2022年电解池专题讲义及经典例题 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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,槽；电源即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解2、电解池的构成两个电极阴极、阳极电解质溶液闭合回路阴极：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-=Cl 2 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 CuCl 2 水溶

2、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离子的放电次序Ag阴极：阳离子在阴极上的放电次序得 e-2+Sn2+Fe 2+Zn2+H+指水电离+Hg2+Fe3+Cu2+H+指酸电离的Pb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次序失 e-S2-I-Br-Cl-OH-NO 3-SO 4 2-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；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5

3、、电解质溶液的电解规律惰性电极被电电解质实4H阴极4OH阳极总方程式溶液的 pH 备注解的例物质H2O 强碱的含+4e=2H2 4e=O2 +2H 2O 2H 2O2H 2不变电解质氧酸盐起导电Na2SO4作用,降低其量不含氧酸变,水H2SO4O2削减,电解质强碱 KOH 升高浓度增大详细看金属阳离子水解才能与生成电解弱碱的非Cu2+2e=Cu2Cl2e=Cl2CuCl2Cu+Cl2的气体溶于相当于水后的反含氧酸盐应；此处 Cl 2氟化物除电解质溶于水的酸外 CuCl 2质自分解,性强于 Cu2+身水解的酸水不参加反应性,所以 pH下降非含氧酸 HF 除2H+2e=H22Br 2e=Br 22

4、HBrBr2+H2升高外 HBr 强碱的非电解含氧酸盐2H+2e=H22Cl2e=Cl22NaCl+2H2O升高产生碱NaCl 2NaOH+H2 +Cl2 质自弱碱的含2Cu2+4e=2Cu4OH 4e=O2 +2H 2O 2CuSO4+2H2O降低身和或酸水氧酸盐CuSO42H 2SO4+2Cu+O 26、电解原理的应用 氯碱工业如电解饱和食盐水可制得NaOH 、Cl 2、H 2,而电解稀NaCl 溶液可制备NaClO ；2NaCl+2H 2O2NaOH+H 2 +Cl2电镀名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电镀时

5、, 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；镀电镀铜规律可概括为“阳极溶解,阴极沉积,电解液不变”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,但电镀就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 CuSO 4溶液加入肯定量的硫酸作电解液；CuSO4 溶液中主要有 Cu 2+、SO

6、、H+、OH-,通电后 H+和 Cu2+移向阴极,并在阴极发生Cu 2+2e-=Cu；OH-和 SO 移向阳极, 但阳极由于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

7、,如 Na、Mg 、Al 等金属 这是由于这些金属的阳离；子的氧化性很弱, 难以找到经济有用的复原剂,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名师归纳总结 原料由铝土矿提纯得到纯Al 2O3 第 3 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 设备原理在熔化条件下Al 2O3=2Al3+3O2阴极4Al3+12e=4Al 阳极6O212e=3O2总反应式留意：冰晶石作熔剂,降低 纯 Al 2O3；Al 2O3的熔点；电解过程中,定期补充阳极碳块；由铝矾土制备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

8、电极,假设为活性电极, 电极本身被氧化发生氧化反应；阴极一般不参加电极反应；2看离子；搞清电解质溶液中存在哪些阴离子、阳离子,依据放电次序书写电极反应式；3水溶液中始终有 H+和 OH-,放电次序中 H+和 OH-之后的离子一般不参加电极反应；例如：电解 CuCl 2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 Cu2Cl OH H ；阳离子放电次序 Cu2 H 故 Cu 22e = Cu；阴离子放电次序 ClOH 故 2Cl2e = Cl 2电解总方程式为： CuCl 2 CuCl 2典型例题例 1用两支惰性电极插入 500mL 的 AgNO 3

9、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视,就电极上析出银的质量是A 27mgB54mgC108mgD216mg 分析 依据离子放电次序,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+2H 2O 4Ag+O 2 +4H + 或 4AgNO 3+2H 2O 4Ag+ O2 +4HNO3 由于有 HNO 3 生成,所以 pH 要变小；生成 HNO 3 的物质的量为 10-3-10-6 0.5 0.5 10-3mol ,所以析出银的质量

10、为 0.5 10-3mol 108g/mol=54mg 答案： B 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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 四周观看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 四周可观看到什么现象？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,就在阳极上放电的应是 I-,其电极反应为：2I-2e-=I 2；阴极是水电离出来的 H

11、 +放电, 其电极反应为： 2H+2e-=H 2,由于 H+在阴极上不断放电,破坏了水的电离平稳,使阴极附近 OH-浓度增大；从题给条件分析可知,a 四周观看到蓝色,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 四周酚酞试液变红色；答案： 1M 是电源的正极,N 为负极,-=H 2,由于 H+不 2b 极四周可看到溶液红色,由于b 极为阴极,其电极反应为2H+2e断放电破坏了水的电离平稳,cOH-增大,使得b 极邻近碱性增大,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电解质必需用含有锌离子的可

12、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别的电解；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,其离子就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A CuCl2BNaClCAgNO 3DKNO 3 分析 此题主要考查电解原理、离子放电次序及电解后溶液

13、 pH 变化等问题； 懂得电解原理并熟识把握阴、阳离子的放电次序是解此题的关键,在电解时,假如 H+或 OH-在电极上放电往往会导致电极邻近溶液 H+或 OH-浓度发生转变,从而引起电极邻近 pH 变化；对于电解 CuCl 2溶液,尽管 H+或 OH-都没有在阴极或阳极上放电,但由于 CuCl 2 是强酸弱碱盐,水解后溶液呈酸性,因此假设 CuCl 2完全电解后,假如不考虑 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,阴极邻近 OH-浓度增大；阳极上 Cl-放电,阳极区域 H+、O

14、H-浓度基本不变,因而电解后整个溶液 pH会变大,电解 AgNO 3 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 HNO 3；电解 KNO 3 实质是电解水,pH 不变；答案： C 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 例 5将两个铂电极插入500mL CuSO 4aq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 H 2 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A 110-3mol L-1B410-3mol L-1 C210-3mol L-1H+主要由电解CuSO4 溶液产生,所以要运算cH+,可依据电解的D110-7 mol L-1 分析 由于最终溶液中的离子方程式2Cu2+2H 2O2Cu+O2 +4H +进行解题；题中电极增重必为阴极反应生成Cu 所致,即 nCu=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,求诞生成的 cH+；2Cu2+2H 2O2Cu +O2 +4H +2mol4mol cH+cH+=4.0 10-3mol L-1 答案： B 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页