電解池專(zhuān)題講義及經(jīng)典例題

1、電解池專(zhuān)題講義及經(jīng)典例題1、定義：2、電解池的構(gòu)成電源兩個(gè)電極電解質(zhì)溶液閉合回路電解池：借助電流引起氧化復(fù)原反響的裝置，即把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池或電解槽。陰極、陽(yáng)極陰極：與電源負(fù)極相連的一極陽(yáng)極：與電源正極相連的一極裝置：電極反響式：陽(yáng)極：2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)陰極：Cu2+2e-=Cu(復(fù)原)總電極方程式：_放電：陰離子失去電子或陽(yáng)離子得到電子的過(guò)程叫放電。3、電解：電流(外加直流電)通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰陽(yáng)兩極引起氧化復(fù)原反響(被動(dòng)的不是自發(fā)的)的過(guò)程叫電解。所以電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)便是電解電解CuCl2水溶液為何陽(yáng)極是Cl-放電而不是OH-放電，陰極放電的是Cu2+而不

2、是H+ ？4離子的放電順序陰極：陽(yáng)離子在陰極上的放電順序(得e-)Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸電離的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(指水電離的)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 陽(yáng)極(1)是活性電極時(shí)：電極本身溶解放電(2) 是惰性電極時(shí)：陰離子在陽(yáng)極上的放電順序失e-S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根離子)>F-練習(xí)：電解氯化銅、硫酸銅、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氯化鈉溶液的電極方程式。

3、5、電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律惰性電極被電解的物質(zhì)電解質(zhì)實(shí)例陰極陽(yáng)極總方程式溶液的pH備注H2O強(qiáng)堿的含氧酸鹽Na2SO44H+4e=2H24OH4e=O2+2H2O2H2O2H2O2不變電解質(zhì)起導(dǎo)電作用，其量不變，水減少，電解質(zhì)濃度增大含氧酸H2SO4降低強(qiáng)堿KOH升高電解質(zhì)自身弱堿的非含氧酸鹽(氟化物除外)CuCl2Cu2+2e=Cu2Cl2e=Cl2CuCl2Cu+Cl2具體看金屬陽(yáng)離子水解能力與生成的氣體溶于水后的反響。此處Cl2溶于水的酸性強(qiáng)于Cu2+水解的酸性，所以pH下降相當(dāng)于電解質(zhì)分解，水不參加反響非含氧酸HF除外HBr2H+2e=H22Br2e=Br22HBrBr2+H2升高電解質(zhì)

4、自身和水強(qiáng)堿的非含氧酸鹽NaCl2H+2e=H22Cl2e=Cl22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2 升高產(chǎn)生堿或酸弱堿的含氧酸鹽CuSO42Cu2+4e=2Cu4OH4e=O2+2H2O2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2降低6、電解原理的應(yīng)用氯堿工業(yè)如電解飽和食鹽水可制得NaOH、Cl2、H2，而電解稀NaCl溶液可制備N(xiāo)aClO。2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2電鍍 電鍍時(shí)，一般都是用含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液為電鍍液；把待鍍金屬制成品浸入電鍍液中與直流電源的負(fù)極相連，作為陰極，而用鍍層金屬為陽(yáng)極，陽(yáng)極金屬溶解在溶液中成為陽(yáng)離子，移向陰極，并在陰極上被復(fù)

5、原成金屬析出。電鍍銅規(guī)律可概括為“陽(yáng)極溶解，陰極沉積，電解液不變鍍件電鍍與一般的電解本質(zhì)相同，但在電極材料、電極反響是同種金屬的得失電子，宏觀上無(wú)新物質(zhì)生成、溶液濃度電解過(guò)程濃度一般會(huì)發(fā)生變化，但電鍍那么不變的變化等均有差異。銅的電解精煉原理：電解時(shí)，用粗銅板作陽(yáng)極，與直流電源的正極相連；用純銅板作陰極，與電源的負(fù)極相連，用CuSO4溶液參加一定量的硫酸作電解液。CuSO4溶液中主要有Cu2+、SO、H+、OH-，通電后H+和Cu2+移向陰極，并在陰極發(fā)生Cu2+2e-=Cu；OH-和SO移向陽(yáng)極，但陽(yáng)極因?yàn)槭腔钚噪姌O故而陰離子并不放電，主要為陽(yáng)極活潑及較活潑金屬發(fā)生氧化反響而溶解，陽(yáng)極反響：

6、Cu-2e-=Cu2+。電解過(guò)程中，比銅活潑的Zn、Fe、Ni等金屬雜質(zhì)，在銅溶解的同時(shí)也會(huì)失電子形成金屬陽(yáng)離子而溶解，此時(shí)陰極仍發(fā)生Cu2+2e-=Cu，這會(huì)導(dǎo)致電解液中硫酸銅的濃度不發(fā)生變化；Ag、Au不如Cu易失電子，Cu溶解時(shí)它們以陽(yáng)極泥形式沉積下來(lái)，可供提煉Au、Ag等貴金屬。結(jié)論：該過(guò)程實(shí)現(xiàn)了提純銅的目的。電解法冶煉金屬一些較活潑的金屬常用電解的方法冶煉，如Na、Mg、Al等金屬這是因?yàn)檫@些金屬的陽(yáng)離子的氧化性很弱，難以找到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的復(fù)原劑，從這個(gè)意義上看，電源的負(fù)極是最強(qiáng)的復(fù)原劑。 例如：用石墨作電極電解熔融的氧化鋁原料 由鋁土礦提純得到純Al2O3設(shè)備 原理 在熔化條件下 Al

7、2O3=2Al3+3O2陰極 4Al3+12e=4Al 陽(yáng)極 6O212e=3O2總反響式 注意：冰晶石作熔劑，降低Al2O3的熔點(diǎn)；電解過(guò)程中，定期補(bǔ)充陽(yáng)極碳?jí)K；由鋁礬土制備純Al2O3。7、電解時(shí)電極反響式的書(shū)寫(xiě)1看電極。主要是看陽(yáng)極是何類(lèi)型的電極，假設(shè)為活性電極，電極本身被氧化發(fā)生氧化反響。陰極一般不參與電極反響。2看離子。搞清電解質(zhì)溶液中存在哪些陰離子、陽(yáng)離子，根據(jù)放電順序書(shū)寫(xiě)電極反響式。3水溶液中始終有H+和OH-，放電順序中H+和OH-之后的離子一般不參與電極反響。例如：電解CuCl2溶液的電極反響分析：如下圖：看電極。石墨做電極，兩極都不反響。看離子。溶液中存在的離子為Cu2 C

8、l OH H ；陽(yáng)離子放電順序Cu2 H 故 Cu22e= Cu；陰離子放電順序Cl OH 故2Cl2e= Cl2總方程式為：CuCl2 CuCl2典型例題例1用兩支惰性電極插入500mL的AgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解質(zhì)溶液的pH由6.0變?yōu)?.0時(shí)設(shè)電解時(shí)陰極沒(méi)有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略，那么電極上析出銀的質(zhì)量是 A27mg B54mg C108mg D216mg分析根據(jù)離子放電順序，先寫(xiě)出兩極的電極反響式：陽(yáng)極：4OH-4e-=O2+2H2O 陰極：4Ag+4e-=4Ag 其中OH-來(lái)自水，所以總的電解反響式：4Ag+2H2O4Ag+O2+4H+或4AgNO3+2

9、H2O4Ag+ O2+4HNO3因?yàn)橛蠬NO3生成，所以pH要變小。生成HNO3的物質(zhì)的量為(10-3-10-6)×0.50.5×10-3mol，所以析出銀的質(zhì)量為0.5×10-3mol×108g/mol=54mg 答案：B例2如下圖A為一張浸透淀粉碘化鉀溶液并滴有酚酞試劑的濾紙，a、b為兩張緊貼在濾紙上的鉑片，并用導(dǎo)線(xiàn)和直流電源M、N兩極相連接，通電后，在a周?chē)^察到無(wú)色溶液變?yōu)樗{(lán)色。1電源哪一個(gè)極是正極？哪極是負(fù)極？2b周?chē)捎^察到什么現(xiàn)象？為什么？分析此題裝置實(shí)際上是電解KI溶液，由于a、b為鉑電極是惰性電極，那么在陽(yáng)極上放電的應(yīng)是I-，其電極反響

10、為：2I-2e-=I2；陰極是水電離出來(lái)的H+放電，其電極反響為：2H+2e-=H2，由于H+在陰極上不斷放電，破壞了水的電離平衡，使陰極附近OH-濃度增大。從題給條件分析可知，a周?chē)^察到藍(lán)色，說(shuō)明有I2生成，所以a為陽(yáng)極、b為陰極，而與之相連的電源M極為正極，N極為負(fù)極，b周?chē)犹囈鹤兗t色。答案：1M是電源的正極，N為負(fù)極，2b極周?chē)煽吹饺芤杭t色，因?yàn)閎極為陰極，其電極反響為2H+2e-=H2，由于H+不斷放電破壞了水的電離平衡，c(OH-)增大，使得b極附近堿性增大，酚酞變紅。例3假設(shè)在鐵片上鍍鋅，以下表達(dá)中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 A可把鐵片與電源的正極相連B電解質(zhì)必須用含有鋅離子的可溶性鹽C

11、鋅極發(fā)生氧化反響D鐵極的電極反響式為Zn2+2e-=Zn分析電鍍的實(shí)質(zhì)就是以非惰性電極為陽(yáng)極的一種特殊的電解。電鍍時(shí)一般以鍍層金屬為電解池的陽(yáng)極，待鍍件為陰極，含鍍層金屬離子的電解溶液為電鍍液。電鍍過(guò)程中鍍層金屬發(fā)生氧化反響而成為離子溶入電解液，其離子那么在待鍍件上發(fā)生復(fù)原反響而析出，且電解質(zhì)溶液濃度一般不變。故而此題只有A項(xiàng)不正確。答案：A例4串聯(lián)電路中的四個(gè)電解池分別裝有0.1mol·L-1的以下溶液，用鉑電極電解，連接直流電源一段時(shí)間后，溶液的pH最小的是 ACuCl2 BNaCl CAgNO3 DKNO3分析 此題主要考查電解原理、離子放電順序及電解后溶液pH變化等問(wèn)題。理解

12、電解原理并熟悉掌握陰、陽(yáng)離子的放電順序是解此題的關(guān)鍵，在電解時(shí)，如果H+或OH-在電極上放電往往會(huì)導(dǎo)致電極附近溶液H+或OH-濃度發(fā)生改變，從而引起電極附近pH變化。對(duì)于電解CuCl2溶液，盡管H+或OH-都沒(méi)有在陰極或陽(yáng)極上放電，但由于CuCl2是強(qiáng)酸弱堿鹽，水解后溶液呈酸性，因此假設(shè)CuCl2完全電解后，如果不考慮Cl2溶于水生成HCl和HClO，溶液呈中性，pH增大實(shí)際上由于生成HCl、HClO， 溶液呈微酸性。電解NaCl溶液H+在陰極上放電，陰極附近OH-濃度增大；陽(yáng)極上Cl-放電，陽(yáng)極區(qū)域H+、OH-濃度根本不變，因而電解后整個(gè)溶液pH會(huì)變大，電解AgNO3溶液，陰極Ag+放電；陽(yáng)

13、極是OH-放電，陽(yáng)極區(qū)域H+濃度變大，溶液pH會(huì)顯著變小相當(dāng)于生成稀HNO3。電解KNO3實(shí)質(zhì)是電解水，pH不變。答案：C例5將兩個(gè)鉑電極插入500mL CuSO4(aq)中進(jìn)行電解，通電一段時(shí)間后，某一電極上增重0.064g(設(shè)電解時(shí)無(wú)H2放出，且不考慮水解和溶液體積的變化)，此時(shí)溶液中氫離子的物質(zhì)的量濃度約為 A1×10-3mol·L-1 B4×10-3mol·L-1C2×10-3mol·L-1 D1×10-7 mol·L-1分析由于最后溶液中的H+主要由電解CuSO4溶液產(chǎn)生，所以要計(jì)算c(H+)，可依據(jù)電解的離子方程式2Cu2+2H2O2C