1、2013化学复习知识点深度剖析教案： 专题六 第三节 电解原理及其应用（人教版）考纲解读考纲要求要求名师解读1.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1借助于新情境，考查电解池的工作原理(包括电流或电子的流向、电解质溶液中离子的移动方向)、电极反应式和总方程式的书写、原电池的设计等。2原电池与电解池的综合应用的考查主要集中在新型燃料电池、金属的腐蚀与防护、氯碱工业、铜的精炼、电镀、电冶金的原理上。3与STSE(科学、技术、社会、生活)相结合的新能源开发及综合利用的考查仍将是今年高考命题的“宠儿”。2. 了解电解原理的应用，如氯碱工业、铜的精炼、电镀等。基础巩固1.电解在 作用下，
2、电解质在两个电极上分别发生氧化、还原反应的过程称为 。在此变化过程中，电源向反应体系提供 ， 转化为 “储存”于生成物中；我们把这种 的装置，称为电解池；该装置由 、导线、 以及 或 构成。在电解池中，我们把与电源正极相连的电极称为 ，该极上发生 反应；与电源负极相连的电极称为 ，该极上发生 反应。电解熔融的氯化钠时，其阳极反应式为 ，阴极反应式为 。电解池中选用惰性电极时，电解液中的阴离子在 极上放电，常见阴离子的放电顺序为 ；电解液中的阳离子在 极上放电，常见阳离子的放电顺序为 ；写出用石墨电极电解氯化钠溶液时，其阳极反应式为 ，阴极反应式为 。2. 电解精炼铜电解精炼铜的电解池中， 做阳
3、极， 做阴极，电解质溶液为 ；阳极反应式为 ，阴极反应式为 ；电镀池中， 做阳极， 做阴极，电镀液通常采用含 离子的盐溶液。探究实验拓展实验：蔗糖焰火【原理】蔗糖含有碳、氢和氧3种元素，它具有可燃性。因此，当浓H2SO4滴下去跟氯酸钾起作用时，便生成了奇臭的二氧化氯气体： 3KClO3+2H2SO4(浓)=2KHSO4+KClO4 +2ClO2+H2O 由于这种气体具有极强的氧化能力，能使蔗糖猛烈燃烧，便产生了火焰，分别在里面添加的硝酸锶，镁粉、硝酸钡是显色物质，加硝酸锶产生红色焰火，加镁粉产生白色焰火，加硝酸钡产生绿色焰火。金属焰色反应即是靠这些颜色来鉴别各种金属盐。【准备】瓷坩埚3只，砖头
4、若干块，玻璃管1支。蔗糖、氯酸钾、硝酸锶、硝酸钡、镁粉、浓硫酸【操作】把等量的蔗糖和氯酸钾分别在研钵中研细，然后分作三等分，放在3张纸上，再在这3张纸里分别加入硝酸锶、镁粉和硝酸钡，混和均匀，放入3只坩埚中，坩埚分别放入砖头中，砖头的放置如图示。 表演时，拿一支玻璃滴管吸取浓硫酸(共计2ml左右)，然后分别滴加入这3只坩埚中，里面便分别喷出红、白、绿三色焰火来。练一练：1.在反应3KClO3+2H2SO4(浓)=2KHSO4+KClO4 +2ClO2+H2O中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是_。 2.下列表格中给出具体元素焰色反应的颜色： a. 碱金属焰色反应的颜色：元素名称锂 钠钾铷呈现
5、颜色紫红色黄色紫色紫色 b.A族金属和铜焰色反应的颜色：元素名称钙锶钡铜呈现颜色砖红色洋红色黄绿色绿色上述表格中列举发生焰色反应的元素，仅有_不是主族元素（填元素名称）。3罗伯特威廉伍德是美国著名物理学家，他平时在一家饭馆包饭，有一天，他吃了一盘鸡，吃饱之后，从上衣口袋里掏出一小包粉末，洒在盘中剩余的骨头上，邻座就餐的人都感到非常奇怪。第二天，罗伯特威廉伍德又来到这家餐馆就餐，当服务生把最后一道鸡汤端上来之后，他随身掏出携带的打火机，用筷子蘸了几滴鸡汤，洒在火焰上，火焰竟然变成了紫红色。他对周围就餐的人说：“果然不出我的所料，今天的鸡汤是使用昨天的剩骨头熬制的，因为我利用了一个化学原理检验出来
6、的”！餐馆的老板当时是面红耳赤，说不出一句话来。请同学们推断一下，罗伯特威廉伍德是利用的什么化学原理？他洒在盘中剩余的骨头上的那一小包粉末可能含有什么物质？参考答案：1. 1：2 2铜3焰色反应 罗伯特威廉伍德在吃剩的鸡骨头上洒了含有锂的化合物，因为含有锂的化合物灼烧时火焰呈紫红色。重点突破 一.直击考点：考点一 电解原理考查 该考点经常以选择题题型出现。电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解；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化学能的装置叫做电解池。构成电解池的条件：直流电源；两个电极；电解质溶液或熔融态电解质。【例1】如图是电解CuCl2溶液的装置
7、，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是( )图5-2-1 Aa为负极，b为正极 Ba为阳极，b为阴极 C电解过程中，d电极质量增加 D电解过程中，氯离子浓度不变考点二 电解规律考查 该考点经常以选择题题型出现。用惰性电极材料电解电解质溶液的规律：【例2】如图所示，a、b、c、d均为铂电极，供选择的四组电解质溶液如表所示，要满足的条件是：工作一段时间后，甲槽电解液的pH上升，而乙槽电解液的pH下降；b、c两极上放电离子的物质的量相等则应选用的电解质溶液是()ABCD甲槽NaOHAgNO3H2SO4KCl乙槽CuSO4CuCl2AgNO3AgNO3【解析】惰性电极电解电解质分为三种类型：纯
8、水型、混合型和电解质本身型。先分析甲槽，AgNO3溶液电解后会生成HNO3，pH减小，不符合题意，H2SO4电解后pH减小，不符合题意，排除B、C，在A和D中考虑乙槽中的pH都下降，若电解CuSO4溶液，b极是阳极，反应式：4OH4e = O22H2O，c极是阴极，反应式：Cu22e = Cu，因为转移电子数目相同，则b、c两极放电离子的物质的量之比为12，A选项排除【答案】D考点三 电极反应考查 该考点经常以选择题或填空题题型出现。电解池中跟直流电源正极相连的极叫阳极，阳极上发生氧化反应；跟直流电源的负极相连的电极叫阴极，阴极上发生还原反应。【例3】LiAl/FeS电池是一种正在开发的车载电
9、池，该电池中正极的电极反应式为：2LiFeS2e=Li2SFe有关该电池的下列说法中，正确的是()ALiAl在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为1价B该电池的电池反应式为：2LiFeS=Li2SFeC负极的电极反应式为：Al3e=Al3D充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2SFe2e=2LiFeS考点四 电解应用考查 该考点经常以选择题或综合推断题型出现。电解是一种依靠外界能量的推动，将非自发的氧化还原反应分开，在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。其常用于物质的制备，比如：电解法制铝、氯碱工业、电解熔融的氯化镁制镁、电解精炼铜等。【例4】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、
10、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2Ni2Cu2)()A阳极发生还原反应，其电极反应式为：Ni22e=NiB电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Ni2和 Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt【答案】D 二.走出误区： 误区一 误认为电解酸的实质都一样酸分为含氧酸和无氧酸，用惰性电极电解硫酸、硝酸等含氧酸的实质是电解水，而电解盐酸、氢溴酸等无氧酸的实质是电解电解质本身。 【例1】 相同浓度的盐酸和硫酸，用铂做电极电解它们的溶液，电解一段时间后，下列说正确的是（ ）A. 盐酸和硫酸的浓度都
11、增大 B. 盐酸和硫酸的浓度都减小C. 盐酸的浓度减小，硫酸的浓度增大 D. 盐酸的浓度增大，硫酸的浓度减小误区二 思维定势、忽略量的多少 当电极材料为铂、碳等惰性电极时，根据电解时阳离子的放电规律，活泼金属阳离子的放电顺序是在H+之后，所以电解MgSO4、Al(NO3) 3、Na2SO4等溶液不会有金属析出，唯有电解CuSO4溶液会析出Cu。【例2】甲、乙两个电解池均以Pt为电极，且互相串联，甲池盛AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池电极质量增加2.16 g，乙池电极上析出0.24 g金属，则乙池中溶质可能是（ ）ACuSO4 B.MgSO4 C.Al(NO3
12、) 3 D.Na2SO4 误区三 忽视电极材料而错解 同样的电解质溶液，电极材料不同，则阳极的电极反应式和电解原理不相同。所以在解答与电解有关的题目时，一定要先辨明电极材料是活性电极还是惰性电极。 【例3】在25时，将两个铜电极插入一定质量的硫酸钠饱和溶液中进行电解，通电一段时间后，阴极上析出a mol气体，同时有W g Na2SO410H2O晶体析出。若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数为( ) A B C D 错解：D 误区四 因不能辨明题目考查的实质而错解 有的电解题目在解答时要先辨明该题电解的电解质是什么，也就是说题干所给的离子大多数根本就不能共存，那么，这类题目就要先判断离子共存，而
13、后在考虑电解原理。 【例4】在水中加入等物质的量的Ag+ Pb2+ Na+ SO42- NO3- Cl-,该溶液放在用惰性电极做电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量比是（ ） A.35.5:108 B.16:207 C.8:1 D.条件不足，无法判断错解：D原因：有的同学被该题中复杂多样的离子而蒙蔽住，不能从离子共存角度迅速排查，导致该题的解答陷入僵局，得出错误的结论而选择D。正解：C原因：首先判断溶液中的各离子是否能够共存，否则该题将会误入歧途。电解等物质的量的Ag+ 、 Na+ 、 Ba2+ 、NO3 、SO42、Cl，由于Ag+ 和Cl- 、Pb2+ 和SO42-相互反应
14、生成AgCl和BaSO4沉淀，故该题实质上是电解Na NO3溶液，也就是电解水，因此氧化产物氧气与还原产物氢气的质量比为32：4=8：1。 巩固复习1.可以将反应ZnBr2=ZnBr2设计成可充电电池，下列4个电极反应：Br22e=2Br2Br2e=Br2Zn2e=Zn2Zn22e=Zn其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是()A和B和C和 D和答案：A解析：充电时的阳极和放电时的负极均发生氧化反应。2下列关于铜电极的叙述正确的是 ()A铜锌原电池中铜是正极B用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极C在镀件上电镀铜时用金属铜作阳极D电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极答案：AC解析：A项，锌比铜活
15、泼，故铜作正极，正确；B项，电解冶炼铜时，粗铜作阳极，错误；电镀时，待镀金属作阴极，C正确；电解H2SO4制H2、O2时，阳极必为惰性电极，D错误3.关于电解NaCl水溶液，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4.把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为 （）A. 1： .： .： .：答案：D解析：假设电路中通过1 mol电子
16、，据K+K（得1e）、Mg2 Mg（得2e）、Al3Al（得3e），析出K、Mg、Al的物质的量分别为：1 mol/1、1 mol/2、1 mol/3，物质的量之比为：=6：3：2 。5电解100 mL含c(H)0.30 mol/L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 mol/L Ag B0.20 mol/L Zn2C0.20 mol/L Cu2 D0.20 mol/L Pb2答案：C解析：根据金属活动性顺序可知：排在氢以后的金属为Ag和Cu，而Zn和Pb排在H以前，所以Ag、Cu2的氧化性比H大，应优先于H放电而析出，因为0.01 mol
17、Ag的质量小于0.02 mol Cu的质量，所以C项正确。6下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法正确的是()A电解过程中阴极质量不断增加B电解过程中溶液的pH不断升高C此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况D电解后两极产生的气体体积比为217用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳板上同时产生b L氧气(标准状况)，从而可知M的相对原子质量为 ()A. B.C. D.答案：C解析：用惰性电极电解硝酸盐溶液时，两极发生的反应分别是：阳极4OH4e=2H2OO2，阴极Mxxe=M；设m为M的相对原子质量，根据电子守恒原理得：x，所以m.
18、8从NO3、SO42、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、OH、Cl等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是 ；若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是 ；若两极分别放出气体，且体积为1：1，电解质的化学式可能是 。提高训练9关于铅蓄电池的说法正确的是 ()A在放电时，正极发生的反应是Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s)B在放电时，该电池的负极材料是铅板C在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq)10用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是()电
19、解稀硫酸电解CuSO4溶液电解KOH溶液电解NaCl溶液A电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大B中电解一段时间后，向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复电解前的情况C中阳极消耗OH，故溶液浓度变小D中阴、阳两极上产物的物质的量之比为21答案：B解析：依据惰性电极电解规律，可知为电解水型，为放O2生酸型，为电解水型，为放H2生碱型。故B正确。11按下图所示装置做实验，若x轴表示流入阴极的电子的物质的量，则y轴可表示()c(Ag)c(NO)a棒的质量b棒的质量溶液的pHA BC D答案：D解析：由图象知：装置是电镀池，所以AgNO3溶液浓度不变12.某同学为了使反应2HCl2Ag=2AgClH
20、2能进行，设计了如图所示的四个实验，你认为可行的方案是()答案：C解析：该反应中Ag失电子被氧化；H得电子被还原生成H2，所以用Ag作阳极，电解含Cl的溶液即可。13某同学按下图所示的装置进行电解实验下列说法正确的是 ()A电解过程中，铜电极上有H2产生B电解初期，主反应方程式为：CuH2SO4CuSO4H2C电解一定时间后，石墨电极上有铜析出D整个电解过程中，H的浓度不断增大14.一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H)，实现了氨的电化学合成该过程N2和H2的转化率远高于现在工业上使用的氨合成法对于电化学合成氨的有关叙述正确的是 ()AN2在阴极上被氧化B可选用铁作为阳极材料C阳极
21、的电极反应式是N26e6H=2NH3D该过程的总反应式是N23H22NH3答案：D解析：据题意知总反应式为N23H22NH3，故N2应在阴极发生还原反应，故A、C错误；H2在阳极上失电子，故阳极应为惰性电极，B错误15.用惰性电极和串联电路电解下列物质的水溶液：NaCl, NaNO3, CuCl2, AgNO3，在相同时间内生成气体的总体积(同温同压下测定)，理论上由多到少的顺序是 ()ABC D16如图，烧杯中的溶质均足量，a、b、c、d、e均为石墨电极，通电一段时间后，a电极上有红色物质析出，以下说法正确的是()Ae电极上可以析出使湿润淀粉KI试纸变蓝的气体Bc电极周围溶液变红CA烧杯内溶
22、液的pH升高DB烧杯中加一定量的KCl固体可恢复原状17.以等质量的铂棒和铜棒做电极，电解硫酸铜溶液，通电一段时间后，其中一极增加质量为a g，此时两极的质量差为( )a g 2a g g 无法判断 A B C D18如图a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解(电解液足量)。下列说法正确的是()A甲中a的电极反应式为：4OH4e=O22H2OB电解时向乙中滴入酚酞溶液，c电极附近变红C向乙中加入适量盐酸，溶液组成可以恢复D当b极有64 g Cu析出时，c电极产生2 g气体答案：A解析：本题易误选C，在电解液足量的情况下，电解过程中只逸出H2和Cl2，只需补充氢和氯两种元素即可，不能加入盐酸，
23、因为盐酸中有H2O，应通入适量HCl气体才能达到目的。19某课外化学兴趣小组设计了如图所示装置(虚框内部分未画出)，在装置内起初发生的反应为：CuH2SO4=H2CuSO4(1)该装置的名称是_(2)A、B中至少有一种是金属_，接_(3)C溶液中含有_答案：(1)电解池(2)铜电源的正极(3)H2SO4解析：由于铜的化学活泼性不如氢，所给化学反应不能自发进行，若要使铜能置换出硫酸中的氢元素，需要外加电源，该装置为电解池在所给反应中铜被氧化，应与电源的正极相连接，故A、B中至少有一种为铜，C溶液应为稀硫酸20在如图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：(1)电源电极X为_极。(2)pH变化：A_，B_，C_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)通电5 min时，B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL。则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_(设电解前后溶液体积无变化)。(4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为_(设电解前后溶液体积无变化)。 (4)A装置的反应为：2KCl 2H2O2KOHH2Cl2，即反应中转移电子的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，为0.02 mol。c(OH)0.1 mol/L, 故pH13。