《第24讲 电解原理（解析版）【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第24讲 电解原理（解析版）【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第24讲 电解原理1.宏观辨识与微观探析：从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。2.证据推理与模型认知：建立电解过程的思维模型，理解电解的规律，判断电解的产物，书写电解的电极反应式和总反应式。一、电解原理1实验探究：电解氯化铜溶液按下图所示装置完成实验，并填写下表。实验现象实验结论原因分析电流表指针发生偏转说明电解质溶液导电，形成闭合回路自由运动离子发生定向移动与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质析出金属铜阴极：Cu22e=Cu(还原反应)与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝产生了氯气阳
2、极：2Cl2e=Cl2(氧化反应)2电解和电解池(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。(2)电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。(3)电解池的构成条件直流电源；两个电极；电解质溶液或熔融电解质；形成闭合回路。3 电解原理及电极判断（1）电解池反应原理（2）电解池阴极和阳极的判断依据二、电解规律1电解池电极反应式的书写(1)常见微粒的放电顺序阴极：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)阳极：活性电极S2IBrClOH含氧酸根【特别提醒】活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。电解的离子方程式中，若参与电极反应的H或OH是由水电离出
3、来的，用H2O作为反应物。(2)电极反应式的书写方法以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例辨电极：阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连。找离子：电解质溶液中：Cu2、H、SO、OH。排顺序：依据常见微粒放电顺序，阴极：Cu2H(水)，阳极：OH(水)SO。电极式：阴极：Cu22e=Cu，阳极：2H2O4e=O24H。总反应：依据得失电子守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件2Cu22H2O2CuO24H、2CuSO42H2O2CuO22H2SO4。2电解后溶液的复原规律用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：(1)电解H2O型电解质H2SO4NaOHNa2SO4阳极反应式2H2O
4、4e=O24H4OH4e=O22H2O2H2O4e=O24H阴极反应式4H4e=2H22H2O4e=2H24OHpH变化减小增大不变复原加入物质加入H2O(2)电解电解质型电解质HClCuCl2阳极反应式2Cl2e=Cl2阴极反应式2H2e=H2Cu22e=CupH变化增大复原加入物质加入HCl加入CuCl2(3)电解质和水都发生电解型电解质NaClCuSO4阳极反应式2Cl2e=Cl22H2O4e=O24H阴极反应式2H2O2e=H22OH2Cu24e=2CupH变化增大减小复原加入物质加入HCl加入CuO或CuCO3【方法技巧】电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数
5、比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。3.电解池中的守恒规律同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒使各电极得失电子均相等，在各极反应式中建立联系。三、电化学中多池装置 1判断电池类型(1)有外接电源时，各电池均为电解池。(2)无外接电源，如燃料电池、铅酸蓄电池在电池中作电源，其他均为电解池。(3)无外接电源，有活泼性不同电极的为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的为电解池。(4)根据电极反应现象判断。2解题方法步骤四、电化学中的定量计算1计算的方法(1)得失电子守恒法计算：用于串联电路各极的电量相同等类型的计算。(2)总反应式计算：根据总反应式列比例式计算
6、。(3)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，建立计算所需的关系式。2解题步骤(1)正确书写电极反应式，注意阳极本身是否发生反应，当溶液中有多种离子放电时，注意离子放电的顺序性和阶段性。(2)根据得失电子守恒和各电极反应式，逐步计算各电极不同阶段的生成物的物质的量。由此得出各电极质量的变化或各电极产生气体体积的定量关系。考点01 电解及其装置(电解池)【例1】下列说法错误的是A将电能转化为化学能的装置叫电解池B电解时，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动C电解池中阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应D电解时，电子从电解池的阴极流出，沿导线流回电源的负极【答案】D【解析】A、
7、电解池是将电能转化成化学能的装置，故A正确；B、根据电解的原理，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，故B正确；C、根据电解原理，阳离子在阴极上得电子，发生还原反应，阴离子在阳极上失去电子，发生氧化反应，故C正确；D、电解池中，电子从电源的负极流出，转移到电解池的阴极上，溶液中的阳离子在此处得到电子，阴离子在阳极上失去电子，电子沿导线流向电源的正极，故D错误。答案选D。【变式1-1】下列装置能构成电解池的是A B C D【答案】D【分析】电解池必须有外接电源，形成闭合回路，有电解质溶液，据此分析。【解析】电解池是将电能转化为化学能的装置，必须有外接电源，同时形成闭合电路；A装置没有形成闭合电路，
8、错误；B和C没有外接电源，错误；D的装置满足电解池的结构，正确；综上所述，本题选D。【变式1-2】下列叙述正确的是电解池是将化学能转变成电能的装置原电池是将电能转变成化学能的装置金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化电解池两个电极材料可以相同ABCD【答案】B【解析】电解池是将电能转变成化学能的装置，故错误；原电池是将化学能转变成电能的装置，故错误；金属和石墨均为自由电子导电，属于物理变化；电解质溶液导电的实质是电解，属于化学变化，故正确；电解池连接外接电源，两个电极材料可以相同也可以不同，故正确；故选B。考点02 电解规律及其应用【例2】用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3
9、)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是AH2和Cl2BH2和O2CCu和Cl2DCu和O2【答案】C【解析】稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，阳离子的放电顺序：Cu2+H+Na+，阴离子的放电顺序：Cl-OH-酸根离子，因此用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，阳极Cl-先失电子生成Cl2，阴极Cu2+先得电子生成Cu，即最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是Cu和Cl2，C满足题意；答案选C。【变式2-1】用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，停止电解，向所得溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3，溶液浓度恢复至电
10、解前，关于该电解过程的说法不正确的是A生成Cu的物质的量是0.2molB转移电子的物质的量是0.4molC随着电解的进行溶液的pH减小D阳极反应是2H2O-4e-=4H+O2【答案】B【分析】电解硫酸铜溶液后溶液呈酸性，向电解后的溶液中加入碱式碳酸铜能恢复原溶液，碱式碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，溶液质量增加的量是生成的铜离子和水的质量，所以实际上电解硫酸铜溶液分两个阶段：第一阶段2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4，铜离子在电极上全部析出；第二阶段：2H2O2H2+O2，电解部分水；将碱式碳酸铜化学式改变为2CuOH2OCO2，所以加入0.1molCu2(OH)2CO
11、3就相当于加入0.2molCuO和0.1mol水。【解析】A根据分析可知析出的铜与加入碱式碳酸铜的铜元素质量是相等的，故生成Cu的物质的量是0.2mol，故A正确；B第一阶段：根据铜原子守恒知，电解硫酸铜溶液析出n(Cu)=n(CuO)=0.2mol，转移电子的物质的量=0.2mol2=0.4mol；第二阶段：电解生成0.1mol水转移电子的物质的量=0.1mol2=0.2mol；所以解过程中共转移的电子数为0.4mol+0.2mol=0.6mol，故B错误；C随着电解的进行硫酸的浓度增大，溶液的pH减小，故C正确；D阳极发生氧化反应，始终是氢氧根离子放电，生成氧气，电极反应式为：2H2O-4
12、e-=4H+O2，故D正确；故答案为：B。【变式2-2】用惰性电极进行电解，下列说法正确的是A电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液不变B电解稀溶液，要消耗，故溶液减小C电解溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为D电解溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为【答案】D【解析】A电解稀硫酸，实质上是电解水，溶剂的质量减小，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，的浓度增大，溶液的变小，A项错误；B电解稀溶液，实质上是电解水，溶剂的质量减小，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，的浓度增大，溶液的变大，B项错误；C电解溶液，实质上是电解水，阴极上得电子生成氢气，阳极上失电子生成氧气，根据得
13、失电子守恒，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为，C项错误；D电解溶液时，阴极上得电子生成铜，阳极上失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为，D项正确；故选D。考点03 电化学有关计算【例3】用电解法可将转化为工业原料、CO，原理如图所示下列说法错误的是A离子交换膜为质子交换膜B若乙室产物只有1molCO生成，则乙室质量增加18gC若乙室生成CO、物质的量比为11，则两电极产生气体的物质的量相同D电解过程中甲室稀硫酸浓度不断增大【答案】C【分析】二氧化碳在铜电板表面转化为乙烯，碳元素从+4价降低为-2价，被还原，该电极是电解池的阴极，Pt为阳极。【解析
14、】A二氧化碳在铜电板表面转化为乙烯，碳元素从+4价降低为-2价，被还原，该电极是电解池的阴极，主要反应为：2CO2+12H+12e-=C2H4+4H2O，阳极的电极反应式为：2H2O-4e-=O2+4H+，因此装置中的离子交换膜为质子交换膜，阳极区的氢离子过交换膜进入阴极区，故A说法正确，不符合题意；B阴极发生的反应只有CO2+2H+2e-=CO+H2O，反应生成1molCO的同时生成1molH2O，因此乙室增加的质量为18g，故B说法正确，不符合题意；C若阴极生成CO与C2H4的物质的量之比为1:1，设两种产物都是1mol，则转移电子的总物质的量为14mol，阳极产生氧气的物质的量为3.5mol，两电极产生气体的物质的量不相同，故C说法错误，符合题意；D电解过程中，甲室溶液中硫酸的物质的量不变，但水的量减少，导致硫酸浓度增大，故D说法正确，不符合题意。故选C。【变式3-1】一种电解精炼废钢的工艺原理如图，通过在两极间的定向移动可实现废钢脱碳从而得到超低
