2022年电解池知识点及习题答案详解整.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 三电解池1、定义：借助外加电流引起的氧化仍原反应,把电能转化为化学能的装置；2 电解池及其应用电解池是将电能转化为化学能的装置2.1 电解的原理2.1.1 电解池装置构成 阴阳两个电极 ; 电解质溶液（或熔化的电解质）； 说明 : 与外接电源负极相连作为电解池的阴极,发生仍原反应；与外接电源正极相连的作为电解池的阳极；发生氧化反应；当然如要发生电解,仍要有外接直流电源设备,并构成闭合回路；2.1.2 电解原理分析以惰性电极电解硫酸铜溶液为例说明通电前 CuSO4 = Cu 2+ + SO 4 2- , H 2O = H + + OH-溶液中存在由电离产生的两种阳离子 Cu 2+ 和 H +, 两种阴离子 SO4 2- 和 OH- 通电后 离子定向移动 阳离子 Cu 2+ 和 H + 移向阴极 , 阴离子 SO4 2- 和 OH- 移向阳极 电极反应阴极 : 由于 Cu 2+ 比 H + 易得电子,故 2Cu 2+ + 4e- = 2Cu 发生仍原反应 阳极 : 由于 OH- 比 SO4 2-易失电子, 故 4OH - 4e- = 2H2O + O2 发生氧化反应 （或 2H 2O 4e- = O2 + 4H + ） 溶液 pH变化在阳极区, 由于水电离出的 OH- 得到电子形成 O 2逸出, 而 H+ 仍留在溶液中, 造成溶液中 nH+>nOH-,使溶液显酸性；总化学反应方程式 2CuSO 4 + 2H 2O = 2Cu + O2 + 2H 2SO42.1.3 放电次序阴极 A. 阴极材料 金属或石墨 总是受到爱护；B. 阳离子得电子次序 金属活动次序表的反表：（阳离子放电次序与浓度有关,并不肯定）K + <Ca 2+ < Na + < Mg 2+ < Al 3+< Zn 2+ < Fe 2+ < Sn 2+ < Pb 2+ < H + < Cu 2+ < Hg 2+ < Ag +阳极 A. 阳极材料是惰性电极 C、Pt 、Au、Ti 等 时：阴离子失电子：S 2 I Br Cl OH NO3 等含氧酸根离子F【说明】：如阳极是活泼电极时：电极本身被氧化,溶液中的离子不放电；中排在 Pt前的金属 2.1.4 电解规律1常见酸碱盐溶液的电解规律 惰性阳极 活性电极主要是指金属活动性次序表电解反应电解质类型规律例PH变化溶液复原法类型电解水含氧酸实质电解水 - > H2 + O 2电解稀 H2SO4降低加 H2O 强碱溶液实质电解水 - > H2 + O 2电解 NaOH溶液上升加 H2O 活泼金属含氧酸实质电解水 - > H2 + O 2电解 Na2SO4溶液不变加 H 2O 盐电解质分无氧酸酸 -> H2 + 非金属2HCl=H2 + Cl22 上升加 HCl解不活泼金属无氧盐 - > 金属 + 非金属CuCl2 = Cu + Cl中性加 CuCl2 酸盐名师归纳总结 放氧生酸不活泼金属含氧盐 + 水 -> 金属 +O2+酸2CuSO 4 +2H2O = 降低加 CuO（CuCO 3）第 1 页,共 4 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 酸盐 2Cu+O2+2H2SO4 放氢生碱 活泼金属无氧酸 盐 +水-> H 2 + 非金属 +碱 2KCl + 2H 2O = 上升 加 HCl 盐 H2+Cl 2+2KOH 2 溶液电解 pH变化规律如水中 OH-在阳极放电生成 O2, 就阳极区溶液增生 H +,pH 降低 ; 如水中 H +在阴极放电生成 H2, 就阴极区溶液增生OH-, pH 上升 ; 总反应的结果,如溶液生成酸 , 就溶液 pH 降低；如生成碱,就 pH 上升；4、电解反应方程式的书写步骤：分析电解质溶液中存在的离子；看阳极电极材料,确定阳极参与反应的物质；如阳极材料为活性电极,就电极材料本身放电；如阳极材料为惰性电极,就阳极是溶液中的阴离子依据放电次序进行放电确定电极、写出电极反应式；写出电解方程式；如：（阳极材料为惰性电极材料）电解 NaCl溶液（放氢生碱型）：2NaCl+2H2O 电解 =H2 +Cl 2 +2NaOH,溶质、溶剂均发生电解反应,电解 CuSO 4溶液（放氧生酸型）：2CuSO 4 + 2H 2O电解 =2Cu + O2 + 2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应,pH增大； pH 减小；pH增大；电解 CuCl2溶液（电解电解质本身）：CuCl 2电解 = CuCl 2 电解盐酸： 2HCl 电解 = H2 Cl2 溶剂不变,实际上是电解溶质,电解稀 H2SO4、 NaOH溶液、 Na2SO4溶液（电解水型）：2H2O电解 = 2H2 + O 2 ,溶质不变,实际上是电解水,导电性 , 从而加快电解速率（不是起催化作用）；如阳极材料为活性电极如pH分别减小、增大、不变；酸、碱、盐的加入增加了溶液用铜电极电解 Na2SO4溶液 : Cu +2H 2O电解 = CuOH 2 + H 2（留意：不是电解水；） 5. 电解池的阴阳极判定：由外电源打算：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；依据电极反应 : 氧化反应 阳极 ；仍原反应 阴极依据阴阳离子移动方向：阴离子移向阳极；阳离子移向阴极,依据电子几点流方向：电子流向 : 电源负极 阴极；阳极 电源正极电流方向 : 电源正极 阳极；阴极 电源负极2.2 电解的应用A、电解饱和食盐水（氯碱工业）反应原理阳极：2Cl- - 2e-= Cl 22NaCl+2H 2O电解 =H 2 +Cl2 +2NaOH阴极： 2H+ + 2e-= H 2总反应：设备（阳离子交换膜电解槽）组成：阳极 Ti 、阴极 Fe 图20-1 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 阳离子交换膜的作用：它只答应阳离子通过而阻挡阴离子和气体通过；制烧碱生产过程（离子交换膜法）食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca 2+、Mg 2+、Fe3+、SO42- 等） 加入 NaOH 液加入 BaCl 2溶液 加入 Na2CO3溶液 过滤加入盐酸 加入离子交换剂 NaR 电解生产主要过程（见图 20-1）： NaCl从阳极区加入,H2O从阴极区加入；阴极 H+ 放电,破坏了水的电离平衡,使 OH-浓度增大, OH-和Na+形成 NaOH 溶液；2.2.1 电镀电镀装置 : 以镀层金属作阳极 , 镀件挂在阴极 , 含镀层金属离子的盐为电镀液；电镀特点：电镀过程中镀层金属离子浓度不变；2.2.3 电解精炼 电解精炼铜为例 （1）装置：阳极 - 粗铜；阴极纯铜；电解质溶液- 铜盐溶液 如 CuSO 4 （2）电极反应阳极：粗铜失电子放电“ 溶解” ,Cu-2e- =Cu 2+；粗铜中比铜活泼的金属溶解变成阳离子进入溶液,比铜活泼性差的金属如 Au、Ag 等 珍贵金属 就落入阳极泥中；阴极：溶液中 Cu 2+得电子放电, Cu 2+ + 2e- = Cu 生成的 Cu 沉积在阴极上而得到精铜；3 原电池与电解池的比较项 目原 电 池电 解 池反应性质自发进行的反应氧化仍原反应多为非自发,但也可以是自发反应装置性质化学能转为电能电能转为化学能电极名称负极和正极阴极和阳极电极反应式负 极： 失电子氧化反应阴极： 得 电子仍原反应正 极： 得电子仍原反应阳极： 失 电子氧化反应离子迁移方向阳 离子移向 正极, 阴 离子移向 负阳离子移向 阴极, 阴离子移向 阳极极5电镀铜、精炼铜比较电镀铜 精炼铜形成条件 镀层金属作阳极,镀件作阴极,电 粗铜金属作阳极,精铜作阴极,CuSO4溶液镀液必需含有镀层金属的离子 作电解液阳极 Cu 2e- = Cu 2+ 阳极： Zn - 2e- = Zn 2+ Cu - 2e- = Cu 2+ 等电极反应阴极 Cu 2+2e- = Cu 阴极： Cu 2+ + 2e- = Cu 溶液变化 电镀液的浓度不变 溶液中溶质浓度减小4-02 如图 甲乙两池分别以碳棒、铂条、铝条、镁条为电极,并用导线相连接,以 NaCl、NaOH溶液为电解溶液,有关该装置的描述正确选项 D A. 乙池中 ,Mg极的电极反应是 Mg-2e- =Mg 2+B. 甲池中 ,Pt 极的电极反应是 2Cl2e- =Cl 2C. 随着反应的进行 . 乙池中 nNaOH 保持不变名师归纳总结 第 3 页,共 4 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - D.反应过程中 , 甲池中两极邻近溶液 PH C <PHPt 先判两池 , 乙为原电池,甲为电解池；乙池中,由于在 NaOH溶液中 Al 比Mg易失电子,故 Al 为原电池的负极,其电极反应式为：Al-3e- +4OH- = =AlO 2-+2H2O ； Mg为正极,其电极反应式为：3H2O+3e- =1.5H 2=Cl 2+3OH- ；甲池中 ,Pt 电极为阴极 : 2H+2e- =H2 , 碳棒 C 电极为阳极 2Cl- -2e- , 电解后溶液为 NaOH 溶液； 练4-03 如图 A、B为两个串联的电解池,已知 B池中 c为铁, d为石墨,电解质溶 液为 NaCl溶液；试回答：（1）如 A池为用电解原理精练铜装置,就 a电极名称为 阴 极,电极材料是 精铜,电极反应式为Cu 2+2e-=Cu ,电解质溶液可以是 CuSO4溶液；（2） B池中 c极Fe 电极反应式为 2H +2e-=H2（2H2O+2e-=H2 +2OH-）,如在 B池中加入少量酚酞试液,开头电解一段时间,铁极邻近呈 红 色；（3）如 A池 a极增重 12.8g, 就B池d极 石墨 上放出气体在标况下的体积为 4.48L ； 练4-04 金属镍有广泛的的用途；粗镍中含有少量的 Fe 、Zn、Cu、Pt 等金属杂质,可电解法制备高纯度原镍（已知： 氧化性： Fe 2+<Ni 2+<Cu 2+）, 以下表达正确选项 D A阳极发生仍原反应 , 其电极反应式是 Ni 2+ + 2e- = Ni B电解过程中 , 阳极质量的削减与阴极质量的增加相等C电解后 , 溶液中存在的阳离子只有 Fe 2+ 、Zn 2+D电解后 , 电解模底部阳极泥中中存在 Cu 、Pt 解析 这是电解的过程,阳极发生的是氧化反应 ,A错；阳极： Zn-2e- = Zn 2+ Fe-2e- = Fe 2+ Ni-2e- =Ni 2+ ,Pt 为惰性金属,不会放电,而 Cu要在金属 Ni全部氧化为 Ni 2+后才能放电,但此时 Cu已没有了支撑物了,结果和 Pt 一起落下,形成阳极泥,故 D 正确 ; 阴极：因氧化性 Ni 2+>Fe 2+>Zn 2+ , 所以只有 Ni 2+2e-=Ni , 可见,阳极质量削减的是“ 溶解” 下的 Zn、 Fe、 Ni,而阴极质量增加的只是析出的镍,两者质量是不相等的,故 B 错； ; 电解后 , 溶液中除留下 Fe 2+、Zn 2+ 外,仍有 Ni 2+ , C 也错； 练4-06 x,y 分别为直流电源的两极,通电后,发觉 a极质量加, b极处有无色无味气体放出,符合此情形的是： A 备选项 a 电极 B 电极 x 电极 溶液 x y A 锌（ Zn）石墨（ C）负 CuSO aB 石墨（ C）石墨（ C）负 NaOH b C 银（ Ag）铁（ Fe）正 AgNOD 铜（ Cu）石墨（ C）负 CuCl2 练4-13 用惰性电极和串联电路电解以下物质的水溶液 :1HCl 2NaNO 3 3CuCl 2 4AgNO3 在相同时间里理论上生成气体总体积 标 之比依次是 V1 :V2 :V3 :V4 = 4:3:2:1 解析 设各电极上转移的电量为 4e- , 就1: 阴极 -2H 2 , 阳极 -2Cl 2, 共 4;2: 阴极 -2H2 , 阳极 -1O 2, 共 3; 阴极 :4H+ -4e- =2H2阳极 :2OH- +4e- =O2 +2H+ 3: 阳极 - 2Cl 2 ;4: 阳极 -1O2 故V1 :V2 :V3 :V4 =4:3:2:1 名师归纳总结 第 4 页,共 4 页- - - - - - -