电解池的工作原理及应用

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1、二十三专题电解池的工作原理及应用 O考纲解读考点考纲考查形式电解原理理解电解池的工作原理:选择题非选择题电解原理的应用了解电解池的应用选择题非选择题基础再现思考提醒一、电解池、电解原理1. 电解原理(1) 电解：使通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在引起的过程。电解池 他叫电解槽)：把能转化为能的装置。电极名称与电极反应：与电源正极相连的为 ，发生反应;与电源负极相连的为 ，发生反应。2. 电解CuCl2溶液(如右图所示)阳极反应：(2) 阴极反应：(3) 总方程式：二、电解原理的应用1.电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式：(反应)阴极反应式：(反应)、电解总反应方程式：2NaCl + 2

2、H2O=2NaOH +CI2T由解离子反应方程式：2C+ 2H2O=2OH+ H2T + CI2 f(3)应用：氯碱工业制 、和。2电镀右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：(1)镀件作 极，镀层金属银作 极。(2)电解质溶液是(3 )电极反应： 阳极：阴极：(4)特点： 极溶解， _极沉积，电镀液的浓度3电解精炼铜(1)电极材料：阳极为 ；阴极为 (2)电解质溶液：含 Cu2 的盐溶液。 (3)电极反应： 阳极为阴极为4电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg 、Al 等。(1)冶炼钠电解2NaCI(熔融)=2Na+ Cl2f电极反应：阳极：阴极：(2)冶炼铝电解

3、2AI2O3(熔融)=4AI + 302 f电极反应：阳极：聚焦考点典例剖析考点1电极产物的判断及有关反应式的书写原电池的两极称为正极、负极，是由两极材料的相对活泼程度决定。（原电池的正、负极在内电路中有时也分别称为阴极、阳极）电解池的两极称为阴、阳极，是由外接电源决定。无论是原电池还是电解池，阳离子总是向阴极移动，阴离子总是向阳极移动。1. 1电极产物的判断阴极与电源负极相连， 得电子发生还原反应。 其规律有两个：一是电极本身不参加反应； 二是电解质溶液中氧化性强的阳离子先得电子，如Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2 =要注意到金属活动性顺序表中Al及Al

4、前面的金属离子在溶液中不放电。阳极与电源正极相连， 失去电子发生氧化反应。其规律有两个：一是若阳极为非惰性电极（除Pt、Au之外的金属作电极），电极本身失去电子被氧化，电解质溶液中的阴离子不参 与电极反应；二是若阳极为惰性电极（Pt、Au或非金属作电极），电解质溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，如s2I Br Cl OH 含氧酸根。1. 2电极方程式、电解方程式的书写书写电解反应的一般步骤是：以写出用石墨做电极电解CuSO溶液的电极反应式及总的电解方程式为例。第一步：明确溶液中存在哪些离子溶液中的阳离子：Cu2J阴离子：OH、SO。第二步：判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序阴极：Cu2

5、+ 阳极：OHSO第三步：写电极反应式和总的电解方程式阴极：2Cu2+ + 4e_ =2Cu阳极：4OH 4e=2HO+ C2 f 或 2HO- 4e=O f + 4H+使得失电子数相等，两极反应式相加得总方程式：2CU* + 2H2O=2Cu+ O4 + 4（离申解子方程式）或 2CuSO+ 2HO=2Cu+ O4+ 2fSO。注意上述例子中的电极若换成铜棒，阳极电极反应式为：Cu 2e =Cu+，阴极电极反应式不变。电极反应式的书写要以实际放电的离子表示，但电解方程式的书写中，弱电解质要以分子式的形式书写。 如本例中的阳极反应式可写为OH,但是电解总反应方程式则必须写为H20。典例研析:例

6、1右图装置中，U型管内为红墨水 a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入 生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是（）A. 生铁块中的碳是原电池的正极B. 红墨水柱两边的液面变为左低右高一2 +C. 两试管中相同的电极反应式是：Fe 2e =FeD. a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀【答案】B2 +【解析】Fe与C及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：Fe 2e =Fe ; C是正极，在a中发生吸氧腐蚀，a中压强减小，b中发生析氢腐蚀，b中压强增大，红墨水柱液面是左高右低。故选B。易错警示:变式训练1 .CU20是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取CU20的电解池示

7、意图如图所示，电解总反应为:电解十H：0 j。下列说法正确的是0.1molCu2O 生成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. 1 mol电子转移时，有答案：A解析：电解总反应：2CU+H2ACu2O+H2f,金属铜失电子，说明金属铜一定作阳极，石墨 做阴极，在阴极上是溶液中的氢离子得电子，产生氢气，故A正确；铜电极本身失电子，发生氧化反应，故 B错误；铜电极是电解池的阳极，接直流电源的正极，故C错误；反应2Cu+H 2CU2O+H 2 T失电子的量为 2mol，生成氧化亚铜 1mol，所以当有 0.1mol电子转移时，有 0.05molCu

8、2O,故D错误.故选 A .易错警示:考点2电解规律及相关计算2.1以惰性电极电解电解质溶液的类型类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴：2H+ + 2e - = H 2?阳：20H-4e - = 2H 2O + O2TNaOH水增大增大水H2SQ水增大减小水NaSQ水增大不变水分解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大氯化氢CUCI2电解质减小/氯化铜放H2生碱型阴极：HO放H生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大氯化氢放O生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放Q生酸CuSO电解质和水生成新电解质减小氧化铜22

9、电化学计算的基本方法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、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类 计算，均可概括为下列三种方法： 根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型 的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计 算 根据关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的 关系式例2下列叙述错误的是（）A. 钢铁表面发生吸氧腐蚀时，钢铁表面水膜的pH增大B. 电解精炼铜时

10、，同一时间内阳极溶解的铜的质量比阴极析出的铜的质量少C. 在镀件上电镀锌，用锌作阳极D. 工作时，在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子过程【答案】D【解析】钢铁表面发生吸氧腐蚀时，正极反应为2fO+ Q+ 4e =4OH，由于生成 OH,钢铁表面水膜的pH增大，A对；电解精炼铜时，粗铜中含有杂质Zn、Fe等，则阳极先是Zn、Fe等放电，后为Cu放电，因此阳极溶解的铜的质量比阴极析出的铜的质量少，B对；在镀件上电镀锌，可以用锌作阳极，C对；原电池工作时负极发生氧化反应，为失电子过程，电解池工作时阴极发生还原反应，为得电子过程，D错。易错警示：变式训练 2（2013 天津高考.6）为增强铝

11、的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。其反应原理如下：电池： Pb（s） + PbO2（s） + 2H2SO4（aq） =2PbSO4（s） + 2H 20（1）电鱗电解池：2AI+3O 2Al 2O3+3H 2电解过程中，以下判断正确的是电池电解池AH+移向Pb电极H+移向Pb电极B每消耗3molPb生成 2molAl 2O3C正极：PbO2+4H +2e=Pb2+2H2O阳极：2Al+3H 2O-6e=Al 2O3+6H +DPb电极质童时间Fb电根质甩F1时间答案：D【解析】该题考查原电池和电解池的基本知识。A选项H+离子在原电池中

12、移向PbO2电极，错误。B选项每消耗3molPb,根据电子守恒生成lmolAl 2O3,错误。C选项在原电池的正极电极反应是生成 PbSO4，错误。D选项在原电池中Pb电 极的质量由于生成PbSO4，质量增加，在电解池中，Pb阴极，质量不变，正确。 易错警示：高考真题随堂演练1、（2012 浙江高考.10）以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下: 下列说法不正确的是A 在阴极式，发生的电极反应为：2H2O + 2e= 2OH+出fB .在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H*浓度增大，使平衡2Cr04 + 2H 十Cr2O7 + H?O 向右移动C 该制备过程

13、总反应的化学方程式为：通电4K2CrO4 + 4H2O2K262O7 + 4KOH + 2H2 f+ O2fD .测定阳极液中 K和Cr的含量，若K与Cr的 物质的量之比为 d，则此时铬酸钾的转化率为 1d22. （2013 北京理综 4）用石墨电极电解 CuCl2溶液（见右图）。下列分析正确的是 （）Aa端是直流电源的负极B .通电使CuCl2发生电离C. 阳极上发生的反应：Cu2+2e-=CuD. 通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体32013全国卷9电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O7）时，以铁板作阴、阳极， 处理过程中存在反应 Cr2O2+ 6Fe2 + + 14H + =

14、2Cr3+ + 6Fe3+ 7出0，最后 Cr3+ 以 Cr（OH） 3 形式除去。下列说法不正确的是（）A .阳极反应为 Fe 2e =FeB .电解过程中溶液 pH不会变化C. 过程中有Fe（OH）3沉淀生成D. 电路中每转移 12 mol电子，最多有1 mol Cr2。2被还原42013?重庆卷?11（14分）化学在环境保护中趁着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。（1）催化反硝化法中，H2能将NO3还原为N2,25C时，反应进行 10min，溶液的pH由7变为12。 N2的结构式为。 上述反应离子方程式为 ,其平均反应速率v（NO3 ）为mol ?_ 1 ?min 1 还原过程中可生成中间产物NO2，写出3种促进 NO2水解