【创新设计】高考化学一轮复习 第5节 电解原理及其应用课件 大纲人教

第五节电解原理及其应用

1.了解电解原理，学会判断电解时电极产物，了解用惰性电极电解电解质溶液的规律及应用。2.掌握电解原理及其应用，电极产物的判断，用惰性电极电解电解质溶液的规律及应用。此类试题内容主要包括：

(1)电解的原理和应用；

(2)电极反应式的书写；

(3)电极产物的判断。此考点属于高考热点，试题主要以选择题形式出现，主要考查电解的有关概念以及电极反应式的书写和电极产物的判断。复习目标展示知识点1电解原理及电解池问题1：电解原理的理解？电解池的形成条件？电极反应式的书写？【思维延伸】电解时电极反应式的书写规律

(1)电极反应：阴极发生还原反应，电极与电源负极相连，且为惰性电极，本身不参与反应，溶液中的阳离子得电子；阳极与电源正极相连，发生氧化反应，若为活性电极，则本身参与反应，若为惰性电极，则是溶液中的阴离子失电子。(2)书写电极反应式时应注意①首看电极：主要是看阳极是何种类型的电极，若为活性电极，电极本身被氧化，发生氧化反应。②再看离子：搞清电解质溶液中存在哪些离子，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。知识点2电解原理的应用问题2：电解原理的应用实例有哪些？2．铜的精炼阳极(用粗铜)：Zn－2e－Zn2＋、Fe－2e－

Fe2＋、Ni－2e－Ni2＋，Cu－2e－Cu2＋另外，粗铜中的金、银等金属杂质，因为失去电子能力比Cu弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，而以阳极泥的形式沉积下来。阴极(用纯铜)：Cu2＋＋2e－Cu电解质溶液用

或

溶液。长时间电解后，电解质溶液必须补充。CuSO4CuCl23．电镀电镀是一种特殊的电解,要求镀件必须作阴极,镀层金属作阳极,含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液(作为电镀液)。电镀时，理论上电解质溶液的浓度保持不变。4．电解法冶炼活泼金属

Na、Mg、Al等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得5．氯碱工业——电解饱和食盐水制取烧碱和氯气(1)原理：阳极(用石墨)：2Cl－－2e－Cl2↑阴极(用Fe)：2H＋＋2e－H2↑(2)饱和食盐水的精制：电解前应除去食盐溶液中的Ca2＋、Mg2＋、等杂质离子，加入试剂依次为过量NaOH溶液、过量BaCl2溶液、过量Na2CO3溶液、稀盐酸(或将过量BaCl2溶液和过量NaOH溶液的顺序互换)。(3)离子交换膜法制烧碱离子交换膜电解槽主要由阳极(用金属钛网制成，涂有钛、钌等氧化物涂层)、阴极(由碳钢网制成，上面涂有镍涂层)、离子交换膜、电解槽框、导电铜棒等组成。1．阳极产物的判断首先看电极，若是活性电极(除金、铂外的金属)，则电极材料本身失电子，电极被溶解形成阳离子进入溶液；若是惰性电极(如石墨、铂、金等)，则根据溶液中阴离子放电顺序加以判断，放电顺序：阳极：金属(除Au、Pt外)>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子>F－。2．阴极产物的判断直接根据溶液中阳离子放电顺序加以判断、阳离子放电顺序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。考点1电解过程中电极产物的判断(1)处理有关电解池两极产物的问题，一定要先看电极，看电极是活性电极还是惰性电极。活性电极在阳极放电，电极溶解生成相应的金属离子，此时阴离子在阳极不放电。对于惰性电极，则只需比较溶液中定向移动到两极的阴、阳离子的放电顺序即可。(2)根据阳离子放电顺序判断阴极产物时，要注意下列两点：①Fe3＋得电子能力大于Cu2＋，但第一阶段只能被还原为Fe2＋；②Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋控制一定条件(即电镀)时也能在水溶液中放电；Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融状态下放电。要点深化【例1】(上海市高考题)如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是()

A．a为负极，b为正极B．a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

解析：在电解池中阳极失去电子，经导线流向电源的正极，再从负极流出最后到达阴极，而电流方向刚好与电子的流向相反。因此，可判断a是电源的正极，b是电源的负极，则c是电解池的阳极，Cl－

在阳极失去电子转化为Cl2；d是电解池的阴极，产生Cu，电解过程中，d电极质量增加。C

1．某电解池内盛有CuSO4溶液，插入两根电极，接通直流电源后，欲达到如下要求：①阳极质量不变，②阴极质量增加，③电解液pH减小，则应选用的电极是题()A．阴阳两极都有石墨B．铜作阳极，铁作阴极C．铁作阳极，铜作阴极D．铂作阳极，铜作阴极

解析：由题给条件可知，阳极质量不变，阳极材料必须用惰性电极而不能用非惰性金属电极，阴极材料不限。

答案：AD变式练习考点2电电解解规律以惰性电电极电解解酸、碱碱、盐的的水溶液液时变化化规律分分析如下下表：类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH使电解质溶液复原电解水型阴：2H＋＋2e－H2↑阳：4OH－－4e－2H2O＋O2↑NaOH水增大增大水H2SO4水增大减小水Na2SO4水增大不变水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大氯化氢CuCl2电解质减小氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放H2生成碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生成酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小氧化铜1．电解解时电极极附近溶溶液pH的变化化(惰性性电极)(1)电电极区域域A．阴极极H＋放电产生生H2，阴极区区域pH变大。。B．阳极极OH－放电产生生O2，阳极极区域域pH变小小。(2)电解解质溶溶液中中①电解解过程程中，，既产产生H2，又产产生O2,则原原溶液液呈酸酸性的的pH变小小，原溶液液呈碱碱性的的pH变大大，原原溶液液呈中中性的的pH不变变(浓浓度变变大)。②电解解过程程中，，无H2和O2产生，，pH几乎乎不变变。③电解解过程程中，，只产产生H2，pH变大大。④电解解过程程中，，只产产生O2，pH变小小。要点深深化2．电电解后后电解解质溶溶液的的复原原用惰性性电极极电解解时,若要要使电电解后后的溶溶液恢恢复到到原状状态，，应遵遵循““缺什么加加什么么,缺缺多少少加多多少””的原原则，，一般般加入入阴极极产物物与阳阳极产产物的化合合物。。【例2】如图所所示，，下列列关于于实验验现象象的描描述正正确的的是()a电极b电极X溶液实验现象A石墨石墨CuCl2a电极质量增加，b电极放出无色气体BFe石墨KNO3a电极质量增加，b电极放出无色气体CFeCuCuSO4a电极质量增加，b电极质量减少D石墨石墨HCla电极放出无色气体，b电极放出无色气体解析：：这是一一个电电解装装置，，其中中A、、D选选项中中是惰惰性电电极，，且电解解液都都含有有氯离离子，，所以以b电电极应应该放放出黄黄绿色色的气气体(氯氯气)；B选项项中的的a电电极质质量不不变；；C选选项中中所组组成的的电解池池相当当于电电镀池池，其其中b电极极的铜铜溶解解，质质量减减少，，而a电电极上上析出出铜，，质量量增加加。答案：：C2．用用惰性性电极极实现现电解解，下下列说说法正正确的的是()A．电电解稀稀硫酸酸溶液液，实实质上上是电电解水水，故故溶液液pH不变变B．电电解稀稀氢氧氧化钠钠溶液液，要要消耗耗OH－，，故溶溶液pH减减小C．电电解硫硫酸钠钠溶液液，在在阴极极上和和阳极极上析析出产产物的的物质质的量之比比为1∶2D．电电解氯氯化铜铜溶液液，在在阴极极上和和阳极极上析析出产产物的的物质质的量之比比为1∶1变式练练习解析：：电解稀稀H2SO4，实质质上是是电解解水，，硫酸酸的物物质的的量不不变，，但溶液体体积减减少，，浓度度增大大，故故溶液液pH减小小，A不正正确；；电解解稀NaOH溶液，，阳极极消耗耗OH－，，阴极极消耗耗H＋＋，实实质也也是电电解水水，NaOH溶溶液浓度增增大,故溶溶液的的pH增大大，B不正正确；；电解解Na2SO4溶液时时，在在阳极极发生反反应：：4OH－－4e－2H2O＋O2↑，在在阴极极发生生反应应：4H＋＋4e－2H2↑，由于两两电极通过过电量相等等,故析出出H2与O2的物质的量之比为为2∶1，，C不正确确；电解CuCl2溶液时，阴阴极反应为为Cu2＋＋2e－Cu，阳极极反应为2Cl－－2e－Cl2↑，两极通通过电量相相等时，Cu和Cl2的物质的量量之比为1∶1，D正确。答案：D客观题电解过程两两极产物的的定量计算算是高考的的基本能力力要求，正确理解电电解原理，，运用得失失电子守恒恒的方法，，求解两极产物的量量是考查学学生基本计计算能力的的题型。【考题一】】将0.2molAgNO3、0.4molCu(NO3)2、0.6molKCl溶溶于水，配成成100mL溶液液，用惰性性电极电解解一段时间间后，若在在一极析出0.3molCu，此时在在另一极上上产生的气气体体积(标准状况况)为()A.4.48LB．5.6LC．6.72LD．7.84LB思路点拨：：把三种物质质溶于水后后,AgNO3和KCl之之间发生反反应,KCl剩余0.4mol。。与放电有有关的离子子有：Cu2＋0.4molCl－0.4mol及H＋、OH－，阴极发生生：Cu2＋＋2e－Cu，生成成0.3molCu时,通过电子0.6mol；阳极极首先发生生：2Cl－－2e－Cl2↑,当0.4molCl－放电电时时，，通通过过电电子子0.4mol，，生生成成Cl20.2mol，阳极再再发生：4OH－－4e－2H2O＋O2↑,根据阴阳阳两极通过电电子数相等得得,再通过0.2mol电子子时，，生成成O20.05mol，，所以以阳极极共生生成气气体0.25mol，即即5.6L(标准准状况况)。。高分解解密把不同同的溶溶液混混合后后，首首先要要考虑虑它们们之间间能否否反应应，其其次要要注意意溶液体积积的变变化。。解答答本题题很容容易出出现的的错误误是根根据溶溶液中中存在在的离离子及放电电顺序序直接接计算算。主观题题电解原原理在在工业业生产产中有有着广广泛的的应用用，灵灵活运运用电电解的知识识分析析判断断工业业生产产的原原理和和设计计，是是重要要的考考查方式，，应高高度重重视。。【题题型型二二】】(12分)铝铝和和氢氢氧氧化化钾钾都都是是重重要要的的工工业业产产品品。。请请回回答答：：(1)工业冶炼炼铝的化化学方程程式是。2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑

通电(2)铝与氢氧氧化钾溶溶液反应应的离子子方程式式是，2Al＋2OH－＋6H2O2[Al(OH)4]－＋3H2↑(3)工业品氢氢氧化钾钾的溶液液中含有有某些含含氧酸根根杂质，，可用离离子交换换膜法电解解提纯。。电解槽槽内装有有阳离子子交换膜膜(只允允许阳离离子通过过)，其工作原原理如下下图所示示。①该电解解槽的阳阳极反应应式是。②通电开开始后，，阴极附附近溶液液pH会会增大，，请简述述原因。③除去杂质质后的氢氧氧化钾溶液液从液体出出口(填写“A”或“B”)导出。作答与批改改实录4OH－－4e－

2H2O＋O2↑H＋放电，促进水的的电离，c(OH－)增大B点评1．利用铝铝和碱液反反应作为切切入点。2．电解过过程中溶液液中各离子子浓度的变变化。3．注意利利用电解原原理分析。。点拨离子交换膜膜法电解提提纯KOH时,阳极极反应为：：4OH－－4e－2H2O＋O2↑,阴极反反应为:4H2O＋4e－4OH－＋2H2↑。电解过过程中阳极附近的K＋通过阳离子子交换膜向向阴极移动动,含氧酸酸根离子不不能通过离子交换膜膜。一段时时间后,阴阴极附近K＋、OH－浓度变大,从B处(阴极区)得到到溶液，蒸蒸发结晶后后可得较纯纯净的KOH。1．(5分分)能用电解解原理说明明的问题是是()①电解是把把电能转变变成化学能能②电解解是化学能能转化成电电能③电解质溶溶液导电是是化学变化化，金属导导电是物理理变化④④不能自发进行的的氧化还原原反应，通通过电解的的原理可以以实现⑤⑤任何溶液被电解解时，必然然导致氧化化还原反应应的发生A.①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤解析：从能量角度度看，电解解是把电能能转化成化化学能的过过程，故①对②错。。电解质溶溶液的导电电过程，必必然伴随着着两个电极极上氧化—还原反反应的发生生，同时生生成新的物物质，故③③、⑤对。。某些不能自发进进行的氧化化还原反应应，通过电电解的原理理供给电能能也可以实现，故故④对。所所以D选项项符合题意意。答案：D2．(5分分)(2008·上海卷卷)取一张用饱饱和NaCl溶液浸浸湿的pH试纸,两两根铅笔芯芯作电极,接通直流流电源,一一段时间后后，发现a电极与试试纸接触处处出现一个个双色同心心圆，内圆圆为白色，，外圈呈浅浅红色。则则下列说法法错误的是是()A．b电极极是阴极B．a电极极与电源的的正极相连连接C．电解过过程中，水水是氧化剂剂D．b电极极附近溶液液的pH变变小解析：由题意知，，外圈呈浅浅红色，说说明该处呈呈酸性：Cl2＋H2OHCl＋HClO，则a极极上产生Cl2，a极为阳阳极，b极极为阴极，，故A、B项均正确确；在2NaCl＋2H2O2NaOH＋＋Cl2↑＋H2↑中，H2O作氧化剂剂，故C项项正确；b极上由于于H＋放电，使水水的电离平平衡正移,导致b极极附近溶液液中的OH－浓度增大，溶液液的pH变变大，故D项错误。。答案：D方法技巧：：解答本题应应先根据实实验现象判判断出a、、b两极的的名称，再再根据电解NaCl溶液的有有关知识对对各项作出出判断。通电3．(5分分)某溶液液中含有两两种溶质NaCl和和H2SO4，它们的物物质的量之比为3∶∶1。用石石墨作电极极电解该混混合溶液时时，根据电电极产物，，可明显分为为三个阶段段。下列叙叙述不正确确的是()A．阴极自自始至终只只析出H2B．阳极先先析出Cl2，后析出O2C．电解最最后阶段为为电解水D．溶液液pH不断断增大，最最后为7解析：解质溶液中中,n(Na+)∶∶n(Cl-)∶n(H+)∶n=3∶∶3∶2∶1，开始始电解产生H2和Cl2，随着产生H2和Cl2的同时，生成成OH中和H2SO4，且OH过量量，最后是电电解水，因而而最后溶液