化学 · 高中 · 约 6 分钟

电解池工作原理与金属防护:放电顺序、氯碱工业与电镀

电解池题的套路是「先定电极、再查顺序」:阳极看是不是活性电极,阴极按阳离子放电顺序来。氯碱工业、电镀、金属防护三个应用各有一套固定表述,背熟即可拿分。

电解池的构成与电极反应

电极连接与反应名称记忆
阳极接电源正极,发生氧化反应(失电子)阳极氧化:阳失(阳极失电子)
阴极接电源负极,发生还原反应(得电子)阴极还原:阴得(阴极得电子)

放电顺序:阳极上活性电极(金属本身)优先溶解,其次是 S²⁻ 大于 I⁻ 大于 Br⁻ 大于 Cl⁻ 大于 OH⁻ 大于含氧酸根;阴极上 Ag⁺ 大于 Fe³⁺ 大于 Cu²⁺ 大于 H⁺(酸)大于 Pb²⁺ 大于 Fe²⁺ 大于 Zn²⁺(水溶液中氢后金属先放电)。

两个核心工业应用

  • 氯碱工业:电解饱和食盐水,阳极放 Cl₂,阴极放 H₂ 并生成 NaOH,总反应 2NaCl + 2H₂O →(电解) 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑
  • 电解冶炼铝:2Al₂O₃ →(电解、冰晶石) 4Al + 3O₂↑,冰晶石降低氧化铝熔点;电解只能得到铝,不能用碳还原
  • 电镀:镀件接阴极,镀层金属接阳极,电解液含镀层金属离子——阳极溶解补充离子,镀件上析出镀层
  • 电解精炼铜:粗铜接阳极溶解,纯铜接阴极析出,杂质沉入阳极泥,CuSO₄ 溶液作电解液

金属的两种电化学防护

方法原理被保护金属的角色
牺牲阳极的阴极保护法原电池原理:活泼金属作负极被腐蚀作正极,被保护
外加电流的阴极保护法电解池原理:外接电源强制输电子接电源负极作阴极,被保护

辨析:电解含氧酸溶液,最后剩下什么

电解稀硫酸或 NaOH 溶液,本质都是电解水(阳极 OH⁻ 放氧、阴极 H⁺ 放氢),溶质只起导电作用,浓度随水的消耗而增大;而电解盐酸阳极放 Cl₂、电解 CuSO₄ 溶液阴极析铜阳极放氧,电解质都被真正消耗。判断「电解后溶液浓度如何变化」要先判断「电解的到底是不是水」,这是选择题最爱设的一档。

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