电解原理及其应用.doc

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： Ag＋、Fe3＋、Cu2＋、H＋、Pb2＋、Fe2＋、Zn2＋、（H＋）、Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋ 得电子能力由易到难 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： NO3－或SO42－等含氧酸根、OH－、Cl－、Br－、I－、S2－ 失电子能力由弱到强 [电离与电解的区别和联系] 电 离 电 解 发生条件 电解质受热或受水分子的作用(无须通电) 受直流电的作用 特 征 阴、阳离子作不规则的运动，无明显化学变化 阴、阳离子作定向移动，在两极上有物质析出 说 明 电解质电离时，发生了物理变化和化学变化 ①电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程②温度升高，电解质溶液的导电能力增强，电解速度加快(但金属的导电性随温度升高而减弱) 实 例 CuCl2＝Cu2＋+2Cl－ CuCl2Cu2＋+Cl2↑ 相互关系 电解质只有在电离后才能电解 [原电池与电解池] 电 极 电极反应 电子转移方向 能量 转变 举 例 原电池 正、负极由电极材料决定：相对活泼的金属作负极；较不活泼的金属作正极 负极：电极本身失去电子，发生氧化反应 正极：溶液中的阳离子得到电子，发生还原反应 电子由负极流出，经外电路回正极 化学能转变为电能 铜锌原电池 负极： Zn－2e－＝Zn2＋ 正极： 2H＋+2e－＝H2↑ 电解池 阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极决定：与直流电源正极相连的是阳极；与直流电源负极相连的是阴极 阴极：较易获得电子的阳离子优先得到电子，发生还原反应阳极，金属或较易失去电子的阴离子优先失去电子，发生氧化反应 电子由直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，然后通过电解液中的离子放电，电子再从阳极经导线回到直流电流的正极 电能转变为化学能 以石墨为电极电解CuCl2溶液 阳极： 2C1－－2e－＝C12↑ 阴极： Cu2＋+2e－＝Cu↓ [用惰性电极作阳极电解酸、碱、盐水溶液的规律] 物 质 代表物 参加电解 的物质 阴极(区) 产物 阳极(区) 产物 溶液pH 的变化 酸 含氧酸 H2SO4、HNO3 H2O H2 O2 减小 无氧酸 (除HF) HCl HCl H2 C12 增大 碱 强碱 NaOH、KOH H2O H2 O2 增大 盐 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 CuCl2 Cu C12 增大(若考虑C12的溶解，则pH减小) 活泼金属的 无氧酸盐 NaCl NaCl、H2O H2、NaOH C12 减小 不活泼金属的含氧酸盐 CuSO4、AgNO3 CuSO4、H2O Ag