高中化学电解池

电解池,一

编稿：乔震审稿：祝鑫责编：宋杰

【本节学习目标】

1、知道电解池的形成条件，正确叙述电解原理；

2、能正确推断电解池的阴、阳极；

3、能正确书写电极反应式和电解反应方程式；

4、了解氯碱工业、电镀工业、电冶金工业的化学原理。

学习重点：理解电解原理和以电解2溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解

的一般规律

学习难点：理解电解原理（本质）

【学问要点梳理】

学问点一：电解原理：

（通过外接电源将电能转变成化学能）

1、试验探究：-I

试验一试验二试

验三

①试验一：将两根碳棒分别插进装有2溶液的U型管两端，浸入1分钟后，

视察现象。

试验二：用导线连接两根碳棒后，并接上电流计，再分别插进装有2溶液的

U型管的两端，视察电流计指针是否偏转和两极的变更。

试验三：在装有2溶液的U型管两端，插入两根碳棒作电极，并接上电流计,

接通12V的直流电源，把潮湿淀粉碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的电极

旁边后，视察U型管内两极、溶液颜色、试纸颜色的变更和电流计指针是否偏

转。

②试验现象与分析：试验一、二都无现象，试验三中与电源的负极相连的

碳棒上有一层红色的固体析出，说明有铜生成；与电源的正极相连的碳棒上有

气泡产生，并有刺激性气味，使潮湿的淀粉碘化钾试纸变成了蓝色，说明有氯

气生成；电流计指针发生偏转，说明电解质溶液导电；溶液的颜色渐渐变浅，

说明2一的浓度渐渐减小。

③试验留意事项：试验完毕后，把沾有浓溶液的棉花塞在u型管两端，汲

取有害气体。

小结：通过以上三个试验，得出结论：2溶液通电时发生了化学变更，生成

了和2,电流的作用是这种化学变更的干脆缘由和动力。

2、电解池：

①电解池的定义：借助于电流在两极发生氧化还原反应的装置，叫电解池

或电解槽。电解池就是一种把电能转化为化学能的装置。

②电解池的电极名称：电解池的两极由电极与电源正、负极的连接状况干

脆推断。

阴极：与电源的负极相连的电极；吸引溶液中的阳离子、得电子、还原

反应。

阳极：与电源的正极相连的电极，吸引溶液中的阴离子、失电子、氧化

反应。

说明：阳极有惰性电极和活性电极之分，隋性电极只导电，不参与氧化还

原反应（C、、）；活性电极既导电又参与氧化还原反应（、等）。

③电解池的组成：

直流电源、电极、电解质溶液或熔融的电解质，用导线连接成闭合电路。

④电解池的工作原理：

在外加直流电源的作用下，使电解质溶液中的离子在阴阳两极引起氧化还

原反应的过程，称为电解。电解质导电的过程就是电解。

电子从电源的负极流向电解池的阴极，溶液中的离子分别向两极做定向移

动，阴极吸引溶液中的阳离子\,2"在阴极上得电子还原为铜；阳极吸引溶液

中的阴离子、，在阳极上失电子氧化为氯原子，氯原子结合成氯分子，失去的

电子沿导线流回电源正极，从而构成闭合回路。这就是电解原理。

通电时，阴离子移向阳极，在阳极上失去电子发生氧化反应。阳离子移向

阴极，在阴极得到电子发生还原反应。

通电前：2”+2-H1-（电离）做无规则运动

通电后：与电源负极相连的碳棒吸引溶液中的阳离子（2*、）*+2（发

生还原反应）

与电源正极相连的碳棒吸引溶液中的阴离子（、）2-22t（发生氧化反

应）

总反应式：2电解2t

3、离子的放电依次：।

阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电

①电解通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，在阴极区氧

化性强的微粒先得电子，被还原。同时，电子又从电解池的阳流出，沿导线流

回电源的正极，即在阳极区还原性强的微粒（包括电极）先失电子被氧化。

②阴极：阳离子在阴极上的放电依次（得电子）大体可参照金属活动性依

次来推断。位于金属活动性依次表后面的金属，其对应的阳离子越易得到电子。

无论活性电极还是惰性电极都不参与反应，参与反应的是溶液中的阳离子。

>2+〉〉2+〉2+〉2+>2+>3+>2+>>2+）

位于前边的氧化性强的微粒优先得到电子。

③阳极：当电极材料（阳极）为或C时，还原性特别弱，此条件不被氧

化，称为惰性电极。当电极材料（阳极）为等金属（除了和C）,还原性强，

易失电子，易被氧化，称为活性电极。

若阳极是活泼或较活泼金属时，一般是电极的金属失去电子，而不是电解

液中阴离子放电。

若阳极是惰性电极时，阴离子在阳极上的放电依次（失）

2

寸〉》〉〉3一〉产（等含氧酸根离子）〉（34-»

位于前边的还原性强的微粒优先失去电子。

说明：

⑴活泼金属离子、2二、/"在溶液中不会得到电子。

(2)、产、3二3等在溶液中不会失去电子。

(3)当离子浓度相差较大时，放电依次要发生变更，当『，］＞＞□或广］＞＞口

时，*、2*先得电子而后得电子。

(4)石墨和金属柏是惰性电极，不会得失电子。

学问点二：电解原理的应用*1

1、电解饱和食盐水：.

用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极，电解饱和食盐水。溶液中存在的离

子有、、、。依据放电的先后依次，＞、＞,阳极电极反应式为2221,阴极电

极反应式为222f。总反应式为：22H,Mt,t+2»其中乩、是阴极产物，2是

阳极产物。如电解前向溶液中滴加酚醐，随着电解反应的进行，溶液颜色由无

色变为红色，两极极板上都有气体产生。

2、铜的电解精炼：向

应用电解原理，进行粗铜的提纯。

①粗铜作阳极，纯铜作阴极，用।溶液(含铜离子的电解质溶液)作电解液。

②电极反应：阴极："+2=阳极：-2=2+

③比铜活泼的金属杂质一一以阳离子形式进入溶液中；比铜不活泼的金属

杂质(金银等珍贵金属)一一形成阳极泥，沉积在阳极底部。

说明：电解精炼铜过程中4溶液的浓度基本不变

3、电镀铜：国

若把阴极精铜棒换成铁棒，电解过程不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。

①电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。

②电镀材料的选择：阴极一一镀件阳极一一镀层金属电镀液一一含

有镀层金属离子的溶液

待镀制品铜片

硫酸铜溶液

③电镀过程的特点：牺牲阳极；电镀液的浓度（严格说是镀层金属离子的

浓度）保持不变；在电镀的条件下，水电离产生的、一般不放电。

④实例：在铁制品上镀铜：阳极----铜阴极----铁制品电镀液----4

溶液

阴极：22=阳极：2=2+

留意：电镀的目的是使金属增加抗腐蚀实力，增加美观和表面硬度，但假

如镀层被破坏，会增加金属的腐蚀速率。

4、电冶金：国

用来冶炼活泼的金属（适用范围：活泼金属）

例：电解熔融氯化钠：2（熔融）电星22t

阳极：222t阴极：222

冶炼铝（。,）：2Q,电星4302t

2

阳极：6012=302f阴极：4"+12=4

留意：工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝但不能用3,缘由就是3是共

价化合物，熔融状态下不导电。［规律方法指导］1

一、电解与电离的区分：日

电离电解

条件电解质溶于水或受热熔化状态电解质电离后再通直流电

电解质电离成为自由移动的离阴阳离子定向移动，在两极上失得电子

过程

子成为原子或分子

特点只产生自由移动的离子发生氧化还原反应生成了新物质

联系电解必需建立在电离的基础上

二、溶液导电与金属导电的区分：

从做定向移动的微粒和是否发生化学变更两个角度比较：

①金属导电是自由电子的定向移动，电解质溶液导电是阴、阳离子的定向

移动；

②金属导电是物理变更，电解质溶液导电是非自发的化学变更；

③温度越高，金属导电性越弱、电解质溶液导电性越强；

④电解质溶液电解的过程就是电解质溶液导电的过程，电解质溶液导电的

同时必定发生非自发的氧化还原反应。

三、原电池与电解池的比较与推断

原电池电解池

能量转换化学能转化为电能电能转化为化学能

阴离子向负极迁移阴离子向阳极迁移

离子的迁移方向

阳离子向正极迁移阳离子向阴极迁移

发生氧化反应的电极负极阳极（连接电源正极）

发生还原反应的电极正极阴极（连接电源负极）

相同点（从原理分析）都是氧化还原反应

池型的推断：有外接电源是电解池，无外接电源是原电池；多池组合时，

一般含活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下的电解池。

电极的推断：原电池看电极材料，电解池看电源的正负极连接依次。

四、电解池电极反应规律（阳氧阴还）出

①阴极：得电子，还原反应。电极本身不参与反应，肯定是电解质溶液中

阳离子“争”得电子

②阳极：失电子，氧化反应。若为金属（非惰性）电极，电极失电子；若

为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子

五、电解规律：国

依据离子的放电依次，采纳惰性电极电解酸碱盐的水溶液时的规律。

1、电解水型：面

电解某些含氧酸、强碱与活泼金属的含氧酸盐的水溶液时，实质是电解水。

例：电、3、、、24、3、23等物质的水溶液。电解完后加水可使溶液复原原样。

2HQ望：2比f2t

说明：电解水时加硫酸或氢氧化钠增加导电性，不影响水的电解。

电解硫酸和氢氧化钠时因为氧气溶解度大于氢气，H?和之比大于2

2、电解溶质型：，

电解不活泼金属无氧酸盐、无氧酸的水溶液时，实质是电解电解质本身。

电解完后加入溶质可使溶液复原原样。

例：2望23t2望"

3、放氧生酸型：面

电解不活泼金属的含氧酸盐的水溶液时，阳极产生氧气，同时生成，阴极

析出不活泼金属，电解质和水都参与反应。例：八3、（3）2等物质的水溶液。

24+2II2OH22f+2IL电解完后加入或可使溶液复原原样。

4、放氢生碱型：面

电解活泼金属（K、、）的无氧酸盐的水溶液时，阴极产生氢气，阳极析出

非金属单质，电解质和水都参与反应。例：、、2等物质的水溶液。

22H2Mt2t+2电解完后加入可使溶液复原原样。

六、电极反应式的书写上

①分析溶液中存在的全部离子（包括水的电离）、并分成阳离子组和阴离

子组。

②依据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应，而阴离子在阳极发生氧化

反应，完成电极反应式。（留意得失电子守恒）

③由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。若已知一个电极反应式，可用

总式减去已知的电极反应式，得另一电极反应式。

留意：弱电解质必需保持分子形式。

［经典例题透析］

类型一：电解原理、电极的推断

©'题1、图中X、y分别是直流电源的两极，通电后|产‘

发觉a极板质量增加，b极板有无色无臭气体放出，符合aF===~

极板b极板x电极z溶液的是（）》匚----

A、锌石墨负极4

B、石墨石墨负极

C、银铁正极3

D、铜石墨负极2

思路点拨:考查电极的推断的学问，敏捷运用题目所给信息。

解析：依据两电极质量的变更可推断出阴阳极。质量增加的肯定是阴极。a

极质量增加，a为阴极，即x极为负极，且电解液需有不活泼金属的阳离子，

所以只能从A、D中选。在b极板上有无色无臭气体放出，D不符合（放出2），

所以只有A正确。

【答案】A

总结升华：在电解池中，阴极：得电子，发生还原反应，电极本身不参与

反应，肯定是电解质溶液中阳离子“争”得电子；阳极：失电子，氧化反应，

若为金属（非惰性）电极，电极失电子，若为惰性电极，电解质溶液中阴离子

“争”失电子。

举一反三：

【变式1】某电解池内盛有（3溶液，插入两根电极，接通直流电源后，欲

达到如下要求：（1）阳极质量不变；（2）阴极质量增加；（3）电解液减小，

则应选用的电极是（）

A、阴极两极都用石墨B、铜作阳极铁作阴极

C、铁作阳极铜作阴极D、钳作阳极铜作阴极

解析：依据题目要求：阳极选择惰性电极、溶液中有不活泼金属的阳离子,

电解实质是放氧生酸。

【答案】

【变式2】用石墨作电极，电解1下列物质的溶液，溶液的保持不变的是

（）

A、B、C、24D、

【答案】C考查电解的实质

类型二：电解后溶液浓度的变更

©'题2、用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电

解液的下降的是（）

As2B、3C、2D、H21

思路点拨:考查电解的实质。

解析：A项为电解溶质，B项为放氧生酸，C项为放氢生碱，D项为电解水。

【答案】B

总结升华：做题的思路：明确溶液中存在那些离子；阴阳两极旁边有那些

离子；依据阳极氧化、阴极还原分析得出产物。依据原溶液的酸、碱性和电极

产物可对电解后溶液的的变更作出正确的推断。若电极产物只有H?而无02,则

变大；若电极产物只有a而无乩，则变小；若电极产物既有又有乩，原溶液

呈酸性，则变小，原溶液呈碱性则变大，原溶液呈中性，则不变。

举一反三：

【变式3】常温时，将5005的4溶液用石墨电极电解一段时间，测得溶

液的变为2,若使溶液的浓度、与电解前相同，可采纳的方法()。

A、向溶液中加入0.245g()2B、向溶液中加0.31g4

C、向溶液中加0.0025电并加热D、向溶液中加0.2g

【答案】D

类型三：有关电解的计算

©'题3、在25℃时，将2个铜电极插入到肯定的24饱和溶液中，通直流

电电解并不断搅拌，当阴极上收集到a的气体的同时，溶液中析出了b的结晶

水合物匆・10乩0,若保持温度不变，则所剩溶液中溶质