1、第四章 电化学基础 第三节 电解池学习目标 1.了解电解、电解池的概念，能描述电解池的工作原理。2.能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式。3.了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼和电冶金的原理。4.学会利用守恒法、关系式法进行电解的相关计算。1Fe3、H、Cu2三种离子的氧化性从强到弱的顺序为_。2I、Br、Cl三种离子的还原性从强到弱的顺序为_。Fe3Cu2HIBrCl3铅蓄电池反应为 Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)。则该电池放电时，负极发生_反应，正极发生_反应；充电时，电池的负极连接电源的_极，发生_反应；电池的正极，连接电源的_极，发生
2、_反应。氧化还原负还原正氧化一、电解1概念：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起_的过程。2特点。(1)电解是最强有力的_手段，是_(填“可逆”或“不可逆”)的。(2)电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的_过程。氧化还原反应氧化还原不可逆电解二、电解池1概念：把_转化成_的装置。2形成条件。(1)_电源。(2)两个电极：与电源正极相连的一极是_极；与电源负极相连的一极是_极。(3)电解质_或_电解质。(4)形成_回路。电能化学能直流阳阴溶液熔融闭合3工作原理(以惰性电极电解 CuCl2溶液为例)。装置及电极反应：阴极还原反应有红色物质析出阳极氧化反应有黄绿色气体生成4电子流向和离子流向。(
3、1)电子流向：电源_极电解池_极；电解池_极电源_极。(2)离子流向：阳离子电解池_极；阴离子电解池_极。负阴正阳阴阳三、电解原理的应用1氯碱工业：电解饱和食盐水，制取烧碱、氯气和氢气。(1)电极反应式(并注明反应类型)。阳极：_(_)；阴极：_(_)。氧化反应还原反应2Cl2e=Cl22H2e=H2(2)总反应式：_。其中阴极反应中的 H是由_电离产生的。水2NaCl2H2O=电解 2NaOHCl2H22电镀。(1)电镀是应用_的原理在金属表面镀上一薄层其他金属或_的方法。电解合金3电解精炼(如电解精炼铜，杂质为铁、锌、金、银)。(1)_作阳极，电极反应_；_作阴极，电极反应_；电解质溶液_
4、溶液。(2)活泼性较强的铁、锌以离子形式进入溶液，活泼性较差的_形成阳极泥。粗铜Cu2e=Cu2精铜Cu22e=CuCuSO4金、银4电冶金制取金属。_等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。如电解熔融的氯化钠可以得到金属钠：阴 极：_，阳 极：_，总反应式：_。K、Na、Ca、Mg、Al2Na2e=2Na2Cl2e=Cl22NaCl(熔融)=电解 2NaCl2易错提醒1电流通过电解质溶液，一定会引起氧化还原反应，故该过程属于化学变化。2电解需要通电，而电离不需要，但电离是电解的前提条件。3电镀时，电解质溶液的浓度保持不变，而电解精炼时，电
5、解质溶液的浓度一般要减小。4电解过程中，K、Na、Ca2、Mg2、Al3等阳离子在溶液中不会放电生成其单质，但在熔融态时可以。5工业上用电解熔融态氯化镁的方法制取 Mg，电解熔融态氧化铝的方法制取铝。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)在电解池的阳极发生还原反应。()(2)电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极。()(3)在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极。()(4)电解精炼铜时，电解质溶液的浓度不变。()(5)用 U 形管作电解饱和食盐水的实验，通电前在 U形管的两端滴加几滴石蕊试液，通电后阳极处溶液变蓝。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2下列关于电解原理的说法正确的是(
6、)电解是把电能转化为化学能 电解是把化学能转 化为电能 电解质溶液导电过程中有新物质生成 不能自发进行的氧化还原反应，可以通过电解原理实现 任何电解质溶液被电解时，均导致氧化还原反应的发生A BCD答案：D3关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是()A都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B电解液的成分都保持不变C阳极反应都只有 Cu2e=Cu2D阴极反应都只有 Cu22e=Cu答案：D4在冶金工业中，常用电解法得到钠、镁、铝等金属，其原因是()A都是轻金属B都是活泼金属C成本低廉D这些金属的化合物熔点较低答案：B要点一 电解时电极产物的判断问题：如何判断电解中的电极产物？(1)阳极产物的判断。活性金属
7、电极(除 Au、Pt 以外的金属)。金属电极材料失去电子，被溶解，生成相应的金属阳离子。惰性电极(指石墨、Au、Pt)。阴离子失电子生成对应的非金属单质。阴离子的放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根F。(2)阴极产物的判断。与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：AgHg2Fe3Cu2H(浓度大)Pb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2Na。例 用石墨棒作电极，在 Na、Cu2、Cl、SO24等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：(1)当阴极放出 H2，阳极放出 O2 时，电解质是_。(2)当阴极析出金属，阳极放出 O2 时，电解质是
8、_。(3)当阴极放出 H2，阳极放出 Cl2 时，电解质是_。(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为 421 时，电解质的化学式是_。思路点拨：解答本题的基本思路是：在确定惰性电极电解的前提下，严格按照阴、阳离子的放电顺序进行判断，最后结合题目的具体要求分析解答。解析：惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴、阳离子在电极的放电顺序判断。(1)阴极有 H2生成，阳极有 O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即 Na2SO4。(2)实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即
9、CuSO4。(3)实质为放氢气生碱型(或电解盐酸，此处无 H不合理)，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即 NaCl。(4)由阳极生成气体和转移电子的量为 14，知阳极产生气体为 O2，1 mol O2转移 4 mol e，金属与电子的物质的量之比为 12，故金属为2 价，即 Cu2，即为CuSO4。答 案：(1)Na2SO4 (2)CuSO4 (3)NaCl(4)CuSO4解题归纳 1用惰性电极电解电解质水溶液时，首先要全面分析电解质溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组，然后排出阴、阳离子的放电顺序，写出两极上的电极反应式。2根据两极的电极反应式写出反应的总离子方程式时，要注意：若参与电极反应的
10、 H(或 OH)是由水电离出来的，应用水的分子式表示。3若阴极为 H放电，则阴极区 c(OH)增大；若阳极区 OH放电，则阳极区 c(H)增大；若阴、阳极同时有H、OH放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。即时演练1由例 1 知：电解结束后，(1)(2)(3)中电解质溶液的pH 如何变化？电解一段时间后，(1)(2)(3)中分别加入何物质，电解质溶液可以复原？答案：(1)不变，(2)降低，(3)升高；(1)H2O，(2)氧化铜，(3)氯化氢气体。要点二 用惰性电极电解电解质溶液的一般规律问题：用惰性电极电解氯化铜溶液、氯化钠溶液、硫酸铜溶液和硫酸钠溶液的特点相同吗？能否从电解
11、质是否变化的角度简单的进行分类？例 关于电镀铜和精炼铜的相关说法，下列正确的有_(填序号)。(1)电镀铜和精炼铜阳极的电极反应式相同；(2)电镀铜和精炼铜阴极的电极反应式相同；(3)电镀铜和精炼铜阳极的电极材料相同；(4)电镀铜和精炼铜阴极的电极材料相同；(5)电镀铜过程中电解液成分不会发生改变，理论上不用更换电解液；(6)精炼铜过程中电解液成分不会发生改变，理论上不用更换电解液；(7)电镀铜阳极减少的质量和阴极增加的质量相同；(8)精炼铜阳极减少的质量和阴极增加的质量相同；(9)电镀铜阳极区不断加入电极材料即可，没有物质剩余；(10)精炼铜阳极区会形成阳极泥，需要定期清理；(11)电镀铜和精
12、炼铜可以用同种电解质溶液。思路点拨：解答本题的基本思路如下：理清电镀和金属精炼在电极材料、电解液和电极反应中的异同。解析：电镀铜和精炼铜阳极的电极反应式不同，因为精炼铜阳极有活泼性金属杂质放电，但二者阴极的电极反应式相同，所以(1)错(2)对；电镀铜阳极是铜，阴极是待镀金属，精炼铜阳极是粗铜，阴极是纯铜，所以(3)(4)均错；电镀铜相当于阳极的铜转移到阴极，电解液成分不变，但精炼铜有活泼金属阳离子从阳极进入溶液，不活泼金属在阳极形成阳极泥，所以(5)对(6)错，(7)对(8)错；(9)(10)(11)均正确。答案：(2)(5)(7)(9)(10)(11)解题归纳 和惰性电极材料电解相比，活性电极只对阳极有影响，对阴极无影响。即时演练2某同学按如图所示的装置进行电解实验，下列说法正确的是()A石墨是电解池的负极，Cu 是电解池的正极B电解过程中，铜电极上自身没什么变化C电解一定时间后，石墨电极上会有铜析出D整个电解过程中，溶液的 pH 不会变化解析：石墨接电源负极作阴极，Cu 接电源正极作阳极，A 错误；铜是活性电极，作阳极会放电溶解，B 错误；电解一段时间后，有 Cu2进入溶液，当溶液中铜离子达到一定程度后，阴极上铜离子放电生成铜，C 正确；初期阴极电极反应为 2H2e=H2，溶液中氢离子浓度减小，则 pH 增大，D 错误。答案：C