选修4-1-2电解原理及其应用典例解析

1、选修4-1-2电解原理及其应用典例解析例1金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2Ni2Cu2） ( )A 阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni22eNiB 电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C 电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D 电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt思路分析：此题考查的是电解的基本原理。在电解中，阳极上失去电子，化合价升高，发生氧化反应，而阴极上得到电子，化合价降低，发生还原反应。题目中已经告诉氧化性：Fe2Ni2Cu2，可以推出在阳极的放电顺序为：ZnFe

2、NiCuPt（惰性金属不放电），阴极的放电顺序为：Zn2+Fe2Ni2Cu2+，所以A中阳极电极反应有：ZnZn2+2e，FeFe 2+2e，NiNi 2+2e（主要电极反应）。B由于阳极中Cu和Pt沉于电解槽底部的阳极泥中，而Zn和Fe在阳极放电，在阴极不能放电，因此阳极质量的减少阴极质量的增加。C溶液中除了Fe2和Zn2还有Ni2、H+等。答案：D例2用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（ ）A 电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液p H不变B 电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，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1:2D 电解氯化铜溶液，在阴极上和阳

3、极上析出产物的物质的量之比为1:1思路解析：此题是考查离子的在惰性电极上放电顺序的规律。离子放电顺序：阳极为惰性电极(C,Pt, Au等)时，阴离子放电（失电子，发生氧化反应），放电顺序为：阳极金属（除Pt、Au）>S2>I>Br>Cl>OH>含氧酸根离子>F ；无论阴极是惰性电极，还是活性电极，阴极都不会参与电极反应，始终为阳离子放电（得电子，发生还原反应），放电顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> H+( H2O)>Al3+&g

4、t;Mg2+>Na+>Ca+>K+ 。所以电解硫酸溶液、硫酸钠溶液和氢氧化钠溶液实质上电解的是水，使溶液体积减小，它们的浓度增大，稀硫酸溶液pH减小、氢氧化钠溶液pH增大、硫酸钠溶液阴阳两极产物物质的量之比为2:1；电解氯化铜溶液实质上电解的是HCl，得到H2和Cl2物质的量之比为1:1。 答案：D 例3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（B） a为负极，b为正极；

5、NaClO和NaCl（C） a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl（D） a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl思路分析：此题考查的是电解原理的应用，是一个探究性的题目。根据电解原理我们知道在阳极产生Cl2，阴极产生H2，溶液中产生氢氧化钠溶液。从图中可以看出，只有在下端电极产生Cl2时，它才能被产生的氢氧化钠溶液充分吸收，制备消毒液。故下端是阳极，连接的b为正极；上端是阴极，连接的a为负极；消毒液的主要成分是NaClO和NaCl。答案：B 例4通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为+1）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）=21，

6、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（硝酸银）n（硝酸亚汞）=21B 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HgNO3D 硝酸亚汞的分子式为Hg2(NO3)2思路分析：此题考查电解的简单计算，电解过程中遵守电子得失守恒。等量电量电解下，两个阴极电极反应分别是：Ag+eAg；Hg+eHg。阴极电极反应分别都是：2H2O4H+O24 e 。可以看出它们的阴阳两极所得到的产物的物质的量分别是相等的。本题容易在电子数目的换算中出错，要注意。答案：D例5右图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，只在c、d两极上共收集

7、到336mL（标准状态）气体。回答：（1）直流电源中，M为极。（2）Pt电极上生成的物质是 ，其质量为 g。（3）电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为：2。（4）AgNO3溶液的浓度（填增大、减小或不变。下同），AgNO3溶液的pH，H2SO4溶液的浓度，H2SO4溶液的pH。（5）若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的H2SO4溶液为多少g。思路分析：此题考查电解比较复杂的计算，由于是串联电路，电路中的电流是相等的，两个电解池中所消耗的电量相等。 5.00%的稀H2SO4，实际上是电解其中的水。因此在该电解池反应：2H2O

8、=2H2O2，。据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极，M极为正极。在336mL气体中，为，为。说明电路上有电子，因此在b极（Pt、阴极）产生，即的Ag。则n(e) n(Ag) n(O2) n(H20.01=221。由Ag（阳）电极、Pt（阴）电极和AgNO3溶液组成的电镀池，在通电一定时间后，在Pt电极上放电所消耗溶液中Ag+离子的物质的量，等于Ag电极被还原给溶液补充的Ag+离子的物质的量，因此AgNO3不变，溶液的pH也不变。电解5.00%的H2SO4溶液，由于其中的水发生电解，因此H2SO4增大，由于H+增大，故溶液的pH减小。设原5.00%的H2SO4溶液为xg，电解时消耗水

9、15;18 = ，则：，解得：。答案：（1）正（2）Ag、（3）21；（4）不变、不变、增大、减小；（5）。 a A X Y + 例6电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的实验现象是 。Y电极上的电极反应式为 。检验该电极反应产物的方法是 。（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是 ，电极反应式为 。Y电极的材料是 ，电极反应式为 。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）思路分析：此题考查电解池的简单综合应用。依据图可以知道：X极是阴极；Y极是阳极。当X、Y都是惰性电极时，电解饱和NaCl溶液实质上电解的是HCl。阳极电极反应：2H+2e-H2，H+ 减小，OH增加，电解开始后H+ OH，显碱性，溶液变红；阴极电极反应：2ClCl22e-，可以用碘化钾淀粉试纸检验：Cl22I=I22Cl,试纸变蓝色。当用电解方法精炼粗铜时，根据离子放电顺序可知道：X阴极用精铜（纯