【大綱創(chuàng)新設(shè)計(jì)】高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第5節(jié) 電解原理及其應(yīng)用課件 新人教

第五節(jié)電解原理及其應(yīng)用

1.了解電解原理，學(xué)會(huì)判斷電解時(shí)電極產(chǎn)物，了解用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律及應(yīng)用。2.掌握電解原理及其應(yīng)用，電極產(chǎn)物的判斷，用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律及應(yīng)用。此類試題內(nèi)容主要包括：

(1)電解的原理和應(yīng)用；

(2)電極反應(yīng)式的書寫；

(3)電極產(chǎn)物的判斷。此考點(diǎn)屬于高考熱點(diǎn)，試題主要以選擇題形式出現(xiàn)，主要考查電解的有關(guān)概念以及電極反應(yīng)式的書寫和電極產(chǎn)物的判斷。復(fù)習(xí)目標(biāo)展示知識(shí)點(diǎn)1電解原理及電解池問(wèn)題1：電解原理的理解？電解池的形成條件？電極反應(yīng)式的書寫？【思維延伸】電解時(shí)電極反應(yīng)式的書寫規(guī)律

(1)電極反應(yīng)：陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極與電源負(fù)極相連，且為惰性電極，本身不參與反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得電子；陽(yáng)極與電源正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)，若為活性電極，則本身參與反應(yīng)，若為惰性電極，則是溶液中的陰離子失電子。(2)書寫電極反應(yīng)式時(shí)應(yīng)注意①首看電極：主要是看陽(yáng)極是何種類型的電極，若為活性電極，電極本身被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。②再看離子：搞清電解質(zhì)溶液中存在哪些離子，根據(jù)放電順序，書寫電極反應(yīng)式。③水溶液中始終有H＋和OH－,放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與電極反應(yīng)。知識(shí)點(diǎn)2電解原理的應(yīng)用問(wèn)題2：電解原理的應(yīng)用實(shí)例有哪些？2．銅的精煉陽(yáng)極(用粗銅)：Zn－2e－Zn2＋、Fe－2e－

Fe2＋、Ni－2e－Ni2＋，Cu－2e－Cu2＋另外，粗銅中的金、銀等金屬雜質(zhì)，因?yàn)槭ル娮幽芰Ρ菴u弱，難以在陽(yáng)極失去電子變成陽(yáng)離子溶解下來(lái)，而以陽(yáng)極泥的形式沉積下來(lái)。陰極(用純銅)：Cu2＋＋2e－Cu電解質(zhì)溶液用

或

溶液。長(zhǎng)時(shí)間電解后，電解質(zhì)溶液必須補(bǔ)充。CuSO4CuCl23．電鍍電鍍是一種特殊的電解,要求鍍件必須作陰極,鍍層金屬作陽(yáng)極,含鍍層金屬離子的可溶性鹽溶液作電解質(zhì)溶液(作為電鍍液)。電鍍時(shí)，理論上電解質(zhì)溶液的濃度保持不變。4．電解法冶煉活潑金屬

Na、Mg、Al等活潑金屬都可用電解它們的熔融鹽或氧化物制得5．氯堿工業(yè)——電解飽和食鹽水制取燒堿和氯氣(1)原理：陽(yáng)極(用石墨)：2Cl－－2e－Cl2↑陰極(用Fe)：2H＋＋2e－H2↑(2)飽和食鹽水的精制：電解前應(yīng)除去食鹽溶液中的Ca2＋、Mg2＋、等雜質(zhì)離子，加入試劑依次為過(guò)量NaOH溶液、過(guò)量BaCl2溶液、過(guò)量Na2CO3溶液、稀鹽酸(或?qū)⑦^(guò)量BaCl2溶液和過(guò)量NaOH溶液的順序互換)。(3)離子交換膜法制燒堿離子交換膜電解槽主要由陽(yáng)極(用金屬鈦網(wǎng)制成，涂有鈦、釕等氧化物涂層)、陰極(由碳鋼網(wǎng)制成，上面涂有鎳涂層)、離子交換膜、電解槽框、導(dǎo)電銅棒等組成。1．陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷首先看電極，若是活性電極(除金、鉑外的金屬)，則電極材料本身失電子，電極被溶解形成陽(yáng)離子進(jìn)入溶液；若是惰性電極(如石墨、鉑、金等)，則根據(jù)溶液中陰離子放電順序加以判斷，放電順序：陽(yáng)極：金屬(除Au、Pt外)>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子>F－。2．陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)溶液中陽(yáng)離子放電順序加以判斷、陽(yáng)離子放電順序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋?？键c(diǎn)1電解過(guò)程中電極產(chǎn)物的判斷(1)處理有關(guān)電解池兩極產(chǎn)物的問(wèn)題，一定要先看電極，看電極是活性電極還是惰性電極?；钚噪姌O在陽(yáng)極放電，電極溶解生成相應(yīng)的金屬離子，此時(shí)陰離子在陽(yáng)極不放電。對(duì)于惰性電極，則只需比較溶液中定向移動(dòng)到兩極的陰、陽(yáng)離子的放電順序即可。(2)根據(jù)陽(yáng)離子放電順序判斷陰極產(chǎn)物時(shí)，要注意下列兩點(diǎn)：①Fe3＋得電子能力大于Cu2＋，但第一階段只能被還原為Fe2＋；②Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋控制一定條件(即電鍍)時(shí)也能在水溶液中放電；Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融狀態(tài)下放電。要點(diǎn)深化【例1】(上海市高考題)如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)的判斷正確的是()

A．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極B．a(chǎn)為陽(yáng)極，b為陰極C．電解過(guò)程中，d電極質(zhì)量增加D．電解過(guò)程中，氯離子濃度不變

解析：在電解池中陽(yáng)極失去電子，經(jīng)導(dǎo)線流向電源的正極，再?gòu)呢?fù)極流出最后到達(dá)陰極，而電流方向剛好與電子的流向相反。因此，可判斷a是電源的正極，b是電源的負(fù)極，則c是電解池的陽(yáng)極，Cl－

在陽(yáng)極失去電子轉(zhuǎn)化為Cl2；d是電解池的陰極，產(chǎn)生Cu，電解過(guò)程中，d電極質(zhì)量增加。C

1．某電解池內(nèi)盛有CuSO4溶液，插入兩根電極，接通直流電源后，欲達(dá)到如下要求：①陽(yáng)極質(zhì)量不變，②陰極質(zhì)量增加，③電解液pH減小，則應(yīng)選用的電極是題()A．陰陽(yáng)兩極都有石墨B．銅作陽(yáng)極，鐵作陰極C．鐵作陽(yáng)極，銅作陰極D．鉑作陽(yáng)極，銅作陰極

解析：由題給條件可知，陽(yáng)極質(zhì)量不變，陽(yáng)極材料必須用惰性電極而不能用非惰性金屬電極，陰極材料不限。

答案：AD變式練習(xí)考點(diǎn)點(diǎn)2電電解解規(guī)規(guī)律律以惰惰性性電電極極電電解解酸酸、、堿堿、、鹽鹽的的水水溶溶液液時(shí)時(shí)變變化化規(guī)規(guī)律律分分析析如如下下表表：：類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象電解質(zhì)濃度pH使電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型陰：2H＋＋2e－H2↑陽(yáng)：4OH－－4e－2H2O＋O2↑NaOH水增大增大水H2SO4水增大減小水Na2SO4水增大不變水電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽(yáng)離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)減小增大氯化氫CuCl2電解質(zhì)減小氯化銅放H2生堿型陰極：H2O放H2生成堿陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電NaCl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大氯化氫放O2生酸型陰極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電陽(yáng)極：H2O放O2生成酸CuSO4電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小氧化銅1．．電電解解時(shí)時(shí)電電極極附附近近溶溶液液pH的的變變化化(惰惰性性電電極極)(1)電電極極區(qū)區(qū)域域A．．陰陰極極H＋放電電產(chǎn)產(chǎn)生生H2，陰陰極極區(qū)區(qū)域域pH變變大大。。B．．陽(yáng)陽(yáng)極極OH－放電電產(chǎn)產(chǎn)生生O2，陽(yáng)陽(yáng)極極區(qū)區(qū)域域pH變變小小。。(2)電電解解質(zhì)質(zhì)溶溶液液中中①電電解解過(guò)過(guò)程程中中，，既既產(chǎn)產(chǎn)生生H2，又又產(chǎn)產(chǎn)生生O2,則則原原溶溶液液呈呈酸酸性性的的pH變變小小，，原溶溶液液呈呈堿堿性性的的pH變變大大，，原原溶溶液液呈呈中中性性的的pH不不變變(濃濃度度變變大大)。。②電電解解過(guò)過(guò)程程中中，，無(wú)無(wú)H2和O2產(chǎn)生生，，pH幾幾乎乎不不變變。。③電電解解過(guò)過(guò)程程中中，，只只產(chǎn)產(chǎn)生生H2，pH變變大大。。④電電解解過(guò)過(guò)程程中中，，只只產(chǎn)產(chǎn)生生O2，pH變變小小。。要點(diǎn)點(diǎn)深深化化2．．電電解解后后電電解解質(zhì)質(zhì)溶溶液液的的復(fù)復(fù)原原用惰惰性性電電極極電電解解時(shí)時(shí),若若要要使使電電解解后后的的溶溶液液恢恢復(fù)復(fù)到到原原狀狀態(tài)態(tài)，，應(yīng)應(yīng)遵遵循循““缺缺什么么加加什什么么,缺缺多多少少加加多多少少””的的原原則則，，一一般般加加入入陰陰極極產(chǎn)產(chǎn)物物與與陽(yáng)陽(yáng)極極產(chǎn)產(chǎn)物物的化化合合物物。。【例例2】如圖所示，下下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)現(xiàn)象的描述述正確的是()a電極b電極X溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A石墨石墨CuCl2a電極質(zhì)量增加，b電極放出無(wú)色氣體BFe石墨KNO3a電極質(zhì)量增加，b電極放出無(wú)色氣體CFeCuCuSO4a電極質(zhì)量增加，b電極質(zhì)量減少D石墨石墨HCla電極放出無(wú)色氣體，b電極放出無(wú)色氣體解析：這是一個(gè)電解解裝置，其中中A、D選項(xiàng)項(xiàng)中是惰性電電極，且電解液都含含有氯離子，，所以b電極極應(yīng)該放出黃黃綠色的氣體(氯氣)；；B選項(xiàng)中的的a電極質(zhì)量量不變；C選選項(xiàng)中所組成成的電解池相當(dāng)于于電鍍池，其其中b電極的的銅溶解，質(zhì)質(zhì)量減少，而a電極上析析出銅，質(zhì)量量增加。答案：C2．用惰性電電極實(shí)現(xiàn)電解解，下列說(shuō)法法正確的是()A．電解稀硫硫酸溶液，實(shí)實(shí)質(zhì)上是電解解水，故溶液液pH不變B．電解稀氫氫氧化鈉溶液液，要消耗OH－，故溶溶液pH減小小C．電解硫酸酸鈉溶液，在在陰極上和陽(yáng)陽(yáng)極上析出產(chǎn)產(chǎn)物的物質(zhì)的的量之比為1∶∶2D．電解氯化化銅溶液，在在陰極上和陽(yáng)陽(yáng)極上析出產(chǎn)產(chǎn)物的物質(zhì)的的量之比為1∶∶1變式練習(xí)解析：電解稀H2SO4，實(shí)質(zhì)上是電電解水，硫酸酸的物質(zhì)的量量不變，但溶液體積減少少，濃度增大大，故溶液pH減小，A不正確；電電解稀NaOH溶液，陽(yáng)極消消耗OH－，，陰極消耗H＋，實(shí)質(zhì)也也是電解水，，NaOH溶溶液濃度增大,故故溶液的pH增大，B不不正確；電解解Na2SO4溶液時(shí)，在陽(yáng)陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)：4OH－－4e－2H2O＋O2↑，在陰極發(fā)發(fā)生反應(yīng)：4H＋＋4e－2H2↑，由于兩電電極通過(guò)電量量相等,故析析出H2與O2的物質(zhì)的量之比為2∶1，C不不正確；電解解CuCl2溶液時(shí)，陰極極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－Cu，陽(yáng)極反反應(yīng)為2Cl－－2e－Cl2↑，兩極通過(guò)過(guò)電量相等時(shí)時(shí)，Cu和Cl2的物質(zhì)的量之之比為1∶1，D正確。。答案：D客觀題電解過(guò)程兩極極產(chǎn)物的定量量計(jì)算是高考考的基本能力力要求，正確理解電解解原理，運(yùn)用用得失電子守守恒的方法，，求解兩極產(chǎn)物的量是是考查學(xué)生基基本計(jì)算能力力的題型?！究碱}一】將0.2molAgNO3、0.4molCu(NO3)2、0.6molKCl溶于水，配成100mL溶液，用惰惰性電極電解解一段時(shí)間后后，若在一極析出0.3molCu，此時(shí)時(shí)在另一極上上產(chǎn)生的氣體體體積(標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)狀況)為()A.4.48LB．5.6LC．6.72LD．7.84LB思路點(diǎn)撥：把三種物質(zhì)溶溶于水后,AgNO3和KCl之間間發(fā)生反應(yīng),KCl剩余0.4mol。與放放電有關(guān)的離離子有：Cu2＋0.4molCl－0.4mol及H＋、OH－，陰極發(fā)生：：Cu2＋＋2e－Cu，生成0.3molCu時(shí)時(shí),通過(guò)電子0.6mol；；陽(yáng)極首先發(fā)發(fā)生：2Cl－－2e－Cl2↑,當(dāng)0.4molCl－放電時(shí)，通過(guò)過(guò)電子0.4mol，，生成Cl20.2mol，陽(yáng)極再再發(fā)生：4OH－－4e－2H2O＋O2↑,根據(jù)陰陽(yáng)陽(yáng)兩極通過(guò)電電子數(shù)相等得得,再通過(guò)0.2mol電子子時(shí)，生成O20.05mol，所以以陽(yáng)極共生成成氣體0.25mol，即5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。高分解密把不同的溶液液混合后，首首先要考慮它它們之間能否否反應(yīng)，其次次要注意溶液體積積的變變化。。解答答本題題很容容易出出現(xiàn)的的錯(cuò)誤誤是根根據(jù)溶溶液中中存在在的離離子及放放電電順順序序直直接接計(jì)計(jì)算算。。主觀觀題題電解解原原理理在在工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)中中有有著著廣廣泛泛的的應(yīng)應(yīng)用用，，靈靈活活運(yùn)運(yùn)用用電電解解的知知識(shí)識(shí)分分析析判判斷斷工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)的的原原理理和和設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)，，是是重重要要的的考考查查方式式，，應(yīng)應(yīng)高高度度重重視視。?！绢}題型型二二】】(12分)鋁鋁和和氫氫氧氧化化鉀鉀都都是是重重要要的的工工業(yè)業(yè)產(chǎn)產(chǎn)品品。。請(qǐng)請(qǐng)回回答答：：(1)工業(yè)業(yè)冶冶煉煉鋁鋁的的化化學(xué)學(xué)方方程程式式是是。2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑

通電(2)鋁與與氫氫氧氧化化鉀鉀溶溶液液反反應(yīng)應(yīng)的的離離子子方方程程式式是是，2Al＋2OH－＋6H2O2[Al(OH)4]－＋3H2↑(3)工業(yè)業(yè)品品氫氫氧氧化化鉀鉀的的溶溶液液中中含含有有某某些些含含氧氧酸酸根根雜雜質(zhì)質(zhì)，，可可用用離離子子交交換換膜法法電電解解提提純純。。電電解解槽槽內(nèi)內(nèi)裝裝有有陽(yáng)陽(yáng)離離子子交交換換膜膜(只只允允許許陽(yáng)陽(yáng)離離子子通通過(guò)過(guò))，，其工作原原理如下下圖所示示。①該電解解槽的陽(yáng)陽(yáng)極反應(yīng)應(yīng)式是。②通電開開始后，，陰極附附近溶液液pH會(huì)會(huì)增大，，請(qǐng)簡(jiǎn)述述原因。③除去雜雜質(zhì)后的的氫氧化化鉀溶液液從液體體出口(填寫““A”或或“B””)導(dǎo)出。作答與批批改實(shí)錄錄4OH－－4e－

2H2O＋O2↑H＋放電，促進(jìn)水水的電離離，c(OH－)增大B點(diǎn)評(píng)1．利用用鋁和堿堿液反應(yīng)應(yīng)作為切切入點(diǎn)。。2．電解解過(guò)程中中溶液中中各離子子濃度的的變化。。3．注意意利用電電解原理理分析。。點(diǎn)撥離子交換換膜法電電解提純純KOH時(shí),陽(yáng)陽(yáng)極反應(yīng)應(yīng)為：4OH－－4e－2H2O＋O2↑,陰極極反應(yīng)為為:4H2O＋4e－4OH－＋2H2↑。電解解過(guò)程中中陽(yáng)極附近的的K＋通過(guò)陽(yáng)離離子交換換膜向陰陰極移動(dòng)動(dòng),含氧氧酸根離離子不能能通過(guò)離子交換換膜。一一段時(shí)間間后,陰陰極附近近K＋、OH－濃度變大,從從B處(陰極區(qū))得到溶溶液，蒸發(fā)結(jié)結(jié)晶后可得較較純凈的KOH。1．(5分)能用電解原原理說(shuō)明的問(wèn)問(wèn)題是()①電解是把電電能轉(zhuǎn)變成化化學(xué)能②電電解是化學(xué)能能轉(zhuǎn)化成電能能③電解質(zhì)溶液液導(dǎo)電是化學(xué)學(xué)變化，金屬屬導(dǎo)電是物理理變化④不不能自發(fā)進(jìn)行的氧氧化還原反應(yīng)應(yīng)，通過(guò)電解解的原理可以以實(shí)現(xiàn)⑤任任何溶液被電解時(shí)時(shí)，必然導(dǎo)致致氧化還原反反應(yīng)的發(fā)生A.①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤解析：從能量角度看看，電解是把把電能轉(zhuǎn)化成成化學(xué)能的過(guò)過(guò)程，故①對(duì)②錯(cuò)。電電解質(zhì)溶液的的導(dǎo)電過(guò)程，，必然伴隨著著兩個(gè)電極上上氧化—還原反應(yīng)應(yīng)的發(fā)生，同同時(shí)生成新的的物質(zhì)，故③③、⑤對(duì)。某某些不能自發(fā)進(jìn)行行的氧化還原原反應(yīng)，通過(guò)過(guò)電解的原理理供給電能也也可以實(shí)現(xiàn)，故④④對(duì)。所以D選項(xiàng)符合題題意。答案：D2．(5分)(2008··上海卷)取一張用飽和和NaCl溶溶液浸濕的pH試紙,兩兩根鉛筆芯作作電極,接通通直流電源,一段時(shí)間后后，發(fā)現(xiàn)a電電極與試紙接接觸處出現(xiàn)一一個(gè)雙色同心心圓，內(nèi)圓為為白色，外圈圈呈淺紅色。。則下列說(shuō)法法錯(cuò)誤的是()A．b電極是是陰極B．a(chǎn)電極與與電源的正極極相連接C．電解過(guò)程程中，水是氧氧化劑D．b電極附附近溶液的pH變小解析：由題意知，外外圈呈淺紅色色，說(shuō)明該處處呈酸性：Cl2＋H2OHCl＋HClO，，則a極上產(chǎn)產(chǎn)生Cl2，a極為陽(yáng)極極，b極為陰陰極，故A、、B項(xiàng)均正確確；在2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑中，H2O作氧化劑，，故C項(xiàng)正確確；b極上由于于H＋放電，使水水的電離平平衡正移,導(dǎo)致b極極附近溶液液中的OH－濃度增大，溶液液的pH變變大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。。答案：D方法技巧：：解答本題應(yīng)應(yīng)先根據(jù)實(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判判斷出a、、b兩極的的名稱，再再根據(jù)電解NaCl溶液的有有關(guān)知識(shí)對(duì)對(duì)各項(xiàng)作出出判斷。通電3．(5分分)某溶液液中含有兩兩種溶質(zhì)NaCl和和H2SO4，它們的物物質(zhì)的量之比為3∶∶1。用石石墨作電極極電解該混混合溶液時(shí)時(shí)，根據(jù)電電極產(chǎn)物，，可明顯分為為三個(gè)階段段。下列敘敘述不正確確的是()A．陰極自自始至終只只析出H2B．陽(yáng)極先先析出Cl2，后析出O2C．電解最最后階段為為電解水D．溶液液pH不斷斷增大，最最后為7解