高三化學考點解析復習導學案22

考點22電解池原理

考點聚焦

1.通過電能轉變?yōu)榛瘜W能的探究活動，了解電解池工作原理，能正確書寫電解池的陰、

陽極的電極反應式及電解反應方程式。

2.知道電解在氯堿工業(yè)、精煉銅、電鍍、電冶金等方面的應用。認識電能轉化為化學能

的實際意義。

知識梳理

1.原電池和電解池的比較:

裝置原電池電解池

Zn廠0Cu

U±。,丁

實例

二1三三|二1稀硫酸上^|斗CuCk溶液

原理

①電極：兩種不同的導體

①電源；

形成條相連；

②電極（惰性或非惰性）；

件②電解質溶液：能與電極

③電解質（水溶液或熔化態(tài)）。

反應。

反應類

自發(fā)的氧化還原反應非自發(fā)的氧化還原反應

型

由電極本身性質決定：由外電源決定：

電極名

正極：材料性質較不活潑陽極：連電源的正極；

稱

的電極；陰極：連電源的負極；

負極：材料性質較活潑的

電極。

負極:Zn-2e=Zn2+（氧化陰極：Cu2++2e^=Cu（還原

電極反反應）反應）

應正極：2H'+2e=H2t（還原陽極:2Cr-2e=Cl21（氧

反應）化反應）

電子流

向

電流方

向

能量轉

化

①電解食鹽水（氯堿工業(yè)）；②

①抗金屬的電化腐蝕；

應用電鍍（鍍銅）；③電冶（冶煉

②實用電池。

Na、Mg、Al）；④精煉（精銅）。

4.電解反應中反應物的判斷——放電順序

⑴陰極A.陰極材料（金屬或石墨）總是受到保護。

B.陽離子得電子順序一金屬活動順序表的反表：K+<Ca2+<Na<

Mg2+<Al3+<Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<（H+）<Cu2+<Hg2+<Ag+（陽

離子放電順序與濃度有關，并不絕對）

⑵陽極A.陽極材料是惰性電極（C、Pt、Au、Ti等）時：陰離子失

電子：S">I>Br>Cl>OH>NO;等含氧酸根離子>F

B.陽極是活潑電極時：電極本身被氧化，溶液中的離子不放電。

5.電解反應方程式的書寫步驟：①分析電解質溶液中存在的離子；

②分析離子的放電順序；③確定電極、寫出電極反應式；④寫出電解

方程式。如：

⑴電解NaCl溶液:2NaCl+2H20里維H2t+Ckt+2NaOH,溶質、

溶劑均發(fā)生電解反應，PH增大。

⑵電解CuSOi溶液：2CuS0」+2H2。里鯉2Cu+02t+2H2SO」溶質、

溶劑均發(fā)生電解反應，PH減小。

⑶電解CuCb溶液:CuCb更維Cu+Cbt

電解鹽酸：2HC1更解H2t+Cl2t溶劑不變，實際上是電解溶

質,PH增大。

⑷電解稀H2sO,、NaOH溶液、Na2s。4溶液:2H?0更解2H2t+02t,

溶質不變，實際上是電解水，PH分別減小、增大、不變。酸、堿、

鹽的加入增加了溶液導電性,從而加快電解速率（不是起催化作用）。

（5）電解熔融NaOH:4NaOH里-4Na+02t+H20t

⑹用銅電極電解Na2sO4溶液:Cu+2.0更解CU（0H）2+H2t

（注意：不是電解水。）

8.電解原理的應用;?2

A、電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）粗鹽稀食鹽水"\I

（―——?NaOH

⑴反應原理上＞Na+

精制飽和_?一心。（含少量

NaCl溶液

陽極:NaOH）

陰極:

圖20-1

總反應：2NaCl+2H2。曳鯉乩t+C12t+2NaOH

⑵設備（陽離子交換膜電解槽）

①組成：陽極一Ti、陰極一Fe

②陽離子交換膜的作用：它只允許陽離子通過而阻止陰離子和氣

體通過。

⑶制燒堿生產過程（離子交換膜法）①食鹽水的精制：粗鹽（含

泥沙、Ca2\Mg2\Fe"、s。：等）一加入NaOH溶液一加入BaCb溶液

一加入Na2c溶液一過濾一加入鹽酸f加入離子交換劑（NaR）②

電解生產主要過程（見圖20-1）：NaCl從陽極區(qū)加入，乩0從陰極區(qū)

加入。陰極H+放電，破壞了水的電離平衡，使0H濃度增大，0H和

Na'形成NaOH溶液。

B、電解冶煉鋁

+3-

⑴原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na+AlF6

（B）、氧化鋁：鋁土礦得患NaA102口皤Al（0H）3

-AI2O3

｛（2）原理陽極_____________________

陰極_____________________

總反應:4A13++6O2-里.4A1+302t

⑶設備：電解槽（陽極C、陰極Fe）因為陽極材料不斷地與

生成的氧氣反應：C+02CO+CO2,故需定時補充。

C、電鍍：用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過程。

⑴鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電鍍液必須含有鍍層金屬的離

子。電鍍鋅原理：

[陽極Zn-2e~=Zn2+

陰極Zn2++2e~=Zn

⑵電鍍液的濃度在電鍍過程中不發(fā)生變化。⑶在電鍍控制的條件下，

水電離出來的中和OFT一般不起反應。⑷電鍍液中加氨水或NaCN

的原因：使Zn"離子濃度很小，鍍速慢，鍍層才能致密、光亮。

D、電解冶煉活潑金屬Na、Mg,Al等。

E、電解精煉銅：粗銅作陽極，精銅作陰極，電解液含有Cu-

銅前金屬先反應但不析出，銅后金屬不反應，形成“陽極泥”。

試題枚舉

【例1】將兩個箱電極插入500mLCuSCh溶液中進行電解，通電一定

時間后，某一電極增重0.064g（設電解時該電極無氫氣析出，且不考

慮水解和溶液體積變化），此時溶液中氫離子濃度約為

A.4X103moi/LB.2X103mol/LC.1X103mol/L

D.lX107mol/L

解析：根據(jù)電解規(guī)律可知陰極反應:Cu"+2e=Cu,增重0.064gCu,

應是Cu的質量，根據(jù)總反應方程式：

2CuS0」+2H2。蟠2Cu+0,t+2H2SO4—>4H,

2X64g4mol

0.064gx

x=0.002mol

0.002M（^

[H*]=0.5￡=4XlOmol/L

答案：A

［例2］某堿性蓄電池在充電和放電時發(fā)生的反應為：

軟電4

Fe+NiO2+2H2OFe(0H)2+Ni(0H)2,下列說法中正確的

是：

A、放電時，負極上發(fā)生反應的物質是Fe.

B、放電時，正極反應是：NiO2+2e+2H=Ni(OH)2

C、充電時，陰極反應是：Ni(0H)2-2e+20H=NiO2+2H2O

D、充電時，陽極附近pH值減小.

解析：根據(jù)原電池在放電時,負極發(fā)生氧化反應,正極發(fā)生還原反

應,再根據(jù)元素化合價變化,可判斷該電池負極發(fā)生反應的物質為Fe,

正極為NiOz,此電池為堿性電池,在書寫電極反應和總電池反應方程

式時不能出現(xiàn)H.，故放電時的電極反應是：負極:Fe—2e+20H=Fe(0H)2,

正極：NiO^e+2H2O=Ni(OH)2+2OHo原電池充電時，發(fā)生電解反應，此

時陰極反應為原電池負極反應的逆反應,陽極反應為原電池正極反應

的逆反應，由此可判斷正確選項應為A、Do

答案：AD

［例3］甲、乙兩個容器中，分別加入0.Imol/LNaCl溶液與

0.Imol/LAgNO3溶液后，以Pt為電極進行電解時,在A、B、C、D各

電極上生成物的物質的量之比為:

解析：此裝置相當于兩個電解槽串聯(lián)到一起,在整個電路中電子轉

移總數(shù)相等.首先判斷各極是陽極還是陰極，即電極名稱，再分析各

極發(fā)生的反應.A極（陰極）反應：2H』2e=H2f,B極（陽極）反

應：2C1-2e-=Ckt;C極（陰極）反應：Ag++e-=Ag；D極（陽極）反

應:40萬-4/=2乩0+02f,根據(jù)電子守恒法可知，若整個電路中