电解规律
编稿：宋杰审稿:张灿丽
【学习目标】
1、通过电解装置中离子或者电极的放电顺序，能正确地判断阴极和阳极，分析电解产物；
2、进行有关电化学的简单计算。
【要点梳理】
要点一、电解时电极产物的判断
1．阳极产物的判断。
首先看电极，如果是活性电极（除Au、Pt、石墨以外的材料作电极），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。阴离子放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根（SO42－、NO3－等）。
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+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+（H+浓度较大时）＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+（H+浓度较小时）＞Al3+＞Mg2+。
要点诠释：（1）离子的放电顺序主要取决于离子的本性，但还与其他的因素有关（如离子的浓度、溶液的酸碱性等），如在电镀条件下Fe2+、Zn2+的放电顺序在H+之前。
（2）阳离子的放电顺序基本上与金属活动性顺序相反，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但需注意：Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。
【高清课堂：电解规律#电解规律】
要点二、酸、碱、盐溶液电解规律
要点诠释：（1）用惰性电极电解电解质溶液时，首先要全面分析电解质溶液的组成．找全离子并分为阴、阳离子两组，然后排出阴、阳离子的放电顺序，写出两极上的电极反应式，根据两极的电极反应式写出反应的总方程式。
（2）若阴极为H+放电，则阴极区c (OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c (H+)增大；若阴、阳极同时有H+、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。
（3）用惰性电极电解时，若使电解后的溶液恢复原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物，例如电解CuSO4溶液，发生反应2CuSO4+2H2O电解2Cu+O2↑+2H2SO4，
若使溶液恢复原状态，可向溶液中加入CuO，若加入Cu(OH)2（可拆写成CuO·H2O）会使溶液中水量增多，CuSO4溶液被稀释，其他如电解NaOH溶液——加H2O，电解食盐水——通入HCl气体等。
要点三、电化学计算的基本方法
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电量求产物的量与根据产物的量求电量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：1．根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等（或阴、阳两极得、失电子守恒）
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比例式计算。
3．根据关系式计算：根据得失电子守恒定律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。
要点诠释：电解的计算：首先正确书写电极反应式（要特别注意阳极材料）；注意溶液中多种离子共存时，要根据离子放电顺序确定离子放电的先后；最后根据得失电子守恒进行相关计算。
【典型例题】
类型一、电解质溶液的电解规律
例1（2015 衡水模拟）如图为将CO2电催化还原为碳氢化合物的工作示意图，用一种钾盐的水溶液作电解质。下列说法中不正确的是（）
A．工作时，铜片作阴极
B．工作时，K+向铜片电极移动
C．工作时，铂片上的电极反应式为2H2O-4e-====O2↑+4H+
D．若C x H y为C2H4，则生成1 mol C2H4的同时可生成2 mol O2
【思路点拨】根据电子流向判断阴、阳极是解决问题的关键。
【答案】D
【解析】工作时，铜片作阴极，铂片作阳极，K+向阴极移动，阳极发生的反应是水失电子生成O2，故A、B、C正确；由得失电子守恒可知，生成1 mol C2H4时，转移12 mol电子，故同时可生成3 mol O2。
【总结升华】电极反应规律：
（1）阴极：得电子，还原反应。（一般）电极本身不参加反应；一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子。
（2）阳极：失电子，氧化反应。若为金属（非惰性，Au、Pt除外）电极，电极失电子；若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子。
举一反三：
【变式1】pH=a的某电解质溶液中，插入两只惰性电极，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．H2SO4C．AgNO3D．Na2SO4
【答案】A
【高清课堂：电解规律#例1】
【变式2】用电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和硫酸钠溶液一段时间，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法不正确的是
A．当电池负极消耗m g气体时，电解池阴极有m g气体生成
B．电解池的阳极反应式为：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑
C．反应后，电池中n(KOH)不变；电解池中溶液pH变大
D．电解后，c(Na2SO4)不变，且溶液中有晶体析出
【答案】C
类型二、电解的有关计算
例2 用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则电解过程中转移的电子的物质的量为（）。
A．0.1 mol B．0.2 mol C．0.3 mol D．0.4 mol
【思路点拨】本题考查电解池中电极反应情况，在本题中，电解硫酸铜时，阳极生成的氧气，阴极开始生成的是铜，后来生成的是氢气。
【答案】D
【解析】由电解CuSO4溶液的反应的化学方程式2CuSO4+2H2O电解2Cu+O2↑+2H2SO4知，电解过程中只析出Cu和放出O2，故电解后加入CuO就可以复原。但本题提示加入0.1 mol Cu(OH)2可以复原，说明电解过程中不仅有CuSO4被电解，还有H2O被电解。0.1 mol Cu(OH)2相当于0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，由电子守恒0.1 mol CuO～0.1 mol Cu～0.2 mol e－，0.1 mol H2O～0.1 mol H2～0.2mol e－，即共计0.4 mol e－。
【总结升华】解答有关电解的计算，注意离子或者电极放电情况，分析电极放电顺序，最常用的是电荷守恒法以及差量法解答。
例3（2015 西安中学一模）如下图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答：
（1）电源中X极是________（填“正”或“负”）极。
（2）通电5 min时，B中共收集到224 mL（标准状况）气体，溶液体积为200 mL（电解前后溶液的体积变化忽略不计），则通电前c (CuSO4)=________。
（3）若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液的pH=________。
【思路点拨】①电解混合溶液时要注意电解的阶段性。②电极反应式和总电池反应式、电解产物与转移电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。
【答案】（1）负（2）0.025 mol·L－1（3）13
【解析】（1）铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。
（2）C中铜极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子。由4e－～O2，可知B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL。但B中共收集到224 mL气体，说明还有112 mL是H2，即Cu2+全部在阴极放电后，H+接着放电产生了112 mL H2，则通过0.01 mol电子时，Cu2+已完全变为Cu单质。由2e－～Cu，可知n (Cu2+)=0.005 mol，则：c (CuSO4)=0.005 mol÷0.2 L=0.025 mol·L－1。
（3）由4e－～4OH－知，A中生成0.02 mol OH－，则：c (OH－)=0.1 mol·L－1，pH=13。
【总结升华】电解过程中溶液pH [或c (H+)]变化的判断方法有两种：一是利用电解类型进行判断，如H2SO4（aq）、NaOH（aq）的电解，实际上是电解水，因此pH分别减小和增大；二是直接利用电极反应进行判断，比较阴、阳两极析出产物的物质的量之比，既可通过电解化学方程式中的化学计量数作比较，亦可通过电子转移守恒关系作比较。
举一反三：
【变式1】（2015 福建高考）某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是（）。
