2022年电解池知识点及习题答案详解整 .pdf
三电解池1、定义：借助外加电流引起的氧化还原反应，把电能转化为化学能的装置。2 电解池及其应用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 电解池装置构成阴阳两个电极 ; 电解质溶液（或熔化的电解质）。 说明 : 与外接电源负极相连作为电解池的阴极，发生还原反应。与外接电源正极相连的作为电解池的阳极。发生氧化反应。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通电前 CuSO4 = Cu2+ + SO42- , H2O = H+ + OH-溶液中存在由电离产生的两种阳离子(Cu2+ 和 H+), 两种阴离子 (SO42- 和 OH-) 通电后 离子定向移动阳离子 (Cu2+ 和 H+) 移向阴极 , 阴离子 (SO42-和 OH-) 移向阳极 电极反应阴极 : 由于 Cu2+ 比 H+ 易得电子，故 2Cu2+ + 4e- = 2Cu (发生还原反应 ) 阳极 : 由于 OH- 比 SO42-易失电子， 故 4OH - 4e-= 2H2O + O2 ( 发生氧化反应 ) （或 2H2O 4e-= O2+ 4H+ ） 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 + 2H2SO42.1.3 放电顺序阴极 A.阴极材料 ( 金属或石墨 ) 总是受到保护。B.阳离子得电子顺序 金属活动顺序表的反表：（阳离子放电顺序与浓度有关，并不绝对）K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ (H+) Cu2+ Hg2+ H2 + O2电解稀 H2SO4降低加 H2O 强碱溶液实质电解水 - H2 + O2电解 NaOH 溶液升高加 H2O 活泼金属含氧酸盐实质电解水 - H2 + O2电解 Na2SO4溶液不变加 H2O 电解质分解无氧酸酸- H2 + 非金属2HCl=H2 + Cl2升高加 HCl不活泼金属无氧酸盐盐- 金属 + 非金属CuCl2 = Cu + Cl2 中性加 CuCl2 放氧生酸不活泼金属含氧盐+ 水- 金属 +O2+酸2CuSO4 +2H2O = 降低加 CuO（CuCO3）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页酸盐2Cu+O2+2H2SO4 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。4、电解反应方程式的书写步骤：分析电解质溶液中存在的离子；看阳极电极材料，确定阳极参加反应的物质。若阳极材料为活性电极，则电极材料本身放电。若阳极材料为惰性电极，则阳极是溶液中的阴离子按照放电顺序进行放电确定电极、写出电极反应式；写出电解方程式。如：（阳极材料为惰性电极材料）电解 NaCl溶液（放氢生碱型）：2NaCl+2H2O 电解=H2+Cl2+2NaOH ，溶质、溶剂均发生电解反应，pH增大。电解 CuSO4溶液（放氧生酸型）：2CuSO4 + 2H2O电解=2Cu + O2+ 2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应， pH减小。电解 CuCl2溶液（电解电解质本身）：CuCl2电解= CuCl2电解盐酸： 2HCl 电解= H2 Cl2溶剂不变，实际上是电解溶质，pH增大。电解稀 H2SO4、 NaOH 溶液、 Na2SO4溶液（电解水型）：2H2O电解= 2H2 + O2，溶质不变，实际上是电解水，pH分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性 , 从而加快电解速率（不是起催化作用）。若阳极材料为活性电极如用铜电极电解 Na2SO4溶液 : Cu +2H2O电解= Cu(OH)2 + H2 （注意：不是电解水。） 5. 电解池的阴阳极判断：由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；根据电极反应: 氧化反应 阳极；还原反应 阴极根据阴阳离子移动方向：阴离子移向阳极；阳离子移向阴极，根据电子几点流方向：电子流向 : 电源负极 阴极；阳极 电源正极电流方向 : 电源正极 阳极；阴极 电源负极2.2 电解的应用A、电解饱和食盐水（氯碱工业）反应原理阳极：2Cl- - 2e-= Cl2阴极： 2H+ + 2e-= H2 总反应：2NaCl+2H2O电解=H2 +Cl2 +2NaOH设备（阳离子交换膜电解槽）组成：阳极Ti、阴极 Fe 图20-1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。制烧碱生产过程（离子交换膜法）食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等） 加入 NaOH 液加入 BaCl2溶液 加入Na2CO3溶液 过滤加入盐酸 加入离子交换剂(NaR) 电解生产主要过程（见图20-1）： NaCl从阳极区加入，H2O从阴极区加入。阴极H+ 放电，破坏了水的电离平衡，使 OH-浓度增大， OH-和Na+形成 NaOH溶液。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）电极反应阳极：粗铜失电子放电“溶解”，Cu-2e-=Cu2+。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。阴极：溶液中 Cu2+得电子放电， Cu2+ + 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 目原 电 池电 解 池反应性质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化学能转为电能电能转为化学能电极名称负极和正极阴极和阳极电极反应式负极： 失电子氧化反应阴极： 得电子还原反应正极： 得电子还原反应阳极： 失电子氧化反应离子迁移方向阳离子移向 正极， 阴离子移向 负极阳离子移向 阴极， 阴离子移向 阳极5电镀铜、精炼铜比较电镀铜精炼铜形成条件镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4 溶液作电解液电极反应阳极 Cu 2e- = Cu2+ 阴极 Cu2+2e- = Cu 阳极： Zn - 2e-= Zn2+ Cu - 2e-= Cu2+等阴极： Cu2+ + 2e- = Cu 溶液变化电镀液的浓度不变溶液中溶质浓度减小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 ) A.乙池中 ,Mg极的电极反应是 Mg-2e-=Mg2+B.甲池中 ,Pt 极的电极反应是 2Cl2e-=Cl2C.随着反应的进行. 乙池中 n(NaOH)保持不变精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页x y ab D.反应过程中 , 甲池中两极附近溶液 PH( C )PH(Pt) 先判两池 , 乙为原电池，甲为电解池。乙池中，因为在NaOH 溶液中 Al 比Mg 易失电子，故 Al为原电池的负极，其电极反应式为：Al-3e-+4OH- = =AlO2-+2H2O ；Mg 为正极，其电极反应式为：3H2O+3e-=1.5H2+3OH- 。甲池中 ,Pt 电极为阴极 : 2H+2e- =H2, 碳棒 (C) 电极为阳极 2Cl- -2e- =Cl2, 电解后溶液为 NaOH 溶液。 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，电极材料是精铜，电极反应式为Cu2+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（已知：氧化性： Fe2+Ni2+Fe2+Zn2+, 所以只有 Ni2+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 Fe2+、Zn2+ 外，还有 Ni2+ ，C 也错。 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极处有无色无味气体放出，符合此情况的是：( A ) 备选项a 电极B 电极x 电极溶液A 锌（ Zn）石墨（ C）负CuSO4 B 石墨（ C）石墨（ C）负NaOH C 银（ Ag）铁（ Fe）正AgNO3 D 铜（ Cu ）石墨（ C）负CuCl2 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;阴极 :4H+ -4e- =2H2阳极 :2OH- +4e- =O2+2H+(3): 阳极 - 2Cl2 ;(4):阳极-1O2故V(1):V(2):V(3):V(4)=4:3:2:1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页
