第17讲 电解原理及应用-备战2024年高考化学精准一轮复习讲义

第17讲 电解原理及应用（原卷板） 知识主线： 一、电解原理及规律 1．电解和电解池 (1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程，在此过程中，电能转化为化学能 (2)电解池：把电能转化为化学能的装置，叫做电解池，也叫电解槽 (3)电解池的构成 ①与直流电源相连的两个电极：与电源正极相连的电极是阳极，在阳极上发生氧化反应；与电源负极相连的电极是阴极，在阴极上发生还原反应 ②电解质溶液(或熔融的电解质) ③形成闭合回路 (4)放电：当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化或还原反应的过程，称为放电 2．电解池的工作原理——以惰性电极电解CuCl2溶液为例 电极名称和电极反应式 电解过程的三个流向 总反应离子方程式：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑ ①电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极 ②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极 ③电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→阴极→负极 3．电极反应式、电解方程式的书写 (1)电极类型：金属活动顺序表中银以前的金属(含银)做电极时，由于金属电极本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如：Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动顺序表中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要由铂(Pt)、石墨等 (2)电解时电极产物的判断 ①阳极产物的判断：阳极吸引的是阴离子，比较阴离子还原性的大小 首先看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材 料失去电子，电极被溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子；若阳极材料为惰性电极(Pt、石 墨)，则根据阴离子的放电顺序来判断： 阳极(阴离子放电顺序)：金属(Au、Pt除外)电极>S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子 ②阴极产物的判断：阴极吸引的是阳离子，比较阳离子氧化性的大小 直接根据阳离子的放电顺序进行判断阳离子放电顺序 Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+ (3)阴、阳极放电后的产物 反应物 阴极金属阳离子(H+) 阳极活性金属电极 S2－ I－ Br－ Cl－ OH－ 产物 金属(H2) 金属离子 S I2 Br2 Cl2 O2、H2O 4．惰性电极电解电解质溶液的情况分析 (1)电解溶质 电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质浓度变化 pH 电解质溶 液复原 不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 减小 增大 加入CuCl2 固体 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu 总反应式 CuCl2Cu＋Cl2↑ 无氧酸，如HCl 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 减小 增大 通入HCl 气体 阴极 2H＋＋2e－===H2↑ 总反应式 2HClH2↑＋Cl2↑ (2)电解溶质和溶剂水，生成H2和碱 电解质 (水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度变化 pH 电解质溶 液复原 活泼金属的无氧酸盐 (如NaCl) 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 生成新 电解质 增大 通入HCl 气体 阴极 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应式 NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH MgCl2 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 生成新 电解质 增大 通入HCl 气体 阴极 2H2O＋Mg2＋＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓ 总反应式 MgCl2＋2H2OCl2↑＋H2↑＋Mg(OH)2↓ (3)电解溶质和溶剂水，生成O2和酸 电解质 (水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度变化 pH 电解质溶 液复原 不活泼金属的含氧酸盐 (如CuSO4) 阳极 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 生成新 电解质 减小 加CuO 或CuCO3 阴极 2Cu2＋＋4e－===2Cu 总反应式 2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 AgNO3 阳极 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 生成新 电解质 减小 加Ag2O 或Ag2CO3 阴极 4Ag＋＋4e－===4Ag 总反应式 4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3 (4)电解