届一轮复习鲁科版 电能转化为化学能电解 学案.docx

1、届一轮复习鲁科版 电能转化为化学能电解 学案第二节电能转化为化学能电解教材基础自热身1电解让直流电通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。在此过程中，能转化为化学能。2电解池(1)概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。(2)电解池的构成条件：有外接电源；有与电解质溶液或熔融的电解质相连的两个电极；形成闭合回路。(3)电极名称及电极反应式(以电解CuCl2溶液为例)总反应方程式：CuCl2 CuCl2。(4)电解池中电子和离子的移动：电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极

2、。3在惰性电极上离子的放电顺序 注意活泼电极是指除金、铂等惰性金属外的其他金属电极。知能深化扫盲点类型电解质类型电极反应式及总反应式电解质溶液浓度溶液pH电解水型含氧酸，如H2SO4阴极：4H4e=2H2阳极：4OH4e=2H2OO2总反应式：2H2O2H2O2增大减小可溶性强碱，如NaOH增大活泼金属含氧酸盐，如KNO3不变电解电解质型无氧酸，如HCl阴极：2H2e=H2阳极：2Cl2e=Cl2总反应式：2HClH2Cl2减小增大不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2阴极：Cu22e=Cu阳极：2Cl2e=Cl2总反应式：CuCl2CuCl2增大放H2生碱型活泼金属无氧酸盐，如NaCl阴极：2H2

3、e=H2阳极：2Cl2e=Cl2总反应式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2增大放O2生酸型不活泼金属含氧酸盐，如CuSO4阴极：2Cu24e=2Cu阳极：4OH4e=2H2OO2总反应式：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2减小对点练1用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是()AAgNO3CuCl2Cu(NO3)2BKCl Na2SO4 CuSO4CCaCl2 KOH NaNO3DHCl HNO3 K2SO4解析：选BAgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4等随电解的进行，有酸产生，溶液pH降低；KCl、CaCl2等随电解的进

4、行，有碱产生，溶液pH升高；CuCl2、HCl电解的电解质本身，溶液中CuCl2、HCl减少，对应的H减少，溶液的pH升高；KOH、HNO3相当于电解H2O，电解质浓度增大，对应的碱液碱性更强，酸液酸性更强。提能点(二)阴、阳极的判断和电解产物的分析方法1阴、阳极的判断方法根据外接电源正极连阳极，负极连阴极根据电流方向从阴极流出，从阳极流入根据电子流向从阳极流出，从阴极流入根据离子流向阴离子移向阳极，阳离子移向阴极根据电极产物阳极：电极溶解、逸出O2(或极区变酸性)或Cl2；阴极：析出金属、逸出H2(或极区变碱性)2.电解产物的分析方法首先明确阳极材料和溶液中存在的所有离子，然后根据如下规律分

5、析判断。(1)阳极：金属活性电极：电极材料失电子，生成相应的金属阳离子；惰性电极：溶液中的阴离子失电子，生成相应的单质或高价化合物(阴离子放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根离子)。(2)阴极：溶液中的阳离子得电子，生成相应的单质或低价化合物(阳离子放电顺序：AgFe3Cu2HFe2Zn2)。对点练2装置()为铁镍(FeNi)可充电的碱性电池：FeNiO22H2OFe(OH)2Ni(OH)2；装置()为电解示意图。当闭合开关K时，电极Y附近溶液先变红。X、Y电极为惰性电极。下列说法正确的是()A闭合K时，电极X上有无色无味的气体产生B闭合K时，电极X的反应式为2Cl2e=Cl2C闭合K时，电子

6、从电极A流向电极XD闭合K时，电极A的反应式为NiO22e2H=Ni(OH)2解析：选B闭合K时，电极Y附近溶液先变红，说明Y极H放电产生氢气，是阴极，则X极是阳极，Cl放电产生氯气，电极反应式为2Cl2e=Cl2，A项错误，B项正确；电极A是正极，电极B是负极，电子从B极流出，C项错误；装置()为碱性电池，故A极放电时的电极反应式为NiO22e2H2O=Ni(OH)22OH，D项错误。题点全练过高考题点一电极反应式、电解方程式的书写1按要求书写电极反应式和总反应式(1)用惰性电极电解AgNO3溶液：阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(2)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式_

7、；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(3)用Fe作电极电解NaCl溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应化学方程式_。(4)用Fe作电极电解NaOH溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(5)用Cu作电极电解盐酸溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(6)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(7)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(8)用Al单质作阳极，石墨作阴极，电解NaHCO3溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(9)用惰性电极电解熔融MgC

8、l2阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。答案：(1)4OH4e=O22H2O4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2e=H2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)Fe2e=Fe22H2e=H2Fe2H2OFe(OH)2H2(4)Fe2e2OH=Fe(OH)22H2O2e=H22OHFe2H2OFe(OH)2H2(5)Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2HCu2H2(6)2Al6e8OH=2AlO4H2O6H2O6e=3H26OH(或6H6e=3H2)2Al2H2O2OH2AlO3H2(7)2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3

9、H22Al3H2OAl2O33H2(8)2Al6HCO6e=2Al(OH)36CO26H6e=3H22Al6HCO6H2Al(OH)36CO23H2(9)2Cl2e=Cl2Mg22e=MgMg22ClMgCl2题点二电解原理和电解规律的考查2关于用惰性电极电解CuCl2溶液实验的说法错误的是()A溶液中Cl向阳极移动，Cu2向阴极移动B阳极上发生还原反应，阴极上发生氧化反应C阴极反应：Cu22e=Cu D可以用湿润的KI淀粉试纸检验阳极产生的气体为Cl2解析：选B溶液中Cu2向阴极移动，Cl向阳极移动，A正确；阴极发生还原反应：Cu22e=Cu，阳极发生氧化反应：2Cl2e= Cl2，可以用湿

10、润的KI淀粉试纸检验阳极产生的气体Cl2，B错误，C、D正确。3.如图是一个石墨作电极，电解稀的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CA电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色D电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶解呈中性解析：选DA、B电极反应式分别为4H2O4e=2H24OH、2H2O4e=O24H，相同温度和压强下，A电极生成气体体积大于B电极，A错误；阳极上生成O2，阴极上生成H2，O2和H2都是无色无味气体，B错误；由电极反应

11、式知，A电极附近溶液呈碱性，B电极附近溶液呈酸性，则A电极溶液呈蓝色，B电极溶液呈红色，C错误；惰性电极电解稀的Na2SO4溶液，实际是电解水，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性，D正确。教材基础自热身1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极：2Cl2e=Cl2(反应类型：氧化反应)，阴极：2H2e=H2(反应类型：还原反应)。(2)总反应方程式化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。(3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气阳极钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)阴极碳钢网阳离子交换膜只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过将电解槽隔成

12、阳极室和阴极室既能阻止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成的NaClO影响烧碱质量2电镀和电解精炼铜电镀(铁制品上镀Cu)电解精炼铜阳极电极材料镀层金属铜粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极反应Cu2e=Cu2Cu2e=Cu2、Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2阴极电极材料待镀铁制品精铜电极反应Cu22e=Cu电解质溶液含Cu2的盐溶液电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥3电冶金利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融) 2NaCl2

13、阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2Na2e=2Na冶炼镁MgCl2(熔融) MgCl2阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Mg22e=Mg冶炼铝2Al2O3(熔融) 4Al3O2阳极：6O212e=3O2阴极：4Al312e=4Al题点全练过高考题点一电解原理的基本应用1(2018广州模拟)用电化学法制备LiOH的实验装置如图，采用惰性电极，a口导入LiCl溶液，b口导入LiOH溶液，下列叙述正确的是()A通电后阳极区溶液pH增大B阴极区的电极反应式为4OH4e=O22H2OC当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的Cl2生成D通电后Li通过交换膜向阴极区迁移，LiOH浓溶液从d口导

14、出解析：选DA项，左端为阳极，Cl放电生成Cl2，Cl2溶于水，生成酸，pH减小，错误；B项，右端是阴极区得到电子，电极反应式为2H2O2e=2OHH2，错误；C项，2Cl2e=Cl2，通过 1 mol 电子，得到0.5 mol Cl2，错误；D项，根据电解原理，阳离子通过阳离子交换膜，从阳极区向阴极区移动，LiOH浓溶液从d口导出，正确。2(1)电镀时，镀件与电源的_极连接。化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用_(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。(2)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_(填图中的字母)；在

15、电极d上发生的电极反应式为_；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_。(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法中正确的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中Cu2向阳极移动d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。

16、解析：(1)电镀池中，镀件就是待镀金属制品，为阴极，与电源的负极相连；镀层金属为阳极，与电源正极相连。要把铜从铜盐中置换出来，Cu2被还原，所以应加入还原剂。(2)粗铜电解精炼时，粗铜作阳极与电源正极相连，所以粗铜板是图中电极c，d是阴极，发生的反应是Cu22e=Cu，Au、Ag不如铜活泼，以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe比铜活泼，以Fe2的形式进入电解质溶液中。(3)粗铜电解精炼时，电能不可能全部转化为化学能，a错误；粗铜作阳极与电源正极相连，发生氧化反应，b正确；溶液中的Cu2向阴极移动，c错误；不活泼金属Ag、Pt、Au等金属在阳极沉积，可以回收。(4)在钢制品上电镀铝，故钢制品应

17、作阴极，与电源的负极相连；因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在，则电镀过程中负极上得到电子的反应是4Al2Cl3e=Al7AlCl；在水溶液中，得电子能力：HAl3，故阴极上发生的反应是2H2e=H2。答案：(1)负还原剂(2)cCu22e=CuAu、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2的形式进入电解质溶液中(3)bd(4)负4Al2Cl3e=Al7AlClH2题点二电解原理在环境治理中的应用3(2018潮州模拟)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的pH在5.06.0之间，通过电解生成Fe

18、(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是()A石墨电极上发生氧化反应B根据图示，物质A为CO2C为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇D甲烷燃料电池中CO向空气一极移动解析：选BA项，甲烷、空气燃料电池中，通甲烷的电极是负极，则石墨电极为阴极，阴极上发生还原反应，错误；B项，通入甲烷的石墨电极作负极，反应式为CH44CO8e=5CO22H2O，物质A为CO2，正确；C项，乙醇是非电解质，不能增强导电性，错误；D项，在原电池中，阴离子向负极移动，则甲烷燃料电池中CO向甲烷一极移动，错误。4工业上用电解法

19、处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。 已知：Ni2在弱酸性溶液中发生水解；氧化性：Ni2(高浓度)HNi2(低浓度)。下列说法不正确的是()A碳棒上发生的电极反应：4OH4e=O22H2OB电解过程中，乙中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少C为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD若将图中阳离子膜去掉，将甲、乙两室合并，则电解反应总方程式发生改变解析：选BA项，阳极电极反应式为4OH4e=2H2OO2，阴极：Ni22e=Ni,2H2e=H2，正确；B项，由于丙中Ni2、H不断减少，Cl通过阴离子膜从丙移向乙，甲中OH不断减少，Na通过阳离子膜从甲移向乙，所以乙中NaCl溶液

20、的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H的氧化性大于Ni2(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH，正确；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。题点三电解原理在物质制备中的应用5(2018扬州模拟)H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图。下列叙述错误的是()AM室发生的电极反应式为2H2O4e=O24HBN室中：a% b%C膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸D理论上每生成1 mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6 L 气体解析：选DA项，M室为阳极室，发生氧化反应，电极反应式为2H

21、2O4e=O24H，正确；B项，N室为阴极室，溶液中水电离的H得电子发生还原反应，生成H2，促进水的电离，溶液中OH浓度增大，即a%b%，正确；C项，阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的B(OH)穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，则膜为阴膜，正确；D项，每生成1 mol 产品，转移电子数目为1 mol，阴极室生成0.5 mol H2，其标准状况下为11.2 L气体，错误。6二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂，目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。(1)如图所示用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。写出阳极产生ClO2的电极反应式为_。电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为_mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：_。(2)ClO2对污水中Fe2、Mn2、S2和CN等有明显的去除效果。某工厂污水中含CN a mgL1，现用ClO2将CN氧化，只生成两种气体，其离子反应方程式为_；处理100