《2019版高考化学一轮复习 第19讲 电解原理及应用课件真题考点解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考化学一轮复习 第19讲 电解原理及应用课件真题考点解析（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第19讲 电解原理及应用 1 电解原理 1 相关概念 使电流通过 电解质溶液 或熔融电解质 而在阴 阳两极引起氧 化还原反应的过程叫电解 将电能转化为 化学能 的装置叫电解池 2 电解池的构成条件 直流电源 两个电极 电解质 熔融态或溶液 闭合回路 3 电解池的工作原理 以电解CuCl2溶液为例 教材研读 名师点睛 1 电解质溶液导电时一定发生化学反应 因为电解质溶液 导电的过程即电解的过程 电解池的两极分别发生氧化反应 还原反 应 有新物质生成 金属导电是物理变化 2 原电池和电解池中 阴 阳离子一定在电解质 熔融态或溶液 中移 动 电子一定在导线中移动 可简记为 离子不上岸 电子不下水 阳
2、极 放电顺序 Cl OH 2Cl 2e Cl2 氧化反应 阴极 放电顺序 H Na 2H 2e H2 还原反应 总反应 2NaCl 2H2O 2NaOH H2 Cl2 2 电解原理的应用 1 氯碱工业 电解饱和食盐水 离子方程式 2Cl 2H2O 2OH H2 Cl2 2 电镀和电解精炼铜 3 电冶金 a 原理 利用电解原理使矿石中的金属离子获得电子 从它们的化合物中 还原出来 b 适用范围 制取活泼金属单质 如电解NaCl MgCl2 Al2O3制取Na Mg Al 化学方程式分别为 2NaCl 熔融 2Na Cl2 MgCl2 熔融 Mg Cl2 2Al2O3 熔融 4Al 3O2 自测1
3、 判断正误 正确的划 错误的划 1 电解是将电能转化为化学能 2 电解质溶液导电是化学变化 金属导电是物理变化 3 电解池的阳极和原电池的正极都发生氧化反应 4 要使用惰性电极电解后的NaCl溶液复原 可以滴加盐酸 5 要使用惰性电极电解后的CuSO4溶液复原 可以加入Cu OH 2固体 6 电解NaCl溶液的阳极反应一定是2Cl 2e Cl2 自测2 如图表示一个电解池 装有电解液a X Y是两块电极板 通过导 线与直流电源相连 请回答以下问题 1 若X Y是惰性电极 a是饱和NaCl溶液 实验开始时 同时在两边各滴 入几滴酚酞 则 电解池中X极上的电极反应式是 在X极附近观察到的现象是 Y
4、电极上的电极反应式是 检验该电极反应产物的方法是 2 若用电解法精炼粗铜 电解液a选用CuSO4溶液 则 X电极的材料是 电极反应式是 Y电极的材料是 电极反应式是 说 明 杂质发生的电极反应不必写出 当电路中有0 04 mol电子通过时 阴极增重 g 答案 1 2H 2e H2 有气泡产生 溶液变红 2Cl 2e Cl2 将湿润的淀粉 KI试纸置于c口处 试纸变蓝 2 纯铜 Cu2 2e Cu 粗铜 Cu 2e Cu2 1 28 解析 1 电解池中X极是阴极 发生还原反应 电极反应式为2H 2e H2 可以看到电极上有气泡产生 且由于H 放电使X极附近溶液 中OH 浓度增大 使酚酞溶液变红
5、Y电极上Cl 放电 电极反应式为2 Cl 2e Cl2 2 电解精炼铜时 阳极用粗铜 阴极用纯铜 电路中 通过2 mol电子时 阴极析出1 mol铜 故当电路中通过0 04 mol电子时 析 出0 02 mol Cu 阴极增重1 28 g 考点突破 考点一 电解池阴 阳极的判断与电极反应式的书写 考点三 原电池与电解池的组合装置 考点二 电解规律及有关电化学的计算 1 阴 阳极的判断方法 1 根据电源的正负极 离子移动的方向 发生反应的类型判断 考点一 电解池阴 阳极的判断与电极反应式的书写 2 依据电极质量变化判断 一般 电极质量减轻的是阳极 电极质量增加的是阴极 3 依据电极产物判断 产生
6、Cl2或O2的电极是阳极 产生H2的电极是阴极 4 依据溶液变化判断 如果电解某中性溶液 如NaCl Na2SO4 时某极附近溶液能使酚酞呈红 色 则它是阴极 H 放电 OH 浓度增大 2 电解时电极产物的判断 3 电极反应式的书写 1 首先判断阴 阳极 分析电极材料 阳极为活性电极时 电极材料放 电 2 再分析溶液中的离子种类 根据离子放电顺序 分析电极反应并判断 电极产物 写出电极反应式 3 电解水溶液时 应注意放电顺序中H 水 OH 之后的离子一般不参与放 电 4 电解总方程式的书写 1 必须在连接号上标明通电或电解 2 若只是电解质被电解 电解总方程式中只写电解质及电解产物 如 电解C
7、uCl2溶液 CuCl2 Cu Cl2 3 若只有水被电解 只写水及电解产物即可 如电解稀硫酸 NaOH溶 液 Na2SO4溶液时 电解总方程式应写为2H2O 2H2 O2 4 若电解质 水同时被电解 则都要写进电解总方程式 如电解饱和 食盐水 2NaCl 2H2O H2 Cl2 2NaOH 典例1 用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密 耐腐蚀的氧化膜 电解质溶液一般为H2SO4 H2C2O4混合溶液 下列叙述错误的是 A 待加工铝质工件为阳极 B 可选用不锈钢网作为阴极 C 阴极的电极反应式为 Al3 3e Al D 硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 C 答案 C 根据信息知Al应作阳极 电
8、极反应式为2Al 6e 3H2O Al2O3 6H 而阴极电极反应式为6H 6e 3H2 故C错 1 1 电解尿素 CO NH2 2 的碱性溶液制氢气的装置示意图如下 电解池中隔膜仅阻止气体通过 阴 阳两极均为惰性电极 1 A极为 电极反应式为 2 B极为 电极反应式为 答案 1 阳极 CO NH2 2 8OH 6e N2 C 6H2O 2 阴极 6H2O 6e 3H2 6OH 或6H 6e 3H2 解析 在该装置中H2O电离出的H 在阴极上得电子生成H2 所以B极为 阴极 A极为阳极 阳极的电极反应式为CO NH2 2 6e 8OH N2 C 6H2O 1 2 用惰性电极电解NaCl和CuS
9、O4的混合溶液 电解过程中两极均有 两种单质产生 写出电极反应式 1 阳极电极反应 2 阴极电极反应 答案 1 2Cl 2e Cl2 4OH 4e 2H2O O2 2 Cu2 2e Cu 2H 2e H2 解析 该混合溶液中的阴离子有Cl S OH 放电顺序为Cl OH S 阳离子有Na Cu2 H 放电顺序为Cu2 H Na 结合题中 两 极均有两种单质产生 可知 Cl OH Cu2 H 均参与了放电 1 用惰性电极电解电解质溶液 考点二 电解规律及有关电化学的计算 注意 电解水型的电解质溶液为稀溶液时才符合上述规律 电路中通过的电量 电子总数 相等 通常存在下列物质的量关系 H2 Cl2
10、O2 Cu 2Ag 2H 2OH 2e 2 有关电化学的计算 原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算 溶液pH的计算 根据 电荷量求产物的量或根据产物的量求电荷量等 常用的计算方法可概 括为下列三种 根据得失电子守恒法计算 用于串联电路中阴 阳两极产物 正 负 两极产物的定量计算 其依据是得失电子守恒 根据总反应计算 先写出电极反应式 再写出总反应式 最后列比例式 计算 根据关系式计算 根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的 桥梁 确定计算所需的关系式 串联电路中各电极得失电子数相等 即 典例2 2017北京西城期末 16 某同学使用石墨电极 在不同电压 x 下 电解pH 1的FeC
11、l2溶液 实验记录如下 a b代表电压数值 序号电压 V阳极现象检验 阳极产物 x a电极附近出现黄色 有气泡产生 有Fe3 有Cl2 a x b电极附近出现黄色 无气泡产生 有Fe3 无Cl2 b x 0无明显变 化无Fe3 无Cl2 下列说法中 不正确的是 A 中阳极附近的溶液可使KI淀粉试纸变蓝 B 中出现黄色可能是因为Fe2 有还原性 在阳极放电产生Fe3 C 由 中阳极现象可知 该电压下Cl 在阳极不放电 D 根据表中电压与阳极现象及产物的对应 可以看出离子是否放电与电 压有关 C 答案 C A项 中阳极上有氯气生成 氯气能够氧化KI生成碘 从而使 淀粉变蓝 B项 由 推测 Fe3
12、产生的原因可能是Fe2 在阳极放电 C项 中无Cl2产生可能是Cl 放电产生的Cl2被Fe2 还原重新生成了Cl D项 由 表中信息可以看出离子是否放电与电压有关 2 1 500 mL KNO3和Cu NO3 2的混合溶液中c N 0 6 mol L 1 用石墨 作电极电解此溶液 当通电一段时间后 两极均收集到2 24 L气体 标准 状况下 假定电解后溶液体积仍为500 mL 下列说法正确的是 A 原混合溶液中c K 为0 2 mol L 1 B 上述电解过程中共转移0 2 mol电子 C 电解得到的Cu的物质的量为0 05 mol D 电解后溶液中c H 为0 2 mol L 1 A 答案
13、A 用石墨作电极电解KNO3和Cu NO3 2的混合溶液 阳极反应式 为4OH 4e 2H2O O2 阴极依次发生反应 Cu2 2e Cu和2H 2e H2 生成0 1 mol O2转移0 4 mol 电子 而生成0 1 mol H2转移0 2 mol电子 所以Cu2 共得到0 4 mol 0 2 mol 0 2 mol电子 则电解前Cu2 的 物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为 0 1 mol 电解前 后分别 有以下守恒关系 c K 2c Cu2 c N c K c H c N 不难算出 电解前c K 0 2 mol L 1 电解后c H 0 4 mol L 1 2 2 在如图所示的装置
14、中 若通直流电5 min时 铜电极质量增加2 16 g 试回答下列问题 1 电源中X电极为直流电源的 极 2 pH变化 A B C 填 增大 减小 或 不变 3 通电5 min时 B中共收集224 mL 标准状况下 气体 溶液体积为200 mL 则通电前CuSO4的物质的量浓度为 设电解前后溶液体积 无变化 4 若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL 电解后恢复至室温 溶液的 pH为 设电解前后溶液体积无变化 答案 1 负 2 增大 减小 不变 3 0 025 mol L 1 4 13 解析 1 由铜电极质量增加可知其为阴极 则银电极为阳极 Y为正极 X为负极 2 电解KCl溶液生成KO
15、H 溶液pH增大 电解CuSO4和K2SO4的混合溶液 生成H2SO4 溶液pH减小 C为电镀银的装置 电解质溶液浓度不变 pH不 变 3 通电5 min时 铜电极上析出0 02 mol Ag 则电路中通过0 02 mol电 子 B中阳极发生反应4OH 4e O2 2H2O 若转移0 02 mol电子 则 产生112 mL O2 故B中还收集到112 mL H2 由阴极反应Cu2 2e Cu 2H 2e H2 可知 n Cu2 mol 0 005 mol 则c CuSO4 c Cu2 0 025 mol L 1 4 通电5 min时 A中生成0 02 mol KOH c OH 0 02 mol
16、 0 2 L 0 1 mol L 1 pH 13 将原电池和电解池结合在一起 或几个电解池串联在一起 综合考 查化学反应中的能量变化 氧化还原反应 化学实验和化学计算等知 识 是高考试卷中电化学部分的重要题型 解答该类试题时原电池和电 解池的判断是关键 各电极上转移的电子数相等是数据处理的法宝 1 多池串联装置中原电池和电解池的判断 1 直接判断 如装置中存在燃料电池 铅蓄电池时 其他装置为电解池 如图 A为原 电池 B为电解池 考点三 原电池与电解池的组合装置 2 根据电极材料和电解质溶液判断 一般 原电池的两个电极活泼性不同且至少有一极能和电解质溶液发生 自发的氧化还原反应 如图 B为原电池 A为电解池 3 根据电极反应现象判断 在某些装置中根据电极反应现象可判断电极 并由此确定电解池和原电 池 如图 若C极溶解 D极上析出Cu B极附近溶液变红 A极上放出黄绿 色气体 则甲是电解池 乙是原电池 2 组合装置中的有关计算 原电池和电解池组合装置的有关计算的根本依据是得失电子守恒 分析 时要注意两点 串联电路中电流处处相等 并联电路中总电流等于 各支路电流之和 如下图所示 装置甲是原
