【大綱版創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2011屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第5節(jié) 電解原理及其應(yīng)用課件 新人教版

1、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)式的書寫； (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)式的書寫和電極產(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)式的書寫？,【思維延伸】 電解時(shí)電極反應(yīng)式的書寫規(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

2、連，且為惰 性電極，本身不參與反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子；陽極與電源正 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)書寫電極反應(yīng)式時(shí)應(yīng)注意 首看電極：主要是看陽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)。 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 寫電極反應(yīng)式。 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 問題2：電解原理的應(yīng)用實(shí)例有哪些？ 2銅的精煉 陽極(用粗銅)：Zn2e Zn2、Fe2e Fe2、 Ni2e Ni2，Cu2e Cu2

3、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， 難以在陽極失去電子變成陽離子溶解下來，而以陽極泥的形式沉 積下來。 陰極(用純銅)：Cu22e Cu 電解質(zhì)溶液用 或 溶液。長時(shí)間電解后，電解質(zhì)溶 液必須補(bǔ)充。,CuSO4,CuCl2,3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：陽極(用石墨)：2Cl2e Cl2 陰極(用Fe

4、)：2H2e 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，加入試劑依次為過量NaOH溶液、過量BaCl2溶 液、過量Na2CO3溶液、稀鹽酸(或?qū)⑦^量BaCl2溶液和過量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

5、斷， 放電順序： 陽極：金屬(除Au、Pt外)S2IBrClOH含氧酸根離 子F。 2陰極產(chǎn)物的判斷 直接根據(jù)溶液中陽離子放電順序加以判斷、陽離子放電順序： AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2 NaCa2K。,考點(diǎn)1 電解過程中電極產(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、陽離子的放電順序即可。 (2)根據(jù)陽離子放電順序判斷陰極產(chǎn)物時(shí)，要注意下列兩點(diǎn)： Fe3得電子能力大于Cu2，但第一階段只能被

6、還原為Fe2； Pb2、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 () Aa為負(fù)極，b為正極 Ba為陽極，b為陰極 C電解過程中，d電極質(zhì)量增加 D電解過程中，氯離子濃度不變 解析：在電解池中陽極失去電子，經(jīng)導(dǎo)線流向電源的正極，再從負(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是電解池的陽極，Cl 在陽極失去電子轉(zhuǎn)化為Cl2；d是電解池的

7、陰極，產(chǎn)生Cu，電解過程 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：陽極質(zhì)量不變，陰極質(zhì)量增加，電解液 pH減小，則應(yīng)選用的電極是題 () A陰陽兩極都有石墨 B銅作陽極，鐵作陰極 C鐵作陽極，銅作陰極 D鉑作陽極，銅作陰極 解析：由題給條件可知，陽極質(zhì)量不變，陽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 電解規(guī)律,以惰性電極電解酸、堿、鹽的水溶液時(shí)變化規(guī)律分析如下表：,1電解時(shí)電極附近溶液pH的變化(惰性電極) (1)電極區(qū)域 A陰極H放電產(chǎn)生H2，陰極區(qū)域pH變大。 B陽極OH放

8、電產(chǎn)生O2，陽極區(qū)域pH變小。 (2)電解質(zhì)溶液中 電解過程中，既產(chǎn)生H2，又產(chǎn)生O2,則原溶液呈酸性的pH變小， 原溶液呈堿性的pH變大，原溶液呈中性的pH不變(濃度變大)。 電解過程中，無H2和O2產(chǎn)生，pH幾乎不變。 電解過程中，只產(chǎn)生H2，pH變大。 電解過程中，只產(chǎn)生O2，pH變小。,要點(diǎn)深化,2電解后電解質(zhì)溶液的復(fù)原 用惰性電極電解時(shí),若要使電解后的溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，應(yīng)遵循“缺 什么加什么,缺多少加多少”的原則，一般加入陰極產(chǎn)物與陽極產(chǎn)物 的化合物。,【例2】 如圖所示，下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述正確的是 (),解析：這是一個(gè)電解裝置，其中A、D選項(xiàng)中是惰性電極， 且電解液都含有氯離子

9、，所以b電極應(yīng)該放出黃綠色的氣 體(氯氣)；B選項(xiàng)中的a電極質(zhì)量不變；C選項(xiàng)中所組成的 電解池相當(dāng)于電鍍池，其中b電極的銅溶解，質(zhì)量減少， 而a電極上析出銅，質(zhì)量增加。 答案：C,2用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解，下列說法正確的是 () A電解稀硫酸溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變 B電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH，故溶液pH減小 C電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的 量之比為12 D電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的 量之比為11,變式練習(xí),解析：電解稀H2SO4，實(shí)質(zhì)上是電解水，硫酸的物質(zhì)的量不變，但 溶液體積減少，濃度增大，故溶液pH減小，A不正確；電解稀NaOH 溶

10、液，陽極消耗OH，陰極消耗H，實(shí)質(zhì)也是電解水，NaOH溶液 濃度增大,故溶液的pH增大，B不正確；電解Na2SO4溶液時(shí)，在陽極 發(fā)生反應(yīng)：4OH4e 2H2OO2，在陰極發(fā)生反應(yīng)：4H 4e 2H2，由于兩電極通過電量相等,故析出H2與O2的物質(zhì) 的量之比為21，C不正確；電解CuCl2溶液時(shí)，陰極反應(yīng)為Cu22e Cu，陽極反應(yīng)為2Cl2e Cl2，兩極通過電量相等時(shí)，Cu和Cl2的物質(zhì)的量之比為11，D正確。 答案：D,客觀題 電解過程兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算是高考的基本能力要求， 正確理解電解原理，運(yùn)用得失電子守恒的方法，求解兩 極產(chǎn)物的量是考查學(xué)生基本計(jì)算能力的題型。,【考題一】 將0.2

11、 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶 于水，配成100 mL溶液，用惰性電極電解一段時(shí)間后，若在一 極析出0.3 mol Cu，此時(shí)在另一極上產(chǎn)生的氣體體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況) 為 () A.4.48 L B5.6 L C6.72 L D7.84 L,B,思路點(diǎn)撥：把三種物質(zhì)溶于水后,AgNO3和KCl之間發(fā)生反應(yīng),KCl剩 余0.4 mol。與放電有關(guān)的離子有：Cu2 0.4 mol Cl 0.4 mol及 H、OH，陰極發(fā)生：Cu22e Cu，生成0.3 mol Cu時(shí),通 過電子0.6 mol；陽極首先發(fā)生：2Cl2e Cl2,當(dāng)0.4 mol Cl放

12、電時(shí)，通過電子0.4 mol，生成Cl2 0.2 mol，陽極再發(fā)生： 4OH4e 2H2OO2,根據(jù)陰陽兩極通過電子數(shù)相等得,再 通過0.2 mol電子時(shí)，生成O2 0.05 mol，所以陽極共生成氣體0.25 mol，即5.6 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。,高分解密 把不同的溶液混合后，首先要考慮它們之間能否反應(yīng)，其次要注意溶 液體積的變化。解答本題很容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是根據(jù)溶液中存在的離子 及放電順序直接計(jì)算。,主觀題 電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，靈活運(yùn)用電解 的知識(shí)分析判斷工業(yè)生產(chǎn)的原理和設(shè)計(jì)，是重要的考查 方式，應(yīng)高度重視。,【題型二】 (12分)鋁和氫氧化鉀都是重要的工業(yè)產(chǎn)品。請回答： (

13、1)工業(yè)冶煉鋁的化學(xué)方程式是 。,(2)鋁與氫氧化鉀溶液反應(yīng)的離子方程式是 ，,(3)工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換 膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜(只允許陽離子通過)， 其工作原理如下圖所示。,該電解槽的陽極反應(yīng)式是 。 通電開始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請簡述原因 。 除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口 (填寫“A”或“B”) 導(dǎo)出。,作答與批改實(shí)錄,H放電，促進(jìn)水的電離，c(OH)增大,B,點(diǎn)評(píng) 1利用鋁和堿液反應(yīng)作為切入點(diǎn)。 2電解過程中溶液中各離子濃度的變化。 3注意利用電解原理分析。 點(diǎn)撥 離子交換膜法電解提純KOH時(shí),陽極反應(yīng)為：4OH4e 2

14、H2O O2,陰極反應(yīng)為:4H2O4e 4OH2H2。電解過程中陽 極附近的K通過陽離子交換膜向陰極移動(dòng),含氧酸根離子不能通過 離子交換膜。一段時(shí)間后,陰極附近K、OH濃度變大,從B處(陰 極區(qū))得到溶液，蒸發(fā)結(jié)晶后可得較純凈的KOH。,1(5分)能用電解原理說明的問題是 () 電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能電解是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化不能 自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解的原理可以實(shí)現(xiàn)任何 溶液被電解時(shí)，必然導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)的發(fā)生 A. B C D 解析：從能量角度看，電解是把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程，故 對(duì)錯(cuò)。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，必然伴隨著兩個(gè)電極上氧 化

15、還原反應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)生成新的物質(zhì)，故、對(duì)。某些 不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解的原理供給電能也可 以實(shí)現(xiàn)，故對(duì)。所以D選項(xiàng)符合題意。 答案：D,2(5分)(2008上海卷)取一張用飽和NaCl溶液浸濕的pH試紙,兩根鉛筆芯作電極,接通直流電源,一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個(gè)雙色同心圓，內(nèi)圓為白色，外圈呈淺紅色。則下列說法錯(cuò)誤的是 () Ab電極是陰極 Ba電極與電源的正極相連接 C電解過程中，水是氧化劑 Db電極附近溶液的pH變小 解析：由題意知，外圈呈淺紅色，說明該處呈酸性：Cl2H2O HCl HClO，則a極上產(chǎn)生Cl2，a極為陽極，b極為陰極，故A、B項(xiàng)均正確； 在2

16、NaCl2H2O 2NaOHCl2H2中，H2O作氧化劑，故C項(xiàng)正確； b極上由于H放電，使水的電離平衡正移,導(dǎo)致b極附近溶液中的OH濃度 增大，溶液的pH變大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：D 方法技巧：解答本題應(yīng)先根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷出a、b兩極的名稱，再根據(jù)電 解NaCl溶液的有關(guān)知識(shí)對(duì)各項(xiàng)作出判斷。,3(5分)某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaCl和H2SO4，它們的物質(zhì)的量 之比為31。用石墨作電極電解該混合溶液時(shí)，根據(jù)電極產(chǎn)物， 可明顯分為三個(gè)階段。下列敘述不正確的是 () A陰極自始至終只析出H2 B陽極先析出Cl2，后析出O2 C電解最后階段為電解水 D溶液pH不斷增大，最后為7 解析：解質(zhì)溶液中,n

17、(Na+)n(Cl-)n(H+)n =3 3 21，開始電解產(chǎn)生H2和Cl2，隨著產(chǎn)生H2和Cl2的同時(shí)，生成OH中 和H2SO4，且OH過量，最后是電解水，因而最后溶液的pH7，陰極只 放出H2。三個(gè)階段分別相當(dāng)于電解HClNaClH2O。 答案：D,4(5分)(2010成都期末)以惰性電極電解CuSO4溶液。若陽極上 產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.010 0 mol，則陰極上析出Cu的質(zhì)量為 () A0.64 g B1.28 g C2.56 g D5.12 g 解析：電解CuSO4溶液，陽極產(chǎn)生的氣體為O2，根據(jù)電子守恒， 有2n(O2)n(Cu)，則m(Cu)64 g/mol20.010 0 mol 1.28 g。 答案：B,5(10分)在50 m