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电解池
【核心素养分析】
1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，并运用电解原理解决实际问题。
2.证据推理与模型认知：利用电解池装置，分析电解原理，建立解答电解池问题的思维模型，并利用模型揭示其本质及规律。
3.科学态度与社会责任：肯定电解原理对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电解有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
【目标导航】
1.了解电解池的工作原理，能写出电解池的电极反应式和电池总反应式。
2.了解电解在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用。认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。
3.了解利用电解原理防止金属腐蚀的措施。
【重难点精讲】
一、电解的原理
【实验4-2】
实验装置
实验原理 阴极：Cu2++2e-=Cu；阳极：2Cl-－2e-=Cl2↑；总反应：CuCl2Cu+Cl2↑
实验用品 CuCl2溶液；碘化钾淀粉试纸、导线、电流表、U型管、直流电源、石墨电极
实验步骤 在U型管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极（如图4-9），把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒附近。接通直流电源，观察U型管内的现象和试纸颜色的变化。
实验现象 通电一段时间可观察到阳极碳棒附近有气泡产生，并有刺激性气味，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，证明产生的气体是氯气；阴极碳棒底部有红色的固体覆盖。
实验结论 ①CuCl2溶液在电流作用下发生了化学变化，分解生成了Cu和Cl2。②电解过程中电能转化为化学能。
实验说明 铜离子向阴极移动，在阴极表面得电子生成铜单质，氯离子向阳极移动，在阳极表面失电子生成氯气。
1.电解和电解池
(1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(2)电解池：电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融电解质)。
③形成闭合回路。
2.电解池的工作原理
(1)电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例)
总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑
(2)电解过程的三个流向
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.电极产物判断
(1)阳极产物的判断
①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序：
活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。
(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。
②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。
4.电极反应式、电解方程式的书写
(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。
(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序：
阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。
阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。
【特别提醒】①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电，注意离子导体(电解质)是水溶液还是非水状态。②阳极材料不同，电极产物、电极反应式可能不同，最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。③电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。④书写电解池中的电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。⑤电解质溶液中未参与放电的离子是否与放电后生成的离子发生反应(离子共存)。⑥要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。
5.阴、阳极的判断方法
(1)根据外接电源:正极接阳极,负极接阴极。
(2)根据电流方向:从阴极流出,从阳极流入。
(3)根据电子流向:从阳极流出,从阴极流入。
(4)根据离子移向:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。
(5)根据电极产物:阳极——电极溶解、逸出O2(或阳极区酸性增强)或Cl2;阴极——析出金属、逸出H2(或阴极区碱性增强)。
(6)根据反应类型:阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。
6.用惰性电极电解电解质溶液的规律
(1)电解溶剂水型
电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH 电解质溶液复原
含氧酸，如H2SO4 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 减小 加水
可溶性强碱，如NaOH 增大
活泼金属含氧酸盐，如KNO3 不变
(2)电解溶质型
电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH 电解质溶液复原
无氧酸，如HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 减小 增大 通入HCl气体
不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加入CuCl2固体
(3)电解溶质和溶剂水型，生成H2和碱（析氢生碱型）：
电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度 溶液pH 溶液复原
活泼金属的无氧酸盐(如NaCl) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新电解质 增大 通入HCl气体
(4)电解溶质和溶剂水型，生成O2和酸（放氧生酸型）
电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度 溶液pH 溶液复原
不活泼金属的含氧酸盐[如CuSO4] 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新电解质 减小 加CuO或CuCO3
二、电解原理的应用
1.氯碱工业
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)
总反应方程式：
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2.电镀与电解精炼
电镀 电解精炼铜
示意图
电极反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋
阴极 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度不变 CuSO4溶液的浓度变小
注意：电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。
3.电冶金
电解冶炼 冶炼钠 冶炼镁 冶炼铝
电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2Na＋＋2e－===2Na 阳极：2Cl－2e－===Cl2↑阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 阳极：6O2－－12e－===3O2↑阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
总反应 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2熔融Mg＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
【特别提醒】(1)氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
(2)电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。
(3)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。
三、电化学有关计算
1.计算依据——三个相等
(1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。
(2)同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。
(3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。
上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。
2.计算方法——三种常用方法
(1)根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
②用于混合溶液中分阶段电解的计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式:
4e-~
(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。
【典题精练】
考点1、考查电解规律及电极产物的判断
例1．将电化学法和生物还原法有机结合，利用微生物电化学方法可生产甲烷，装置如图所示。下列说法正确的是
A．通电时，电子由b→电解池阴极→电解液→电解池阳极→a
B．X为阳离子交换膜
C．阳极的电极反应式为，阳极区溶液的pH减小
D．该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景
【分析】由图示知，左池中在电极上失电子被氧化为，故左池为电解池的阳极室，右池为电解池的阴极室，电源a为正极，b为负极。
【解析】A．通电时，装置中电子的移动方向为：电源负极(b)→电解池阴极，电解池阳极→电源正极(a)，选项A错误；B．由图示知，阳极反应产生，阴极反应消耗，则通过离子交换膜由阳极区移向阴极区，故X为阳离子交换膜，选项B正确；C．由分析知，左池为阳极，初步确定电极反应为：，根据图示知可添加调节电荷守恒，添加调节元素守恒，电极反应式为，选项C错误；D．电化学反应时，电极上得失电子守恒，则左侧有，右侧有，二氧化碳不能零排放，选项D错误；答案选B。
【答案】B
【名师归纳】分析电解池问题的一般程序为找电源(或现象)→判两极→写电极反应式→得总反应式。①连电源正极的为阳极，阳极上发生氧化反应；连电源负极的为阴极，阴极上发生还原反应，两电极反应式之和即为电池总反应式。②电极材料：惰性电极指Pt、Au、石墨；活性电极指除Pt、Au、石墨外的金属材料。
考点2、考查电极反应式的书写与正误判断
例2．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH．下列说法正确的是
A．电池放电过程中，Cu(2)作正极，电极反应为Cu2++2e-═Cu
B．c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜
C．b为电解池的阴极，电极反应为2H2O+2e-═H2↑+2OH-
D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得80gNaOH
【分析】浓差电池中，左侧溶液中Cu2+浓度大，Cu2+的氧化性强，则Cu(1)电极为正极、Cu(2)电极为负极，正极上Cu2+发生得电子的还原反应，正极反应为Cu2++2e﹣═Cu，负极反应式为Cu﹣2e﹣═Cu2+；电解槽中a电极为阴极、b电极为阳极，阳极上水失电子生成O2和H+，阳极反应为2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+，阴极上水得电子生成H2，阴极反应为2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣，所以Na+通过离子交换膜c生成NaOH，通过离子交换膜d生成硫酸，即c、d离子交换膜分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜。
【解析】A．浓差电池中，Cu(1)电极为正极，正极上Cu2+得电子生成Cu，电极反应为Cu2++2e﹣═Cu，故A错误；B．a电极为阴极、b电极为阳极，阳极反应为2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+，阴极反应为2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣，则a极附近生成NaOH、b极附近生成H2SO4，所以钠离子通过离子交换膜c生成NaOH、为阳离子交换膜，硫酸根通过离子交换膜d生成硫酸、为阴离子交换膜，故B正确；C．电解槽中a电极为阴极，水发生得电子的还原反应生成氢气，a电极反应为4H2O+4e﹣═2H2↑+4OH﹣，故C错误；D．电池从开始工作到停止放电，溶液中Cu2+浓度变为1.5mol/L，正极析出Cu：(2.5﹣1.5)mol/L×2L=2mol，正极反应为Cu2++2e﹣═Cu，阴极反应为2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣，根据电子守恒有Cu～2e﹣～2NaOH，电解池理论上生成NaOH的物质的量n(NaOH)=2n(Cu)=4mol，生成NaOH的质量m(NaOH)=nM=4mol×40g/mol=160g，故D错误；故选B。
【答案】B
【名师归纳】①书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，弱电解质要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
②电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。
③Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋而不是得到单质Fe。
考点3、考查电解原理的应用
例3．原电池与电解池在生活和生产中有着广泛的应用。下列有关说法中错误的是
A．装置①研究的是金属的析氢腐蚀，Fe上的反应为
B．装置②研究的是电解溶液，a电极上有黄绿色气体生成
C．装置③研究的是电解饱和食盐水，选用阳离子交换膜
D．三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应
【解析】A．装置①中NaCl溶液是中性的，铁发生吸氧腐蚀，A项错误；B．装置②是电解池，a为阳极，发生氧化反应，电极反应式为，得到黄绿色气体，B项正确；C．装置③研究的是电解饱和食盐水，为防止扩散至阳极与反应，所以选用阳离子交换膜，C项正确；D．原电池中发生的反应是自发的氧化还原反应，装置②③中的反应也是氧化还原反应，D项正确；答案选A。
【答案】A
【名师归纳】电解原理应用的四点注意事项
(1)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和气体分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合发生爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应生成NaClO而影响烧碱的质量。
(2)电解或电镀时，电极质量减小的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属附着在阴极上。
(3)电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其他活泼性弱于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。
(4)电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液中电解质的浓度保持不变。
考点4、考查电子守恒在电化学计算中的应用
例4．Co是磁性合金的重要材料，也是维生素重要的组成元素。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、B均为离子交换膜)。下列说法正确的是
A．A为阴离子交换膜，B为阳离子交换膜
B．若去掉膜A，石墨电极的电极反应不变
C．当电路中转移2mol电子时，阳极产生
D．若产品室，阴极溶液质量减少13g
D．若产品室，阴极溶液质量减少13g
【分析】由图可知，Co为阴极，电极反应式为Co2++2e-=Co，石墨为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+。
【解析】A．氯离子透过B膜进入盐酸溶液，故B膜为阴离子交换膜，阳极生成氢离子，氢离子透过A膜进入盐酸，故A膜为阳离子交换膜，A错误；B．若去掉膜A，则阳极室的电解质溶液为硫酸和盐酸的混合溶液，此时石墨电极的电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，发生改变，B错误；C．根据电子守恒可知，当电路中转移2mol电子时，阳极产生O2的物质的量为：=0.5mol，由于题干未告知气体所处的状态，故无法计算其体积，C错误；
D．若产品室Δn（HCl）═0.2mol，则有0.2mol氯离子透过交换膜B进入盐酸溶液，析出Co0.1mol，阴极室质量减少0.1mol×59g/mol+0.2mol×35.5g/mol=13g，D正确；故答案为：D。
【答案】D
【名师归纳】电化学计算的三种常用方法
(1)根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
②用于混合溶液中分阶段电解的计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式:
4e-~
(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。
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电解池
【核心素养分析】
1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，并运用电解原理解决实际问题。
2.证据推理与模型认知：利用电解池装置，分析电解原理，建立解答电解池问题的思维模型，并利用模型揭示其本质及规律。
3.科学态度与社会责任：肯定电解原理对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电解有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
【目标导航】
1.了解电解池的工作原理，能写出电解池的电极反应式和电池总反应式。
2.了解电解在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用。认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。
3.了解利用电解原理防止金属腐蚀的措施。
【重难点精讲】
一、电解的原理
【实验4-2】
实验装置
实验原理 阴极：Cu2++2e-=Cu；阳极：2Cl-－2e-=Cl2↑；总反应：CuCl2Cu+Cl2↑
实验用品 CuCl2溶液；碘化钾淀粉试纸、导线、电流表、U型管、直流电源、石墨电极
实验步骤 在U型管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极（如图4-9），把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒附近。接通直流电源，观察U型管内的现象和试纸颜色的变化。
实验现象 通电一段时间可观察到阳极碳棒附近有气泡产生，并有刺激性气味，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，证明产生的气体是氯气；阴极碳棒底部有红色的固体覆盖。
实验结论 ①CuCl2溶液在电流作用下发生了化学变化，分解生成了Cu和Cl2。②电解过程中电能转化为化学能。
实验说明 铜离子向阴极移动，在阴极表面得电子生成铜单质，氯离子向阳极移动，在阳极表面失电子生成氯气。
1.电解和电解池
(1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(2)电解池：电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融电解质)。
③形成闭合回路。
2.电解池的工作原理
(1)电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例)
总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑
(2)电解过程的三个流向
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.电极产物判断
(1)阳极产物的判断
①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序：
活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。
(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。
②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。
4.电极反应式、电解方程式的书写
(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。
(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序：
阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。
阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。
【特别提醒】①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电，注意离子导体(电解质)是水溶液还是非水状态。②阳极材料不同，电极产物、电极反应式可能不同，最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。③电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。④书写电解池中的电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。⑤电解质溶液中未参与放电的离子是否与放电后生成的离子发生反应(离子共存)。⑥要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。
5.阴、阳极的判断方法
(1)根据外接电源:正极接阳极,负极接阴极。
(2)根据电流方向:从阴极流出,从阳极流入。
(3)根据电子流向:从阳极流出,从阴极流入。
(4)根据离子移向:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。
(5)根据电极产物:阳极——电极溶解、逸出O2(或阳极区酸性增强)或Cl2;阴极——析出金属、逸出H2(或阴极区碱性增强)。
(6)根据反应类型:阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。
6.用惰性电极电解电解质溶液的规律
(1)电解溶剂水型
电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH 电解质溶液复原
含氧酸，如H2SO4 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 减小 加水
可溶性强碱，如NaOH 增大
活泼金属含氧酸盐，如KNO3 不变
(2)电解溶质型
电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH 电解质溶液复原
无氧酸，如HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 减小 增大 通入HCl气体
不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加入CuCl2固体
(3)电解溶质和溶剂水型，生成H2和碱（析氢生碱型）：
电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度 溶液pH 溶液复原
活泼金属的无氧酸盐(如NaCl) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新电解质 增大 通入HCl气体
(4)电解溶质和溶剂水型，生成O2和酸（放氧生酸型）
电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度 溶液pH 溶液复原
不活泼金属的含氧酸盐[如CuSO4] 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新电解质 减小 加CuO或CuCO3
二、电解原理的应用
1.氯碱工业
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)
总反应方程式：
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2.电镀与电解精炼
电镀 电解精炼铜
示意图
电极反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋
阴极 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度不变 CuSO4溶液的浓度变小
注意：电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。
3.电冶金
电解冶炼 冶炼钠 冶炼镁 冶炼铝
电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2Na＋＋2e－===2Na 阳极：2Cl－2e－===Cl2↑阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 阳极：6O2－－12e－===3O2↑阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
总反应 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2熔融Mg＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
【特别提醒】(1)氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
(2)电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。
(3)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。
三、电化学有关计算
1.计算依据——三个相等
(1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。
(2)同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。
(3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。
上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。
2.计算方法——三种常用方法
(1)根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
②用于混合溶液中分阶段电解的计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式:
4e-~
(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。
【典题精练】
考点1、考查电解规律及电极产物的判断
例1．将电化学法和生物还原法有机结合，利用微生物电化学方法可生产甲烷，装置如图所示。下列说法正确的是
A．通电时，电子由b→电解池阴极→电解液→电解池阳极→a
B．X为阳离子交换膜
C．阳极的电极反应式为，阳极区溶液的pH减小
D．该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景
考点2、考查电极反应式的书写与正误判断
例2．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH．下列说法正确的是
A．电池放电过程中，Cu(2)作正极，电极反应为Cu2++2e-═Cu
B．c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜
C．b为电解池的阴极，电极反应为2H2O+2e-═H2↑+2OH-
D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得80gNaOH
考点3、考查电解原理的应用
例3．原电池与电解池在生活和生产中有着广泛的应用。下列有关说法中错误的是
A．装置①研究的是金属的析氢腐蚀，Fe上的反应为
B．装置②研究的是电解溶液，a电极上有黄绿色气体生成
C．装置③研究的是电解饱和食盐水，选用阳离子交换膜
D．三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应
考点4、考查电子守恒在电化学计算中的应用
例4．Co是磁性合金的重要材料，也是维生素重要的组成元素。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、B均为离子交换膜)。下列说法正确的是
A．A为阴离子交换膜，B为阳离子交换膜
B．若去掉膜A，石墨电极的电极反应不变
C．当电路中转移2mol电子时，阳极产生
D．若产品室，阴极溶液质量减少13g
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