1、高考化学专题十二 电化学考点二 电解原理及应用点击观看考点视频撬点基础点 重难点1 电解使电流通过电解质溶液而在两极引起的过程。2 电解池(或电解槽)(1)定义借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转化为的装置。(2)构成条件有与相连的两个电极。两个电极插入中。形成。阴、阳氧化还原反应化学能电源电解质溶液(或熔融电解质)闭合回路(3)工作原理以惰性电极电解 CuCl2溶液为例：3 电解原理的应用(1)氯碱工业阳极(石墨)：2Cl2e=Cl2(氧化反应)阴极(铁或石墨)：2H2e=H2(还原反应)总反应：2NaCl2H2O=电解 2NaOHCl2H2(2)电镀和电解精炼铜电镀电解精炼铜概
2、念电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法运用电解的方法将粗铜提炼为纯铜主要目的使金属增强抗腐蚀能力、增大表面硬度等将粗铜提炼为纯铜示意图(3)冶炼金属电解熔融 NaCl 制取金属钠NaCl 在高温下熔融，并发生电离：NaCl=NaCl；通直流电后，阴极：，阳极：，总反应：电解熔融 MgCl2制取金属镁阴极：阳极：总反应：2Na2e=2Na2Cl2e=Cl22NaCl(熔融)=电解 2NaCl2Mg22e=Mg2Cl2e=Cl2MgCl2(熔融)=电解 MgCl2 电解熔融 Al2O3制取金属铝阴极：阳极：总反应：4Al312e=4Al6O212e=3O22Al2O3(熔
3、融)=电解 4Al3O2学霸巧学卡 电解原理应用时注意事项(1)阳离子交换膜(以电解 NaCl 溶液为例)，只允许阳离子(Na)通过，而阻止阴离子(Cl、OH)和分子(Cl2)通过，这样既能防止 H2和 Cl2混合爆炸，又能避免 Cl2和 NaOH 溶液作用生成 NaClO 影响烧碱质量。(2)电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。(3)电解精炼铜，粗铜中含有的 Zn、Fe、Ni 等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的 Cu2浓度会逐渐减
4、小。(4)电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。1.思维辨析(1)用惰性电极电解饱和食盐水，实验停止后要想使溶液复原需加入适量盐酸。()(2)电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的 Cl2进入阳极室。()(3)工业上可以通过电解熔融的 AlCl3制备 Al。()(4)工业上可以通过电解 MgCl2溶液制备 Mg。()(5)电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小。()(6)CuH2SO4=CuSO4H2可以设计成电解池，但不能设计成原电池。()(7)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。
5、()2利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是()A氯碱工业中，X 电极上反应式是 4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时，Z 溶液中的 Cu2浓度不变C在铁片上镀铜时，Y 是纯铜D制取金属镁时，Z 是熔融的氯化镁解析 A 项，X 为阳极，由于还原性 ClOH，电极反应为 2Cl2e=Cl2，错误；B 项，电解精炼铜时，Cu2减小，错误；C 项，电镀铜时，纯铜作阳极，故 C 错。撬法命题法 解题法 考法综述 高考对本考点的考查主要围绕电解池的工作原理的分析，要求考生准确判断阴阳极的基础上，熟记离子的放电顺序，会判断或书写电极反应式，学会根据守恒(元素守恒、电子守恒)进行
6、相关计算。命题法 1 电解总方程式或电极反应式的书写或判断典例 1 以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：下列说法不正确的是()A在阴极室，发生的电极反应为 2H2O2e=2OHH2B在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区 H浓度增大，使平衡 2CrO24 2HCr2O27 H2O 向右移动C该制备过程总反应的化学方程式为 4K2CrO44H2O=通电 2K2Cr2O74KOH2H2O2D测定阳极液中 K 和 Cr 的含量，若 K 与 Cr 的物质的量之比(nK/nCr)为 d，则此时铬酸钾的转化率为 1d2解析 观察实验装置，阴极反应为 4H2O4e=4OH
7、2H2，阳极反应为 2H2O4e=4HO2，阳极室 OH放电，导致 H浓度增大，使平衡 2CrO24 2HCr2O27 H2O 右移，从而在阳极区得到 K2Cr2O7，故 A、B、C 正确；D 项，设最初阳极室中的 K2CrO4为 1 mol，通电后转化的 K2CrO4为x mol，依题意有 2(1x)x22d1，x2d，K2CrO4的转化率为2d1 100%，故 D 项错误。【解题法】电解方程式书写的步骤和注意事项(1)方法步骤首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(勿忘水溶液中的 H和 OH)。然后排出阴、阳两极的放电顺序。阴
8、极：阳离子放电顺序：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K水溶液中 Al3、Mg2、Na、Ca2、K不放电，另外，阴极不管是什么材料，电极本身不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。阳极：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子(水溶液中含氧酸根离子不放电)。分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。(2)注意问题书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。注意题目信息中提示的离子
9、的放电，如电解法制取 KMnO4等。命题法 2 电解原理和规律的运用典例 2 电解产物的判断下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()AHCl、CuCl2、Ba(OH)2BNaOH、CuSO4、H2SO4CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析 电解质溶液电解时只生成氧气和氢气，相当于是电解水。根据电解时离子的放电顺序，当电解强酸、强碱、活泼金属含氧酸盐的溶液时均相当于电解水。典例 3 电解质的复原用惰性电极电解 100 mL CuSO4溶液一段时间后，可以通过添加 0.1 mol Cu(OH)2将溶液的量与浓度完全复原，则电解时电路中通过
10、的电子为()A0.1 mol B0.2 molC0.4 mol D0.8 mol解析 根据题意知，通过添加 0.1 mol Cu(OH)2将溶液的量与浓度完全复原，可知电解时 Cu2放电完全，且电解了一部分水。由 0.1 mol Cu(OH)2可知，电解时阴极产生了 0.1 mol Cu 和 0.1 mol H2，结合电极反应式知，通过的电子为 0.4 mol。典例 4 溶液 pH 值的变化以石墨为电极，电解 KI 溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()A阴极附近溶液呈红色B阴极逸出气体C阳极附近溶液呈蓝色D溶液的 pH 变小解析 以石墨为电极，电解 KI 溶液的方程式是 2KI
11、2H2O=通电 I2H22KOH。由于其中含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附近碘单质遇淀粉，溶液变为蓝色；在阴极由于产生氢气，溶液显碱性，遇酚酞，溶液变为红色。因为产生了碱，溶液碱性增强，所以溶液的 pH 变大。因此选项是 D。【解题法】电解规律归纳总结(1)电解水型(2)电解电解质型(3)放 H2生碱型(4)放 O2生酸型命题法 3 电化学有关计算典例 5 如图所示，通电 5 min 后，电极 5 的质量增加 2.16 g，请回答下列问题：(1)a 为电源的_(填“正”或“负”)极，C 池是_池。A 池阳极的电极反应为_，C 池阴极的电极反应为_。(2)如果 B 池中共收集到 224 mL 气
12、体(标准状况)且溶液体积为 200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中 Cu2的物质的量浓度为_。(3)如果 A 池溶液是 200 mL 足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电后，溶液的 pH 为_。负 电解2Cl2e=Cl2 Age=Ag0.025 molL113解析 根据已知条件通电 5 min 后，电极 5 的质量增加 2.16 g，说明电极 5 作阴极，银离子放电，电极反应为 Age=Ag，转移电子的物质的量为 0.02 mol，同时可知电极 6 作阳极，与电源的正极相连。同时可得 a 是负极，b 是正极，电极 1、3、5 作阴极，电极 2、4、6 作阳极。由此可得
13、(1)中答案。(2)B 池中电解总反应为 2CuSO42H2O=电解 2CuO22H2SO4，若转移 0.02 mol 电子时只收集到O2(只电解溶质)，则根据关系式 2CuSO4O24e可得 n(O2)0.005 mol，体积为 112 mL(标准状况)224 mL，说明溶质 CuSO4已耗完，然后电解水。设整个过程消耗 CuSO4 x mol，H2O y mol，则有 2x2y0.02，12x32y0.01，解得 xy0.005 mol，则 c(CuSO4)0.025 molL1。(3)由于 A 池中电解液足量，A 池中只发生反应 2NaCl2H2O=电解 2NaOHH2Cl2，根据关系式
14、 NaOHe，生成的 n(NaOH)0.02 mol，则 c(NaOH)0.02 mol0.2 L 0.1 molL1，即溶液的 pH13。【解题法】电化学有关计算的类型和方法技巧(1)计算类型原电池和电解池的计算主要包括以下几个方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)；溶液 pH 的计算；相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算；产物的量与电荷量关系的计算。(2)解题方法根据得失电子守恒法计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。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出比例式计
15、算。根据关系式计算借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。串联电路中各电极得失电子数相等，即电路中通过的电量(电子总数)相等。如以通过 4 mol e为桥梁可构建如下关系式：该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。特别提醒：在电化学计算中，还常利用 QIt 和 Qn(e)NA1.601019 C 来计算电路中通过的电量。命题法 4 原电池和电解池组合装置分析典例 6 某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为_(
16、填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入 CH3OH 电极的电极反应为_。(2)乙池中 A(石墨)电极的名称为_(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_。(3)当乙池中 B 极质量增加 5.40 g 时，甲池中理论上消耗 O2的体积为_mL(标准状况)，丙池中_极析出_g 铜。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成 NaCl 溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的 pH 将_(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的 pH 将_(填“增大”“减小”或“不变”)。原电池CH3OH6e8OH=CO23 6H2O阳极4AgNO32H2O=电解 4AgO24HNO3280D 1.60减小
17、增大解析(1)甲池为原电池，通入 CH3OH 的电极为负极，电极反应为 CH3OH6e8OH=CO23 6H2O。(2)乙池中为用惰性电极电解 AgNO3溶液，其中 A 作阳极，B 作阴极，总反应为 4AgNO32H2O=电解4AgO24HNO3。(3)根据各电极上转移的电子相同，则 n(Ag)4n(O2)2n(Cu)，故 V(O2)145.4010822.4 L0.28 L280 mL，m(Cu)125.4010864 g1.60 g。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成 NaCl 溶液，根据丙中总反应 2NaCl2H2O=电解 2NaOHH2Cl2，溶液 pH 增大，而甲中总反应为 2CH3
18、OH3O24KOH=2K2CO36H2O，溶液 pH 减小。【解题法】电化学组合装置问题分析步骤解答该类试题，透彻理解电化学原理是基础，准确判断电池种类是关键，灵活利用电子守恒是处理数据的法宝。具体可按以下三个步骤进行：第一步：准确判断电池类型(1)直接判断非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如下图中，A 为原电池，B 为电解池。(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断原电池一般是两种不同的金属电极或一个为金属电极另一个碳棒做电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电
19、极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如右图中，B 为原电池，A 为电解池。(3)根据电极反应现象判断在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型，如图。若 C 极溶解，D 极上析出 Cu，B 极附近溶液变红，A 极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D 是正极，C 是负极；甲是电解池，A 是阳极，B 是阴极。B、D 极发生还原反应，A、C 极发生氧化反应。第二步：利用相关概念进行分析判断在确定了原电池和电解池后，利用有关概念作分析和判断，如电极的判断、电极反应方程式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动方向、pH 的变化及电解质溶液的恢复等。只要按照各自的规律分析即可。第三步：利用守恒进行数据处理原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：串联电路中各处电流相等；并联电路中总电流等于各支路电流之和。在此基础上分析处理其他各种数据。撬题对点题 必刷题