高中化学 2专题2—电解原理与电解应用

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1、专题12 电解原理与电解应用第二轮专题复习了解电解池工作原理正确书写电极方程式 及电解总方程式了解电解原理的常见应用1.考试说明 2.考点分析l电解池构造和工作原理分析（电解的基本原理）l电解原理的应用氯碱工业、工业炼铝、制镁、金属的电镀、金属的电解精炼 的原理。l与原电池的交叉融合与电解池的工作原理要求基本相同。如铅蓄电池、爱迪生电 池、锂电池等二次电池充电时的原理。电解池构造（电极性质判断）、电子流向、电流方向、离 子移动方向、电极反应、电解总反应、电解质溶液的变化 、pH变化、计算等。3.知识主线 电极反应电池反应电解质变化通直流电 判断通电条件 下电子流向、阴 阳离子移动方向 、离子放

2、电顺序注意电解材 料的活性、电 极反应规律、 电解总方程式 的书写（是否 能相加)动态分析离 子浓度的变化 ，进而判断pH 变化，并计算推导出电极性 质、电子流向、 电流方向、离子 移动方向、电极 反应、电解总反 应、离子浓度变 化及pH变化以题设电解 池为研究对象 ，剖析工作的 原理 （5个方 面） 理解题意正 确表达（电极 反应、电解总 反应）或计算 或判断分析能力 4.能力提升 推理能力表达能力5.具体要求 【要点一】 电解池的工作原理分析l 根据电解池的构造会判断：l 电解池的阴、阳极l 电子流向（外电路电子导电，内电路由离子移动导电）l 电流方向l 离子移动方向l 电极反应、电池反应

3、l 判断溶液pH的变化（分析H+、OH-的放电）l 有关计算（根据电子守恒）要求达到熟练、准确、科学、完整 【要点二】 根据电解池工作原理设计电解池（复习电 解饱和食盐水的工作原理实验）构造一个电解池l 分析给定的氧化还原反应（自发或不自发）：反应 前后元素化合价的升降确定被氧化、还原的元素 确定氧化剂、还原剂得出电解池的阳极、阴极 反应。l 根据氧化还原反应确定电解池的电极材料（活性或 惰性）。l 根据氧化还原反应确定电解池的电解质溶液。5.具体要求要求达到清晰、熟练、科学、合题 p例1（09安徽卷12）Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学 理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总

4、反应： 2Cu+H2O=Cu2O+H2。下列说法正确的是（ A ） A石墨电极上产生氢气 B铜电极发生还原反应 C铜电极接直流电源的负极 D当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。解析： Cu参加了反应，所以Cu作电解 池的阳极，发生氧化反应，B选项错误 ；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H 反应，电极反应为：2H2e=H2， A选项正确；阳极与电源的正极相连，C 选项错误；阳极反应为2Cu2OH2e =Cu2OH2O，当有0.1mol电子转移时 ，有0.05molCu2O生成，D选项错误。例2（2011上海卷16）用电解法提取氯化铜废液中的铜，方 案正确的是（ ） A用铜片连接电

5、源的正极，另一电极用铂片 B用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片 C用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D用带火星的木条检验阳极产物解析：氯化铜废液中提取铜，就是阴极上使Cu22e=Cu，阳极应用碳棒而不是铜片，因为铜作阳极会溶解。答案：B【要点三】 根据信息书写电极反应式和总反应式l根据电源极性或氧化还原反应原理判断电池的阴阳极。l电解池中电极反应式的书写 （1）先看阳极材料，若阳极是活泼电极（金属活动顺序表Ag 及以前），则阳极材料失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴 离子不失电子。 （2）如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则是电解质溶 液中的离子放电，根据离子的放电顺序书写电极反应式。 （3）

6、电极反应规律：阳极氧化、阴极还原。（阳氧阴还）l根据实际反应物和产物写总的电解方程式（注意两极是否可 以相加得出总反应方程式）。5.具体要求要求达到规范、准确 、科学、合理 例4(2011全国II卷10)用石墨做电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的（ C ）ACu SO4 BH2O CCuODCu SO45H2O解析：电解CuSO4溶液，2Cu SO42 H2O= 2CuO22H2 SO4 ，要恢复到起始状态则溶质和溶剂都必须和原来一致，相当于反应完全逆转，所以加入适量的2CuO2的复合物即CuO最合适。答案：C5.具体要求【要点四】电解池原理

7、的综合应用l 氯碱工业。l 电镀（构造电镀池：镀件、镀层金属、电解质溶液 ；写出电极反应）。l 电解精炼铜（构造电解池：精铜、粗铜、电解质溶 液；分析电极反应、溶液中离子浓度变化）。l 其它工业应用（工业污水，如含Cr3+的废水处理） 。p例5.电镀等工业废水中常含有剧毒、致癌的Cr2O72- 。该废 水处理的一种方法是：利用还原剂把Cr2O72-还原成毒性较低 的Cr3+，再加碱生成沉淀。另一种方法是：向废水中加入适 当的NaCl，用Fe作电极进行电解。下列说法错误的（ D ）A电解时，阳极反应为：Fe Fe2+ + 2e-B电解过程中阴极能产生氢气C电解中，转化Cr2O72-离子方程式为：

8、Cr2O72- +6 Fe2+ +14H+ = 2 Cr3+ + 6Fe3+7H2OD电解过程中，阳极附近生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀p例6（2012山东卷）（节选）工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼 铜的主要流程如下：(4)以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、Au等金属 (5)利用反应2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计 为原电池，其正极电极反应式为

9、_。解析(4)电解精炼粗铜，粗铜接电源的正极，作阳极，发生氧化反应 ，b对；电解时电解质溶液中的阳离子(Cu2)向阴极移动，c 错；阳极上比Cu活泼的Al、Zn优先失电子变成离子进入电 解质溶液，而比Cu不活泼的Ag、Pt、Au则不能参与电极反 应，以单质的形式沉积在阳极下方形成阳极泥，d对；电解 时有一小部分电能转化为热能，a错。(5)电池反应的总方程式为2CuO24H =2Cu22H2O，负 极电极反应式为2Cu4e=2Cu2，将电池反应的总方程 式与负极电极反应式相减得正极电极反应式：4HO24e=2H2O。【要点五】原电池与电解池合并应用 l关键在于分清那部分是原电池、那部分是电解池l

10、一般：先确定原电池，再确定电解池l注意原电池与电解池的区别（电极名称、电极反应 、溶液中离子移动方向等）l联系原电池与电解池的纽带:整个电路通过电子的电 量相同5.具体要求要求达到思路准确、清晰 、善于迁移 【解析】答案：C K闭合时为原电池，为电解池，中发生充电反应，d电极为阳极发生氧 化反应，其反应式为PbSO4 + 2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ + SO42- 所以A正确。 在上述总反应式中，得失电子总数为2e-，当电路中转移02mol电子时，可 以计算出中消耗的硫酸的量为02mol，所以B对。K闭合一段时间，也就 是充电一段时间后可以作为原电池，由于c表面生成Pb，放电

11、时做电源的 负极，d表面生成PbO2，做电源的正极，所以D也正确。K闭合时d是阳极，阴 离子向阳极移动，所以C错。例8（2012福建高考）将右图所示实验装置的K闭合，下列判 断正确的是 A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（）增大 D片刻后可观察到滤纸b点变红色解析：K闭合时，Zn当负极，铜片当正极构成原电池，使得a为阴极，b 为阳极，电解饱和硫酸钠溶液。A项：正确。B项：在电解池中电子不能 流入电解质溶液中，错误；C项：甲池中硫酸根离子没有放电，所以浓 度不变。错误；D项：b为阳极，OH-放电，使得b附近溶液显酸性，不能 使试纸变红，错误。例9.(2012安徽

12、卷) 某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时 ，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后， 断开K1、闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正 确的是( D )A断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：B断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl22e=2ClD断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极例10.(2012山东卷) 下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(B ) A图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小 C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体

13、的速率 也增大 D图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作 用引起的 解析 图a中铁棒发生电化学腐 蚀，靠近底部的部分与氧气接触 少，腐蚀程度较轻，A项错；图b 中开关由M置于N，CuZn合金作 正极，腐蚀速率减小，B项正确； 图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀 速率增大，氢气在Pt上放出，C错 ；图d中干电池自放电腐蚀主要是 Zn发生析氢腐蚀引起的，D项错。例11.（2011福建质检）全轨电池以惰性材料作电极，在电解质 溶液中发生电池总反应为： VO2（蓝色）H2OV3（紫色） VO2（黄色）V2（ 绿色）2H 下列说法正确的是（ A ）A.当电池无法放电时，只要更换电解质

14、溶液，不用外接电源 进行充电就可正常工作B.放电时，负极反应为VO2+2HeVO2H2OC.充电时，阳极附近溶液由绿色逐渐变为紫色D.放电过程中，正极附近溶液的pH变小放电是原电池反应，充电是电解池反应，根据各 极实际反应可以判断例12（2010山东卷29）（节选）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长 其使用寿命。 （1）以下为铝材表面处理的一种方法： 以铝材为阳极，在H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极 反应为_ _。 （2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 _ _。 （3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。解析:阳极是Al发生氧化反应，要生成氧化膜还必 须有H2O参加，故电极反应式为：2Al+3H2O-6e - Al2O3+6H+；加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀 ，是由于废电解液中含有Al3+，和HCO3-发生了互促 水解。 (2)电镀时，阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2+。 (3)铁被保护，可以是做原电池的负极，或者电解池 的阴极，故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe做阴极 受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁是做负极， 称为牺牲阳极保护法。