電解原理?探究點(diǎn)一電解池

1．電解：電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陰、陽兩極引起______________反應(yīng)的過程。正確理解電解的概念應(yīng)注意以下三點(diǎn)：①電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過程就是________的過程；②電解是非自發(fā)地將________能轉(zhuǎn)化為________能；③電流是________流電。氧化還原電解電化學(xué)直

【知識梳理】

2．電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。(1)電解池的構(gòu)成條件(見圖21－1)：①外加直流電源；②與電源相連的兩個(gè)電極；③電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)。(2)電極名稱和電極材料①電極名稱陽極：接電源正極的為陽極，發(fā)生________反應(yīng)；陰極：接電源負(fù)極的為陰極，發(fā)生________反應(yīng)。②電極材料惰性電極：C、Pt、Au等，僅導(dǎo)電，不參與反應(yīng)；活性電極：Fe、Cu、Ag等，既可以導(dǎo)電，又可以參與電極反應(yīng)。圖21－1氧化還原1．電解原理圖解

【重點(diǎn)點(diǎn)撥】

2．離子放電順序(1)陽極：①活性材料作電極時(shí)：金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進(jìn)入溶液，陰離子不容易在電極上放電。②惰性材料作電極(Pt、Au、石墨等)時(shí)：溶液中陰離子的放電順序(由易到難)是：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子。(2)陰極：無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽離子。陽離子在陰極上的放電順序是：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋。例1

[2010·全國卷Ⅱ]圖21－3是一個(gè)用鉑絲作電極，電解稀的MgSO4溶液的裝置，電解液中加有中性紅指示劑，此時(shí)溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍：6.8～8.0，酸色——紅色，堿色——黃色)回答下列問題：(1)下列關(guān)于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是________(填編號)；①A管溶液由紅變黃②B管溶液由紅變黃③A管溶液不變色④B管溶液不變色①④

【典例精析】

(2)寫出A管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式：_____________________________________________

_________________________________；(3)寫出B管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式：

________________________________________________________________________________；(4)檢驗(yàn)a管中氣體的方法是______________________________________________

_________________________；

用拇指按住管口，取出試管，靠近火焰，放開拇指，有爆鳴聲，管口有藍(lán)色火焰

(5)檢驗(yàn)b管中氣體的方法是_______________________________________________________________________________

；

用拇指按住管口，取出試管，放開拇指，將帶有火星的木條伸入試管內(nèi)會(huì)復(fù)燃(6)電解一段時(shí)間后，切斷電源，將電解液倒入燒杯內(nèi)，觀察到的現(xiàn)象是_____________________________________________；

溶液呈紅色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)[點(diǎn)評]有關(guān)電解的試題關(guān)鍵是弄清電解的原理：陰、陽兩極及兩極發(fā)生的反應(yīng)。本題容易忽視陰極反應(yīng)的后續(xù)反應(yīng)，即生成的氫氧根離子與原溶液中的鎂離子生成沉淀。下面的變式題則對電解原理及應(yīng)用做了較全面的考查。變式題

下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.鋼鐵表面發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，鋼鐵表面水膜的pH增大B.電解精煉銅時(shí)，同一時(shí)間內(nèi)陽極溶解的銅的質(zhì)量比陰極析出的銅的質(zhì)量少C.在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極D.工作時(shí)，在原電池的負(fù)極和電解池的陰極上都是發(fā)生失電子過程?探究點(diǎn)二電解規(guī)律項(xiàng)目物質(zhì)類別代表物被電解物質(zhì)陰極產(chǎn)物陽極產(chǎn)物電解方程式濃度變化pH溶液復(fù)原加入物質(zhì)電解類型含氧酸H2SO4H2O電解水型可溶性堿NaOHH2O活潑金屬含氧酸鹽Na2SO4H2O不變無氧酸HClHCl電解自身型不活潑金屬無氧酸鹽CuCl2CuCl2活潑金屬無氧酸鹽NaClNaClH2ONaCl濃度減小，有NaOH生成放氫生堿型不活潑金屬含氧酸鹽CuSO4CuSO4H2OCuSO4濃度減小，有H2SO4生成放氧生酸型增大降抵增大升高增大H2O減小升高減小升高升高降低CuO

【知識梳理】

離子的放電順序與電解規(guī)律的關(guān)系如果金屬做陽極(除金、鉑外)，金屬優(yōu)先失去電子形成對應(yīng)的金屬陽離子進(jìn)入溶液，電解質(zhì)溶液中的陰離子不失電子。如果陽極為惰性電極，則兩極按照下列順序放電：

【重點(diǎn)點(diǎn)撥】

離子區(qū)域電解類型溶液酸堿性變化規(guī)律實(shí)例Ⅰ與Ⅲ區(qū)電解質(zhì)本身被電解溶液變稀，酸堿性變化根據(jù)具體溶質(zhì)而定CuCl2、HClⅠ與Ⅳ區(qū)電解質(zhì)和水被電解堿性增強(qiáng)NaClⅡ與Ⅲ區(qū)電解質(zhì)和水被電解酸性增強(qiáng)CuSO4、AgNO3Ⅱ與Ⅳ區(qū)電解水型溶液被濃縮，酸堿性變化根據(jù)具體溶質(zhì)而變Na2SO4、H2SO4、NaOH

例2

在如圖21－4所示的裝置中，電極均為石墨電極，通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)a電極附近溶液呈紅色，甲、乙兩池中溶液的pH均減小，而①和④兩極電極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1︰2，則下表中各組物質(zhì)的水溶液符合上述條件的是(

)圖21－4

【典例精析】

ABCD甲KOHH2SO4CuSO4NaNO3乙CuSO4AgNO3HNO3HCl[點(diǎn)評]電解池串聯(lián)時(shí)，各個(gè)電極上通過的電子數(shù)相等，這是該類試題的突破口之一。此外，根據(jù)某極的現(xiàn)象推斷各個(gè)電極的類型是這類試題的切入點(diǎn)。本題集電源電極的判斷、電解產(chǎn)物的判斷及有關(guān)計(jì)算為一體，具有一定的綜合性，但只要熟悉電解的規(guī)律便能迅速解題。下面的變式題則需要對離子的放電規(guī)律較為熟悉才能正確解答。變式題

將0.3molNaCl和0.1molH2SO4溶于一定量的水中配成溶液，用石墨作電極電解該溶液時(shí)，根據(jù)電極產(chǎn)物，可分為三個(gè)階段，下列說法正確的是(

)①陰極始終只析出H2②第一階段相當(dāng)于電解NaCl溶液③第一階段相當(dāng)于電解HCl溶液④第二階段相當(dāng)于電解NaCl溶液⑤第二階段相當(dāng)于電解HCl溶液⑥第三階段相當(dāng)于電解Na2SO4溶液A．①③④⑥B．①②④C．①②④⑥D(zhuǎn)．②④⑤⑥A?探究點(diǎn)三電解原理的應(yīng)用電解食鹽水電解NaCl(熔融)電鍍鋅電解精煉銅裝置示意圖略陰極反應(yīng)Zn2＋＋2e－＝Zn

__________________(精銅)

陽極反應(yīng)

__________________(粗銅)

電解總反應(yīng)2NaCl______________無無說明

(1)陰極室與陽極室應(yīng)用隔膜分開

(2)食鹽水需經(jīng)凈化，除去Mg2＋、Ca2＋、SO等離子電解法冶煉金屬常見的有：Na、Mg、Al，用的分別是熔融NaCl、熔融MgCl2、熔融Al2O3

(1)________必須作陰極

(2)____________作陽極

(3)用含______________的溶液作電鍍液

(1)________作陽極，溶解下來

(2)________作陰極

(3)電解質(zhì)溶液常用______________

【典例精析】

1．原電池與電解池的區(qū)別與聯(lián)系原電池電解池能量轉(zhuǎn)化化學(xué)能→電能電能→化學(xué)能反應(yīng)特征自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)非自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)電極名稱由電極本身決定負(fù)極：相對較活潑金屬正極：相對不活潑金屬(或非金屬)由電源決定陰極：與負(fù)極相連陽極：與正極相連電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)裝置特征無電源，兩極不同有電源，兩極可以相同，也可以不同

【重點(diǎn)點(diǎn)撥】

原電池電解池電子流向

溶液中離子流向

陰離子→負(fù)極，陽離子→正極

陰離子→陽極，陽離子→陰極

舉例

Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4

聯(lián)系

兩者均發(fā)生氧化還原反應(yīng)

2.電化學(xué)的有關(guān)計(jì)算(1)原電池和電解池的計(jì)算包括：兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算、根據(jù)電荷量求產(chǎn)物的量與根據(jù)產(chǎn)物的量求電荷量等。(2)計(jì)算方法①根據(jù)電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電荷量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫出電極反應(yīng)式再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。③根據(jù)關(guān)系式計(jì)算：依據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)系式。

例3利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是(

)①電解時(shí)以精銅作陽極②電解時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng)③粗銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)是Cu－2e－＝Cu2＋④電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥A．①②B．②④C．②③D．③④

【典例精析】

B

電解精煉銅時(shí)粗銅做陽極，精銅作陰極，①錯(cuò)誤；電解時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，②正確；粗銅是陽極應(yīng)連