1、电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，电化学原理及其应用是高中化学重要内容,电化学包括原电池、电解池以及金属的腐蚀与防护。电化学考查的问题一般为原电池正、负极的判断、电极反应式的书写及电子转移数目、电子或电流的流向、离子在电解质溶液中的移动方向等考查电化学知识在 STS 中的应用是目前最受欢迎的一种题型，既能体现化学的实用性，又能体现化学命题的时代性与新颖性，使试题在考查电化学知识的同时，又能较好地考查分析问题、灵活解答问题的能力。对本部分知识的考查仍以选择题为主，在非选择题中可能与工业生产、环境保护、新科技、新能源知识相结合进行命题。电化学的命题点侧重于考查对基础知识的综合应用能力，题型既源
2、于教材，又高于教材，对于电解原理及其应用的考查角度多种多样且方式灵活多变。正确区别原电池、电解池和电镀池的不同，掌握原电池、电解规律的应用及有关电解的方法技巧是必考的内容之一，其知识要点是两个原理（原电池原理、电解原理） ，一个规律（电解规律） ，两个应用（原电池原理的应用和电解原理的应用） ，一类计算（电解的计算） 。电解是将电能转化为化学能的一种重要方法。使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。非自发的氧化还原反应在有外接电源时可能被设计为电解池。电解池装置常由直流电源、两个电极、导线及电解质溶液(或熔融电解质) 形成
3、闭合回路构成，多池相连无外接电源时，两极活泼性差异小的池为电解池。电解电解质溶液时，在阴阳两极上首先发生放电反应的离子分别是溶液里最容易放电的阳离子和最容易放电的阴离子。阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。离子的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序是：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见离子的放电顺序是：一般情况下，离子按上述顺序放电，但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大的也可以先放电。如理论上
4、 H 的放电能力大于 Fe2 、Zn 2 ，但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液中，由于溶液中 c(Fe2 )或 c(Zn2 ) c(H )，则先在阴极上放电的是 Fe2 或 Zn2 ，因此阴极上的主要产物为 Fe 或 Zn；但在水溶液中，Al 3 、Mg 2 、Na 等是不会在阴极上放电的。【例 1】下列有关电化学的示意图中正确的是( )电解后，如果只产生 H2不产生 O2，则溶液 pH 变大；如果只产生 O2不产生 H2，则溶液 pH 变小；如果既产生 O2又产生 H2，若原溶液呈酸性则 pH 减小，若原溶液呈碱性则 pH 增大，若原溶液呈中性则 pH 不变；如果既无 O2产生也无 H2产
5、生，则溶液的 pH 均趋于 7。酸、碱、盐溶液的电解规律(惰性电极作阳极)：电解规律 电解质溶液类型 实例电解水型 含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐溶液 NaOH 溶液、H 2SO4溶液电解电解质型无氧酸、不活泼金属无氧酸盐溶液(HF、氟化物除外)HCl、CuCl 2溶液放 H2生碱型 活泼金属无氧酸盐溶液(F 除外) NaCl 溶液放 O2生酸型 不活泼金属含氧酸盐溶液 CuSO4溶液电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解 CuSO4溶液，Cu 2 完全放电之前，可加入 CuO 或 CuCO3复原，而 Cu
6、2 完全放电之后，应加入 Cu(OH)2或 Cu2(OH)2CO3复原。【例 2】用下图所示装置除去含 CN 、Cl 废水中的 CN 时，控制溶液 pH 为 910，阳极产生的 ClO 将 CN 氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是( )A.用石墨作阳极，铁作阴极B.阳极的电极反应式为 Cl 2OH 2e =ClO H 2OC.阴极的电极反应式为 2H2O2e =H22OH D.除去 CN 的反应：2CN 5ClO 2H =N22CO 25Cl H 2O电解饱和食盐水的方法来制取 NaOH、Cl 2、H 2，通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na 、Cl 、H 、OH ，通电时 Na 、H
7、 移向阴极，H 放电，Cl 、OH 移向阳极，Cl 放电。阴极因 H 放电，导致水的电离平衡向右移动，致使生成 NaOH。工业上习惯把电解饱和食盐水叫做氯碱工业。阳极反应式 2Cl 2e =Cl2(氧化反应)阴极反应式 2H 2e =H2(还原反应)化学方程式2NaCl2H 2O H2Cl 22NaOH= = = = =电 解 离子方程式2Cl 2H 2O H2Cl 22OH = = = = =电 解 应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法叫电镀。电镀时，一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液，把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极，待镀金属制品与直流电
8、源的负极相连，作阴极。电镀特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液 pH 等保持不变。如铁片上镀银如图所示：粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用 CuSO4溶液作电解质溶液。电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属 Zn、Fe 等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，不比铜活泼的金属 Ag、Au 等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜在纯铜上析出。电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如精炼镍时 Cu 也会沉积)。金属冶炼的本质是使矿石中的金
9、属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来，即 Mn ne =M。电解法用于冶炼 K、Na、Mg、Al 等较活泼的金属，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。如电解熔融的氯化钠可制取金属钠：2NaCl(熔融) 2NaCl 2。= = = = =电 解 【例 3】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量 Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性 Fe2 Ni2 Cu2 )( )A.阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni 2 2e =NiB.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2 和 Zn2D.电解后，电解槽
10、底部的阳极泥中有 Cu 和 Pt，没有 Zn、Fe、Ni隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许 H 和其他阳离子通过，不允许阴离子通过；阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过；质子交换膜，只允许 H 通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。隔膜能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应，能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。【例 4】双隔膜电解池的结构示意图如图所示,利用该装置可以电
11、解硫酸钠溶液以制取硫酸和氢氧化钠,并得到氢气和氧气。对该装置及其原理判断正确的是( )A.a 气体为氢气,b 气体为氧气B.A 溶液为氢氧化钠,B 溶液为硫酸C.c 隔膜为阳离子交换膜,d 隔膜为阴离子交换膜D.该电解总反应的化学方程式可以表示为 2Na2SO4+6H2O 2H2SO4+4NaOH+O2+2H 2【考点练习】1下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中错误的是( )A用石墨电极电解饱和食盐水的阴极反应式：Na e =NaB用铜电极电解 CuSO4溶液的阳极反应式：Cu2e =Cu2C用石墨电极电解熔融 NaCl 的阴极反应式：Na e =NaD用石墨电极电解 NaOH 溶液的阳极
12、反应式：4OH 4e =2H2OO 22若在铜片上镀银时，下列叙述正确的是( )将铜片接在电源的正极上 将银片接在电源的正极上 在铜上发生的反应是：Ag e =Ag 在银片上发生的反应是：4OH 4e =O22H 2O 需用硫酸铜溶液为电镀液 需用硝酸银溶液为电镀液A BC D3取一张用饱和 NaCl 溶液浸湿的 pH 试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现 a 电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色。则下列说法错误的是 ( )Ab 电极是阴极 Ba 电极与电源的正极相连接C电解过程中，水是氧化剂 Db 电极附近溶液的 pH 变小4.将如图所示实验装置的
13、K 闭合，下列判断正确的是( )A.Cu 电极上发生还原反应 B.电子沿 ZnabCu 路径流动C.片刻后甲池中 c(SO )增大 D.片刻后可观察到滤纸 b 点变红色245.电解法处理酸性含铬废水(主要含有 Cr2O )时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应27Cr2O 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O，最后 Cr3 以 Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是( )27A.阳极反应为 Fe2e =Fe2 B.电解过程中溶液 pH 不会变化C.过程中有 Fe(OH)3沉淀生成 D.电路中每转移 12 mol 电子，最多有 1 mol Cr2O 被还原276.下图所示
14、装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放 100g5.00%的 NaOH 溶液、足量的 CuSO4溶液和100g10.00%的 K2SO4溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得丙中 K2SO4的质量分数为 10.47%，乙中 c 电极质量增加。据此回答问题：(1)电源的 N 端为_极。(2)电极 b 上发生的电极反应式为_。(3)列式计算电极 b 上生成的气体在标准状况下的体积：_。(4)电极 c 的质量变化是_g。7.下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。请回答下列问题：(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式：_。(2)离子交换膜的作用为_、_。
15、(3)精制饱和食盐水从图中_(选填“a”、“b”、“c”或“d”，下同)位置补充，氢氧化钠溶液从图中_位置流出。(4)电解时用盐酸控制阳极区溶液的 pH 在 23，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用： _。8.电解的应用比较广泛，回答下列问题：(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是_(填字母，下同)。a.Fe2O3b.NaClc.Cu2S d.Al2O3(2)CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含 Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_。a.电能全部转化为化学能 b.粗铜接电源正极，发生氧化反应 c.溶液中 Cu2 向阳极移动 d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、
16、Au 等金属 e.若阳极质量减少 64 g，则转移电子数为 2NA个 f.SO 的物质的量浓度不变(不考虑溶液24体积变化)(3)如图为电解精炼银的示意图，_(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若 b 极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为_。(4)利用如图装置电解制备 LiOH，两电极区电解液分别为 LiOH 和 LiCl 溶液。B 极区电解液为_(填化学式)溶液，阳极电极反应式为_，电解过程中 Li 向_ (填“A”或“B”)电极迁移。(5)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al 2Cl 和 AlCl 组成的离子液体作电解液时， 7 4可在钢制品上电镀铝。
17、钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_。若改用 AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。参考答案1.【解析】食盐水中存在 Na 和 H 两种阳离子，根据放电顺序，阴极 H 放电，电极反应式为2H 2e =H2。【答案】A2.【解析】铜片上镀银，铜片作阴极，接电源负极，错；银片作阳极，接电源正极，正确；铜电极上，Ag 得电子析出，正确；银片是阳极，失电子变成 Ag 落入电解液，错；需用 AgNO3作电镀液，正确，错。正确的为。【答案】B3.【解析】由试纸变色可知，a 电极产生 Cl2，应为电解池的阳极，与电源正极相连，则 b 为阴极。D
18、 项中 b 电极上 H 放电，附近 OH 浓度增大，pH 变大。【答案】D5.【解析】电解时用铁作阳极，失去电子生成 Fe2 ，Fe 2 将废水中的 Cr2O 还原为 Cr3 ，A 项正确；阴极反27应式为 2H 2e =H2，溶液的 pH 变大，B 项错误；电解过程中 H 在阴极放电，Fe 2 还原 Cr2O 时也消耗27H ，使溶液的 pH 升高， Fe3 转化为 Fe(OH)3沉淀，C 项正确；根据电极反应式 Fe2e =Fe2 ，可知每转移12 mol e 生成 6 mol Fe2 ，6 mol Fe 2 可还原 1 mol Cr2O ，D 项正确。【答案】B276.【解析】由题中信息
19、 c 的电极质量增加知：c 极上析出铜，故 c 为阴极，d 为阳极，e 为阴极，f 为阳极。(1)N 为正极，M 为负极，a 为阴极，b 为阳极。(2)甲烧杯中 b 极上发生反应为 4OH 4e =2H2OO 2。(3)电解K2SO4溶液实际上是电解水，设电解水的质量为 m，则 100 g10.00%(100 g m)10.47%，解得 m4.5 g，即 0.25 mol H2O，每电解 2 mol H2O 转移 4 mol 电子，故整个装置发生电极反应转移 0.5 mol 电子，产生 O2的体积为 V nVm 22.4 Lmol1 2.8 L。(4)c 极上析出铜的质量为 64 gmol1
20、16 0.5 mol4 0.5 mol2g。【答案】(1)正 (2)4OH 4e =2H2OO 2(3)水减少的质量：100 g 4.5 g，生成 O2的体积：(110.00%10.47%) 22.4 Lmol1 2.8 L(4)164.5 g18 gmol 1 127.【解析】(1)电解饱和食盐水时，溶液中的 Cl 在阳极失电子，发生氧化反应生成 Cl2，H 在阴极得电子生成H2，使阴极区溶液中水的电离平衡向电离方向移动， c(OH )增大，电解离子方程式为 2Cl 2H 2OCl2H 22OH 。(2)离子交换膜只允许 H 通过，不能使阴离子和 Cl2、H 2分子通过，阻止= = = =
21、=电 解 OH 进入阳极室与 Cl2反应，阻止阳极产生的 Cl2和阴极产生的 H2混合发生爆炸。(3)随着电解的进行，NaCl 不断消耗，所以应及时补充，精制饱和食盐水从阳极区的 a 位置补充。由于阴极 H 不断放电，附近的溶液显碱性，NaOH 溶液从图 d 位置流出，水不断消耗，故 b 口不断加入水，从 c 口流出的是稀 NaCl 溶液。(4)在阳极区加盐酸，增大 c(HCl)，抑制 Cl2H 2OHCl HClO，减少 Cl2在水中的溶解，有利于 Cl2逸出。【答案】(1)2Cl 2H 2O 2OH H 2Cl 2 (2)阻止 OH 进入阳极室，与 Cl2发生反应，= = = = =电 解
22、 Cl22NaOH= =NaClNaClOH 2O 阻止阳极产生的 Cl2和阴极产生的 H2混合发生爆炸 (3)a d (4)Cl 2与水反应：Cl 2H 2OHCl HClO，增大 HCl 的浓度使平衡逆向移动，减少 Cl2在水中的溶解，有利于 Cl2逸出64 g 包括 Al、Zn 及 Cu，故当阳极质量减少 64 g，电子转移数目不等于 2NA个。(3)电解精炼银与电解精炼铜原理相似。电解精炼银装置中，含有杂质的粗银作阳极，电解池的阳极与电源的正极相连，则该装置中 a 极为杂质的粗银。该电解池的 b 极为阴极，阴极上有红棕色气体，则知 NO 被还原为 NO2，电极反应式为 3NO 2H e
23、 =NO2H 2O。(4)根据电解装置图，两电极区电解液分别为 LiOH 和 LiCl 溶液，B 区产生 H2， 3电极反应式为 2H 2e =H2，剩余 OH 与 Li 结合生成 LiOH，所以 B 极区电解液为 LiOH 溶液，B 电极为阴极，则 A 电极为阳极，阳极区电解液为 LiCl 溶液，电极反应式为 2Cl 2e =Cl2，电解过程中 Li 向 B 电极迁移。(5)在钢制品上电镀铝，故钢制品作阴极，与电源负极相连。由于电镀过程中“不产生其他阳离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al 元素在熔融盐中以 Al2Cl 和 AlCl 形式存在，则电镀过程中负极电极反应式 7 4为 4Al2Cl 3e =Al7AlCl 。水溶液中得电子能力 Al3 H ，故阴极上的电极反应式为 7 42H 2e =H2。【答案】(1)bd (2)bdf (3)a NO 2H e =NO2H 2O(或 3NO 4H 3e =NO2H 2O、2NOO 2=2NO2) (4) LiOH 2Cl 2e =Cl2 B (5)负 34Al2Cl 3e =Al7AlCl H 2 7 4
