1、第五节电解原理及其应用,1.了解电解原理，学会判断电解时电极产物，了解用惰性电极电 解电解质溶液的规律及应用。2.掌握电解原理及其应用，电极产物的判断，用惰性电极电解电 解质溶液的规律及应用。此类试题内容主要包括： (1)电解的原理和应用； (2)电极反应式的书写； (3)电极产物的判断。 此考点属于高考热点，试题主要以选择题形式出现，主要考查 电解的有关概念以及电极反应式的书写和电极产物的判断。,复习目标展示,知识点1 电解原理及电解池问题1：电解原理的理解？电解池的形成条件？电极反应式的书写？,【思维延伸】 电解时电极反应式的书写规律 (1)电极反应：阴极发生还原反应，电极与电源负极相连，
2、且为惰 性电极，本身不参与反应，溶液中的阳离子得电子；阳极与电源正 极相连，发生氧化反应，若为活性电极，则本身参与反应，若为惰 性电极，则是溶液中的阴离子失电子。 (2)书写电极反应式时应注意 首看电极：主要是看阳极是何种类型的电极，若为活性电极，电 极本身被氧化，发生氧化反应。 再看离子：搞清电解质溶液中存在哪些离子，根据放电顺序，书 写电极反应式。 水溶液中始终有H和OH,放电顺序中H、OH之后的离子一 般不参与电极反应。,知识点2 电解原理的应用问题2：电解原理的应用实例有哪些？2铜的精炼 阳极(用粗铜)：Zn2e Zn2、Fe2e Fe2、 Ni2e Ni2，Cu2e Cu2 另外，粗
3、铜中的金、银等金属杂质，因为失去电子能力比Cu弱， 难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，而以阳极泥的形式沉 积下来。 阴极(用纯铜)：Cu22e Cu 电解质溶液用 或 溶液。长时间电解后，电解质溶 液必须补充。,CuSO4,CuCl2,3电镀 电镀是一种特殊的电解,要求镀件必须作阴极,镀层金属作阳极, 含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液(作为电镀液)。 电镀时，理论上电解质溶液的浓度保持不变。4电解法冶炼活泼金属 Na、Mg、Al等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得,5氯碱工业电解饱和食盐水制取烧碱和氯气(1)原理：阳极(用石墨)：2Cl2e Cl2阴极(用Fe)：2H2e
4、H2,(2)饱和食盐水的精制：电解前应除去食盐溶液中的Ca2、Mg2、 等杂质离子，加入试剂依次为过量NaOH溶液、过量BaCl2溶液、过量Na2CO3溶液、稀盐酸(或将过量BaCl2溶液和过量NaOH溶液的顺序互换)。(3)离子交换膜法制烧碱离子交换膜电解槽主要由阳极(用金属钛网制成，涂有钛、钌等氧化物涂层)、阴极(由碳钢网制成，上面涂有镍涂层)、离子交换膜、电解槽框、导电铜棒等组成。,1阳极产物的判断 首先看电极，若是活性电极(除金、铂外的金属)，则电极材料 本身失电子，电极被溶解形成阳离子进入溶液；若是惰性电极 (如石墨、铂、金等)，则根据溶液中阴离子放电顺序加以判断， 放电顺序： 阳极
5、：金属(除Au、Pt外)S2IBrClOH含氧酸根离 子F。2阴极产物的判断 直接根据溶液中阳离子放电顺序加以判断、阳离子放电顺序： AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2 NaCa2K。,考点1 电解过程中电极产物的判断,(1)处理有关电解池两极产物的问题，一定要先看电极，看电极是活性电极还是惰性电极。活性电极在阳极放电，电极溶解生成相应的金属离子，此时阴离子在阳极不放电。对于惰性电极，则只需比较溶液中定向移动到两极的阴、阳离子的放电顺序即可。(2)根据阳离子放电顺序判断阴极产物时，要注意下列两点：Fe3得电子能力大于Cu2，但第一阶段只能被还原为Fe2；Pb2、Sn2
6、、Fe2、Zn2控制一定条件(即电镀)时也能在水溶液中放电；Al3、Mg2、Na、Ca2、K只有在熔融状态下放电。,要点深化,【例1】 (上海市高考题)如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为 石墨电极。则下列有关的判断正确的是 () Aa为负极，b为正极 Ba为阳极，b为阴极 C电解过程中，d电极质量增加 D电解过程中，氯离子浓度不变 解析：在电解池中阳极失去电子，经导线流向电源的正极，再从负 极流出最后到达阴极，而电流方向刚好与电子的流向相反。因此， 可判断a是电源的正极，b是电源的负极，则c是电解池的阳极，Cl 在阳极失去电子转化为Cl2；d是电解池的阴极，产生Cu，电解过程 中，d
7、电极质量增加。,C,1某电解池内盛有CuSO4溶液，插入两根电极，接通直流电源后， 欲达到如下要求：阳极质量不变，阴极质量增加，电解液 pH减小，则应选用的电极是题 () A阴阳两极都有石墨 B铜作阳极，铁作阴极 C铁作阳极，铜作阴极 D铂作阳极，铜作阴极 解析：由题给条件可知，阳极质量不变，阳极材料必须用惰性电 极而不能用非惰性金属电极，阴极材料不限。 答案：AD,变式练习,考点2 电解规律,以惰性电极电解酸、碱、盐的水溶液时变化规律分析如下表：,1电解时电极附近溶液pH的变化(惰性电极) (1)电极区域 A阴极H放电产生H2，阴极区域pH变大。 B阳极OH放电产生O2，阳极区域pH变小。
8、(2)电解质溶液中 电解过程中，既产生H2，又产生O2,则原溶液呈酸性的pH变小， 原溶液呈碱性的pH变大，原溶液呈中性的pH不变(浓度变大)。 电解过程中，无H2和O2产生，pH几乎不变。 电解过程中，只产生H2，pH变大。 电解过程中，只产生O2，pH变小。,要点深化,2电解后电解质溶液的复原 用惰性电极电解时,若要使电解后的溶液恢复到原状态，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2】 如图所示，下列关于实验现象的描述正确的是 (),解析：这是一个电解装置，其中A、D选项中是惰性电极，且电解液都含有氯离子，所以b电极应该放出黄绿色的气体(
9、氯气)；B选项中的a电极质量不变；C选项中所组成的电解池相当于电镀池，其中b电极的铜溶解，质量减少，而a电极上析出铜，质量增加。答案：C,2用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 () A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变 B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液pH减小 C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的 量之比为12 D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的 量之比为11,变式练习,解析：电解稀H2SO4，实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减少，浓度增大，故溶液pH减小，A不正确；电解稀NaOH溶液，阳极消耗OH，阴极消耗H，实质也是电解水，
10、NaOH溶液浓度增大,故溶液的pH增大，B不正确；电解Na2SO4溶液时，在阳极发生反应：4OH4e 2H2OO2，在阴极发生反应：4H4e 2H2，由于两电极通过电量相等,故析出H2与O2的物质的量之比为21，C不正确；电解CuCl2溶液时，阴极反应为Cu22e Cu，阳极反应为2Cl2e Cl2，两极通过电量相等时，Cu和Cl2的物质的量之比为11，D正确。答案：D,客观题 电解过程两极产物的定量计算是高考的基本能力要求， 正确理解电解原理，运用得失电子守恒的方法，求解两 极产物的量是考查学生基本计算能力的题型。,【考题一】 将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、
11、0.6 mol KCl溶 于水，配成100 mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，若在一 极析出0.3 mol Cu，此时在另一极上产生的气体体积(标准状况) 为 () A.4.48 L B5.6 L C6.72 L D7.84 L,B,思路点拨：把三种物质溶于水后,AgNO3和KCl之间发生反应,KCl剩余0.4 mol。与放电有关的离子有：Cu2 0.4 mol Cl 0.4 mol及H、OH，阴极发生：Cu22e Cu，生成0.3 mol Cu时,通过电子0.6 mol；阳极首先发生：2Cl2e Cl2,当0.4 molCl放电时，通过电子0.4 mol，生成Cl2 0.2 mol，阳极再
12、发生：4OH4e 2H2OO2,根据阴阳两极通过电子数相等得,再通过0.2 mol电子时，生成O2 0.05 mol，所以阳极共生成气体0.25mol，即5.6 L(标准状况)。,高分解密把不同的溶液混合后，首先要考虑它们之间能否反应，其次要注意溶液体积的变化。解答本题很容易出现的错误是根据溶液中存在的离子及放电顺序直接计算。,主观题 电解原理在工业生产中有着广泛的应用，灵活运用电解 的知识分析判断工业生产的原理和设计，是重要的考查 方式，应高度重视。,【题型二】 (12分)铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答： (1)工业冶炼铝的化学方程式是 。,(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是
13、，,(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如下图所示。,该电解槽的阳极反应式是 。通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因 。除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口 (填写“A”或“B”)导出。,作答与批改实录,H放电，促进水的电离，c(OH)增大,B,点评1利用铝和碱液反应作为切入点。2电解过程中溶液中各离子浓度的变化。3注意利用电解原理分析。 点拨离子交换膜法电解提纯KOH时,阳极反应为：4OH4e 2H2OO2,阴极反应为:4H2O4e 4OH2H2。电解过程中阳极附近的K通过阳离子交换膜向阴
14、极移动,含氧酸根离子不能通过离子交换膜。一段时间后,阴极附近K、OH浓度变大,从B处(阴极区)得到溶液，蒸发结晶后可得较纯净的KOH。,1(5分)能用电解原理说明的问题是 () 电解是把电能转变成化学能电解是化学能转化成电能 电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化不能 自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现任何 溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生 A. B C D 解析：从能量角度看，电解是把电能转化成化学能的过程，故 对错。电解质溶液的导电过程，必然伴随着两个电极上氧 化还原反应的发生，同时生成新的物质，故、对。某些 不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理供给电能也可
15、 以实现，故对。所以D选项符合题意。 答案：D,2(5分)(2008上海卷)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，外圈呈浅红色。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变小解析：由题意知，外圈呈浅红色，说明该处呈酸性：Cl2H2O HClHClO，则a极上产生Cl2，a极为阳极，b极为阴极，故A、B项均正确；在2NaCl2H2O 2NaOHCl2H2中，H2O作氧化剂，故C项正确；b极上由于H放电，使水的电离平衡正移,导致b极
16、附近溶液中的OH浓度增大，溶液的pH变大，故D项错误。答案：D方法技巧：解答本题应先根据实验现象判断出a、b两极的名称，再根据电解NaCl溶液的有关知识对各项作出判断。,3(5分)某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为31。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是 ()A阴极自始至终只析出H2 B阳极先析出Cl2，后析出O2C电解最后阶段为电解水 D溶液pH不断增大，最后为7解析：解质溶液中,n(Na+)n(Cl-)n(H+)n =3 321，开始电解产生H2和Cl2，随着产生H2和Cl2的同时，生成OH中和H2SO4，且OH过
17、量，最后是电解水，因而最后溶液的pH7，阴极只放出H2。三个阶段分别相当于电解HClNaClH2O。答案：D,4(5分)(2010成都期末)以惰性电极电解CuSO4溶液。若阳极上 产生气体的物质的量为0.010 0 mol，则阴极上析出Cu的质量为 () A0.64 g B1.28 g C2.56 g D5.12 g 解析：电解CuSO4溶液，阳极产生的气体为O2，根据电子守恒， 有2n(O2)n(Cu)，则m(Cu)64 g/mol20.010 0 mol 1.28 g。 答案：B,5(10分)在50 mL 0.2 molL1硫酸铜溶液中插入两个电极，通 电电解(不考虑水分蒸发)。则： (1)若两极均为铜片，试说明电解过程中浓度将怎样变化 。 (2)若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是 _。 (3)如不考虑H在阴极上放电，当电路中有0.04 mol e通过 时，阴极增重_g，阴极上的电极反应式是 _。 解析：(1)、(2)类似于电镀原理。(3)由Cu22e Cu可知：2 mol e1 mol Cu，故阴极析出Cu：0.02 mol 64 g/mol1.28 g。,不变,1.28,点击此处进入 作业手册,点击此处进入 本章综合提升,
