2022届高考化学知识研习一轮复习电能转化为化学能 全市获奖

-1-课程标准1.了解电解池的工作原理。2．能写出电极反应和电池反应方程式。考点展示1.电解池的电极的判断及其方程式的书写。2．根据电极变化、电极产物判断金属的活泼性，电解质溶液pH的变化及其他变化。3．有关电解产物的判断及计算。一、电解原理1．电解在

作用下，电解质阴、阳两极上分别发生

的过程。2．能量变化

转化为

。-1-直流电还原反应和氧化反应电能化学能3．电解池的构成(1)

。(2)

溶液或熔融态的

。(3)两个电极①阳极：与电源

相连的电极，发生

反应。②阴极：与电源

相连的电极，发生

反应。(4)形成闭合回路。-1-直流电源电解质电解质正极氧化负极还原4．电子流向电源正极→电解池

→电解池

→电源负极。5．电极反应式A极为

，电极反应式为

。B极为

，电极反应式为

。总反应式为

。6．离子移动在电解池内

向阳极移动，

向阴极移动。-1-阳极阴极阳极2Cl－―→Cl2↑＋2e－阴极Cu2＋＋2e－―→Cu阴离子阳离子二、电解原理应用1．电解饱和食盐水制取氯气和烧碱电解前应除去食盐水中的

等杂质离子。阳极(石墨)反应为

。阴极(铁)反应为

。总反应为

。-1-Ca2＋、Mg2＋、SO42－2Cl－―→Cl2↑＋2e－2H＋＋2e－―→H2↑2．铜的电解精炼阳极(用

)反应为

。粗铜中的金、银等金属杂质因失电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，而以

的形式沉积下来。阴极(用

)反应为

。3．电镀电镀时，阳极是

，阴极是

，一般用含有

的电解质溶液做电镀液。电镀池工作时，阳极质量

，阴极质量

，电解质溶液的浓度

。-1-粗铜Cu(粗铜)―→Cu2＋＋2e－阳极泥精铜Cu2＋＋2e－―→Cu(精铜)镀层金属待镀金属镀层金属减少增大不变考点一电解池的电解原理1．电解池电极的判断-1-灵犀一点：①对电解池阴阳两极的记忆，可用音同字不同加强记忆，如“氧化反应—阳极”这一对应关系帮助记忆，也可以利用外接电源正负极来判断。②电解池的阴阳极取决于外接电源正负极，与电极材料的金属活动性无关。-1-2．电解时电极产物的判断(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序表Ag以前)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要看溶液中离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断，阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根(SO42－、NO3－)>F－。-1-(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反，即：Au>Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。灵犀一点：①电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程，是化学变化。②在水溶液中，含氧酸根和活泼金属离子一般不放电，而是OH－和H＋放电。-1-3．电极反应式和电解总反应式的书写(1)电极反应式①确定电极与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。②确定电极反应阳极发生氧化反应。若是活泼金属电极，电极材料放电；若是惰性电极，溶液中阴离子放电。阴极发生还原反应，溶液中的阳离子放电。③写电极反应式在原子守恒和电荷守恒的基础上写出电极反应式。-1-(2)电解总反应式①在确保两极转移电子数目相同的条件下，将两电极反应式合并即得总反应式。②总反应式要注明条件：通电。若电解的H＋或OH－来自于H2O，离子方程式中要以水分子的形式书写。灵犀一点：①电极反应的总方程式等于两电极反应式的加和。②某一电极反应式等于电极反应的总方程式与另一电极反应式的差。③如果在电解的总反应中有非氧化还原反应的因素，则两电极反应式之和就不等于电解反应方程式，如电解食盐水的反应。-1-【案例1】

(2008·全国Ⅱ理综)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附近分别滴加一滴石蕊试液，下列实验现象中正确的是(

)A．逸出气体的体积a电极的小于b电极的B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C．a电极附近呈红色，b电极附近出现蓝色D．a电极附近呈蓝色，b电极附近出现红色-1--1-【答案】

D【规律技巧】

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，要注意下列三点：a.Fe3＋得电子能力大于Cu2＋，但第一阶段只能被还原到Fe2＋；b.Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋在一定条件下(即电镀)也能在水溶液中放电；c.Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋只有在熔融状态下放电。-1-【即时巩固1】如图两个装置中，溶液体积均为200mL，开始时，电解质溶液的浓度均为0.1mol/L，工作一段时间后，测得导线上都通过了0.02mol电子，若不考虑溶液体积的变化，则下列叙述中正确的是(

)A．①中Cu棒为阳极；②中Cu棒为负极B．电极上析出物质的质量：①<②C．电极反应式：①中阳极：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－；②中负极：2H＋＋2e－―→H2↑D．[Cu2＋]：①中不变；②中减小-1-【解析】

由装置特点可知，①为电解池，②为原电池。A项，①中Cu棒与电源正极相连，作阳极；②中Cu棒为正极。B项，①中Cu棒失电子而溶解变细，Fe棒有Cu析出：Cu2＋＋2e－―→Cu；②中Cu棒有Cu极出：Cu2＋＋2e－―→Cu，Zn棒失电子而溶解变细，显然导线上通过相同的物质的量电子时，①②中析出的物质的质量相等。C项，①中阳极反应为Cu―→Cu2＋＋2e－；②中负极反应式为Zn―→Zn2＋＋2e－。D项，①为电镀铜，Cu作阳极，溶液中[Cu2＋]不变；②为Zn－Cu原电池，Cu2＋在正极上得电子析出，溶液中[Cu2＋]减小。【答案】

D-1-考点二电解电解质溶液的规律及电解的有关计算1．电解类型-1-类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴极：4H＋＋4e－―→2H2↑阳极：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－NaOH水增大增大加水H2SO4水增大减小加水Na2SO4水增大不变加水分解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小变大加氯化氢CuCl2电解质减小加氯化铜-1-类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原放H2生碱型阴极：H2O放H2，生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大加氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2，生酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小加氧化铜或碳酸铜2.电解的有关计算(1)常见计算类型：①两极产物的定量计算(求析出固体的质量、产生气体的体积等)；②溶液pH的计算；③相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算；④某元素的化合价或确定物质的化学式；⑤根据电量求产物的量或根据产物的量求电量等。-1-(2)解答此类问题的常用方法：①守恒法：原子守恒、电量守恒等；②总反应式法；③关系式法，如：物质(或微粒)：

H2～O2～Cl2～Cu～Ag～H＋～OH－～e－n(mol)

2

1

2

2

4

4

4

4-1-灵犀一点：①应用得失电子守恒，可以解决有关电极产物的定量关系，同时注意电极产物变化的情况。②应用得失电子守恒，也可以解决电解质溶液的pH的变化、某些离子浓度的变化及晶体的析出等定量问题。-1-【案例2】

(2008·全国理综Ⅰ)电解100mL含[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(

)A．0.10mol/LAg＋

B．0.20mol/LZn2＋C．0.20mol/LCu2＋

D．0.20mol/LPb2＋【解析】电解含有Zn2＋、Pb2＋的溶液，H＋得电子生成H2，不能析出金属，B、D项错；电解含有Ag＋的溶液，可得Ag0.1mol·L－1×0.1L×108g·mol－1＝1.08g，电解含有Cu2＋的溶液，可得铜0.2mol·L－1×0.1L×64g·mol－1＝1.28g。【答案】

C-1-【规律方法】

①解答有关电解的计算，关键是正确判断离子的放电顺序及电极产物。②利用电子守恒法计算时，务必弄清电极(或线路)上通过的电子的物质的量与已知量及未知量之间的关系。-1-【即时巩固2】按右图的装置进行电解实验，A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质溶液中含有足量的铜离子。通电一段时间后，若A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68g，溶液质量增加0.03g，则A极合金中Cu、Zn的原子个数之比为(

)A．4∶1

B．3∶1

C．2∶1

D．任意比-1-【解析】

B极增加的质量为Cu的质量，其物质的量为0.12mol，则合金中铜和锌的总物质的量也为0.12mol。由溶液增加的质量可求得Zn的物质的量为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

Δm1mol 1gxmol 0.03g求得x＝0.03，由此可知合金中Cu的物质的量n(Cu)＝0.12mol－0.03mol＝0.09mol，所以选项B符合题意。【答案】

B-1-考点三电解原理的应用1．氯碱工业阳极(放电顺序：Cl－>OH－)：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)阴极(放电顺序：H＋>Na＋)：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)在上述反应中，由于H＋在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液中OH－的浓度增大而呈碱性。-1-总反应：-1-2．电镀应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液。电镀的方法可应用在铜的精炼上：精铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解质溶液。电解时，发生如下反应：阳极：Cu―→Cu2＋＋2e－；阴极：Cu2＋＋2e－―→Cu。阳极中存在的金、银等不活泼的贵重金属在电解液中沉积下来，阴极得到纯铜。-1--1-【案例3】

(1)原电池反应通常是放热反应，在理论上可设计成原电池的化学反应是____________(填序号)，理由是________________________________________________________________________。A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH>0B．Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(aq)＋2NH3·H2O(l)＋8H2O(l)

ΔH>0C．HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O

ΔH<0D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH<0-1-(2)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。现将你设计的原电池通过导线与右图中的电解池相连，其中，a为电解液，X和Y是两块电极板，则：如果用电解方法精炼粗铜(含Fe、Zn、Ag、Au等杂质)，电解液a选用CuSO4溶液，则①X极的材料是________，电极反应为_____________。②Y极的材料是________，电极反应为____________。-1-③电解质溶液中Cu2＋浓度________。(填“增大”“减小”或“不变”)(3)若在铁棒上镀锌，则X极材料是________，该电极反应式为________________，Y极材料是________，该电极反应式为________。a溶液是________，工作过程中a溶液的浓度________，pH________。-1-【解析】

(1)原电池反应通常是放热反应同时又是自发进行的氧化还原反应，而A项、B项为吸热反应，B项、C项为非氧化还原反应，故应选D项，可设计成原电池。(2)在铜的精炼中，粗铜作阳极，Zn―→Zn2＋＋2e－、Fe―→Fe2＋＋2e－、Cu―→Cu2＋＋2e－，纯铜作阴极，Cu2＋＋2e－―→Cu，但由于阳极(粗铜)含有