第五節(jié)電解原理及其應用

1.了解電解原理，學會判斷電解時電極產物，了解用惰性電極電解電解質溶液的規(guī)律及應用。2.掌握電解原理及其應用，電極產物的判斷，用惰性電極電解電解質溶液的規(guī)律及應用。此類試題內容主要包括：

(1)電解的原理和應用；

(2)電極反應式的書寫；

(3)電極產物的判斷。此考點屬于高考熱點，試題主要以選擇題形式出現，主要考查電解的有關概念以及電極反應式的書寫和電極產物的判斷。復習目標展示知識點1電解原理及電解池問題1：電解原理的理解？電解池的形成條件？電極反應式的書寫？【思維延伸】電解時電極反應式的書寫規(guī)律

(1)電極反應：陰極發(fā)生還原反應，電極與電源負極相連，且為惰性電極，本身不參與反應，溶液中的陽離子得電子；陽極與電源正極相連，發(fā)生氧化反應，若為活性電極，則本身參與反應，若為惰性電極，則是溶液中的陰離子失電子。(2)書寫電極反應式時應注意①首看電極：主要是看陽極是何種類型的電極，若為活性電極，電極本身被氧化，發(fā)生氧化反應。②再看離子：搞清電解質溶液中存在哪些離子，根據放電順序，書寫電極反應式。③水溶液中始終有H＋和OH－,放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與電極反應。知識點2電解原理的應用問題2：電解原理的應用實例有哪些？2．銅的精煉陽極(用粗銅)：Zn－2e－Zn2＋、Fe－2e－

Fe2＋、Ni－2e－Ni2＋，Cu－2e－Cu2＋另外，粗銅中的金、銀等金屬雜質，因為失去電子能力比Cu弱，難以在陽極失去電子變成陽離子溶解下來，而以陽極泥的形式沉積下來。陰極(用純銅)：Cu2＋＋2e－Cu電解質溶液用

或

溶液。長時間電解后，電解質溶液必須補充。CuSO4CuCl23．電鍍電鍍是一種特殊的電解,要求鍍件必須作陰極,鍍層金屬作陽極,含鍍層金屬離子的可溶性鹽溶液作電解質溶液(作為電鍍液)。電鍍時，理論上電解質溶液的濃度保持不變。4．電解法冶煉活潑金屬

Na、Mg、Al等活潑金屬都可用電解它們的熔融鹽或氧化物制得5．氯堿工業(yè)——電解飽和食鹽水制取燒堿和氯氣(1)原理：陽極(用石墨)：2Cl－－2e－Cl2↑陰極(用Fe)：2H＋＋2e－H2↑(2)飽和食鹽水的精制：電解前應除去食鹽溶液中的Ca2＋、Mg2＋、等雜質離子，加入試劑依次為過量NaOH溶液、過量BaCl2溶液、過量Na2CO3溶液、稀鹽酸(或將過量BaCl2溶液和過量NaOH溶液的順序互換)。(3)離子交換膜法制燒堿離子交換膜電解槽主要由陽極(用金屬鈦網制成，涂有鈦、釕等氧化物涂層)、陰極(由碳鋼網制成，上面涂有鎳涂層)、離子交換膜、電解槽框、導電銅棒等組成。1．陽極產物的判斷首先看電極，若是活性電極(除金、鉑外的金屬)，則電極材料本身失電子，電極被溶解形成陽離子進入溶液；若是惰性電極(如石墨、鉑、金等)，則根據溶液中陰離子放電順序加以判斷，放電順序：陽極：金屬(除Au、Pt外)>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子>F－。2．陰極產物的判斷直接根據溶液中陽離子放電順序加以判斷、陽離子放電順序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。考點1電解過程中電極產物的判斷(1)處理有關電解池兩極產物的問題，一定要先看電極，看電極是活性電極還是惰性電極?；钚噪姌O在陽極放電，電極溶解生成相應的金屬離子，此時陰離子在陽極不放電。對于惰性電極，則只需比較溶液中定向移動到兩極的陰、陽離子的放電順序即可。(2)根據陽離子放電順序判斷陰極產物時，要注意下列兩點：①Fe3＋得電子能力大于Cu2＋，但第一階段只能被還原為Fe2＋；②Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋控制一定條件(即電鍍)時也能在水溶液中放電；Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融狀態(tài)下放電。要點深化【例1】(上海市高考題)如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關的判斷正確的是()

A．a為負極，b為正極B．a為陽極，b為陰極C．電解過程中，d電極質量增加D．電解過程中，氯離子濃度不變

解析：在電解池中陽極失去電子，經導線流向電源的正極，再從負極流出最后到達陰極，而電流方向剛好與電子的流向相反。因此，可判斷a是電源的正極，b是電源的負極，則c是電解池的陽極，Cl－

在陽極失去電子轉化為Cl2；d是電解池的陰極，產生Cu，電解過程中，d電極質量增加。C

1．某電解池內盛有CuSO4溶液，插入兩根電極，接通直流電源后，欲達到如下要求：①陽極質量不變，②陰極質量增加，③電解液pH減小，則應選用的電極是題()A．陰陽兩極都有石墨B．銅作陽極，鐵作陰極C．鐵作陽極，銅作陰極D．鉑作陽極，銅作陰極

解析：由題給條件可知，陽極質量不變，陽極材料必須用惰性電極而不能用非惰性金屬電極，陰極材料不限。

答案：AD變式練習考點2電電解解規(guī)律以惰性電電極電解解酸、堿堿、鹽的的水溶液液時變化化規(guī)律分分析如下下表：類型電極反應特點實例電解對象電解質濃度pH使電解質溶液復原電解水型陰：2H＋＋2e－H2↑陽：4OH－－4e－2H2O＋O2↑NaOH水增大增大水H2SO4水增大減小水Na2SO4水增大不變水電解電解質型電解質電離出的陰、陽離子分別在兩極放電HCl電解質減小增大氯化氫CuCl2電解質減小氯化銅放H2生堿型陰極：H2O放H2生成堿陽極：電解質陰離子放電NaCl電解質和水生成新電解質增大氯化氫放O2生酸型陰極：電解質陽離子放電陽極：H2O放O2生成酸CuSO4電解質和水生成新電解質減小氧化銅1．電解解時電極極附近溶溶液pH的變化化(惰性性電極)(1)電電極區(qū)域域A．陰極極H＋放電產生生H2，陰極區(qū)區(qū)域pH變大。。B．陽極極OH－放電產生生O2，陽極極區(qū)域域pH變小小。(2)電解解質溶溶液中中①電解解過程程中，，既產產生H2，又產產生O2,則原原溶液液呈酸酸性的的pH變小小，原溶液液呈堿堿性的的pH變大大，原原溶液液呈中中性的的pH不變變(濃濃度變變大)。②電解解過程程中，，無H2和O2產生，，pH幾乎乎不變變。③電解解過程程中，，只產產生H2，pH變大大。④電解解過程程中，，只產產生O2，pH變小小。要點深深化2．電電解后后電解解質溶溶液的的復原原用惰性性電極極電解解時,若要要使電電解后后的溶溶液恢恢復到到原狀狀態(tài)，，應遵遵循““缺什么加加什么么,缺缺多少少加多多少””的原原則，，一般般加入入陰極極產物物與陽陽極產產物的化合合物。?！纠?】如圖所所示，，下列列關于于實驗驗現象象的描描述正正確的的是()a電極b電極X溶液實驗現象A石墨石墨CuCl2a電極質量增加，b電極放出無色氣體BFe石墨KNO3a電極質量增加，b電極放出無色氣體CFeCuCuSO4a電極質量增加，b電極質量減少D石墨石墨HCla電極放出無色氣體，b電極放出無色氣體解析：：這是一一個電電解裝裝置，，其中中A、、D選選項中中是惰惰性電電極，，且電解解液都都含有有氯離離子，，所以以b電電極應應該放放出黃黃綠色色的氣氣體(氯氯氣)；B選項項中的的a電電極質質量不不變；；C選選項中中所組組成的的電解池池相當當于電電鍍池池，其其中b電極極的銅銅溶解解，質質量減減少，，而a電電極上上析出出銅，，質量量增加加。答案：：C2．用用惰性性電極極實現現電解解，下下列說說法正正確的的是()A．電電解稀稀硫酸酸溶液液，實實質上上是電電解水水，故故溶液液pH不變變B．電電解稀稀氫氧氧化鈉鈉溶液液，要要消耗耗OH－，，故溶溶液pH減減小C．電電解硫硫酸鈉鈉溶液液，在在陰極極上和和陽極極上析析出產產物的的物質質的量之比比為1∶2D．電電解氯氯化銅銅溶液液，在在陰極極上和和陽極極上析析出產產物的的物質質的量之比比為1∶1變式練練習解析：：電解稀稀H2SO4，實質質上是是電解解水，，硫酸酸的物物質的的量不不變，，但溶液體體積減減少，，濃度度增大大，故故溶液液pH減小小，A不正正確；；電解解稀NaOH溶液，，陽極極消耗耗OH－，，陰極極消耗耗H＋＋，實實質也也是電電解水水，NaOH溶溶液濃度增增大,故溶溶液的的pH增大大，B不正正確；；電解解Na2SO4溶液時時，在在陽極極發(fā)生反反應：：4OH－－4e－2H2O＋O2↑，在在陰極極發(fā)生生反應應：4H＋＋4e－2H2↑，由于兩兩電極通過過電量相等等,故析出出H2與O2的物質的量之比為為2∶1，，C不正確確；電解CuCl2溶液時，陰陰極反應為為Cu2＋＋2e－Cu，陽極極反應為2Cl－－2e－Cl2↑，兩極通通過電量相相等時，Cu和Cl2的物質的量量之比為1∶1，D正確。答案：D客觀題電解過程兩兩極產物的的定量計算算是高考的的基本能力力要求，正確理解電電解原理，，運用得失失電子守恒恒的方法，，求解兩極產物的量量是考查學學生基本計計算能力的的題型?！究碱}一】】將0.2molAgNO3、0.4molCu(NO3)2、0.6molKCl溶溶于水，配成成100mL溶液液，用惰性性電極電解解一段時間間后，若在在一極析出0.3molCu，此時在在另一極上上產生的氣氣體體積(標準狀況況)為()A.4.48LB．5.6LC．6.72LD．7.84LB思路點撥：：把三種物質質溶于水后后,AgNO3和KCl之之間發(fā)生反反應,KCl剩余0.4mol。。與放電有有關的離子子有：Cu2＋0.4molCl－0.4mol及H＋、OH－，陰極發(fā)生生：Cu2＋＋2e－Cu，生成成0.3molCu時,通過電子0.6mol；陽極極首先發(fā)生生：2Cl－－2e－Cl2↑,當0.4molCl－放電電時時，，通通過過電電子子0.4mol，，生生成成Cl20.2mol，陽極再再發(fā)生：4OH－－4e－2H2O＋O2↑,根據陰陽陽兩極通過電電子數相等得得,再通過0.2mol電子子時，，生成成O20.05mol，，所以以陽極極共生生成氣氣體0.25mol，即即5.6L(標準準狀況況)。。高分解解密把不同同的溶溶液混混合后后，首首先要要考慮慮它們們之間間能否否反應應，其其次要要注意意溶液體積積的變變化。。解答答本題題很容容易出出現的的錯誤誤是根根據溶溶液中中存在在的離離子及放電電順序序直接接計算算。主觀題題電解原原理在在工業(yè)業(yè)生產產中有有著廣廣泛的的應用用，靈靈活運運用電電解的知識識分析析判斷斷工業(yè)業(yè)生產產的原原理和和設計計，是是重要要的考考查方式，，應高高度重重視。?！绢}題型型二二】】(12分)鋁鋁和和氫氫氧氧化化鉀鉀都都是是重重要要的的工工業(yè)業(yè)產產品品。。請請回回答答：：(1)工業(yè)冶煉煉鋁的化化學方程程式是。2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑

通電(2)鋁與氫氧氧化鉀溶溶液反應應的離子子方程式式是，2Al＋2OH－＋6H2O2[Al(OH)4]－＋3H2↑(3)工業(yè)品氫氫氧化鉀鉀的溶液液中含有有某些含含氧酸根根雜質，，可用離離子交換換膜法電解解提純。。電解槽槽內裝有有陽離子子交換膜膜(只允允許陽離離子通過過)，其工作原原理如下下圖所示示。①該電解解槽的陽陽極反應應式是。②通電開開始后，，陰極附附近溶液液pH會會增大，，請簡述述原因。③除去雜質質后的氫氧氧化鉀溶液液從液體出出口(填寫“A”或“B”)導出。作答與批改改實錄4OH－－4e－

2H2O＋O2↑H＋放電，促進水的的電離，c(OH－)增大B點評1．利用鋁鋁和堿液反反應作為切切入點。2．電解過過程中溶液液中各離子子濃度的變變化。3．注意利利用電解原原理分析。。點撥離子交換膜膜法電解提提純KOH時,陽極極反應為：：4OH－－4e－2H2O＋O2↑,陰極反反應為:4H2O＋4e－4OH－＋2H2↑。電解過過程中陽極附近的K＋通過陽離子子交換膜向向陰極移動動,含氧酸酸根離子不不能通過離子交換膜膜。一段時時間后,陰陰極附近K＋、OH－濃度變大,從B處(陰極區(qū))得到到溶液，蒸蒸發(fā)結晶后后可得較純純凈的KOH。1．(5分分)能用電解解原理說明明的問題是是()①電解是把把電能轉變變成化學能能②電解解是化學能能轉化成電電能③電解質溶溶液導電是是化學變化化，金屬導導電是物理理變化④④不能自發(fā)進行的的氧化還原原反應，通通過電解的的原理可以以實現⑤⑤任何溶液被電解解時，必然然導致氧化化還原反應應的發(fā)生A.①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤解析：從能量角度度看，電解解是把電能能轉化成化化學能的過過程，故①對②錯。。電解質溶溶液的導電電過程，必必然伴隨著著兩個電極極上氧化—還原反反應的發(fā)生生，同時生生成新的物物質，故③③、⑤對。。某些不能自發(fā)進進行的氧化化還原反應應，通過電電解的原理理供給電能能也可以實現，故故④對。所所以D選項項符合題意意。答案：D2．(5分分)(2008·上海卷卷)取一張用飽飽和NaCl溶液浸浸濕的pH試紙,兩兩根鉛筆芯芯作電極,接通直流流電源,一一段時間后后，發(fā)現a電極與試試紙接觸處處出現一個個雙色同心心圓，內圓圓為白色，，外圈呈淺淺紅色。則則下列說法法錯誤的是是()A．b電極極是陰極B．a電極極與電源的的正極相連連接C．電解過過程中，水水是氧化劑劑D．b電極極附近溶液液的pH變變小解析：由題意知，，外圈呈淺淺紅色，說說明該處呈呈酸性：Cl2＋H2OHCl＋HClO，則a極極上產生Cl2，a極為陽陽極，b極極為陰極，，故A、B項均正確確；在2NaCl＋2H2O2NaOH＋＋Cl2↑＋H2↑中，H2O作氧化劑劑，故C項項正確；b極上由于于H＋放電，使水水的電離平平衡正移,導致b極極附近溶液液中的OH－濃度增大，溶液液的pH變變大，故D項錯誤。。答案：D方法技巧：：解答本題應應先根據實實驗現象判判斷出a、、b兩極的的名稱，再再根據電解NaCl溶液的有有關知識對對各項作出出判斷。通電3．(5分分)某溶液液中含有兩兩種溶質NaCl和和H2SO4，它們的物物質的量之比為3∶∶1。用石石墨作電極極電解該混混合溶液時時，根據電電極產物，，可明顯分為為三個階段段。下列敘敘述不正確確的是()A．陰極自自始至終只只析出H2B．陽極先先析出Cl2，后析出O2C．電解最最后階段為為電解水D．溶液液pH不斷斷增大，最最后為7解析：解質溶液中中,n(Na+)∶∶n(Cl-)∶n(H+)∶n=3∶∶3∶2∶1，開始始電解產生H2和Cl2，隨著產生H2和Cl2的同時，生成成OH中和H2SO4，且OH過量量，最后是電電解水，因而而最后溶液