高中化學(xué)電化學(xué)基礎(chǔ)專題電解原理新人教

有關(guān)電解金屬鈉是在1807年通過(guò)電解氫氧化鈉制得的，這個(gè)原理應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，約在1891年才獲得成功。1921年電解氯化鈉制鈉的工業(yè)方法實(shí)現(xiàn)了。由于金屬鈉在現(xiàn)代技術(shù)上得到重要應(yīng)用，它的產(chǎn)量顯著地增加。目前，世界上鈉的工業(yè)生產(chǎn)多數(shù)是用電解氯化鈉的方法，少數(shù)仍沿用電解氫氧化鈉的方法。電解是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的一種重要方法。一、電解原理（以電解氯化鈉為例）實(shí)驗(yàn)：用惰性（石墨）電極電解熔融的氯化鈉現(xiàn)象：

陽(yáng)極：有氣泡，有刺激性氣味，并能使?jié)駶?rùn)的KI-淀粉試紙變藍(lán)（Cl2)陰極：有金屬鈉析出陰極陽(yáng)極氯氣鈉熔融NaCl☆實(shí)驗(yàn)分析：通電前：分析熔融電解質(zhì)中的離子情況陽(yáng)離子：Na+

陰離子：Cl-——做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)通電后：（必須直流電）（1）確定電極名稱：

陽(yáng)極（接電源正極）陰極（接電源負(fù)極）——與電極材料無(wú)關(guān)（2）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng):

陽(yáng)離子移向陰極放電，陰離子移向陽(yáng)極放電

陽(yáng)極：2Cl-→Cl2↑+

2e-氧化反應(yīng)

陰極：2Na++2e-→2Na

還原反應(yīng)

總式：

2NaCl2Na+Cl2↑通電

電解:使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。電解池:借助氧化還原反應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置?！飿?gòu)成條件:(1)外加直流電源

(2)與電源相連的兩個(gè)電極：

接電源正極的為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)接電源負(fù)極的為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)

(3)電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)

電子的流向:

電子從外加電源的負(fù)極流出，流到電解池的陰極，再?gòu)年?yáng)極流回電源正極。（注：電子只在外電路定向移動(dòng)，不能從溶液中移動(dòng)）離子定向移動(dòng)的方向:

陽(yáng)離子向陰極移動(dòng),陰離子向陽(yáng)極移動(dòng).惰性電極與活性電極：

惰性電極(鉑、金、石墨)：僅僅導(dǎo)電，不參與反應(yīng)活性電極（除鉑、金外的金屬）：既可以導(dǎo)電、又可以參與電極反應(yīng)電解過(guò)程不僅可以在熔融電解質(zhì)中進(jìn)行，

也可以在電解質(zhì)溶液中進(jìn)行。以電解氯化銅為例實(shí)驗(yàn)：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液現(xiàn)象：

陽(yáng)極：有氣泡，有刺激性氣味，并能使?jié)駶?rùn)的KI-淀粉試紙變藍(lán)（Cl2)

陰極：碳棒上有一層紅色的銅析出陰極陽(yáng)極氯氣銅CuCl2溶液實(shí)驗(yàn)分析：通電前：分析電解質(zhì)溶液中的離子情況

陽(yáng)離子：H+、Cu2+

陰離子：OH-、Cl-

做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)通電后：（必須直流電）（1）確定電極名稱：

陽(yáng)極（接電源正極）

陰極（接電源負(fù)極）

與電極材料無(wú)關(guān)

（3）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng):

陽(yáng)離子移向陰極放電，陰離子移向陽(yáng)極放電

陽(yáng)極：2Cl-→Cl2↑+

2e-氧化反應(yīng)

陰極：Cu2++2e-→Cu還原反應(yīng)

總式：（2）判斷離子的放電順序：

陽(yáng)離子：Cu2+>H+

陰離子：Cl->OH-（4）分析電解質(zhì)溶液的變化情況：

CuCl2溶液濃度降低

CuCl2Cu+Cl2↑電解★離子放電順序：陰離子失去電子而陽(yáng)離子得到電子的過(guò)程叫放電。

①活性材料作電極時(shí)：金屬在陽(yáng)極失電子被氧化成陽(yáng)離子進(jìn)入溶液，陰離子不容易在電極上放電。

②用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時(shí)：溶液中陰離子的放電順序（由難到易）是：S

2->SO32->I

->Br

->Cl

->OH

->NO3-、SO42-(等含氧酸根離子）>F-Ag+>Fe3+

>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+注：當(dāng)離子濃度相差較大時(shí)，放電順序要發(fā)生變化，相同時(shí)按H+,不同時(shí)按（H+）陰極：無(wú)論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子在陰極上放電順序是：陽(yáng)極：★電解規(guī)律陰極陽(yáng)極氯氣銅實(shí)例電極反應(yīng)

濃度PH值復(fù)原CuCl2

陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：Cu2++2e-=2Cu↓減小減小CuCl2CuCl2溶液

CuCl2Cu+Cl2↑電解1、電解電解質(zhì)型陽(yáng)極陰極氧氣氫氣實(shí)例電極反應(yīng)

濃度PH值復(fù)原Na2SO4

陽(yáng)極:4OH-→4e-＋2H2O+O2↑陰極:

4H++4e-→2H2↑變大不變

加H2ONa2SO4溶液2H2O2H2↑

+O2↑電解2、電解水型陽(yáng)極陰極氯氣氫氣實(shí)例電極反應(yīng)

濃度PH值復(fù)原NaCl

陽(yáng)極:2Cl-→2e-＋Cl2↑陰極:2H++2e-→H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑電解減小增大加HClNaCl溶液3、放氫生堿型實(shí)例電極反應(yīng)濃度PH值復(fù)原CuSO4陽(yáng)極陰極氧氣銅陽(yáng)極:4OH-→4e-＋2H2O+O2

↑陰極：Cu2++2e-→

Cu減小減小加CuOCuSO4溶液

2CuSO4+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4電解3、放氧生酸型電解規(guī)律（惰性電極）小結(jié)

陽(yáng)極：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

ⅠⅡⅢⅣⅠ與Ⅲ區(qū)：電解本身型如CuCl2

、HClⅠ與Ⅳ區(qū)：放氫生堿型如NaClⅡ與Ⅲ區(qū)：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3Ⅱ與Ⅳ區(qū)：電解水型如Na2SO4、H2SO4

、NaOH陰極：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+(4)能結(jié)合題目要求分析電解時(shí)的各種變化情況，如兩極現(xiàn)象、水的電離平衡移動(dòng)、離子濃度的變化、pH變化等。1.分析電解問(wèn)題的基本方法思路(1)通電前：電解質(zhì)溶液中含有哪些陰、陽(yáng)離子(包括水電離出的H＋和OH－)。(2)通電時(shí)：陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極，結(jié)合放電順序分析誰(shuí)優(yōu)先放電(注意活潑金屬作陽(yáng)極時(shí)優(yōu)先放電)。(3)正確書寫電極反應(yīng)式，要注意原子數(shù)、電荷數(shù)是否守恒。歸納總結(jié)(2)陽(yáng)極：溶液中還原性強(qiáng)的陰離子失去電子被氧化，或者電極材料本身失去電子被氧化而溶入溶液中。其放電順序：金屬陽(yáng)極>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。2.電極反應(yīng)規(guī)律(1)陰極：無(wú)論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子放電順序：Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋……歸納總結(jié)電解質(zhì)及類別電極反應(yīng)式電解物質(zhì)pH變化復(fù)原方法電解水H2SO4(含氧酸)陽(yáng)極：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O陰極：4H＋＋4e－=2H2↑H2O減小加入H2ONaOH(強(qiáng)堿)增大Na2SO4(活潑金屬的含氧酸鹽)不變電解電解質(zhì)HCl(無(wú)氧酸)陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H＋＋2e－=H2↑HCl增大加入HClCuCl2(不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽)陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：Cu2＋＋2e－=CuCuCl2加入CuCl2電解水和電解質(zhì)NaCl(活潑金屬的無(wú)氧酸鹽)陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H＋＋2e－=H2↑NaCl、H2O增大加入HClCuSO4(不活潑金屬的含氧酸鹽)陽(yáng)極：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O陰極：2Cu2＋＋4e－=2CuCuSO4、H2O減小加入CuO或CuCO