高中化学总复习之知识讲解_电解原理和规律(提高)

1、高考总复习电解原理和规律【考纲要求】1了解电解池的工作原理，结合原电池工作原理，加深对化学能与电能相互转化的理解。2掌握离子的放电顺序，能写出电极反应式和电解池总反应方程式。3掌握电解产物的判断和计算。【考点梳理】考点一：电解原理1电解的定义：使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。电解是最强有力的氧化还原手段，可将不能自发进行的氧化还原反应得以发生。2电解池的装置特点：有外接电源，将电能转化为化学能。3形成条件：（1）与电源两个电极相连；（2）电解质溶液（或熔融的电解质）；（3）形成闭合回路。4阴阳极的判断及反应：考点二：原电池与电解池的比较能量转化

2、反应特征原电池化学能电能自发进行电解池电能化学能非自发进行装置举例电池的正、负极由电极材料决定阴、阳极由所连电源决定电极负极：较活泼的金属阴极：接直流电源负极正极：较不活泼的金属、金属氧化物、非金阳极：接直接电源正极属导体负极正极阴极|阳极电极反应电子流向负极：失去电子、发生氧化反应正极：得到电子、发生还原反应外电路阳极：阴离子或金属单质失电子发生氧化反应阴极：阳离子得电子发生还原反应ee离子放电考点三：电解规律1电极材料（）活性电极：既导电又能反应（针对阳极，指金属活动顺序表ag及ag以前的金属。）（）惰性电极：只导电不溶解（惰性电极一般指金、铂、石墨电极，而银、铜等均是活性电极。）2离子放

3、电顺序（1）阳极：阴离子放电顺序（活性金属）s2ibrcloh含氧酸根f（实际上在水溶液中的电解，oh后面的离子是不可能放电的，因为水提供oh的会放电）（2）阴极：阳离子放电顺序阴极本身被保护，直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：ag+hg2+fe3+cu2+h+（酸中）pb2+sn2+fe2+zn2+h+（水中）al3+mg2+na+ca2+k+。要点诠释：阴阳离子在两极上放电顺序复杂，与离子性质、溶液浓度、电流强度、电极材料等都有关，不应将放电顺序绝对化，以上仅是一般规律。3电极反应式和电解总方程式（1）电极反应式的书写首先判断阴、阳极，分析电极材料，判断是电极材料放电还是溶液

4、中的离子放电。阳极为金属活性电极时，电极材料放电。再分析溶液中的离子种类，根据离子放电顺序，分析电极反应，并判断电极产物，写出电极反应式。电解水溶液时，应注意放电顺序中h+、oh之后的离子一般不参与放电反应。（2）电解化学方程式的书写必须在长等号上标明“电解”。仅是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解cucl2溶液：cucl2电解cu+cl2仅有水被电解，只写水及电解产物即可。如电解naoh溶液、稀h2so4：2h2o电解2h2+o2。电解质、水同时被电解，则都要写进方程式。如电解agno3溶液：4agno3+2h2o4电解类型电解4ag+o2+4hno3。类型电极反应特

5、点电解质组成特点实例电解对象电解质浓度ph电解质溶液复原需加入物质电解水型阴极：4h+4e=2h2阳极：4oh4e=2h2o+o2可溶性强碱含氧酸活泼金属含氧酸盐naohh2so4na2so4水水水增大增大增大增大减小不变水水水分解电电解质电离出的阴、阳离子解质型分别在两极放电放h2阴极：2h+2e=h2生碱型阳极：电解质阴离子放电无氧酸不活泼金属无氧酸盐活泼金属无氧酸盐hclcucl2nacl电解质电解质电解质和水减小减小生成新电解质碱增大增大氯化氢氯化铜氯化氢放o2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：4oh4e=o2+2h2o不活泼金属电解质生成新电cuso4和水解质酸属含氧酸盐减小氧化铜考

6、点四：电解池中有关量的计算或判断解题依据是得失电子守恒，解题方法一般有如下几种：（1）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、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。（2）根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。（3）根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。【典型例题】类型一、电解原理例1cu2o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，电解总反应为：2cu+h2o通电cu2o+h2。下列说法正确的是（）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

7、电源的负极d当有0.1mol电子转移时，有0.1molcu2o生成【思路点拨】由总反应知cu失电子为阳极，则石墨为阴极。【答案】a【解析】由总反应知失电子的为cu，得电子的是h2o中的氢元素。因此cu极为电解池的阳极，接电源的正极，石墨为阴极，接电源的负极。当有0.1mol电子转移时，应有0.05molcu2o生成。【总结升华】解答有关电解问题的步骤：（1）首先要判定是否为电解池，有外接直流电源则为电解池，否则不是电解池。（2）对于电解池，首先要考虑阳极材料，若为惰性电极，溶液中的阴离子被氧化；若为活性电极，则被氧化的是电极本身。（3）若溶液中的阴、阳离子有多种，则据离子放电顺序判定什么离子先

8、放电，什么离子后放电，并写出电极反应式。（4）根据电极反应式解答相关问题。举一反三：【变式1】某同学按下图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是（）a电解过程中，铜电极上有h2产生b电解初期，总反应方程式为：cu+h2so4电解cuso4+h2c电解一定时间后，石墨电极上有铜析出d整个电解过程中，h+的浓度不断增大【答案】bc【解析】本题主要考查电解的基本原理，由题目所给图示可知，活泼金属铜作阳极，发生反应：cu2e=cu2+。同时溶液中的h+在阴极石墨上发生反应：2h+2e=h2，总反应的化学方程式为：cu+h2so4电解cuso4+h2，所以a项不正确，b项正确，d项不正确；随着电解过程

9、不断进行，溶液中的cu2+浓度不断增大，一定时间后即当c(cu2+)较大时，由于cu2+的氧化性大于h+，故此时阴极发生反应：cu2+2e=cu，所以c项正确。【变式2】右图是电解cucl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是（）。aa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【答案】c【解析】电流从电源的正极流出，故a为电源的正极，b为负极；与电源正极相连的c为阳极，与电源负极相连的d为阴极。a、b均不正确。在电解过程中，因cu2+是阳离子，移向阴极d，在阴极放电析出cu，所以d电极质量增加；cl是阴离子，移向阳极c，在阳

10、极放电析出cl2，会导致溶液中氯离子浓度降低。故c对d错。注意：电流方向与电子运动方向相反。【变式3】某学生为完成2hcl+2ag=2agcl+h2，设计如图所示的四个实验，你认为可行的实验是（）。【答案】d【解析】该反应不能自发进行，必须电解，且阳极为ag。类型二、酸、碱、盐溶液的电解规律例2（2016山东德州月考）如图两个电解槽中，a、b、c、d均为石墨电极。若电解过程中共有0.02mol电子通过，下列叙述中正确的是（）a甲烧杯中a极上最多可析出铜0.64gb甲烧杯中b极上电极反应为4oh-4e-=2h2o+o2c乙烧杯中c极上电极反应为4h+4e-=2h2d乙烧杯中滴入酚酞试液，d极附近

11、先变红【思路点拨】与外接电源的负极相连做阳极、发生还原反应。【答案】d【解析】a项a极（阳极）电极反应为4oh-4e-=2h2o+o2，生成氧气，不能析出铜，故错误；b项甲烧杯中b极上的电极反应为cu2+2e-=cu，故错误；c项乙烧杯c极上电极反应为2cl-2e-=cl2，故错误；d项d极（阴极）电极反应为2h+4e-=h2，h+放电破坏了水的电离平衡，导致d极附近溶液呈碱性（naoh生成），故正确。故选d。【总结升华】串联的两个电解池中各个电极通过的电量相等。举一反三：【变式1】右图为直流电源电解稀na2so4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊试液，下列实验现象中正确

12、的是（）a逸出气体的体积a电极的小于b电极的b一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体ca电极附近呈红色，b电极附近出现蓝色da电极附近呈蓝色，b电极附近出现红色【答案】d【变式2】如图电解池中装有硫酸铜溶液，选用不同材料的电极进行电解。下列叙述中正确的是电极材料通电后的变化abcd阳极石墨铜铁铂阴极石墨铜铁铁阴极质量增加，溶液的ph增大阳极质量减小，阴极质量增加两极的质量不发生变化阴极质量增加，溶液的ph不变【答案】b例3用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（中括号内）溶液能与原来溶液完全一样的是（）。acucl2cuobnaohnaohcnaclhcldna

13、2so4naoh【思路点拨】溶液恢复为与原来溶液完全一样的是指：反应后的溶质要恢复原来的溶质，并且其浓度也要恢复为原来的浓度。【答案】c【解析】a应补充适量的cucl2，b、d均应补充适量的水；c中阳极：2cl2e=cl2，阴极：2h+2e=h2，损失的是hcl，因此需要补充适量的hcl。类型三、电解的有关计算例4用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.1molcu(oh)2后恰好恢复到电解前的浓度和ph。则电解过程中转移的电子的物质的量为（）。a0.1molb0.2molc0.3mold0.4mol【思路点拨】由电解cuso4溶液的反应的化学方程式2cuso4

14、+2h2o电解cu+o2+2h2so4知，电解过程中a72.4ax只析出cu和放出o2，故电解后加入cuo就可以复原。但本题提示加入0.1molcu(oh)2可以复原，说明电解过程中不仅有cuso4被电解，还有h2o被电解。【答案】d【解析】0.1molcu(oh)2相当于0.1molcuo和0.1molh2o，由电子守恒0.1molcuo0.1molcu0.2mole，0.1molh2o0.1molh20.2mole，即共计0.4mole。【总结升华】依电子得失守恒，可得常见的计算关系式：2cu2h22cl24ago24h+4oh-4e举一反三：【399161例3】【变式1】电解2l4mol

15、/l的nacl溶液，当电路中通过0.02mol电子时，若不考虑由于电解而引起的溶液体积的变化，则溶液的ph为a2b7c11d12【答案】d【变式2】用惰性电极电解m(no3)x的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生bl（标准状况）氧气，从而可知m的相对原子质量是（）。11.2ax5.6ax2.5axbcdbbbb【答案】c【解析】由电极反应，阴极：mn+xe=m，阳极：4oh4e=2h2o+o2，利用阴、阳两极转移的电子的数目相同，即agm22.4lmol-1bbbl5.6ax5.6axx=4，由此式得m=gmol-1，所以a(m)=r。【变式3】在100mlh2so4和cuso4的混

16、合溶液中，用石墨作电极电解，两极均收集到2.24l气体（标准状况下），则原混合溶液中cu2+的物质的量浓度为（）。a1moll1b2mo1l1c3moll1d4moll1【答案】a【解析】在阳极始终产生o2：4oh4e=2h2o+o2，在阴极先生成cu，cu2+耗完后生成h2：4h+4e=2h2。由电子得失相等有：2n(h2)+2n(cu2+)=4n(o2)，代入数据可求出n(cu2+)=0.1mol，故c(cu2+)=1moll1。【399161例4】【变式4】na2so4和cuso4的混合溶液1l，硫酸根离子的浓度为2mol/l，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.

17、4l(标准状况)气体,则原溶液中c(na+)为a0.5mol/lb1mol/lc1.5mol/ld2mol/l【答案】d【399161例8】【变式5】下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的naoh溶液、足量的cuso4溶液和100g10.00%的k2so4溶液，电极均为石墨电极。（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中k2so4质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：电源的n端为_极；电极b上发生的电极反应为_；列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积：_；电极c的质量变化是_g；电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液_；

18、乙溶液_；丙溶液_；（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？【答案】（1）正极4oh-4e=2h2o+o2。2.8l16g甲增大，因为相当于电解水；乙减小，oh放电，h增多。丙不变，相当于电解水。（2）可以因为cuso4溶液已转变为h2so4溶液，反应也就变为水的电解反应。【解析】（1）乙中盛有cuso4溶液，电解时阴极析出cu，c电极质量增加，故c为阴极，与电源负极相连接，可知m为电源负极，n为电源正极。丙中电解k2so4溶液，相当于电解水，浓度由10.00%变为10.47%，可以计算出被电解的水的质量。设被电解的水的质量为x。由电解前后溶质质量相等，10010%=（100-x）10.47%，得x=4.5g，水的物质的量为0.25mol。可知电路中转移了0.5mol电