高三复习专题讲座－电解原理及其应用
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高三复习专题讲座
——电解原理及其应用
一、本周教学进度及主要内容：
第三册 第四章 电解原理及其应用
本讲主要内容：
1． 理解电解池的形成条件、基本原理，并比较原电池。
2． 理解并运用两极放电规律
3．掌握各类酸、碱、盐溶液电解产物、溶液pH变化等情况(用惰性电极)
二、学习指导
(一)比较原电池和电解池
原电池 电解池
一般组成条件 ① 两种活泼性不同的电极材料 金属或石墨均可作电极
② 两电极用导线连接(或直接接触) 外接直流电源
③ 两电极插在电解质溶液中(或闭合回路) 两电极插在同一电解质溶液中(或熔融状态)
电极确定的依据、方法和名称 电极材料活泼性差异 与外电源的连接方式
负极——较活泼金属 阳极—与电源正极相接
正极——较不活泼材料 阴极—与电源负极相接
电极反应 负极 正极(氧化) (还原) 阳极 阴极(氧化) (还原)
能量转化形式 化学能转为电能 电能转为化学能
实例装置
电极方程式 (－)Fe－2e＝Fe2＋(＋)2H＋＋2e＝H2↑ (阳)2Cl－－2e＝Cl2↑(阴)2H＋＋2e＝H2↑
电池总反应 Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑ 2HCl H2↑＋Cl2↑
电池作用 ①氧化和还原反应分在两极进 行，形成电流②加快了电子转移 外电源犹如“电子泵”使通常难以进行的氧化还原反应变成可能；使通常能进行的反应变得更加容易.
(二)放电规律
(1)原电池的正极和电解池中的阴极本身均不放电.不论其材料活泼性如何,不参与电极反应,故受到保护.
(2)原电池的负极、电解池的阳极为非惰性电极时,一般是电极本身即金属放电.
(3)电解池中若阳极为惰性电极,由溶液中的离子放电.
一般离子的放电次序如下:
①阴离子在阳极放电顺序:
SO42－、NO3－、OH－、Cl－、Br－、I－、S2－
失电子能力依次增强
②阳离子在阴极放电顺序
K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、H＋、Cu2＋、Ag＋
得电子能力依次增强
(三)各类酸、碱、盐溶液电解产物、溶液pH变化等情况小结(用惰性电极)
电解液(实例) 电极产物 相当于电解何物 pH值变化 为恢复可加入的物质
阳极 阴极
含氧酸(H2SO4) O2 H2 H2O 减小 H2O
可溶性强碱(NaOH) O2 H2 增大
活泼金属含氧酸盐(Na2SO4) O2 H2 由盐种类定
无氧酸(HCl) Cl2 H2 电 解 质本身 增大 HCl
不活泼金属无氧酸盐(CuCl2) Cl2 Cu / CuCl2
活泼金属无氧酸盐(NaCl) Cl2 H2 水 和 电解质 增大 HCl
不活泼金属含氧酸盐(CuSO4) O2 Cu 减小 CuO
思考1: 电解一段时间，为了恢原到电解前的溶液,如何确定所加入物质的种类 (惰性电极)
分析 随着电解的进行,电解液或是浓度改变,或是溶质的种类改变,或是两者均有变化.为了恢复到原溶液,既要考虑“质”又要考虑“量”.
例如:电解CuSO4溶液：
2H2O＋2CuSO4 2Cu＋O2↑＋2H2SO4
思路一 抓住溶液的变化
若加入CuO、Cu(OH)2，均能与H2SO4反应生成CuSO4.方程式如下:
1 CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O
② Cu(OH)2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O
比较①、②消耗的H2SO4、生成的CuSO4、H2O即可知道:加入1mol Cu(OH)2能与1mol H2SO4反应能生成1mol CuSO4和2H2O.不符合电解时的相关物质的比例.若改加CuO，则很合适.
思路二 抓住两极产物.“合二为一”.
原理 电解时电解质溶液减少的质量即为两极上产物的质量和，符合守恒原理,但直接通入或加入所得的产物,可能有的根本不反应,即使有的反应又有其它产物,如电解食盐水,若再通入H2和Cl2,则Cl2与NaOH反应生成NaCl和NaClO，H2与NaOH根本不反应。何况一般只允许加入一种物质。
从守恒角度考虑，电解CuSO4溶液，阴极析出Cu,阳极生成O2，H元素的质量并未减少。因而当加入Cu(OH)2时，从元素种类的守恒考虑就不符合，更不必考虑量是否符合了.故可将两极产物中元素合为一种化合物.
思考2 如何确定所加物质的量 (惰性电极)
分析 由于两极上通过的电子数相等,故阴、阳两极产物的物质的量间一定满足确定的关系.因而加入物与其也有一定关系.
例如 电解含0.4mol CuSO4溶液一段时间后，阳极上生成2.24L气体(S.T.P),则应加入CuO多少克？(用惰性电极)
解析 O2 ～ 2CuO
1mol 2mol
0.1mol 0.2mol
mCuO＝0.2×80＝16(g)
故加入16g CuO即能恢复
(四)电解原理的一般应用
1.电解饱和食盐水 —— 氯碱工业
1) 实验装置及原理
电极材料:阳极(石墨)、阴极(铁)
电极反应
阴极(Fe) 2H＋＋2e＝H2↑（放电能力 H＋＞ Na＋）
阳极(C) Cl－－2e＝Cl2↑ （放电能力Cl－＞OH－）
电解总方程:2NaCl＋2H2O 2NaOH ＋ H2↑ ＋ Cl2↑
阴极产物 阳极产物
阴极区产物
想一想:两材料能否交换 为什么
（提示）不能互换，Fe若作阴极材料，电极不参加反应；若作阳极材料，电极参加反应被氧化.电极反应为：
阴极(C) 2H＋＋2e＝H2↑
阳极(Fe) Fe－2e＝Fe2＋
这样得不到Cl2
2）工业生产流程
食盐水净化 电解 电解液处理
(1)食盐水的净化
食盐水中除含Na＋、Cl-以外，还含有SO42－、Ca2＋、Mg2＋需除去.
SO42－、Ca2＋、Mg2＋
加BaCl2过量
Ca2＋、Mg2＋(Ba2＋) BaSO4↓
加Na2CO3过量 (CaSO4↓微溶)
CaCO3↓ Mg2＋CO32-
BaCO3↓ NaOH足量
(MgCO3微溶)
Mg(OH)2↓ CO32－、OH－
加HCl调节PH＝7
CO2↑ NaCl溶液
⑵装置-----离子交换膜法电解槽
构造：阳极：金属钛网，有钛、钌的氧化物涂层，保证阳极不被氧化。
阴极：碳钢网，涂有镍涂层
阳离子交换膜——允许Na+、H2O分子通过，Cl-、OH-、气体分子通不过。
其目的为：
①防止H2、CL2混合电火花下反应爆炸 H2＋Cl2 2HCl
2 防止防止Cl2进入阴极区与NaOH反应，影响烧碱的质量和产量。
Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O
(3)电解液的处理 NaCl结晶
NaOH(溶解度较大) 加热
NaCl(溶解度较小) 蒸发 工业用
浓碱溶液
精制固体
2.电解H2O
电极材料:Pt
加入Na2SO4的作用:增强溶液的导电能力
想一想:还能加入哪些合适的物质 NaCl合适吗？
电解方程式:2H2O 2H2↑＋O2↑
电解水的作用:①制取H2或O2.在电力富余的国家或地区,可用于工业制法.科学家正在努力寻找有效合适的催化剂,促使H2O分解,开发利用氢能源.②利用两极 管中所得气体的体积比.气体的性质来确定水的组成.
3.活泼金属的冶炼:电解活泼金属的氧化物、碱或盐(熔融状态),制取活泼金属.
阳极—石墨，阴极—Fe、C等金属.
如:2NaCl(熔融) 2Na＋Cl↑
2Al2O3 4Al＋3O2↑(加入Na3AlF 6以降低Al2O3熔点，)
如：铝的冶炼
Al2O3熔点很高2045℃
冰晶石(Na3AlF 6)作熔剂
电离 Al2O3（熔融） 2Al3＋＋3O2－
电极方程式
阳极（C） 4Al3+＋12e 4Al
阴极（Fe） 6O2－－12e 3O2
电解方程式 2Al2O3 4Al＋3O2↑
阳极副反应 C＋O2 CO2 需补充碳块
4.精炼铜——用电解方法将粗铜中的杂质除去,获得精铜.
装置:阳极:粗铜(含杂质:Zn、Fe、Ni、Ag、Au)
阴极:精铜(纯净物)
电解液:CuSO4溶液
电极反应式：
阳极:Cu－2e＝Cu2＋
Fe－2e＝Fe2＋,Ni－2e＝Ni
比铜活泼的 Zn、Fe、Ni先被氧化，以 Zn2+、Fe2+、Ni2+形式进入溶液中。
不活泼金属Ag、Au落入“阳极泥”中
阴极:Cu2＋＋2e＝Cu
活泼金属离子Fe2＋、Ni2＋不放电，留在溶液中,故可在阴极获得高纯度的Cu.
5.电镀——用电解法在某金属(镀件)表面镀上一薄层其它金属(镀层金属)
电镀槽:阳极——镀层金属 电极反应:M－ne＝Mn＋
阴极——镀件 电极反应::Mn＋＋n＝M
电解液:含镀层金属阳离子的盐溶液
实例:铁镀锌
装置:
注意:为使放电顺序Zn2＋＞H＋,故必须调节溶液的pH值,同时增大Zn2＋浓度.
三、典型例题及点拨
例 用下图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极),供选择的有4组电解液,要满足下列要求:
组 A槽 B槽
1 NaOH CuSO4
2 AgNO3 CuCl2
3 Na2SO4 AgNO3
4 NaCl AgNO3
1 工作一段时间后A槽pH值上升,B槽的pH下降.
②b、c两极上反应的离子的物质的量相等
(1)应选择的电解质是上述四组中的第____组
(2)该组电解过程中各电极上的电极反应为
a极____________ b极___________
c极____________ d极___________
(3)当b极上析出7.1g电解产物时,a极上析出产物的质量为____g;若B槽电解质溶液500mL，且忽略电解前后电解液的体积变化，则此时B槽中的[H＋]比电解前增加了____mol/L.
思路点拨：有关电解的计算
原则 电化学的反应是氧化一还原反应,各电极上转移电子的物质的量相等,无论是单一电池还是串联电解池,均可抓住电子守恒计算.
关键:① 电极名称要区分清楚.
② 电极产物要判断准确.
③ 各产物间量的关系遵循电子得失守恒.
解析：
先分析A、B两槽电解时溶液的pH值变化
A B
1 增大 减 小
2 减小 不显著
3 不变 减 小
4 增大 减 小
由此可知,符合条件①的有1、4.
(2)再分析a、b、c、d四极上的放电离子，特别注意b、c两极的反应.
组别 b极(阳) c极(阴)
1 4OH－～ O2 2Cu2＋～ 2Cu
2 4OH－～ O2 2Cu2＋～ 2Cu
3 4OH－～ O2 4Ag＋～ 4Ag
4 2Cl－ ～ Cl2 2Ag＋～ 2Ag
故符合要求②的只有第4组
综合①、②,(1)应选4组
(2)第4组溶液电解时的电解反应:
a:4H＋＋4e＝2H2↑ b:4Cl－－4e＝2Cl2↑
c:4Ag＋＋4e＝4Ag d:4OH－－4e＝2H2O＋O2↑
a、b、c、d四电极上同时得到的产物物质的量间关系,可由电子守恒快速列出.
2H2 ～ 2Cl2 ～ 4Ag ～ O2 ～ 4e
(3)B槽中有1mol OH－放电，即有1mol H＋生成,或从溶液电荷守恒考虑，因NO3－不消耗，有1mol Ag＋反应必有1mol H＋生成.设a极上析出xg H2,B槽[H＋]增加了y mol/L
Cl2 ～ H2 ～ 2OH－～ 2Ag＋～ 2H＋
71g 2g 2mol
7.1g xg 0.5y
x＝0.2(g) y＝0.4(mol/L)
例2 以铜、银为阴、阳极，浸入1升0.1摩/升AgNO3溶液里进行电解，当阴极增重2.16克固体时，下列判断正确的是（ ）
A.溶液浓度为0.08摩/升 B.阳极上产生112ml气体（标况）
C.有1.204×1023个电子转移 D.反应中有0.02摩物质氧化
解析 注意这是个以Ag为阳极，以AgNO3为电解质溶液的电镀池.电极反应为
阳极 Ag－e＝Ag＋ 氧化
阴极 Ag＋＋e＝Ag 还原
因此，没有O2生成，电镀液浓度不变，被氧化的物质及转移的电子数为
Ag ——----Ag＋ ——----------- e
＝0.02mol 0.02mol 6.02×1023×0.02＝1.204×1022个
故 D正确
例3 用惰性电极电解1L 4mol/L CuSO4溶液时,在电路通过0.5mol电子,又将电源与电极反接,后又通过1mol电子,求此时溶液中[H＋].
解:正接: 阳 阴
2OH－ ～ 2e Cu2＋ ～ 2e ～ Cu
0.5mol 0.5mol 0.25mo l0.5mo l0.25mol
反接: 阳 阴
Cu － 2e ＝ Cu2＋ Cu2＋＋2e＝Cu
0.25mol 0.50mol (足量)
4OH－ ～ 4e
0.5mol 0.5mol
共有0.5＋0.5＝1.0(mol)OH－放电.溶液中即生成H＋ 1.0mol
[H＋]＝1mol/L
巩固练习
1. 选择
1B．用两根碳棒为电极，电解氯化钠、溴化钠、碘化钠的混和溶液（假设三者浓度相等），一开始两极上的产物为（ ）
A.碘和氢气 B.氯气和氢气
C.氧气和氢气 D.溴气和氢气
2C．如图所示：x、y为电源的两个极， 通电一段时间后发现a极的质量增加，b极有无色无味的气体放出.则下列情况符合实验事实的为（ ）
a、b两极 x极 z溶液
A 均为惰性电极 正极 AgNO3溶液
B 均为惰性电极 负极 CuCl2溶液
C a为锌、b为石墨 正极 AgNO2溶液
D a为锌、b为石墨 负极 CuSO4溶液
3B. 以Pt作电极,用电源串联电解分装在两个烧杯里的200mL 0.3mol/L NaCl溶液和300mL
0.1mol/L的AgNO3溶液,过一段时间后取出电极,将两杯混合,则混合溶液的pH值( )
A.＜7 B.＞7 C.＝7 D.≥7
4C.用石墨作电极电解3mol/L KCl和0.5mol/L Al2(SO4)3的混合溶液时，下列图象合理的是
( )
5B.当两块铂金属片插入100g 10% CuSO4溶液后,通电一段时间,在阳极析出0.16g物质时,
剩余的CuSO4溶液中CuSO4的质量分数是( )
A.8.46% B.8.36% C.8.73% D.9.02%
6C.用惰性电极电解500mL含KNO3和Cu(NO3)2的混合液，一段时间后，在两极上均生成
11.2L(S.T.P)气体.则原溶液中Cu2＋的物质的量浓度为( )
A.0.5mol/L B.1mol/L C.2mol/L D.无法确定
7B．如图所示，a、b、c、d均为石墨电极通电一段时间后，各电极上的生成物的物质的量之比依次为4：1：2：2，则甲、乙两池中的电解质是（ ）
A、AgNO3 ,KBr B、CuSO4 ，NaNO3
C、稀H2SO4,Cu(NO3)2 D、NaOH,稀盐酸
8B．电解池中盛有饱和的Na2SO4溶液，用惰性电极和直流电源进行电解，当温度不变时，溶液电解一段时间后，下列叙述正确的是 （ ）
A.Na2SO4溶液浓度增大有晶体析出
B.Na2SO4溶液浓度不变有晶体析出
C.Na2SO4溶液的酸性增强，pH值减小
D.Na2SO4溶液中的[OH－]保持不变
9C.在25℃时,用两个铂电极电解一定量的饱和Na2SO4溶液。通电一段时间后，在阴极逸出a mol气体,同时有Wg Na2SO4·10H2O晶体析出，若温度不变，此时母液中溶质的质量分数为( )
A. B.
C. D.
10C.按下列左图的装置进行实验，若右图的X轴表示流入阴极的电子的量，则Y轴可表示下述那些变化：①[Ag＋]②[NO3－]③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的pH值。（ ）
AgNO3溶液
A. ①③ B.③④ C.①②④ D.①②⑤
2. 填空
11A．采用惰性电极从NO3－、SO42-、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl-某离子中，选出适当的离子组成电解质，对其溶液进行电解：
（1） 两极分别放出H2和O2，电解质的化学式是____________.
（2） 阴极析出金属，阳极放出O 2，电解质的化学式是___________.
（3） 两极分别放出气体，且体积比为1:1，电解质的化学式是_________.
12B．用碳棒作电极，电解下列水溶液：①Na2SO4溶液②AgNO3溶液③KCL溶液④CuCl2溶液。
（1） 通过相同电量时，阴极产生的气体的物质的量相同的是_____________。
（2） 通过相同电量时，产生的气体总的物质的量由多到少排列顺序是______。
三.计算
13B.将含0.4mol CuSO4和0.4mol NaCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到0.3mol铜,求在另一个电极上析出气体在标准状况下的体积
14C. 称取某金属R的氧化物（RO）16g,使其恰好溶于稀硫酸H2SO4后，配成250ml溶液，取该溶液50ml，以铂电极进行电解，当X刚好电解完全时，某一电极增重2.56g。求：
（1） R是何金属？
（2） 电解过程中导线上通过多少摩电子？
（3） 最初配有的溶液中，金属离子的物质的量的浓度是多少？
（4） 若电解后，溶液的体积变为原来的0.8倍，则溶液中[H+]是多少？
参考答案
一.选择
1.A 2.D 3.C 4.AD 5.A 6.B 7.A 8.BD 9.C 10.D
二11．（1）H2SO4、Ba(NO3)2、HNO3
（2）AgNO3、CuSO4、Cu(NO3)2
（3）HCl、BaCl2
12、（1）①③
（2）③①④②
13.5.6L
三、14、（1）Cu （2）0.08mol
（3）0.8mol/L （4）2mol/L
e
e
e
通电
电 解
电 解
电火花
电 解
电 解
电 解
1000℃成为共熔体、节约能源
电解
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高三复习专题讲座
——电解原理及其应用
一、本周教学进度及主要内容：
第三册 第四章 电解原理及其应用
本讲主要内容：
1． 理解电解池的形成条件、基本原理，并比较原电池。
2． 理解并运用两极放电规律
3．掌握各类酸、碱、盐溶液电解产物、溶液pH变化等情况(用惰性电极)
二、学习指导
(一)比较原电池和电解池
原电池 电解池
一般组成条件 ① 两种活泼性不同的电极材料 金属或石墨均可作电极
② 两电极用导线连接(或直接接触) 外接直流电源
③ 两电极插在电解质溶液中(或闭合回路) 两电极插在同一电解质溶液中(或熔融状态)
电极确定的依据、方法和名称 电极材料活泼性差异 与外电源的连接方式
负极——较活泼金属 阳极—与电源正极相接
正极——较不活泼材料 阴极—与电源负极相接
电极反应 负极 正极(氧化) (还原) 阳极 阴极(氧化) (还原)
能量转化形式 化学能转为电能 电能转为化学能
实例装置
电极方程式 (－)Fe－2e＝Fe2＋(＋)2H＋＋2e＝H2↑ (阳)2Cl－－2e＝Cl2↑(阴)2H＋＋2e＝H2↑
电池总反应 Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑ 2HCl H2↑＋Cl2↑
电池作用 ①氧化和还原反应分在两极进 行，形成电流②加快了电子转移 外电源犹如“电子泵”使通常难以进行的氧化还原反应变成可能；使通常能进行的反应变得更加容易.
(二)放电规律
(1)原电池的正极和电解池中的阴极本身均不放电.不论其材料活泼性如何,不参与电极反应,故受到保护.
(2)原电池的负极、电解池的阳极为非惰性电极时,一般是电极本身即金属放电.
(3)电解池中若阳极为惰性电极,由溶液中的离子放电.
一般离子的放电次序如下:
①阴离子在阳极放电顺序:
SO42－、NO3－、OH－、Cl－、Br－、I－、S2－
失电子能力依次增强
②阳离子在阴极放电顺序
K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、H＋、Cu2＋、Ag＋
得电子能力依次增强
(三)各类酸、碱、盐溶液电解产物、溶液pH变化等情况小结(用惰性电极)
电解液(实例) 电极产物 相当于电解何物 pH值变化 为恢复可加入的物质
阳极 阴极
含氧酸(H2SO4) O2 H2 H2O 减小 H2O
可溶性强碱(NaOH) O2 H2 增大
活泼金属含氧酸盐(Na2SO4) O2 H2 由盐种类定
无氧酸(HCl) Cl2 H2 电 解 质本身 增大 HCl
不活泼金属无氧酸盐(CuCl2) Cl2 Cu / CuCl2
活泼金属无氧酸盐(NaCl) Cl2 H2 水 和 电解质 增大 HCl
不活泼金属含氧酸盐(CuSO4) O2 Cu 减小 CuO
思考1: 电解一段时间，为了恢原到电解前的溶液,如何确定所加入物质的种类 (惰性电极)
分析 随着电解的进行,电解液或是浓度改变,或是溶质的种类改变,或是两者均有变化.为了恢复到原溶液,既要考虑“质”又要考虑“量”.
例如:电解CuSO4溶液：
2H2O＋2CuSO4 2Cu＋O2↑＋2H2SO4
思路一 抓住溶液的变化
若加入CuO、Cu(OH)2，均能与H2SO4反应生成CuSO4.方程式如下:
1 CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O
② Cu(OH)2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O
比较①、②消耗的H2SO4、生成的CuSO4、H2O即可知道:加入1mol Cu(OH)2能与1mol H2SO4反应能生成1mol CuSO4和2H2O.不符合电解时的相关物质的比例.若改加CuO，则很合适.
思路二 抓住两极产物.“合二为一”.
原理 电解时电解质溶液减少的质量即为两极上产物的质量和，符合守恒原理,但直接通入或加入所得的产物,可能有的根本不反应,即使有的反应又有其它产物,如电解食盐水,若再通入H2和Cl2,则Cl2与NaOH反应生成NaCl和NaClO，H2与NaOH根本不反应。何况一般只允许加入一种物质。
从守恒角度考虑，电解CuSO4溶液，阴极析出Cu,阳极生成O2，H元素的质量并未减少。因而当加入Cu(OH)2时，从元素种类的守恒考虑就不符合，更不必考虑量是否符合了.故可将两极产物中元素合为一种化合物.
思考2 如何确定所加物质的量 (惰性电极)
分析 由于两极上通过的电子数相等,故阴、阳两极产物的物质的量间一定满足确定的关系.因而加入物与其也有一定关系.
例如 电解含0.4mol CuSO4溶液一段时间后，阳极上生成2.24L气体(S.T.P),则应加入CuO多少克？(用惰性电极)
解析 O2 ～ 2CuO
1mol 2mol
0.1mol 0.2mol
mCuO＝0.2×80＝16(g)
故加入16g CuO即能恢复
(四)电解原理的一般应用
1.电解饱和食盐水 —— 氯碱工业
1) 实验装置及原理
电极材料:阳极(石墨)、阴极(铁)
电极反应
阴极(Fe) 2H＋＋2e＝H2↑（放电能力 H＋＞ Na＋）
阳极(C) Cl－－2e＝Cl2↑ （放电能力Cl－＞OH－）
电解总方程:2NaCl＋2H2O 2NaOH ＋ H2↑ ＋ Cl2↑
阴极产物 阳极产物
阴极区产物
想一想:两材料能否交换 为什么
（提示）不能互换，Fe若作阴极材料，电极不参加反应；若作阳极材料，电极参加反应被氧化.电极反应为：
阴极(C) 2H＋＋2e＝H2↑
阳极(Fe) Fe－2e＝Fe2＋
这样得不到Cl2
2）工业生产流程
食盐水净化 电解 电解液处理
(1)食盐水的净化
食盐水中除含Na＋、Cl-以外，还含有SO42－、Ca2＋、Mg2＋需除去.
SO42－、Ca2＋、Mg2＋
加BaCl2过量
Ca2＋、Mg2＋(Ba2＋) BaSO4↓
加Na2CO3过量 (CaSO4↓微溶)
CaCO3↓ Mg2＋CO32-
BaCO3↓ NaOH足量
(MgCO3微溶)
Mg(OH)2↓ CO32－、OH－
加HCl调节PH＝7
CO2↑ NaCl溶液
⑵装置-----离子交换膜法电解槽
构造：阳极：金属钛网，有钛、钌的氧化物涂层，保证阳极不被氧化。
阴极：碳钢网，涂有镍涂层
阳离子交换膜——允许Na+、H2O分子通过，Cl-、OH-、气体分子通不过。
其目的为：
①防止H2、CL2混合电火花下反应爆炸 H2＋Cl2 2HCl
2 防止防止Cl2进入阴极区与NaOH反应，影响烧碱的质量和产量。
Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O
(3)电解液的处理 NaCl结晶
NaOH(溶解度较大) 加热
NaCl(溶解度较小) 蒸发 工业用
浓碱溶液
精制固体
2.电解H2O
电极材料:Pt
加入Na2SO4的作用:增强溶液的导电能力
想一想:还能加入哪些合适的物质 NaCl合适吗？
电解方程式:2H2O 2H2↑＋O2↑
电解水的作用:①制取H2或O2.在电力富余的国家或地区,可用于工业制法.科学家正在努力寻找有效合适的催化剂,促使H2O分解,开发利用氢能源.②利用两极 管中所得气体的体积比.气体的性质来确定水的组成.
3.活泼金属的冶炼:电解活泼金属的氧化物、碱或盐(熔融状态),制取活泼金属.
阳极—石墨，阴极—Fe、C等金属.
如:2NaCl(熔融) 2Na＋Cl↑
2Al2O3 4Al＋3O2↑(加入Na3AlF 6以降低Al2O3熔点，)
如：铝的冶炼
Al2O3熔点很高2045℃
冰晶石(Na3AlF 6)作熔剂
电离 Al2O3（熔融） 2Al3＋＋3O2－
电极方程式
阳极（C） 4Al3+＋12e 4Al
阴极（Fe） 6O2－－12e 3O2
电解方程式 2Al2O3 4Al＋3O2↑
阳极副反应 C＋O2 CO2 需补充碳块
4.精炼铜——用电解方法将粗铜中的杂质除去,获得精铜.
装置:阳极:粗铜(含杂质:Zn、Fe、Ni、Ag、Au)
阴极:精铜(纯净物)
电解液:CuSO4溶液
电极反应式：
阳极:Cu－2e＝Cu2＋
Fe－2e＝Fe2＋,Ni－2e＝Ni
比铜活泼的 Zn、Fe、Ni先被氧化，以 Zn2+、Fe2+、Ni2+形式进入溶液中。
不活泼金属Ag、Au落入“阳极泥”中
阴极:Cu2＋＋2e＝Cu
活泼金属离子Fe2＋、Ni2＋不放电，留在溶液中,故可在阴极获得高纯度的Cu.
5.电镀——用电解法在某金属(镀件)表面镀上一薄层其它金属(镀层金属)
电镀槽:阳极——镀层金属 电极反应:M－ne＝Mn＋
阴极——镀件 电极反应::Mn＋＋n＝M
电解液:含镀层金属阳离子的盐溶液
实例:铁镀锌
装置:
注意:为使放电顺序Zn2＋＞H＋,故必须调节溶液的pH值,同时增大Zn2＋浓度.
三、典型例题及点拨
例 用下图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极),供选择的有4组电解液,要满足下列要求:
组 A槽 B槽
1 NaOH CuSO4
2 AgNO3 CuCl2
3 Na2SO4 AgNO3
4 NaCl AgNO3
1 工作一段时间后A槽pH值上升,B槽的pH下降.
②b、c两极上反应的离子的物质的量相等
(1)应选择的电解质是上述四组中的第____组
(2)该组电解过程中各电极上的电极反应为
a极____________ b极___________
c极____________ d极___________
(3)当b极上析出7.1g电解产物时,a极上析出产物的质量为____g;若B槽电解质溶液500mL，且忽略电解前后电解液的体积变化，则此时B槽中的[H＋]比电解前增加了____mol/L.
思路点拨：有关电解的计算
原则 电化学的反应是氧化一还原反应,各电极上转移电子的物质的量相等,无论是单一电池还是串联电解池,均可抓住电子守恒计算.
关键:① 电极名称要区分清楚.
② 电极产物要判断准确.
③ 各产物间量的关系遵循电子得失守恒.
解析：
先分析A、B两槽电解时溶液的pH值变化
A B
1 增大 减 小
2 减小 不显著
3 不变 减 小
4 增大 减 小
由此可知,符合条件①的有1、4.
(2)再分析a、b、c、d四极上的放电离子，特别注意b、c两极的反应.
组别 b极(阳) c极(阴)
1 4OH－～ O2 2Cu2＋～ 2Cu
2 4OH－～ O2 2Cu2＋～ 2Cu
3 4OH－～ O2 4Ag＋～ 4Ag
4 2Cl－ ～ Cl2 2Ag＋～ 2Ag
故符合要求②的只有第4组
综合①、②,(1)应选4组
(2)第4组溶液电解时的电解反应:
a:4H＋＋4e＝2H2↑ b:4Cl－－4e＝2Cl2↑
c:4Ag＋＋4e＝4Ag d:4OH－－4e＝2H2O＋O2↑
a、b、c、d四电极上同时得到的产物物质的量间关系,可由电子守恒快速列出.
2H2 ～ 2Cl2 ～ 4Ag ～ O2 ～ 4e
(3)B槽中有1mol OH－放电，即有1mol H＋生成,或从溶液电荷守恒考虑，因NO3－不消耗，有1mol Ag＋反应必有1mol H＋生成.设a极上析出xg H2,B槽[H＋]增加了y mol/L
Cl2 ～ H2 ～ 2OH－～ 2Ag＋～ 2H＋
71g 2g 2mol
7.1g xg 0.5y
x＝0.2(g) y＝0.4(mol/L)
例2 以铜、银为阴、阳极，浸入1升0.1摩/升AgNO3溶液里进行电解，当阴极增重2.16克固体时，下列判断正确的是（ ）
A.溶液浓度为0.08摩/升 B.阳极上产生112ml气体（标况）
C.有1.204×1023个电子转移 D.反应中有0.02摩物质氧化
解析 注意这是个以Ag为阳极，以AgNO3为电解质溶液的电镀池.电极反应为
阳极 Ag－e＝Ag＋ 氧化
阴极 Ag＋＋e＝Ag 还原
因此，没有O2生成，电镀液浓度不变，被氧化的物质及转移的电子数为
Ag ——----Ag＋ ——----------- e
＝0.02mol 0.02mol 6.02×1023×0.02＝1.204×1022个
故 D正确
例3 用惰性电极电解1L 4mol/L CuSO4溶液时,在电路通过0.5mol电子,又将电源与电极反接,后又通过1mol电子,求此时溶液中[H＋].
解:正接: 阳 阴
2OH－ ～ 2e Cu2＋ ～ 2e ～ Cu
0.5mol 0.5mol 0.25mo l0.5mo l0.25mol
反接: 阳 阴
Cu － 2e ＝ Cu2＋ Cu2＋＋2e＝Cu
0.25mol 0.50mol (足量)
4OH－ ～ 4e
0.5mol 0.5mol
共有0.5＋0.5＝1.0(mol)OH－放电.溶液中即生成H＋ 1.0mol
[H＋]＝1mol/L
巩固练习
1. 选择
1B．用两根碳棒为电极，电解氯化钠、溴化钠、碘化钠的混和溶液（假设三者浓度相等），一开始两极上的产物为（ ）
A.碘和氢气 B.氯气和氢气
C.氧气和氢气 D.溴气和氢气
2C．如图所示：x、y为电源的两个极， 通电一段时间后发现a极的质量增加，b极有无色无味的气体放出.则下列情况符合实验事实的为（ ）
a、b两极 x极 z溶液
A 均为惰性电极 正极 AgNO3溶液
B 均为惰性电极 负极 CuCl2溶液
C a为锌、b为石墨 正极 AgNO2溶液
D a为锌、b为石墨 负极 CuSO4溶液
3B. 以Pt作电极,用电源串联电解分装在两个烧杯里的200mL 0.3mol/L NaCl溶液和300mL
0.1mol/L的AgNO3溶液,过一段时间后取出电极,将两杯混合,则混合溶液的pH值( )
A.＜7 B.＞7 C.＝7 D.≥7
4C.用石墨作电极电解3mol/L KCl和0.5mol/L Al2(SO4)3的混合溶液时，下列图象合理的是
( )
5B.当两块铂金属片插入100g 10% CuSO4溶液后,通电一段时间,在阳极析出0.16g物质时,
剩余的CuSO4溶液中CuSO4的质量分数是( )
A.8.46% B.8.36% C.8.73% D.9.02%
6C.用惰性电极电解500mL含KNO3和Cu(NO3)2的混合液，一段时间后，在两极上均生成
11.2L(S.T.P)气体.则原溶液中Cu2＋的物质的量浓度为( )
A.0.5mol/L B.1mol/L C.2mol/L D.无法确定
7B．如图所示，a、b、c、d均为石墨电极通电一段时间后，各电极上的生成物的物质的量之比依次为4：1：2：2，则甲、乙两池中的电解质是（ ）
A、AgNO3 ,KBr B、CuSO4 ，NaNO3
C、稀H2SO4,Cu(NO3)2 D、NaOH,稀盐酸
8B．电解池中盛有饱和的Na2SO4溶液，用惰性电极和直流电源进行电解，当温度不变时，溶液电解一段时间后，下列叙述正确的是 （ ）
A.Na2SO4溶液浓度增大有晶体析出
B.Na2SO4溶液浓度不变有晶体析出
C.Na2SO4溶液的酸性增强，pH值减小
D.Na2SO4溶液中的[OH－]保持不变
9C.在25℃时,用两个铂电极电解一定量的饱和Na2SO4溶液。通电一段时间后，在阴极逸出a mol气体,同时有Wg Na2SO4·10H2O晶体析出，若温度不变，此时母液中溶质的质量分数为( )
A. B.
C. D.
10C.按下列左图的装置进行实验，若右图的X轴表示流入阴极的电子的量，则Y轴可表示下述那些变化：①[Ag＋]②[NO3－]③a棒的质量④b棒的质量⑤溶液的pH值。（ ）
AgNO3溶液
A. ①③ B.③④ C.①②④ D.①②⑤
2. 填空
11A．采用惰性电极从NO3－、SO42-、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl-某离子中，选出适当的离子组成电解质，对其溶液进行电解：
（1） 两极分别放出H2和O2，电解质的化学式是____________.
（2） 阴极析出金属，阳极放出O 2，电解质的化学式是___________.
（3） 两极分别放出气体，且体积比为1:1，电解质的化学式是_________.
12B．用碳棒作电极，电解下列水溶液：①Na2SO4溶液②AgNO3溶液③KCL溶液④CuCl2溶液。
（1） 通过相同电量时，阴极产生的气体的物质的量相同的是_____________。
（2） 通过相同电量时，产生的气体总的物质的量由多到少排列顺序是______。
三.计算
13B.将含0.4mol CuSO4和0.4mol NaCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到0.3mol铜,求在另一个电极上析出气体在标准状况下的体积
14C. 称取某金属R的氧化物（RO）16g,使其恰好溶于稀硫酸H2SO4后，配成250ml溶液，取该溶液50ml，以铂电极进行电解，当X刚好电解完全时，某一电极增重2.56g。求：
（1） R是何金属？
（2） 电解过程中导线上通过多少摩电子？
（3） 最初配有的溶液中，金属离子的物质的量的浓度是多少？
（4） 若电解后，溶液的体积变为原来的0.8倍，则溶液中[H+]是多少？
参考答案
一.选择
1.A 2.D 3.C 4.AD 5.A 6.B 7.A 8.BD 9.C 10.D
二11．（1）H2SO4、Ba(NO3)2、HNO3
（2）AgNO3、CuSO4、Cu(NO3)2
（3）HCl、BaCl2
12、（1）①③
（2）③①④②
13.5.6L
三、14、（1）Cu （2）0.08mol
（3）0.8mol/L （4）2mol/L
e
e
e
通电
电 解
电 解
电火花
电 解
电 解
电 解
1000℃成为共熔体、节约能源
电解
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