电解原理及其应用知识点规律

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说
明
电解质电离时， 发生了物理变化和化 学变化
实
例
CuCl2＝Cu2 +2Cl
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相互关 系
电解质只有在电离后才能电解
[原电池与电解池] 电 极 电极反应 负极： 电极本身 失去电子，发生 氧化反应 正极： 溶液中的 阳离子得到电 子，发生还原反 应 阴极：较易获 得电子的阳离 子优先得到电 子，发生还原 反应阳极，金 属或较易失去 电子的阴离子 优先失去电 子，发生氧化 反应 电子转移方 向 电子由负极 流出，经外 电路回正极 能量 转变 举 例
(2)电解无氧酸(HF 除外)、不活泼金属无氧酸的水溶液，就是电解溶质本身．例如： 2HCl H2↑ + Cl2↑ CuCl2 Cu + C12↑
(3)电解活泼金属无氧酸盐溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为： 溶质 + H2O H2↑+ 碱 + 卤素单质 X2(或 S)
(4)电解不活泼金属含氧酸盐的溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为： 溶质 + H2O O2↑ + 酸 + 金属单质
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说明 为除去粗盐中的 Ca2 、Mg2 、Fe3 、SO42 等杂质离子，需依次加入过量的 BaCl2 溶 － ＋ ＋ ＋ ＋ 液(除去 SO42 )、NaOH 溶液(除去 Mg2 、Fe3 )和 Na2CO3 溶液(除去 Ca2 和剩余的 Ba2 )，最后 加入盐酸中和 NaOH 以及将剩余的 Na2CO3 转化为 NaCl．
原电 池
正、负极由电 极材料决定： 相对活泼的金 属作负极；较 不活泼的金属 作正极 阴、阳极完全 由外加直流电 源的负、正极 决定：与直流 电源正极相连 的是阳极；与 直流电源负极 相连的是阴极
铜锌原电池 化 学 能 负极： － ＋ 转 变 为 Zn－2e ＝Zn2 电能 正极： ＋ － 2H +2e ＝H2↑
(5)电解时，若只生成 H2，pH 增大．若只生成 O2，则 pH 减小．若同时生成 H2 和 O2，则分 为三种情况：电解酸的溶液，pH 减小；电解碱的溶液，pH 增大；电解盐的溶液，pH 不变． 2．电解原理的应用 [铜的电解精炼、电镀铜]
项 含
目
铜的电解精炼
电镀铜 利用电解原理在某些金属的表面镀 上一薄层其他金属 ( 铜 ) 或合金的过 程
NaCl
NaCl、H2O
H2、NaOH
C12
盐
CuSO4、AgNO3 CuSO4、H2O AgNO3、 H2O K2SO4、NaNO3 KNO3、Na2SO4 H2O
Cu；Ag
O2、H2SO4 O2、HNO3 O2
增大
H2
不变
归纳：(1)电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液，实际上都是电解水，即： 2H2O 2H2↑ + O2↑
高中化学知识点规律大全
——电解原理及其应用
1．电解原理 [电解、电解池(槽)] 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叫做 电解．借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置，叫做电解 池或电解槽． 构成电解池(电解槽)的条件： (1)有外加直流电源． (2)有电解质溶液或熔融的离子化合物． (3)有两个电极(材料为金属或石墨，两极材料可相同或不同)： 阴极：与直流电源的负极直接相连的一极． 阳极：与直流电源的正极直接相连的一极． (4)两个电极要与电解质溶液接触并形成回路． 注意 电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定，与电极材料本身的性质无 关．而原电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定． [惰性电极和活性电极] 在电解时，根据电极本身是否参与氧化还原反应，可把电极分为惰 性电极和活性电极两类： (1)惰性电极(C、Pt 等)：只起导电作用，不参与反应； (2)活性电极(除 Pt、Au 外的其余金属)：当作阳极时，除起导电作用外，还失去电子变成金 属阳离子进入溶液中． [电解原理] ＋ 阴极： 阴极→发生还原反应→溶液中的金属阳离子或 H 得电子→电极的质量增加或放出 H2 →电极本身一定不参加反应． － 阳极：阳极→发生氧化反应→活性电极溶解或惰性电极时溶液中的阴离子(或 OH )失去电子 →电极的质量减轻或放出 O2 或析出非金属单质． 电子流向：外接电源(+)→外接电源(一)→电解池阴极→溶液中离子定向移动→电解池阳极→ 外接电源(+)． 电流方向：与电子流向相反． [离子的放电顺序] (1)在阴极上．在阴极上发生的是得电子反应，因此，电极本身只起导电作用而不能发生氧 化还原反应，发生反应的是溶液中的阳离子，它们得电子的能力顺序为： ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ Ag 、Fe3 、Cu2 、H 、Pb2 、Fe2 、Zn2 、 （H ） 、Al3 、Mg2 、Na 、Ca2 、K 得电子能力由易到难 ＋ ＋ ＋ ＋ 说明 上列顺序中 H 有两个位置：在酸溶液中，H 得电子能力在 Cu2 与 Pb2 之间；若在盐 ＋ ＋ ＋ 溶液中，则 H 位于 Zn2 与 Ag 之间． (2)在阳极上．首先应考虑电极是活性电极还是惰性电极，若为活性电极，则是阳极本 身失去电子被氧化成阳离子进入溶液中，即： M ne M n ，此时不能考虑溶液中阴离子的 失电子情况；若为惰性电极，溶液中的阴离子失电子的能力顺序为： － － － － － － － NO3 或 SO42 等含氧酸根、OH 、Cl 、Br 、I 、S2 失电子能力由弱到强 [电离与电解的区别和联系] 电 离 电 解
(2)设备：离子交换膜电解槽．离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽 框和导电铜棒等组成， 每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成． 电解槽的阳极用金属钛 制成；阴极由碳钢网制成． ＋ － (3)阳离子交换膜的作用：①把电解槽隔为阴极室和阳极室；②只允许 Na 通过，而 Cl 、OH － 和气体则不能通过．这样，既能防止生成的 H2 和 Cl2 相混合而发生爆炸，又能避免 C12 进 入阴极区与 NaOH 溶液作用生成 NaClO 而影响烧碱的质量． (4) 离子交换膜法电解制烧碱 的主要生产流程
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电解液 阳极材 料 阴极材 料 电 极 反 应 式 阴 极 阳 极
Cu2 +2e ＝Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Cu－2e ＝Cu2 － ＋ Zn－2e ＝Zn2 － ＋ Ni－2e ＝Ni2
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－
Cu2 +2e ＝Cu
＋
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Cu－2e ＝Cu2
－
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特
点
①阳极反应为粗铜中的 Cu 及杂质 ①阳极本身失去电子而溶解 失去电子而溶解 ②溶液中金属阳离子的浓度保持不 ②溶液中 CuSO4 的浓度基本不变 变 ③溶液的 pH 保持不变 当阳极上的 Cu 失去电子变成 Cu2+ 溶解后，银、金等金属杂质以单质 的形式沉积于电解槽底，形成阳极 泥 ①铜镀层通常主要用于电镀其他金 属之前的预镀层， 以使镀层更加牢固 和光亮 ②电镀工业的废水中常含剧毒物质 如氰化物、重金属等．因此必须经过 处理才能排放
电解 池
电子由直流 电源的负极 流出，经导 线到达电解 池的阴极， 然后通过电 解液中的离 子放电，电 子再从阳极 经导线回到 直流电流的 正极
以石墨为电极电 解 CuCl2 溶液 电 能 转 阳极： － － 变 为 化 2C1 －2e ＝C12 学能 ↑ 阴极： ＋ － Cu2 +2e ＝Cu↓
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发生条 件 特 征
电解质受热或受水分子的作用 (无须 通电)
受直流电的作用
阴、 阳离子作不规则的运动， 无明显 阴、 阳离子作定向移动， 在两极上有 化学变化 物质析出 ①电解质溶液的导电过程， 就是该溶 液的电解过程②温度升高， 电解质溶 液的导电能力增强，电解速度加快 ( 但金属的导电性随温度升高而减 弱) CuCl2 Cu2 +Cl2↑
利用电解原理将粗铜中的杂质(如 义 锌、铁、镍、银、金等)除去，以获 得电解铜(含 Cu 的质量分数达 99． 95
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％～99．98％)的过程 目 的 制得电解铜，以增强铜的导电性 CuSO4 溶液(加入一定量的硫酸) 粗铜 纯铜 使金属更加美观耐用，增强防锈抗 腐能力 含有镀层金属离子 (Cu2 ) 的电解质 溶液作电镀液(如 CuSO4 溶液) 镀层金属(Cu) 待镀金属制品
[用惰性电极作阳极电解酸、碱、盐水溶液的规律] 物 质 含氧酸 酸 碱 无氧酸 (除 HF) 强碱 不活泼金 属的无氧 酸盐 活泼金属 的 无氧酸盐 不活泼金 属的含氧 酸盐 活泼金属 的 含氧酸盐 代表物 H2SO4、HNO3 HCl NaOH、KOH CuCl2 参加电解 的物质 H2O HCl H2O CuCl2 阴极(区) 产物 H2 H2 H2 Cu 阳极(区) 产物 O2 C12 O2 C12 溶液 pH 的变化 减小 增大 增大 增大(若考 虑 C12 的 溶解，则 pH 减小) 减小
说
明
[氯碱工业] (1)电解饱和食盐水溶液的反应原理． ＋ － 阳极电极反应式(Fe 棒)：2H +2e ＝H2↑ ＋ － (H 得电子产生 H2 后，阴极区 OH 浓度增大而显碱性) ― － 阳极电极反应式(石墨)：2C1 ―2e ＝Cl2↑ 电解的总化学方程式：2NaCl + H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑