专题二电解原理与应用

1、专题二 电解原理与应用荔湾区奥校资料（2010、3、21）考点1 电解池的构成和电解的基本原理一、电解池基础知识1.思考：图示装置是 池，把 能转化为 能。（1）通电后a极发生 反应，电极反应式为 ；b极为 极，电极反应式为 ；总反应式为 。（2）若用该装置在铁钉上镀铜，则用 做电解质溶液，用 做阳极，电极反应式为 ；用 做阴极，电极反应式为 。2电解池的构成： 、导线 两个电极(金属或非金属导体) 电解质溶液(或熔融的电解质)特别提醒：电解池的阴阳极由电源的正负级决定阴离子移向与电源正极相连阳极阳离子移向阴极发生还原反应与电源负极相连发生氧化反应小结：1、电解的本质和原理2、装置特点3、电极

2、名称4、电子流向例1 能用电解原理说明的问题是 ( )电解是电能转变成化学能；电解是把化学能转变为电能；电解质溶液的导电是化学变化,金属的导电是物理变化；不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现；任何溶液被电解时必然会导致氧化还原反应的发生A 考点2电极反应式的书写及溶液浓度和PH的变化电解池电极反应式和总反应式的书写1、检查阳极的电极材料并确定溶液中的离子种类2、根据放电顺序确定放电产物和电极反应（1）阳极产物的判断 活性材料（金属活动性顺序表Ag以前）作电极时，则电极材料失电子，被氧化成阳离子进入溶液，溶液中的阴离子不在电极上放电。用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛)时，溶液中阴离

3、子的放电顺序是：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根离子 > F-（2）阴极产物的判断无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序与 相反，其中Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+（3）根据实际反应物写总电解方程式以电解硫酸铜溶液为例分析：通电前后离子的移向、放电情况，写出电极反应式和总反应式，得出电解结果（如两极现象、离子浓度、溶液酸碱性、pH值的变化等）例2 (2007年高考江苏卷，电解)某同学按图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( )稀H2SO4C

4、u石墨(A)电解过程中，铜电极上有H2产生(B)电解初期，主反应方程式为：CuH2SO4CuSO4H2(C)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 方法技巧要学会根据放电顺序来分析电极反应，从而解答相关问题。指引有关电解的基本原理的考查，高考中经常考查有关电极反应式、实验现象、反应产物、pH变化、电子得失等。做好此在考题，关键是掌握电极反应规律。 (1)阴极反应：得电子被还原 特点：电极本身不参加反应，一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子。 (2)阳极反应：失电子被氧化 若阳极是由活性材料做成，阳极金属失去电子而被氧化；若阳极是由C、Pt、Au等惰性材料做成，

5、则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。(3)解题时先看电极再分析阴阳离子的放电顺序。【练习】1、X、Y、Z、M代表四种金属元素。金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出；若电解Y2+和Z2+共存的溶液时，Y先析出；又知M2+的氧化性强于Y2+。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A. XZYM B. XYZM C. MZXY D. XZMY2、(07上海化学)某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是A.铅笔端作阳极，发生还原反应 B.铂片端

6、作阴极，发生氧化反应C.铅笔端有少量的氯气产生 D.a点是负极，b点是正极3、（08上海化学）取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色。则下列说法错误的是Ab电极是阴极    Ba电极与电源的正极相连接C电解过程中，水是氧化剂  Db电极附近溶液的pH变小4、（09安徽）Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如图示，电解总反应：2Cu+H2O=Cu2O+H2O。下列说法正确的是A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发

7、生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1mol电子转移时有0.1molCu2O生成5、(07高考全国理综)以惰性电极电解CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.0100 mol，则阴极上析出Cu的质量为A.0.64 g B.1.28 g C.2.56 g D.5.12 g6、（08全国）电解100mL含c（H+）0.30mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是A0.10mol/L Ag+B0.02mol/L Zn2+C0.20mol/L Cu2+D0.20mol/L Pb2+7、（09蚌埠模拟）某同学为了使反应2HCl+2Ag=2Ag

8、Cl+H2能进行，设计了下图示的四个实验，你认为可行的方案是8、（07广东化学）三氧化二镍（Ni2O3）可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是A可用铁作阳极材料B电解过程中阳极附近溶液的pH升高C阳极反应方程式为：2Cl2eCl2D1mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1mol电子9、（08全国）如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附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是 A逸出气体的体积：a电极

9、的小于b电极的B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电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色10、由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用下图所法实验装置可制得纯净的Fe(OH)2沉淀。两极材料分别为石墨和铁。a电极材料为_，其电极反应式为_ _。电解液d可以是_，则白色沉淀在电极上生成；也可以是_，则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液液体c为苯，其作用是_ _ _，在加入苯之前，对d溶液进行加热处理的目的是_ _ 。为了在短时间内

10、看到白色沉淀，可以采取的措施是_。A.改用稀硫酸做电解液 B.适当增大电源电压C.适当缩小两电极间距离 D.适当降低电解液温度若d改为Na2SO4溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接电源，继续电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为_ _ 。考点3：电解原理的有关工业应用。1、氯碱工业电极材料：阳极 ，阴极 。电极反应及总反应：阳极 ，阴极 ，阴极周围pH ，总反应 。设备：立式隔膜电解槽粗盐水的精制：粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，为了有效的除去Ca2+、Mg2+和SO42-，可加入的试剂依次是 。2、电解精炼铜(1)装置组成电极材料： 与电源的正极相连作阳极，

11、与电源负极相连作阴极电解质溶液：用 作电解液反应原理：阳极铜以及比铜活泼的杂质金属锌、铁、镍等失电子被氧化，转化成离子进入溶液中，不活泼金属如金和银等沉积在阳极下面形成阳极泥，阴极Cu2+得电子被还原在阴极上析出，其它如Zn2+、Fe2+留在溶液中。特征：电解精炼过程中CuSO4溶液的浓度几乎不变，产品纯度高。3电镀(1)装置组成：电极材料： (如精铜)与电源的正极相连作阳极， (如铁制品)与电源负极相连作阴极电解质溶液：用含 的电解质配成溶液(如CuSO4溶液加一些氨水)作电镀液(2)反应原理：阳极镀层金属(铜)失电子被氧化，转化成离子进入溶液中，阴极镀层金属离子Cu2+得电子被还原在阴极上

12、析出。 (3)特征：电镀过程中电解质CuSO4溶液的浓度几乎不变。4、铝的冶炼原料：氧化铝、冰晶石(Na3AlF6，作“助熔剂”)电极名称与材料：阴极(碳块)、阳极(碳块)电极反应：阴极（还原反应）4Al3+12e=4Al（从槽底定期汲出）阳极（氧化反应）6O212e=3O2（阳极产生的氧气与碳电极反应生成CO2，因此要定期补充碳块）电解冰晶石 电解反应：4Al2O3(熔融) 4Al+3O2归纳：原电池、电解池、电镀池判断规律若无外电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件判定，主要思路是三“看”：先看电极两种活泼性不同的金属(或其中一种非金属导体)作电极 再看溶液在电解质溶液中能自发地发生

13、氧化还原反应。 后看回路用导线连接的两电极与电解质溶液接触并形成闭合回路。若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。例3（09广州市高三调研测试）下列关于铜电极的叙述正确的是A铜锌原电池中铜电极上发生氧化反应B电解饱和食盐水制烧碱时，用铜作阳极C电解法精炼铜时，粗铜连接电源的正极D电镀铜和精炼铜时，均用纯铜作阴极ZnC2CuC1ABCuSO4溶液KCl酚酞溶液 规律总结 电解精炼镍的化学原理类似电解精炼铜，要熟悉电解精炼铜的有关知识。【例题】

14、按图装置进行实验，并回答下列问题：（1）判断装置的名称：A池为_ B池为_。（2）锌极为_极，电极反应式为_铜极为_极，电极反应式为_石墨棒C1为_极，电极反应式为_石墨棒C2附近发生的实验现象为_ _ （3）当C2极析出224mL气体（标准状态），锌的质量 （增加或减少）_g，CuSO4溶液的质量 （增加或减少）了_g。 考点4 电解的有关计算例4 （08全国卷）电解100mL含c（H+）0.30mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是（ ）A0.10mol/LAg+B0.02mol/L Zn2+C0.20mol/L Cu2+D0.20mol/L P

15、b2+思路分析本题考查电解时离子的放电顺序，据此写出电极反应进行计算。 指引解答电解计算题的方法思路(1)首先分析出能在阴阳两极放电的物质或离子,排出阴阳离子的放电顺序,再据此确定发生电极反应。(2)简单装置中各电极产物间的计算在一个装置中进行电解时,各电极产物不同,但各电极反应中得到或失去的电子数相等.根据此标准可对各电极产物、溶液中的产物,以及反应消耗的物质进行计算。(3)复杂装置中(指多个装置串联连接)各电极产物的判断。在串联电解装置中,各电极电子转移数相等.据此可计算各电极产物,溶液中的氢离子和氢氧根离子的浓度变化。【练习】1、金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等

16、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Fe2+Ni2+Cu2+）A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+ + 2e- = NiB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Zn2+ D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt 2、（09北京）下列叙述不正确的是A铁表面镀锌，铁作阳极B船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀C钢铁吸氧腐蚀的正极反应：D工业上电解饱和和食盐水的阳极反应：3、（08天津卷）下列叙述正确的是（ ）A在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应B用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极

17、产物的物质的量之比为1：2C用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1 mol电子转移，则生成1 molNaOHD镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀思路分析 要根据电极反应进行计算4、（09广东化学）可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是A以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O22H2O4e-4OH-B以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al3OH-3e-Al(OH)3C以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极5、（08海南化学

18、）关于铅蓄电池的说法正确的是A在放电时，正极发生的反应是 Pb(s) +SO42(aq)= PbSO4(s) +2eB在放电时，该电池的负极材料是铅板C在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D在充电时，阳极发生的反应是 PbSO4(s)+2e= Pb(s)+ SO42(aq)6、（08江苏化学）镍镉（NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是A充电时阳极反应：Ni(OH)2 e + OH- = NiOOH + H2OB充电过程是化学能转化

19、为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的OH-向正极移动7、（08广东化学）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+Li放电LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是A可加入硫酸以提高电解质的导电性B放电时电池内部Li向负极移动.C充电过程中，电池正极材料的质量减少D放电时电池正极反应为：FePO4+Li+e-=LiFePO48、（09浙江）市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材

20、料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为： Li+2Li下列说法不正确的是A放电时，负极的电极反应式：Li-e=LiB充电时，Li既发生氧化反应又发生还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质D放电过程中Li向负极移动9、（09山东）Zn-MnO2干电池的电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。（1）该电池的负极材料是。电池工作时，电子流向（填“正极”或“负极”）。（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是 。欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的（填代号）。a.NaOH b.Znc.Fe d.NH3

21、·H2O(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是 。若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为。10、(08重庆)如图所示，下列叙述正确的是A.Y为阴极，发生还原反应B.X为正极，发生氧化反应C.Y与滤纸接触处有氧气生成D.X与滤纸接触处变红专题一 原电池原理与应用参考答案一、1、D 2、D 3、C 4、A 5、B 6、B 7、(1)铜(或Cu)；AgNO3溶液。 (2)正， Age = Ag； Cu2e = Cu2。 (3)负(Cu)；正(Ag)。 8、C 9、D二、1、CD 2、正极：2NH4+2MnO2+2e-=2NH3+Mn2O3+H2O 负极：Zn-2e-=Zn2+ 3、BC 4、C 5、 （1）2C4H1013O28CO210H2O （2）O24e2O2- C4H1013O2-26e4CO25H2O 负 负 6、B 7、（1）Al - 3e- = Al3+ （2）2NO3- + 4H+ + 2e- = 2NO2+ 2H2O 8、（1）锂 Li2e=Li（2）2SOCl24e=4ClSSO2（3）出现白雾，有刺激性气体生成 SOCl2H2O=SO22HCl（4）锂是活泼金属，易与H2O、O2反应；SOCl2也可与水反应三、1、C