电解池专题讲义及经典例题1、定义：电解池： 借助电流引起氧化复原反应的装置，即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽。阴极：与电源负极相连的一极阳极：与电源正极相连的一极装置：电极反应式：阳极： 2Cl- -2e-=Cl2 (氧化 ) 阴极： Cu2+2e-=Cu(复原 ) 总电极方程式：_ 放电：阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。3、电解：电流(外加直流电 )通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化复原反应(被动的不是自发的 )的过程叫电解。所以电解质导电的实质便是电解电解 CuCl2水溶液为何阳极是Cl-放电而不是OH-放电，阴极放电的是Cu2+而不是 H+？4离子的放电顺序阴极： 阳离子在阴极上的放电顺序(得 e-)Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(指酸电离的)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(指水电离的)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+阳极 (1)是活性电极时：电极本身溶解放电(2) 是惰性电极时：阴离子在阳极上的放电顺序失e-S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子)F-练习：电解氯化铜、硫酸铜、盐酸、硫酸、氢氧化钠、氯化钠溶液的电极方程式。2、电解池的构成电源两个电极电解质溶液闭合回路阴极、阳极精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页5、电解质溶液的电解规律惰性电极被电解的物质电解质实例阴极阳极总方程式溶液的 pH 备注H2O 强碱的含氧酸盐Na2SO44H+4e=2H24OH4e=O2+2H2O 2H2O2H2 O2不变电解质起导电作用，其量不变，水减少，电解质浓度增大含氧酸H2SO4降低强碱 KOH 升高电解质自身弱碱的非含氧酸盐(氟化物除外)CuCl2Cu2+2e=Cu2Cl2e=Cl2CuCl2Cu+Cl2具体看金属阳离子水解能力与生成的气体溶于水后的反应。此处 Cl2溶于水的酸性强于 Cu2+水解的酸性，所以 pH下降相当于电解质分解，水不参加反应非含氧酸HF 除外 HBr 2H+2e=H22Br2e=Br22HBrBr2+H2升高电解质自身和水强碱的非含氧酸盐NaCl 2H+2e=H22Cl2e=Cl22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2 升高产生碱或酸弱碱的含氧酸盐CuSO42Cu2+4e=2Cu 4OH4e=O2+2H2O 2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2降低6、电解原理的应用氯碱工业如电解饱和食盐水可制得NaOH 、Cl2、H2，而电解稀NaCl 溶液可制备NaClO 。2NaCl+2H2O2NaOH+H2 +Cl2电镀精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页电镀时， 一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液；把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极， 而用镀层金属为阳极，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，并在阴极上被复原成金属析出。电镀铜规律可概括为“ 阳极溶解，阴极沉积，电解液不变”镀件电镀与一般的电解本质相同，但在电极材料、电极反应是同种金属的得失电子，宏观上无新物质生成、溶液浓度电解过程浓度一般会发生变化，但电镀则不变的变化等均有差异。铜的电解精炼原理：电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源的正极相连；用纯铜板作阴极，与电源的负极相连，用CuSO4溶液加入一定量的硫酸作电解液。CuSO4溶液中主要有Cu2+、SO、H+、OH-，通电后 H+和 Cu2+移向阴极，并在阴极发生Cu2+2e-=Cu；OH-和 SO移向阳极， 但阳极因为是活性电极故而阴离子并不放电，主要为阳极活泼及较活泼金属发生氧化反应而溶解，阳极反应：Cu-2e-=Cu2+。电解过程中，比铜活泼的Zn、Fe、Ni 等金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解，此时阴极仍发生Cu2+2e-=Cu，这会导致电解液中硫酸铜的浓度不发生变化；Ag 、Au 不如 Cu 易失电子， Cu 溶解时它们以阳极泥形式沉积下来，可供提炼Au、Ag 等贵金属。结论：该过程实现了提纯铜的目的。电解法冶炼金属一些较活泼的金属常用电解的方法冶炼，如 Na、Mg、Al 等金属 这是因为这些金属的阳离子的氧化性很弱， 难以找到经济实用的复原剂，从这个意义上看，电源的负极是最强的复原剂。例如：用石墨作电极电解熔融的氧化铝原料由铝土矿提纯得到纯Al2O3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页设备原理在熔化条件下Al2O3=2Al3+3O2阴极4Al3+12e=4Al 阳极6O212e=3O2总反应式注意：冰晶石作熔剂，降低Al2O3的熔点；电解过程中，定期补充阳极碳块；由铝矾土制备纯 Al2O3。7、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，假设为活性电极，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+和 OH-之后的离子一般不参与电极反应。例如：电解CuCl2溶液的电极反应分析：如下图：看电极。石墨做电极，两极都不反应。看离子。溶液中存在的离子为Cu2ClOHH；阳离子放电顺序Cu2 H故 Cu22e= Cu；阴离子放电顺序ClOH故 2Cl2e= Cl2总方程式为： CuCl2CuCl2典型例题例 1用两支惰性电极插入500mL 的 AgNO3溶液中，通电电解。当电解质溶液的pH 由变为时设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略，则电极上析出银的质量是A27mgB54mgC108mgD216mg 分析 根据离子放电顺序，先写出两极的电极反应式：阳极： 4OH-4e-=O2 +2H2O阴极： 4Ag+4e-=4Ag其中 OH-来自水，所以总的电解反应式：4Ag+2H2O4Ag+O2 +4H+ 或 4AgNO3+2H2O4Ag+ O2 +4HNO3 因为有 HNO3生成，所以pH 要变小。生成HNO3的物质的量为(10-3-10-6) 0.5 0.5 10-3mol ，所以析出银的质量为0.5 10-3mol 108g/mol=54mg 答案： B 电解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页例 2如下图 A 为一张浸透淀粉碘化钾溶液并滴有酚酞试剂的滤纸，a、b 为两张紧贴在滤纸上的 铂片 ，并用导线和直流电源M、N 两极相连接，通电后，在a 周围观察到无色溶液变为蓝色。 1电源哪一个极是正极？哪极是负极？ 2b 周围可观察到什么现象？为什么？分析 此题装置实际上是电解KI 溶液，由于a、b 为铂电极是惰性电极，则在阳极上放电的应是I-，其电极反应为：2I-2e-=I2；阴极是水电离出来的H+放电， 其电极反应为： 2H+2e-=H2 ，由于 H+在阴极上不断放电，破坏了水的电离平衡，使阴极附近 OH-浓度增大。从题给条件分析可知，a 周围观察到蓝色，说明有I2生成，所以a为阳极、 b为阴极，而与之相连的电源M 极为正极， N 极为负极， b 周围酚酞试液变红色。答案： 1M 是电源的正极，N 为负极， 2b 极周围可看到溶液红色，因为b 极为阴极，其电极反应为2H+2e-=H2 ，由于 H+不断放电破坏了水的电离平衡，c(OH-)增大，使得b 极附近碱性增大，酚酞变红。例 3假设在铁片上镀锌，以下表达中错误的选项是A可把铁片与电源的正极相连B电解质必须用含有锌离子的可溶性盐C锌极发生氧化反应D铁极的电极反应式为Zn2+2e-=Zn 分析 电镀的实质就是以非惰性电极为阳极的一种特殊的电解。电镀时一般以镀层金属为电解池的阳极， 待镀件为阴极，含镀层金属离子的电解溶液为电镀液。电镀过程中镀层金属发生氧化反应而成为离子溶入电解液，其离子则在待镀件上发生复原反应而析出，且电解质溶液浓度一般不变。故而此题只有A 项不正确。答案： A 例 4串联电路中的四个电解池分别装有0.1mol L-1的以下溶液，用铂电极电解，连接直流电源一段时间后，溶液的pH 最小的是ACuCl2BNaClCAgNO3DKNO3 分析 此题主要考查电解原理、离子放电顺序及电解后溶液pH 变化等问题。 理解电解原理并熟悉掌握阴、阳离子的放电顺序是解此题的关键，在电解时，如果H+或 OH-在电极上放电往往会导致电极附近溶液H+或 OH-浓度发生改变，从而引起电极附近pH 变化。对于电解CuCl2溶液，尽管H+或 OH-都没有在阴极或阳极上放电，但由于CuCl2是强酸弱碱盐，水解后溶液呈酸性，因此假设CuCl2完全电解后，如果不考虑Cl2溶于水生成HCl 和 HClO ，溶液呈中性，pH增大实际上由于生成HCl 、HClO ， 溶液呈微酸性。电解NaCl 溶液 H+在阴极上放电，阴极附近 OH-浓度增大；阳极上Cl-放电，阳极区域H+、OH-浓度基本不变，因而电解后整个溶液pH会变大，电解AgNO3溶液，阴极Ag+放电；阳极是OH-放电，阳极区域H+浓度变大，溶液pH会显著变小相当于生成稀HNO3。电解KNO3实质是电解水，pH 不变。答案： C 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页例 5将两个铂电极插入500mL CuSO4(aq)中进行电解，通电一段时间后，某一电极上增重0.064g(设电解时无H2放出， 且不考虑水解和溶液体积的变化)，此时溶液中氢离子的物质的量浓度约为A1 10-3mol L-1B4 10-3mol L-1 C2 10-3mol L-1D1 10-7 mol L-1 分析 由于最后溶液中的H+主要由电解CuSO4溶液产生，所以要计算c(H+)，可依据电解的离子方程式2Cu2+2H2O2Cu+O2 +4H+进行解题。题中电极增重必为阴极反应生成Cu 所致，即 n(Cu)=0.064g 64g mol-1，然后依据离子方程式中各物质之间的化学计量数之比，求出生成的 c(H+)。2Cu2+2H2O2Cu +O2 +4H+2mol4mol c(H+c(H+)=4.0 10-3mol L-1 答案： B 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页