【本讲教育信息】
一. 教学内容：
电解原理
二. 教学目标：
1、了解电解池的结构特点；
三. 教学重点、难点：
电解原理，电极反应式及电解方程式的书写
四. 知识分析：
（一）电解池的结构特点及电解反应原理：
电解：是电流通过电解质溶液而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程。 电解池：把电能转化为化学能的装置。电解池分阴、阳极，阴极与电源的负极相连，发生还原反应；阳极与电源的正极相连，发生氧化反应。
说明：
1、电解与电离的比较：电解是电流通过电解质溶液而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程，在这一过程中有新的物质生成，发生了化学反应。而电离是电解质在水溶液中或熔融状态下离解成自由移动的离子的过程，它没有新的物质生成，不属于化学变化。
2、组成电解池的条件有：外接直流电源且与两极相连；两个电极；电解质溶液或熔融电解质。
3、电解池的电极分阴阳极，其中与电源的负极相连的称为阴极，发生还原反应；与电源的正极相连的称为阳极，发生氧化反应。
4、电解池电子流向：电子由电源的负极→电解池的阴极，再由电解质溶液→电解池的阳极→电源正极。溶液中离子的移动方向：溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。
5、电解池的反应原理：
阴极：溶液中的阳离子得到电子，发生还原反应。
阳极：活性电极（除铂、金以及非金属等惰性电极）以及溶液中的阴离子失去电子，发生氧化反应。
阴极和阳极发生的电极反应中通过的电子的电量相等。
6、在电极反应中，由于电解质溶液和电极都可能发生反应，因此，电解反应后，电极本身和电解质溶液都可能发生变化。
7、电解质溶液的导电过程，就是它的电解过程，必然在阴阳两极发生氧化还原反应，必有新的物质生成。
（二）电解产物的判断：电解质溶液通直流电进行电解时，对电解产物的判断，既要考虑阴阳离子的氧化还原能力，还要考虑电极材料、离子浓度、溶液的酸碱性等．判断电解产物首先考虑电极材料，然后再根据电解质溶液中离子的放电顺序进行判断．
说明：
1、电极材料可分为活性电极和惰性电极两种，活性电极为在金属活动性顺序表中银以前的金属所作的电极，作为阳极时，可作为还原剂参加电极反应，作阴极时一般不反应；而惰性电极是由铂、金以及非金属元素组成的电极，它们在电解池中无论是作阳极还是作阴极，都不参与电极反应．
2、活性电极（金属电极）作阳极，阳极反应总是金属电极发生失电子反应即氧化反应．而阴极反应与用惰性电极电解溶液时情况相同，不参与电极反应．可用电极反应式表示如：阳极：Ｍ－ne－＝Mn＋．
3、用惰性电极电解电解质溶液时，溶液中阴阳离子的放电顺序如下：
电解过程中阳离子的放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+>Al计数器芯片3+>Mg2+>Na+，即与金属活动性顺序表相反，金属（氢）阳离子的氧化性越强，其越容易得到电子．
电解过程中阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－，即阴离子的还原性越强，其在电解池的阳极越容易失去电子．
4、用惰性电极电解不同的电解质溶液时，电解质溶液和电极产物是不一样的．我们可以分为以下几种情形加以分析：
①电解电解质本身，即电解质溶液的阴阳离子分别在电解池的阳极和阴极放电．如：电解CuCl2（阳极：2Cl－―2e－ ＝Cl2，阴极：Cu2+＋2e－＝2Cu）、HCl溶液（阴极：2H+＋2e－＝H2↑，阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑）．即电解无氧酸或无氧酸的某些弱碱盐溶液时，就是电解它本身，此时电解质溶液的浓度降低．
②电解时，电解质的阳离子放电，阴离子不放电，如：电解硝酸银溶液（阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2，阴极：4Ag＋+4e－＝Ag，4AgNO3+2H2O＝4Ag+O2↑+4HNO3）或硫酸铜溶液（阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2，阴极：2Cu2++4e－＝2Cu，2CuSO4行波进位加法器+2H2O＝2Cu+O2↑+ 2H2SO4）等．即电解含氧酸的某些弱碱盐溶液时，电解质和水都发生了变化，溶液的酸性增强．
③电解时，电解质的阴离子放电，阳离子不放电，如：电解NaCl溶液
（阳极：2Cl――2e－＝Cl2，阴极：2H＋＋2e－＝H2，2NaCl+2H2O＝2NaOH+H2↑+Cl2
↑）和KI溶液（阳极：2I――2e－＝I2，阴极：2H＋＋2e－＝H2，2KI+2H2O＝2KOH+H2↑+I2）等．即电解无氧酸的某些强碱盐溶液时，电解质和水都发生了变化，溶液的碱性增强．
④电解过程中电解质的阴阳离子都不放电，实际上就是电解水，此时的电极反应式为：阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2，阴极：4H＋＋4e－＝2H2，2H2O＝2H2↑+O2↑．即电解含氧酸的强碱盐溶液，此时电解质没有变化，水减少，溶液的浓度增大，如电解硫酸钠、氢氧化钠、硫酸、硝酸等溶液．
5、在用惰性电极电解时，电解质溶液减少的质量等于阴阳两极析出物质的质量之和。因此，若要加入某种物质使电解质溶液复原，原则上是“出什么加什么”即只要加入阴阳两极析出的产物相互化合所形成的生成物即可。如阴极析出铜，阳极析出氧气，则只需要加入氧化铜就可以使电解质溶液复原。
【典型例题】
［例1］pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH>a，
则该电解质可能是： （ ）
A. NaOH B. H2SO4 C. AgNO3 D. Na2SO4
解析：A电解NaOH溶液，阳极消耗OH－，阴极消耗Ｈ＋，实际上是电解水，由于溶液体积减小，溶质NaOH溶液浓度变大，pH增大．
B电解稀硫酸溶液，实质上也是电解水，液体体积变小，溶质硫酸浓度增大，pH减小．
C电解硝酸银溶液，阴极上Ag＋放电，阳极上消耗水电离出的OH－，Ｈ＋浓度增大，pH减小，电解反应为：4AgNO3＋2H2O＝4Ag＋4HNO3＋O2↑
D电解Na2SO4溶液，实质上也是电解水，液体体积变小，溶质Na2SO4浓度增大，pH不变．
答案：A
［例2］用石墨做电极电解1mol/LCuSO4溶液，当c（Cu2+）为0.5mol/L时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状况 （ ）
A. CuSO4 B. CuO C. Cu（OH）2 D. CuSO4·5H2O
解析：电解过程中的反应为：阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2，阴极：2Cu2++4e－＝2Cu，2CuSO4+2H2O＝2Cu+O2↑+2H2SO4．由以上反应可知，电解使2molCuSO4和2molH2O变成了2molH2SO4，同时析出铜，放出氧气．溶液中每生成1molH2SO4，即减少1molCuSO4和1molH2O．由此可知，要使溶液恢复至原来状况，应加入CuO，反应为
CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O．
加入Cu车头时距（OH）2，也可与H2烤花炉SO4反应，生成CuSO4和H2O，但生成的水量较多，溶液不能恢复至原状况．
Cu（OH）2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O
本题也可从溶液中减少的物质来考虑，这样更简单一些，从溶液中析出的物质是铜和氧气，每放出1mol氧气，即析出2mol铜，铜与氧气的物质的量之比为2：1，所以加入CuO可恢复原状况．
答案：B
［例3］已知铅蓄电池的两极分别为Pb和PbO2，在放电时起原电池的作用，充电时起电解池的作用．铅蓄电池发生反应的化学方程式可表示为：
（1）写出放电时负极发生反应的化学方程式： ．
（2）当蓄电池作为电源，电解CuSO4溶液生成1.6gCu时，蓄电池内消耗硫酸的物质的量是多少？
（3）给蓄电池充电时，若要使3.03gPbSO4转变为Pb和PbO2，需多少物质的量的电子．
解析：此题涉及蓄电池的电化学反应原理、电解CuSO4溶液的反应原理、电极反应和有关电池反应、电解反应的计算等知识．考查学生的分析能力、计算能力以及思维的严密性和整体性．解此题的关键在于：①弄清蓄电池以及电解CuSO4溶液的反应原理；②把握电池反应和电解反应中转移的电子数相等这一恒等关系．
（1）蓄电池放电时发生原电池反应．负极上的反应是：Pb＋－2e ＝PbSO4↓
（2）由电池反应有2e －2H2SO4的关系，以及电解反应：2CuSO4+2H2O＝稀土永磁同步电机2Cu+O2↑+2H2SO4．得出4e －2Cu的关系，再依据电子守恒的关系，可得2e－－2H2SO4－Cu的关系．则电解CuSO4溶液生成的铜的物质的量为：1.6/64＝0.025mol，所以蓄电池中消耗的硫酸的物质的量为0.05mol．
（3）蓄电池充电时发生电解反应：2PbSO4＋2H2O＝Pb＋PbO2＋2H2SO4，则有2e －2PbSO4的关系．3.03gPbSO4的物质的量为3.03/303＝0.01mol，则转变为Pb和PbO2需电子的物质的量为0.01mol．
答案：（1）Pb＋－2e－＝PbSO4↓；（2）0.05mol；（3）0.01mol
［例4］用铜电极电解Ｔ℃的饱和Na2SO4溶液，若保持电解过程中溶液的温度不变，当阴极生成amol的气体时，溶液中析出bgNa2SO4·10H2O，求Ｔ℃时Na2SO4饱和溶液的质量分数．
解析：用铜作电极，阳极上铜溶解，电极反应为：Cu－2e－＝Cu2+；阴极上生成H2，电极反应为：2H＋＋2e－＝H2，阴极累积的OH－与阳极生成的Cu2+反应生成Cu（OH）2
沉淀．总反应为：Cu＋2H2O＝Cu（OH）2＋H2（电解），即每生成amol的H2，就有2amol的水被电解，分解的水与被析出的晶体可组成T℃的饱和Na2SO4溶液．该饱和溶液的质量为bg＋2amol×18g/mol＝（b＋36a）g．溶质的质量为：142b/322g，则Ｔ℃的饱和Na2SO4溶液的质量分数为：71b/161（b＋36a）
答案：71b/161（滤油机滤布b＋36a）
【模拟试题】
1、在水中加等物质的量的Ag+，Pb2 +，Na+，SO42－，NO3－，Cl－，该溶液放在用惰性电极做电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量比为 （ ）
