第24讲 电解原理（学生版）【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

第24讲电解原理1.宏观辨识与微观探析：从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。2.证据推理与模型认知：建立电解过程的思维模型，理解电解的规律，判断电解的产物，书写电解的电极反应式和总反应式。一、电解原理1．实验探究：电解氯化铜溶液按下图所示装置完成实验，并填写下表。实验现象实验结论原因分析电流表指针发生偏转说明电解质溶液导电，形成自由运动离子发生定向移动与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层析出金属铜阴极：Cu2＋＋2e－=Cu(反应)与正极相连的a极上有气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸产生了阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑(反应)2．电解和电解池(1)电解：使电流通过而在阳极、阴极引起反应的过程。(2)电解池：将转化为的装置(也称)。(3)电解池的构成条件①直流；②两个；③或熔融电解质；④形成。电解原理及电极判断（1）电解池反应原理（2）电解池阴极和阳极的判断依据二、电解规律1．电解池电极反应式的书写(1)常见微粒的放电顺序阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>……阳极：活性电极＞S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根【特别提醒】①活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。②电解的离子方程式中，若参与电极反应的H＋或OH－是由水电离出来的，用H2O作为反应物。(2)电极反应式的书写方法以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例①辨电极：阴极与电源相连，阳极与电源相连。②找离子：电解质溶液中：Cu2＋、H＋、SOeq\o\al(2－,4)、OH－。③排顺序：依据常见微粒放电顺序，阴极：Cu2＋>H＋(水)，阳极：OH－(水)>SOeq\o\al(2－,4)。④电极式：阴极：Cu2＋＋2e－=Cu，阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。⑤总反应：依据守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋、2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。2．电解后溶液的复原规律用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：(1)电解H2O型电解质H2SO4NaOHNa2SO4阳极反应式阴极反应式pH变化复原加入物质加入(2)电解电解质型电解质HClCuCl2阳极反应式2Cl－－2e－=Cl2↑阴极反应式2H＋＋2e－=H2↑Cu2＋＋2e－=CupH变化复原加入物质加入加入(3)电解质和水都发生电解型电解质NaClCuSO4阳极反应式阴极反应式pH变化复原加入物质加入加入【方法技巧】电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。3.电解池中的守恒规律同一电路中转移的电子数是的，利用电子守恒使各电极得失电子均相等，在各极反应式中建立联系。三、电化学中多池装置1．判断电池类型(1)有外接电源时，各电池均为电解池。(2)无外接电源，如燃料电池、铅酸蓄电池在电池中作电源，其他均为电解池。(3)无外接电源，有活泼性不同电极的为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的为电解池。(4)根据电极反应现象判断。2．解题方法步骤↓↓四、电化学中的定量计算1．计算的方法(1)得失电子守恒法计算：用于串联电路各极的电量相同等类型的计算。(2)总反应式计算：根据总反应式列比例式计算。(3)关系式计算：根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。2．解题步骤(1)正确书写电极反应式，注意阳极本身是否发生反应，当溶液中有多种离子放电时，注意离子放电的顺序性和阶段性。(2)根据得失电子守恒和各电极反应式，逐步计算各电极不同阶段的生成物的物质的量。由此得出各电极质量的变化或各电极产生气体体积的定量关系。考点01电解及其装置(电解池)【例1】下列说法错误的是A．将电能转化为化学能的装置叫电解池B．电解时，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动C．电解池中阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应D．电解时，电子从电解池的阴极流出，沿导线流回电源的负极【变式1-1】下列装置能构成电解池的是A．B． C． D．【变式1-2】下列叙述正确的是①电解池是将化学能转变成电能的装置②原电池是将电能转变成化学能的装置③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化④电解池两个电极材料可以相同A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③考点02电解规律及其应用【例2】用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是A．H2和Cl2 B．H2和O2 C．Cu和Cl2 D．Cu和O2【变式2-1】用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，停止电解，向所得溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3，溶液浓度恢复至电解前，关于该电解过程的说法不正确的是A．生成Cu的物质的量是0.2molB．转移电子的物质的量是0.4molC．随着电解的进行溶液的pH减小D．阳极反应是2H2O-4e-=4H++O2↑【变式2-2】用惰性电极进行电解，下列说法正确的是A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液不变B．电解稀溶液，要消耗，故溶液减小C．电解溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为D．电解溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为考点03电化学有关计算【例3】用电解法可将转化为工业原料、CO，原理如图所示下列说法错误的是A．离子交换膜为质子交换膜B．若乙室产物只有1molCO生成，则乙室质量增加18gC．若乙室生成CO、物质的量比为1∶1，则两电极产生气体的物质的量相同D．电解过程中甲室稀硫酸浓度不断增大【变式3-1】一种电解精炼废钢的工艺原理如图，通过在两极间的定向移动可实现废钢脱碳从而得到超低碳钢，同时还可以回收硅作为副产品。下列说法错误的是A．电解时，M为电源的负极B．不能选用稀硫酸作为电解质溶液C．电解时，阳极发生的电极反应为D．若有1mol移向废钢电极，则炉渣电极所得硅的质量为28g【变式3-2】硼酸溶于水、酒精、甘油、醚类及香精油中，水溶液呈弱酸性。可用作pH值调节剂、消毒剂、抑菌防腐剂等，还可用于电容器制造及电子元件工业。可以通过电解溶液的方法制备，其工作原理如图。下列说法错误的是A．m接外电源的正极B．N室发生的电极反应式为C．b膜为阳离子交换膜D．理论上每生成1mol产品，阳极室可生成标准状况下气体的体积是5.6L考点04多池装置分析【例4】如图所示，三个烧杯中盛有足量的电解质溶液，a、b、c、d、e均为石墨电极，通电一段时间后，a电极上有红色物质析出。下列说法正确的是A．e电极上可以析出使湿润的淀粉KI试纸变蓝的气体B．c电极周围的溶液变红C．A烧杯中溶液的pH升高D．B烧杯中加入一定量的KCl固体可使电解质溶液恢复原状【变式4-1】浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。利用浓差电池电解溶液（a、b电极均为石墨电极），可制得、、和NaOH，反应原理如图所示。下列说法错误的是已知：电池的比能量指参与电极反应的单位质量电极材料放出电能的大小。A．与铅蓄电池相比，该浓差电池的比能量更高B．浓差电池从开始工作到放电结束，电解池理论上可制得C．a电极的电极反应为D．c、d分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜【变式4-2】利用甲醇燃料电池电解溶液、溶液，装置如图所示：已知甲醇电池总反应式为。下列说法正确的是A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置B．反应一段时间后，向乙池中加入一定量能使溶液恢复到原浓度C．甲池通入的电极反应式为D．甲池中消耗280mL，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体1．用如图所示装置的电解氯化钠溶液(X、Y是碳棒)。下列判断正确的是A．Y电极和电源的正极相连 B．X电极表面有氢气生成C．X电极表面发生氧化反应 D．电解过程的能量变化是化学能转化为电能2．关于如图所示各装置的叙述中，正确的是A．图1是原电池，总反应是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋B．图2通电一段时间后石墨I电极附近溶液红褐色加深(已知氢氧化铁胶粒带正电荷)C．若用图3精炼铜，则d极为纯铜，电子迁移方向为b→d→c→aD．若用图4电镀，M为CuSO4溶液，可以实现在铁上镀铜3．用如下图a所示装置电解溶液（电极为石墨），下列说法不正确的是

A．该装置可将电能转化为化学能B．图b可正确表示通电时溶液中溶质离子的迁移情况C．阴极发生的反应为D．用该装置电解与的混合液，开始时与电解CuCl2溶液的原理相同4．下图是一个用石墨作电极，电解稀Na2SO4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溶液。下列有关叙述正确的是A．A极生成的气体无色无味，B极生成的气体有刺激性气味B．收集B极产生的气体，该气体能使带火星的木条复燃C．A极附近呈红色，B极附近呈蓝色D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶解呈碱性5．工业上处理含的酸性工业废水用Fe为电极进行电解；经过一段时间有和沉淀产生；过滤回收沉淀，废水达到排放标准。下列说法错误的是A．电解时阴极的电极反应式为B．转变成的离子反应方程式为C．两极都能用Cu电极来代替Fe电极D．实验时若加入适量的电解效果更好6．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是A．电解氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小B．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变C．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1D．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：27．用惰性电极电解下列溶液，电解结束后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是A． B． C． D．8．甲烷燃料电池采用铂做电极材料，两个电极上分别通入和，电解质溶液为溶液。某研究小组将上述甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水和电镀的实验，如图所示，其中乙装置中X为离子交换膜。下列说法错误的是A．为防止生成的氯气和氢氧化钠接触，乙中X为阳离子交换膜B．丙中的溶液，银离子浓度不变C．甲烷燃料电池正极电极反应式是D．乙中两电极上一共产生气体(标准状况)时，丙中a极质量增加9．实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(、)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，端的字迹呈白色。下列结论不正确的是A．a为电源的正极B．端的字迹呈蓝色C．电流方向为：D．碳棒的电极反应式为2H+-2e-=H2↑10．如图所示是电解NaCl溶液(滴加有酚酞溶液)装置，其中c、d为石墨电极。下列有关的判断正确的是A．a为负极，d为阳极B．电解过程中，d电极附近溶液变红C．电解过程中，氯离子的浓度保持不变D．c电极上的电极反应式为：11．用惰性电极电解(电解质足量)下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，溶液能与原来完全一样的是A． B． C． D．12．下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附近分别滴加几滴酚酞溶液。下列实验现象描述正确的是()A．a电极附近呈红色，b电极附近呈无色B．溶液阴离子向a电极移动，阳离子向b电极移动C．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体D．电路中有0.2mol电子转移时，b电极上有1.12L气体产生13．以铬酸钾(K2CrO4)为原料，电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的实验装置示意图如图。下列说法正确的是A．在阳极放电，发生氧化反应B．装置中的离子交换膜为阴离子交换膜C．在阴极发生的电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑D．当电路中有0.4mol电子转移时，标况下产生气体的总体积为4.48L14．如图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理工业废氨水的装置。