第19講電解池及其應(yīng)用

備彎導(dǎo)航

復(fù)習(xí)1.理解電解池工作原理，能寫(xiě)出常見(jiàn)的電解總反應(yīng)式加電極反應(yīng)式。

E標(biāo)2.了解電解池在工業(yè)上的幾種常見(jiàn)應(yīng)用，能利用電解池知識(shí)防止金屬腐蝕。

廠(chǎng)（氯堿工業(yè)］

裝置特點(diǎn)）~

-（電鍍）

熟記

形成條件］------［T作原理］~~~~［應(yīng)用J——［粗銅精上）

網(wǎng)絡(luò)

電極反應(yīng)）~電冶金）

T金屬防腐J

1.判斷正誤（正確的打7'，錯(cuò)誤的打“x”）。

（1）（2020?江蘇卷）氧化鋁熔點(diǎn)高，故可用作電解冶煉鋁的原料（)

（2）（2019?江蘇卷）ALO3具有兩性，故可用于電解冶煉鋁（)

（3）電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液的濃度不變（）

（4）電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極泥中含有Zn、Fe、Ag、Au等金屬（)

（5）電鍍時(shí)，應(yīng)把待鍍金屬置于電解槽的陰極（）

課前（6）（2017?江蘇卷）電解飽和食鹽水獲取燒堿和氯氣：

自測(cè)2Cr+2H2O^=H2t+CI2t+2OH（）

（7）（2022?浙江卷）工業(yè)上通過(guò)電解六水合氯化鎂制取金屬鎂（)

2.完成下列填空。

（8）（2024.南京外國(guó)語(yǔ)學(xué)校）電解含Na3sbs3、Na2S^NaOH的溶液制備Sb的過(guò)程中，陽(yáng)極上發(fā)生

的兩個(gè)電極反應(yīng)，分別為、。

⑼（2022?江蘇卷）某電解池的陽(yáng)極區(qū)為酸性CuC5溶液，陰極區(qū)為鹽酸，電解過(guò)程中CuCE轉(zhuǎn)化為

CuClFo電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生的主要電極反應(yīng)式為o

券后研析

考點(diǎn)1電解池工作原理

知識(shí)梳理

知識(shí)口電解池的定義及工作原理

I.定義：將轉(zhuǎn)化為的裝置叫電解池。

2.工作原理（以用惰性電極電解CuCk溶液為例）

r?_t仔

陰極町f陽(yáng)ii極

生成1壬生成

CuC1,

(I)電極反應(yīng)式。

陰極：________

陽(yáng)極：________

(2)總反應(yīng):

(3)電子流向：o

(4)離子遷移方向：陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極。

知識(shí)回陰、陽(yáng)極的判斷

1.陰、陽(yáng)極的判斷依據(jù)

(1)依據(jù)外接電源判斷；與外接電源正極相連的?極是一極，與外接電源負(fù)極相連的?極是一極。

(2)依據(jù)電子流向判斷：電子流出的一極是一極，電子流入的一極是一極。

(3)依據(jù)電極反應(yīng)判斷：得到電子發(fā)生還原反應(yīng)的一極是一極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)的一極是一

極，

(4)依據(jù)離子遷移方向判斷：陰離子移向的一極是陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向的一極是陰極。

(5)依據(jù)電極現(xiàn)象判斷：一般質(zhì)量減小或產(chǎn)生氧氣、氯氣的一極是陽(yáng)極，質(zhì)量增大或產(chǎn)生氫氣或電極

附近溶液能使無(wú)色酚醐變紅的一極是陰極。

2.陰、陽(yáng)極放電分析

(1)陰極(發(fā)生還原反應(yīng))放電順序：

①陰極材料不參與放電，一股是電解液(或熔融電解質(zhì))中的陽(yáng)離子在陰極上得電子。

②常見(jiàn)陽(yáng)離子得電子順序：CU2+>H+(酸)>Fe2+>ZM+>H2O。溶液中K，、Ca2\Na\Mg2\Al'+等不

參與放電。

(2)陽(yáng)極(發(fā)生氧化反應(yīng))放電順序：

①若陽(yáng)極為金屬電極(除Pt、Au外的其他金屬)，如Fe和Cu,則陽(yáng)極材料直接失去電子(陽(yáng)極材料被

消耗)。

②若陽(yáng)極為惰性電極(如C、Pl、Au),則陽(yáng)極材料不參與放電，一般是電解液(或熔融電解質(zhì))中的陰離

子在陽(yáng)極上失電子。常見(jiàn)陰離子失電子順序：S2>r>Br>Cr>OHoNO］、SCT等不參與放電，由溶液

中的H?O去放電。

知識(shí)回用惰性電極電解水

溶質(zhì)特點(diǎn)電解后溶液

電解液電解對(duì)象總反應(yīng)電極反應(yīng)式

及作用pH變化

NaOH陽(yáng)極：

不改變總

溶液陰極：________________________________

2H204反應(yīng)，作用

陽(yáng)極：_______________________________

稀硫酸—2H2t+是增強(qiáng)溶—

陰極：________________________________

液的導(dǎo)電

O2t

Na2so4陽(yáng)極：________________________________

性—

溶液陰極：________________________________

用?？?xì)w納,

①溶液中活潑金屬的陽(yáng)離子不參與放電（如K'Ca2+.Na\Mg2\A'）。

②溶液中復(fù)雜的陰離子不參與放電（如SOFsNO：）。

知識(shí)匕］用惰性電極電解有關(guān)鹽（如CuSO4>NaCl）溶液

鹽溶液電極反應(yīng)式及總反應(yīng)電解后溶液pH變化

陽(yáng)極：__________________________________________

NaCl溶液陰極：______________________________________________________—

總反應(yīng)：____________________________________________________

陽(yáng)極：____________________________________________________

CuS04溶液陰極：________________________________________—

總反應(yīng)：___________________________________________________

解疑釋惑26

利用電解原理實(shí)現(xiàn)“碳中和”

I.電解法轉(zhuǎn)化CO2可實(shí)現(xiàn)CO2資源化利用。電解CO2制HCOOH的原理如圖所示。其中陰極CO2還

原為HCOCT。

SB*

CO：進(jìn)入，可知Sn片為

陰極.CO用到電子生

成HCOO,電極反應(yīng)

co<式為C6+HCO+2e-

=HCOO+CO；'

2.利用電解的方法來(lái)制備物質(zhì)或處理廢水（一般若杳電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)——利用溶液中的電解質(zhì)主要

離子要參與配平，如HCO,等）。

例1（2024?姜堰中學(xué)）電催化CO2和含氮物質(zhì)可合成尿素，同時(shí)可解決含氮廢水污染問(wèn)題。常溫常壓

下，向一定濃度的KNO3溶液通入CO2至飽和，經(jīng)電解獲得尿素，其原理如圖1所示。電解過(guò)程中生成尿

素的電極反應(yīng)式為。

陰離F交換股

■鐵

NaOH溶液NaOII溶液

下列說(shuō)法正確的是()

A.電解時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

B.電解時(shí)應(yīng)將粕電極與直流電源正極相連

C.電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移2mol底，理論上可獲得標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H2H.2L

D.電解時(shí)鐵電極反應(yīng)式：Fc--6c+8OH----FeO3+4H2O

類(lèi)型目電解池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)

畫(huà)3(1)(2024.江蘇部分學(xué)校聯(lián)考)一種高溫固體氧化物電解水制氫原理如圖1所示。通過(guò)施加高溫

下的電壓，使電解質(zhì)中的02一從陰極一側(cè)遷移到陽(yáng)極一側(cè)，同時(shí)氧化為02。電解時(shí)陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式

圖1圖2

(2)(2024?常州一中江業(yè)上也可以用電解磷鐵渣FeP的方法制備FePO4oFcP在陽(yáng)極放電的電極反應(yīng)式

為。

考點(diǎn)2電解的應(yīng)用

知識(shí)梳理

知識(shí)W電冶

利用甩解熔融鹽或熔融氧化物的方法來(lái)冷煉活潑金屬Na、Mg、Al等。

1.冶煉鈉圖例說(shuō)明

陰極環(huán)繞在陽(yáng)極外面，兩極之間用隔膜隔開(kāi)；在陰極區(qū)得到液態(tài)鈉，在陽(yáng)極區(qū)得到氯氣。

陽(yáng)極

2.冶煉鈉、鎂、鋁的電極反應(yīng)式

冶煉金屬總反應(yīng)及電解反應(yīng)式

2NaCl（熔融）=^2Na+CLt

鈉陽(yáng)極：___________________________________________

陰極：__________________________________

MgCb（熔融）駕我Mg+Cbt

鎂陽(yáng)極：___________________________________________

陰極：________________________________________

2Al2。3（熔融）善事4AI+3O2t

懷nn仃

鋁陽(yáng)極：________________________________________

陰極：________________________________________

用?？?xì)w納,

（l）AlCh是共價(jià)化合物，熔融時(shí)不導(dǎo)電，所以不能用電解熔融A1CL的方法來(lái)制備A1單質(zhì)。

⑵AbCh的熔點(diǎn)很高，在電解熔融AI2O3制備AI單質(zhì)時(shí)，常加入冰晶石，降低AI2O3的熔融溫度。

XD識(shí)舊電解精煉銅

1.銅的電解精煉示意圖

二一純銅片

變厚

純銅薄片從陽(yáng)極沉積

（陰極）卜.來(lái)的陽(yáng)極冊(cè)

2.粗銅（含有Zn、Pc、

（1）電極材料及電極反應(yīng)式:

陽(yáng)極材料?：,

陽(yáng)極反應(yīng)式（至少寫(xiě)4個(gè)）:

陰極材料：,

陰極反應(yīng)式：。

（2）電解質(zhì)溶液：。

（3）電解液中的c（Cu2+）：（填“增大”或“減小”）。

（4）由于雜質(zhì)的存在，一般情況下，陽(yáng)極金屬減輕的質(zhì)量________（填“等于”或“不等于”）陰極金

屬增加的質(zhì)量。

知識(shí)E1電鍍（以電鍍銀為例）

1.電鍍銀原理示意圖

(1)電極材料

①陽(yáng)極：鍍層金屬(銀)。

②陰極：待鍍金屬制品。

(2)電鍍液：含的電解質(zhì)溶液。

2.電極反應(yīng)式

陽(yáng)極：;陰極：

3.電鍍液中c(Ag+)：(填“增大”“減小”或“不變”)。

4.陽(yáng)極金屬減輕的質(zhì)量____(填”等于”或“不等于”)陰極金屬增加的質(zhì)量。

知識(shí)E氯堿工業(yè)

I.離子交換膜法電解飽和食鹽水原理示意圖

2.電極反應(yīng)式

陽(yáng)極：。

陰極：。

總反應(yīng)：2NaCl+2H2O=^t2NaOH+H2t+C12t1,

是陽(yáng)極產(chǎn)物，是陰極產(chǎn)物。

注意：電解所用的食鹽水要精制。

3.陽(yáng)離子交換膜的作用

(1)；

⑵。

4.陰極室加入NaOH稀溶液的作用是______________,且不引入雜質(zhì)。

知識(shí)目金屬的防護(hù)

改變金屬的一如把Ni。等加到普通鋼中制

內(nèi)部結(jié)構(gòu)成不銹鋼

［新s僅4尸如電鍍涂油月行、噴油漆、80

金屬的▼皿怵"J蓋搪瓷.包要塑料等

防護(hù)

聲回一覆黑

L_（電化學(xué)保護(hù)）—

—［外加電流法］_；利用電解

池原理

典題悟法

類(lèi)型11電鍍與精煉

畫(huà)4下列說(shuō)法正確的是（)

A,用如圖1所示裝置在鐵制品表面鍍銅，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

B.圖2所示裝置可用于粗銅的提純

C.電解精煉粗銅時(shí)，陰極減少的質(zhì)量等于陽(yáng)極增加的質(zhì)量

D.（2024?江蘇卷）實(shí)驗(yàn)室利用圖3所示裝置進(jìn)行鐵釘鍍鋅實(shí)驗(yàn)

類(lèi)型舊電解溶液與電解熔融電解質(zhì)（電冶）

典例回下列指定反應(yīng)的離子方程式書(shū)寫(xiě)正確的是（）

用情性電極電解MgCL溶液Mg2-+2C「金^=Mg+CLt

A.

用銅作電極電解NaCl溶液：2C「+2H9普匕生t+C1t+2OH

B.2

用惰性電極電解NaCl溶液：2c廠(chǎng)+2H，萼=C12t+Ht

C.2

電解熔融氧化鋁：一埋

D.4AF+-6O2=4Al+3Cht

類(lèi)型回電解原理在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用

畫(huà)6（2024?南師蘇州附中〕用間接電化學(xué)法可對(duì)大氣污染物NO進(jìn)行無(wú)害化處理,其工作原理如圖所

示，下列說(shuō)法正確的是（）

A.電極【為陰極，電極反應(yīng)式為2H2。+20-=2014一+氏1

B.電解時(shí)H+由電極I向電極H遷移

C.吸收塔中的反應(yīng)為2N0+2s2O「+2H2(D=N2+4HSO3

D.每處理1molNO,可同時(shí)得到32go2

類(lèi)型El光解裝置

畫(huà)7氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲(chǔ)氫載體。利用太陽(yáng)能電池電解NH3得到高純H?的裝

置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()

0立

b

\

KOH溶液KOH溶液

A.該裝置工作時(shí)只發(fā)生兩種形式能量的轉(zhuǎn)化

B.電解過(guò)程中OFF由b極區(qū)向a極區(qū)遷移

C.電解時(shí)b極區(qū)溶液中"(KOH)減少

D.電解過(guò)程中1molNH3參與反應(yīng),得到3X6.02X1023個(gè)電子

畫(huà)8(1)(2023?南京、鹽城一模)我國(guó)科學(xué)家以Si/Bi材料作光電陰極、CCh飽和的0.5mol/LKHCOs

溶液作電解液(pH=7.4),將CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,原理如圖所示。

囁子交換膜

根據(jù)圖示寫(xiě)出光電陰極反應(yīng)式：o

⑵(2023?泰州中學(xué))堿性環(huán)境下直接電解Na[Ga(OH)4]溶液得到金屬錢(qián)，陰極的電極反應(yīng)式為

(3)將Ga(OH)3溶解到NaOH溶液中會(huì)生成GaO2,再電解得到金屬錢(qián)。電解時(shí)，GaO?在陰極放電的

電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________________________

I.(2023?南師附中)電催化氮?dú)庵苽滂F鹽和硝酸鹽的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()

A.a極反應(yīng)式為N2+I2OH-10e=2NO3+6H2O

B.電解一段時(shí)間，a、b兩電極區(qū)的pH均減小

C.電解過(guò)程中H+從a極通過(guò)質(zhì)子交換膜轉(zhuǎn)移至b極

D.相同時(shí)間內(nèi)，a、b兩極消耗N2的物質(zhì)的量之比為5：3

2.（2024?江蘇各地模擬題重組）下列說(shuō)法正確的是（）

A.電