选修4人教版第四章第三节+电解池教师用Word下载.docx
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电解过程总反应方程式叫电解方程式（指电解时总的化学方程式或离子方程式）。
要正确书写电解方程式，首先要正确写出电极反应式，然后分析参加电极反应的离子来自何种物质，这样才能正确写出反应物、生成物，配平且在等号上方注明“电解”或“通电”。
书写的具体步骤：
⑴先查阳极电极材料和确定溶液中的离子种类
如用C电极电解CuSO4溶液：
溶液中有CuSO4=Cu2++SO42—；
H2O
H++OH-。
溶液中存在Cu2+、H+、OH—、SO42—共4种离子。
⑵由放电顺序确定放电产物和电极反应
C电极为惰性电极，不参加反应。
放电能力 Cu2+＞H+ Cu2+放电生成Cu
OH—＞SO42—，OH—放电生成O2
电极反应：
阴极 2Cu2++4e—=2Cu阳极 4OH—-4e—＝2H2O+O2↑
溶液中余下的H+和SO42—结合成新物质H2SO4。
⑶由电极反应产物，写出总反应式――电解方程式
如上述反应中的反应物为CuSO4和H2O，产物是Cu、O2和H2SO4，电解方程式为：
2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4
6、电解时电极放电顺序的判断
离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度和温度、电流的大小、电极的材料及电极间的距离等都有关系。
中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响。
⑴阳极放电顺序
1看电极，如果是活性电极（指金属活动顺序表Ag及Ag以前的金属）则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。
②如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中的阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。
阴离子放电顺序：
S2—＞I—＞Br—＞Cl—＞OH—＞含氧酸根＞F—（实际上在水溶液中的电解，OH—后面的离子是不可能放电的，因为水提供的OH—会放电）
⑵阴极放电顺序
阴极本身被保护，直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：
Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞（H+）＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞（H+）＞Al3+＞Mg2+（类似，在水溶液中的电解，H+后面的离子一般是不放电的，因为水提供的H+会放电；
Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+浓度很大时排在H+前面，离子的放电顺序往往还与溶液的酸碱性、温度、离子的浓度等有关）
7、电解质溶液的电解规律（惰性电极）
被电解的物质
电解质实例
阴 极
阳 极
总方程式
溶液的pH
备注
H2O
强碱的含氧酸盐Na2SO4
4H++4e—=2H2↑
4OH——4e—=O2↑+2H2O
2H2O
2H2↑＋O2↑
不 变
电解质起导电作用，其量不变，水减少
含氧酸H2SO4
降 低
强碱KOH
升 高
电解质自身
弱碱的非含氧酸盐（氟化物除外）CuCl2
Cu2++2e—=Cu↓
2Cl——2e—=Cl2↑
具体看金属阳离子水解能力与生成的气体溶于水后的反应。
此处Cl2溶于水的酸性强于Cu2+水解的酸性，所以pH下降
相当于电解质分解，水不参加反应
非含氧酸（HF除外）HBr
2H++2e—=H2↑
2Br——2e—=Br2
2HBr
Br2+H2↑
电解质自身和水
强碱的非含氧酸盐NaCl
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
产生碱或酸
弱碱的含氧酸盐CuSO4
Cu2++42e—=2Cu↓
2CuSO4+2H2O
2H2SO4+2Cu+O2↑
8、电解质溶液电解时（均为惰性电极），pH变化情况，电解液复原所需加入物质及电解类型（与上面的9相互对照补充）
（1）分解水型：
含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH、H2SO4、K2SO4等）的电解。
阴极：
4H++4e-=2H2↑阳极：
4OH--4e-=O2↑+2H2O总反应：
2H2↑+O2↑
阴极产物：
H2；
阳极产物：
O2。
电解质溶液复原加入物质：
H2O。
pH变化情况：
原来酸性的溶液pH变小，原来碱性的溶液pH变大，强酸（含氧酸）强碱的正盐溶液pH不变。
（2）分解电解质型：
无氧酸（除HF外）、不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）的电解，如HCl、CuCl2等。
Cu2++2e-=Cu阳极：
2Cl--2e-=Cl2↑总反应：
酸为H2，盐为金属；
卤素等非金属单质。
电解液复原加入物质为原溶质，如电解CuCl2溶液，需加CuCl2。
如电解无氧酸溶液pH变大但不会超过7；
如为盐溶液的电解则视无氧酸根的情况而定（如：
电解CuCl2溶液时，由于生成的Cl2溶于水产生的酸性强于Cu2+水解产生的酸性，所以pH下降；
电解Na2S溶液时，由于生成NaOH使pH升高）。
（3）放氢生碱型：
活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解，如NaCl、MgBr2等。
2H++2e-=H2↑阳极：
2NaOH+H2↑+Cl2↑
碱和H2；
电解饱和食盐水的产物分别为NaOH和H2以及Cl2。
电解液复原加入物质为卤化氢。
电解饱和食盐水，要使电解质溶液复原需加入HCl。
电解液pH显著变大
（4）放氧生酸型：
不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，如CuSO4、AgNO3等。
2Cu2++4e-=Cu阳极：
4OH--4e-=O2↑+2H2O
总反应：
析出不活泼金属单质；
阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气，本例中分别是Cu以及H2SO4、O2。
电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物（金属价态与原盐中相同）。
如电解CuSO4溶液，复原需加入CuO。
pH变化情况：
溶液pH显著变小。
9、实验分析：
电解CuCl2溶液
（1）电极材料
阴极可用惰性电极甚至较活泼的金属，但阳极需使用惰性电极，否则会发生氧化反应而溶解。
（2）惰性电极一般指金、铂、石墨电极，而银、铜等均是活性电极。
（3）实验现象：
通电后，电流表指针发生偏转，阴极石墨棒上析出一层红色固体，阳极表面有气泡放出，可闻到刺激性气味。
（4）淀粉碘化钾试纸的作用：
检验阳极产物是否为Cl2。
使用时应先润湿并缠于玻棒端或用镊子夹持，作用时间不宜太久，否则变蓝后的试纸又会失去蓝色。
12、电解原理的应用
⑴氯碱工业
如电解饱和食盐水可制得NaOH、Cl2、H2，而电解稀NaCl溶液可制备NaClO。
[典型例题剖析]
例2．如图所示A为一张浸透淀粉碘化钾溶液并滴有酚酞试剂的滤纸，a、b为两张紧贴在滤纸上的铂片，并用导线和直流电源M、N两极相连接，通电后，在a周围观察到无色溶液变为蓝色。
（1）电源哪一个极是正极？
哪极是负极？
（2）b周围可观察到什么现象？
为什么？
[分析]本题装置实际上是电解KI溶液，由于a、b为铂电极是惰性电极，则在阳极上放电的应是I-，其电极反应为：
2I--2e-=I2；
阴极是水电离出来的H+放电，其电极反应为：
2H++2e-=H2↑，由于H+在阴极上不断放电，破坏了水的电离平衡，使阴极附近OH-浓度增大。
从题给条件分析可知，a周围观察到蓝色，说明有I2生成，所以a为阳极、b为阴极，而与之相连中的电源M极为正极，N极为负极，b周围酚酞试液变红色。
答案：
（1）M是电源的正极，N为负极，
（2）b极周围可看到溶液红色，因为b极为阴极，其电极反应为2H++2e-=H2↑，由于H+不断放电破坏了水的电离平衡，c（OH-）增大，使得b极附近碱性增大，酚酞变红。
例3．若在铁片上镀锌，以下叙述中错误的是（A ）
A．可把铁片与电源的正极相连B．电解质必须用含有锌离子的可溶性盐
C．锌极发生氧化反应D．铁极的电极反应式为Zn2++2e-=Zn
[分析]电镀时一般以镀层金属为电解池的阳极，待镀件为阴极，含镀层金属离子的电解溶液为电镀液。
电镀过程中镀层金属发生氧化反应而成为离子溶入电解液，其离子则在待镀件上发生还原反应而析出，且电解质溶液浓度一般不变。
故而本题只有A项不正确。
例4．串联电路中的四个电解池分别装有0.1mol·
L-1的下列溶液，用铂电极电解，连接直流电源一段时间后，溶液的pH最小的是（C ）
A．CuCl2 B．NaCl C．AgNO3 D．KNO3
[分析]在电解时，如果H+或OH-在电极上放电往往会导致电极附近溶液H+或OH-浓度发生改变，从而引起电极附近pH变化。
对于电解CuCl2溶液，尽管H+或OH-都没有在阴极或阳极上放电，但由于CuCl2是强酸弱碱盐，水解后溶液呈酸性，因此若CuCl2完全电解后，如果不考虑Cl2溶于水生成HCl和HClO，溶液呈中性，pH增大（实际上由于生成HCl、HClO，溶液呈微酸性）。
电解NaCl溶液H+在阴极上放电，阴极附近OH-浓度增大；
阳极上Cl-放电，阳极区域H+、OH-浓度基本不变，因而电解后整个溶液pH会变大，电解AgNO3溶液，阴极Ag+放电；
阳极是OH-放电，阳极区域H+浓度变大，溶液pH会显著变小（相当于生成稀HNO3）。
电解KNO3实质是电解水，pH不变。
例5．将两个铂电极插入500mLCuSO4（aq）中进行电解，通电一段时间后，某一电极上增重0.064g（设电解时无H2放出，且不考虑水解和溶液体积的变化），此时溶液中氢离子的物质的量浓度约为（ ）
A．1×
10-3mol·
L-1 B．4×
L-1C．2×
L-1 D．1×
10-7mol·
L-1
[分析]由于最后溶液中的H+主要由电解CuSO4溶液产生，所以要计算c（H+），可依据电解的离子方程式2Cu2++2H2O
2Cu+O2↑+4H+进行解题。
题中电极增重0.064g必为阴极反应生成Cu所致，即n（Cu）=0.064g÷
64g·
mol-1=0.0010mol，然后依据离子方程式中各物质之间的化学计量数之比，求出生成的c（H+）。
2Cu2++2H2O
2Cu+O2↑+4H+
2mol 4mol
0.0010mol c（H+）×
0.50 c（H+）=
=4.0×
B
例7．（04广东、11）pH=a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH>
a，则该电解质可能是（ ）
A．NaOH B．H2SO4 C．AgNO3 D．Na2SO4
A
解析：
用惰性电极Na2SO4溶液，pH不变，电解H2SO4溶液和AgNO3溶液，pH减小，故选A。
例8．（05天津、12）金属镍有广泛的用途。
粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋）（ ）
A．阳极发生还原反应，其电极反应式：
Ni2＋＋2e－＝Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
D
提示：
根据电解精炼铜原理知，电解制备高纯度Ni时要用NiSO4做电解质溶液，且电解前后Ni2+浓度基。
例9．在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。
上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如图。
接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。
停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。
静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。
根据上述实验回答：
（1）阳极电极反应式为__________________
（2）阴极电极反应式为_______________
（3）原上层液体是_______________________________________。
（4）原下层液体是_______________________________________。
（5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是：
________________________________。
（6）要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是：
_____________，现象是：
________
（1）2
＝I2
（2）2
＝H2↑
（3）KI（或NaI等）水溶液（4）CCl4（或CHCl3等）
（5）I2在CCl4中的溶解度大于在水中溶解度，所以绝大部分I2都转移到CCl4中
（6）焰色反应 透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色（其它合理答案同样给分。
例如，若③中答NaI水溶液，这里答火焰呈黄色。
）
2.电解的几种情况与pH变化
（1）氯化铜溶液电解
（2）盐酸电解
（3）硫酸钾溶液电解
（4）溴化钙溶液电解
（5）硫酸铜溶液、以铜为电极的电解
【典型例题】
[例1]实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
负极Pb+SO42－=PbSO4+2e－正极PbO2+4H++SO42－+2e－=PbSO4+2H2O，今若制Cl20.050mol，这时电池内消耗H2SO4的物质的量至少是（）
A.0.025molB.0.050molC.0.10molD.0.20mol
C
根据电源和电解池中转移电子数相同来解题。
[例2]下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时，由快到慢的顺序是（）
A.④>
②>
①>
③B.②>
③>
④
C.④>
①D.③>
④>
①
A
考察原电池、电解池中金属电极的消耗情况比较。
[例3]近年来，加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾（KIO3），碘酸钾在工业上可用电解法制取。
以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应方程式为：
。
下列有关说法正确的是（）
A.电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极
B.电解时，阳极反应是：
I––6e–+3H2O=IO3–+6H+
C.溶液调节至强酸性，对生产有利
D.电解前后溶液的pH几乎不变
BD
考察基本电解原理的应用。
[例4]①某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料，实现了在通常条件下不能发生的反应：
Cu+H2SO4（稀）＝CuSO4+H2↑。
请在右边画出能够实验这一反应的装置图。
②某同学在做一定条件下铜与稀硫酸的反应实验时，看到碳棒上有气泡产生，但铜棒却没有被腐蚀。
请你分析其原因：
。
②两极与电源的正负极接反了，或铜棒接电源的负极了等。
考察对于电解原理的分析。
[例5]在下图用石墨作电极的电解池中，放入500mL含一种溶质的某蓝色溶液进行电解，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成；
当溶液中的原有溶质完全电解后，停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g。
请回答下列问题：
（1）A接的是电源的极，B是该装置。
（2）写出电解时反应的总离子方程式。
（3）电解后溶液的pH为；
要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入，其质量为。
（假设电解前后溶液的体积不变）
（1）负极；
阳极；
（2）2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+（3）1；
CuO，2g
考察电解池中离子放电顺序的应用。
[例6]用惰性电极电解M（NO3）x的水溶液，当阴极增重ag，阳极同时产生bLO2（STP），从而知M的相对分子质量为（）
A.（22.4ax）/bB.（11.2ax）/bC.（5.6ax）/bD.（2.5ax）/b
考察电解池中电极反应的基本判断。
[例7]用铂电极电解x下列溶液一段时间后，再加入一定量的某物质（括号内），能与原来溶液浓度一样的是（）
A.
（CuCO3）B.NaOH（NaOH）
C.NaCl（HCl）D.CuSO4[
]
AC
考察溶液的复原方法。
[例8]从H+、Cu2+、Na+、SO42－、Cl－五种离子中恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：
（1）以石墨为电极进行电解，使电解质质量减少，水质量不变，可采用的电解质是__________________
（2）以石墨为电极进行电解，使电解质质量不变，水质量减少，可采用的电解质是________________
（3）以碳棒为阳极，铁棒为阴极进行电解，使电解质和水的质量都减少，可采用的电解质是______________________
（1）HCl、CuCl2
（2）NaHSO4、Na2SO4、H2SO4（3）NaCl、CuSO4
考察电解中根据放电离子的选择来确定物质。
【模拟试题】
（答题时间：
30分钟）
1.某种蓄电池的充放电过程可表示为：
Fe+NiO2+2H2O，该电池充电时，阳极是，电极反应式为。
2.将质量分数为0.052（5.2%）的NaOH溶液1L（密度为1.06g·
cm－3）用铂电极电解，当溶液中NaOH的质量分数改变了0.010（1.0%）时停止电解，则此时溶液中应符合的关系是（）
NaOH的质量分数
阳极析出物的质量（g）
阴极析出物的质量（g）
0.062
19
152
C
0.042
1.2
9.4
3.电镀和电解精炼的原理来源于电解，但与通常意义上的电解又有所不同。
（1）电镀时，须用镀层金属作极，镀件作极，电镀液中含有。
电镀过程中，电镀液中金属离子浓度理论上保持不变。
（2）电解精炼制高纯度金属时，须用粗金属作极，纯金属作极，电解液中含该金属的离子。
4.下列关于铜电极的叙述不正确的是（）
A.铜锌原电池中铜是正极
B.用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极
C.在镀件上电镀铜时，用金属铜作阳极
D.电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
5.可以将反应Zn+Br2=ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应
①Br2+2e－=2Br－ ②2Br－－2e－=Br2
③Zn–2e－=Zn2+ ④Zn2++2e－=Zn
其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是（ ）
A.②和③ B.②和①C.③和① D.④和①
6.用铂电极电解下列物质的水溶液，工作一段时间后溶液pH变小的是（）
A.稀硫酸B.Na2SO4C.AgNO3D.KI
7.石墨作电极电解下列溶液，阴阳两极产生的气体体积比为2:
1，且电解液pH增大的是（）
A.KClB.NaOHC.Na2SO4D.H2SO4
8.工业上为了处理含有Cr2O72－酸性工业废水，采用下面的处理方法：
往工业废水中加入适量的NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有
和
沉淀生成，工业废水中铬（Cr）的含量已低于排放标准。
（1）电极反应式：
阳极___________，阴极_____________
（2）写出Cr2O72－变为Cr3+的离子方程式______________
（3）工业废水pH升高的原因_________________________
（4）____（填“能”或“不能”）改用石墨电极，原因______________
9.用质量为100g的铜作电极电解AgNO3溶液，电解一段时间后，两极的质量相差28g，此时两极质量分别是：
阳极________________，阴极________________
10.关于铜电极的叙述正确的是（）
B.用电解法精练粗铜时，粗铜作阴极
C.在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极
D.电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
11.同一电路分别电解足量CuCl2溶液和AgNO3溶液，如果析出64g铜，则可析出银的质（）
A.108gB.54gC.216gD.64g
12.同一电路串联四个电解槽，分别电解以下四种物质的水溶液，阴极析出物质质量最多的是（）
A.CuSO4B.
C.KNO3D.NaOH
【试题答案】
1.
；
+2OH－－2e－=NiO2+2H2O
2.B3.
（1）阳；
阴；
镀层金属离子；
（2）阳；
阴。
4.D5.A6.AC7.B
8.
（1）Fe－2e－=Fe2+；
2H++2e－=H2↑
（2）Cr2O72－+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++14H2O阴极反应消耗H+，溶液中的氧化还原反应也消耗H+，使溶液pH升高。
（3）不能；
若用石墨做电极，则无法产生还原剂Fe2+，使Cr2O72－还原为Cr3+，变成沉淀除去
9.93.6g；
121.6g10.AC11.C12.A
【试题解析】
1.二次电池的放电过程是原电池原理，充电过程是电解池原理，所以阳极
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