电解池是将电能转化为化学能的装置 2.1 电解的原理
2.1.1 电解池装置构成
① 阴阳两个电极; ② 电解质溶液（或熔化的电解质）。
[说明]:①电解池两极名称分别叫阴极和阳极,由所连接在的外电源的那一极决定。与外接电源负极相连作为电解池的阴极，与外接电源正极相连的作为电解池的阳极。②当然若要发生电解，还要有外接直流电源设备，并构成闭合回路。
2.1.2 电解原理分析
以惰性电极电解硫酸铜溶液为例说明
2+ 2-+-通电前 CuSO4 = Cu + SO4 , H2O = H + OH
2+ +2- -溶液中存在由电离产生的两种阳离子(Cu和 H),两种阴离子(SO4和 OH)
2+ +2--通电后 ① 离子定向移动 阳离子(Cu和 H)移向阴极, 阴离子(SO4 和 OH)移向阳极
② 电极反应
2+ + 2+ - 阴极: 由于Cu比 H易得电子，故 2Cu+ 4e = 2Cu (发生还原反应) - 2-—- 阳极: 由于OH比 SO4易失电子，故 4OH - 4e = 2H2O + O2↑ (发生氧化反应)
-+
（或 2H2O 4e = O2 + 4H）
③ 溶液pH变化
- + +- 在阳极区，由于水电离出的 OH得到电子形成 O2逸出，而 H仍留在溶液中，造成溶液中n(H)>n(OH),
使溶液显酸性。
总化学反应方程式 2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + O2 ↑ + 2H2SO4
2.1.3 放电顺序
粒子在电极上得电子或失电子的过程又叫放电。
2- - - - - -阴离子失电子从易到难顺序： S> I> Br > Cl> OH> F(或最高价含氧酸根离子)
阳离子得电子从易到难顺序（与金属活动顺序相反）：
+2+3+2+2++2+2+2+2++3+2++2++
Ag>Hg>Fe(变Fe)>Cu>酸中的H>Pb>Sn>Fe>Zn>H2O中H>Al>Mg>Na>Ca>K 说明:① 上述顺序为各离子浓度相近时的放电顺序
② 电解池中电极材料分两类，一类称惰性电极，如石墨、铂、金，它不参与电极反应，仅起导电体作用；另一类称活泼电极，即除铂、金外的常见金属材料的电极。当阳极为活泼电极时，在电解时它将优先失电子而被氧化为金属离子“溶”入溶液，而溶液中阴离子不会发生失电子的变化。 ③ 利用离子放电顺序可以判断电解时电极的产物。 2.1.4 电解规律
(1) 常见酸碱盐溶液的电解规律(惰性阳极)
电解反应类型 电解水 强碱溶液 含氧酸 实质电解水-- > H2 + 电解稀H2SO4 O2 实质电解水-- > H2 + 电解NaOH溶液 O2 活泼金属含氧酸盐 电解质分解 无氧酸 不活泼金属无氧酸盐 放氧生酸 不活泼金属含氧酸盐 电解质类型 规 律 例 PH变化 溶液复原法 降低 加 H2O 升高 加 H2O 实质电解水-- > H2 + 电解Na2SO4溶液 O2 酸---> H2 + 非金属 盐---- > 金属 + 非金属 盐+ 水---> 金属+O2+酸 2HCl==H2 + Cl2 CuCl2 = Cu + Cl2 不变 加 H2O 升高 ---- 加 HCl 加 CuCl2 2CuSO4 +2H2O = 2Cu+O2+2H2SO4 降低 加 CuO（CuCO3） 放氢生碱 活泼金属无氧酸盐 盐+水---> H2 +非金属+碱 2KCl + 2H2O = H2+Cl2+2KOH 升高 加 HCl
(2) 溶液电解pH变化规律
-++
若水中OH在阳极放电生成O2,则阳极区溶液增生H，pH 降低;若水中H在阴极放电生成H2,则阴极区溶液增生-OH，pH 升高;总反应的结果，若溶液生成酸,则溶液pH 降低；若生成碱，则pH 升高。
2.2 电解的应用
2.2.1 电镀
电镀装置:以镀层金属作阳极,镀件挂在阴极,含镀层金属离子的盐为电镀液。 电镀特点：电镀过程中镀层金属离子浓度不变。
2.2.3 电解精炼(电解精炼铜为例)
（1）装置 ：阳极--粗铜；阴极—纯铜；电解质溶液--铜盐溶液(如CuSO4) （2）电极反应
-2+
阳极： 粗铜失电子放电“溶解”，Cu-2e=Cu 。粗铜中比铜活泼的金属溶解变成阳离子进入溶液，比铜
活泼性差的金属如Au、Ag 等贵重金属则落入阳极泥中。
2+2+- 阴极： 溶液中 Cu得电子放电， Cu + 2e = Cu 生成的 Cu 沉积在阴极上而得到精铜。
3 原电池与电解池的比较 项 目 反应性质 原 电 池 氧化还原反应 自发进行的反应 多为非自发，但也可以是自发反应 装置性质 电极名称 电极反应式 离子迁移方向 化学能转为电能 负极和正极 负极：失电子氧化反应 正极：得电子还原反应 阳离子移向正极， 阴离子移向负极 电能转为化学能 阴极和阳极 阴极：得电子还原反应 阳极：失电子氧化反应 阳离子移向阴极， 阴离子移向阳极 电 解 池 3．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别 电化腐蚀类型 条件 正极反应 负极反应 腐蚀作用 吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或呈中性 O2 + 4e + 2H2O == 4OH Fe －2e==Fe 是主要的腐蚀类型，具有广泛性 电解 受直流电作用 阴阳离子定向移动，在两极发生氧化还原电离 受热或水分子作用 阴阳离子自由移动，无明显的化学变化 -2+--析氢腐蚀 水膜酸性较强 2H+ + 2e==H2↑ Fe －2e==Fe 发生在某些局部区域内 -2+-4．电解、电离和电镀的区别 条件 实质 电镀 受直流电作用 用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金 反应 实例 关系 5．电镀铜、精炼铜比较
形成条件 电镀铜 镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子 阳极 Cu －2e = Cu2+-阴极 Cu+2e = Cu 电镀液的浓度不变 -2+ CuCl2 ==== Cu＋Cl2 电解CuCl2==Cu+2Clˉ 2+阳极 Cu －2e = Cu 2+-阴极 Cu+2e = Cu -2+先电离后电解，电镀是电解的应用 精炼铜 粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液 阳极：Zn - 2e = Zn Cu - 2e = Cu 等 2+-阴极：Cu + 2e = Cu 溶液中溶质浓度减小 -2+-2+电极反应 溶液变化 [练4-01] 把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中（如图所示平面图），经过一段时
间后，首先观察到溶液变红的区域是（ B ） A、Ⅰ和Ⅲ附近 B、Ⅰ和Ⅳ附近 C、Ⅱ和Ⅲ附近 D、Ⅱ和Ⅳ附近
[解析] ①判两池：通常有外接电源的装置是电解池,故左图为电解池,根据右图为两个活性不同金属浸在电解质溶液中可判断为原电池；②标电极名：左图由外接电源极性可知 I为阴极，II为阳极；右图因Zn比Fe活泼，故III为负极，IV为正极。③写电极反应：左图中,阳极II：金属Fe优先氧化 Fe-2e=Fe；阴极I：水中氢放电：2H+2e=H2 ；④现象及解释：因I区OH增生，碱性，使酚酞变红。又右图，正极（IV）上电极反应：O2+4e+2H2O = 4OH（吸氧腐蚀），该区域呈碱性使酚酞变红，B入选。
--
-2+
+
--
[4-02] 如图 甲乙两池分别以碳棒、铂条、铝条、镁条为电极，并用导线相连接，以NaCl、NaOH溶液为电解溶液，有关该装置的描述正确的是 ( D )
-2+
A. 乙池中,Mg极的电极反应是 Mg-2e=Mg
—-B. 甲池中,Pt极的电极反应是 2Cl2e=Cl2↑
C. 随着反应的进行.乙池中 n(NaOH)保持不变
D. 反应过程中,甲池中两极附近溶液 PH( C ) - - -- + - --- 正=H2 [练4-03]如图A、B为两个串联的电解池，已知B池中c为铁，d为石墨，电解质溶液为NaCl溶液。试回答： （1）若A池为用电解原理精练铜装置，则a电极名称为 阴 极，电 2+-极材料是 精铜 ，电极反应式为 Cu+2e=Cu ，电解质溶液可 以是 CuSO4溶液 。 +--- （2）B池中c极(Fe)电极反应式为 2H+2e=H2↑ （2H2O+2e=H2 +2OH） ，若在B池中加入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈 红 色。 （3）若A池a极增重12.8g,则B池d极(石墨)上放出气体在标况下的体积为 4.48L 。 [练4-04] 金属镍有广泛的的用途。粗镍中含有少量的 Fe、Zn、Cu、Pt等金属杂质，可电解法制备高纯度原镍 2+2+2+ （已知： 氧化性：Fe B．电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后,溶液中存在的阳离子只有 Fe 、Zn D．电解后,电解模底部阳极泥中中存在 Cu、Pt 2+2+ [解析] 这是电解的过程，阳极发生的是氧化反应,A错；阳极：Zn-2e = Zn Fe-2e = Fe Ni-2e=Ni 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ - -2+-2+-2+ ，Pt为惰性金属， 不会放电，而Cu要在金属Ni全部氧化为Ni后才能放电，但此时Cu已没有了支撑物了，结果和Pt一起落下，形成阳极泥，故 D 正确; 阴极：因氧化性Ni>Fe>Zn ,所以只有 Ni+2e=Ni ,可见，阳极质量减少的是“溶解”下的Zn、Fe、Ni，而阴极质量增加的只是析出的镍，两者质量是不相等的，故 B 错。;电解后,溶液中除留下 Fe、Zn外，还有 Ni，C 也错。 2+ 2+ 2+ 4.2 电极名称判断法 根据两极金属相对活性判定原电池的电极名称，根据X极所连接在的外接电源极性(“+”或“-”)判定电解池的电极名称；根据电子（或电流）流向或测电极电势高低等电学原理判断电极名称；此外根据X极发生氧化还是还原,移向X极的离子是阳离子还是阴离子,X极增重还是减重,X极区PH值是升高还是降低等判定X电极的名称。但要注意X极指的是在原电池还是电解池。 说明：化学上规定，凡发生氧化变化的电极均为阳极，而发生还原的电极均为阴极。据此，从发生的化学变化角度看，原电池中的负极（-）又叫阳极，正极（+）又叫阴极。 [练4-06] x，y 分别为直流电源的两极，通电后，发现a极质量加，b极气体放出，符合此情况的是：( A ) 备选项 a 电极 x y 处有无色无味a b B 电极 石墨（C） 铁（Fe） 石墨（C） x 电极 溶液 负 负 正 负 CuSO4 NaOH AgNO3 CuCl2 A B C D 锌（Zn） 银（Ag） 铜（Cu） 石墨（C） 石墨（C） 4.3 电极反应式写法 [电解池电极反应式写法要领] 阳极，首先看为何材料，若为金属（除Au、Pt外），则阳极金属本身优先被氧化，此时不必考虑溶液中阴离子放电；若阳极为惰性材料，则分析溶液中阴离子及放电顺序，还原性强者优先在阳极失电子发生氧化反应。阴极，不必考虑电极为何材料，只要看溶液中有何离子及其放电顺序，氧化性强者优先得电子发生被还原反应。 [原电池电极反应式写法要领] ①负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应，两电极转移的电子 - 数要相等；②负极和正极两电极反应式相加则得到原电池的总反应式；③若溶液中OH有参与电极反应必发生在负 ++ -极。若结果H有增加，酸性增强，PH降低，必在负极区；若溶液中H有参与电极反应必发生在正极;若结果OH有增 加，碱性增强，PH升高，必在正极区。 [练4-07] 以铂为电极，在两极上分别通入 H2 和 O2 ，可组成氢氧燃烧电池。分别写出以硫酸为电解质和KOH为电解质溶液中的有关电极反应式。 [解析] 由于 H2具有强还原性，O2具有强氧化性，故H2为负极 ，O2 为正极。 若电解质为 H2SO4 电极反应式： 负极 (Pt-H2) 2H2 – 4e = 4H 正极 (Pt-O2) O2 + 4e+ 4H = 2H2O 因溶液有高浓度 H，正极O2的还原产物只能是H2O，不可能为OH。 若电解质为 KOH 电极反应式： 负极 (Pt-H2) 2H2 –4e + 4OH = 4H2O 正极 (Pt-O2) O2 + 4e + 2H2O = 4OH 因溶液有高浓度OH，故 H2 氧化产物 H将在负极上与OH结合为H2O，而正极上O2的还原产物 O 不能在溶液中存在，而是与H2O反应转化为 OH。 氢氧燃烧电池总反应方程式 ： 2H2 + O2 = 2H2O -- + -2-- -- -+ -- + -+ [练4-08] 将两块铂片连接后插入 KOH 溶液中作电极，并在两极片上分别通入甲烷和氧气从而组成了碱性燃烧电池，试写出有关电极反应式，并说明溶液PH变动情况。 [解析] 负极(Pt-CH4): CH4– 8e + 10OH = CO3 + 7H2O 正极(Pt- O2): 2O2 + 8e + 4H2O = 8OH 电池总反应: CH4 + 2O2 + 2OH= CO3 + 3H2O (将两电极反应式相加即得总反应式) -- -2- - - 2- 联想到甲烷的燃烧的氧化产物是CO2 ,而在KOH溶液中不可能存在CO2 ,CO2会与KOH作用生成 K2CO3 和 H2O ,因此有如上负极反应式。可见，电极上放电反应后的产物还常可能与电解质溶液发生离子反应。 该电池工作时，负极区由于OH参与电极反应而减少，故该区PH呈降低态势；正极有OH生成,故该区PH呈升高态势。但负极消耗的OH比正极生成的多，所以总的结果是溶液OH减少，PH值要降低。 ---- [练4-09] 熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混和物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混和气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电池反应式： 2-－ 负极反应式：2CO+2CO3－4e＝4CO2 －2-正极反应式：O2+2CO2+4e=2CO3 总电池反应式： 2CO+O2=2CO [解析]从通常原电池的电解质溶液，一下过渡到熔融盐，不少人无法适应。其实，我们只要从最基本的一点－燃料电池分析，其总电池反应式应为：2CO+O2=2CO2，然后逆向思考，正极反应式 = 总反应式减去负极反应式，就可得出结果： O2+2CO2+4e=2CO3。通过电池总反应式写电极反应式不失为一种简便方法。 － 2- [练4-10] 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 放 3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH 充 下列叙述不正确的是 （C） ．．．A．放电时负极反应为：3Zn—6e+6OH= 3Zn(OH)2 ——2— B．充电时阳极反应为：2Fe(OH)3—6e+ 10 OH=2 FeO4+ 8H2O C．放电时每转移3 mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化 D．放电时正极附近溶液的碱性增强 [解析] 放电是原电池原理，正极反应为2FeO4+6e+8H2O=2Fe(OH)3+10OH，放电时每转移3 mol电子，正极有1mol K2FeO4被还原，同时正极附近溶液的碱性增强；负极反应3Zn—6e+6OH= 3Zn(OH)2； 充电是电解原理，阳极反应为2Fe(OH)3—6e+ 10 OH=2 FeO4+ 8H2O 阴极反应为3Zn(OH)2+6e=3Zn+6OH — — 2— — — — — 2— — — — — 4.4 金属腐蚀速率快慢比较法 [练4-11]下列各装置中都盛有0.1mol/L的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速度由快到慢的正确顺序是（D） A.③①④② B.①②④③ C.①②③④ D.②①④③ [解析]②为电解过程，Zn为阳极，优先失电子氧化，故腐蚀速度最快；③也是电解过程，但Zn为阴极，外接电源负极流出的电子有效地抑制住了Zn失电子的可能，故腐蚀最慢；①是原电池，Zn为负极，发生电化腐蚀，电化腐蚀比直接的化学腐蚀速度快；④中阻断了氧化性物质空气中氧与Zn的接触，也不易腐蚀。 4.5 判断金属活动性顺序 [练4-12] 将a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两连接组成原电池。若a、b连接时a为负极；c、d连接时，电流由d到c；a、c连接时，c极上产生大量气泡；b、d连接时，b上有大量气泡产生。则四种金属的活动性由强到弱的顺序是 ( B ) A．a>b>c>d B．a>c>d>b C. c>a>b>d D. b>d>c>a [解析]由原电池原理知，作负极的金属活动性比正极金属强；电子是由正极流向负极，而电流恰好相反；在酸性介质中正极产生氢气。据此可得四种金属的活动性：a>b、 c>d、a>c、d>b 综合得a>c>d>b 4.6 电化学计算法 (1)有关电化学计算思路有二 ①根据总的化学方程式的化学计量数关系列比例求解；②根据串联电路中各电极上转移的电子数相等布列代数方程式求解。（转移的电子数=任一电极上析出物质的物质的量（mol）×每析出1mol该物质转移的电子数） + - (2)水中H 或OH放电有关量的关系式： + -- ① 消耗 1H--得 1e --放出 1/2 H2 --增生 1OH - - + ② 消耗1OH--失 1e --放出 1/4 O2 --增生 1H + 利用上式关系可方便进行有关放电电量、电极产物及溶液H量或PH的计算。 -19 (3) 一个电子的电量=1.6×10库仑 - -19 23 1 mole电量=1.6×10×6.02×10库仑 电荷Q(库仑)=电流I(安) ×时间t(秒) [练4-13] 用惰性电极和串联电路电解下列物质的水溶液:(1)HCl (2)NaNO3 (3)CuCl2(4)AgNO3 在相同时间里理论上生成气体总体积(标)之比依次是 V(1):V(2):V(3):V(4)= 4:3:2:1 [解析] 设各电极上转移的电量为 4e,则(1):阴极-2H2 ,阳极-2Cl2,共 4;(2):阴极-2H2 ,阳极-1O2,共 3;(3):阳极- 2Cl2 ;(4):阳极-1O2 故V(1):V(2):V(3):V(4)=4:3:2:1 - 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容