【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第5節(jié) 電解原理及其應(yīng)用課件 大綱人教

第五節(jié)電解原理及其應(yīng)用

1.了解電解原理，學(xué)會(huì)判斷電解時(shí)電極產(chǎn)物，了解用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律及應(yīng)用。2.掌握電解原理及其應(yīng)用，電極產(chǎn)物的判斷，用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律及應(yīng)用。此類試題內(nèi)容主要包括：

(1)電解的原理和應(yīng)用；

(2)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)；

(3)電極產(chǎn)物的判斷。此考點(diǎn)屬于高考熱點(diǎn)，試題主要以選擇題形式出現(xiàn)，主要考查電解的有關(guān)概念以及電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)和電極產(chǎn)物的判斷。復(fù)習(xí)目標(biāo)展示知識(shí)點(diǎn)1電解原理及電解池問(wèn)題1：電解原理的理解？電解池的形成條件？電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)？【思維延伸】電解時(shí)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)規(guī)律

(1)電極反應(yīng)：陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極與電源負(fù)極相連，且為惰性電極，本身不參與反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得電子；陽(yáng)極與電源正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)，若為活性電極，則本身參與反應(yīng)，若為惰性電極，則是溶液中的陰離子失電子。(2)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí)應(yīng)注意①首看電極：主要是看陽(yáng)極是何種類型的電極，若為活性電極，電極本身被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。②再看離子：搞清電解質(zhì)溶液中存在哪些離子，根據(jù)放電順序，書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式。③水溶液中始終有H＋和OH－,放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與電極反應(yīng)。知識(shí)點(diǎn)2電解原理的應(yīng)用問(wèn)題2：電解原理的應(yīng)用實(shí)例有哪些？2．銅的精煉陽(yáng)極(用粗銅)：Zn－2e－Zn2＋、Fe－2e－

Fe2＋、Ni－2e－Ni2＋，Cu－2e－Cu2＋另外，粗銅中的金、銀等金屬雜質(zhì)，因?yàn)槭ル娮幽芰Ρ菴u弱，難以在陽(yáng)極失去電子變成陽(yáng)離子溶解下來(lái)，而以陽(yáng)極泥的形式沉積下來(lái)。陰極(用純銅)：Cu2＋＋2e－Cu電解質(zhì)溶液用

或

溶液。長(zhǎng)時(shí)間電解后，電解質(zhì)溶液必須補(bǔ)充。CuSO4CuCl23．電鍍電鍍是一種特殊的電解,要求鍍件必須作陰極,鍍層金屬作陽(yáng)極,含鍍層金屬離子的可溶性鹽溶液作電解質(zhì)溶液(作為電鍍液)。電鍍時(shí)，理論上電解質(zhì)溶液的濃度保持不變。4．電解法冶煉活潑金屬

Na、Mg、Al等活潑金屬都可用電解它們的熔融鹽或氧化物制得5．氯堿工業(yè)——電解飽和食鹽水制取燒堿和氯氣(1)原理：陽(yáng)極(用石墨)：2Cl－－2e－Cl2↑陰極(用Fe)：2H＋＋2e－H2↑(2)飽和食鹽水的精制：電解前應(yīng)除去食鹽溶液中的Ca2＋、Mg2＋、等雜質(zhì)離子，加入試劑依次為過(guò)量NaOH溶液、過(guò)量BaCl2溶液、過(guò)量Na2CO3溶液、稀鹽酸(或?qū)⑦^(guò)量BaCl2溶液和過(guò)量NaOH溶液的順序互換)。(3)離子交換膜法制燒堿離子交換膜電解槽主要由陽(yáng)極(用金屬鈦網(wǎng)制成，涂有鈦、釕等氧化物涂層)、陰極(由碳鋼網(wǎng)制成，上面涂有鎳涂層)、離子交換膜、電解槽框、導(dǎo)電銅棒等組成。1．陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷首先看電極，若是活性電極(除金、鉑外的金屬)，則電極材料本身失電子，電極被溶解形成陽(yáng)離子進(jìn)入溶液；若是惰性電極(如石墨、鉑、金等)，則根據(jù)溶液中陰離子放電順序加以判斷，放電順序：陽(yáng)極：金屬(除Au、Pt外)>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子>F－。2．陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)溶液中陽(yáng)離子放電順序加以判斷、陽(yáng)離子放電順序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋?？键c(diǎn)1電解過(guò)程中電極產(chǎn)物的判斷(1)處理有關(guān)電解池兩極產(chǎn)物的問(wèn)題，一定要先看電極，看電極是活性電極還是惰性電極?；钚噪姌O在陽(yáng)極放電，電極溶解生成相應(yīng)的金屬離子，此時(shí)陰離子在陽(yáng)極不放電。對(duì)于惰性電極，則只需比較溶液中定向移動(dòng)到兩極的陰、陽(yáng)離子的放電順序即可。(2)根據(jù)陽(yáng)離子放電順序判斷陰極產(chǎn)物時(shí)，要注意下列兩點(diǎn)：①Fe3＋得電子能力大于Cu2＋，但第一階段只能被還原為Fe2＋；②Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋控制一定條件(即電鍍)時(shí)也能在水溶液中放電；Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融狀態(tài)下放電。要點(diǎn)深化【例1】(上海市高考題)如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)的判斷正確的是()

A．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極B．a(chǎn)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

解析：在電解池中陽(yáng)極失去電子，經(jīng)導(dǎo)線流向電源的正極，再?gòu)呢?fù)極流出最后到達(dá)陰極，而電流方向剛好與電子的流向相反。因此，可判斷a是電源的正極，b是電源的負(fù)極，則c是電解池的陽(yáng)極，Cl－

在陽(yáng)極失去電子轉(zhuǎn)化為Cl2；d是電解池的陰極，產(chǎn)生Cu，電解過(guò)程中，d電極質(zhì)量增加。C

1．某電解池內(nèi)盛有CuSO4溶液，插入兩根電極，接通直流電源后，欲達(dá)到如下要求：①陽(yáng)極質(zhì)量不變，②陰極質(zhì)量增加，③電解液pH減小，則應(yīng)選用的電極是題()A．陰陽(yáng)兩極都有石墨B．銅作陽(yáng)極，鐵作陰極C．鐵作陽(yáng)極，銅作陰極D．鉑作陽(yáng)極，銅作陰極

解析：由題給條件可知，陽(yáng)極質(zhì)量不變，陽(yáng)極材料必須用惰性電極而不能用非惰性金屬電極，陰極材料不限。

答案：AD變式練習(xí)考點(diǎn)2電電解解規(guī)律以惰性電電極電解解酸、堿堿、鹽的的水溶液液時(shí)變化化規(guī)律分分析如下下表：類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象電解質(zhì)濃度pH使電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型陰：2H＋＋2e－H2↑陽(yáng)：4OH－－4e－2H2O＋O2↑NaOH水增大增大水H2SO4水增大減小水Na2SO4水增大不變水電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽(yáng)離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)減小增大氯化氫CuCl2電解質(zhì)減小氯化銅放H2生堿型陰極：H2O放H2生成堿陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電NaCl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大氯化氫放O2生酸型陰極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電陽(yáng)極：H2O放O2生成酸CuSO4電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小氧化銅1．電解解時(shí)電極極附近溶溶液pH的變化化(惰性性電極)(1)電電極區(qū)域域A．陰極極H＋放電產(chǎn)生生H2，陰極區(qū)區(qū)域pH變大。。B．陽(yáng)極極OH－放電產(chǎn)生生O2，陽(yáng)極極區(qū)域域pH變小小。(2)電解解質(zhì)溶溶液中中①電解解過(guò)程程中，，既產(chǎn)產(chǎn)生H2，又產(chǎn)產(chǎn)生O2,則原原溶液液呈酸酸性的的pH變小小，原溶液液呈堿堿性的的pH變大大，原原溶液液呈中中性的的pH不變變(濃濃度變變大)。②電解解過(guò)程程中，，無(wú)H2和O2產(chǎn)生，，pH幾乎乎不變變。③電解解過(guò)程程中，，只產(chǎn)產(chǎn)生H2，pH變大大。④電解解過(guò)程程中，，只產(chǎn)產(chǎn)生O2，pH變小小。要點(diǎn)深深化2．電電解后后電解解質(zhì)溶溶液的的復(fù)原原用惰性性電極極電解解時(shí),若要要使電電解后后的溶溶液恢恢復(fù)到到原狀狀態(tài)，，應(yīng)遵遵循““缺什么加加什么么,缺缺多少少加多多少””的原原則，，一般般加入入陰極極產(chǎn)物物與陽(yáng)陽(yáng)極產(chǎn)產(chǎn)物的化合合物。。【例2】如圖所所示，，下列列關(guān)于于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)現(xiàn)象象的描描述正正確的的是()a電極b電極X溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A石墨石墨CuCl2a電極質(zhì)量增加，b電極放出無(wú)色氣體BFe石墨KNO3a電極質(zhì)量增加，b電極放出無(wú)色氣體CFeCuCuSO4a電極質(zhì)量增加，b電極質(zhì)量減少D石墨石墨HCla電極放出無(wú)色氣體，b電極放出無(wú)色氣體解析：：這是一一個(gè)電電解裝裝置，，其中中A、、D選選項(xiàng)中中是惰惰性電電極，，且電解解液都都含有有氯離離子，，所以以b電電極應(yīng)應(yīng)該放放出黃黃綠色色的氣氣體(氯氯氣)；B選項(xiàng)項(xiàng)中的的a電電極質(zhì)質(zhì)量不不變；；C選選項(xiàng)中中所組組成的的電解池池相當(dāng)當(dāng)于電電鍍池池，其其中b電極極的銅銅溶解解，質(zhì)質(zhì)量減減少，，而a電電極上上析出出銅，，質(zhì)量量增加加。答案：：C2．用用惰性性電極極實(shí)現(xiàn)現(xiàn)電解解，下下列說(shuō)說(shuō)法正正確的的是()A．電電解稀稀硫酸酸溶液液，實(shí)實(shí)質(zhì)上上是電電解水水，故故溶液液pH不變變B．電電解稀稀氫氧氧化鈉鈉溶液液，要要消耗耗OH－，，故溶溶液pH減減小C．電電解硫硫酸鈉鈉溶液液，在在陰極極上和和陽(yáng)極極上析析出產(chǎn)產(chǎn)物的的物質(zhì)質(zhì)的量之比比為1∶2D．電電解氯氯化銅銅溶液液，在在陰極極上和和陽(yáng)極極上析析出產(chǎn)產(chǎn)物的的物質(zhì)質(zhì)的量之比比為1∶1變式練練習(xí)解析：：電解稀稀H2SO4，實(shí)質(zhì)質(zhì)上是是電解解水，，硫酸酸的物物質(zhì)的的量不不變，，但溶液體體積減減少，，濃度度增大大，故故溶液液pH減小小，A不正正確；；電解解稀NaOH溶液，，陽(yáng)極極消耗耗OH－，，陰極極消耗耗H＋＋，實(shí)實(shí)質(zhì)也也是電電解水水，NaOH溶溶液濃度增增大,故溶溶液的的pH增大大，B不正正確；；電解解Na2SO4溶液時(shí)時(shí)，在在陽(yáng)極極發(fā)生反反應(yīng)：：4OH－－4e－2H2O＋O2↑，在在陰極極發(fā)生生反應(yīng)應(yīng)：4H＋＋4e－2H2↑，由于兩兩電極通過(guò)過(guò)電量相等等,故析出出H2與O2的物質(zhì)的量之比為為2∶1，，C不正確確；電解CuCl2溶液時(shí)，陰陰極反應(yīng)為為Cu2＋＋2e－Cu，陽(yáng)極極反應(yīng)為2Cl－－2e－Cl2↑，兩極通通過(guò)電量相相等時(shí)，Cu和Cl2的物質(zhì)的量量之比為1∶1，D正確。答案：D客觀題電解過(guò)程兩兩極產(chǎn)物的的定量計(jì)算算是高考的的基本能力力要求，正確理解電電解原理，，運(yùn)用得失失電子守恒恒的方法，，求解兩極產(chǎn)物的量量是考查學(xué)學(xué)生基本計(jì)計(jì)算能力的的題型?！究碱}一】】將0.2molAgNO3、0.4molCu(NO3)2、0.6molKCl溶溶于水，配成成100mL溶液液，用惰性性電極電解解一段時(shí)間間后，若在在一極析出0.3molCu，此時(shí)在在另一極上上產(chǎn)生的氣氣體體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況況)為()A.4.48LB．5.6LC．6.72LD．7.84LB思路點(diǎn)撥：：把三種物質(zhì)質(zhì)溶于水后后,AgNO3和KCl之之間發(fā)生反反應(yīng),KCl剩余0.4mol。。與放電有有關(guān)的離子子有：Cu2＋0.4molCl－0.4mol及H＋、OH－，陰極發(fā)生生：Cu2＋＋2e－Cu，生成成0.3molCu時(shí),通過(guò)電子0.6mol；陽(yáng)極極首先發(fā)生生：2Cl－－2e－Cl2↑,當(dāng)0.4molCl－放電電時(shí)時(shí)，，通通過(guò)過(guò)電電子子0.4mol，，生生成成Cl20.2mol，陽(yáng)極再再發(fā)生：4OH－－4e－2H2O＋O2↑,根據(jù)陰陽(yáng)陽(yáng)兩極通過(guò)電電子數(shù)相等得得,再通過(guò)0.2mol電子子時(shí)，，生成成O20.05mol，，所以以陽(yáng)極極共生生成氣氣體0.25mol，即即5.6L(標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)狀況況)。。高分解解密把不同同的溶溶液混混合后后，首首先要要考慮慮它們們之間間能否否反應(yīng)應(yīng)，其其次要要注意意溶液體積積的變變化。。解答答本題題很容容易出出現(xiàn)的的錯(cuò)誤誤是根根據(jù)溶溶液中中存在在的離離子及放電電順序序直接接計(jì)算算。主觀題題電解原原理在在工業(yè)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中有有著廣廣泛的的應(yīng)用用，靈靈活運(yùn)運(yùn)用電電解的知識(shí)識(shí)分析析判斷斷工業(yè)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)的原原理和和設(shè)計(jì)計(jì)，是是重要要的考考查方式，，應(yīng)高高度重重視。?！绢}題型型二二】】(12分)鋁鋁和和氫氫氧氧化化鉀鉀都都是是重重要要的的工工業(yè)業(yè)產(chǎn)產(chǎn)品品。。請(qǐng)請(qǐng)回回答答：：(1)工業(yè)冶煉煉鋁的化化學(xué)方程程式是。2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑

通電(2)鋁與氫氧氧化鉀溶溶液反應(yīng)應(yīng)的離子子方程式式是，2Al＋2OH－＋6H2O2[Al(OH)4]－＋3H2↑(3)工業(yè)品氫氫氧化鉀鉀的溶液液中含有有某些含含氧酸根根雜質(zhì)，，可用離離子交換換膜法電解解提純。。電解槽槽內(nèi)裝有有陽(yáng)離子子交換膜膜(只允允許陽(yáng)離離子通過(guò)過(guò))，其工作原原理如下下圖所示示。①該電解解槽的陽(yáng)陽(yáng)極反應(yīng)應(yīng)式是。②通電開(kāi)開(kāi)始后，，陰極附附近溶液液pH會(huì)會(huì)增大，，請(qǐng)簡(jiǎn)述述原因。③除去雜質(zhì)質(zhì)后的氫氧氧化鉀溶液液從液體出出口(填寫(xiě)“A”或“B”)導(dǎo)出。作答與批改改實(shí)錄4OH－－4e－

2H2O＋O2↑H＋放電，促進(jìn)水的的電離，c(OH－)增大B點(diǎn)評(píng)1．利用鋁鋁和堿液反反應(yīng)作為切切入點(diǎn)。2．電解過(guò)過(guò)程中溶液液中各離子子濃度的變變化。3．注意利利用電解原原理分析。。點(diǎn)撥離子交換膜膜法電解提提純KOH時(shí),陽(yáng)極極反應(yīng)為：：4OH－－4e－2H2O＋O2↑,陰極反反應(yīng)為:4H2O＋4e－4OH－＋2H2↑。電解過(guò)過(guò)程中陽(yáng)極附近的K＋通過(guò)陽(yáng)離子子交換膜向向陰極移動(dòng)動(dòng),含氧酸酸根離子不不能通過(guò)離子交換膜膜。一段時(shí)時(shí)間后,陰陰極附近K＋、OH－濃度變大,從B處(陰極區(qū))得到到溶液，蒸蒸發(fā)結(jié)晶后后可得較純純凈的KOH。1．(5分分)能用電解解原理說(shuō)明明的問(wèn)題是是()①電解是把把電能轉(zhuǎn)變變成化學(xué)能能②電解解是化學(xué)能能轉(zhuǎn)化成電電能③電解質(zhì)溶溶液導(dǎo)電是是化學(xué)變化化，金屬導(dǎo)導(dǎo)電是物理理變化④④不能自發(fā)進(jìn)行的的氧化還原原反應(yīng)，通通過(guò)電解的的原理可以以實(shí)現(xiàn)⑤⑤任何溶液被電解解時(shí)，必然然導(dǎo)致氧化化還原反應(yīng)應(yīng)的發(fā)生A.①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤解析：從能量角度度看，電解解是把電能能轉(zhuǎn)化成化化學(xué)能的過(guò)過(guò)程，故①對(duì)②錯(cuò)。。電解質(zhì)溶溶液的導(dǎo)電電過(guò)程，必必然伴隨著著兩個(gè)電極極上氧化—還原反反應(yīng)的發(fā)生生，同時(shí)生生成新的物物質(zhì)，故③③、⑤對(duì)。。某些不能自發(fā)進(jìn)進(jìn)行的氧化化還原反應(yīng)應(yīng)，通過(guò)電電解的原理理供給電能能也可以實(shí)現(xiàn)，故故④對(duì)。所所以D選項(xiàng)項(xiàng)符合題意意。答案：D2．(5分分)(2008·上海卷卷)取一張用飽飽和NaCl溶液浸浸濕的pH試紙,兩兩根鉛筆芯芯作電極,接通直流流電源,一一段時(shí)間后后，發(fā)現(xiàn)a電極與試試紙接觸處處出現(xiàn)一個(gè)個(gè)雙色同心心圓，內(nèi)圓圓為白色，，外圈呈淺淺紅色。則則下列說(shuō)法法錯(cuò)誤的是是()A．b電極極是陰極B．a(chǎn)電極極與電源的的正極相連連接C．電解過(guò)過(guò)程中，水水是氧化劑劑D．b電極極附近溶液液的pH變變小解析：由題意知，，外圈呈淺淺紅色，說(shuō)說(shuō)明該處呈呈酸性：Cl2＋H2OHCl＋HClO，則a極極上產(chǎn)生Cl2，a極為陽(yáng)陽(yáng)極，b極極為陰極，，故A、B項(xiàng)均正確確；在2NaCl＋2H2O2NaOH＋＋Cl2↑＋H2↑中，H2O作氧化劑劑，故C項(xiàng)項(xiàng)正確；b極上由于于H＋放電，使水水的電離平平衡正移,導(dǎo)致b極極附近溶液液中的OH－濃度增大，溶液液的pH變變大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。。答案：D方法技巧：：解答本題應(yīng)應(yīng)先根據(jù)實(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判判斷出a、、b兩極的的名稱，再再根據(jù)電解NaCl溶液的有有關(guān)知識(shí)對(duì)對(duì)各項(xiàng)作出出判斷。通電3．(5分分)某溶液液中含有兩兩種溶質(zhì)NaCl和和H2SO4，它們的物物質(zhì)的量之比為3∶∶1。用石石墨作電極極電解該混混合溶液時(shí)時(shí)，根據(jù)電電極產(chǎn)物，，可明顯分為為三個(gè)階段段。下列敘敘述不正確確的是()A．陰極自自始至終只只析出H2B．陽(yáng)極先先析出Cl2，后析出O2C．電解最最后階段為為電解水D．溶液液pH不斷斷增大，最最后為7解析：解質(zhì)溶液中中,n(Na+)∶∶n(Cl-)∶n(H+)∶n=3∶∶3∶2∶1，開(kāi)始始電解產(chǎn)生H2和Cl2，隨著產(chǎn)生H2和Cl2的同時(shí)，生成成OH中和H2SO4，且OH過(guò)量量，最后是電電解水，因而而最后溶液