1、高考资源网（） 您身边的高考专家1.2 电能转化为化学能电解 学案（鲁科版选修4） 学习目标1.熟练掌握电极反应式的书写和电极产物的判断。2.利用电子得失守恒进行相关电解的计算。题型一电极反应式的书写及产物判断方法点拨：以惰性电极电解溶液时，分析电解反应的一般方法为：(1)判断阴、阳极，并分析电极材料的性质，尤其是阳极材料。(2)分析电解质溶液中的离子类别，明确离子的来源及放电顺序。(3)写出阴、阳极的电极反应式。(4)根据电子得失守恒及原子守恒写出电解的总反应式。例1 某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和MgCl2，对该溶液以惰性电极进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式。解析
2、该溶液由Cu(NO3)2、MgCl2和H2O三种物质组成，其中含有H、Cu2、Mg2 三种阳离子和NO、Cl、OH三种阴离子。H、Cu2、Mg2 在阴极上放电的先后顺序是Cu2HMg2，NO、Cl、OH在阳极上放电的先后顺序是ClOHNO。溶液中的OH和H均来自难电离的H2O。电极反应式为：第一阶段阳极：2ClCl22e阴极：Cu22eCu第二阶段阳极：2H2OO24H4e或4OHO22H2O4e阴极：4H2O4e2H24OH或4H4e2H2将电极反应式合并得电解反应的化学方程式。答案第一阶段的反应：CuCl2CuCl2；第二阶段的反应：2H2O2H2O2。变式训练1下图为持续电解CaCl2水
3、溶液的装置(以铂为电极)，A为电流表。电解一段时间t1后，将CO2连续通入电解液中。(1)电解时，F极发生_反应，电极反应式为_，E极发生_反应，电极反应式为_，电解总反应的离子方程式为_。(2)电解池中产生的现象_；_；_。答案(1)氧化2ClCl22e还原2H2eH22Cl2H2O2OHH2Cl2(2)通电后E极处溶液呈红色通电时，E极、F极均有气体生成通CO2时，溶液中先出现白色沉淀，继续通入CO2，沉淀又消失解析溶液中含有Ca2、H、Cl、OH，通电时，Ca2、H移向阴极，由于H放电能力比Ca2强，在E极上发生反应：2H2eH2；Cl、OH移向阳极，Cl在阳极放电：2ClCl22e，电
4、解至t1后，溶液中OH浓度增大，通入CO2后会有CaCO3沉淀生成。变式训练2用如图所示的装置进行电解，在通电一段时间后，铁电极的质量增加。 (1)写出乙杯中两极发生的电极反应式。阴极：_；阳极：_。(2)写出甲杯中发生反应的化学方程式：_。(3)C(左)、C(右)、Fe、Ag 4个电极上析出或溶解物质的物质的量之比是_。答案(1)AgeAgAgAge(2)2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2(3)2144题型二有关电解的计算方法点拨：电解的计算常用的三种方法：(1)根据电子得失守恒法计算：用于串联电路，阴、阳两极产物，正、负两极产物，相同电荷量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相
5、等；(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算；(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系找到已知量与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。1单一溶液的电解例2把两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上应析出银的质量是 ()A27 mg B54 mg C108 mg D216 mg解析由电子得失守恒知，eOHHAg，所以n(Ag)n(H)。AgNO3溶液电解后产生酸，产生的H的物质的量可由pH差来计算：pH从6.0变为3.0，
6、即H103 molL1，所以n(Ag)n(H)103 molL10.5 L5104 mol，m(Ag)n(Ag)M5104 mol108 gmol10.054 g54 mg。答案B变式训练3电解100 mL含H0.30 molL1的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是()A0.10 molL1 Ag B0.20 molL1 Zn2C0.20 molL1 Cu2 D0.20 molL1 Pb2答案C2混合溶液的电解例3 在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作电极进行电解，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况下)，则原混合液中，Cu2的物
7、质的量浓度为()A1 molL1 B2 molL1C3 molL1 D4 molL1解析分析电解H2SO4、CuSO4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知，两极产生的气体为O2、H2各0.1 mol，O2得到0.4 mol电子，H2失去0.2 mol电子。由电子得失守恒知，还有0.2 mol电子是Cu2失去的，故Cu2的物质的量是0.1 mol，则Cu2的物质的量浓度为1 molL1。答案A变式训练4常温下用石墨电极，电解100 mL 0.1 molL1的Cu(NO3)2和0.1 molL1的AgNO3组成的混合溶液，当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12 L时，假设溶液体积不变，下列
8、说法正确的是()A阴极增重1.4 g B所得溶液pH1答案B解析阴极可以放电的离子依次为0.01 mol Ag、0.01 mol Cu2，阳极可以放电的阴离子只有OH。(1)当阳极生成1.12 L O2时，电路中通过电子：n(e)0.05 mol40.2 mol，此时Ag、Cu2已全部析出，质量：0.01 mol108 gmol10.01 mol64 gmol11.72 g；因为当Ag、Cu2全部析出以后，相当于电解水，H不再增加。所以生成的H所带电荷与0.01 mol Ag、0.01 mol Cu2所带电荷相等。则溶液中生成H：H0.3 molL1，pH1。(2)当阴极生成1.12 L H2
9、时，表明Ag、Cu2已经放电完全。阴极增重、溶液pH与以上相等。3串联电路的电解例4 如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05 molL1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 molL1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是() A2241 B1121 C2111 D2121解析由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子守恒可得出：2eCuCl22AgO2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为1122241。答案A变式训练5下图所示装置中，甲
10、、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4的质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：(1)电源的N端为_极；(2)电极b上发生的电极反应为_；(3)列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：_；(4)电极c的质量变化是_g。答案(1)正(2)4OH2H2OO24e(3)水减少的质量：100 g4.5 g生成O2的体积：22.4 Lmol12.8 L(4)16解析由题中信息c的电极质量增加知：c极上析出铜，故c为阴极，d为阳极
11、，e为阴极，f为阳极。(1)N为正极，M为负极，a为阴极，b为阳极。(2)甲烧杯中b极上发生反应为4OH2H2OO24e。(3)电解K2SO4溶液实际上是电解水，设电解水的质量为m，则100 g10.00%(100 gm)10.47%，解得m4.5 g，即0.25 mol H2O，每电解2 mol H2O转移4 mol电子，故整个装置发生电极反应转移0.5 mol电子，产生O2的体积为VnVm22.4 Lmol12.8 L。(4)c极上析出铜的质量为64 gmol116 g。变式训练6如下图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是()AX极是电源负极，Y极是电源正极Ba极的电极反应是2ClCl22eC电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大DPt极上有6.4 g Cu析出时，b极产生2.24 L(标准状况)气体答案B解析b极附近溶液显红色，所以b极上的电极反应为2H2eH2。则Y为电源负极，X为正极，Pt为电解池阳极，Cu为阴极；a为阳极，b为阴极；C项，2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，所以电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐变小；D项，Pt极上发生氧化反应，不会有Cu析出。高考资源网版权所有，侵权必究！
