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1、学习必备欢迎下载第四单元电解原理及其应用本单元整体感知本单元视点电解原理在氯碱工业、冶金工业、电镀及环保等很多方面都有重要的用途。电解原理及其应用是电化学知识的重要组成部分，是高考的重点之一。就中学化学而言，学习电解的有关知识，也是对电化学、氧化还原反应、离子反应、金属冶炼等知识结构的丰富、完善。本单元内容分为两部分，第一部分是电解的化学原理，第二部分是电解原理在金属冶炼、电镀和氯碱工业中的应用，其中更为重要的是在氯碱工业中的应用，因此教材把氯碱工业单列一节。本单元学习重点：电解原理及其应用本单元学习难点：电解原理本单元学习目标：1 原电池、电解池的判定及电极材料、电极名称、电极反应式和总反应
2、式的书写；2 利用阴、阳离子的放电顺序判别金属活动性的强弱；3 电解过程中溶液的浓度、PH 的变化分析；4 有关电解池的简单计算；5 氯碱工业的工艺及应用。知识图解1电解原理知识要点实例电解原理使电流流过电解质溶液而在两极上发生氧化还原反应（即将电能转化为化学能）的过程电解 CuCl2溶液电解装置电解池：将电能转化为化学能的装置，常由直流电源、电极、导线及电解质溶液构成电极构成阴极：与电源负极相连阳极：与电源正极相连阳极：石墨棒阴极：铁棒电极反应阴极：得电子发生还原反应阳极：失电子发生氧化反应阴极： Cu2+ + 2e=Cu 阳极： 2Cl 2e=Cl2电流方向由直流电的连接方式决定，即正极外
3、电路负极电源正极石墨棒溶液中离子定向移动铁棒电源负极总反应式阴极、阳极分别发生的反应的总和（可用于求解某一电极反应）2Cl+ Cu2+电解 Cu+ Cl2或CuCl2电解Cu+ Cl22电解原理应用电解饱和食盐水氯碱工业电镀铜、电镀锌电解冶炼金属电解精炼铜学法点拨1紧扣一个中心电能转化为化学能。2作好一个比较原电池和电解池的比较。如：原电池和电解池的比较精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 37 页学习必备欢迎下载原电池电解池能量转化化学能电能电能化学能反应特性自发反应非自发反应电极名称由电极本身决定负极：活泼金属正极：不活泼
4、金属由电源决定阴极：与负极相连阳极：与正极相连装置特性无电源两极材料一般不同有电源两极材料相同，也可不同联系两者都是在两电极上发生氧化还原反应再如池型判断：有外加电源一定为电解池。无外加电源则为原电池。多池组合时，一般含活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池。另外就是电极的判断：原电池的正极是阴极、负极是阳极，而电解池的阴极是与电池负极相连的电极、阳极是与电池正极相连的电极。原电池的阴、阳极与材料相关，电解池的阴极和阳极与电极材料无关，取决于外电源的正、负极。3用好两个规律氧化还原反应和离子反应规律。如：放电顺序：（1）惰性电极：作阳极时不失电子，不溶解。如：Pt、 Au、
5、C。（2）阳极失电子顺序：若电极活泼，首先是电极失电子；若是若惰性电极，则离子放电顺序为： S2 IBrClOHSO42。（ 3）阴极得电子顺序：Ag+ Fe3+ Cu2+（H+酸） Fe2+Zn2+H+（H2O） Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。电解质溶液的电解规律：（1）电解电解质本身：不活泼的金属的卤化物、氢卤酸（不含氟化物）。如CuCl2、HCl 溶液等。（ 2）电解水：活泼金属的含氧酸盐、含氧酸、强碱溶液的电解，只是电解水，而电解质仅起增强水的导电性的作用。如：K2SO4、 HNO3、NaOH 溶液等。（ 3）混合电解：活泼金属的卤化物及不活泼金属的含氧酸盐溶液电解时，电解质和水
6、电离出的离子均有放电。如NaCl、 AgNO3溶液等。第一节电解原理课文整理1电解原理使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。2电解原理的应用铜的电解精炼电镀铜细说教材知识点 1 电解原理1电解质溶液的导电金属导电时，是金属内部的自由电子发生了定向移动，而电解溶液的导电则与金属导电不同。提示1 通电前电解质溶液中阴、阳离子在溶液中自由地移动；通电后在电场的作用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 37 页学习必备欢迎下载下，这些自由移动的离子改作定向移动，带负电的阴离子由于静电作用向阳极移动，带正电的
7、阳离子则向阴极移动。提示2 电解池中与直流电源负极相连的电极叫阴极，与直流电源正极相连的电极叫阳极。提示3 物质能否导电是由其内部能否造成定向移动的自由电荷所决定的，对金属就是自由电子，而对电解质溶液就是自由离子。2电解使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。提示1 电子从外接直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，电解池溶液中的阳离子移向阴极并在阴极获得电子而被还原而发生还原反应；与此同时，电解池溶液中的阴离子移向阳极并在阳极上失去电子（也可能是阳极很活泼而本身失去电子）而被氧化发生氧化反应。这样，电子又从电解池的阳极流出，沿导线而流回外接直流电源的正极。提示2
8、电极反应的类型：阳极反应为氧化反应，阴极反应为还原反应。故阴极处于被保持的状态，而阳极有可能被氧化腐蚀。想一想电离和电解有什么区别和联系？特别提示电离和电解的比较电离电解条件电解质溶于水或受热的作用（如离子化合物受热熔融）电解质发生电离后受外接直流电源的作用过程电解质电离成自由移动的离子阴、阳离子定向移动，在两极上得、失电子举例CuCl2= 2Cl+ Cu2+CuCl2电解Cu+ Cl2结果只 产 生 自 由 移 动 的 离 子 （ 或 水 合 离子）发生氧化还原反应，生成新物质。电能转化为化学能联系电解必须建立在电离的基础之上，电解质只有在发生电离后才能在外接直流电源的作用下发生电解3电解池
9、与原电池的联系与区别原电池电解池电极正极、负极阴极、阳极电极确定由电极材料本身的相对活泼性决定，较活泼的是负极，较不活泼的是正极由外接直流电源的正、负极决定，与负极相连的是阴极，与正极相连的是阳极电极反应负极发生氧化反应正极发生还原反应阴极发生还原反应阳极发生氧化反应电子流向电子由负极经导线流入正极电子从电源负极流入阴极，再由阳极流回电源正极能量转变化学能转变为电能电能转变为化学能反应自发性能自发进行的氧化还原反应反应一般不能自发进行，需电解条件举例Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4CuCl2电解Cu+ Cl2装置特点无外接直流电源有外接直流电源相似之处均能发生氧化还原反应，且同一
10、装置中两个电极在反应过程中转移电子总数相等4实验分析：电解CuCl2溶液想一想（1）选取电极材料时有何要求？阴极可用惰性电极，甚至可用较活泼的金属电极，但阳极必须使用惰性电极，否则阳精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 37 页学习必备欢迎下载极会发生氧化反应而溶解。（2）一般说的惰性电极指的是哪些材料？一般说的惰性电极指的是金、铂、石墨电极。（3）实验中有何现象？淀粉碘化钾试纸有何作用？应如何正确使用该试纸？通电后，电流表指针发生偏转，阴极石墨棒上析出一层红色固体，阳极表面有气泡放出，可闻到刺激性气味。淀粉碘化钾试纸用于检验
11、阳极产生是否为Cl2，使用时应先润湿并沾于玻璃棒一端或用镊子夹持，但作用时间不宜过长，否则变蓝后会被Cl2漂白。知识点 2 铜的电解精炼1电解时，用粗铜板作阳极，与直流电的正极相连；用纯铜板作阴极，与电源的负极相连，用CuSO4溶液（加入一定量的硫酸）作电解液。想一想（1）电解液中离子有几种？通电后溶液中离子的移动情况和电极反应如何？CuSO4溶液中主要有Cu2+、 SO42、 H+、OH，通电后， H+和 Cu2+移向阴极，并在阴极发生 Cu2+ 2e=Cu，OH和 SO42移向阳极，但阳极因为是活性电极故阴离子并不放电，主要为阳极活泼及较活泼金属发生氧化反应而溶解，主反应为：Cu - 2e
12、= Cu2+。（2）粗铜中的杂质如Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等是如何除去的呢？阳极泥有何利用价值？比铜活泼的Zn、Fe、Ni 等金属杂质，在铜溶解的同时也会失去电子形成金属阳离子而溶解，此时阴极仍发生Cu2+ 2e=Cu，这会导致电解液浓度不发生变化；Ag、Au 不如Cu易失电子， Cu 溶解时它们以阳极泥沉积下来可供提炼Ag、Au 等贵重金属。特别提示电极反应中得失电子的规律（1）阳极上失电子的规律应首先看电极材料是惰性电极，还是活性电极，如为前者则由溶液中的阴离子失去电子，阴离子的还原性越强，越易电子，如阴离子的放电顺序为S2I BrClOH含氧酸根离子，如为后则这些金属首先失去电子进
13、入溶液，此时溶液中其他离子不再失电子。（2）阴极得电子的规律阴极上只能由溶液中阳离子获得电子，阳离子氧化性越强，越易得电子，阳离子的放电顺序为Ag+ Hg2+Cu2+（H+酸） Fe2+Zn2+H+（盐溶液）。（3）变价的金属Fe 在作阳极发生氧化反应时电极反应为： Fe - 2e= Fe2+知识点 3 电镀铜电镀时，一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；把待镀金属制成品浸入电解液中与直流电源的负极相连，作为阴极，而镀层金属作阳极，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子移向阴极，并在阴极上被还原成金属析出。提示1 电镀铜规律可概括为“阳极溶解，阴极沉积，电解液不变”。提示2 工业上电镀常用有
14、毒电镀液，因此电镀废水应在回收有用物质、降低有害物质含量后达标排放，以防污染环境。知识点 4 实验分析：电镀铜实验提示（1）待镀件需酸洗以除去锈。（2）电镀液CuSO4中加氨水制成铜氨溶液以降低Cu2+浓度，使镀层光亮。知识拓展电解质溶液电解时（均为惰性电极）PH 变化情况，电解液复原所需加入物质及电解类精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 37 页学习必备欢迎下载型（1）分解水型含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH、H2SO4、K2SO4等）的电解。阴极： 4H+ + 4e = 2H2阳极： 4OH 4e = O2+
15、2H2O 总反应： 2H2O电解2H2+O2阴极产物： H2；阳极产物： O2。电解质溶液复原加入物质：H2O。PH 变化情况：原来酸性的溶液PH 变小，原来碱性的溶液PH 变大，强酸的正盐溶液PH 不变。（2）分解电解型：无氧酸（除HF 外）、不活泼的无氧酸盐（氟化物除外）的电解，如 HCl 、CuCl2等。阴极： Cu2+ + 2e=Cu 阳极： 2Cl 2e=Cl2总反应： CuCl2电解Cu+ Cl2阴极产物：酸为H2，盐为金属；阳极产物：卤素等非金属单质。电解质溶液复原加入物质为原溶质，本例为CuCl2。PH 变化情况：如电解无氧酸溶液，PH 变大但不会超过7；如为盐的电解则视无氧酸
16、根的情况而定。（ 3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解，如NaCl 、MgBr2等。阴极： 2H+ + 2e = H2阳极： 2Cl 2e = Cl2总反应： 2NaCl + 2H2O电解H2 +Cl2+ 2NaOH 阴极产物：碱和H2；阳极产物：卤素等非金属单质。本例中分别为NaOH 和 H2以及Cl2。电解质溶液复原加入物质为卤化氢，本例为HCl 。PH 变化情况：电解液的溶液PH 显著变大。（4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，如CuSO4、 AgNO3等。阴极： 2Cu2+ + 4e=2Cu 阳极： 4OH 4e= O2+ 2H2O 总反应： 2CuS
17、O4 + 2H2O电解2Cu + O2+ 2H2SO4阴极产物：析出不活泼金属单质；阳极产物：该盐对应的含氧酸和氧气，本例中分别为 Cu 以及 H2SO4、O2。电解质溶液复原加入物质为不活泼金属的氧化物（金属价态与原盐中相同），本例为CuO。PH 变化情况：溶液PH 显著变小。想一想尽管因溶质不同电解时溶液的PH 变化不尽相同，但某同学经过考虑后归纳出下列规律：“电解强酸、强酸弱碱盐的溶液时PH 会变小；电解强碱、强碱弱酸盐的溶液时， PH 会变大；电解强酸强碱盐的溶液时PH 不变”。你认为这句话有无漏洞？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -
18、 -第 5 页，共 37 页学习必备欢迎下载即使以惰性电极电解，这句话仍有太大的错误。因为电解HI 酸（强酸）时PH 会变大；电解饱和的(NH4)2SO4、 Na2CO3溶液时PH 不变；电解NaCl 溶液 PH 会变大。因此，在判断电解时溶液PH 变化一定要把握这几点：电极材料；离子放电顺序；盐溶液原本是否饱和。解题能力培养之一概念篇原电池、电解池的判断例如图A、B、C 三个装置中的三个烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。（1）A、B、C 三个装置中属于原电池的是（填标号，下同），属于电解池的是。（2）A 池中 Zn 是极，发生反应（填“氧化”或“还原”，下同），电极反应式为：；Cu 是极，发
19、生反应，电极反应式为：，A中总反应的化学方程式为。（3）B 池中 C 是极，发生反应，电极反应为；Pt是极，发生反 应 ， 电 极 反 应 为。 B 池 中 总 反 应 的 化 学 方 程 式为。（4）C 池中 Zn 是极，发生反应，电极反应为；Cu 是极，发生反应，电极反应为。反应过程中溶液浓度（填“变大”、“变小”或“不变”）。分析判断装置是原电池还是电解池，关键是看它有没有外接直流电源，有则为电解池，无则为原电池。由此可知A 为原电池， B 和 C 为电解池，且C 较为特殊，实际为电镀铜的装置。原电池中电极分为正极、负极，相对活泼的金属作负极失去电子发生氧化反应，相对较不活泼的金属作正极
20、。所以A 中 Zn 作负极失去电子被氧化，发生反应为Zn - 2e= Zn2+； Cu为正极，电解液中阳离子在正极上得电子被还原，发生反应为Cu2+ 2e=Cu。A池中总反应为上述两个半反应的和，即Zn + Cu2+ =Cu + Zn2+。电解池中规定与直流电源负极相连的电极为阴极，与直流电源正极相连的电极为阳极。在外电场的作用下，溶液中的H+和 Cu2+均移向阴极C 棒，但因盐溶液中阳离子得电子能力 Cu2+H+，因而发生还原反应Cu2+ 2e=Cu。同时溶液中失电子能力较强的Cl在阳极Pt 表面被氧化，电极反应为2Cl2e=Cl2。总反应方程式为：CuCl2电解Cu+ Cl2。装置 C 中
21、阳极为活性电极Cu，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反应Cu - 2e= Cu2+，生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子。而阴极上PtZnCuCZnCuABC精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 37 页学习必备欢迎下载发生还原反应Cu2+ + 2e=Cu，两极反应速率相等，溶液中其他离子不发生反应，故而溶液浓度保持不变。解（ 1），、（2）负，氧化， Zn - 2e= Zn2+，正，还原Cu2+ + 2e=Cu， Zn + Cu2+ =Cu + Zn2+（3）阴，还原， Cu2+ + 2e=Cu
22、，阳，氧化2Cl 2e=Cl2， CuCl2电解Cu+ Cl2（4）阴，还原， Cu2+ + 2e=Cu，阳，氧化Cu - 2e= Cu2+，不变电极材料、电极名称、电极反应的判断例关于原电池和电解池的叙述正确的是（）A原电池中失去电子的电极为负极B原电池的负极、电解池的阳极都发生氧化反应C原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D电解时电解池的阳极一定是阴离子放电分析原电池中两个电极既可以是两个活动性不同的金属电极也可以一个是金属、另一个是可以导电的非金属。在原电池中，较活泼的金属作为电池的负极，失电子，发生氧化反应；较不活泼的金属（或能导电的非金属）作为原电池的正极，溶液中的阳离子在它
23、上面得电子，发生还原反应。而在电解池中，与电源正极相连的电极是电解池的阳极，如果它是惰性电极，则电解液中的阴离子在它上面放电，失去电子，发生氧化反应。而如果阳极不是惰性电极，则阳极本身失去电子，被氧化。所以正确的答案应是B。解 B 例3如图所示为一张浸透淀粉碘化钾溶液并滴有酚酞试剂的滤纸， a、b 为两张紧贴在滤纸上的Pt 片，并用导线与直流电源 M、N 相连，通电后，在a 周围观察无色溶液变为蓝色。（1）电源哪一极是正极？哪一极是负极？（2）b 周围可观察到什么现象？为什么？分析本题装置实际上是电解KI 溶液。由于a、b 为铂电极是惰性电极，所以在阳极上放电的是I，其电极反应为2I2e=I2
24、；阴极是水电离出来的 H+放电，其电极反应为2H+ + 2e = H2，由于H+在阴极上不断放电，破坏了水的电离平衡，使阴极附近OH浓度增大。从题给条件分析可知，a 周围观察到蓝色，说明有I2生成，所以a为阳极、 b为阴极，而与之相连的电源M 极为正极， N 极为负极， b 周围酚酞试液变红色。解（ 1）M 是电源的正极，N 为负极，（ 2）b 极周围可看到溶液变为红色。因为b极为阴极，其电极反应为2H+ + 2e = H2，由于H+不断放电破坏了水的电离平衡，OH增大，使得b 极附近碱性增大，酚酞变红。电解原理原理的分析及应用例4电解CuSO4和 NaCl 的混合溶液，开始时阴极和阳极上分别
25、析出的物质是（ ）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 37 页学习必备欢迎下载A H2和 Cl2 BCu 和 Cl2CH2和 O2 DCu 和 O2分析在CuSO4和 NaCl 的混合溶液中存在着的阳离子有：Cu2+、 Na+和 H+，阴离子有： SO42、 Cl、 OH。由于阳离子的放电能力是Cu2+H+Na+，所以最初在阴极放电的是Cu2+，它在阴极上得电子被还原为Cu；阴离子的放电能力是ClOHSO42，所以最初在阳极上放电的阴离子是Cl，它被氧化生成Cl2。所以应选B。解例 5若在铁片上镀锌，下列叙述中错误的是（）A
26、可把铁片与电源的正极相连B电解质必须用含有锌离子的可溶性盐C锌极发生氧化反应D铁极的电极反应式为Zn2+ 2e= Zn 分析电镀的实质就是以惰性电极为阳极的一种特殊的电解。电镀时一般以镀层金属为电解池的阳极，待镀件为阴极，含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液。电镀过程中镀层金属发生氧化反应而成为离子进入电解液，其离子则在待镀件上发生还原反应而析出，且电解质浓度一般不变。故本题只有A 不正确。解题能力培养之二应用篇例 6将质量分数为5 .2%NaOH 溶液 1L（密度1.06g/cm3）用铂电极电角解，当溶液的质量分数改变1.0%时停止电解，则此时溶液中应符合的关系是（）NaOH 的质量分数阳极析
27、出物质的质量/g 阳极析出物质的质量/g A 6.2% 19 152 B 6.2% 152 19 C 4.2% 1.2 9.4 D 4.2% 9.4 1.2 分析本题考查的是电解原理。题目给出了很多数据，用来考查学生的观察能力、思维灵活性和敏捷性。电解NaOH 溶液即电解水，溶液中的水量减少，NaOH 溶液的质量分数肯定增大，C、D 选项不符合题意排除。电解池的阳极是OH放电，失去电子生成氧气，阴极是H+得电子生成氢气。因此，阳极产生的气体的质量肯定比阴极大，A 选项不符合题意。所以选B。解答此题时，不需计算，若计算也能得出答案，但耗时较多。解 B 利用原电池、电解池中阴、阳离子的放电顺序判断
28、金属的活动性的强弱例7已知金属中混有金属，当电解精炼时，以单质形式沉积于阳极下面的泥中，、组成原电池时，为正极，则、三者金属活动性顺序为（）A PNM B NPM CPM N D NMP 分析本题考查金属活动性规律以及原电池、电解池原理。电解精炼金属时以粗金属为阳极，纯金属为阴极，含提炼金属离子的盐溶液为电解液。电解时粗金属中活泼金属被迫失电子，而其中不活泼金属则没有被氧化而形成阳极泥，故本题中M 活动性强P。原精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 37 页学习必备欢迎下载电池中以活泼性不同的金属为电极材料，活泼金属失电子作为
29、负极，较不活泼的金属则作正极。由此可知，活动性顺序为N MP。解 D 例8从NO3、SO42、H+、Cu2+、 Ba2+、Ag+、Cl等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。（1）两极分别放出H2和 O2时，电解的化学式可能是；（2）若阴极析出金属，阳极放出氧气，电解质的化学式可能是；（3）两极分别放出气体，且体积比为1:1，电解质的化学式可能是。分析题中提供的电解质离子是7 种，其实还包括OH，即 8 种。这些离子放电的顺序为：阳极： ClOH（ NO3、SO42）阴极： Ag+Cu2+H+Ba2+（1）两极分别放出H2和 O2，即 H+和 OH放电，实质是电解水，水
30、中的溶质应是起导电作用而不改变H+和 OH放电的顺序，它可以是HNO3、 H2SO4、Ba(NO3)2、Ba(OH)2中的任意一种，但不是BaSO4 。（2）阴极析出金属，即Ag+或 Cu2+放电；阳极放出O2，即 OH放电。水中的溶质可以是 AgNO3、CuSO4、Cu(NO3)2中的任意一种。（3）两极分别放出气体，且体积比为1:1，则放电的离子应是Cl和 H+。水中的溶质可以是 HCl 、BaCl2中的任意一种。解（ 1）HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2、Ba(OH)2（2）AgNO3、 CuSO4、Cu(NO3)2（3）HCl 、BaCl2例 9 用惰性电极将某浓度的CuSO4溶
31、液通电电解一段时间后，若想加入一种纯净物，使电解后的溶液再恢复到电解前的组成，应向其中加入什么物质？分析用惰性电极电解CuSO4溶液时，阳极是OH放电，电极反应为：Cu2+ 2e=Cu，阴极是Cu2+放电，电极反应为：4OH4e= O2+ 2H2O，总的反应为：2CuSO4 +2H2O 电解2Cu + 2O2+2H2SO4，若加入Cu(OH)2中和前面反应生成的H2SO4，反应方程式为： Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O，比较两个方程式可知如果要将前面反应中生成的2 份 H2SO4都中和需2份 Cu(OH)2，反应后将生成4 份 H2O，而电解的反应中只消耗了2 份
32、H2O，这样得到的溶液虽然成分与电解前相同，但浓度变小了，不能度为是恢复到了“原来的组成”。所以，只有加入CuO，不能加入Cu(OH)2 。所以在解决这类问题时，应特别注意元素守恒的观点，分析分析体系（电解质溶液）在电解过程中到底损失了什么元素只有Cu 和 O2离开了溶液，所以应补充CuO。解应向电解液中加入CuO。解题能力培养之三创新篇电解过程中溶液的浓度、的变化分析例10工业上为了处理含有Cr2O72的酸性工业废水，采用下面的处理方法：在工业废水中加入适量NaCl，以 Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和 Fe(OH)3沉淀精选学习资料 - - - - - - - - - 名
33、师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 37 页学习必备欢迎下载生成，使废水中铬含量达排放标准，回答下列问题：（1）写出两极上的电极反应式。（2）Cr2O72在酸性条件下有强氧化性，写出Cr2O72转变成 Cr3+的离子方程式。（3）废水由酸性变为碱性的原因是什么？并写出生成两沉淀的离子方程式。（4）能否将电极材料改为石墨？分析（1）由于使用了活性电极，阳极应为本身被氧化；阴极则应该是溶液中的阳离子（ H+、Na+）放电，按阳离子的放电顺序应该是H+首先放电。（2）先判断氧化还原反应的反应物和产物：Cr2O72被还原成Cr3+，溶液中的Fe2+被氧化为 Fe3+，然后再配平方程式
34、。（3）从（ 1）、（ 2）两小题可以看出H+在阴极不断放电，而且还参与了溶液中的氧化还原反应，故其浓度不断减小。（4）分析 Cr2O72被除去的过程：先被还原成Cr3+而后形成沉淀；再分析还原剂的来源：Fe2+来源于阳极铁的氧化反应。所以若改用石墨做电极（特别是阳极）就没有还原剂了。解（ 1）阳极： Fe - 2e= Fe2+；阴极： 2H+ + 2e = H2（2）Cr2O72+ 6Fe2+ + 14H+ = 2 Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O （3） H+在阴极不断放电，得电子成为H2逸出，而且溶液中的氧化还原反应中也消耗了 H+，所以溶液的酸性逐渐减弱而碱性逐渐增强。Cr3+
35、+ 3OH= Cr(OH)3，Fe3+ + 3OH= Fe(OH)3。（4）不能。若改用石墨电极，阳极产物是Cl2而不是Fe2+，则溶液中的氧化还原反应就会因为没有还原剂而不能发生。例11用石墨作电极电解AlCl3溶液时，如图所示的电解液变化曲线中合理的是（ ）分析在氯化铝溶液中存在着Al3+、 H+、 Cl、OH离子，由于H+放电能力大于Al3+，所以在阴极放电的为H+，电极反应为：2 H+ + 2 e = H2； Cl放电能力大于OH，所以在阳极上放电的为Cl，电极反应为：2 Cl- 2e= Cl2。总的反应为：2AlCl3 + 6H2O电解2Al(OH)3 + 3H2。精选学习资料 -
36、- - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 37 页学习必备欢迎下载电解前由于Al3+水解，溶液呈酸性，PH 7，随着电解的进行，c(Al3+)减小， c(H+)减小， PH 升高，但生成的Al(OH)3是难溶物质，故溶液PH 不可能大于7，电解过程中Al(OH)3沉淀量逐渐增加，AlCl3完全电解后沉淀量保持不变。解 A、D 有关电解池的简单计算例12如下图所示：、两个烧杯中分别盛有10%的NaOH 溶液200g 和1mol/LCuSO4溶液500mL ， a、b、c、 d 都是铂电极，通电一段时间后发现c 极增重，又测出A 杯中 NaOH 溶液
37、浓度变为10.23% 。试回答：（1）电源 P为极。（2）a 极放出气体 L（标准状况）；c 极电极反应为：，c极增重 g ；d 极的电极反应为：，生成气体在标况下占有 L 体积。（3）当 A 烧杯中NaOH 溶液浓度变为10.23%时，B 池中溶液的PH 为（不考虑离子的水解，并设溶液体积不变）。分析、显然均为电解池，由于c 极增重，则c 极析出物为电极反应Cu2+ + 2e=Cu 生成的 Cu，由于Cu2+在 c 极获得电子而被还原，所以c 极是电解池的阴极，d 极是阳极，在d 极上应该由溶液中的阴离子失去电子，由于CuSO4溶液中阴离子的失电子能力：OHSO42，故 d 极电极反应为4O
38、H 4e = O2+2H2O。同时可知极为电源的正极，极为电源负极，则a为池的阴极。该极上发生电极反应是：2H+ + 2e = H2。池中NaOH 溶液在电解时浓度升高的原因是由于电解掉一部分水使NaOH 溶液浓缩了，而NaOH 质量不变，可根据溶液在浓缩过程中NaOH 质量守恒求出电解掉水的质量：200g 10%=（200-m水） 10.23%，电解掉水的质量 m水4.5g。由于 A 池和 B 池串联，电解时流过各电极的电子的物质的量相等。为便于计算，设通过 4mol 电子，则A 池中电解掉2mol 水，生成2molH2和 1molO2；B 池中则生成2molCu和 4molH+，关系式为：
39、4e2H2OO22H22Cu4H+可利用此关系求H2体积，求出析出 Cu 质量及 c(H+)。4e 2H2O O2 2H2 2Cu 4H+ 36g 22.4L 44.8L 128g 4mol 4.5g V(O2) V(H2) m(Cu) c(H+) 0.500L 解之得： V(O2)=2.8L ；V(H2)=5.6L ；m(Cu)=16g ；c(H+)=1.0mol/L PH=-lg c(H+)=-lg1.0=0 解（ 1）负（2）5.6，2Cu2+ + 4e=2Cu,16, 4OH 4e= O2+2H2O，2.8 （3）0 例 13两根镍棒分别与电源正、负极相连，并都插入NiSO4溶液中，若
40、电流强度为I，通电时间为t，结果阳极失重mg，已知每个电子的电量为1.6 1019C，镍的摩尔质量为58.69g/mol ，则阿伏加德罗常数的表示式是什么？分析这是一个与物理学科相结合的一个综合性题目。要解决这类问题，必须要将物理知识灵活地运用到化学来。在这题中物理和化学的结合点就是电路中通过的电量等于阳极镍棒失去的电子所带电量的总和。由此可得出如下关系：被氧化的镍的物质的量阳精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 37 页学习必备欢迎下载极镍失电子总量通过电路的电量（I t）。由此列出：69.58m 2 NA 1.6 101
41、9 = It 从而求得 NA =19106. 1269.58mIt解 NA =19106 .1269.58mIt走近高考考题档案1根据电解时的电极判断电极材料、电解质质判断溶液PH 的变化例 14（ 2003江苏）用惰性电极电解，下列说法正确的是（）A电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液PH 不变B 电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH离子，故溶液PH 减小C 电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2 D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1 分析电解稀硫酸，实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减小，浓度增大，故PH 减小， A 项不正确。电解稀
42、NaOH 溶液，阳极消耗OH离子，阴极消耗H+，实质也是电解水，NaOH 溶液浓度增大，故溶液PH 增大， B 项不正确。电解Na2SO4溶液时，阳极发生的反应为：4OH- 4e= 2H2O + O2，阴极发生的反应为：2H+2e= H2，由于两电极通过电量相等，故析出H2与 O2的物质的量之比为2:1，C 项不正确。电解 CuCl2溶液时，阴极反应为：Cu2+ + 2e= Cu，阳极反应为：2Cl- 2e= Cl2，两极通过电量相等时，Cu 和 Cl2的物质的量之比为：1:1，D 项正确。解 D 例 15（ 2000全国）下列关于实验现象的描述不正确的是A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，
43、铜片表面出现气泡B用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快分析铜片和铁片紧靠并浸入稀H2SO4溶液中，铜片上的H+获得由铁片传递过来的电子： 2H+ + 2e = H2，所以可观察到铜片表面出现所泡。用锌板做阳极、铁片做阴极电解 ZnCl2溶液，实为电镀，两极发生的反应如下：阳极反应：Zn - 2e= Zn2+，阴极反应：Zn2+ 2e= Zn，阴极上析出锌。铜片插入FeCl3溶液发生的反应是：Cu + 2Fe3+= Cu2+2Fe2+，并没有单质铁的析出。向
44、盛有锌粒和盐酸的试管中，滴入几滴CuCl2溶液，发生反应： Zn + Cu2+= Cu + Zn2+，置换出的Cu 与剩余的Zn 接触，置于盐酸中，构成了原电池，加速2H+ + 2e = H2反应，可观察到气泡放出速率加快。解 C 例 16（ 1998全国）下列关于铜电极的叙述，不正确的是（）A铜、锌原电池中铜是正极B 用电解法精炼铜时粗铜作阳极精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 37 页学习必备欢迎下载C 在镀件上镀铜时可用金属镀做阳极D电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极分析在镀件上镀铜时，需要将溶液中的Cu2+还原成金属
45、铜而沉积在镀件上。用作向溶液中供给Cu2+的铜则必须作为阳极。电解硫酸时，金属铜如果作为阳极，它将以Cu2+离子的形式被溶解而进入电解液。当在电解液内有H+H+和 Cu2+两种离子共存时，后者将在阴极上放电。这样，阴极的生成物将是金属铜而不是氧气。换言之，阴极将被镀铜，达不到制取氢气、氧气的目的。可见选项D 不对。解 D 例17 16（ 2003上海）右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d 为石墨电极。则下列有关的判断正确的是A a为负极、 b 为正极Ba为阳极、 b 为阴极C电解过程中，d 电极质量增加D电解过程中，氯离子浓度不变分析由电流方向可知，a 为电源的正极，则c 为阳极； b为
46、电源的负极，则d 为阴极。在电解过程中，Cu2+在阴极上放电被还原成Cu，所以阴极质量增大，即电解过程中，d 电极质量增加。Cl在阳极上放电被氧化生成 Cl2，所以在电解过程中，氯离子浓度减小。故应选C。解2有关电解产物的判断和计算例 18（ 2000广东）用铂电极（惰性）电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和 O2的是（）A稀 NaOH 溶液 BHCl 溶液C酸性 MgSO4溶液 D酸性 AgNO3溶液分析阴极产物是H2，说明在阴极放电的是H+，阳极产物是O2，说明在阳极放电的是OH。 HCl 溶液中在阳极放电的是Cl，AgNO3溶液中在阴极放电的是Ag+，所以B、D 两选项都不
47、合题意。解 A、C 例 19（ 2002春招）通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（汞的化合价为）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n(硝酸银 ):n(硝酸亚汞)=2:1，则下列表述正确的是（）A在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n(银):n(汞 )=2:1 B在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等C硝酸亚汞的分子式为HgNO3 D硝酸亚汞的分子式为Hg2(NO3)2分析在阳极上放电的分别为银离子和亚汞离子。由于银离子和亚汞离子都是+1价，所以还原得到的银和汞的物质的量相等，即n(银):n(汞)=1:1，所以A 错误。又由于两溶液中在阳极上放电的都是OH，所以在阳极
48、上得到的阳极产物O2的物质的量肯定相精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 37 页学习必备欢迎下载等， B 也错误。由题知被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n(硝酸银 ):n(硝酸亚汞 )=2:1 ，所以一个硝酸亚汞分子中必含有 2 个汞原子，所以硝酸亚汞的分子式为Hg2(NO3)2 。故选 D。解 D 例 20（ 1995全国）将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（）A 1:2:3 B 3:2:1 C6:3:1 D 6:3:2 分析由于三个电
49、解池是串联的，因此通过各电解池的电量相等，令通过电极的电子为6mol ，据 K+ e= K、Mg2+ 2e= Mg 、Al3+ 3e= Al ，可知析出钾为6mol，镁为3mol ，铝为 2mol。解 D 例 21（ 1999全国）用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴汲上增重ag 时，在阳极上同时产生bL 氧气（标准状况）：从而可知M 的原子量为 Abax4.22Bbax2.11Cbax6.5 Dbax5 .2分析用惰性电极电解硝酸盐溶液时，两极发生的反应分别是：阳极：4OH4e= O2+2H2O，阴极： Mx+ xe= M；设 m 为 M 的相对原子质量，根据电子守恒原理，得：ma x
50、 = 4.224b m=bax6.5解 C 例 22（ 2000上海）在外界提供相同电量的条件下，Cu2+和 Ag+分别按 Cu2+ + 2 e=Cu 或 Ag+ + e =Ag 在电极上放电，其析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为（）A 1.62g B6.48g C3.24g D12.96g 分析电解过程中，电极上析出金属的质量与电子转移数量成正比，析出1mol 铜需转移 2mol 电子，析出1mol 银需转移1mol 电子，外界提供电量相同时：Cu 2Ag 64 216 1.92 x x=6.48（g）解 B 例 23（ 2000 春招）用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，
51、通过电解。当电解液的PH 从 6.0 变为 3.0 时（设电解时阴极没有氢气放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），电极上析出银的质量大约是。分析这是一道关于电解后溶液酸碱性变化的计算型试题。电解池电极反应的实质就是氧化还原反应，抓住这一本质特点，就能从纷繁的变化中找到内在的联系：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 37 页学习必备欢迎下载阴极析出银电子得失守恒阳极放出氧气O2 剩余在溶液中的H+溶液中 c(H+)增大溶液酸性增强。由此可得关系式：Ag H+108g 1mol m(Ag) (103-106)0.5mol
52、0.5103mol 则 m(Ag)=54 103g=54mg 解 54mg 例24（ 1999上海）某学生试图用电解法根据电极上析出的物质的量质量来验证阿佛加德罗常数值，其实验方案的要点为：用直流电电解氯化铜溶液，所用仪器如右图：在电流强度为I 安培，通电时间为t 秒后，精确测得某电极上析出的铜的质量为m 克。试回答：（1）连接这些仪器的正确顺序为（用图中标注仪器接线柱的英文字母表示。下同） E 接， C 接，接 F。实验线路中的电流方向为 C。（2）写出 B 电极上发生反应的离子方程式。G 试管中淀粉KI 溶液变化的现象为；相应的离子方程式是。（3）为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验
53、步骤的先后顺序应是。（选填下列操作步骤的编号）称量电解前电极质量刮下电解后电极上的铜并清洗用蒸馏水清洗电解后电极低温烘干电极后称量低温烘干刮下的铜后称量再次低温烘干后称量至恒重。（ 4）已知电子的质量为1.6 1019C 。试列出阿伏加德罗常数的计算表达式：NA= 。分析（ 1）E 接 D，C 接 A，B 接 F。电流方向应从正极流出，最后流回负极。故应为 F B A CDE。（2）B 电极是电解池的阳极，反应的离子方程式为：2Cl- 2e = Cl2；生成的Cl2进入 G 中与 KI 反应，生成了I2遇淀粉使溶液变蓝，反应的离子方程式：Cl2 +2I=2Cl+I2（3）要精确测定电极上析出铜
54、的质量，就不能采用刮下电极上的铜进行称量，故、为错误操作。正确步骤的顺序为：、。（4）因为析出Cu 的物质的量 =64mmol，电子转移数目为64m 2mol，即64m 2 NA个电子，由于电子的电量为1.6 1019C，所以64m 2 NA 1.6 1019C = It 则 NA = 64m19106 .12tI精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 37 页学习必备欢迎下载解（ 1）E 接 D，C 接 A， B 接 F。 FBACDE。（2）2Cl- 2e = Cl2，蓝， Cl2 +2I=2Cl+I2。（3）、。（4）N
55、A = 64m19106.12tI同步精练一、选择题1下列过程中，需要通电后才能进行的是（）电离电解电镀电泳电化学腐蚀A BC D全部2当用铜作电极电解硫酸铜溶液时，在阴极的产物是（）A Cu BCu、O2CO2 D H23在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下电镀方案中正确的是（）A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含锌离子B铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含锌离子C铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含亚铁离子D锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含锌离子4用铂作电极电解一定浓度的下列水溶液，电解结束后，向剩余溶液中加入少量水，能使溶液浓度和电解前相同的是（）A AgNO3 BH2SO4CNaOH D NaCl 5用电
56、解水的方法分析水的组成时，需加入一些物质以增强水的导电性，一般不宜加入的物质是（）A Na2SO4 BNaCl CCuSO4 DKOH 6电解 CuSO4和 NaCl 的混合溶液，开始时阴极和阳极上分别析出的物质是（）A Cl2和 H2 BCu和 Cl2 CO2和 H2 D Cu 和 O27用碳棒电解NaCl 、NaBr、 NaI 混合溶液，两极上初期产物分别是（）A Cl2和 H2 B Br2和 H2CI2和 H2 DI2和 Na 8电解下列熔融物，析出同质量的金属时，消耗电量最少的是（）A NaOH B KCl CCaCl2 DAl2O39在盛有饱和碳酸钠溶液的烧杯中，插入惰性电极，接通直
57、流电，保持温度不变，一定时间后，溶液中（）A Na2CO3浓度减小 BNa2CO3浓度增大C Na2CO3浓度减小并有晶体析出 D Na2CO3浓度不变，并有晶体析出10下列叙述中正确的是（）电解是把电能转化为化学能精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 37 页学习必备欢迎下载电解是把化学能转化为电能电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现任何溶液被电解，必将导致氧化还原反应的发生A BC D11用惰性电极电解下列溶液一段时间，再加入一定量的一种纯净物质（方括号内）后，
58、假定产生的气体全部逸出，能使电解后的溶液与原来溶液的成分、浓度都相同的是（ ）A CuCl2CuCl2 B NaOHNaOH CNaClHCl D CuSO4Cu(OH)2 12用质量均为100g 的铜电极电解硝酸银溶液。电解一段时间后，两电极质量相差28g，此时阳极质量为（）A 121.6g B 88.2g C89.6g D 93.6g 13用惰性电极电解Cu(NO3)2溶液，当有3.011023个电子转移时，在阴极上析出物质的质量为（）A 16g B8g C32g D4g 14某铝厂以碳棒为电极，电解熔融状态的Al2O3，当生成54Kg 铝时，阳极消耗24Kg 碳，则阳极生成的CO 和 C
59、O2混合气体中，CO 和 CO2两种氧化气体的分子个数比为（ ）A 1:2 B2:1 C1:3 D1:1 15在25时，将两个铂电极插入一定量饱和Na2SO4溶液中进行电解，通电一段时间后，在阴极上逸出amol 气体，同时有Wg Na2SO410H2O 晶体析出，若温度不变，此时剩余溶液的质量分数是（）A%18100aWW B%)18(1617100aWWC%36100aWW D%)36(1617100aWW二、填空题16电解液中含有K+、Cl、 SO42、 OH（少量）、 Cu2+、H+（少量），用两个石墨电极电解时，阳极析出，电极反应式是；阴极析出，电极反应式是。若改用两个铜电极电解时，则
60、阳极的变化是，电极反应式是；阴极析出，电极反应式是。17工业上采用以铁和石墨为电极，电解K2MnO4溶液制取KMnO4。（1）电解过程中阴极附近溶液的PH 将会。（2）阳极的电极反应方程式为。（3）电解时，总的化学反应方程式为。三、计算题18用石墨为电极电解0.1mol/LCuSO4溶液 100mL。如果阴极增重0.32g，则阳极产生气体多少升（标准状况）？转移电子多少个？电解后溶液中CuSO4和 H2SO4的物质的量浓精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 37 页学习必备欢迎下载度为多少？（电解过程中溶液体积变化不计）同步
61、精练参考答案一、选择题 1B 2 A 3 A 4 BC 5BC 6B 7C 8D 9D 10D 11AC 12D 13A 14D 15D 二、填空题16Cl2，2Cl2e=Cl2， Cu，Cu2+ 2e=Cu ，铜片变薄，Cu - 2e= Cu2+，Cu，Cu2+ + 2e=Cu 17（ 1）增大（2）MnO42 e = MnO4（3）2K2MnO4 + 2H2O=2 KMnO4 + H2+ 2KOH 三、计算题18阳极 V(O2)=0.056L ，转移电子N(e)=6.021021，溶液中 c(CuSO4)=0.05mol/L ，c(H2SO4)=0.05mol/L 课后习题答案一、选择题1
62、A 2B 3B 二、问答题12粗铜的主要成分是铜，杂质有金属活动性比铜强的锌和镍等，也有金属活动性比铜弱的银和金等。粗铜电解精炼为纯铜的过程中发生的化学变化情况为：阳极： Cu - 2e= Cu2+ Zn - 2e= Zn2+ Ni - 2e= Ni2+阴极： Cu2+ + 2e=Cu 原电池电解池电极正极、负极阴极、阳极电极确定由电极材料本身的相对活泼性决定，较活泼的是负极，较不活泼的是正极由外接直流电源的正、负极决定，与负极相连的是阴极，与正极相连的是阳极电极反应负极发生氧化反应正极发生还原反应阴极发生还原反应阳极发生氧化反应电子流向电子由负极经导线流入正极电子从电源负极流入阴极，再由阳极
63、流回电源正极能量转变化学能转变为电能电能转变为化学能反应自发性能自发进行的氧化还原反应反应一般不能自发进行，需电解条件举例Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4CuCl2电解Cu+ Cl2装置特点无外接直流电源有外接直流电源相似之处均能发生氧化还原反应，且同一装置中两个电极在反应过程中转移电子总数相等精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 37 页学习必备欢迎下载三、计算题1本题为电解精炼铜，阳极减轻质量和阴极增重质量相等，故阳极减轻Cu 为21 2.56g。由电极反应 Cu - 2e= Cu2+ 64g 2mol 2
64、1 2.56g x x=0.04mol 2（ 1）阴极反应式：Cu2+ 2e=Cu，发生还原反应，易知0.20mol e可还原出0.10molCu ，质量为6.4g。（2）阳极反应式：4OH4e = O2+2H2O，发生氧化反应，可生成0.50molO2，在标准状况下体积为1.12L。（3）电解后溶液PH 变小，因为阳极反应消耗了H2O 中 OH而使 H+浓度变大。（4）如以铜代替石墨为阳极，则阳极发生Cu - 2e= Cu2+，产物为Cu2+，此时为电镀池，电解液的PH 维持不变。第二节氯碱工业课文整理1电解饱和食盐水原理2NaCl + 2H2O电解2NaOH + H2+ Cl22离子交换膜
65、法制烧碱 Cl2 H2+淡盐水 Cl2 H+ NaOH 溶液 Na+ Cl OH精制饱和离子交换膜 H2O（含少量NaOH）NaCl 溶液3以氯碱工业为基础的化工生产玻璃有机化学造纸电精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 37 页学习必备欢迎下载细说教材知识点 1 电解饱和食盐水原理1实验分析：电解饱和食盐水在 U 型管中装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极，把湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，接通电源后，观察管内发生的现象及试纸的颜色的变化。提示1 铁棒不可作阳极，否则发生Fe - 2e= F
66、e2+。提示2 淀粉碘化钾试纸需事先以水湿润。提示3 现象为阴、阳极均有气体放出，阳极气体有刺激性气味，并能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝；阴极区域溶液变红。这些现象说明阴极区域生成物为碱性物质与H2，阳极产物为 Cl2。2电解饱和食盐水原理提示1 饱和食盐水成分：溶液中存在Na+、Cl、H+、OH四种离子。提示2 离子放电顺序及电极反应式：阴极H+优先于 Na+放电， 2 H+ +2e = H2（还原反应）；阳极Cl优先于 OH放电， 2 Cl- 2e= Cl2（氧化反应）。提示3 实验的解释：（1）阴极区域变红的原因：由于H+被消耗，使得该极区域OH离子浓度增大（实际上是破坏了附近的水的电离平
67、衡，由于KW为定值， c(H+)因电极反应而降低导致了c(OH)增大而使酚酞试液变红。（2）湿润的碘粉碘化钾试纸变蓝原因：潮湿的氯气可以置换出碘化钾中的碘（反应为Cl2 + 2KI = 2KCl + I2）从而淀粉变蓝。提示4 电解食盐水的总反应可表示为： 2NaCl + 2H2O电解2NaOH + H2+ Cl2阴极产物阳极产物该反应属于放氢生碱型电解类型，电解质及水均参与电解反应。类似的还有K2S、MgBr2等。知识点 2 离子交换膜法制烧碱金属冶炼氯化物合成肥皂农药NaOH 纺织有机合成印染有机合成盐酸HCl H2Cl2液碱湿氯气含氯漂白剂湿氢气精选学习资料 - - - - - - -
68、- - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 37 页学习必备欢迎下载1离子交换膜电解槽的构成主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成；每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；阳离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。提示1 电极均为网状，可增大反应接触面，阳极表面的特殊处理要考虑Cl2的强腐蚀性。提示2 离子交换膜法制烧碱名称的由来，主要是因为使用的阳离子交换膜，该膜有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许Na
69、+通过，而Cl、OH和两极产物H2和 Cl2无法通过，因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而可能导致爆炸的危险，还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH 反应而生成NaClO 影响烧碱纯度的作用。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 37 页学习必备欢迎下载2离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程电解槽如上图所示，精制饱和食盐水进入阳极室；纯水（加入一定量的NaOH 溶液）加入阴极室。通电后H2O 在阴极表面放电生成H2，放出阴极产物之一湿氢气，Na+则穿过离子膜由阳极室进入阴极室，此时从阴极室导出的阴极液中含有N
70、aOH；Cl则在阳极表面放电生成 Cl2。电解后的淡盐水则从阳极室导出，经添加食盐增加浓度后可循环利用。提示1 阴极室注入纯水而非NaCl 溶液的原因是阴极室发生反应为：2 H+ +2e= H2；而Na+则可透过离子膜到达阴极室生成NaOH 溶液。但在电解开始时，为增强溶液的导电性，同时又不引入新杂质，阴极室中往往加入一定量NaOH 溶液。提示2 生产的主要原料为饱和食盐水，由于粗盐水中含有泥沙、Cu2+、Mg2+、 Fe3+、SO42等杂质，远不能达到电解要求，因此必须经过提纯精制。3精制食盐水的方法精制食盐水时经常加入BaCl2、Na2CO3、 NaOH 等，使杂质成为沉淀过滤除去，然后加
71、入盐酸调节盐水的PH。提示1 精制食盐水的具体步骤：加过量的NaOH 溶液（使粗盐水中的Mg2+、 Fe3+等离子形成难溶的氢氧化物沉淀），此时溶液已呈现碱性；加入过量的BaCl2溶液（使粗盐水中的SO42形成沉淀）；加过量的Na2CO3溶液（使粗盐水中的Ca2+以及前面所加试剂中过量的Ba2+分别形成CaCO3和 BaCO3沉淀）；过滤（弃去Mg(OH)2、 Fe(OH)3、BaSO4、CaCO3、 BaCO3及泥沙等）；加入适量盐酸于滤液中（除去剩余的CO32，调节电解液的PH）；通过阳离子交换树脂（除去残存的微量Ca2+、Mg2+等离子）。其中和的先后顺序可以调换。提示2 阳离子交换树脂
72、可用RNa 表示其组成。该树脂可与溶液中Ca2+、Mg2+等阳离子发生交换离子的变化，从而达到除去水中Ca2+、Mg2+等离子的目的；该树脂可循环利用，当将用久后的树脂放入NaCl 溶液中时，其又可将Ca2+、 Mg2+等离子与水中Na+交换而恢复功能。知识点 3 以氯碱工业为基础的化工生产NaOH、Cl2、H2都是重要的化工原料，可以进一步加工成多种化工产品，广泛用于各工业，所以氯碱工业及相应产品涉及国民经济和人民生活的各个领域。1氯碱工业的直接产品电解槽流出的阴极液含30%的 NaOH 称为液碱，液碱经蒸发、结晶可得固体碱。阴极另一产物氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜。阳极区产物湿氯
73、气经冷却、干燥、食盐湿氯气氯气氢气湿氢气淡盐水精制盐水氢氧化钠氢氧化钠溶液纯 水 （ 含少量+ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 37 页学习必备欢迎下载净化压缩后得到液氯。2在充分发挥氯碱工业以及氯碱工业为基础的化工生产在国民经济发展中的作用的同时应昼减少其对环境的不利影响。解题能力培养之一概念篇例1分别以惰性电极电解饱和食盐水和熔融的氯化钠，写出电极反应式和电解的化学方程式。分析在饱和食盐水中，阳离子有Na+、H+，由于H+的氧化性比Na+强，故阴极反应为： 2 H+ +2e= H2；阳离子有Cl和 OH，由于这种条
74、件下Cl还原性比OH强，故阳极反应为：2 Cl- 2e= Cl2。电解饱和食盐水总反应为：2NaCl + 2H2O电解2NaOH + H2 + Cl2。在熔融的氯化钠中阴、阳离子只有Cl和 Na+，故而阴、阳两极的电极反应为：阴极： 2Na+ +2e= 2Na ；阳极为： 2 Cl- 2e= Cl2，总反应为：2NaCl 电解2Na + Cl2。解略例2为了除去粗盐中的Ca2+、 Mg2+、 Cu2+、Fe3+、SO42及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作，正确的操作顺序是（）过滤加过量的NaOH 溶液加入适量盐酸加过量的Na2CO3溶液加入过量的 BaCl2溶液ABCD分析按除杂的基
75、本要求，为了保证杂质离子完全除去，所用试剂一般应该稍过量，但又不能引入新杂质，而且方法要尽可能简单。解题时，要弄清每加一种试剂的作用以及过量的试剂如何在下一步除去。过量的NaOH 溶液是为了使粗盐水中的Mg2+、Cu2+、Fe3+等离子形成沉淀，加多的NaOH 最后可用HCl 溶液中和；加BaCl2可除去 SO42；加过量的Na2CO3溶液是为了使粗盐水中的Ca2+以及上一步中过量的Ba2+形成沉淀而除去。从以上分析可以知道Na2CO3溶液必须在加入BaCl2溶液之后才能加入，以保证过量的钡试剂不致引入新杂质；而盐酸应该在过滤操作后加入以防止在加入酸调节溶液PH 时，某些沉淀会溶解或部分溶解。
76、至于NaOH 溶液和BaCl2溶液加入的先后顺序，则没有原则性的的差别。按以上分析可以知道C 和 D 选项符合题意。解 C、D 解题能力培养之二应用篇例3把一张用饱和食盐水与酚酞的混合液浸透了的滤纸放在表面皿上，滤纸的两端用惰性电极与直流电源的两极直接相连，通电一段时间后发现与滤纸接触的一个电极附近变成了红色，则这个电极与电源的极相连。简述该电极附近变红的原因。分析滴有酚酞的滤纸变红，说明此处溶液呈碱性，即溶液中c(OH) c(H+)。由于原来的食盐溶液呈中性，即c(OH) = c(H+)，所以这种变化一定是电解造成的。但造成精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
77、- - - - - -第 23 页，共 37 页学习必备欢迎下载c(OH)c(H+)的直接原因有两种可能性：可能由溶液中OH向阳极运动造成的；由于电解时在阴极生成了氢气破坏了水的电离平衡，从而产生更多的OH而造成的。由于电解饱和食盐水时的实验现象明确告诉我们阴极区域溶液呈碱性，而如为离子移动造成的话，则应在阳极区域呈碱性，因此不可能是由于OH向阳极运动形成的，而是由于电解时阴极由H+放电反应为：2 H+ +2e= H2，这里的H+是由于水电离出来的，由于H+在阴极不停放电而使c(H+)降低，因而促进了该处水的电离。由于一定温度下水中c(OH) 和 c(H+)乘积为常数KW，而c(H+)降低又是
78、客观存在的，因此造成了c(OH)c(H+)的结果，从而使阴极区域呈碱性，因此酚酞变红的区域应为阴极区域，该处电极应与直流电源的负极相连。解负由于阴极反应2H+ +2e = H2，破坏了水的电离平衡，造成该区域c(OH)c(H+)使溶液呈碱性，所以该电极附近的酚酞溶液呈红色。例 4在实验室中电解500mL 某 0.03mol/L 的 NaCl 溶液，通电一般时间后溶液的PH 从 7 增加到 12 时（设电解时溶液的体积变化忽略不计），阴极产生mL （标准状况）气体，溶液中NaCl 的浓度为 mol/L 。分析溶液的PH 从 7 增加到12，则溶液中的c(OH)从 107mol/L 增大到102m
79、ol/L ，所以生成的NaOH 约为 0.01mol/L0.5L=5 103mol。由电子守恒可知如下关系：2NaOHH2由此即可求得结果。解 56mL 0.02mol/L 解题能力培养之三创新篇例5现有500mL 混有NaOH 的饱和食盐水，PH=10，用惰性电极电解一般时间后，阴极共产生5.6LH2（S、T、P）。则电解后溶液在室温下PH 为（）A 8 B 10 C12 D14 分析电解该溶液实质为电解饱和食盐水，最终溶液的碱性为原有NaOH 和电解生成的 NaOH 共同造成的。原溶液的 PH 为 10，所以原溶液的H+浓度 c(H+)=1.0 1010mol/L ；则 c(OH)=)(H
80、cKW=1 104mol/L ，原有 NaOH 的物质的量n(NaOH)=0.50L 1 104mol/L=5.0105mol。由于电解饱和氯化钠溶液所生成的NaOH 的物质的量可以根据根据电解方程式求得，即：2NaCl + 2H2O电解2NaOH + Cl2+ H2 2mol 22.4L n(NaOH) 5.6L n(NaOH)=LLmol4.226. 52=0.50mol 所以溶液中NaOH 总的物质的量应该为0.5mol+5.0 105mol0.50mol ，则最后所得NaOH 溶液的物质的量浓度应为c(NaOH)= Lmol5.05. 0=1.0mol/L ，则c(OH)=1.0mol
81、/L ，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 37 页学习必备欢迎下载c(H+)=)(OHcKW=1 1014mol/L ，则 PH=-lgc(H+)=-lg11014=14。解 D 例 6如图所示装置，A、B、C、D 为铂电极， P、 Q 为直流电源的两极，当接通电源后，发现B 极质量增加。试回答下列问题：（1）P、Q 中哪个是正极，哪个是负极？（2）当甲池溶液的PH 由 6.0 降至 2.0 时， B 极的质量增加多少克？（3）此时乙池溶液中溶质的质量分数由2%变成多少？分析本题解题的思路是：由电极上发生变化的现象通过逆
82、向思维推导、分析电极的名称、类别及发生的反应。根据电解池中对电极的规律可知“与电源正极相连的电极为阳极，与电源的负极相连的电极为阴极”，再由电极上发生的反应的类型可知“阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应”结合本题中电极材料均为惰性电极可知电解时在两池中放电的均为电解质溶液中离子。甲池中电解CuSO4溶液的结果是阴极将析出Cu，阳极放出O2并生成酸，可知B 极必与电源的负极相连为电解池的阴极，从而可知电源P、Q 两极的极性。甲池中PH 下降系由于阳极上的OH放电所至，而OH所失电子与生成Cu 及生成的H2SO4之间的关系是显而易见的，可由电解方程式计算当PH 降为 2 时 B 极产生的质量。
83、根据甲、乙两池通过电子的物质的量相等，由电解方程式建立关系式求B 极的质量增加（或PH 变化），由B 极质量的增加求NaCl 的消耗量。（1）因电解后B 极的质量增加，说明有金属离子在B 极上被还原，所以B 极为阴极， A 极为阳极，则P为电源正极， Q 为电源的负极。（2）因甲池PH 由 6.0 降至 2.0，即 c(H+)由 1 106mol/L 增至 1 102mol/L ，所以反应后 H+的物质的量增加了1 102mol/L 1L-1 106mol/L 1L1 102mol，即生成H2SO4的物质的量为5 103mol。根据电解方程式（甲池）：2CuSO4 +2H2O 电解 2Cu +
84、 O2+2H2SO4 22 n(Cu) 5103mol 得 n(Cu)= 5 103mol，故 B 极的质量增加了5 103mol 64g/mol=0.32g 。（ 3） 设 反 应 中 消 耗NaCl 的 质 量 为m(NaCl)g ， 生 成H2和Cl2的 质 量 共 为m(H2+Cl2)g。由乙池发生的电解总反应式2NaCl + 2H2O电解2NaOH + H2+ Cl2和串联电路中各电极通过的电子数相等，由甲、乙两池电解总反应方程式可得如下关系：Cu 2NaCl H2+Cl2 2e64 117 73 0.32g m(NaCl) m(H2+Cl2) m(NaCl)=6432.0117g=
85、0.585g 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 37 页学习必备欢迎下载m(H2+Cl2)=6432.073g=0.365g电解后溶液中NaCl 的质量分数为：gggg365.0100585.0%2100 100%=1.42% 解（ 1）P为正极， Q 为负极（2）0.32g （3）1.42% 例 7常温下用惰性电极以1A 的恒稳电流电解200mL0.5mol/Lr 的 NaCl 溶液，当溶液的 PH 升高到 12 时，通电的时间是（）A 1 min 11s B 2 min 12s C3 min 13s D 4 min
86、14s 分析电解NaCl 溶液时发生的反应为2NaCl + 2H2O电解2NaOH + Cl2+ H2。电解后溶液的PH 为 12，说明溶液中产生的OH浓度为102mol/L 。由此可知，在电解过程中共产生了0.2L 102mol/L=2 103mol 的 NaOH。而每生成1molNaOH 就转移1mol 电子，所以在电解过程中共转移2 103mol 电子。每个电子的电量为1.6 1019C，所以2 103mol 电子共带电：2 103 6.02 1023 1.6 1019=193（C）。即电路共通过了193C 的电量。所以通电时间：t=IQ=AC1193=193s，即 3 min 13s。
87、故应选C。解 C 例8氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解饱和食盐水的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多采用离子交换膜电解槽。（1）写出电解饱和食盐水的电极反应和总的离子方程式：阳极：，阴极：，总反应式：。（2）离子交换膜电解槽一般采用钛做阳极，其原因是。阴极一般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解隔成阴极室和阳极室，其作用是。（3）为使电解氯化钠的速度加快，下列措施可行的是（）A增大阴极碳钢网面积 B提高饱和氯化钠溶液的温度C加大阴极与阳极间的距离 D提高电解时的电源电压（4）如果将某离子交换膜电解槽的电解时的电压增大到原来的2 倍，电解时的电流强度增大到原来的2 倍，
88、电解时的温度从30提高到60，则电解速率一定会达到原来 2 倍的是，解释其原因：。分析电解NaCl 溶液时发生的反应为：阳 极 ： 2 Cl- 2e= Cl2 ， 阴 极 ： 2H+ +2e= H2 ， 总 的 反 应 为 ： 2NaCl + 2H2O电解2NaOH + H2+ Cl2。阳极用金属钛的原因是因为Cl2不易腐蚀金属钛。用阳离子交换膜隔成阴极室和阳极室的原因是这样既能防止阴极产生的H2 和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和 NaOH 溶液作用生成NaClO 而影响烧碱的质量。为了加快电解氯化钠的速度，可以采用增大阴极碳钢网面积、提高饱和氯化钠溶液温度、提高电解时直流
89、电源电压的方法。当电解时的电压增大到原来的2 倍时，电解池的电阻可能会变化，电流强度不一定为原来的 2 倍；当电解时的温度从30提高到60时，电解池的内阻会有所降低，但不一定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 37 页学习必备欢迎下载恰好降低为原来的一半；当电解时的电流强度增大到原来的2 倍时，单位时间内流过电路的电量恰好为原来的2 倍，发生反应的物质的物质的量也恰好为原来的2 倍，即反应速率为原来的2 倍。解（ 1）2 Cl- 2e= Cl2 ； 2H+ +2e = H2 ；2NaCl + 2H2O电解2NaOH + H
90、2+ Cl2 。（2）阳极产生的Cl2不易腐蚀金属钛；既能防止阴极产生的H2 和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和 NaOH 溶液作用生成NaClO 而影响烧碱的质量。（3）A、B、D （4）；当电解时的电压增大到原来的2 倍时，电解池的电阻可能会变化，电流强度不一定为原来的2倍；当电解时的温度从30提高到60时，电解池的内阻会有所降低，但不一定恰好降低为原来的一半；当电解时的电流强度增大到原来的2 倍时，单位时间内流过电路的电量恰好为原来的2 倍，发生反应的物质的物质的量也恰好为原来的2 倍，即反应速率为原来的2 倍。走近高考考题档案例9（ 1996全国）实验室用铅蓄电池做电
91、源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极 Pb + SO42= PbSO4 + 2e正极 PbO2 + 4H+ + SO42+ 2e = PbSO4 + 2H2O 今若制得Cl20.050mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是（）A 0.025mol B 0.050mol C0.10mol D 0.20mol 分析该题只要分清电解时电池反应与电解反应的关系，抓住电子转移守恒，就可由： 2 Cl- 2e= Cl2，推断制得0.050mol Cl2，铅蓄电池提供电子的物质的量为0.10mol，然后再由PbO2 + 4H+ + 2SO42 + Pb= 2PbSO4
92、+ 2H2O 知转移 2mol 电子消耗 2mol 硫酸，转移 0.10mol 电子消耗0.10mol 硫酸。解 C 例 9（ 1998上海）氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH 的生产工艺示意图如下：精盐 H2O NaOH Na2CO3 Cl2 H2 10%NaOH 16%NaCl 的溶液沉淀物 NaCl 晶体溶质的质量分数约为50%的 NaOH 溶液根据图完成下列填空：化盐精制电解脱盐精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 37 页学习必备欢迎下载（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上发生反应的化学方程式：，与电源负极相连
93、的电极附近，溶液的PH （填“不变”、“升高”或“降低”）。（ 2 ） 工 业 食 盐 含Ca2+、 Mg2+等 杂 质 ， 精 制 过 程 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式为：。（3）如果粗盐中SO42含量较高，必须添加钡试剂除去SO42离子，该钡试剂可以是（ ）ABa(OH)2 BBa(NO3)2 CBaCl2（4）为了有效地除去Ca2+、Mg2+、 SO42离子，加入试剂的合理顺序为（选填A、B 或 C）A先加入NaOH，后加入Na2CO3，再加入钡试剂B先加入NaOH，后加入钡试剂，再加入Na2CO3C先加入钡试剂，后加入NaOH，再加入 Na2CO3（5）脱盐工序中利用NaOH
94、 和 NaCl 在溶解度上的差异，通过冷却、（填操作名称），除去NaCl 。（6）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2和 NaOH 反应。采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2和 NaOH 充分接触，产物仅是NaClO 和 H2，相应的化学方程式为。分析本题综合性较强，既考查了电解原理的知识又考查粗盐提纯的知识，还涉及了化学实验基本操作的技能，但每一问题均并不很困难。首先根据电解饱和食盐水的原理易知与电源正极相连的电极上发生的是电解池中的阳极反应：2Cl-2e = Cl2，而与负极相连的电极上发生阴极反应：2 H+ +2e = H2导致水的电离平衡被破坏使该区域的c(OH)
95、 c(H+)而呈碱性，故PH 升高。食盐水的精制过程中遵循的一般思路是将杂质离子转化为沉淀或气体而除去，但应特别注意的是Mg2+应以Mg(OH)2的沉淀形式除去而不是以MgCO3的形式除去，故Ca2+、Mg2+离子的沉淀试剂应分别为Na2CO3和 NaOH，考虑到除杂不要引入新杂质，如无法避免而引入了新杂质，也应该在后续操作中容易除去，比如上述 Na2CO3的使用，可在后面操作中用稀盐酸调整溶液的PH 时除去多余的Na2CO3。因此第（ 3）问中适宜的钡试剂可选用Ba(OH)2或 BaCl2，二者所含阴离子对于食盐水来说并非杂质。第（ 4）问中对于除杂试剂的加入顺序的安排，由上例可知只需保证N
96、a2CO3的加入在钡试剂加入之后即可，因此可选B 或 C。第（ 5）问中要充分挖掘题中信息：“NaOH 和NaCl 在溶解度上的差异”以及框图中的信息“脱盐后得NaCl 晶体和溶质的质量分数约为50%的NaOH 溶液”易知最后一步操作为分离固体和液体混合物的方法过滤；而NaOH 溶液浓度由10%升至50% 可知冷却前操作为蒸发。第（6）问中则考查了Cl2与NaOH 反应的知识，易知：Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O，而 NaCl 又可继续电解生成 Cl2、H2和 NaOH ，故最终反应方程式为：NaCl + H2O电解NaClO + H2。解（ 1）2Cl-2e
97、 = Cl2（2）Ca2+ + CO32=CaCO3， Mg2+ + 2OH=Mg(OH)2（3）A、 C （4）B、C （5）蒸发，过滤（6） NaCl + H2O电解NaClO + H2例10某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 37 页学习必备欢迎下载毒液的主要成分判断正确的是（）A a为正极， b 为负极； NaClO 和 NaCl Ba为负极， b 为
98、正极； NaClO 和 NaCl Ca为阴极， b 为阳极； HClO 和 NaCl D a为阳极， b 为阴极； HClO 和 NaCl 分析用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液发生的反应是：2NaCl + 2H2O电解2NaOH + Cl2+ H2，伴随电解过程所发生的副反应是：2NaOH + Cl2 = NaCl + NaClO + H2O，则可推知使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液主要成分是 NaClO 和 NaCl 溶液，起消毒作用的是NaClO 溶液。电解过程阴极产生氢气，结合图示，消毒液发生器的液体上部空间充满的是氢气，从中推知电源a 极是负极， b 为正极。所以 B 选项符
99、合题意。解 B 例11（ 1999全国）用石墨电极电解300mL 食盐水，当阴极产生336mL 气体（标准状况下）时停止通电（此时溶液中尚有少量NaCl 剩余），若电解前溶液的PH 为10，体积变化可以忽略，则电解后此溶液的PH 最接近于（）A 11 B12 C13 D14 分析 NaCl 溶液中存在着：Na+、H+、 Cl、 OH四种离子。由于H+的放电能力大于 Na+，所以电解时阴极上放电的是H+，电极反应为：2 H+ +2e= H2。由于Cl放电能力大于 OH，所以在阳极上放电的是Cl，电极反应为：2 Cl- 2e= Cl2。总的反应为：2NaCl + 2H2O电解2NaOH + Cl2
100、+ H2。所以可根据放出气体的体积求出电解过程中产生的 NaOH 的物质的量。2NaCl + 2H2O电解2NaOH + Cl2+ H2 2mol 22.4L x 0.336L x=0.03（mol）由于电解前NaCl 溶液的 PH 为 10，电解前溶液中有NaCl：1010 0.3=3 1011（mol）所以电解后溶液中共有NaOH ：0.03+1010 0.30.03（mol）电解后溶液中NaOH 溶液浓度为：3 .003.0=0.1（ mol/L ）所以 H+ 浓度为1.010114= 1 1013（mol/L ）， PH 为 13。解 C 同步精练一、选择题1电解水时，为增强水的导电性
101、，需加入一定量的电解质，但不宜加入的是（）A AgNO3 BNaCl 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 37 页学习必备欢迎下载CH2SO4 DNaOH 2在同温同压下，以惰性电极在U 型管中电解下列物质的水溶液，消耗相同的电量，生成气体体积最大的是（）A饱和食盐水 B氯化铜溶液C硫酸铜溶液 D氢氧化钠溶液3下列物质中不能不能用作电解饱和食盐水电解槽中阳极的是（）A石墨 B钛网C铁网 D铂网4精制食盐水时，下列物质中，不必用到的有哪些（）NaOH 溶液盐酸K2CO3溶液BaCl2溶液硫酸Na2CO3溶液Ba(NO3)2溶
102、液A B C D5在一定温度下，用铂电极电解饱和Na2SO4溶液，对电解液判断正确的是（）A会有晶体析出 B浓度变大C浓度减少 D PH 不变6用惰性电极和串联电路电解下列物质的溶液 HCl NaNO3 CuCl2AgNO3，在相同时间内生成气体的总体积（相同状况）在理论上由多到少的顺序是（）A BC D 7如果用NaOH 、 CaCl2、WO3、HgS 来制取相对应的金属，通过采用电解法的是（ ）A WO3 B CaCl2CNaOH D HgS 8不能用来说明金属X 比金属 Y 还原性强的是（）A把 X 和 Y 组成的合金置于潮湿的空气中，X 先腐蚀。BX 原子最外层电子数比Y 原子最外层电
103、子数少CX 能从 Y 的盐溶液中把Y 置换出来D电解 X 和 Y 的盐的混合液，阴极上先析出Y 9在 200g10%CuSO4溶液中插入两个铂电极电解，当阳极析出0.16g 气体时， CuSO4溶液的质量分数（消耗水的量忽略不计）是（）A 92.37% B 9.2% C50% D 25% 10用惰性电极电解饱和食盐水时，当电源供给0.2mol 电子时，停止通电，若此溶液的体积为2L，则所得电解液的PH 是（）A 1 B8 C13 D14 11电解 CuSO4溶液时，若要求达到如下三点，则可选用的电极是（）阳极质量减少阴极质量增加电解液中的c(Cu2+)不变A用纯铜作阳极，含Zn、Ag 的铜合金
104、作阴极B用含 Zn、 Ag 的铜合金作阳极，纯铜作阴极C用纯铁作阳极，用纯铜作阴极D用石墨作阳极，用惰性电极（Pt）作阴极12用铂作电极，电解500mLNaCl 溶液，当两极产生气体的总体积为16.8mL（标准状况）时，溶液的PH 范围是（）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 37 页学习必备欢迎下载A 810 B1012 C56 D 34 13用石墨作电极电解某酸、碱或盐的溶液时，在相同条件下，阴、阳两极收集到的气体的体积之比为2:1，则下列结论正确的是（）A阴极一定是H2，阳极一定是O2B电解后溶液的PH 一定变大C电
105、解后溶液的PH 一不变D电解后溶液的浓度一定变大141LK2SO4、CuSO4的混合液中c(SO42)=2mol/L ，用用石墨作阳极此溶液，通电一段时间后，两极均收集到（标准状况下）22.4L 气体，则原溶液中K+浓度为（）A 0.5mol/L B 1mol/L C1.5mol/L D 2mol/L 二、填空题15工业上用电解饱和食盐水的方法制烧碱和氯气，其电极反应式为：阴极，阳极，总的电解方程式为。电解前需净化食盐水，除去少量的杂质离子Ca2+、 Mg2+、 Fe3+、 SO42，按除去离子的顺序，写出相应的离子方程式：（1），（ 2），（ 3）。最后用盐酸调节滤液的PH。16用石墨作电极
106、，电解：稀H2SO4 K2SO4溶液CuCl2溶液（忽略Cl2溶于水）CuSO4溶液KOH 溶液。回答下列问题：（1）阴极、阳极都有气体产生，且体积比（相同条件下）为2:1 的是。（2）阴极、阳极都有气体产生，其中溶液PH 变小的是，PH 变大的是，溶质的质量保持不变的是。（3）一个电极析出金属，一个电极析出气体，其中溶液PH 显著减小的是。17蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置，有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应为：NiO2 + Fe +2H2O Fe(OH)2 + Ni(OH)2用该蓄电池进行电解M(NO3)x溶液时：（1）电解池的阳极（惰性）应连接。（填序号）A NiO2 BFe C
107、Fe(OH)2 D Ni(OH)2 若此蓄电池工作一段时间后消耗0.36g 水。（2）电解 M(NO3)x溶液时，某一电极增至mg，金属 M 的相对原子质量的计算式为：（用 m、x 表示）。（3）此蓄电池电解含有0.01molCuSO4 和 0.01molNaCl 的混合溶液100mL，阳极产生气体 L（标准状况），电解后溶液加水稀释至1L，溶液的PH 为。三、计算题18将饱和氯化钾溶液以惰性电极电解一段时间后停止电解，这时剩余的电解液体积为 200mL，其溶液PH 为 13，试计算：（1）在阳极上能收集到多少毫升气体？什么气体？（气体体积为标准状况）（2）取出 20mL 电解液，用0.2mo
108、l/L 的稀 H2SO4多少毫升才能恰好中和？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 37 页学习必备欢迎下载同步精练参考答案一、选择题1AB 2 A 3C 4B 5AD 6 B 7BC 8B 9B 10B 11A 12B 13A 14D 二、填空题152Cl-2e = Cl2， 2H+ +2e = H2， 2NaCl + 2H2O电解2NaOH + H2+ Cl2，SO42+ Ba2+ =BaSO4， Ca2+ + CO32=CaCO3， Mg2+ + 2OH=Mg(OH)2， Fe3+ + 3OH=Fe(OH)316（ 1
109、）（2），（3）17（ 1）A（提示：用该蓄电池进行电解时相当于它的放电过程，NiO2是正极，故应与电解池的阳极连接）（2） 50mx （提示：由消耗的水电子转移的数量为Mx+放电时得到的电子，故：1836. 0xMm）（3） 0.168；2（提示：阳极放出的气体是Cl2和 O2的混合气体； OH放电离开溶液，溶液中的H+ 的数量就会增大。）18（ 1）224 mL Cl2（2） 5 mL 课后习题答案一、填空题 1Cl2；H2和 NaOH 28.96 0.800 3B 0.64g A H2 112mL D NaClO 二、选择题1A 2B 3B 三、问答题略实验三、 电解饱和食盐水实验原理：
110、 2NaCl + 2H2O电解2NaOH + H2+ Cl2讨论题解答：1用碳棒作电极电解极稀的食盐水时，阳极放出的气体能不能使湿润的淀粉碘化钾试纸改变颜色？为什么？如果要进一步检验放出的气体，如何改进实验装置？分析不能。主要原因是：NaCl 浓度小，在阳极上放电的不是Cl而是 OH，OH失去电子的反应为：4OH- 4e= 2H2O + O2。实验时分别用湿润的淀粉碘化钾试纸带火精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 32 页，共 37 页学习必备欢迎下载星的木条检验阳极放出的气体。2烧杯中盛有CuCl2溶液，还有直流电源，两根导线和石墨电
111、极。能用以上仪器和药品设计一个实验判断一个电池的正、负极吗？分析构建一个电解池电解氯化铜溶液一段时间，观察到石墨电极上有红色固体析出的一极所连接的为电池的负极，另一根石墨棒有气体放出的一极所连接的为电池的正极。其原因为：阴极：Cu2+ +2e = Cu，阳极： 2Cl-2e = Cl2。本单元综合测试一、选择题1 关于原电池和电解的叙述中正确的是（）A原电池中失去电子的电极为阴极B原电池的负极、电解池的阳极都发生氧化反应C原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D电解时电解池的阳极一定是阴离子放电2下列关于铜电极的叙述中正确的是（）A铜锌原电池中铜是正极B用电解法精炼铜时粗铜作阴极C用金属
112、铜作电极电解硫酸铜溶液时溶液的PH 一定变小D电解稀硫酸制H2和 O2时铜作阳极3下列叙述中不正确的是（）A电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应B原电池与电解池相连后，电子从电池负极流向电解池阳极 C电镀时，电解池的阳极材料发生氧化反应 D电解饱和食盐水时，阳极得到氢氧化钠和氢气4如下图所示：把锌片的铁片放在盛有稀食盐水和酚酞混合液的表面皿中，最先观察到酚酞变红现象的区域是（）A和 B和 C和 D和5用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解溶液的PH 下降的是（）CuSO4 BaCl2 AgNO3 H2SO4A B C D6将铂电极插入500mL CuSO4溶液中进
113、行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g（设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积的变化）。此时溶液中的氢离子的的约为（）A 4 103mol B 2 103mol C1 103mol D 1 107mol 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 33 页，共 37 页学习必备欢迎下载7现有 M、N、P、E 四种金属。根据下列实验：M + N2+= M2+ + N ；用惰性电极电解同物质的量浓度的P 和 M 的硫酸盐混合液，在阴极上首先析出单质M；把N 和 E用导线连接后同时放入E 的硫酸盐溶液中，电极反应为E2+ +2e
114、= E 和 N - 2e = N2+。判断这四种金属的还原性由强到弱的正确顺序是（）A MNPEBN ME P CEPNMD PMNE 8有人设计出利用甲烷和氧气的反应（CH4 + 2O2 +2KOH = K2CO3 + 3H2O），使用铂作电极在氢氧化钾溶液中构成原电池，下列说法中不正确的是（）A每消耗1mol 甲烷可向外提供约7.7 105molC 的电量B正极反应为：O2 + 2 H2O + 4 e= 4 OHC电极放电时溶液的PH 不断降低D利用该反应可设计出能、能放电的蓄电池9将分别盛有熔融的KCl 、MgCl2、 Al2O3的电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出K、Mg 、
115、Al 的物质的量之比是（）A 6:3:2 B 6:3:1 C1:2:3 D 3:2:1 10用石墨电极电解1mol/L 的 CuSO4溶液，当c(Cu2+)为 0.5mol/L 时停止电解，则在剩余溶液中加入下列何种物质才有可能使剩余的溶液变得和原来的溶液完全一样（）A CuSO4 BCu(OH)2CCu D CuCO311以铂电极电解串联在200mL 0.3mol/L 的 NaCl 溶液和 300mL 0.1mol/L 的 AgNO3溶液的两个烧杯中，过一段时间后取出电极，将两溶液混合，则对混合液PH 判断正确的是（ ）A小于 7 B大于 7 C等于 7 D大于或等于7 12某溶液中含有两种
116、溶质：NaCl、H2SO4，它们的物质的量之比为3:1。用石墨电极电解该溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。则下列叙述不正确的是（）A阴极只放出H2B阳极先析出Cl2，后析出O2C电解最后阶段为电解水D电解过程中PH 不断增大，最后为7 13用指定材料做阳极和阴极来电解一定浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液组成和浓度与甲溶液完全相同，则合适的组合是（）阳极阴极溶液甲溶液乙A Pt Pt NaOH NaOH 固体B Pt Pt H2SO4H2O C C Pt NaCl 盐酸D 粗铜粗铜CuSO4Cu(OH)214用惰性电极电解某金属硫酸盐溶液时，在阴极上析出ag 金属，同时在阳极上析出0
117、.8g 气体，如果该金属的相对原子质量为b，则其化合价为（）Aab Bba20Cab10 Dba15甲、乙两个电解池均以Pt 为电极，且互为串联，甲池盛有AgNO3 溶液，乙池中精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 34 页，共 37 页学习必备欢迎下载盛有一定量的某溶液，通电一段时间后，测得甲池电极质量增加2.16g，乙池电极上析出0.24g 金属，则乙池中溶质可能是（）（原子量： Cu 64、Mg 24 、Al 27 、Na 23）A CuSO4 BMgSO4CAl(NO3)3 DNa2SO416将 1L 含有 0.4molCuSO4
118、和 NaCl 的水溶液用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到0.3molCu ，则另一个电极上析出气体在标准状况下的体积为（）A 4.48L B 5.6L C6.72L D 13.44L 二、填空题17铁作阳极、石墨作阴极，电解NaOH 溶液，电极反应式分别为：；阴极：。溶液的 PH 变。若电解质溶液露置于空气中，则观察到的现象为。当放出2.24L 气体（标准状况）时，欲使溶液恢复到原有组成应加入，其质量为。18某一容器中，盛有Cu(NO3)2溶液，若将铁、银两块金属板紧密接触后插入其中，则上有析出，溶液中离子增多。在短时间内，当溶液颜色尚未有明显改变时，将两块金属分开，使铁块与电源相连，
119、银板与电源正极相连，电解分三个阶段进行：第一阶段，铁板的反应为，银板的反应为，溶液中c(Cu2+) 。第二阶段，铁板的反应为，银板的反应为，溶液中离子减少，离子增多 。第三阶段，铁板的反应为，银板的反应为，溶液中离子浓度不变。19由于 Fe(OH)2极易被氧化，所以实验很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。采用如图所示装置则可制得Fe(OH)2沉淀。两电极材料分别为石墨和铁。（1）a 电极材料应为，电极反应式为。（2）电解液 C 可以是（填编号）。A纯水 BNaCl 溶液 CNaOH 溶液DCuCl2溶液 ENa2SO4 FAgNO3溶液（3）在相同的反应条件下，上图装置
120、中哪个生成白色沉淀的时间更短？。（4）下列方法中有助于得到较纯净的Fe(OH)2的是（填编号）。A向电解液中加入少量苯 B向电解液中加入少量四氯化碳 C向电解液中加入少量双氧水 D通电前先将电解液加热一段时间（5）若 C 为 Na2SO4 溶液，当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后，再反接电源进行电解，除了电极上看到气泡外，混合物中另一明显现象为。三、计算题20已知NaCl 在 60时的溶解度为37.1g。现电解1371g60时的经净化的饱和食盐水，电解后溶液的密度是1.37g/cm3，经分析，溶液中还含有NaCl 20g。求：（ 1）电解后， NaOH 在溶液中的物质的量浓度；（2）电
121、解过程中，得到标准状况下H2的体积。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 35 页，共 37 页学习必备欢迎下载本单元综合测试参考答案一、选择题1B 2A 3BD 4 B 5B 6A 7D 8BD 9A 10D 11D 12D 13B 14 C 15A 16A 二、填空题17Fe - 2e = Fe2+，2H+ +2e = H2，升高，白色沉淀迅速变为灰绿色最后变为红褐色， H2O，4.5g 18银板，铜， Fe2+第一阶段： Cu2+ + 2e =Cu，Cu - 2e = Cu2+，不变第二阶段： Cu2+ + 2e =Cu，2Ag -
122、 2e = 2Ag+， Cu2+，Ag+第三阶段： 2Ag+ + 2e = 2Ag ，2Ag - 2e = 2Ag+，Ag 19（ 1）Fe，Fe - 2e = Fe2+（2）B、C、E （ 3）B（提示：阳极生成的Fe2+和阴极附近溶液中因H+放电而产生的OH，在外电场的作用下分别向阴极、阳极移动，在溶液中相遇时结合生成沉淀）（ 4）A、D （ 5）白色沉淀逐渐转变为红褐色。（提示：反接电源后，阳极上有O2析出，将Fe(OH)2氧化）三、计算题20实际参加反应的NaCl 的质量为：ggg1 .1371.371371-20g=351g，根据反应方程式： 2NaCl + 2H2O电解2NaOH
123、+ H2+ Cl2 258.5g 2mol 2g 71g 351g x y z x=6mol y=213g z=6g 反应后溶液体积为：mLgggg/37.1100062131371=0.84L ；（1） c(NaOH)= Lmol84.06=7.14mol/L （2）V(H2)=22.4L/molmolgg/26=67.2L 课后复习题解答精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 36 页，共 37 页学习必备欢迎下载一、选择题1A 2C 3B 4D 5B 6 D 二、填表题电解质电解产物电极反应式阳极阴极阳极阴极H2SO4O2H24OH-
124、 4e= O2 + 2H2O 2H+ +2e = H2NaOH O2H24OH- 4e= O2 + 2H2O 2H+ +2e = H2CuSO4O2、H2SO4Cu 4OH- 4e= O2 + 2H2O Cu2+ + 2e =Cu CuCl2Cl2Cu 2Cl-2e = Cl2Cu2+ + 2e =Cu NaCl（浓）Cl2H2、NaOH 2Cl-2e = Cl22H+ +2e = H2三、 1阳极 2Cl-2e= Cl2（氧化反应）阴极 2Na+ +2e= 2Na （还原反应）2有关化学反应如下： 2NaCl + 2H2O电解2NaOH + H2 + Cl2 Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O 3（ 1）b 为负极（2）阳极反应 2Cl-2e = Cl2阴极反应 2H+ +2e = H2总反应式 2NaCl + 2H2O电解2NaOH + H2+ Cl2（3）e电极上产生O2，f 电极上产生H2，V(O2):V(H2)=1:2 四、 1（ 1）每天生产Cl2420m3， H2420m3（标准状况）。（2）3.6 103Kg。 2（ 1）7.1mol/L （2） 67.2L 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 37 页，共 37 页
