。

（4）依据溶液变化判断

如果电解某中性溶液（如NaCl、Na₂SO₄）时某极附近溶液能使酚酞呈红色，则它是阴极（H⁺放电，OH^-浓度增大）。

2、电极反应式的书写

（1）首先判断阴、阳极，分析电极材料，阳极为活性电极时，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⁺（水）、OH^-之后的离子一般不参与放电。

3、电解总方程式的书写

（1）必须在连接号上标明通电或电解。

（2）若只是电解质被电解，电解总方程式中只写电解质及电解产物。

如电解CuCl₂溶液：CuCl₂ Cu+Cl₂↑。

（3）若只有水被电解，只写水及电解产物即可。如电解稀硫酸、NaOH溶液、Na₂SO₄溶液时，

电解总方程式应写为2H₂O 2H₂↑+O₂↑。

（4）若电解质、水同时被电解，则都要写进电解总方程式。

如：电解饱和食盐水 2NaCl+2H₂O H₂↑+Cl₂↑+2NaOH。

4、电解规律及有关电化学的计算

用惰性电极电解电解质溶液

类型	电极反应特点	实例	电解物质	电解质溶液浓度	pH	电解质溶液复原需加入的物质
电解 水型	阴极：2H+ + 2e- = H2↑ 阳极：4OH- - 4e- = O2↑ + 2H2O	NaOH	水	增大	增大	水
		H2SO4	水	增大	减小	水
		Na2SO4	水	增大	不变	水
电解电解质型	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：放出H2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：OH-放电	CuSO4	电解质和水	生成新电解质	减小	氧化铜

注意    电解水型的电解质溶液为稀溶液时才符合上述规律

5、练习

1、用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H₂SO₄-H₂C₂O₄混合溶液。下列叙述错误的是 （   　）

A.待加工铝质工件为阳极

B.可选用不锈钢网作为阴极

C.阴极的电极反应式为：Al³⁺+3e^-=Al

D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

2、电解尿素[CO(NH₂)₂]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下:

电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳两极均为惰性电极。

(1)A极为            ，电极反应式为                                          。

(2)B极为                  ，电极反应式为                                           。

3、用惰性电极电解NaCl和CuSO₄的混合溶液，电解过程中两极均有两种单质产生，写出电极反应式。

（1）阳极电极反应：                              。

（2）阴极电极反应：                                    。

4、电解Na₂CO₃溶液制取NaHCO₃溶液和NaOH溶液的装置如下图所示。下列说法中不正确的是 （　 　）

A.阴极产生的物质A是H₂

B.溶液中Na⁺由阳极室向阴极室迁移

C.阳极OH^-放电，H⁺浓度增大，CO₃^2-转化为HCO₃^-

D.物质B是NaCl，其作用是增强溶液导电性

5、在一定条件下，用石墨电极电解0.5 mol/L CuSO₄溶液（含H₂SO₄），监测到阳极附近pH随时间变化关系如下图。下列说法中不正确的是 （　 　）

A. ab段，通电瞬间，阳离子向阴极移动

B. 电解过程中，阳极发生的电极反应是2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑

C. bc段，H⁺向阴极的移动速率大于其在阳极的生成速率

D. bc段，pH下降过程中，阴极发生的主要电极反应是Cu²⁺+2e^- = Cu

6、在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极质量增加2.16g。试回答下列问题。

（1）电源中X电极为直流电源的            极。

（2）pH变化：A：            ，B：            ，C：                  （填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）通电5 min时，B中共收集224 mL（标准状况下）气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4的物质的量浓度为            （设电解前后溶液体积无变化）。

（4）若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后恢复至室温，溶液的pH为            （设电解前后溶液体积无变化）。

答案：

1、C

2、 （1）阳极　CO(NH₂)₂+8OH^--6e^-=N₂↑+CO₃^2-+6H₂O

（2）阴极　6H₂O+6e^-=3H₂↑+6OH^-

3、 （1）2Cl^- - 2e^- = Cl₂↑

（2）Cu²⁺ + 2e^- = Cu

4、D

5、C

6、（1）负　（2）增大　减小　不变

（3）0.025 mol·L^-1　（4）13

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