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2电解池及其应用电解池是将电能转化为化学能的装置2.1电解的原理2.1.1电解池装置构成①阴阳两个电极;②电解质溶液（或熔化的电解质）。[说明]:①电解池两极名称分别叫阴极和阳极,由所连接在的外电源的那一极决定。与外接电源负极相连作为电解池的阴极，与外接电源正极相连的作为电解池的阳极。②当然若要发生电解，还要有外接直流电源设备，并构成闭合回路。2.1.2电解原理分析以惰性电极电解硫酸铜溶液为例说明通电前CuSO4=Cu2++SO42-,H2O=H++OH-溶液中存在由电离产生的两种阳离子(Cu2+和H+),两种阴离子(SO42-和OH-)通电后①离子定向移动阳离子(Cu2+和H+)移向阴极,阴离子(SO42-和OH-)移向阳极②电极反应阴极:由于Cu2+比H+易得电子，故2Cu2++4e-=2Cu(发生还原反应)阳极:由于OH-比SO42-易失电子，故4OH—-4e-=2H2O+O2↑(发生氧化反应)（或2H2O4e-=O2+4H+）③溶液pH变化在阳极区，由于水电离出的OH-得到电子形成O2逸出，而H+仍留在溶液中，造成溶液中n(H+)n(OH-),使溶液显酸性。总化学反应方程式2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO42.1.3放电顺序粒子在电极上得电子或失电子的过程又叫放电。阴离子失电子从易到难顺序：S2-I-Br-Cl-OH-F-(或最高价含氧酸根离子)阳离子得电子从易到难顺序（与金属活动顺序相反）：Ag+Hg2+Fe3+(变Fe2+)Cu2+酸中的H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H2O中H+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+说明:①上述顺序为各离子浓度相近时的放电顺序②电解池中电极材料分两类，一类称惰性电极，如石墨、铂、金，它不参与电极反应，仅起导电体作用；另一类称活泼电极，即除铂、金外的常见金属材料的电极。当阳极为活泼电极时，在电解时它将优先失电子而被氧化为金属离子“溶”入溶液，而溶液中阴离子不会发生失电子的变化。③利用离子放电顺序可以判断电解时电极的产物。2.1.4电解规律(1)常见酸碱盐溶液的电解规律(惰性阳极)电解反应类型电解质类型规律例PH变化溶液复原法电解水含氧酸实质电解水--H2+O2电解稀H2SO4降低加H2O强碱溶液实质电解水--H2+O2电解NaOH溶液升高加H2O活泼金属含氧酸盐实质电解水--H2+O2电解Na2SO4溶液不变加H2O电解质分解无氧酸酸---H2+非金属2HCl==H2+Cl2升高加HCl不活泼金属无氧酸盐盐----金属+非金属CuCl2=Cu+Cl2----加CuCl2放氧生酸不活泼金属含氧酸盐盐+水---金属+O2+酸2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4降低加CuO（CuCO3）放氢生碱活泼金属无氧酸盐盐+水---H2+非金属+碱2KCl+2H2O=H2+Cl2+2KOH升高加HCl(2)溶液电解pH变化规律若水中OH-在阳极放电生成O2,则阳极区溶液增生H+，pH降低;若水中H+在阴极放电生成H2,则阴极区溶液增生OH-，pH升高;总反应的结果，若溶液生成酸,则溶液pH降低；若生成碱，则pH升高。2.2电解的应用2.2.1电镀电镀装置:以镀层金属作阳极,镀件挂在阴极,含镀层金属离子的盐为电镀液。电镀特点：电镀过程中镀层金属离子浓度不变。2.2.3电解精炼(电解精炼铜为例)（1）装置：阳极--粗铜；阴极—纯铜；电解质溶液--铜盐溶液(如CuSO4)（2）电极反应阳极：粗铜失电子放电“溶解”，Cu-2e-=Cu2+。粗铜中比铜活泼的金属溶解变成阳离子进入溶液，比铜活泼性差的金属如Au、Ag等贵重金属则落入阳极泥中。阴极：溶液中Cu2+得电子放电，Cu2++2e-=Cu生成的Cu沉积在阴极上而得到精铜。3原电池与电解池的比较项目原电池电解池反应性质氧化还原反应自发进行的反应多为非自发，但也可以是自发反应装置性质化学能转为电能电能转为化学能电极名称负极和正极阴极和阳极电极反应式负极：失电子氧化反应阴极：得电子还原反应正极：得电子还原反应阳极：失电子氧化反应离子迁移方向阳离子移向正极，阴离子移向负极阳离子移向阴极，阴离子移向阳极3．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2+4e-+2H2O==4OH-2H++2e-==H2↑负极反应Fe－2e-==Fe2+Fe－2e-==Fe2+腐蚀作用是主要的腐蚀类型，具有广泛性发生在某些局部区域内4．电解、电离和电镀的区别电解电离电镀条件受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用实质阴阳离子定向移动，在两极发生氧化还原反应阴阳离子自由移动，无明显的化学变化用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金实例CuCl2电解====Cu＋Cl2CuCl2==Cu2++2Clˉ阳极Cu－2e-=Cu2+阴极Cu2++2e-=Cu关系先电离后电解，电镀是电解的应用5．电镀铜、精炼铜比较电镀铜精炼铜形成条件镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液电极反应阳极Cu－2e-=Cu2+阴极Cu2++2e-=Cu阳极：Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等阴极：Cu2++2e-=Cu溶液变化电镀液的浓度不变溶液中溶质浓度减小[练4-01]把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中（如图所示平面图），经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是（B）A、Ⅰ和Ⅲ附近B、Ⅰ和Ⅳ附近C、Ⅱ和Ⅲ附近D、Ⅱ和Ⅳ附近[解析]①判两池：通常有外接电源的装置是电解池,故左图为电解池,根据右图为两个活性不同金属浸在电解质溶液中可判断为原电池；②标电极名：左图由外接电源极性可知I为阴极，II为阳极；右图因Zn比Fe活泼，故III为负极，IV为正极。③写电极反应：左图中,阳极II：金属Fe优先氧化Fe-2e-=Fe2+；阴极I：水中氢放电：2H++2e-=H2；④现象及解释：因I区OH-增生，碱性，使酚酞变红。又右图，正极（IV）上电极反应：O2+4e-+2H2O=4OH-（吸氧腐蚀），该区域呈碱性使酚酞变红，B入选。[4-02]如图甲乙两池分别以碳棒、铂条、铝条、镁条为电极，并用导线相连接，以NaCl、NaOH溶液为电解溶液，有关该装置的描述正确的是(D)A.乙池中,Mg极的电极反应是Mg-2e-=Mg2+B.甲池中,Pt极的电极反应是2Cl—2e-=Cl2↑C.随着反应的进行.乙池中n(NaOH)保持不变D.反应过程中,甲池中两极附近溶液PH(C)PH(Pt)[解析]先判两池,乙为原电池，甲为电解池。乙池中，因为在NaOH溶液中Al比Mg易失电子，故Al为原电池的负极，其电极反应式为：Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O；Mg为正极，其电极反应式为：3H2O+3e-=1.5H2↑+3OH-。甲池中,Pt电极为阴极:2H++2e-=H2↑,碳棒(C)电极为阳极2Cl--2e-=Cl2↑,电解后溶液为NaOH溶液。[练4-03]如图A、B为两个串联的电解池，已知B池中c为铁，d为石墨，电解质溶液为NaCl溶液。试回答：（1）若A池为用电解原理精练铜装置，则a电极名称为阴极，电极材料是精铜，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，电解质溶液可以是CuSO4溶液。（2）B池中c极(Fe)电极反应式为2H++2e-=H2↑（2H2O+2e-=H2+2OH-），若在B池中加入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈红色。（3）若A池a极增重12.8g,则B池d极(石墨)上放出气体在标况下的体积为4.48L。[练4-04]金属镍有广泛的的用途。粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等金属杂质，可电解法制备高纯度原镍（已知：氧化性：Fe2+Ni2+Cu2+）,下列叙述正确的是(D)A．阳极发生还原反应,其电极反应式是Ni2++2e-=NiB．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,溶液中存在的阳离子只有Fe2+、Zn2+D．电解后,电解模底部阳极泥中中存在Cu、Pt[解析]这是电解的过程，阳极发生的是氧化反应,A错；阳极：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni-2e-=Ni2+，Pt为惰性金属，不会放电，而Cu要在金属Ni全部氧化为Ni2+后才能放电，但此时Cu已没有了支撑物了，结果和Pt一起落下，形成阳极泥，故D正确;阴极：因氧化性Ni2+Fe2+Zn2+,所以只有Ni2++2e-=Ni,可见，阳极质量减少的是“溶解”下的Zn、Fe、Ni，而阴极质量增加的只是析出的镍，两者质量是不相等的，故B错。;电解后,溶液中除留下Fe2+、Zn2+外，还有Ni2+，C也错。xyab乙溶液4.2电极名称判断法根据两极金属相对活性判定原电池的电极名称，根据X极所连接在的外接电源极性(“+”或“-”)判定电解池的电极名称；根据电子（或电流）流向或测电极电势高低等电学原理判断电极名称；此外根据X极发生氧化还是还原,移向X极的离子是阳离子还是阴离子,X极增重还是减重,X极区PH值是升高还是降低等判定X电极的名称。但要注意X极指的是在原电池还是电解池。说明：化学上规定，凡发生氧化变化的电极均为阳极，而发生还原的电极均为阴极。据此，从发生的化学变化角度看，原电池中的负极（-）又叫阳极，正极（+）又叫阴极。[练4-06]x，y分别为直流电源的两极，通电后，发现a极质量加，b极处有无色无味气体放出，符合此情况的是：(A)备选项a电极B电极x电极溶液A锌（Zn）石墨（C）负CuSO4B石墨（C）石墨（C）负NaOHC银（Ag）铁（Fe）正AgNO3D铜（Cu）石墨（C）负CuCl24.3电极反应式写法[电解池电极反应式写法要领]阳极，首先看为何材料，若为金属（除Au、Pt外），则阳极金属本身优先被氧化，此时不必考虑溶液中阴离子放电；若阳极为惰性材料，则分析溶液中阴离子及放电顺序，还原性强者优先在阳极失电子发生氧化反应。阴极，不必考虑电极为何材料，只要看溶液中有何离子及其放电顺序，氧化性强者优先得电子发生被还原反应。[原电池电极反应式写法要领]①负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应，两电极转移的电子数要相等；②负极和正极两电极反应式相加则得到原电池的总反应式；③若溶液中OH-有参与电极反应必发生在负极。若结果H+有增加，酸性增强，PH降低，必在负极区；若溶液中H+有参与电极反应必发生在正极;若结果OH-有增加，碱性增强，PH升高，必在正极区。[练4-07]以铂为电极，在两极上分别通入H2和O2，可组成氢氧燃烧电池。分别写出以硫酸为电解质和KOH为电解质溶液中的有关电极反应式。[解析]由于H2具有强还原性，O2具有强氧化性，故H2为负极，O2为正极。若电解质为H2SO4电极反应式：负极(Pt-H2)2H2–4e-=4H+正极(Pt-O2)O2+4e-+4H+=2H2O因溶液有高浓度H+，正极O2的还原产物只能是H2O，不可能为OH-。若电解质为KOH电极反应式：负极(Pt-H2)2H2–4e-+4OH-=4H2O正极(Pt-O2)O2+4e-+2H2O=4OH-因溶液有高浓度OH-，故H2氧化产物H+将在负极上与OH-结合为H2O，而正极上O2的还原产物O2-不能在溶液中存在，而是与H2O反应转化为OH-。氢氧燃烧电池总反应方程式：2H2+O2=2H2O[练4-08]将两块铂片连接后插入KOH溶液中作电极，并在两极片上分别通入甲烷和氧气从而组成了碱性燃烧电池，试写出有关电极反应式，并说明溶液PH变动情况。[解析]负极(Pt-CH4):CH4–8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极(Pt-O2):2O2+8e-+4H2O=8OH-电池总反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O(将两电极反应式相加即得总反应式)联想到甲烷的燃烧的氧化产物是CO2,而在KOH溶液中不可能存在CO2,CO2会与KOH作用生成K2CO3和H2O,因此有