高中化學(xué)總復(fù)習(xí)之知識(shí)講解_電解原理和規(guī)律(提高)

1、高考總復(fù)習(xí)電解原理和規(guī)律【考綱要求】1了解電解池的工作原理，結(jié)合原電池工作原理，加深對(duì)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的理解。2掌握離子的放電順序，能寫(xiě)出電極反應(yīng)式和電解池總反應(yīng)方程式。3掌握電解產(chǎn)物的判斷和計(jì)算?！究键c(diǎn)梳理】考點(diǎn)一：電解原理1電解的定義：使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程叫電解。電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，可將不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)得以發(fā)生。2電解池的裝置特點(diǎn)：有外接電源，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。3形成條件：（1）與電源兩個(gè)電極相連；（2）電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）；（3）形成閉合回路。4陰陽(yáng)極的判斷及反應(yīng)：考點(diǎn)二：原電池與電解池的比較能量轉(zhuǎn)化

2、反應(yīng)特征原電池化學(xué)能電能自發(fā)進(jìn)行電解池電能化學(xué)能非自發(fā)進(jìn)行裝置舉例電池的正、負(fù)極由電極材料決定陰、陽(yáng)極由所連電源決定電極負(fù)極：較活潑的金屬陰極：接直流電源負(fù)極正極：較不活潑的金屬、金屬氧化物、非金陽(yáng)極：接直接電源正極屬導(dǎo)體負(fù)極正極陰極|陽(yáng)極電極反應(yīng)電子流向負(fù)極：失去電子、發(fā)生氧化反應(yīng)正極：得到電子、發(fā)生還原反應(yīng)外電路陽(yáng)極：陰離子或金屬單質(zhì)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)陰極：陽(yáng)離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)ee離子放電考點(diǎn)三：電解規(guī)律1電極材料（）活性電極：既導(dǎo)電又能反應(yīng)（針對(duì)陽(yáng)極，指金屬活動(dòng)順序表ag及ag以前的金屬。）（）惰性電極：只導(dǎo)電不溶解（惰性電極一般指金、鉑、石墨電極，而銀、銅等均是活性電極。）2離子放

3、電順序（1）陽(yáng)極：陰離子放電順序（活性金屬）s2ibrcloh含氧酸根f（實(shí)際上在水溶液中的電解，oh后面的離子是不可能放電的，因?yàn)樗峁﹐h的會(huì)放電）（2）陰極：陽(yáng)離子放電順序陰極本身被保護(hù)，直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷，陽(yáng)離子放電順序：ag+hg2+fe3+cu2+h+（酸中）pb2+sn2+fe2+zn2+h+（水中）al3+mg2+na+ca2+k+。要點(diǎn)詮釋?zhuān)宏庩?yáng)離子在兩極上放電順序復(fù)雜，與離子性質(zhì)、溶液濃度、電流強(qiáng)度、電極材料等都有關(guān)，不應(yīng)將放電順序絕對(duì)化，以上僅是一般規(guī)律。3電極反應(yīng)式和電解總方程式（1）電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)首先判斷陰、陽(yáng)極，分析電極材料，判斷是電極材料放電還是溶液

4、中的離子放電。陽(yáng)極為金屬活性電極時(shí)，電極材料放電。再分析溶液中的離子種類(lèi)，根據(jù)離子放電順序，分析電極反應(yīng)，并判斷電極產(chǎn)物，寫(xiě)出電極反應(yīng)式。電解水溶液時(shí)，應(yīng)注意放電順序中h+、oh之后的離子一般不參與放電反應(yīng)。（2）電解化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)必須在長(zhǎng)等號(hào)上標(biāo)明“電解”。僅是電解質(zhì)被電解，電解化學(xué)方程式中只寫(xiě)電解質(zhì)及電解產(chǎn)物。如電解cucl2溶液：cucl2電解cu+cl2僅有水被電解，只寫(xiě)水及電解產(chǎn)物即可。如電解naoh溶液、稀h2so4：2h2o電解2h2+o2。電解質(zhì)、水同時(shí)被電解，則都要寫(xiě)進(jìn)方程式。如電解agno3溶液：4agno3+2h2o4電解類(lèi)型電解4ag+o2+4hno3。類(lèi)型電極反應(yīng)特

5、點(diǎn)電解質(zhì)組成特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象電解質(zhì)濃度ph電解質(zhì)溶液復(fù)原需加入物質(zhì)電解水型陰極：4h+4e=2h2陽(yáng)極：4oh4e=2h2o+o2可溶性強(qiáng)堿含氧酸活潑金屬含氧酸鹽naohh2so4na2so4水水水增大增大增大增大減小不變水水水分解電電解質(zhì)電離出的陰、陽(yáng)離子解質(zhì)型分別在兩極放電放h2陰極：2h+2e=h2生堿型陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電無(wú)氧酸不活潑金屬無(wú)氧酸鹽活潑金屬無(wú)氧酸鹽hclcucl2nacl電解質(zhì)電解質(zhì)電解質(zhì)和水減小減小生成新電解質(zhì)堿增大增大氯化氫氯化銅氯化氫放o2生酸型陰極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電陽(yáng)極：4oh4e=o2+2h2o不活潑金屬電解質(zhì)生成新電cuso4和水解質(zhì)酸屬含氧酸鹽減小氧化銅考

6、點(diǎn)四：電解池中有關(guān)量的計(jì)算或判斷解題依據(jù)是得失電子守恒，解題方法一般有如下幾種：（1）根據(jù)電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類(lèi)型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。（2）根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫(xiě)出電極反應(yīng)式，再寫(xiě)出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算。（3）根據(jù)關(guān)系式計(jì)算：根據(jù)得失電子守恒關(guān)系，在已知量與未知量之間，建立計(jì)算所需的關(guān)系式?！镜湫屠}】類(lèi)型一、電解原理例1cu2o是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取cu2o的電解池示意圖，電解總反應(yīng)為：2cu+h2o通電cu2o+h2。下列說(shuō)法正確的是（）a石墨電極上產(chǎn)生氫氣b銅電極發(fā)生還原反應(yīng)c銅電極接直流

7、電源的負(fù)極d當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.1molcu2o生成【思路點(diǎn)撥】由總反應(yīng)知cu失電子為陽(yáng)極，則石墨為陰極?！敬鸢浮縜【解析】由總反應(yīng)知失電子的為cu，得電子的是h2o中的氫元素。因此cu極為電解池的陽(yáng)極，接電源的正極，石墨為陰極，接電源的負(fù)極。當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，應(yīng)有0.05molcu2o生成?！究偨Y(jié)升華】解答有關(guān)電解問(wèn)題的步驟：（1）首先要判定是否為電解池，有外接直流電源則為電解池，否則不是電解池。（2）對(duì)于電解池，首先要考慮陽(yáng)極材料，若為惰性電極，溶液中的陰離子被氧化；若為活性電極，則被氧化的是電極本身。（3）若溶液中的陰、陽(yáng)離子有多種，則據(jù)離子放電順序判定什么離子先

8、放電，什么離子后放電，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。（4）根據(jù)電極反應(yīng)式解答相關(guān)問(wèn)題。舉一反三：【變式1】某同學(xué)按下圖所示的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法正確的是（）a電解過(guò)程中，銅電極上有h2產(chǎn)生b電解初期，總反應(yīng)方程式為：cu+h2so4電解cuso4+h2c電解一定時(shí)間后，石墨電極上有銅析出d整個(gè)電解過(guò)程中，h+的濃度不斷增大【答案】bc【解析】本題主要考查電解的基本原理，由題目所給圖示可知，活潑金屬銅作陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)：cu2e=cu2+。同時(shí)溶液中的h+在陰極石墨上發(fā)生反應(yīng)：2h+2e=h2，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：cu+h2so4電解cuso4+h2，所以a項(xiàng)不正確，b項(xiàng)正確，d項(xiàng)不正確；隨著電解過(guò)程

9、不斷進(jìn)行，溶液中的cu2+濃度不斷增大，一定時(shí)間后即當(dāng)c(cu2+)較大時(shí)，由于cu2+的氧化性大于h+，故此時(shí)陰極發(fā)生反應(yīng)：cu2+2e=cu，所以c項(xiàng)正確?！咀兪?】右圖是電解cucl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關(guān)判斷正確的是（）。aa為負(fù)極，b為正極ba為陽(yáng)極，b為陰極c電解過(guò)程中，d電極質(zhì)量增加d電解過(guò)程中，氯離子濃度不變【答案】c【解析】電流從電源的正極流出，故a為電源的正極，b為負(fù)極；與電源正極相連的c為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的d為陰極。a、b均不正確。在電解過(guò)程中，因cu2+是陽(yáng)離子，移向陰極d，在陰極放電析出cu，所以d電極質(zhì)量增加；cl是陰離子，移向陽(yáng)極c，在陽(yáng)

10、極放電析出cl2，會(huì)導(dǎo)致溶液中氯離子濃度降低。故c對(duì)d錯(cuò)。注意：電流方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相反?！咀兪?】某學(xué)生為完成2hcl+2ag=2agcl+h2，設(shè)計(jì)如圖所示的四個(gè)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為可行的實(shí)驗(yàn)是（）?！敬鸢浮縟【解析】該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，必須電解，且陽(yáng)極為ag。類(lèi)型二、酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律例2（2016山東德州月考）如圖兩個(gè)電解槽中，a、b、c、d均為石墨電極。若電解過(guò)程中共有0.02mol電子通過(guò)，下列敘述中正確的是（）a甲燒杯中a極上最多可析出銅0.64gb甲燒杯中b極上電極反應(yīng)為4oh-4e-=2h2o+o2c乙燒杯中c極上電極反應(yīng)為4h+4e-=2h2d乙燒杯中滴入酚酞試液，d極附近

11、先變紅【思路點(diǎn)撥】與外接電源的負(fù)極相連做陽(yáng)極、發(fā)生還原反應(yīng)?！敬鸢浮縟【解析】a項(xiàng)a極（陽(yáng)極）電極反應(yīng)為4oh-4e-=2h2o+o2，生成氧氣，不能析出銅，故錯(cuò)誤；b項(xiàng)甲燒杯中b極上的電極反應(yīng)為cu2+2e-=cu，故錯(cuò)誤；c項(xiàng)乙燒杯c極上電極反應(yīng)為2cl-2e-=cl2，故錯(cuò)誤；d項(xiàng)d極（陰極）電極反應(yīng)為2h+4e-=h2，h+放電破壞了水的電離平衡，導(dǎo)致d極附近溶液呈堿性（naoh生成），故正確。故選d。【總結(jié)升華】串聯(lián)的兩個(gè)電解池中各個(gè)電極通過(guò)的電量相等。舉一反三：【變式1】右圖為直流電源電解稀na2so4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊試液，下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確

12、的是（）a逸出氣體的體積a電極的小于b電極的b一電極逸出無(wú)味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體ca電極附近呈紅色，b電極附近出現(xiàn)藍(lán)色da電極附近呈藍(lán)色，b電極附近出現(xiàn)紅色【答案】d【變式2】如圖電解池中裝有硫酸銅溶液，選用不同材料的電極進(jìn)行電解。下列敘述中正確的是電極材料通電后的變化abcd陽(yáng)極石墨銅鐵鉑陰極石墨銅鐵鐵陰極質(zhì)量增加，溶液的ph增大陽(yáng)極質(zhì)量減小，陰極質(zhì)量增加兩極的質(zhì)量不發(fā)生變化陰極質(zhì)量增加，溶液的ph不變【答案】b例3用惰性電極電解下列溶液，一段時(shí)間后，再加入一定質(zhì)量的另一種物質(zhì)（中括號(hào)內(nèi)）溶液能與原來(lái)溶液完全一樣的是（）。acucl2cuobnaohnaohcnaclhcldna

13、2so4naoh【思路點(diǎn)撥】溶液恢復(fù)為與原來(lái)溶液完全一樣的是指：反應(yīng)后的溶質(zhì)要恢復(fù)原來(lái)的溶質(zhì)，并且其濃度也要恢復(fù)為原來(lái)的濃度?！敬鸢浮縞【解析】a應(yīng)補(bǔ)充適量的cucl2，b、d均應(yīng)補(bǔ)充適量的水；c中陽(yáng)極：2cl2e=cl2，陰極：2h+2e=h2，損失的是hcl，因此需要補(bǔ)充適量的hcl。類(lèi)型三、電解的有關(guān)計(jì)算例4用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時(shí)間后，向所得溶液中加入0.1molcu(oh)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和ph。則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為（）。a0.1molb0.2molc0.3mold0.4mol【思路點(diǎn)撥】由電解cuso4溶液的反應(yīng)的化學(xué)方程式2cuso4

14、+2h2o電解cu+o2+2h2so4知，電解過(guò)程中a72.4ax只析出cu和放出o2，故電解后加入cuo就可以復(fù)原。但本題提示加入0.1molcu(oh)2可以復(fù)原，說(shuō)明電解過(guò)程中不僅有cuso4被電解，還有h2o被電解?！敬鸢浮縟【解析】0.1molcu(oh)2相當(dāng)于0.1molcuo和0.1molh2o，由電子守恒0.1molcuo0.1molcu0.2mole，0.1molh2o0.1molh20.2mole，即共計(jì)0.4mole?！究偨Y(jié)升華】依電子得失守恒，可得常見(jiàn)的計(jì)算關(guān)系式：2cu2h22cl24ago24h+4oh-4e舉一反三：【399161例3】【變式1】電解2l4mol

15、/l的nacl溶液，當(dāng)電路中通過(guò)0.02mol電子時(shí)，若不考慮由于電解而引起的溶液體積的變化，則溶液的ph為a2b7c11d12【答案】d【變式2】用惰性電極電解m(no3)x的水溶液，當(dāng)陰極上增重ag時(shí)，在陽(yáng)極上同時(shí)產(chǎn)生bl（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氧氣，從而可知m的相對(duì)原子質(zhì)量是（）。11.2ax5.6ax2.5axbcdbbbb【答案】c【解析】由電極反應(yīng)，陰極：mn+xe=m，陽(yáng)極：4oh4e=2h2o+o2，利用陰、陽(yáng)兩極轉(zhuǎn)移的電子的數(shù)目相同，即agm22.4lmol-1bbbl5.6ax5.6axx=4，由此式得m=gmol-1，所以a(m)=r?！咀兪?】在100mlh2so4和cuso4的混

16、合溶液中，用石墨作電極電解，兩極均收集到2.24l氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則原混合溶液中cu2+的物質(zhì)的量濃度為（）。a1moll1b2mo1l1c3moll1d4moll1【答案】a【解析】在陽(yáng)極始終產(chǎn)生o2：4oh4e=2h2o+o2，在陰極先生成cu，cu2+耗完后生成h2：4h+4e=2h2。由電子得失相等有：2n(h2)+2n(cu2+)=4n(o2)，代入數(shù)據(jù)可求出n(cu2+)=0.1mol，故c(cu2+)=1moll1?！?99161例4】【變式4】na2so4和cuso4的混合溶液1l，硫酸根離子的濃度為2mol/l，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到22.

17、4l(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體,則原溶液中c(na+)為a0.5mol/lb1mol/lc1.5mol/ld2mol/l【答案】d【399161例8】【變式5】下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100g5.00%的naoh溶液、足量的cuso4溶液和100g10.00%的k2so4溶液，電極均為石墨電極。（1）接通電源，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)得丙中k2so4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.47%，乙中c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問(wèn)題：電源的n端為_(kāi)極；電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)；列式計(jì)算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積：_；電極c的質(zhì)量變化是_g；電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡(jiǎn)述其原因：甲溶液_；

18、乙溶液_；丙溶液_；（2）如果電解過(guò)程中銅全部析出，此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？【答案】（1）正極4oh-4e=2h2o+o2。2.8l16g甲增大，因?yàn)橄喈?dāng)于電解水；乙減小，oh放電，h增多。丙不變，相當(dāng)于電解水。（2）可以因?yàn)閏uso4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)閔2so4溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng)。【解析】（1）乙中盛有cuso4溶液，電解時(shí)陰極析出cu，c電極質(zhì)量增加，故c為陰極，與電源負(fù)極相連接，可知m為電源負(fù)極，n為電源正極。丙中電解k2so4溶液，相當(dāng)于電解水，濃度由10.00%變?yōu)?0.47%，可以計(jì)算出被電解的水的質(zhì)量。設(shè)被電解的水的質(zhì)量為x。由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等，10010%=（100-x）10.47%，得x=4.5g，水的物質(zhì)的量為0.25mol?？芍娐分修D(zhuǎn)移了0.5mol電