高中化学知识点规律大全——电解原理及其应用

1．电解原理

[电解、电解池(槽)]

使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解．借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置，叫做电解池或电解槽．

构成电解池(电解槽)的条件：

(1)有外加直流电源．

(2)有电解质溶液或熔融的离子化合物．

(3)有两个电极(材料为金属或石墨，两极材料可相同或不同)：

阴极：与直流电源的负极直接相连的一极．

阳极：与直流电源的正极直接相连的一极．

(4)两个电极要与电解质溶液接触并形成回路．

注意 电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定，与电极材料本身的性质无关．而原电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定．

[惰性电极和活性电极]在电解时，根据电极本身是否参与氧化还原反应，可把电极分为惰性

电极和活性电极两类：

(1)惰性电极(C、Pt等)：只起导电作用，不参与反应；

(2)活性电极(除Pt、Au外的其余金属)：当作阳极时，除起导电作用外，还失去电子变成金属阳离子进入溶液中．

[电解原理]

阴极：阴极→发生还原反应→溶液中的金属阳离子或H＋得电子→电极的质量增加或放出H2→电极本身一定不参加反应．

阳极：阳极→发生氧化反应→活性电极溶解或惰性电极时溶液中的阴离子(或OH－)失去电子→电极的质量减轻或放出O2或析出非金属单质．

电子流向：外接电源(+)→外接电源(一)→电解池阴极→溶液中离子定向移动→电解池阳极→外接电源(+)．

电流方向：与电子流向相反．

[离子的放电顺序]

(1)在阴极上．在阴极上发生的是得电子反应，因此，电极本身只起导电作用而不能发生氧化还原反应，发生反应的是溶液中的阳离子，它们得电子的能力顺序为：

说明上列顺序中H＋有两个位置：在酸溶液中，H＋得电子能力在Cu2＋与Pb2＋之间；若在盐溶液中，则H＋位于Zn2＋与Ag＋之间．

(2)在阳极上．首先应考虑电极是活性电极还是惰性电极，若为活性电极，则是阳极本身失去电子被氧化成阳离子进入溶液中，即：，此时不能考虑溶液中阴离子的失电子情况；若为惰性电极，溶液中的阴离子失电子的能力顺序为：

[电离与电解的区别和联系]

[原电池与电解池]

[用惰性电极作阳极电解酸、碱、盐水溶液的规律]

归纳：(1)电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液，实际上都是电解水，即：

(2)电解无氧酸(HF除外)、不活泼金属无氧酸的水溶液，就是电解溶质本身．例如：

(3)电解活泼金属无氧酸盐溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：

(4)电解不活泼金属含氧酸盐的溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：

(5)电解时，若只生成H2，pH增大．若只生成O2，则pH减小．若同时生成H2和O2，则分为三种情况：电解酸的溶液，pH减小；电解碱的溶液，pH增大；电解盐的溶液，pH不变．

2．电解原理的应用

[铜的电解精炼、电镀铜]

[氯碱工业]

(1)电解饱和食盐水溶液的反应原理．

阳极电极反应式(Fe棒)：2H＋+2e－＝H2↑

(H＋得电子产生H2后，阴极区OH－浓度增大而显碱性)

阳极电极反应式(石墨)：2C1――2e－＝Cl2↑

电解的总化学方程式：

(2)设备：离子交换膜电解槽．离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成．电解槽的阳极用金属钛制成；阴极由碳钢网制成．

(3)阳离子交换膜的作用：

①把电解槽隔为阴极室和阳极室；

②只允许Na＋通过，而Cl－、OH－和气体则不能通过．这样，既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸，又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量．

(4)离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程

说明为除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－等杂质离子，需依次加入过量的BaCl2溶液(除去SO42－)、NaOH溶液(除去Mg2＋、Fe3＋)和Na2CO3溶液(除去Ca2＋和剩余的Ba2＋)，最后加入盐酸中和NaOH以及将剩余的Na2CO3转化为NaCl．