电解原理及应用教案-高考化学备考复习重点资料归纳

第5课时必备知识——电解原理及应用

一［基本规律1①电解池的工作原理；②利用惰性电极电解电解质溶液的规律;

知识清单③电解质溶液的复原规律

［重要应用］①电解饱和食盐水；②电镀；③电冶金

知识点1电解池的构成及工作原理

国必备知识薮勒知识为基主干梳理

1.电解和电解池

(1)电解：在电流作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还凰反应的过程。

(2)电解池：将电能转化为化学能的装置。

(3)电解池的构成

①有与电源相连的两个电极。

②电解质筌液(或隔畦电解质)。

③形成闭合回路。

2.电解池的工作原理

(1)电极名称及电极反应式(以电解CuCh溶液为例)

石军

电极名称：m幽「电极名称：阴极

反应类型：氧化反应反应类型：画反应

电极反应式：电极反应式：(：户+2日=(：u

2Cl--2e-=Cl/2S

电解总反应的离子方程式：Cu2++2CF=Cu+Chto

(2)电极名称的判断

①阴极：与电源鱼极相连，得到电子，发生还原反应。

②阳极：与电源正极相连,失去电子，发生氧化反应。

阿B金属活动性顺序中银以前的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极

反应，称为活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作

电极时，称为惰性电极，主要有钳(Pl)、石墨等。

(3)电子和离子的移动方向

①电子：从电源鱼极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳根流出后流向电源的正极。

②离子：阳离子移向电解池的阴极,阴离子移向电解池的阳极。

B注意

过电解质溶液，简单概括为“电子不下水，离子不上线

(4)电解池的工作原理图解

电源

3.电解池中电极反应式的书写

判断电解池的阴阳极，与直流电源负极相连的

为阴极.IH流电源正极相连的为阳极

石清电解池的阳极材料是惰性电极还是活性电

极（除AuJ、外的金瓜为活性电极）

活性电极:电极材料失电子•生成

rI相应的金屈阳离子____________

阳极

,悟性电极:阴离子失电子.生成相

应的单质或高价化合物（阴离子放

电顺序:浙>r>Br->cr>

（）H->含轼酸根离子>IL）

阳离子得电f・生成相应的单质或低

价化合物[阳离子放电顺序:5〉

年Fc计>Cu2+>H+（酸）〉F港

ZM+>H+（水）>Al3+>Mg^二

Na+>C>>K+]

0注意①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的

+2+

阳离子放电。②最常用、最重要的放电顺序为阳极：CI>OH-;阴极：Ag>Cu>H%③

电解水溶液时，K'〜AP+不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、

Na、Mg、Al等金属。

4.利用惰性电极电解电解质溶液的四种类型

电解质总化学电解质溶液电解质

类型电极反应式

（水溶液）（或离子）方程式溶液浓度pH溶液复原

阳极：2H幻-4c=02f+通电

含氧酸

4Ht2H20=O2t增大减小加H2O

（如H2s04）

阴极：4H'—4c=2H2t+2H2f

电解

阳极：40H—4e=02」+

水型通电

强减2H2Q

2H20=Ot加

2增大增大H2O

（如NaOH）阴极：4HzO+4e=2Fhf+

+2H2f

40H

活泼金属的

含阳极：4OH-4€-=O2t4-通电

氧酸盐(如2H2O2H20=Oil增大不变加H2O

阴极：+-

KNO3、4H-4e=2H21+2出f

NazSCh)

无氧酸(如通电

阳极：2C「一2c-=Cl2t通入HC1

HCL除HF2HCI^=Ch减小增人

阴极：2H'+2e-=H2f气体

电解外)t+H2t

电解不活泼金属

通电

质型的无氧酸盐阳极：2cl-2e=C121

CuCh^^=Cu减小—加CuCh

(如CuCh.氟阴极：Cu2^+2e^=Cu

+CI2f

化物除外)

2C-十

活泼金属的阳极：2Cr-2e=Cl21通电

放H2生成新通入HQ

无氧酸盐(如阴极：2H2O+2e=H?t+2H2。^^=Ck增大

生碱型电解质气体

NaCl)20Ht+H2t+2OH

2CM++

不活泼金属阳极：2HzO-4e=021+

放02通电生成新加Q1Q

的含氧酸盐4H+减小

生酸型2H2。^=2Cu电解质或CuCO;

(如CuSO)阴极：2Cu2^+4e-^=2Cu

4+6(+4FT

国必备知识其媛全面自测基础扎实

[通关1](易错排查)判断正误

(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程，是化学变化(J)

(2)直流电源跟电解池的电极连接后，电子从电源负极流向电解池阳极(X)

(3)电解时，溶液中阴离子一定在阳极发生氧化反应(X)

(4)电解时，电解质溶液中阳离子移向阳极，阴离子移向阴极(X)

(5)电解时，经过溶液的电子与电路中电子数目相同(X)

通电

(6)(2020.7•浙江选考)电解MgCk水溶液：2c厂+2H2O^=2OH+C12t+H2t(X)

I通关2](2021.宁夏青铜峡检测)CU2。是一种半导体材料，制取Cu2O的电解池示意图如

通电

图所示，电解总反应为201+以0==C112O+H2t。下列说法正确的是()

直流电源

a浓的强减性

/电解质溶液

A.铜电极发生还原反应

B.石墨电极上产生氢气

C.铜电极接直流电源的负极

D.当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成

B［根据电解总反应可知，Cu发生氧化反应生成CsO,则铜电极是阳极，A项错误；

石墨是阴极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+小t,电极上产生H2,B项正确；铜电

极是阳极，连接直流电源的正极，C项错误；生成1molCsO转移2moi电子，故有0.1mol

电子转移时，有0.05molCgO生成，D项错误。］

［通关3］（2020♦北京平谷区检测）某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类

等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是（）

b

a

电

'll极

极遨豆二逅声W

选项ABc

a电极阳极阴极阳极阴极

d电极正极正极负极负极

Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子

B［电子从电源的负极流出，故a是阴极，d是正极，溶液中阳离子Q移向阴极a。］

［通关4］（2020•全国卷II）电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图

是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag十注入到无色WO3薄膜中，生成Ag“WC）3,器件

呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是（）

A.Ag为阳极

B.Ag'由银电极向变色层迁移

C.W元素的化合价升高

D.总反应为WO3+AAg=AgvWO3

C［根据图示及信息，Ag失去电子转化为Ag+,Ag为阳极，A项正确；通电时，Ag

+注入到无色WO3薄膜中，生成AgrWO3,B项正确；转化过程中，WO3转化为Ag,WO3,

W的化合价降低，C项错误；根据题意，总反应为WC>3+xAg=Ag\WO3,D项正确。］

［通关5］（深度思考）结合电解原理，按要求书写电极反应式和总反应方程式：

（1）用惰性电极电解MgCb溶液

阳极反应式：；

阴极反应式：;

总反应离子方程式：O

⑵用A1作电极电解NaOH溶液

阳极反应式：;

阴极反应式：;

总反应离子方程式：__________________________________________________________

(3)以铝材为阳极，电解H2s04溶液，铝材表面形成氧化膜

阳极反应式：；

阴极反应式：:

总反应方程式：O

(4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、AhCl；和AIC1；组成的

离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的极.已知电镀过程

中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为。若改用AlCh

水溶液作电解液，则阴极产物为。

解析(4)电镀时，镀件作阴极，即钢制品作阴极，接电源负极，根据阴极生成A1可知

+

反应式为4A12C1；+3e-=Al+7AlCl4。若改用A1CL水溶液作电解液，阴极反应为2H

+2e-^H2t,产物为Hzo

+--2+

答案(l)2Cr-2e-=Cl2t2H+2e-=H2t或2H2O+2e=H2t+2OHMg

通电

+2CT+2H2。=^=Mg(OH)21~C12t+H2t

---

(2)2Al-6e-+80H=2A1O；+4H2O6H2O+6e=3H2t+60H2A1+2H2O+

通电

20H-=2A10；+3H2t

通电

1

(3)2Al-6e+3H2O=A12O3+6H6H*+6e-=3H2t2A14-3H2O=AI2O3+

3H2t

(4)负4A12C1；+3e=A1+7A1C1；H2

三方法指导＜

分析电解过程的思维程序

知识点2电解原理的应用

国必备知识卷窗知识为基主干梳理

1.氯碱工业

(1)电极反应

阳极：2a一一2e-=Q,f(氧化反应)

阴极：2H++2e—=H2f(还原反应)

(2)总反应式

通电

①化学方程式：2NaCl+2H2。==2NaOH+H?t+Cb(°

②离子方程式：2cr+2H2()=20H+Hzt+Cbt。

(3)氯碱工业制烧碱、氢气和氯气图解

湿茶气

2.电镀与电解精炼

3.电冶金

电解总反应方程式电极反应式

通电阳极：2c「一25一Cl?t,

冶炼钠

2NaCl（熔融）^=2Na+C12f阴极：2Na~+2e=2Na

通电阳极：2Cr—2e-^=Cbt，

冶炼镁

MgCb（熔融）-----Mg+Cbt阴极：Mg2'+2e~~=Mg

通电阳极：6。2—12e=3C）2f,

冶炼铝2ALO3(熔融)-----4A1+3O2t

水晶石阴极：4Al3++12e-=4A1

曷必备知识金四全面自测基础扎实

[通关1](易错排查)判断正误

(1)在镶件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液(J)

(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(X)

(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变(X)

(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCL和AI2O3，也可以电解MgO和AlCb(X)

(5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(J)

(6)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCE作电解质溶液，由于放电顺序：H+>Zn2+,不可能

在铁上镀锌(X)

［通关2］(2020.1・浙江选考)在氯碱工业中，离子交换膜法电

解饱和食盐水示意图如图，下列说法不正确的是()

A.电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气

B.离子交换膜为阳离子交换膜

C.饱和NaCl溶液从a处进，浓NaOH溶液从d处出离子交换膜

D.OH迁移的数量等于导线上通过电子的数量

D［由图可知，电极A产生Cb,发生氧化反应，则电极A是阳极，电极反应式为2C1

-2e-=Cl2t,A项正确；电极B是阴极，电极反应式为2H2O+2e=2OH+H2t,为

维持电解质溶液呈电中性，且得到NaOH溶液，Na.通过离子交换膜向右侧移动，则应为阳

离子交换膜，B项正确；由上述分析可知，饱和NaCl溶液从a处进，较浓NaOH溶液从d

处流出，C项正确；由B项分析可知，Na+透过离子交换膜向右迁移，OFT不能透过，D项

错误。］

［通关3］(2021.7•浙江选考)电解高浓度RCOONa(竣酸钠)的NaOH溶液，在阳极RCOO-

放电可得到R—R(烷燃)。下列说法不正确的是()

通电

A.电解总反应方程式：2RCOONa+2H2O=R—R+2CO2f+H2t+2NaOH

B.RCOCT在阳极放电，发生氧化反应

C.阴极的电极反应：2H2O+2e=2OH+H2f

D.电解CH3coONa、CH3cH2coONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷

A［溶液呈碱性，不能产生CO2,A项错误；RCOCT在阳极放电，化合价升高，发生

氧化反应，B项正确；水电离产生的H-在阴极得电子产生Hz,其电极反应式为2H20+2-

=2OH-FH21工项正确;RCOCF转化为R—R可以理解为脱去一个C和两个O,产生R—,

继而产生R—R,故CH3coONa、CH3cH2coONa溶液中的CH3co0-、CH3cH2co0一，脱

去一个C和两个O后，产生CH3一，CH3cH2一,继而产物可能是乙烷、丙烷、丁烷，D项

正确。］

［通关4］(2020・山东卷)采用情性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水

的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是()

M

.

质

极

IT交-

换

膜

2t

'+O

=4H

*=

20-

为2H

极反应

A.阳

未变

的pH

极室

，阳

时间后

解一段

B.电

移

区迁

b极

区向

由a极

，H，

程中

电解过

C.

量

02等

应的

极反

与b

的02

生成

a极

间后，

一段时

电解

D.

B

确；

f,正

+O2

4H+

4e一=

2H2O—

式为

反应

，其

为阳极

知a极

图可

据题

项，根

D［A

项，

确；C

，正

持不变

pH保

极室

室，阳

入阴极

换膜进

质子交

子通过

氢离

生的

室产

阳极

项，

应为

极反

：阳

应式

极反

据电

，根