資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
電解池
【核心素養分析】
1.變化觀念與平衡思想：認識化學變化的本質是有新物質生成，并伴有能量的轉化；能多角度、動態地分析電解池中發生的反應，并運用電解原理解決實際問題。
2.證據推理與模型認知：利用電解池裝置，分析電解原理，建立解答電解池問題的思維模型，并利用模型揭示其本質及規律。
3.科學態度與社會責任：肯定電解原理對社會發展的重大貢獻，具有可持續發展意識和綠色化學觀念，能對與電解有關的社會熱點問題做出正確的價值判斷。
【目標導航】
1.了解電解池的工作原理，能寫出電解池的電極反應式和電池總反應式。
2.了解電解在氯堿工業、精煉銅、電鍍、電冶金等方面的應用。認識電解在實現物質轉化和儲存能量中的具體應用。
3.了解利用電解原理防止金屬腐蝕的措施。
【重難點精講】
一、電解的原理
【實驗4-2】
實驗裝置
實驗原理 陰極：Cu2++2e-=Cu；陽極：2Cl-－2e-=Cl2↑；總反應：CuCl2Cu+Cl2↑
實驗用品 CuCl2溶液；碘化鉀淀粉試紙、導線、電流表、U型管、直流電源、石墨電極
實驗步驟 在U型管中注入質量分數為25%的CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極（如圖4-9），把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石墨棒附近。接通直流電源，觀察U型管內的現象和試紙顏色的變化。
實驗現象 通電一段時間可觀察到陽極碳棒附近有氣泡產生，并有刺激性氣味，濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍，證明產生的氣體是氯氣；陰極碳棒底部有紅色的固體覆蓋。
實驗結論 ①CuCl2溶液在電流作用下發生了化學變化，分解生成了Cu和Cl2。②電解過程中電能轉化為化學能。
實驗說明 銅離子向陰極移動，在陰極表面得電子生成銅單質，氯離子向陽極移動，在陽極表面失電子生成氯氣。
1.電解和電解池
(1)電解：在電流作用下，電解質在兩個電極上分別發生氧化反應和還原反應的過程。
(2)電解池：電能轉化為化學能的裝置。
(3)電解池的構成
①有與電源相連的兩個電極。
②電解質溶液(或熔融電解質)。
③形成閉合回路。
2.電解池的工作原理
(1)電極名稱及電極反應式(電解CuCl2溶液為例)
總反應式：CuCl2Cu＋Cl2↑
(2)電解過程的三個流向
①電子流向：電源負極→電解池陰極；電解池的陽極→電源的正極；
②離子流向：陽離子→電解池的陰極，陰離子→電解池的陽極。
③電流方向：電源正極→電解池陽極→電解質溶液→陰極→負極。
3.電極產物判斷
(1)陽極產物的判斷
①活性電極(除Au、Pt以外的金屬材料作電極)，電極材料失電子，生成金屬陽離子。
②惰性電極(Pt、Au、石墨)，要依據陰離子的放電順序加以判斷。
陰離子的放電順序：
活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。
S2－、I－、Br－、Cl－放電，產物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放電，則得到H2O和O2。
(2)陰極產物的判斷
直接根據陽離子放電順序進行判斷。
陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
①若金屬陽離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應金屬單質；若H＋放電，則得到H2。
②放電順序本質遵循氧化還原反應的優先規律，即得(失)電子能力強的離子先放電。
4.電極反應式、電解方程式的書寫
(1)首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。
(2)再分析電解質水溶液的組成，找全離子并分陰離子、陽離子兩組(不要忘記水溶液中的H＋和OH－)。
(3)然后排出陰、陽兩極的放電順序：
陰極：陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。
陽極：活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。
(4)分析電極反應，判斷電極產物，寫出電極反應式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。
(5)最后寫出電解反應的總化學方程式或離子方程式，并注明“電解”條件。
【特別提醒】①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質)中的陽離子放電，注意離子導體(電解質)是水溶液還是非水狀態。②陽極材料不同，電極產物、電極反應式可能不同，最常用、最重要的放電順序為陽極：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。③電解水溶液時，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。④書寫電解池中的電極反應式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質要寫成分子式。⑤電解質溶液中未參與放電的離子是否與放電后生成的離子發生反應(離子共存)。⑥要確保兩極電子轉移數目相同，且注明條件“電解”。
5.陰、陽極的判斷方法
(1)根據外接電源:正極接陽極,負極接陰極。
(2)根據電流方向:從陰極流出,從陽極流入。
(3)根據電子流向:從陽極流出,從陰極流入。
(4)根據離子移向:陰離子移向陽極,陽離子移向陰極。
(5)根據電極產物:陽極——電極溶解、逸出O2(或陽極區酸性增強)或Cl2;陰極——析出金屬、逸出H2(或陰極區堿性增強)。
(6)根據反應類型:陽極發生氧化反應,陰極發生還原反應。
6.用惰性電極電解電解質溶液的規律
(1)電解溶劑水型
電解質類型 電極反應式及總反應式 電解質溶液濃度 溶液pH 電解質溶液復原
含氧酸，如H2SO4 陰極：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－陽極：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋總反應式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 減小 加水
可溶性強堿，如NaOH 增大
活潑金屬含氧酸鹽，如KNO3 不變
(2)電解溶質型
電解質類型 電極反應式及總反應式 電解質溶液濃度 溶液pH 電解質溶液復原
無氧酸，如HCl 陰極：2H＋＋2e－===H2↑陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑總反應式：2HClH2↑＋Cl2↑ 減小 增大 通入HCl氣體
不活潑金屬無氧酸鹽，如CuCl2 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑總反應式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加入CuCl2固體
(3)電解溶質和溶劑水型，生成H2和堿（析氫生堿型）：
電解質(水溶液) 電極反應式及總反應式 電解質濃度 溶液pH 溶液復原
活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl) 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－總反應式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新電解質 增大 通入HCl氣體
(4)電解溶質和溶劑水型，生成O2和酸（放氧生酸型）
電解質(水溶液) 電極反應式及總反應式 電解質濃度 溶液pH 溶液復原
不活潑金屬的含氧酸鹽[如CuSO4] 陽極：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu總反應式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新電解質 減小 加CuO或CuCO3
二、電解原理的應用
1.氯堿工業
陽極反應式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應)
陰極反應式：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應)
總反應方程式：
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2.電鍍與電解精煉
電鍍 電解精煉銅
示意圖
電極反應 陽極 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋
陰極 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu
電解質溶液的濃度變化 CuSO4溶液的濃度不變 CuSO4溶液的濃度變小
注意：電解精煉銅時，陽極質量減小，陰極質量增加，溶液中的Cu2＋濃度減小。粗銅中不活潑的雜質(金屬活動性順序中位于銅之后的銀、金等)，在陽極難以失去電子，當陽極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質的形式沉積于電解槽的底部，成為陽極泥。
3.電冶金
電解冶煉 冶煉鈉 冶煉鎂 冶煉鋁
電極反應 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－===2Na 陽極：2Cl－2e－===Cl2↑陰極：Mg2＋＋2e－===Mg 陽極：6O2－－12e－===3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－===4Al
總反應 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2熔融Mg＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
【特別提醒】(1)氯堿工業所用的飽和食鹽水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
(2)電鍍銅時，電解質溶液中c(Cu2＋)不變；電解精煉銅時，電解質溶液中c(Cu2＋)減小。
(3)電解熔融MgCl2冶煉鎂，而不能電解MgO冶煉鎂，是因為MgO的熔點很高；電解熔融Al2O3冶煉鋁，而不能電解AlCl3冶煉鋁，是因為AlCl3是共價化合物，其熔融態不導電。
三、電化學有關計算
1.計算依據——三個相等
(1)同一原電池的正、負極的電極反應得、失電子數相等。
(2)同一電解池的陰極、陽極電極反應中得、失電子數相等。
(3)串聯電路中的各個電極反應得、失電子數相等。
上述三種情況下，在寫電極反應式時，得、失電子數要相等，在計算電解產物的量時，應按得、失電子數相等計算。
2.計算方法——三種常用方法
(1)根據總反應式計算
先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列出比例式計算。
(2)根據電子守恒計算
①用于串聯電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。
②用于混合溶液中分階段電解的計算。
(3)根據關系式計算
根據得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。
如以通過4mole-為橋梁可構建如下關系式:
4e-~
(式中M為金屬,n為其離子的化合價數值)
該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值,熟記電極反應,靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。
提示：在電化學計算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C來計算電路中通過的電量。
【典題精練】
考點1、考查電解規律及電極產物的判斷
例1．將電化學法和生物還原法有機結合，利用微生物電化學方法可生產甲烷，裝置如圖所示。下列說法正確的是

A．通電時，電子由b→電解池陰極→電解液→電解池陽極→a
B．X為陽離子交換膜
C．陽極的電極反應式為，陽極區溶液的pH減小
D．該技術能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的戰略愿景
【分析】由圖示知，左池中在電極上失電子被氧化為，故左池為電解池的陽極室，右池為電解池的陰極室，電源a為正極，b為負極。
【解析】A．通電時，裝置中電子的移動方向為：電源負極(b)→電解池陰極，電解池陽極→電源正極(a)，選項A錯誤；B．由圖示知，陽極反應產生，陰極反應消耗，則通過離子交換膜由陽極區移向陰極區，故X為陽離子交換膜，選項B正確；C．由分析知，左池為陽極，初步確定電極反應為：，根據圖示知可添加調節電荷守恒，添加調節元素守恒，電極反應式為，選項C錯誤；D．電化學反應時，電極上得失電子守恒，則左側有，右側有，二氧化碳不能零排放，選項D錯誤；答案選B。
【答案】B
【名師歸納】分析電解池問題的一般程序為找電源(或現象)→判兩極→寫電極反應式→得總反應式。①連電源正極的為陽極，陽極上發生氧化反應；連電源負極的為陰極，陰極上發生還原反應，兩電極反應式之和即為電池總反應式。②電極材料：惰性電極指Pt、Au、石墨；活性電極指除Pt、Au、石墨外的金屬材料。
考點2、考查電極反應式的書寫與正誤判斷
例2．相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為石墨電極)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH．下列說法正確的是

A．電池放電過程中，Cu(2)作正極，電極反應為Cu2++2e-═Cu
B．c、d離子交換膜依次為陽離子交換膜和陰離子交換膜
C．b為電解池的陰極，電極反應為2H2O+2e-═H2↑+2OH-
D．電池從開始工作到停止放電，電解池理論上可制得80gNaOH
【分析】濃差電池中，左側溶液中Cu2+濃度大，Cu2+的氧化性強，則Cu(1)電極為正極、Cu(2)電極為負極，正極上Cu2+發生得電子的還原反應，正極反應為Cu2++2e﹣═Cu，負極反應式為Cu﹣2e﹣═Cu2+；電解槽中a電極為陰極、b電極為陽極，陽極上水失電子生成O2和H+，陽極反應為2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+，陰極上水得電子生成H2，陰極反應為2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣，所以Na+通過離子交換膜c生成NaOH，通過離子交換膜d生成硫酸，即c、d離子交換膜分別為陽離子交換膜、陰離子交換膜。
【解析】A．濃差電池中，Cu(1)電極為正極，正極上Cu2+得電子生成Cu，電極反應為Cu2++2e﹣═Cu，故A錯誤；B．a電極為陰極、b電極為陽極，陽極反應為2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+，陰極反應為2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣，則a極附近生成NaOH、b極附近生成H2SO4，所以鈉離子通過離子交換膜c生成NaOH、為陽離子交換膜，硫酸根通過離子交換膜d生成硫酸、為陰離子交換膜，故B正確；C．電解槽中a電極為陰極，水發生得電子的還原反應生成氫氣，a電極反應為4H2O+4e﹣═2H2↑+4OH﹣，故C錯誤；D．電池從開始工作到停止放電，溶液中Cu2+濃度變為1.5mol/L，正極析出Cu：(2.5﹣1.5)mol/L×2L=2mol，正極反應為Cu2++2e﹣═Cu，陰極反應為2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣，根據電子守恒有Cu～2e﹣～2NaOH，電解池理論上生成NaOH的物質的量n(NaOH)=2n(Cu)=4mol，生成NaOH的質量m(NaOH)=nM=4mol×40g/mol=160g，故D錯誤；故選B。
【答案】B
【名師歸納】①書寫電解池的電極反應式時，可以用實際放電的離子表示，但書寫電解池的總反應時，弱電解質要寫成分子式。如用惰性電極電解食鹽水時，陰極反應式為2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；總反應離子方程式為2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
②電解水溶液時，應注意放電順序，位于H＋、OH－之后的離子一般不參與放電。
③Fe3＋在陰極上放電時生成Fe2＋而不是得到單質Fe。
考點3、考查電解原理的應用
例3．原電池與電解池在生活和生產中有著廣泛的應用。下列有關說法中錯誤的是
A．裝置①研究的是金屬的析氫腐蝕，Fe上的反應為
B．裝置②研究的是電解溶液，a電極上有黃綠色氣體生成
C．裝置③研究的是電解飽和食鹽水，選用陽離子交換膜
D．三個裝置中涉及的主要反應都是氧化還原反應
【解析】A．裝置①中NaCl溶液是中性的，鐵發生吸氧腐蝕，A項錯誤；B．裝置②是電解池，a為陽極，發生氧化反應，電極反應式為，得到黃綠色氣體，B項正確；C．裝置③研究的是電解飽和食鹽水，為防止擴散至陽極與反應，所以選用陽離子交換膜，C項正確；D．原電池中發生的反應是自發的氧化還原反應，裝置②③中的反應也是氧化還原反應，D項正確；答案選A。
【答案】A
【名師歸納】電解原理應用的四點注意事項
(1)陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)，只允許陽離子(Na＋)通過，而阻止陰離子(Cl－、OH－)和氣體分子(Cl2)通過，這樣既能防止H2和Cl2混合發生爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反應生成NaClO而影響燒堿的質量。
(2)電解或電鍍時，電極質量減小的電極必為金屬電極——陽極；電極質量增加的電極必為陰極，即溶液中的金屬陽離子得電子變成金屬附著在陰極上。
(3)電解精煉銅，粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子，變成金屬陽離子進入溶液，其他活潑性弱于銅的雜質以陽極泥的形式沉積。電解過程中電解質溶液中的Cu2＋濃度會逐漸減小。
(4)電鍍時，陽極(鍍層金屬)失去電子的數目與陰極鍍層金屬離子得到電子的數目相等，因此電鍍液中電解質的濃度保持不變。
考點4、考查電子守恒在電化學計算中的應用
例4．Co是磁性合金的重要材料，也是維生素重要的組成元素。工業上可用如下裝置制取單質Co并獲得副產品鹽酸(A、B均為離子交換膜)。下列說法正確的是
A．A為陰離子交換膜，B為陽離子交換膜
B．若去掉膜A，石墨電極的電極反應不變
C．當電路中轉移2mol電子時，陽極產生
D．若產品室，陰極溶液質量減少13g
D．若產品室，陰極溶液質量減少13g
【分析】由圖可知，Co為陰極，電極反應式為Co2++2e-=Co，石墨為陽極，電極反應式為2H2O-4e-=O2↑+4H+。
【解析】A．氯離子透過B膜進入鹽酸溶液，故B膜為陰離子交換膜，陽極生成氫離子，氫離子透過A膜進入鹽酸，故A膜為陽離子交換膜，A錯誤；B．若去掉膜A，則陽極室的電解質溶液為硫酸和鹽酸的混合溶液，此時石墨電極的電極反應為：2Cl--2e-=Cl2↑，發生改變，B錯誤；C．根據電子守恒可知，當電路中轉移2mol電子時，陽極產生O2的物質的量為：=0.5mol，由于題干未告知氣體所處的狀態，故無法計算其體積，C錯誤；
D．若產品室Δn（HCl）═0.2mol，則有0.2mol氯離子透過交換膜B進入鹽酸溶液，析出Co0.1mol，陰極室質量減少0.1mol×59g/mol+0.2mol×35.5g/mol=13g，D正確；故答案為：D。
【答案】D
【名師歸納】電化學計算的三種常用方法
(1)根據總反應式計算
先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列出比例式計算。
(2)根據電子守恒計算
①用于串聯電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。
②用于混合溶液中分階段電解的計算。
(3)根據關系式計算
根據得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。
如以通過4mole-為橋梁可構建如下關系式:
4e-~
(式中M為金屬,n為其離子的化合價數值)
該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值,熟記電極反應,靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。
提示：在電化學計算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C來計算電路中通過的電量。
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電解池
【核心素養分析】
1.變化觀念與平衡思想：認識化學變化的本質是有新物質生成，并伴有能量的轉化；能多角度、動態地分析電解池中發生的反應，并運用電解原理解決實際問題。
2.證據推理與模型認知：利用電解池裝置，分析電解原理，建立解答電解池問題的思維模型，并利用模型揭示其本質及規律。
3.科學態度與社會責任：肯定電解原理對社會發展的重大貢獻，具有可持續發展意識和綠色化學觀念，能對與電解有關的社會熱點問題做出正確的價值判斷。
【目標導航】
1.了解電解池的工作原理，能寫出電解池的電極反應式和電池總反應式。
2.了解電解在氯堿工業、精煉銅、電鍍、電冶金等方面的應用。認識電解在實現物質轉化和儲存能量中的具體應用。
3.了解利用電解原理防止金屬腐蝕的措施。
【重難點精講】
一、電解的原理
【實驗4-2】
實驗裝置
實驗原理 陰極：Cu2++2e-=Cu；陽極：2Cl-－2e-=Cl2↑；總反應：CuCl2Cu+Cl2↑
實驗用品 CuCl2溶液；碘化鉀淀粉試紙、導線、電流表、U型管、直流電源、石墨電極
實驗步驟 在U型管中注入質量分數為25%的CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極（如圖4-9），把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石墨棒附近。接通直流電源，觀察U型管內的現象和試紙顏色的變化。
實驗現象 通電一段時間可觀察到陽極碳棒附近有氣泡產生，并有刺激性氣味，濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍，證明產生的氣體是氯氣；陰極碳棒底部有紅色的固體覆蓋。
實驗結論 ①CuCl2溶液在電流作用下發生了化學變化，分解生成了Cu和Cl2。②電解過程中電能轉化為化學能。
實驗說明 銅離子向陰極移動，在陰極表面得電子生成銅單質，氯離子向陽極移動，在陽極表面失電子生成氯氣。
1.電解和電解池
(1)電解：在電流作用下，電解質在兩個電極上分別發生氧化反應和還原反應的過程。
(2)電解池：電能轉化為化學能的裝置。
(3)電解池的構成
①有與電源相連的兩個電極。
②電解質溶液(或熔融電解質)。
③形成閉合回路。
2.電解池的工作原理
(1)電極名稱及電極反應式(電解CuCl2溶液為例)
總反應式：CuCl2Cu＋Cl2↑
(2)電解過程的三個流向
①電子流向：電源負極→電解池陰極；電解池的陽極→電源的正極；
②離子流向：陽離子→電解池的陰極，陰離子→電解池的陽極。
③電流方向：電源正極→電解池陽極→電解質溶液→陰極→負極。
3.電極產物判斷
(1)陽極產物的判斷
①活性電極(除Au、Pt以外的金屬材料作電極)，電極材料失電子，生成金屬陽離子。
②惰性電極(Pt、Au、石墨)，要依據陰離子的放電順序加以判斷。
陰離子的放電順序：
活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。
S2－、I－、Br－、Cl－放電，產物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放電，則得到H2O和O2。
(2)陰極產物的判斷
直接根據陽離子放電順序進行判斷。
陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
①若金屬陽離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應金屬單質；若H＋放電，則得到H2。
②放電順序本質遵循氧化還原反應的優先規律，即得(失)電子能力強的離子先放電。
4.電極反應式、電解方程式的書寫
(1)首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。
(2)再分析電解質水溶液的組成，找全離子并分陰離子、陽離子兩組(不要忘記水溶液中的H＋和OH－)。
(3)然后排出陰、陽兩極的放電順序：
陰極：陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。
陽極：活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。
(4)分析電極反應，判斷電極產物，寫出電極反應式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。
(5)最后寫出電解反應的總化學方程式或離子方程式，并注明“電解”條件。
【特別提醒】①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質)中的陽離子放電，注意離子導體(電解質)是水溶液還是非水狀態。②陽極材料不同，電極產物、電極反應式可能不同，最常用、最重要的放電順序為陽極：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。③電解水溶液時，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。④書寫電解池中的電極反應式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質要寫成分子式。⑤電解質溶液中未參與放電的離子是否與放電后生成的離子發生反應(離子共存)。⑥要確保兩極電子轉移數目相同，且注明條件“電解”。
5.陰、陽極的判斷方法
(1)根據外接電源:正極接陽極,負極接陰極。
(2)根據電流方向:從陰極流出,從陽極流入。
(3)根據電子流向:從陽極流出,從陰極流入。
(4)根據離子移向:陰離子移向陽極,陽離子移向陰極。
(5)根據電極產物:陽極——電極溶解、逸出O2(或陽極區酸性增強)或Cl2;陰極——析出金屬、逸出H2(或陰極區堿性增強)。
(6)根據反應類型:陽極發生氧化反應,陰極發生還原反應。
6.用惰性電極電解電解質溶液的規律
(1)電解溶劑水型
電解質類型 電極反應式及總反應式 電解質溶液濃度 溶液pH 電解質溶液復原
含氧酸，如H2SO4 陰極：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－陽極：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋總反應式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 減小 加水
可溶性強堿，如NaOH 增大
活潑金屬含氧酸鹽，如KNO3 不變
(2)電解溶質型
電解質類型 電極反應式及總反應式 電解質溶液濃度 溶液pH 電解質溶液復原
無氧酸，如HCl 陰極：2H＋＋2e－===H2↑陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑總反應式：2HClH2↑＋Cl2↑ 減小 增大 通入HCl氣體
不活潑金屬無氧酸鹽，如CuCl2 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑總反應式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加入CuCl2固體
(3)電解溶質和溶劑水型，生成H2和堿（析氫生堿型）：
電解質(水溶液) 電極反應式及總反應式 電解質濃度 溶液pH 溶液復原
活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl) 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－總反應式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新電解質 增大 通入HCl氣體
(4)電解溶質和溶劑水型，生成O2和酸（放氧生酸型）
電解質(水溶液) 電極反應式及總反應式 電解質濃度 溶液pH 溶液復原
不活潑金屬的含氧酸鹽[如CuSO4] 陽極：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu總反應式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新電解質 減小 加CuO或CuCO3
二、電解原理的應用
1.氯堿工業
陽極反應式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應)
陰極反應式：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應)
總反應方程式：
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2.電鍍與電解精煉
電鍍 電解精煉銅
示意圖
電極反應 陽極 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋
陰極 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu
電解質溶液的濃度變化 CuSO4溶液的濃度不變 CuSO4溶液的濃度變小
注意：電解精煉銅時，陽極質量減小，陰極質量增加，溶液中的Cu2＋濃度減小。粗銅中不活潑的雜質(金屬活動性順序中位于銅之后的銀、金等)，在陽極難以失去電子，當陽極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質的形式沉積于電解槽的底部，成為陽極泥。
3.電冶金
電解冶煉 冶煉鈉 冶煉鎂 冶煉鋁
電極反應 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－===2Na 陽極：2Cl－2e－===Cl2↑陰極：Mg2＋＋2e－===Mg 陽極：6O2－－12e－===3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－===4Al
總反應 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2熔融Mg＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
【特別提醒】(1)氯堿工業所用的飽和食鹽水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
(2)電鍍銅時，電解質溶液中c(Cu2＋)不變；電解精煉銅時，電解質溶液中c(Cu2＋)減小。
(3)電解熔融MgCl2冶煉鎂，而不能電解MgO冶煉鎂，是因為MgO的熔點很高；電解熔融Al2O3冶煉鋁，而不能電解AlCl3冶煉鋁，是因為AlCl3是共價化合物，其熔融態不導電。
三、電化學有關計算
1.計算依據——三個相等
(1)同一原電池的正、負極的電極反應得、失電子數相等。
(2)同一電解池的陰極、陽極電極反應中得、失電子數相等。
(3)串聯電路中的各個電極反應得、失電子數相等。
上述三種情況下，在寫電極反應式時，得、失電子數要相等，在計算電解產物的量時，應按得、失電子數相等計算。
2.計算方法——三種常用方法
(1)根據總反應式計算
先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列出比例式計算。
(2)根據電子守恒計算
①用于串聯電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。
②用于混合溶液中分階段電解的計算。
(3)根據關系式計算
根據得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。
如以通過4mole-為橋梁可構建如下關系式:
4e-~
(式中M為金屬,n為其離子的化合價數值)
該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值,熟記電極反應,靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。
提示：在電化學計算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C來計算電路中通過的電量。
【典題精練】
考點1、考查電解規律及電極產物的判斷
例1．將電化學法和生物還原法有機結合，利用微生物電化學方法可生產甲烷，裝置如圖所示。下列說法正確的是

A．通電時，電子由b→電解池陰極→電解液→電解池陽極→a
B．X為陽離子交換膜
C．陽極的電極反應式為，陽極區溶液的pH減小
D．該技術能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的戰略愿景
考點2、考查電極反應式的書寫與正誤判斷
例2．相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為石墨電極)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH．下列說法正確的是

A．電池放電過程中，Cu(2)作正極，電極反應為Cu2++2e-═Cu
B．c、d離子交換膜依次為陽離子交換膜和陰離子交換膜
C．b為電解池的陰極，電極反應為2H2O+2e-═H2↑+2OH-
D．電池從開始工作到停止放電，電解池理論上可制得80gNaOH
考點3、考查電解原理的應用
例3．原電池與電解池在生活和生產中有著廣泛的應用。下列有關說法中錯誤的是
A．裝置①研究的是金屬的析氫腐蝕，Fe上的反應為
B．裝置②研究的是電解溶液，a電極上有黃綠色氣體生成
C．裝置③研究的是電解飽和食鹽水，選用陽離子交換膜
D．三個裝置中涉及的主要反應都是氧化還原反應
考點4、考查電子守恒在電化學計算中的應用
例4．Co是磁性合金的重要材料，也是維生素重要的組成元素。工業上可用如下裝置制取單質Co并獲得副產品鹽酸(A、B均為離子交換膜)。下列說法正確的是
A．A為陰離子交換膜，B為陽離子交換膜
B．若去掉膜A，石墨電極的電極反應不變
C．當電路中轉移2mol電子時，陽極產生
D．若產品室，陰極溶液質量減少13g
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