电解原理及其应用专题讲析1
电解原理及其应用专题讲析
考点释要
1、了解电解的概念，掌握电解池的工作原理、构成条件、电极的名称和确立、电极反应式的书写
2、了解电解原理的重要应用—电镀、铜的电解精炼、氯碱工业、蓄电池的工作原理
3、掌握有关电解的计算
一、电解原理
1、阴、阳离子和金属原子的放电（得、失电子）的顺序； 它与离子的浓度、电势差、微粒的本性等有关。
本性：①阳离子得电子的顺序：Ag +＞Hg 2+＞Fe 3+＞Cu 2+＞H +＞Pb 2+＞Fe 2+＞Zn 2+＞Al 3+＞Mg 2+
＞Na +即按金属活动性顺序表，越活泼的金属，其相应的阳离子得电子的能力越弱。 ②阴离子或金属原子失电子的顺序：M 0＞S 2－
＞I －
＞Br －
＞Cl －
＞OH －
＞SO 24-(或NO 3-
) (M 0代表较活泼的金属，它的失电子能力按金属活动性顺序：K ＞Ca ＞Na ＞Mg ＞Al ＞
Zn ＞Fe ＞Sn ＞Pb)
指出：①若电极是惰性电极（石墨、Pt 等），不考虑电极本身的失电子；若阳极是较活泼的
金属，还要考虑电极本身的失电子。 ②当本性相差不大时，则需要考虑离子的浓度。 2、电解的概念
使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。电解质溶液的导电过程就是一个电解过程。
指出：电解是强迫式的氧化还原反应，电源的正极有逼迫微粒失电子的能力，负极有逼迫微
粒得电子能力。 3、电解原理
以电解CuCl 2溶液为例（用惰性电极石墨作电极） 强调：先考虑阳极是否是惰性电极，如阳极是较活泼或活泼的
金属，还要考虑电极本身的失电子。 通电前：CuCl 2＝Cu 2+＋2Cl
－
H 2O
H +＋OH －
溶液中存在Cu 2+、Cl －
、H +、OH －
四种离子
通电时：Cu 2+、H +移向阴极，Cl －
、OH －
移向阳极
阴极：Cu 2+＋2e －
＝Cu
（还原反应） ∵得电子能力：Cu 2+＞H + 阳极：2Cl ―
―2e －＝Cl 2↑ （氧化反应） ∵失电子能力：Cl －
＞OH －
总式：CuCl 2====Cu ＋Cl 2↑
现象：阴极的碳棒上覆盖一层紫红色的铜；阳极的碳棒附近有气泡，且闻到刺激性气味，用
湿润的淀粉KI 试纸检验变兰。
电解
CuCl 2溶液
小结：电解化学方程式（总式）的写法：
参加电极反应的离子来源于什么物质，就将该离子所在的物质（化学式）作为反应物，再预测产物，然后用电子守恒法配平。 附：有关离子方程式又怎样写？
例1：以惰性电极电解下列各电解质的溶液，请写出电极反应和电解化学方程式。 ①NaCl ②CuSO 4 ③AgNO 3 ④H 2SO 4 ⑤NaOH ⑥Na 2SO 4 ⑦HCl
例2：用Cu 作阳极，铂作阴极电解饱和Na 2SO 4溶液，写出电极反应式和电解化学方程式。
4、电解池或电解槽 ⑴定义：
把电能转变为化学能（产生了新的物质）的装置 ⑵构成电解池的基本条件：
①与直流电源相连的两个电极 ②电解质溶液（或熔融的电解质） ③形成闭合回路 ⑶电极的名称和电极的确定 ①名称： 只叫阴、阳极 ②确立 与电源负极相连的叫阴极
与电源正极相连的叫阳极
复习原电池的相关知识
⑴定义——把化学能转变为电能的装置。 ⑵构成原电池的基本条件。
①两个活泼性不同的电极（燃料电池除外） ②电解质溶液 ③形成闭合
回路
⑶电极的名称和电极确立 ①名称：只叫正、负极
从外电源的连接
从化学方程式总式充电方向的升降价决定
降价（得电子）作阴极
升价（失电子）作阳极
较活泼的金属作负极。
较不活泼的金属或非金属导体作正极。
升价（失电子）作负极
降价（得电子）作正极 5、电解过程中溶液的PH 变化（惰性电极） ⑴原因
①由电极附近溶液中的H +或OH －
放电而引起()C H +
或()C OH -
的变化
②由溶剂的减少而引起。 ⑵类别
①H +放电而OH －
不放电，使溶液中()C OH -
相对增大，则PH 增大。一般包括电解有下
列阴、阳离子所构成的电解质溶液。
阳离子：K +、Na +、H +、Mg 2+、Al 3+等 如电解NaCl 、HCl 等的溶液 阴离子：Cl －
、Br －
、I －
、S 2－
等
②OH －
放电而H +不放电，使溶液中()C H +
增大，则PH 减小。一般包括电解有下列阴、
阳离子所构成的电解质溶液。
阳离子：Ag +、Hg 2+、Fe 3+、Cu 2+等 如电解AgNO 3、CuSO 4等的溶液
阴离子：SO 24-
、NO 3-
等
③OH －
、H +均放电，相当于电解水，则减少了溶剂，使溶液的浓度增大，PH 或减小或增大或不变。
PH 不变：K 2SO 4、NaNO 3、KNO 3、Na 2SO 4（中性）
PH 增大：NaOH 、KOH （碱性）
PH 减小：H 2SO 4、HNO 3（酸性）
指出：电解上述电解质溶液时，虽然本质上都只是电解水，但比电解纯水的速率更快，特别
是电解强酸和强碱溶液（电解质起导电作用，加速反应）。 6、电解后溶液恢复原状问题
小结：先写总反应方程式，再看生成物中损失了什么元素，就用这些元素的原子按一定比例
合成物质（化学式）
如：电解NaCl 溶液需恢复原状，应加入HCl 电解CuSO 4溶液恢复原状，应加入CuO
电解AgNO 3溶液需恢复原状，应加入Ag 2O 电解CuCl 2溶液恢复原状，应加入CuCl 2 7、活泼金属和特殊酸根。
⑴石墨、铂是惰性电极，不考虑电极本身的失电子。
⑵较活泼的金属如Zn 、Fe 、Cu 、Ag 等作阳极，一定要考虑其本身失电子。
⑶还原性较强的含氧酸根如SO 23-、MnO 24-等电解过程中要考虑先放电，被氧化成SO 24-
、MnO 4-
②确定： 由电极材料决定
由方程式总式放电方向的升降
8、计算：
⑴电路中通过的电量相等，则阴极得电子数＝阳极失电子数 ⑵利用Q It =得出191.610e A
It
n N -=??。
9．例题讲析
例1：用质量均匀的两根100g 的铜棒作电极，电解AgNO 3溶液，若电解一段时间后两电极的质量差为28g ，则阴极的质量为（ ） A ．12.8g
B ．114g
C ．119g
D ．121.6g
例2：将分别盛有饱和KCl 和CuSO 4溶液的两个电解槽串联（石墨作电极），通电一段时间后，在甲池（KCl ）溶液的阴极收集到11.2升（S ·T ·P ）气体，则在乙池（CuSO 4）溶液的阳极收集气体（S ·T ·P ）体积为（ ） A ．5.6L
B ．11.2L
C ．22.4L
D ．44.8L
例3：用惰性电极以1A 的电流电解200ml 、0.5mol/l 的KCl 溶液，当溶液的PH ＝12时，通电时间为（ ） A ．3 min 32s
B ．3 min 39s
C ．3 min 13s
D ．3min 23s
例4：用惰性电极电解NaCl 和CuSO 4混合液250ml ，经过一段时间后，两极分别得到11.2L 标况下的气体，则原混和溶液中NaCl 的物质的量浓度不可能为（ ）mol/l A ．0.5
B ．1
C ．1.5
D ．4
例5：将1升含有0.4mol CuSO 4和0.2mol NaCl 的水溶液，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得0.3mol Cu ，求另一电极上析出气体多少升？（标况下）
例6：惰性电极电解某R(NO 3)n 的水溶液，当阳极产生气体V 升（标况），则阴极上析出Wg 金属：①求R 的相对原子质量。②若溶液为500ml ，求溶液的PH 值。
二、电解原理的应用
1．电解饱和食盐水以制取烧碱、氯气和氢气——氯碱工业 ⑴电极
铁网作阴极，连电源的（－）极；石墨作阳极，连电源的（＋）极 ⑵电解原理
通电前：NaCl ＝Na +＋Cl
－
H 2O
H +＋OH －
溶液中存在Na +、Cl －
、OH －
、H +四种离子
通电时：阳极：2Cl －
－2e －
＝Cl 2↑
阴极：2H +＋2e －
＝H 2↑
总式：2NaCl ＋2H 2O === 2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑
(阴) (阴) (阳)
为了避免阳极产生的Cl 2与阴极产生的H 2相混合而引起爆炸、避免阳极产生的Cl 2与阴极产生的NaOH 溶液作用生成NaClO 而影响烧碱的质量，工业上在电解槽中用阳离子交换膜将阴极室与阳极室隔开。 2．电镀 ⑴定义：
根据电解的原理，在一种金属表面覆盖另一种金属的过程，叫∽。 ⑵电镀的目的：增强金属的抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。 ⑶条件：（要求） ①电极的连接
待镀金属（镀件）作阴极连电源（－）极 镀层金属作阳极连电源（＋）极 ②电镀液的选择
含有镀层金属阳离子的电解质溶液 ⑷电镀的原理
以Fe 片上镀Cu 为例说明 通电前：CuSO 4＝Cu 2+＋SO 24-
H 2O
H +＋OH -
∴溶液中含有Cu 2+、SO 24-、H +、OH -
通电时：应先考虑阳极本身的失电子能力
阳极：Cu －2e －
＝Cu 2+（氧化反应） 失电的能力Cu ＞OH -＞SO 24-
阴极：Cu 2+＋2e －＝Cu （还原反应）
∵得电子能力：Cu 2+＞H +
⑸结果：
阳极（镀层金属）不断减少，阴极（待镀金属）不断增加，但减少的量等于增加的量。因此，整个电镀液浓度保持不变。 ⑹电镀的实质和特点
实质：就是电解。
特点：阳极本身失电子被消耗。 3．粗铜的提纯（铜的电解精炼） ⑴粗铜的成分
主要含Cu ，还含少量Fe 、Zn 、Ni 、Ag 、Au 等 ⑵电极的连接
粗铜作阳极，连电源（＋）极；纯铜作阴极，连电源（－）极 ⑶电解质溶液：CuSO 4溶液
(
阴)
CuSO 4溶液
电解
⑷电解原理 阳极：顺序： Zn －2e －
＝Zn 2+ Fe －2e －＝Fe 2+ Ni －2e －＝M 2+
Cu －2e －＝Cu 2+
指出：粗铜中的Ag 、Au 不易失电子，直接沉积在阳极上，叫阳极泥（阳极泥可作提炼金、
银等贵重金属的原料） 阴极：Cu 2+＋2e －
＝Cu ↓ ∵得电子能力：Cu 2+＞（Zn 2+、Fe 2+、Ni 2+等）
⑸结果
最终CuSO 4溶液的浓度减少，但阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等。 4．电冶金
⑴金属冶炼的本质——使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。 电极反应通式：M n +＋n e －
＝M
⑵电冶金——电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一种重要的方法 指出：该方法适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、钙、镁、铝这样活泼的金属，电
解法几乎是唯一可行的工业方法。 ①电解熔融的NaCl 制备金属Na 和Cl 2 通电前：电离： NaCl ==== Na +＋Cl -
Na +移向阴极，Cl -
移向阳极 通电时：阳极： 2Cl -
－2e -
＝Cl 2↑
阴极： Na +＋e -
＝Na
总式： 2NaCl ====== 2Na ＋Cl 2↑
附：制取金属K 的方法： KCl ＋Na
850o C
K ↑＋NaCl
已知沸点（℃）：Na ：883 K ：775 NaCl ：1413 KCl ：1500
若控制850℃，只让K 成为蒸气，其它均为液态，则可以通过减少(导出)K 蒸气，使平衡不断右移，不断产生K 蒸气。 ②电解Al 2O 3制备金属铝 A 、原料：
铝土矿（Al 2O 3） 冰晶石：Na 3AlF 6（不是复盐，是络合物）
冰晶石的作用——作熔剂，可以降低Al 2O 3的熔点，使Al 2O 3在1000℃左右就能熔化。 B 、电极
铁块作阴极，碳块作阳极 C 、电解原理
通电前：电离：Al 2O 3 ===2Al
3+＋3O 2
－
Al 3+移向阴极，O 2－
移向阳极 通电时：阳极：2O
2-
－4e -
＝O 2↑
阴极：Al 3+＋3e -
＝Al
总式：2Al 2O 3 ====== 4Al ＋3O 2↑
指 出：阳极产生的O 2和碳块作用产生CO 和CO 2，因此要经常补充阳极碳块。 5．蓄电池的充电和放电
熔融
电解熔融
熔融 电解熔融
⑴放电看作是原电池的工作过程，即化学能??→电能。
①电极名称——只叫正、负极
②电极确立
由电极材料决定较活泼的金属作（－）
较不活泼的金属或非金属导体作（＋）
由化学方程式总式放电方向的升降价决定升价（失电子）作（－）
降价（得电子）作（＋）
⑵充电看作是电解池的工作过程，即电能??→化学能
①电极名称——只叫阴、阳极
②电极确立
从外电源的连接与电源（－）极相连的叫阴极
与电源（＋）极相连的叫阳极
由化学方程式总式充电方向的升降价决定升价（失电子）作阳极
降价（得电子）作阴极
⑶电极反应式的书写：
①蓄电池的放电相当于原电池的工作过程，负极升价失电子，正极降价得电子。蓄电池
的充电相当于电解池的工作过程，阳极升价失电子，阴极降价得电子。
②先根据总化学方程式中充电或放电方向的化合价升降数确定该电极反应中的得失电子
数，然后结合有关电解质溶液，利用电荷守衡原理，确定该电极反应的生成物和反应物，最后根据根据元素守恒原理，确立并配平其它物质。(已发表在《教苑荟萃》2010年11月)
指出：A、其它原电池或电解池中如已知总化学方程式或根据已知条件可写出总化学方程式，也可以利用上述方法，写出电极反应式。
B、根据已知条件写出总化学方程式时，应结合有关电解质溶液。如有的电解质溶液
不与生成物发生化学反应，则总方程式不变，仍按原总方程式写出电极反应式；
如有的电解质溶液可与生成物发生化学反应，则总方程式会发生改变，应按改变
后的总方程式写出电极反应式。
三．例题讲析
Fe(OH)2＋Ni(OH)2 下列说法错误的是例1：某蓄电池反应如下：Fe＋NiO2＋2H2O放电
充电
（）
A．放电时，NiO2作正极B．充电时，阳极反应式为：Fe(OH)2＋2e－＝Fe＋2OH －
C．放电时，电解质溶液中，阳离子移向正极
D．充电时，Ni(OH)2的反应式为：Ni(OH)2－2e－＝NiO2＋2H+
E．蓄电池的电极必须浸在碱性电解质溶液中
Na2Sx
例2：目前人们正研究一种高能电池，叫钠硫电池，反应如下：2Na＋xS放电
充电
下列说法中正确的是（ ） A ．放电时，Na 作正极，硫作负极
B ．放电时，钠极发生还原反应
C ．充电时，钠极与外电源正极相连，硫极与外电源负极相连
D ．充电时，阳极发生反应是Sx 2－
－2e －
＝xS
例3：如图是一种正在投入生产的大型蓄电系统的原理图，
电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜，在 电池放电和充电时，该膜只允许Na +通过，电池充、 放电时的化学方程式为： 2Na 2S 2＋NaBr 3Na 2S 4
放电充电
＋3NaBr
下列关于此电池说法正确的是（ ）
A ．充电的过程中当0.1mol Na +通过离子交换膜时，导线通过0.1mol 电子。
B ．电池放电时，负极反应为：3NaBr －2e －
＝NaBr 3＋2Na + C ．充电过程中Na +从右→左通过离子交换膜 D ．放电过程中Na +从右→左通过离子交换膜
离子选