第2讲电解原理教师版.docx

1、第2讲 电解原理教师版第2讲 电解原理考情直播考纲解读考纲内容能力要求考向定位了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式.理解电解原理，判断某装置是否是电解池，正确书写电解池工作时的电极反应式。掌握电解前后溶液浓度和PH的变化。是高考的重要内容，主要考点有：电解池的构成和电解的基本原理；电极反应式的书写及溶液浓度和PH的变化；有关电解的计算；电解原理的应用。今后的命题方向：电解的基本原理和在生产、科技等方面的应用考查考生应用知识的能力。了解铜的电解精炼和电镀装置及原理，了解氯碱工业的反应原理掌握有关电解的计算。考点整合考点1 电解池的构成和电解的基本原理1(1)电解的反应原理：在 时

2、在阴、阳两极发生氧化还原反应。(2)电解池：一种把 的装置(3)电解的电路工作原理：导线上(外电路)电子从电源的负极流出经导线流向电解池的阴极，电解池的阳极上产生电子经导线流入电源的正极。溶液中(内电路)阴离子移向 ，失去电子，阳离子移向 ，得到电子。2电解池的构成： 、导线 两个电极(金属或非金属导体) 电解质溶液(或熔融的电解质)特别提醒：电解池的阴阳极由电源的正负级决定3电解原理：以惰性电极(C、Pt)电解CuCl2溶液为例：4.电解池的电极(1)阴极：连接电源的 极，发生 反应的电极。溶液中的阳离子移向阴极，氧化能力强的离子优先发生 的还原反应。(2)阳极：连接电源的 极，发生 反应的

3、电极。用惰性电极(石墨、Pt等)作阳极，溶液中的 离子移向阳极， 性强的离子优先发生氧化反应。 用活泼金属(如Fe、Cu等)作阳极，电极本身发生 反应变成离子进入溶液：M一ne = Mn+考点1 电解池的构成和电解的基本原理1. 电流通过、电能转化成化学能、阳极、阴极2. 外接电源【例1】（09年安徽理综12）Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下，点解总反应：2Cu+H2O=Cu2O+H2O。下列说法正确的是A石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极D当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。答案：A解析：由电解总

4、反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H反应，电极反应为：2H2e=H2，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，D选项错误。【答案】方法技巧组合式选择题可以通过排除法进行选择。和中只有一个说法是正确的，根据电解原理是正确的。导练1、关于下图所示各装置的叙述中，正确的是A装置是原电池，总反应是：Cu + 2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+B装置中，铁做负极，电极反应式为：Fe3+ + e- = Fe2+C装置通电一段

5、时间后石墨电极附近溶液红褐色加深D若用装置精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液考点2 电极反应式的书写及溶液浓度和PH的变化1离子放电顺序的判断阳离子在阴极得电子顺序与 相反Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+阴离子在阳极失电子顺序金属阳极S2SO32IBrClOH高价含氧酸根离子O2F特别提醒：要注意在水溶液中有些离子不发生放电2电极产物的判断阳极:根据电极的类型(活泼金属和惰性电极金属)；惰性电极金属做阳极，根据阴离子在阳极上的放电顺序.阴极:根据 顺序3用惰性电极电解电解质溶液的规律电解水型：电极反应：阴极 4H+4

6、e=2H2；阳极 4OH4e=2H2O+O2总反应式：包括高价含氧酸(H2SO4、HNO3)、强碱NaOH、Ba(OH)2 、活泼金属的高价含氧酸盐Na2SO4、K2CO3、Al2(SO4)3。考点2 电极反应式的书写及溶液浓度和PH的变化 1金属活泼性2阴离子放电、阳离子放电 3不活泼金属的高价含氧酸盐问：电解水时为了增强水的导电性常常需加入氢氧化钠或稀硫酸，为什么？可以加食盐吗？ (1)分解电解质型：电极反应式：阴极：amMn+mnae=amM 阳极：anYmmnae=nYa包括无氧酸(除HF) 、不活泼金属的无氧酸盐溶液(如CuCl2)(2)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸(除氟化物)盐(如

7、NaCl、MgBr2)溶液的电解以NaCl溶液为例：电极反应式：阴极 2H+2e=H2；阳极 2Cl2e=Cl2 总反应式： 阴极由于H+放电，破坏了水的电离平衡，水的电离程度增大，电极附近溶液中OH浓度增大，溶液pH值增大，整个电解质溶液碱性增强，pH值增大。(3)放氧生酸型： (如CuSO4、AgNO3)溶液的电解以CuSO4溶液为例：电极反应式：阴极 2Cu2+4e=2Cu；阳极 4OH4e=O2+2H2O 总反应式：阳极由于OH放电，破坏了水的电离平衡，水的电离程度增大，电极附近溶液中H+浓度增大，溶液pH值减小，整个电解质溶液酸性增强，pH值减小4电极方程式的书写和总的离子反应式的书

8、写电极方程式是以实际反应的微粒符号来表示的，当水中的氢离子或氢氧根离子参加反应时，在电极反应式中表示时就以H+或OH表示。总的离子反应式表示时要注明反应条件电解，总式的书写要符合离子方程式的书写要求。5电解中电极附近溶液pH值的变化。（1）电极区域 A阴极H+放电产生H2，阴极区域pH变大。 B阳极OH-放电产生O2，阳极区域pH变小。（2）电解质溶液中 A电解过程中,既产生H2,又产生O2,则原溶液呈酸性的pH变小,原溶液呈碱性的pH变大,原溶液呈中性的pH不变（浓度变大）。 B电解过程中, 无H2和O2产生, pH几乎不变。但象CuCl2变大C电解过程中,只产生H2, pH变大。D电解过程

9、中,只产生O2, pH变小。【例2】（09年全国理综卷I28）（15分）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题： 电源的N端为 极； 电极b上发生的电极反应为 ； 列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积： ； 电极c的质量变化是 g； 电解前后个溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液 ；乙溶液 ；丙溶液 ；（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行

10、，为什么？ 。答案：（1）正极 4OH4e=2H2O + O2。2.8L 16g 甲增大，因为相当于电解水；乙减小，OH放电， H增多。丙不变，相当于电解水。（2）可以 因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应考点3：电解原理的有关应用。1电解精炼铜(1)装置组成电极材料： 与电源的正极相连作阳极， 与电源负极相连作阴极电解质溶液：用 作电解液反应原理：阳极铜以及比铜活泼的杂质金属锌、铁、镍等失电子被氧化，转化成离子进入溶液中，不活泼金属如金和银等沉积在阳极下面形成阳极泥，阴极Cu2+得电子被还原在阴极上析出，其它如Zn2+、Fe2+留在溶液中。特征：电解精炼过程中C

11、uSO4溶液的浓度几乎不变，产品纯度高。2电镀(1)装置组成：电极材料： (如精铜)与电源的正极相连作阳极， (如铁制品)与电源负极相连作阴极电解质溶液：用含 的电解质配成溶液(如CuSO4溶液加一些氨水)作电镀液(2)反应原理：阳极镀层金属(铜)失电子被氧化，转化成离子进入溶液中，阴极镀层金属离子Cu2+得电子被还原在阴极上析出。 (3)特征：电镀过程中电解质CuSO4溶液的浓度几乎不变。3氯碱工业工业上用电解饱和食盐水的方法来制取烧碱、氯气和氢气，并以它们为原料进一步生产一系列化工产品,称氯碱工业。(1) 离子交换膜法电解池的组成：以石墨为阳极，以钢棒为阴极,精制的饱和食盐水为电解质溶液，

12、用阳离子交换膜将电解槽隔成阴极室和阳极室。(2) 电解饱和食盐水的反应机理：电极反应式：阴极 ；阳极 总反应式： 阳极 阴极产物在上述反应中，由于H+在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水的电离，结果阴极区溶液中OH浓度增大而呈碱性。(3) 电解用饱和食盐水的精制基本步骤：(4) 阳离子交换膜的作用将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na+)通过，而且阻止阴离子(Cl、OH)和气体通过。这样既可以防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。考点3 电解原理的有关应用 1 粗铜、纯铜、CuSO4

13、溶液2镀层金属、待镀金属制品、镀层金属离子32H+2e=H2；2Cl2e=Cl2 问：1、电解饱和食盐水的阴极产物、阳极产物分别是什么？2、转移的电子数和氢氧化钠的物质的量的关系？3、从Cl- Cl2一定需要加氧化剂吗？4、阴极产物和阳极产物能接触吗？5、饱和食盐水为何需要精制？如何精制？【例3】（09广州市高三调研测试）下列关于铜电极的叙述正确的是学科网A铜锌原电池中铜电极上发生氧化反应学科网B电解饱和食盐水制烧碱时，用铜作阳极学科网C电解法精炼铜时，粗铜连接电源的正极学科网D电镀铜和精炼铜时，均用纯铜作阴极学科网解析 铜锌原电池中铜电极为正极，发生还原反应；电解饱和食盐水制时，阳极为石墨；

14、电解法精炼铜时，粗铜作阳极被氧化，纯铜作阴极，故C正确；电镀铜时，铜作阳极被氧化而进入溶液中。【答案】C规律总结 电解精炼镍的化学原理类似电解精炼铜，要熟悉电解精炼铜的有关知识。 高考重点热点题型探究热点1 有关电解的基本原理的考查真题1（广东,20）三氧化二镍（Ni2O3）可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加放适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是A 可用铁作阳极材料B 电解过程中阳极附近溶液的pH升高C 阳极反应方程式为：2Cl2eCl2D 1mol二价镍全部转化为三价镍时

15、，外电路中通过了1mol电子思路分析 本题考查电解的基本原理，要熟练写出电解的电极反应并据此判断或计算解析根据“用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5”，则电解液中含有Ni2+、H+、Na+、Cl、OH，电解时阳极产生Cl2，电极反应为2Cl2eCl2，故C对，阳极不可能是活泼性电极如铁，故A错。阳极产生Cl2与碱反应，故pH值降低，故B错。由Ni2+e= Ni3+，则1mol二价镍全部转化为三价镍时，失去1mol电子，所以D正确。【答案】CD 真题2 （08全国卷）右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附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是( ) A逸出气体

16、的体积：a电极的小于b电极的B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Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色思路分析 本题考查电解时离子的放电顺序，据此写出电极反应。解析Na2SO4=2NaSO42，H2OHOH，SO42和OH移向b电极，Na和H移向a电极，在b电极 上：4OH-4e =2H2OO2，在a电极上：2H2e =H2，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上H放电，所以a电极附近的c(OH)c(H)，滴加石蕊试液a电极附近变蓝色，同理，b电极附近变红色。【答案】D。名师指引有关电解的基本原理的考查，高考

17、中经常考查有关电极反应式、实验现象、反应产物、pH变化、电子得失等。做好此在考题，关键是掌握电极反应规律。 (1)阴极反应：得电子被还原 特点：电极本身不参加反应，一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子。 (2)阳极反应：失电子被氧化 若阳极是由活性材料做成，阳极金属失去电子而被氧化；若阳极是由C、Pt、Au等惰性材料做成，则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。(3)解题时先看电极再分析阴阳离子的放电顺序。新题导练1(09届广东五校高三第三次联考)如图a、b、cd均为石墨电极，通电进行电解。下列说法正确的是A甲中a的电极反应为：4OH-4e-=O2+2H2OB电解时向乙中滴入酚酞试剂，c电极附

18、近先变红。C当d电极产生2g气体时，b极有32g物质析出。D电解后向乙中通入适量HCl气体，溶液组成可以恢复到原电解前的状态。2（汕头市金山中学2009届高三上学期期末测试）如下图（a）为持续电解饱和CaCl2水溶液的装置（以铂为电极，A为电流表），电解1小时后 Cl-放电完毕，图（b）从1小时起将CO2连续通入电解液中，请在图（b）中完成实验（a）中电流对时间的变化关系图，并回答有关问题。（1）完成实验（a）中电流对时间的变化关系图。（2）电解时F极发生 反应，电极反应式为 ；通CO2前电解的总化学方程式为 _ 。（3）通CO2前电解池中产生的现象： 。热点2 电解的有关计算真题3 （08全

19、国卷）电解100mL含 c（H+）0.30mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是（ ）A0.10mol/LAg+ B0.02mol/L Zn2+C0.20mol/L Cu2+ D0.20mol/L Pb2+思路分析本题考查电解时离子的放电顺序，据此写出电极反应进行计算。解析根据离子的放电顺序可知，当电路中通过0.04mol的电子时，能析出金属的只有选项A和C，根据Age-=Ag和Cu22e-=Cu可知，析出的金属的物质的量分别为0.04mol的Ag和0.02mol的Cu，其质量分别为4.32g和1.28g。【答案】A。真题4 （08天津卷）下列叙述正

20、确的是（ ）A在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应B用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2C用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1 mol电子转移，则生成1 molNaOHD镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀思路分析 要根据电极反应进行计算解析选项A中在电解池的阴极是阳离子得到电子，发生的是还原反应；选项B中用惰性电极电解Na2SO4溶液，实际上是电解水，在阴极上：2H2e =H2，在阳极上：4OH-4e =2H2OO2，所以阴阳两极产物的物质的量之比为21；选项C中2NaCl2H2O2NaOHCl2H2，每生成2mol的NaOH转移的电子数为

21、2mol，所以转移1mol电子，生成的NaOH就是1mol；选项D中镀层破损后，镀锡铁组成的原电池，Fe作负极而被腐蚀，镀锌铁组成的原电池，Zn作负极，所以镀锡铁板比镀锌铁板更容易腐蚀。【答案】C。名师指引解答电解计算题的方法思路(1)首先分析出能在阴阳两极放电的物质或离子,排出阴阳离子的放电顺序,再据此确定发生电极反应。(2)简单装置中各电极产物间的计算在一个装置中进行电解时,各电极产物不同,但各电极反应中得到或失去的电子数相等.根据此标准可对各电极产物、溶液中的产物,以及反应消耗的物质进行计算。(3)复杂装置中(指多个装置串联连接)各电极产物的判断。在串联电解装置中,各电极电子转移数相等.

22、据此可计算各电极产物,溶液中的氢离子和氢氧根离子的浓度变化。新题导练3（广东省2009届高三第二次六校联考）如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则以下说法正确的是 A电源B极是正极B(甲)、(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1 : 2 : 2 : 2C欲用(丙)装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液D装置(丁)中Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷热点3 电解原理的应用真题5（08上海卷）取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发

23、现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是( ) Ab电极是阴极 Ba电极与电源的正极相连C电解过程中水是氧化剂 Db电极附近溶液的pH变小思路分析本题考查了电解应用之一电解饱和食盐水.解析a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色，说明a极负极产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为：2Cl-2e =Cl2，b为阴极，2H2O4e =H22OH，所以b极附近的pH增大。【答案】D名师指引 电解原理的应用的考查有不少考查方法,但最常见还是教材中的几种应用,因此要认真掌握常见的电解原理的应用,包括电解饱和食盐水

24、、电解精炼、电镀等，在此基础上进一步加深对电解原理的理解掌握，才能以不变应万变。新题导练4 (广东省中山一中2009届高三第二次统测化学试题)海水中蕴藏着丰富的资源。海水综合利用的流程图如下。（1）用NaCl做原料可以得到多种产品。 工业上由NaCl制备金属钠的化学方程式是_ _。 实验室用惰性电极电解100 mL0.1 mol/LNaCl溶液，若阴阳两极均得到112 mL气体（标准状况），则所得溶液的pH为_ _（忽略反应前后溶液的体积变化）。 电解氯化钠稀溶液可制备“84消毒液”，通电时氯气被溶液完全吸收，若所得消毒液仅含一种溶质，写出相应的化学方程式：_ _。（2）分离出粗盐后的卤水中蕴

25、含着丰富的镁资源，经转化后可获得MgCl2粗产品。物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8Mg(OH)29.911.1 粗产品的溶液中含有Na+、Fe2+、Fe3+和Mn2+，需将Fe2+、Fe3+、Mn2+转化为沉淀除去。Fe(OH)2呈絮状，常将其转化为Fe(OH)3而除去（生成氢氧化物沉淀的pH见表）。若只加一种上述（1）中得到的产品，该物质的化学式为_，控制溶液的pH为_。 在家用电热水器不锈钢内胆表面镶嵌镁棒，利用电化学原理来防止内胆腐蚀，写出正极的电极反应式：_。 抢分频道限时基础训练卷1. (全国卷)关于电解NaCl水溶液

26、,下列叙述正确的是( ) A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性2如图所示，、分别是直流电源的两极，通电后发生a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出。符合这一情况的是 ( ) A极板B极板X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl23某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3:1。用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段，下列叙述

27、不正确的是( ) A阴极自始至终只有H2 B阳极先析出Cl2后析出O2C电解最后阶段为电解水 D溶液pH不断增大，最后为74（高考重庆理综）如图所示，下列叙述正确的是AY为阴极，发生还原反应BX为正极，发生氧化反应CY与滤纸接触处有氧气生成DX与滤纸接触处变红5（高考宁夏卷理科综合）（1）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应： ； 银片上发生的电极反应： 。 （2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：产生氢气的体积(标准状况)；通过导线的电量。（已知NA6.021023/mol，电子

28、电荷为1.601019C）6(全国理综)电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时， 同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的现象是 。Y电极上的电极反应式为 ，检验该电极反应产物的方法是 (2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是 ，电极反应式是 。Y电极的材料是 ，电极反应式是 。7(广东五校联考) 用惰性电极电解NaCl与NaHCO3混合溶液，测得溶液pH变化如下图所示。

29、在0t时间内，两个电极上的电极反应式为: 阳极 ；阴极 。 用离子方程式表明0t1时间内，溶液pH升高比较缓慢的原因: 。8（珠海07模拟）将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电源正极相连，铂片与电源负极相连，以电流强度1A通电10min，然后反接电源，以电流强度2A继续通电10min。下列表示铜电极、铂电极、电解池中产生气体的质量和电解时间的关系图正确的是 A B C D 9（模拟题）用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（ ）A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1:1B电解CuSO4溶液一段时间后，再加入一定质量Cu(OH)2，溶液能与原溶液完全一样C电解硫酸钠溶液时，Na