【大纲创新设计】高考化学一轮复习 第5节 电解原理及其应用课件 新人教

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变式练习考点点2电电解解规规律律以惰惰性性电电极极电电解解酸酸、、碱碱、、盐盐的的水水溶溶液液时时变变化化规规律律分分析析如如下下表表：：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．．电电解解时时电电极极附附近近溶溶液液pH的的变变化化(惰惰性性电电极极)(1)电电极极区区域域A．．阴阴极极H＋放电电产产生生H2，阴阴极极区区域域pH变变大大。。B．．阳阳极极OH－放电电产产生生O2，阳阳极极区区域域pH变变小小。。(2)电电解解质质溶溶液液中中①电电解解过过程程中中，，既既产产生生H2，又又产产生生O2,则则原原溶溶液液呈呈酸酸性性的的pH变变小小，，原溶溶液液呈呈碱碱性性的的pH变变大大，，原原溶溶液液呈呈中中性性的的pH不不变变(浓浓度度变变大大)。。②电电解解过过程程中中，，无无H2和O2产生生，，pH几几乎乎不不变变。。③电电解解过过程程中中，，只只产产生生H2，pH变变大大。。④电电解解过过程程中中，，只只产产生生O2，pH变变小小。。要点点深深化化2．．电电解解后后电电解解质质溶溶液液的的复复原原用惰惰性性电电极极电电解解时时,若若要要使使电电解解后后的的溶溶液液恢恢复复到到原原状状态态，，应应遵遵循循““缺缺什么么加加什什么么,缺缺多多少少加加多多少少””的的原原则则，，一一般般加加入入阴阴极极产产物物与与阳阳极极产产物物的化化合合物物。。【例例2】如图所示，下下列关于实验验现象的描述述正确的是()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：这是一个电解解装置，其中中A、D选项项中是惰性电电极，且电解液都含含有氯离子，，所以b电极极应该放出黄黄绿色的气体(氯气)；；B选项中的的a电极质量量不变；C选选项中所组成成的电解池相当于于电镀池，其其中b电极的的铜溶解，质质量减少，而a电极上析析出铜，质量量增加。答案：C2．用惰性电电极实现电解解，下列说法法正确的是()A．电解稀硫硫酸溶液，实实质上是电解解水，故溶液液pH不变B．电解稀氢氢氧化钠溶液液，要消耗OH－，故溶溶液pH减小小C．电解硫酸酸钠溶液，在在阴极上和阳阳极上析出产产物的物质的的量之比为1∶∶2D．电解氯化化铜溶液，在在阴极上和阳阳极上析出产产物的物质的的量之比为1∶∶1变式练习解析：电解稀H2SO4，实质上是电电解水，硫酸酸的物质的量量不变，但溶液体积减少少，浓度增大大，故溶液pH减小，A不正确；电电解稀NaOH溶液，阳极消消耗OH－，，阴极消耗H＋，实质也也是电解水，，NaOH溶溶液浓度增大,故故溶液的pH增大，B不不正确；电解解Na2SO4溶液时，在阳阳极发生反应：4OH－－4e－2H2O＋O2↑，在阴极发发生反应：4H＋＋4e－2H2↑，由于两电电极通过电量量相等,故析析出H2与O2的物质的量之比为2∶1，C不不正确；电解解CuCl2溶液时，阴极极反应为Cu2＋＋2e－Cu，阳极反反应为2Cl－－2e－Cl2↑，两极通过过电量相等时时，Cu和Cl2的物质的量之之比为1∶1，D正确。。答案：D客观题电解过程两极极产物的定量量计算是高考考的基本能力力要求，正确理解电解解原理，运用用得失电子守守恒的方法，，求解两极产物的量是是考查学生基基本计算能力力的题型。【考题一】将0.2molAgNO3、0.4molCu(NO3)2、0.6molKCl溶于水，配成100mL溶液，用惰惰性电极电解解一段时间后后，若在一极析出0.3molCu，此时时在另一极上上产生的气体体体积(标准准状况)为()A.4.48LB．5.6LC．6.72LD．7.84LB思路点拨：把三种物质溶溶于水后,AgNO3和KCl之间间发生反应,KCl剩余0.4mol。与放放电有关的离离子有：Cu2＋0.4molCl－0.4mol及H＋、OH－，阴极发生：：Cu2＋＋2e－Cu，生成0.3molCu时时,通过电子0.6mol；；阳极首先发发生：2Cl－－2e－Cl2↑,当0.4molCl－放电时，通过过电子0.4mol，，生成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O20.05mol，所以以阳极共生成成气体0.25mol，即5.6L(标准状况)。高分解密把不同的溶液液混合后，首首先要考虑它它们之间能否否反应，其次次要注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放电电顺顺序序直直接接计计算算。。主观观题题电解解原原理理在在工工业业生生产产中中有有着着广广泛泛的的应应用用，，灵灵活活运运用用电电解解的知知识识分分析析判判断断工工业业生生产产的的原原理理和和设设计计，，是是重重要要的的考考查查方式式，，应应高高度度重重视视。。【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)工业业冶冶炼炼铝铝的的化化学学方方程程式式是是。2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑

通电(2)铝与与氢氢氧氧化化钾钾溶溶液液反反应应的的离离子子方方程程式式是是，2Al＋2OH－＋6H2O2[Al(OH)4]－＋3H2↑(3)工业业品品氢氢氧氧化化钾钾的的溶溶液液中中含含有有某某些些含含氧氧酸酸根根杂杂质质，，可可用用离离子子交交换换膜法法电电解解提提纯纯。。电电解解槽槽内内装装有有阳阳离离子子交交换换膜膜(只只允允许许阳阳离离子子通通过过)，，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除去杂杂质后的的氢氧化化钾溶液液从液体体出口(填写““A”或或“B””)导出。作答与批批改实录录4OH－－4e－

2H2O＋O2↑H＋放电，促进水水的电离离，c(OH－)增大B点评1．利用用铝和碱碱液反应应作为切切入点。。2．电解解过程中中溶液中中各离子子浓度的的变化。。3．注意意利用电电解原理理分析。。点拨离子交换换膜法电电解提纯纯KOH时,阳阳极反应应为：4OH－－4e－2H2O＋O2↑,阴极极反应为为:4H2O＋4e－4OH－＋2H2↑。电解解过程中中阳极附近的的K＋通过阳离离子交换换膜向阴阴极移动动,含氧氧酸根离离子不能能通过离子交换换膜。一一段时间间后,阴阴极附近近K＋、OH－浓度变大,从从B处(阴极区)得到溶溶液，蒸发结结晶后可得较较纯净的KOH。1．(5分)能用电解原原理说明的问问题是()①电解是把电电能转变成化化学能②电电解是化学能能转化成电能能③电解质溶液液导电是化学学变化，金属属导电是物理理变化④不不能自发进行的氧氧化还原反应应，通过电解解的原理可以以实现⑤任任何溶液被电解时时，必然导致致氧化还原反反应的发生A.①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤解析：从能量角度看看，电解是把把电能转化成成化学能的过过程，故①对②错。电电解质溶液的的导电过程，，必然伴随着着两个电极上上氧化—还原反应应的发生，同同时生成新的的物质，故③③、⑤对。某某些不能自发进行行的氧化还原原反应，通过过电解的原理理供给电能也也可以实现，故④④对。所以D选项符合题题意。答案：D2．(5分)(2008··上海卷)取一张用饱和和NaCl溶溶液浸湿的pH试纸,两两根铅笔芯作作电极,接通通直流电源,一段时间后后，发现a电电极与试纸接接触处出现一一个双色同心心圆，内圆为为白色，外圈圈呈浅红色。。则下列说法法错误的是()A．b电极是是阴极B．a电极与与电源的正极极相连接C．电解过程程中，水是氧氧化剂D．b电极附附近溶液的pH变小解析：由题意知，外外圈呈浅红色色，说明该处处呈酸性：Cl2＋H2OHCl＋HClO，，则a极上产产生Cl2，a极为阳极极，b极为阴阴极，故A、、B项均正确确；在2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑中，H2O作氧化剂，，故C项正确确；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