1、化学反应/化学反应及能量变化/第 10 课时第 1 页 共 8 页第 10 课时 教学目标一、知识性目标：通过复习 ，使学生对电解池的概念认识有所加深，深入理解电解原理。二、技能性目标：通过复习 ，使学生能正确地表示电解池的电极名称，书写电极反应式及进行与电解有关的计算，能用电解原理解释一些生产和生活中的实际问题。三、体验性目标：在复习过程中，让学生体会到电解和电镀在人类生产和生活中的重要意义，激发学生学好电解知识的热情和积极性。考点 14：电解一、考点综述电解是与原电池一样重要的高考热点题材。它往往与原电池、电子守恒等理论及电解食盐水、氯碱工业等实际相结合，更显能力考察立意。电解的考察内容通
2、常有：（1）电解原理；（2）电解过程中的守恒及其它计算；（3）电解在生产、生活中的应用；（4）比较金属的活泼性；（5）与物理电学内容的综合。二、考点突破例 1（03 年上海高考题）右图是电解 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A. a 为负极、b 为正极 B. a 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 电流方向是本题的解题关键。首先根据电流方向可以确定电源的正极是 a、负极是 b；第二步根据电源的正、负极判断出 c 为阳极、d 为阴极。第三步，阳极上发生的是氧化反应，Cl -被氧化为 Cl2，阴极上发生的
3、是还原反应，Cu 2+被还原为Cu 单质而在阴极上析出并附着在阴极上。答案 C 。命题意图 考察学生对电解原理的掌握程度及运用能力。变式 1 把锌片和铁片放在盛有稀食盐水的酚酞溶液的表面皿中。如图所示，经过一段时间后，最后观察到变红的区域是A和 B和 C和 D和变式 2 将 K2MnO4 溶液酸化时，可制得KMnO4：3MnO 42-+4H+=2MnO4-+MnO2+2H2O，但最高产率只有 66.7%，所以制取 KMnO4常用电解法，即以铁、石墨作电极电解 K2MnO4 溶液，则下列有关叙述正确的是A铁作阳极，电极反应为： Fe2e -=Fe2+B铁作阳极，电极反应为：2H +2e-=H2C
4、石墨作阳极，电极反应为：MnO 42e- =MnO4-D石墨作阴极，电极反应为： 4OH4e- =O2+2H 2O变式 3 从 H+、Cu 2+、 Na+、SO 42-、Cl -5 种离子中两两恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：（1）以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是 。化学反应/化学反应及能量变化/第 10 课时第 2 页 共 8 页（2）以碳棒为阳极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是 。（3）以碳棒为阳极，铁棒作阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是 。例 2 用惰性电极电解氯化铜溶液时，当电流为 I 安，通电时间为 t mi
5、n 时，阴极增重 m 克，在阳极收集到（标准状况）为 VL。又知 1 个电子的电荷量为 Q 库，铜的摩尔质量为 M g/mol，则阿佛加德罗常数的计算式为A. 672It/Qv B. 30MIt/mQC. It/QV D. 32It/mQ解析 用惰性电极电解氯化铜溶液，阳极产生氯气，阴极析出铜。两极通过的电量相等，析出铜和产生氯气的物质的量相等。由析出铜得到电子的物质的量等于通过的电量得：(m/M)2N AQ=It60，解得：NA=30MIt/mQ由生成氯气失去电子的物质的量等于通过的电量得：(V/22.4) 2NAQ=It60，解得：NA=672It/Qv 。答案 AB 。命题意图 考察学生
6、对电解过程中电子（电量）守恒原理的运用能力。变式 1 将 1L 含有 0.4 mol CuSO4 和 0.2 mol NaCl 的混合溶液用惰性电极进行电解，一段时间后，在一个电极上得到 0.3 mol Cu，另一个电极放出气体的体积（标准状况）为A13.44L B4.48L C5.6L D6.72L变式 2电解 4.55%NaOH 溶液 100g，一段时间后溶液的浓度为 5%，则阳极产生气体在标准状况下的体积为A112L B56L C28L D168L变式 3 用铂电极电解 CuSO4 溶液，当 c（Cu 2+）降至原来的一半时停止通电，则加入下面物质能使溶液恢复成原来浓度的是A无水 CuS
7、O4 BCuO CCu(OH) 2 DCuSO 45H2O三、考点拓展例 3 生产高纯度氢氧化钠的离子交换膜电解槽，采用阳离子交换膜把阴极室和阳极室隔开，阳离子交换膜“只允许”阳离子通过，原料食盐水加入阳极区，未反应完的食盐水从阳极区取出经精制后送回阳极室；从外部加水到阴极室调节生成的烧碱液浓度并取出，与普通隔膜法相比，离子交换膜电解槽有如下特点：（1）得到高纯度的固体烧碱。（2）得到高浓度的烧碱液，大大降低了用于蒸发浓缩的能耗。（3）要求高浓度的原料中所含的 Ca2+、Mg 2+等金属离子的总量控制在 0.1g 以下。请根据电解食盐水的有关原理及上述两种膜（交换膜和隔膜）的性能，简单说明交换
8、膜电解槽具有上述特点的原因。解析（1）隔膜法电解得到的固体烧碱其主要杂质为 Cl 、和 ClO3 ，在离子交换膜法中，由于 NaCl 是从阳极区加入，其中 Cl 不易通过离子交换膜进入阴极区，所以所得烧碱中含 Cl 少。 ClO3 是 Cl2 与 OH 反应生成的，在离子交换膜法中，在阴极区产生的OH 很难透过离子交换膜与 Cl2 反应，所以 NaClO3 少，而隔膜法则较难避免上述反应。（2）在离子膜法中，从阴极室取出烧碱液浓度随电解进行而增大，隔膜法中阴极液是NaOH 和 NaCl 混合液，过度电解会使副反应加剧，因此电解到含 10%的 NaOH(此时含NaCl 15%)取出蒸发浓缩，不像
9、离子膜法可得高浓度 NaOH 溶液，蒸发浓缩能耗低。（3）与 Na+一样，Ca 2+、Mg 2+都是阳离子，可以通过离子膜到达阴极，并与 OH 形成难溶化合物，堵塞离子交换膜，从而影响膜作用的发挥。答案见解析。命题意图 考察学生对电解原理和离子行为的掌握程度。变式 1由于 Fe（OH） 2 极易被氧化，所以实验室很难用铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的 Fe(OH)2 沉淀。若用图中所示的实验，则可制得纯净的 Fe(OH)2 沉淀。两极材料化学反应/化学反应及能量变化/第 10 课时第 3 页 共 8 页分别为石墨和铁。（1）a 极材料为 ,电极反应式 。（2）电解液 C 可以是（填序号） 。A
10、. 纯水 B.NaCl 溶液 C. NaOH 溶液 D.CuCl2 溶液（3）液体 d 为苯，其作用是 ，在加入苯之前，对 C 应作的简单处理是 。（4）为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是 。A.改用稀硫酸做电解液 B.适当增大电源电压C.适当减少两电极间距离 D.适当降低电解液的温度变式 2 在常温下，用惰性电极电解饱和 Na2CO3 溶液，下列说法中不正确的是A溶液的 pH 不变 B溶液中 Na2CO3 的物质的量不变CNa 2CO3 溶液的浓度不变 DNa 2CO3 水解程度不变变式 3 在 A、B、C3 个烧杯中分别盛有同体积、同物质的量浓度的 NaNO3、HCl 和KCl
11、溶液，用石墨作电极，将它们串联进行电解，一段时间后，电解液 pH 增大的烧杯是 。pH 不变的烧杯是 。A 、C 两杯阳极电极反应的式分别是： ， 。如果把 A、B、C 杯中电极都换成铁和石墨，并用导线连接（不与电源相连） ，则各杯中铁片受腐蚀情况 。考点 15：电镀一、考点综述电镀是电解原理在生产中的运用，所以它通常不会单独出题，而常常与电解或原电池结合在一起进行考察。电镀的特点是本部分内容在高考中考察的重点之一。二、考点突破例 4 用电解原理使含杂质的粗铜（Cu、Ag、Zn）得到纯铜。操作要使粗铜溶解即： 作阳极， 作阴极。为了避免浪费电能，电解液还可以选择含 （硝酸铜、氯化铜）的电解液。
12、解析 根据电解原理，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。要使粗铜溶解的实质就是将其氧化，所以阳极材料是粗铜；粗铜被氧化后以铜离子的形式存在于溶液中，使溶液中的铜离子浓度更大，更容易从阴极上被还原而析出。粗铜中的 Ag 和 Zn 也会在阳极上被氧化，但由于生成的 Ag+和 Zn2+的浓度毕竟很小，所以很难在阴极上析出来。当溶液中有氯化铜时，氯离子将会在阳极上失去电子被氧化成氯气，而浪费电能 。答案 粗铜，精铜。 硝酸铜 。命题意图 考察学生对原电解池中物质的放电顺序及运用能力。变式 1下列关于铜电极的叙述不 正确的是A.铜锌原电池中铜是正极 B.用电解法精炼粗铜时铜作阳极C.在镀件上电镀铜时可用
13、金属铜作阳极 D.电解稀硫酸制 H2、O 2 时铜作阳极答案：D变式 2 下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是A.粗铜作阳极B.电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为： Cu2+ +2e- = CuC.粗铜中所含 Ni、Fe、Zn 等金属杂质，电解以后以单质的形式沉积槽底，形成阳极泥D.电解铜的纯度可达 99.95%99.98%化学反应/化学反应及能量变化/第 10 课时第 4 页 共 8 页三、考点检测选择题（每小题只有 1 个选项符合题意）1.（03 年江苏高考题）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 值不变；B.电解稀氢氧化钠溶
14、液，要消耗 OH ，故溶液 pH 值减少；C.电解硫酸钠溶液，在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为 1：2；D.电解氯化铜溶液，在阴极和阳极上析出的产物的物质的量之比为 1：1。解析 A 项中的实质确是电解水，但水减少后硫酸的浓度会增大，pH 必然减小；B 项中的阳极消耗 OH-，同时阴极消耗 H+，所以实质上还是电解水，氢氧化钠溶液浓度增大，pH 也增大；C 项也是电解水，阴极上产生氢气，阳极上产生氧气，物质的量之比应为2：1。答案 D 。命题意图 考察学生对各种情况下的电解水的原理的掌握程度。2.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使 Cl2
15、 被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是A. a 为正极，b 为负极；NaClO 和 NaClB. a 为负极， b 为正极；NaClO 和 NaClC. a 为阳极， b 为阴极；HClO 和 NaClD. a 为阴极，b 为阳极；HClO 和 NaCl解析 要想使氯气被完全吸收，则氯气必须在下部的电极上产生，即下部的电极是阳极，b 为正极，另一极为负极 a。消毒液是 Cl2 与 NaOH 反应的产物NaClO 及未电解完全的 NaCl。答案 B 。命题意图 考察学生对电解食盐水原理的运用能力。3.以石墨棒作电极，电解氯化铜溶
16、液，若电解时转移的电子数是 3.011023，则此时在阴极上析出铜的质量是A. 8g B.16g C.32g D.64g解析 电解时转移的电子数等于电极上物质得失电子总数。即 (m/64) 2NA=3.011023，解得：m= 16 克。答案 B 。命题意图 考察学生对电解过程中的电子守恒原理的理解程度。4. 用石墨为电极电解下列物质的水溶液，在阴极、阳极产生气体的体积比为 1：1（同温同压）的是ACuCl 2 溶液 BCu（NO 3） 2 溶液CKCl 溶液 DNa 2SO4 溶液解析 根据电解原理，A 项中阳极析出氯气，阴极析出的是铜；B 项阴极析出的是铜，阳极析出的是氧气；D 项是电解水
17、。只有 C 项阳极析出氯气、阴极析出氢气，而且两极上析出的气体体积之比为 1：1。答案 C 。命题意图 考察学生对电解原理的运用能力。5.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是化学反应/化学反应及能量变化/第 10 课时第 5 页 共 8 页解析 A 项中，X 为负极，则与 X 相连的 a 极是阴极，溶液中的 Cu2+在其上被还原为铜单质，而析出并附着在锌极上，阳极 b 上是 OH-被氧化为 O2；B 项是电解水；C 项中与X 正极相连的 a (银极)被氧化为银离子进入溶液，质量肯定是减小的，b 极上银离子被还原为银单质而附着在
18、铁极板上，其质量无疑是增加的，本项的实质是电镀银；D 项与 C 项类似，其实质是电镀铜。答案：A 。命题意图 考察学生对电解原理的运用能力。6.X、Y、Z、M代表四种金属元素.金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解,Z极上有氢气放出;若电解Y 2+和Z 2+离子共存的溶液时,Y先析出；又知M 2+离子的氧化性强于Y2+离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为A. XZYM B. XYZM C. MZXY D. XZMY解析 X 和 Z 组成的原电池中，很明显 X 为负极，其活泼性比 Z 强；电解池中 Y 先析出，表明 Y2+的氧化能力比 Z2+强，则 Y 单质的还原性比 Z 弱；同理，Y
19、 单质的还原性比M 强。答案 A 。命题意图 考察学生对原电池原理和电解原理运用于金属活泼性比较的能力。7.将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为A.1:2:3 B.3:2:1 C.6:3:1 D.6:3:2解析 串联在一起的三个电解槽，其电路是闭合的一个回路，因此，其通过的电量都是一样多的，即各电极上转移的电子数是相等的。将抽象条件具体为：电路中转移的电子数为 3 摩，则析出钾 3 摩、镁 1.5 摩、铝 1 摩，其比值为：6：3：2。答案 D 。解析 考察学生对同一闭合回路中，电子守恒原理的理解程度。8.用惰性电极
20、电解 M（NO 3）x 的水溶液，当阴极上增重 ag 时，在阳极上同时产生 bL氧气（标准状况）：从而可知 M 的原子量为A.22.4ax/b B.11.2ax/b C.5.6ax/b D.2.5ax/b解析 阳极和阴极上得失电子的总数相等。M X+ 还原为 M 单质，OH -被氧化为氧气。根据电子得失总数相等列方程：XN Aa/M(M)=4NAb/22.4 ，M（M）=5.6aX/b 。答案 C 。命题意图 考察学生对同一电解池中阴阳两极电子总数守恒原理的运用能力。9. 将质量分数为 0.052 (5.2%)的 NaOH 溶液 1 升（密度为 1.06 克/ 毫升）用铂电极电解，当溶液中的
21、NaOH 的质量分数改变了 0.010(1.0%)时停止电解，则此时溶液中应符合的关系是NaOH 的质量分数 阳极析出物的质量（克） 阴极析出物的质量（克）A 0.062(6.2%) 19 152B 0.062(6.2%) 152 19C 0.042(4.2%) 1.2 9.4D 0.042(4.2%) 9.4 1.2解析 本题的电解池中发生的反应是电解水。阳极析出的是 O2，阴极析出的是 H2，它们的物质的量之比为 1：2，质量比为 32：22=8：1，符合此比例的只有 B 项。答案 B 。命题意图 考察学生对电解原理的运用能力。10.用两支惰性电极插入 500mLAgNO3 溶液中，通电电
22、解。当电解液的 pH 从 6.0 变为3.0 时（设电解时阴极没有氢气放出，且电解液在电解前后体积变化可忽略） ，电极上析出银的质量大约是A. 27mg B. 54mg C. 108mg D. 216mg化学反应/化学反应及能量变化/第 10 课时第 6 页 共 8 页解析 用惰性电极电解硝酸银溶液，阴极上银离子被还原为银单质，阳极上是 OH-被氧化为 O2，水的电离平衡被打破，积累大量 H+，其总反应式为：2AgNO 3 + H2O 2Ag+1/2O2+2HNO 3 。据己知条件换算出 n(H+)=0.5(10-3-10-6)=510-4 摩，代入总反应式得：银的质量=510 -4 108=
23、5410-3（g） =54(mg)。答案 B 。命题意图 考察学生在电解池有关计算中运用电子守恒原理的能力。选择题（每小题有 12 个选项符合题意）11.下列说法正确的是 A.电解 NaOH 溶液时，溶液浓度将减小，pH 增大B.电解 H2SO4 溶液时，溶液浓度将增大，pH 减小C.电解 Na2SO4 溶液时，溶液浓度将增大，pH 不变D.电解 NaCl 溶液时，溶液浓度将减小， pH 不变 解析 四种情况全是电解水，溶液浓度增大，酸的 pH 减小，碱的 pH 增大，不水解的盐 pH 不变。答案 BC 。命题意图 考察学生对各种电解水情况的掌握程度。12.用石墨作阳极，铁作阴极，电解饱和食盐
24、水，下列情况不可能出现的是A.两个电极上均有气体产生B.只有一个电极上有无色气体产生C.溶液中析出白色沉淀并立即变成灰绿色D.阴极溶液 pH 大于阳极溶液 pH解析 石墨作阳极，Cl -被氧化为 Cl2，铁阴极上 H+被还原为 H2，水的电离平衡被打破，溶液中阴极附近积累大量 OH-，所以会有 NaOH 溶液产生。答案 BC 。命题意图 考察学生对离子放电顺序的掌握程度。13.下列物质容易导电的是A.熔融的氯化钠 B.硝酸钾溶液C.硫酸铜晶体 D.无水乙醇解析 电解过程中伴随有导电过程。晶体不能导电，因为其离子不能自由移动，而无水乙醇中则不存在离子。答案 AB 。命题意图 考察学生对电解与导电
25、的联系与区别的了解程度。14.用铂电极（惰性）电极电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是 H2 和 O2的是A.稀 NaOH 溶液 B. HCl 溶液 C.酸性 MgSO4 D.酸性 AgNO3解析 电解水的电解液通常是强碱、强酸或盐 放电顺序不能在 H+和 OH-的前面。B 项中的氯离子比 OH-更容易被氧化，D 项中的 Ag+比 H+更容易被还原。答案 AC 。命题意图 考察学生对离子放电顺序的掌握程度。15. 用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液。电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是AAgNO 3 BH 2SO4 CNaOH DNaCl解析 加水能恢复，
26、说明它的实质是电解水。符合要求是B、C 。答案 BC 。命题意图 考察学生对电解水原理的理解程度。16.如图 A 为直流电源，B 为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试abcdefABCK化学反应/化学反应及能量变化/第 10 课时第 7 页 共 8 页液的滤纸，C 为电镀槽，接通电路后，发现 B 上的 c 点显红色，请填空：（1）电源 A 上的 a 为_极。（2）滤纸 B 上发生的总化学方程式为： _。（3）欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通 K 点，使 c、d 两点短路，则电极 e 上发生的反应为：_，电极 f 上发生的反应为：_，槽中盛放的镀液可以是_或_(只要求填两种电解质溶液 )。解析 电解食盐水
27、的原理我们都知道：阴极上消耗 H+积累 OH-，能使酚酞变红，所以c 为阴极，则与 c 相连的 b 极是负极，加一极 a 必为正极。 e 极与正极相连，应为电镀槽的阳极，发生的肯定是氧化反应：Zn-2e - = Zn2+ ,f 极为阴极，发生的是还原反应：Zn 2+ +2e- = Zn 。按电镀原理，电镀液应是含有锌离子的强电解质溶液。答案（1）正 （2）2NaCl+2H 2O H2Cl 2+2NaOH（3）Zn2e=Zn 2+ ， Zn 2+2e=Zn，ZnSO 4 溶液或 ZnCl2 溶液 命题意图 考察学生对电解原理及电镀特点的掌握程度。17. 下表表示几种电解质溶解后在电解时所发生的变
28、化，试从H+、Ba 2+、Na +、Ag +、Cl 、 NO3 、OH 等离子中选出恰当的离子组成电解质（每一种离子可以重复组合不同的物质，也可以不参加组合，但当有多种组合符合题意时，必须全部选出）填入下表。电极 溶液组成阴极 阳极 电解质 水 pH 电解质的化学式石墨 石墨 减少 不变 增大 石墨 石墨 不变 减少 不变 铁 石墨 减少 减少 减少 铁 石墨 减少 减少 增大 解析 中阳极 Cl-被氧化为氯气，阴极 H+被还原为氢气，电解减小，水不变，酸性减弱，pH 增大；中实质是电解水， Ba(NO3)2 和 NaNO3 符合要求；中阴极上 Ag+被还原成银在电极上析出，阳极上 OH-被氧
29、化为氧气，最终溶液中积累大量 H+，酸性增强，pH 减小；中 BaCl2 或 NaCl 溶液中，阳极 Cl- 被氧化为氯气，阴极 H+被还原为氢气。答案 HCl Ba(NO 3)2 、NaNO 3 AgNO 3NaCl 、BaCl 2 。命题意图 考察学生对离子放电顺序的掌握程度。18.对图中两极加以必要的联接并填空：（1）在 A 图中，使铜片上冒 H2 气泡。请加以必要的联接，则联接后的装置叫 。电极反应式：锌板： ；铜板： 。（2）在 B 图中，使 a 极析出铜，则 b 极析出 。加以必要的联接后，该装置叫 。电极反应式， a 极： ，b 极： 。经过一段时间后，停止反应并搅拌均溶液，溶液
30、的 pH 值 （填“ 升高” 、 “降低” 、 “不变” ） 。解析 （1）根据条件，应该安装成原电池。负极是锌被氧化为离子，正极上是 H+被还原为 H2。（2）根据条件及电解原理，此装置是电解池。a 为阴极，Cu 2+被还原为铜，b 极为阳极，OH -被氧化为氧气，水的电离平衡被打破，积累大量的 H+。溶液的 pH 值降低。答案 （1）原电池 Zn-2e- = Zn2+ 2H+ +2e- = H2(2) 电解池 Cu2+ +2e - = Cu 4OH- - 4e - = 2H2O +O2 降低 。命题意图 考察学生对原电池和电解池原理的运用能力。 教学建议化学反应/化学反应及能量变化/第 10 课时第 8 页 共 8 页电极反应式的书写是本节课的基础，书写的要点是一定要把它纳入氧化还原的规律指导下来进行。电子守恒是电解计算的依据，在一个电解池中的两极、若干个电池串联在一起等情形都不例外。离子的放电顺序是解题的前提，必须熟记。教学后记。
