电解池-新高二化学暑假课（人教版）学生版

第12讲电解池

1•等号品包国、

”.............’

1.宏观辨识与微观探析•：从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、

阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。

2.证据推理与模型认知：建立对电解过程的系统分析认识的思维模型，理解电解的规律，会

判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和总反应式。建立电解应用问题的分析思维模型

和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用。

3.变化观念与平衡思想：通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识

电能与化学能之间的能量转化。

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---

一、电解原理

1.电解和电解池

⑴电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。

(2)电解池：电能转化为化学能的装置。

(3)电解池的构成

①有与电源相连的两个电极。

②电解质溶液(或熔融电解质).

③形成闭合回路。

2.电解池的工作原理

(1)电极名称及电极反应式(电解CuCb溶液为例)

总反应式：CuC12==Cu+Cht

(2)电解过程的三个流向

①电子流向：电源负极-电解池阴极；电解池的阳极一电源的正极；

②离子流向：阳离子一电解池的阴极，阴裔子T电解池的阳极。

③电流方向：电源正极—电解池阳极一电解质溶液T阴极一负极。

3.电极产物判断

⑴阳极产物的判断

①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。

②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。

阴离子的放电顺序：

活泼电极>$2一含氧酸根离子。

S2-、厂、Br\C「放电,产物分别是S、QBn、Cl2：若OH一放电，则得到H?O和。2。

(2)阴极产物的判断

直接根据阳离子放电顺序进行判断。

阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(®)>Fe2+>Zn2+>H+(7K)>Al3+>Mg2+o

①若金属阳离子(Fe3+除外)放电，则得到相应金属单质；若H+放电，则得到Hz。

②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。

4.电极反应式、电解方程式的书写

⑴首先判断阴、阳极，分析阳极材料是情性电极还是活泼电极。

(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H

,和OH)。

(3)然后排虚阴、阳两极的放电顺序：

阴极：阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>AW>Mg2+>

Na+>Ca2+>K+o

阳极：活泼电极AS?一>「>8「>©一>014一>含氧酸根离子。

(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。

⑸最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。

【特别提醒】①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的

阳离子放电，注意离子导体(电解质)是水溶液还是非水状态。②阳极材料不同，电极产物、

电极反应式可能不同，最常用、最重要的放电顺序为阳极：C1>OH-；阴极：Ag>Cu2，>H

十。③甩解水溶液时，K+〜AH+不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、

Ca、Na、Mg、Al等金属。④书写电解池中的电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但

书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。⑤电解质溶液中未参与放电的离子是否

与放电后生成的离子发生反应(离子共存)。⑥要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电

解”。

5.阴、阳极的判断方法

⑴根据外接电源:正极接阳极,负极接阴极。

(2)根据电流方向:从阴极流出，从阳极流入。

(3)根据电子流向:从阳极流出，从阴极流入。

(4)根据离子移向:阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。

(5)根据电极产物:阳极——电极溶解、逸出0式或阳极区酸性增强)或C12；阴极——析出金属、

逸出H2(或阴极区碱性增强)。

(6)根据反应类型:阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。

6.用惰性电极电解电解质溶液的规律

（1）电解溶剂水型

电解质溶电解质溶液

电解质类型电极反应式及总反应式溶液pH

液浓度复原

-

含氧酸，如H2s。4阴极：4H2O+4e=2H2t+减小

可溶性强碱，如4OH

增大

NaOH阳极：2H2。-4e-^=O2T+4H

+增大加水

活泼金属含氧酸

总反应式：2H2。空鲤=2比［+不变

盐，如KN6

02T

（2）电解溶质型

电解质电解质

电解质电极反应式溶液

溶液溶液

类型及总反应式pH

浓度复原

阴极:t

2H4-2e~=H2t通入

无氧酸，如-

阳极：2Cr-2e=Cht增大HC1

HC1

总反应式：2HC1里鲤H2f+CbT气体

减小

2--\

不活泼金属阴极:Cu+2e=Cu加入

无氧酸盐，阳极：2c「一2e-—CbT

CuCI2

如CuCh总反应式：CuCb型且Cu+CLT固体

⑶电解溶质和溶剂水型，生成H2和碱（析氢生碱型）:

电解质电解质溶液溶液

电极反应式及总反应式

（水溶液）浓度PH复原

-

阳极：2Cr-2e=Cl2t

活泼金属的无通入

阴极：2H2O+2e—=H?T+20H一生成新

氧酸盐增大HC1

总反应式：2c厂+2H2。典暨CLT+H2T电解质

（如NaCl）气体

+2OPT

（4）电解溶质和溶剂水型，生成02和酸（放氧生酸型）

电解质电极反应式电解质溶液溶液

（水溶液）及总反应式浓度PH复原

阳极：

不活泼金属的2H2O-4C-=O2T+4H+

生成新加CuO

阴极：2-

含氧酸盐[如2Cu,*+4e=2Cu减小

电解质

或CuCO3

CuSCh]总反应式：2Cu2++2H2O==2CU

化学方程式为2NaCl+2H2O型鲤=H2f+Cl2T+2NaOH：

离子方程式为2C「+2H2。空曼H2T+CI2T+20H，

2.氯碱工业生产流程

工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。

①阳离子交换膜电解槽

②阳离子交换膜的作用：只允许Na+等阳离子通过，不允许C「、OFF等阴离子及气体分子

通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生

的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。

3.氯碱工业产品及其应用

⑴氯碱工业产品主要有NaOH、CI2、出、盐酸、含氯漂白剂。

(2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、

农药、金属冶炼等领域中广泛应用。

三、电镀与电解精炼

电镀电解精炼铜

阳极Cu_2e=Cu2Zn_2e=Zn21,Cu-2e=Cu2*

阴极Cu2++2e=CuCu2t+2e=Cu

电解质溶液的浓度变化CuSO4溶液的浓愎不变CuSO4溶液的浓度变小

【特别提醒】电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2+浓度减小。粗

铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳

极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部,成为阳极泥。

四、电冶金

电解冶炼冶炼钠冶炼镁冶炼铝

2-

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

电极反应

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

2NaCl（熔融）里曼MgCb（熔融）”曼2Al2。3（熔融）”曼

总反应

2Na+Q2TMg+Cl2t4A1+302T

【特别提醒】

(I)氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaQ中混有的Ca?'、Mg2\SOl。

⑵电镀铜时，电解质溶液中&Ci?*)不变；电解精炼铜的，电解质溶液中c(Cu2+)减小。

(3)电解熔融MgCL冶炼铁，而不能电解MgO冶炼铁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融

AI2O3冶炼铝，而不能电解AlCb冶炼铝，是因为AlCb是共价化合物，其熔融态不导目。

五、电化学有关计算

1.计算依据——三个相等

(1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。

(2)同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。

(3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。

上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按

得、失电子数相等计算。

2.计算方法——三种常用方法

(I)根据总反应式计算

先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

⑵根据电子守恒计算

①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中

转移的电子数相等。

②用于混合溶液中分阶段电解的计算。

⑶根据关系式计算

根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。

如以通过4moic为桥梁可构建如下关系式：

4

4c~2Cl2(Br2>12)-02~2H2〜2dAgM

阳极产物'阴极产物’

(式中M为金属,〃为其离子的化合价数值)

该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应，灵活运用关系式便能快速解答常

见的电化学计算问题。

提示：在电化学计算中，还常利用。=力和。=〃(e—)xNAX1.60xl(T9c来计算电路中通过的

电量。

।

力、------------;

考点一电解及其装置

例1.以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如卜.：

上述装置工作时，下列有关说法正确的是

A.乙池电极接电池正极，气体X为Hz

B.Na+由乙池穿过交换膜进入甲池

D.NaOH溶液Z的浓度比NaOH溶液Y的小

考点二电解规律及其应用

例2.室温鼠用惰性电极电解F列物质的稀溶液，其中pH增大的是

考点三电解原理应用

例3.下列关于电解原理应用的说法错误的是

A.氯碱工业的电解槽需使用阳离子交换膜隔开两极产物

B.在铁上镀铜时，铁作阴极

C.钠、镁、铝均可通过可解其熔融氯化物的方法冶炼得到

D.电解精炼铜一段时间，电解质溶液中c（Cu2+）略减小

考点四电解的有关计算

例4.按照要求回答下列问题：

⑴通过电解废旧锂电池中的LiMmCh可获得难溶性的Li2c03和MnOa,电解示意图如图（其

中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过，电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。

①电极B发生的电极反应式为。

②电解一段时间后溶液中MB浓度______（填“增大"减小”或“不变”）。

（2）JIjNaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2s溶液进行电解，可循环再生NaOH,

同时得到H2so4,其原理如图所示（电极材料均为石墨）。

①图中A口产生的气体为,B口流出的物质是______.

②b电极表面发生的电极反应式为o

（3）C。是磁性合金的重要材料，也是维生素的重要组成元素。工业上可用如图装置制取单质

C。并获得副产品盐酸（A、B均为离子交换膜）。

①A为（填“阳''或"阴"）离子交换膜。

②该电解池的总反应离子方程式为o

③若产品室中阴极质量增加11.8g,则产品室增加的HC1的物质的量为o

j-警-窃陞得励!

1.如图所示，能实现电能转化为化学能的是

C.太阳能电池D.六角螺栓镀铜

2.下列说法正确的是

A.粗铜精炼时，纯铜做阳极

B.在铁制品上镀银时，铁制品作阴极，硝酸银溶液作电镀液

3.通过火法冶金炼出的铜是粗铜，含有Fe、Zn、Ag、Au、Pt等杂质，可利用电解法将粗

铜提纯。下列说法错误的是

A.提纯时粗铜作阴极

B.用硫酸铜溶液作电解质溶液

C.阳极反应之一是Cu2e=Cu2+

D.电解槽底部的阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料

4.下列说法正确的是

5.在原电池和电解池的电极上发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的有

①原电池的正极和电解池为阳极所发生的反应；

②原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应

③原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应

④原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应

A.①②B.0@C.③©D.②③

6.在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是

A.电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气

B.离子交换膜为阳离子交换膜

7.电化学工业的发展为改善人类需求起到非常重要的作用。下列说法错误的是

A.粗铜精炼时，精铜电极应与电源正极相连

B.电动汽车的推广有利于改善大气环境

C.可利用电解工业制备一些活泼金属单质

D.电镀工业中镀件应与电源的负极相连

8.有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是

C.丙中H+向Fe电极方向移动

D.丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体

9.下列关于金属冶炼的说法中正确的是

A.电解熔融氯化钢制钢B.电解熔融氯化铝制铝

C.工业上电解饱和食盐水制钠D.工业上电解熔融氧化镁制镁

10.下列关于电解池的叙述不正确的是

A.若用铁做阴极，则铁不会被氧化B.与电源负极相连的是电解池的阴极

C.在电解池的阳极发生的是氧化反应D.与电源正极相连的是电解池的阴极

-警-阳

A.电源a端为负极

B.该方法能实现二氧化碳零排放

B.电解过程中N室溶液的pH逐渐增大

C.装置中a膜、b膜、c膜均为阳离子交换膜

D.理论上M室和N室石墨电极上产生的气体物质的量之比为1:2

13.如图所示的装置，甲中盛有CuSCh溶液，乙中盛有KI溶液，电解一段时间后，分别向

C、D电极附近滴入淀粉溶液，D电极附近变蓝。下列说法正确的是

A.E、F电极分别是阴极、阳极

B.若甲池是电解精炼铜，则A电极为粗铜

C.甲中Cu2+移向B电极

D.若C电极为惰性电极，则电解后乙中溶液的pH增大

14.现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力，常用于电解池、原电池中。电解NaB(0H)4

溶液可制备H3BO3,其工作原理如图所示。下列说法错误的是

A.NaB(0H)4中B的化合价为+3价

B.N室发生的电极反应式为2H2O+2e=H2T+20H

C.去掉a膜，阳极区用稀硫酸作电解液，不影响H3BO3的纯度

D.a、c膜均为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜

15.如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色，下列说

法错误的个数是

①X是负极，Y是正极

A.1个B.2个C.3个D.4个

16.间接电解法除N2O,其工作原理如图所示，已知H2s是一种弱酸。下列有关该装置

工作的说法正确的是

A.b为直流电源的负极

B.面子交换膜为阴离子交换膜

C.