电解池

1．电解

使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能。

2．电解池

(1)概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。

(2)电解池的构成条件：

①有与电源相连的两个电极。

②两个电极插入电解质溶液(或熔融电解质)中。

③形成闭合回路。

(3)电极名称及电极反应式(以电解CuCl₂溶液为例)：

总反应方程式：CuCl₂$ \stackrel {电解} {=} $Cu＋Cl₂↑。

(4)电解池中电子和离子的移动：

①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。

②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。

惰性电极电解电解质溶液的四种类型

电解方程式书写的步骤和注意事项

(1)方法步骤

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、阳两组(勿忘水溶液中的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^＋>Fe^3＋>Cu^2＋>H^＋(酸)>Fe^2＋>Zn^2＋>H^＋(水)>Al^3＋>Mg^2＋>Na^＋>Ca^2＋>K^＋[水溶液中Al^3＋、Mg^2＋、Na^＋、Ca^2＋、K^＋不放电，另外，阴极不管是什么材料，电极本身不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电]。

阳极：活泼电极>S^2－>I^－>Br^－>Cl^－>OH^－>含氧酸根离子(水溶液中含氧酸根离子不放电)>F^－。

 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。

(2)注意问题

①书写电解池中电极反应式时，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。

②要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。

③注意题目信息中提示的离子的放电，如电解法制取KMnO₄等。

电解原理的应用

 (1)氯碱工业(制烧碱、氢气和氯气)

阳极(石墨)：2Cl^－－2e^－=Cl₂↑(氧化反应)

阴极(铁或石墨)：2H^＋＋2e^－=H₂↑(还原反应)

总反应：2NaCl＋2H₂O$ \stackrel {电解} {=} $2NaOH＋Cl₂↑＋H₂↑

(2) 电解精炼铜

①装置

②原理

③电解质溶液浓度减小，比铜不活泼的金属在阳极形成阳极泥。

（3）电镀铜

①装置

②原理

③电解质溶液浓度基本不变

（4）冶炼金属

 利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

（5）电解原理应用时注意事项

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^－)和分子(Cl₂)通过，这样既能防止H₂和Cl₂混合爆炸，又能避免Cl₂和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量。

②电解或电镀时，电极质量减少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吸附在阴极上。

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，其活泼性小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Cu^2＋浓度会逐渐减小。

④电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。

电化学有关计算的类型和方法技巧

(1)计算类型

原电池和电解池的计算主要包括以下几个方面：

①根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)；

②溶液pH的计算；

③相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算；

④产物的量与电荷量关系的计算。

(2)解题方法

①根据得失电子守恒法计算

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。

③根据关系式计算

借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。串联电路中各电极得失电子数相等，即电路中通过的电量(电子总数)相等。

如以通过4 mol e^－为桥梁可构建如下关系式：

该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。

特别提醒：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e^－)×N_A×1.60×10^－19 C来计算电路中通过的电量。