㈠ 求化学中电解原理这一章中重要原理及其概念
考点1 电解池的构成和电解的基本原理 1．(1)电解的反应原理：在 时在阴、阳两极发生氧化还原反应。 (2)电解池：一种把 的装置 (3)电解的电路工作原理：导线上(外电路)电子从电源的负极流出经导线流向电解池的阴极，电解池的阳极上产生电子经导线流入电源的正极。溶液中(内电路)阴离子移向 ，失去电子，阳离子移向 ，得到电子。 2．电解池的构成： ① 、导线 ②两个电极(金属或非金属导体) ③电解质溶液(或熔融的电解质) 特别提醒：电解池的阴阳极由电源的正负级决定 3．电解原理： 以惰性电极(C、Pt)电解CuCl2溶液为例：
[例1] 能用电解原理说明的问题是 ( ) ①电解是电能转变成化学能；②电解是把化学能转变为电能；③电解质溶液的导电是化学变化,金属的导电是物理变化；④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现；⑤任何溶液被电解时必然会导致氧化还原反应的发生 A．①②③④ Ｂ．②③⑤ Ｃ．③④ Ｄ．①③④⑤ [解析]电解质溶液导电时,溶液中的阴阳离子分别向阳极和阴极移动,在两个电极上得失电子,发生氧化还原, 所以电解质溶液的导电过程就是电解过程，此时电源提供电能,把不能自发进行的氧化还原反应转变成现实。金属的导电只是自由电子的定向移动不存在电子得失没有新物质产生，是一种物理过程。 【答案】Ｄ [方法技巧]组合式选择题可以通过排除法进行选择。②和①中只有一个说法是正确的，根据电解原理①是正确的。 考点2电极反应式的书写及溶液浓度和PH的变化 1．离子放电顺序的判断 阳离子在阴极得电子顺序与 相反 Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 阴离子在阳极失电子顺序 金属阳极>S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>高价含氧酸根离子>O2－>F 特别提醒：要注意在水溶液中有些离子不发生放电 2．电极产物的判断 阳极:①根据电极的类型(活泼金属和惰性电极金属)；②根据 顺序. 阴极:根据 顺序 3．用惰性电极电解电解质溶液的规律 电解水型： 电极反应：阴极 4H++4e－=2H2↑；阳极 4OH－－4e－=2H2O+O2↑ 总反应式：
包括高价含氧酸(H2SO4、HNO3)、强碱[NaOH、Ba(OH)2] 、活泼金属的高价含氧酸盐[Na2SO4、K2CO3、Al2(SO4)3]。 (1)分解电解质型： 电极反应式：阴极：amMn++mnae－=amM 阳极：anYm－－mnae－=nYa 包括无氧酸(除HF) 、不活泼金属的无氧酸盐溶液(如CuCl2) (2)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸(除氟化物)盐(如NaCl、MgBr2)溶液的电解 以NaCl溶液为例： 电极反应式：阴极 2H++2e－=H2↑；阳极 2Cl－－2e－=Cl2↑ 总反应式： 阴极由于H+放电，破坏了水的电离平衡，水的电离程度增大，电极附近溶液中OH－浓度增大，溶液pH值增大，整个电解质溶液碱性增强，pH值增大。 (3)放氧生酸型： (如CuSO4、AgNO3)溶液的电解 以CuSO4溶液为例： 电极反应式：阴极 2Cu2++4e－=2Cu；阳极 4OH－－4e－=O2↑+2H2O 总反应式：
阳极由于OH－放电，破坏了水的电离平衡，水的电离程度增大，电极附近溶液中H+浓度增大，溶液pH值减小，整个电解质溶液酸性增强，pH值减小 4．电极方程式的书写和总的离子反应式的书写 电极方程式是以实际反应的微粒符号来表示的，当水中的氢离子或氢氧根离子参加反应时，在电极反应式中表示时就以H+或OH－表示。 总的离子反应式表示时要注明反应条件－电解，总式的书写要符合离子方程式的书写要求。 [例2] (2007年高考江苏卷，电解)某同学按图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( ) (A)电解过程中，铜电极上有H2产生 (B)电解初期，主反应方程式为：Cu＋H2SO4 CuSO4＋H2↑ (C)电解一定时间后，石墨电极上有铜析出 (D)整个电解过程中，H＋的浓度不断增大 [解析] 阳极为铜电极，始终为Cu失电子变为Cu2+,故A错；阴极为石墨，先是H＋得电子放出H2，后是Cu2＋得电子析出Cu，故BC对，在电解过程中消耗H＋，因此浓度变小，故D错。 【答案】BC。 [方法技巧]要学会根据放电顺序来分析电极反应，从而解答相关问题。 考点3：电解原理的有关应用。 1．电解精炼铜 (1)装置组成 ①电极材料： 与电源的正极相连作阳极， 与电源负极相连作阴极 ②电解质溶液：用 作电解液 ③反应原理：阳极铜以及比铜活泼的杂质金属锌、铁、镍等失电子被氧化，转化成离子进入溶液中，不活泼金属如金和银等沉积在阳极下面形成阳极泥，阴极Cu2+得电子被还原在阴极上析出，其它如Zn2+、Fe2+留在溶液中。 ④特征：电解精炼过程中CuSO4溶液的浓度几乎不变，产品纯度高。 2．电镀 (1)装置组成： ①电极材料： (如精铜)与电源的正极相连作阳极， (如铁制品)与电源负极相连作阴极 ②电解质溶液：用含 的电解质配成溶液(如CuSO4溶液加一些氨水)作电镀液 (2)反应原理：阳极镀层金属(铜)失电子被氧化，转化成离子进入溶液中，阴极镀层金属离子Cu2+得电子被还原在阴极上析出。 (3)特征：电镀过程中电解质CuSO4溶液的浓度几乎不变。 3．氯碱工业 工业上用电解饱和食盐水的方法来制取烧碱、氯气和氢气，并以它们为原料进一步生产一系列化工产品,称氯碱工业。 (1) 离子交换膜法电解池的组成： 以石墨为阳极，以钢棒为阴极,精制的饱和食盐水为电解质溶液，用阳离子交换膜将电解槽隔成阴极室和阳极室。 (2) 电解饱和食盐水的反应机理： 电极反应式：阴极 ；阳极 总反应式： 阳极 阴极产物 在上述反应中，由于H+在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水的电离，结果阴极区溶液中OH－浓度增大而呈碱性。 (3) 电解用饱和食盐水的精制 基本步骤：
(4) 阳离子交换膜的作用 将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na+)通过，而且阻止阴离子(Cl－、OH－)和气体通过。这样既可以防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。 [例3] （09广州市高三调研测试）下列关于铜电极的叙述正确的是 学科网 A．铜锌原电池中铜电极上发生氧化反应 学科网 B．电解饱和食盐水制烧碱时，用铜作阳极 学科网 C．电解法精炼铜时，粗铜连接电源的正极 学科网 D．电镀铜和精炼铜时，均用纯铜作阴极 学科网 [解析] 铜锌原电池中铜电极为正极，发生还原反应；电解饱和食盐水制时，阳极为石墨；电解法精炼铜时，粗铜作阳极被氧化，纯铜作阴极，故C正确；电镀铜时，铜作阳极被氧化而进入溶液中。 【答案】C [规律总结] 电解精炼镍的化学原理类似电解精炼铜，要熟悉电解精炼铜的有关知识。
参考答案 考点1 电解池的构成和电解的基本原理 1. 电流通过、电能转化成化学能、阳极、阴极 2. 外接电源 考点2 电极反应式的书写及溶液浓度和PH的变化 1．金属活泼性 2．阴离子放电、阳离子放电 3．不活泼金属的高价含氧酸盐 考点3 电解原理的有关应用 1． 粗铜、纯铜、CuSO4溶液 2．镀层金属、待镀金属制品、镀层金属离子 3．2H++2e－=H2↑；2Cl－－2e－=Cl2↑
㈡ 电解池离子交换膜到底有什么用
离子交换膜是具有离子交换性能的、由高分子材料制成的薄膜(也有无机离子交换股，但其使用尚不普通)。它与离子交换树脂相似，都是在高分子骨架上连接一个活性基团，但作用机理和方式、效果都有不同之处。当前市场上离子交换膜种类繁多，也没有统一的分类方法。一般按膜的宏观结构分为三大类：
1. 非均相离子交换膜 由粉末状的离子交换树脂加黏合剂混炼、拉片、加网热压而成。树脂分散在黏合剂中，因而其化学结构是不均匀的。
2. 均相离子交换膜 均相离子交换膜系将活性基团引入一惰性支持物中制成。它没有异相结构，本身是均匀的。其化学结构均匀，孔隙小，膜电阻小，不易渗漏，电化学性能优良，在生产中应用广泛。但制作复杂，机械强度较低。
3. 半均相离子交换膜 也是将活性基团引入高分子支持物制成的。但两者不形成化学结合，其性能介于均相离子交换膜和非均相离子交换膜之间。
此外，离子交换膜按功能及结构的不同，可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同，但为膜的形式。
离子交换膜可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。电渗析装置的淡化程度可达一次蒸馏水纯度。也可应用于甘油、聚乙二醇的除盐，分离各种离子与放射性元素、同位素，分级分离氨基酸等。此外，在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备，以及燃料电池隔膜与离子选择性电极中，也都采用离子交换膜。离子交换膜在膜技术领域中占有重要的地位，它对仿生膜研究也将起重要作用。
㈢ 离子膜电解操作流程
又称膜电槽电解法，是利用阳离子交换膜将单元电解槽分隔为阳极室和阴极室，使电解产品分开的方法。离子膜电解法是在离子交换树脂（见离子交换剂）的基础上发展起来的一项新技术。利用离子交换膜对阴阳离子具有选择透过的特性，容许带一种电荷的离子通过而限制相反电荷的离子通过，以达到浓缩、脱盐、净化、提纯以及电化合成的目的。这项技术已经用于氯碱的生产,海水和苦咸水的淡化，工业用水和超纯水的制备,酶、维生素与氨基酸等药品的精制，电镀废液的回收，放射性废水的处理等方面，其中应用最广泛、成效最显著的是氯碱工业。在氯碱工业中，利用阳离子交换膜电解槽电解食盐或氯化钾水溶液来制造氯气、氢气和高纯度的烧碱（氢氧化钠）或氢氧化钾。1975年日本旭化成工业公司制成全氟羧酸型离子交换膜，首先实现离子膜电解法制烧碱，同年日本实现工业化生产。
工艺流程 经过两次精制的浓食盐水溶液连续进入阳极室（图1[离子膜电解法生产流程]）,钠离子在电场作用下透过阳离子交换膜向阴极室移动，进入阴极液的钠离子连同阴极上电解水而产生的氢氧离子生成氢氧化钠，同时在阴极上放出氢气。食盐水溶液中的氯离子受到膜的限制，基本上不能进入阴极室而在阳极上被氧化成为氯气。部分氯化钠电解后，剩余的淡盐水流出电解槽经脱除溶解氯，固体盐重饱和以及精制后，返回阳极室，构成与水银法类似的盐水环路。离开阴极室的氢氧化钠溶液一部分作为产品，一部分加入纯水后返回阴极室。碱液的循环有助于精确控制加入的水量，又能带走电解槽内部产生的热量。
离子膜电解槽 根据供电方式的不同，分为复极式和单极式两种。复极式电解槽的各单元电解槽串联相接，电解槽的总电压为各个单元电解槽的电压之和；电路中各台电解槽并联。单极式电解槽的各单元电解槽并联相接，电解槽的总电流为各个单元电解槽的电流之和；电路中各台电解槽串联。有的离子膜电解槽为板式压滤机型结构（图2[压滤机型离子交换膜电解槽结构]）:在长方形的金属框内有爆炸复合的钛－钢薄板隔开阳极室和阴极室，拉网状的带有活性涂层的金属阳极和阴极分别焊接在隔板两侧的肋片上，离子膜夹在阴阳两极之间构成一个单元电解槽。大约 100个左右的单元电解槽由液压装置组成一台电解器。另外，还有类似板式换热器的结构，由冲压的轻型钛板阳极、离子膜和冲压的镍板阴极夹在一起，构成单元电解槽。若干个单元电解槽夹在两块端板之间组成一台电解槽。
离子交换膜 侧链上带有磺酸基和（或）羧酸基等阴离子官能团的全氟聚合物制成的薄膜。对离子膜的要求：①阳离子选择透过性好；②电解质扩散率低；③较高的化学稳定性和热稳定性；④机械强度高，不易变形；⑤电阻小。现代阳离子交换膜大多为聚氟烃织物增强的全氟磺酸－全氟羧酸复合膜。面向阳极的一侧为电阻较小的磺酸基；面向阴极的一侧为含水量低的羧酸基，能抑制氢氧离子向阳极室移动而提高电流效率，有的还处理成为粗糙的表面，或附有微孔状无机物薄膜，以增加全氟羧酸膜的亲水性，减少氢气泡在膜表面上的滞留。这种膜适用于两极间距极小的所谓“零”极距或“膜”间隙的离子交换膜电解槽。
特点 ①总能耗最低（与隔膜电解法和水银电解法相比），在4000A/m电流密度下，每吨烧碱的直流电耗为7.56～7.92GJ(2100～2200kWh)；②烧碱纯度高,50％的氢氧化钠碱液，含氯化钠50～60ppm;③无水银或石棉污染环境的问题；④操作、控制都比较容易；⑤适应负荷变化的能力较大；⑥要求用高质量的盐水；⑦离子膜的价格比较昂贵。
现状和展望 80年代初，先进的离子膜可在 4000A/m的电流密度下运转,电流效率为95％～96％;可以直接生产浓度为35％的氢氧化钠，离子膜的使用寿命约为2年。由于离子膜法具有较多的优点,今后新建的氯碱生产装置一般将采用离子膜法。现有的水银法或隔膜法氯碱厂也会有一部分在技术改造时转换为离子膜法。
㈣ 电解池中“阴离子交换膜”的作用是为了把电解池中的阴离子都通过“阴离子交换膜”进入阴极么
阴离子交换膜是只允许阴离子通过，不可能所有阴离子都过去，这个主要是为了阻止某些副反应的发生。
㈤ 在电解池或原电池中,有阴阳离子交换膜的情况下,离子是如何移动的
阳离子与电流同向(意思是电线从左到右，那么水中则从右到左，组成一个圆，沿圆走)，阳离子交换摸阻隔阴离子离子，使其无法穿过。
阴离子相反。
㈥ 电解槽有哪几种分别有什么区别
分类区别：
1.水溶液电解槽
水溶液电解槽的形式，可分为隔膜电解槽和无隔膜电解槽两类。隔膜电解槽又可分为均向膜(石棉绒）、离子膜及固体电解质膜（如β-Al2O3）等形式；无隔膜电解槽又分为水银电解槽和氧化电解槽等。
采用不同的电解液时，电解槽的结构也有所不同。
水溶液电解槽分有隔膜和无隔膜两类。一般多用隔膜电解槽。在氯酸盐生产和水银法生产氯气和烧碱时，采用无隔膜电解槽。尽量增大单位体积内的电极表面积，可以提高电解槽的生产强度。因此，现代隔膜电解槽中的电极多为直立式。电解槽因内部部件材质、结构、安装等不同表现出不同的性能与特点。
2.熔融盐电解槽
多用于制取低熔点金属，其特点是在高温下运转，并应尽量防止水分进入，避免氢离子在阴极上还原。例如制取金属钠时，由于钠离子的阴极还原电位很负，还原很困难，必须用不含氢离子的无水熔融盐或熔融的氢氧化物，以免阴极析出氢。为此电解过程需在高温下进行，例如电解熔融氢氧化钠时为 310℃，如其中含有氯化钠成为混合电解质时,电解温度为650℃左右。
电解槽的高温可以通过改变电极间距，将欧姆电压降所消耗的电能转变为热能来达到。电解熔融氢氧化钠时，槽体可用铁或镍，电解含有氯化物的熔融电解质时常由于原料中不可避免地带入少量水分，会使阳极生成潮湿的氯气，对电解槽的腐蚀作用很强，因此电解熔融氯化物的电解槽，一般用陶瓷或磷酸盐材料，而不受氯气作用的部位可用铁。熔融盐电解槽中的阴、阳极产物，同样要求妥善隔开，而且应尽快由槽中引出，以免阴极产物金属钠长时间飘浮在电解液表面，会进一步与阳极产物或空气中的氧起作用。
3.非水溶液电解槽
由于非水溶液电解槽在制取有机产品或电解有机物时,常伴随有各种复杂的化学反应,使其应用受到限制，工业化的不多。一般采用的有机电解液，电导率低，反应速度也小。因此，必须采用较低的电流密度，极间距尽量缩小。采用固定床或流化床的电极结构有较大的电极表面积，可提高电解槽生产能力。
㈦ 工业上电解制碱的技术是用离子交换膜法，主要原料是饱和食盐水．下图为离子交换膜法电解原理示意图：请回
（1）电解池中和电源的正极相连的是电解池的阳极，所以A极为电解槽的阳极，氯专离子发生失电子属的氧化反应，即2Cl-→2e-+Cl2↑，故答案为：阳；2Cl-→2e-+Cl2↑；
（2）阳离子交换膜只允许阳离子钠离子通过，而阴离子氢氧根和氯离子均不能通过，故答案为：Na+；Cl-、OH-；
（3）粗盐提纯时加试剂的原则是：氢氧化钠除去镁离子和三价铁离子，碳酸钠一定加在氯化钡之后，这样碳酸钠既可以除去钙离子又可以除去多余的钡离子，盐酸加在最后来除去多余的碳酸根离子和氢氧根离子，故答案为：③②①④；
（4）氯气和热的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、氯酸钠和水，方程式为：3Cl2+6OH-
|