第12講電解池

1?等號品包國、

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1.宏觀辨識與微觀探析?：從宏觀和微觀的角度理解電解池中電子的移動(dòng)、陰陽離子的移動(dòng)、

陰陽兩極上的反應(yīng)及其變化、電流形成的過程和原理。

2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：建立對電解過程的系統(tǒng)分析認(rèn)識的思維模型，理解電解的規(guī)律，會(huì)

判斷電解的產(chǎn)物，會(huì)書寫電解的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。建立電解應(yīng)用問題的分析思維模型

和電解相關(guān)計(jì)算的思維模型，加深對電解原理的理解和應(yīng)用。

3.變化觀念與平衡思想：通過對氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉銅、電冶金等原理的分析，認(rèn)識

電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化。

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一、電解原理

1.電解和電解池

⑴電解：在電流作用下，電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。

(2)電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。

(3)電解池的構(gòu)成

①有與電源相連的兩個(gè)電極。

②電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì)).

③形成閉合回路。

2.電解池的工作原理

(1)電極名稱及電極反應(yīng)式(電解CuCb溶液為例)

總反應(yīng)式：CuC12==Cu+Cht

(2)電解過程的三個(gè)流向

①電子流向：電源負(fù)極-電解池陰極；電解池的陽極一電源的正極；

②離子流向：陽離子一電解池的陰極，陰裔子T電解池的陽極。

③電流方向：電源正極—電解池陽極一電解質(zhì)溶液T陰極一負(fù)極。

3.電極產(chǎn)物判斷

⑴陽極產(chǎn)物的判斷

①活性電極(除Au、Pt以外的金屬材料作電極)，電極材料失電子，生成金屬陽離子。

②惰性電極(Pt、Au、石墨)，要依據(jù)陰離子的放電順序加以判斷。

陰離子的放電順序：

活潑電極>$2一含氧酸根離子。

S2-、廠、Br\C「放電,產(chǎn)物分別是S、QBn、Cl2：若OH一放電，則得到H?O和。2。

(2)陰極產(chǎn)物的判斷

直接根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷。

陽離子放電順序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(?)>Fe2+>Zn2+>H+(7K)>Al3+>Mg2+o

①若金屬陽離子(Fe3+除外)放電，則得到相應(yīng)金屬單質(zhì)；若H+放電，則得到Hz。

②放電順序本質(zhì)遵循氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即得(失)電子能力強(qiáng)的離子先放電。

4.電極反應(yīng)式、電解方程式的書寫

⑴首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是情性電極還是活潑電極。

(2)再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰離子、陽離子兩組(不要忘記水溶液中的H

,和OH)。

(3)然后排虛陰、陽兩極的放電順序：

陰極：陽離子放電順序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>AW>Mg2+>

Na+>Ca2+>K+o

陽極：活潑電極AS?一>「>8「>?一>014一>含氧酸根離子。

(4)分析電極反應(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。

⑸最后寫出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式，并注明“電解”條件。

【特別提醒】①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的

陽離子放電，注意離子導(dǎo)體(電解質(zhì))是水溶液還是非水狀態(tài)。②陽極材料不同，電極產(chǎn)物、

電極反應(yīng)式可能不同，最常用、最重要的放電順序?yàn)殛枠O：C1>OH-；陰極：Ag>Cu2，>H

十。③甩解水溶液時(shí)，K+?AH+不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、

Ca、Na、Mg、Al等金屬。④書寫電解池中的電極反應(yīng)式時(shí)，要以實(shí)際放電的離子表示，但

書寫總電解反應(yīng)方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫成分子式。⑤電解質(zhì)溶液中未參與放電的離子是否

與放電后生成的離子發(fā)生反應(yīng)(離子共存)。⑥要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且注明條件“電

解”。

5.陰、陽極的判斷方法

⑴根據(jù)外接電源:正極接陽極,負(fù)極接陰極。

(2)根據(jù)電流方向:從陰極流出，從陽極流入。

(3)根據(jù)電子流向:從陽極流出，從陰極流入。

(4)根據(jù)離子移向:陰離子移向陽極，陽離子移向陰極。

(5)根據(jù)電極產(chǎn)物:陽極——電極溶解、逸出0式或陽極區(qū)酸性增強(qiáng))或C12；陰極——析出金屬、

逸出H2(或陰極區(qū)堿性增強(qiáng))。

(6)根據(jù)反應(yīng)類型:陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。

6.用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律

（1）電解溶劑水型

電解質(zhì)溶電解質(zhì)溶液

電解質(zhì)類型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式溶液pH

液濃度復(fù)原

-

含氧酸，如H2s。4陰極：4H2O+4e=2H2t+減小

可溶性強(qiáng)堿，如4OH

增大

NaOH陽極：2H2。-4e-^=O2T+4H

+增大加水

活潑金屬含氧酸

總反應(yīng)式：2H2。空鯉=2比［+不變

鹽，如KN6

02T

（2）電解溶質(zhì)型

電解質(zhì)電解質(zhì)

電解質(zhì)電極反應(yīng)式溶液

溶液溶液

類型及總反應(yīng)式pH

濃度復(fù)原

陰極:t

2H4-2e~=H2t通入

無氧酸，如-

陽極：2Cr-2e=Cht增大HC1

HC1

總反應(yīng)式：2HC1里鯉H2f+CbT氣體

減小

2--\

不活潑金屬陰極:Cu+2e=Cu加入

無氧酸鹽，陽極：2c「一2e-—CbT

CuCI2

如CuCh總反應(yīng)式：CuCb型且Cu+CLT固體

⑶電解溶質(zhì)和溶劑水型，生成H2和堿（析氫生堿型）:

電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液

電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式

（水溶液）濃度PH復(fù)原

-

陽極：2Cr-2e=Cl2t

活潑金屬的無通入

陰極：2H2O+2e—=H?T+20H一生成新

氧酸鹽增大HC1

總反應(yīng)式：2c廠+2H2。典暨CLT+H2T電解質(zhì)

（如NaCl）氣體

+2OPT

（4）電解溶質(zhì)和溶劑水型，生成02和酸（放氧生酸型）

電解質(zhì)電極反應(yīng)式電解質(zhì)溶液溶液

（水溶液）及總反應(yīng)式濃度PH復(fù)原

陽極：

不活潑金屬的2H2O-4C-=O2T+4H+

生成新加CuO

陰極：2-

含氧酸鹽[如2Cu,*+4e=2Cu減小

電解質(zhì)

或CuCO3

CuSCh]總反應(yīng)式：2Cu2++2H2O==2CU

化學(xué)方程式為2NaCl+2H2O型鯉=H2f+Cl2T+2NaOH：

離子方程式為2C「+2H2。空曼H2T+CI2T+20H，

2.氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程

工業(yè)生產(chǎn)中，電解飽和食鹽水的反應(yīng)在離子交換膜電解槽中進(jìn)行。

①陽離子交換膜電解槽

②陽離子交換膜的作用：只允許Na+等陽離子通過，不允許C「、OFF等陰離子及氣體分子

通過，可以防止陰極產(chǎn)生的氫氣與陽極產(chǎn)生的氯氣混合發(fā)生爆炸，也能避免氯氣與陰極產(chǎn)生

的氫氧化鈉反應(yīng)而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。

3.氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用

⑴氯堿工業(yè)產(chǎn)品主要有NaOH、CI2、出、鹽酸、含氯漂白劑。

(2)電解飽和食鹽水為原理的氯堿工業(yè)產(chǎn)品在有機(jī)合成、造紙、玻璃、肥皂、紡織、印染、

農(nóng)藥、金屬冶煉等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。

三、電鍍與電解精煉

電鍍電解精煉銅

陽極Cu_2e=Cu2Zn_2e=Zn21,Cu-2e=Cu2*

陰極Cu2++2e=CuCu2t+2e=Cu

電解質(zhì)溶液的濃度變化CuSO4溶液的濃愎不變CuSO4溶液的濃度變小

【特別提醒】電解精煉銅時(shí)，陽極質(zhì)量減小，陰極質(zhì)量增加，溶液中的Cu2+濃度減小。粗

銅中不活潑的雜質(zhì)(金屬活動(dòng)性順序中位于銅之后的銀、金等)，在陽極難以失去電子，當(dāng)陽

極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積于電解槽的底部,成為陽極泥。

四、電冶金

電解冶煉冶煉鈉冶煉鎂冶煉鋁

2-

陽極：2Cr-2e-=CI2T陽極：2CI-2e-=Cl2f陽極：6O—12e-=3O2t

電極反應(yīng)

陰極：2Na+H-2c-^=2Na陰極:Mg?++2c-=Mg陰極：4Al3+4-12C-=4A1

2NaCl（熔融）里曼MgCb（熔融）”曼2Al2。3（熔融）”曼

總反應(yīng)

2Na+Q2TMg+Cl2t4A1+302T

【特別提醒】

(I)氯堿工業(yè)所用的飽和食鹽水需要精制，除去NaQ中混有的Ca?'、Mg2\SOl。

⑵電鍍銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中&Ci?*)不變；電解精煉銅的，電解質(zhì)溶液中c(Cu2+)減小。

(3)電解熔融MgCL冶煉鐵，而不能電解MgO冶煉鐵，是因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)很高；電解熔融

AI2O3冶煉鋁，而不能電解AlCb冶煉鋁，是因?yàn)锳lCb是共價(jià)化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)目。

五、電化學(xué)有關(guān)計(jì)算

1.計(jì)算依據(jù)——三個(gè)相等

(1)同一原電池的正、負(fù)極的電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等。

(2)同一電解池的陰極、陽極電極反應(yīng)中得、失電子數(shù)相等。

(3)串聯(lián)電路中的各個(gè)電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等。

上述三種情況下，在寫電極反應(yīng)式時(shí)，得、失電子數(shù)要相等，在計(jì)算電解產(chǎn)物的量時(shí)，應(yīng)按

得、失電子數(shù)相等計(jì)算。

2.計(jì)算方法——三種常用方法

(I)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)式列出比例式計(jì)算。

⑵根據(jù)電子守恒計(jì)算

①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中

轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。

②用于混合溶液中分階段電解的計(jì)算。

⑶根據(jù)關(guān)系式計(jì)算

根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。

如以通過4moic為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：

4

4c~2Cl2(Br2>12)-02~2H2?2dAgM

陽極產(chǎn)物'陰極產(chǎn)物’

(式中M為金屬,〃為其離子的化合價(jià)數(shù)值)

該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值,熟記電極反應(yīng)，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常

見的電化學(xué)計(jì)算問題。

提示：在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用。=力和。=〃(e—)xNAX1.60xl(T9c來計(jì)算電路中通過的

電量。

?

力、------------;

考點(diǎn)一電解及其裝置

例1.以純堿溶液為原料，通過電解的方法可制備小蘇打，原理裝置圖如卜.：

上述裝置工作時(shí)，下列有關(guān)說法正確的是

A.乙池電極接電池正極，氣體X為Hz

B.Na+由乙池穿過交換膜進(jìn)入甲池

D.NaOH溶液Z的濃度比NaOH溶液Y的小

考點(diǎn)二電解規(guī)律及其應(yīng)用

例2.室溫鼠用惰性電極電解F列物質(zhì)的稀溶液，其中pH增大的是

考點(diǎn)三電解原理應(yīng)用

例3.下列關(guān)于電解原理應(yīng)用的說法錯(cuò)誤的是

A.氯堿工業(yè)的電解槽需使用陽離子交換膜隔開兩極產(chǎn)物

B.在鐵上鍍銅時(shí)，鐵作陰極

C.鈉、鎂、鋁均可通過可解其熔融氯化物的方法冶煉得到

D.電解精煉銅一段時(shí)間，電解質(zhì)溶液中c（Cu2+）略減小

考點(diǎn)四電解的有關(guān)計(jì)算

例4.按照要求回答下列問題：

⑴通過電解廢舊鋰電池中的LiMmCh可獲得難溶性的Li2c03和MnOa,電解示意圖如圖（其

中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過，電解過程中溶液的體積變化忽略不計(jì)）。

①電極B發(fā)生的電極反應(yīng)式為。

②電解一段時(shí)間后溶液中MB濃度______（填“增大"減小”或“不變”）。

（2）JIjNaOH溶液吸收煙氣中的SO2,將所得的Na2s溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH,

同時(shí)得到H2so4,其原理如圖所示（電極材料均為石墨）。

①圖中A口產(chǎn)生的氣體為,B口流出的物質(zhì)是______.

②b電極表面發(fā)生的電極反應(yīng)式為o

（3）C。是磁性合金的重要材料，也是維生素的重要組成元素。工業(yè)上可用如圖裝置制取單質(zhì)

C。并獲得副產(chǎn)品鹽酸（A、B均為離子交換膜）。

①A為（填“陽''或"陰"）離子交換膜。

②該電解池的總反應(yīng)離子方程式為o

③若產(chǎn)品室中陰極質(zhì)量增加11.8g,則產(chǎn)品室增加的HC1的物質(zhì)的量為o

j-警-竊陞得勵(lì)!

1.如圖所示，能實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的是

C.太陽能電池D.六角螺栓鍍銅

2.下列說法正確的是

A.粗銅精煉時(shí)，純銅做陽極

B.在鐵制品上鍍銀時(shí)，鐵制品作陰極，硝酸銀溶液作電鍍液

3.通過火法冶金煉出的銅是粗銅，含有Fe、Zn、Ag、Au、Pt等雜質(zhì)，可利用電解法將粗

銅提純。下列說法錯(cuò)誤的是

A.提純時(shí)粗銅作陰極

B.用硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液

C.陽極反應(yīng)之一是Cu2e=Cu2+

D.電解槽底部的陽極泥可作為提煉金、銀等貴重金屬的原料

4.下列說法正確的是

5.在原電池和電解池的電極上發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的有

①原電池的正極和電解池為陽極所發(fā)生的反應(yīng)；

②原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)

③原電池的負(fù)極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng)

④原電池的負(fù)極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)

A.①②B.0@C.③?D.②③

6.在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，下列說法不正確的是

A.電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣

B.離子交換膜為陽離子交換膜

7.電化學(xué)工業(yè)的發(fā)展為改善人類需求起到非常重要的作用。下列說法錯(cuò)誤的是

A.粗銅精煉時(shí)，精銅電極應(yīng)與電源正極相連

B.電動(dòng)汽車的推廣有利于改善大氣環(huán)境

C.可利用電解工業(yè)制備一些活潑金屬單質(zhì)

D.電鍍工業(yè)中鍍件應(yīng)與電源的負(fù)極相連

8.有關(guān)甲、乙、丙、丁四個(gè)圖示的敘述正確的是

C.丙中H+向Fe電極方向移動(dòng)

D.丁中電解開始時(shí)陽極產(chǎn)生黃綠色氣體

9.下列關(guān)于金屬冶煉的說法中正確的是

A.電解熔融氯化鋼制鋼B.電解熔融氯化鋁制鋁

C.工業(yè)上電解飽和食鹽水制鈉D.工業(yè)上電解熔融氧化鎂制鎂

10.下列關(guān)于電解池的敘述不正確的是

A.若用鐵做陰極，則鐵不會(huì)被氧化B.與電源負(fù)極相連的是電解池的陰極

C.在電解池的陽極發(fā)生的是氧化反應(yīng)D.與電源正極相連的是電解池的陰極

-警-陽

A.電源a端為負(fù)極

B.該方法能實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放

B.電解過程中N室溶液的pH逐漸增大

C.裝置中a膜、b膜、c膜均為陽離子交換膜

D.理論上M室和N室石墨電極上產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量之比為1:2

13.如圖所示的裝置，甲中盛有CuSCh溶液，乙中盛有KI溶液，電解一段時(shí)間后，分別向

C、D電極附近滴入淀粉溶液，D電極附近變藍(lán)。下列說法正確的是

A.E、F電極分別是陰極、陽極

B.若甲池是電解精煉銅，則A電極為粗銅

C.甲中Cu2+移向B電極

D.若C電極為惰性電極，則電解后乙中溶液的pH增大

14.現(xiàn)代膜技術(shù)可使某種離子具有單向通過能力，常用于電解池、原電池中。電解NaB(0H)4

溶液可制備H3BO3,其工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

A.NaB(0H)4中B的化合價(jià)為+3價(jià)

B.N室發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2T+20H

C.去掉a膜，陽極區(qū)用稀硫酸作電解液，不影響H3BO3的純度

D.a、c膜均為陽離子交換膜，b膜為陰離子交換膜

15.如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液呈紅色，下列說

法錯(cuò)誤的個(gè)數(shù)是

①X是負(fù)極，Y是正極

A.1個(gè)B.2個(gè)C.3個(gè)D.4個(gè)

16.間接電解法除N2O,其工作原理如圖所示，已知H2s是一種弱酸。下列有關(guān)該裝置

工作的說法正確的是

A.b為直流電源的負(fù)極

B.面子交換膜為陰離子交換膜

C.