2017度高二化学电解原理知识点详总以及典例导析

1、电解原理【学习目标】1、了解电解池的工作原理；2、初步掌握一般电解反应产物的判断方法。【要点梳理】要点一、电解原理 1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。 2装置特点：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原理(以电解熔融NaCl、CuCl2溶液为例)要点二、电解反应类型 1只有电解质参加的反应(电解CuCl2溶液) 阳极：2Cl2eCl2(氧化反应) 阴极：Cu2+2eCu(还原反应)总反应：CuCl2Cu+Cl22只有水参加的反应(电解稀硫酸

2、)阳极：4OH-4e=2H2O+O2­ 阴极：2H+2e=H2­总反应：2H2O2H2­+O2­3水和电解质均参加的反应(电解饱和食盐水)阳极：2Cl-2e=Cl2­ 阴极：2H+2e=H2­ 总反应：2NaCl+2H2OH2­+Cl2­+2NaOH 4电极参加的反应阳极反应：Cu-2e=Cu2+ 阴极反应：2H+-2e=H2­总反应：Cu+2H+Cu2+H2­要点三、电解时电极反应式的书写 1看电极。 主要是看阳极是何类型的电极，若为活性电极，电极本身被氧化发生氧化反应。阴极一般不参与电极反应

3、。 2看离子。 搞清电解质溶液中存在哪些阴离子、阳离子，根据放电顺序书写电极反应式。3水溶液中始终有H+和OH，放电顺序中H+、OH之后的离子一般不参与电极反应。 例如：电解CuSO4(aq)的电极反应分析：如图所示：(1)看电极。石墨作阳极，Fe作阴极，所以两电极都不反应。 (2)看离子。 阳离子放电顺序：Cu2+H+，故Cu2+2eCu 阴离子放电顺序：OHSO42，故4OH4e2H2O+O2总方程式为：2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+或2CuSO4+2H2OCu+O2+2H2SO4 要点诠释：书写电极反应式的步骤一般分为四步：(1)列物质、标得失；(2)选离子、配电荷；(3)配个数

4、、巧用水；(4)两式加、验总式。【典型例题】类型一、电化学中电极及电极反应的判断例1 蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是( )A放电时，Fe是负极，NiO2是正极B蓄电池的电极可以浸入某中酸性电解质溶液中C充电时，阴极上的电极反应为：Fe(OH)2+2e=Fe+2OHD放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动【答案】B、D。【解析】蓄电池放电时起原电池作用，原电池的负极是较活泼的金属，A正确。放电时，Fe是原电池的负极，Fe失电子被氧化成Fe2+离子。由于负极Fe的附近聚集较多的Fe2+离子

5、，电解质溶液中的阴离子向负极移动，D不正确。充电时蓄电池起电解池作用，充电时电源的负极应与蓄电池的负极(Fe，此时作为电解池的阴极)相连接，发生还原反应：Fe(OH)2+2e=Fe+2OH。C正确。该蓄电池的放电和充电时的电极反应分别是：放电：负极  Fe-2e+ 2OH=Fe(OH)2 正极NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-充电：阴极 Fe(OH)2+2e=Fe+2OH阳极Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2O可见反应是在碱性溶液中进行的，B不正确。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

6、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【答案】D【解析】Na2SO42NaSO42，H2OHOH，SO42和OH移向b电极，Na和H移向a电极，在b电极上：4OH-4e2H2OO2，在a电极上：4H4e2H2，所以a电极产生的气体体积大于b电极；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上H放电，所以a电极附近的c(OH)c(H)，滴加石蕊试液a电极附近变蓝色，同理，b电极附近变红色。例2 镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动

7、力汽车的一种主要电池类型，NiMH中的M表示金属或合金，该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2+M=NiOOH+MH已知：6NiOOH+NH3+H2O+OH=6 Ni(OH)2+NO2下列说法正确的是( )ANiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH+H2O+e=Ni(OH)2+OHB充电过程中OH离子从阳极向阴极迁移C充电过程中阴极的电极反应式：H2O+M+e=MH+OH，H2O中的H被M还原DNiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液【思路点拨】做对本题的关键是根据充电过程的总反应方程式能正确书写充电、放电时的电极反应式。【答案】A【解析】镍氢电池中主要为

8、KOH作电解液。充电时，阳极反应：Ni(OH)2+OH=NiOOH+H2O+e、阴极反应：M+H2O+e=MH+OH，总反应：M+Ni(OH)2=MH+NiOOH；放电时，正极：NiOOH+H2O+e=Ni(OH)2+OH，负极：MH+OH=M+H2O+e，总反应：MH+NiOOH=M+Ni(OH)2以上式中M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金。A正极的电极反应式为：NiOOH+H2O+eNi(OH)2+OH，故A正确；B电解时阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，所以OH离子从阴极向阳极迁移，故B错误；CH2O中的H得电子，不是被M还原，故C错误；D不能用氨水做电解质溶液，根据已知有氨气

9、时容易发生副反应生成亚硝酸根，故D错误；故选A。【总结升华】书写电极反应式的3个原则：(1)共存原则因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。当电解质溶液呈酸性时，不可能有OH-参加反应；碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H+参加反应。(2)得氧失氧原则得氧时，在反应物中加H2O(电解质为酸性时)或OH-(电解质溶液为碱性或中性时)；失氧时，在反应物中加H2O(电解质为碱性或中性时)或H+(电解质为酸性时)。(3)中性吸氧反应成碱原则在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。举一反三：【变式1】如下图装置，A、B

10、中电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹；电源有a、b两极。若在A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切断K1，闭合K2、K3通直流电，则： (1)标出电源的正、负极，a为_极，b为_极。 (2)在湿的Na2SO4滤纸条中心的KMnO4液滴，有什么现象_。 (3)写出电极反应式：A中_，B中_。 (4)若电解一段时间，A、B中均有气体包围电极。此时切断K2、K3，闭合K1，则电流表的指针是否移动(填是或否)_。 (5)若电流表指针不移动说明理由，若指针移动也说明理由_。【答案】(1)a为负极，b为正极 (2)紫色液滴向D处移动 (3)A中：4OH4e=2H

11、2O+O2­ B中：2H+2e=H2­(4)是 (5)H2、O2、KOH在A、B两极可以形成原电池类型二、电解原理例3 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，在阳极放电析出Cl2，

12、会导致溶液中氯离子浓度降低。故C对D错。【总结升华】电解池与原电池最根本的区别是有无外加电源，有外加电源的装置是电解池。电解池中两极名称为阴、阳极，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应；而原电池中的两极名称为正、负极，一般不称为阴、阳极。举一反三：【变式1】用右图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是( )A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式为：Cl + 2OH2e= ClO + H2O C阴极的电极反应式为：2H2O + 2e = H2 + 2OHD除去CN的反应：2CN+ 5ClO + 2H+ = N2 + 2CO2 + 5Cl+ H2O【答案】D 【解析】A、阳极要产生ClO，则铁只能作阴极，不能作阳极，否则就是铁失电子，A正确；B、阳极是Cl失电子产生ClO，电极反应式为：Cl+2OH2e=ClO+H2O，B正确；C、阴极是H+产生H2，碱性溶液，故阴极的电极反应式为：2H2O+2e =H2+2OH，C正确；D、溶液为碱性，方程式应为