2022年电解池总复习 .pdf
教学目标知识点：电解池的工作原理、电解在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用考点：电解池阴、阳极的电极方程式和电解反应方程式的书写能力：能正确书写阴、阳极的电极方程式和电解反应方程式；能从题目中筛选有用的信息并对信息进行加工方法：讲练结合法，对比筛选法重点难点电解池的工作原理及在工业中的应用课堂教学内容知识盘点：一电解池基本概念1、电解、电解池的概念电解：电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程。电解池： 借助电流引起氧化还原反应的装置，即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽。2、电解池的形成条件、反应类型。（1）电解池的形成条件：电源；电极（惰性或非惰性）；电解质（水溶液或熔化态）。（2）反应类型：非自发的氧化还原反应。3、 电极名称、电极反应。（1）电极名称：由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；（2）电极的种类(依材料分 ) 惰性电极： Pt、Au 、石墨等活性电极：除Pt、Au、石墨外（3）电极反应判断：阳极： 发生氧化反应若为惰性电极，则电极本身不反应，溶液中的阴离子失去电子，阴离子放电顺序(还原性强弱顺序)：S2 IBrClOH含氧酸根F-若为活性电极：则电极本身失去电子，发生氧化反应。阴极： 发生还原反应电极本身不反应，溶液中阳离子在阴极上获得电子，阴极材料(金属或石墨 )总是受到保护。当 H+的浓度较小时，Ag+ Hg2+Fe3+Cu2+Pb2+ Sn2+Fe2+Zn2+H+Al3+ Mg2+Na+Ca2+K+当 H+的浓度较大时，Ag+ Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+ Al3+Mg2+Na+Ca2+K+4、 电子流向：电源 负极沿导线 阴极电解 溶液 中离子的移动 阳极沿导线 电源正极二、电解原理应用 : 1、电解饱和食盐水（氯碱工业）反应原理阳极（石墨）：2Cl- - 2e-= Cl2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页阴极（铁）： 2H+ + 2e-= H2 总反应： 2NaCl+2H2O电解=H2 +Cl2 +2NaOH 设备（阳离子交换膜电解槽）组成：阳极 Ti、阴极 Fe 阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。电解生产主要过程：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、电镀：用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子。电镀锌原理：阳极Zn2e = Zn2+ 阴极Zn2+2e =Zn电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。在电镀控制的条件下，水电离出来的H+和 OH 一般不起反应。3、电解冶炼活泼金属Na、 Mg、Al 等。4、电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2+。铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成“ 阳极泥 ” 。（一）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，电镀液必须含有镀层金属的离子粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液电极反应阳极Cu 2e- = Cu2+ 阴极Cu2+2e- = Cu 阳极： Zn - 2e- = Zn2+Cu - 2e- = Cu2+等阴极： Cu2+ + 2e- = Cu （二）电解、电离和电镀的区别电解电离电镀条件受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用实质阴阳离子定向移动，在两极发生氧化还原反应阴阳离子自由移动，无明显的化学变化用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金实例CuCl2电解= CuCl2CuCl2=Cu2+2Cl 阳极Cu 2e- = Cu2+阴极Cu2+2e- = Cu 关系先电离后电解，电镀是电解的应用练习： 1.如图所示各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是（）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页A B C D 2.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、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Fe2 Ni2Cu2）A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni22e Ni B电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和 Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu 和 Pt 三、电解实例及规律1、电解类型电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如H2SO4、NaOH、K2SO4等）的电解电解电解质型：无氧酸（除HF 外）、不活泼的无氧酸盐（氟化物除外，如HCl 、CuCl2等）溶液的电解。 放 氢 生 碱 型 ： 活 泼 金 属 的 无 氧 酸 盐 （ 氟 化 物 除 外 ， 如N a C l ） 溶 液 的 电 解 。 放 氧 生 酸 型 ： 不 活 泼 金 属 的 含 氧 酸 盐 （ 如C u S O4、 A g N O3等 ） 溶 液 的 电 解2、使电解后的溶液恢复原状的方法：先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如：NaCl 溶液：通 HCl 气体（不能加盐酸）；AgNO3溶液：加Ag2O 固体（不能加AgOH ）； CuCl2溶液：加CuCl2固体； KNO3溶液：加 H2O； CuSO4溶液： CuO（不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3）等。练习： 1.化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是A明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化B在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率CMgO 的熔点很高，可用于制作耐高温材料D电解 MgCl2饱和溶液，可制得金属镁2.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，发现b 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3.某学生设计了一个“ 黑笔写红字 ” 的趣味实验。 滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是( ) 铂片滤纸铅笔祝你成功a b 直流电源精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页A铅笔端作阳极，发生还原反应B铂片端作阴极，发生氧化反应C铅笔端有少量的氯气产生Da 点是负极， b点是正极4.用石墨做电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使用电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的ACuSO4 BH2O CCuO DCuSO4 5H2O 四、电解中电极附近溶液pH 值的变化规律（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。C电解过程中 ,只产生 H2, pH 变大。D电解过程中,只产生 O2, pH 变小。口诀 ：“ 有氢生成碱，有氧生成酸；都有浓度大,都无浓度小 ” 。（ “ 浓度大 ” “浓度小 ” 是指溶质的浓度）四、电解的计算方法：应用阴、阳两极得失电子守恒进行有关计算。例 1 将两个铂电极插入500mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为A.4 10-3mol/LB.2 10-3mol/LC.1 10-3mol/LD.1 10-7mol/L 例 2. 500 mL KNO3和 Cu(N03)2的混合溶液中c(NO3) 6.0 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到224 L 气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( )A原混合溶液中c(K)为 4 mol L1 B上述电解过程中共转移4 mol 电子C电解得到的Cu 的物质的量为0.5 mol D电解后溶液中c(H)为 2 mol L1例 3. 甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol/LNaCl溶液与 0.1mol/LAgNO3溶液后，以Pt 为电极进行电解时，在A、B、C、D 各电极上生成物的物质的量之比为:_ 链接高考【例题 1】(20XX 年高考大纲版卷 9)电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O72）时，以铁板作精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O72+ 6Fe2+ +14H+=2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O，最后 Cr3+以 Cr(OH)3形式除去，下列说法不正确的是A. 阳极反应为Fe2e=Fe2+B. 电解过程中溶液pH 不会变化C. 过程中有 Fe(OH)3沉淀生成D. 电路中每转移12 mol 电子，最多有1 mol Cr2O72被还原【例题 2】(20XX 年高考海南卷 12)下图所示的电解池I 和 II 中， a、b、 c 和 d 均为 Pt 电极。电解过程中，电极b 和 d 上没有气体逸出，但质量均增大，且增重bd。符合上述实验结果的盐溶液是【例题 3】(20XX 年高考北京卷 9)用石墨电极电解CuCl2溶液（见下图）。下列分析正确的是A. a 端是直流电源的负极B.通电使 CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应：Cu2+ + 2eCu D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体【例题 4】(20XX 年高考天津卷 6)为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以A1 作阳极、Pb 作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：电池： Pb(s) +PbO2(s) + 2H2SO4(aq) = 2PbSO4(s) + 2H2O(l) 电解池： 2Al+3H2OAl2O3+3H2电解过程中，以下判断正确的是【例题 5】(20XX 年高考浙江卷 11)电解装置如图所示，电解槽内装有KI 及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知： 3I2 + 6OH=IO3+ 5I+ 3H2O，下列说法不正确的是A右侧发生的电极方程式：2H2O + 2e=H2 +2OHB电解结束时，右侧溶液中含有IO3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页C电解槽内发生反应的总化学方程式KI + 3H2O = KIO3 + 3H2D如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变课后巩固1. 在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（）A原电池正极和电解池阳极所发生的反应B原电池正极和电解池阴极所发生的C原电池负极和电解池阳极所发生的反应D原电池负极和电解池阴极所发生的反应2、关于原电池和电解池的叙述正确的是（）A原电池失去电子的电极称为阴极B电解池的阳极、原电池的负极都发生氧化反应C原电池的两极，一定要由活动性不同的两种金属组成D电解时电解池的阳极一定是阴离子放电3用石墨作电极，电解1 mol L1下列物质的溶液，溶液的pH保持不变的是( ) AHCl BNaOH C Na2SO4DNaCl 4在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是( ) A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子B铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子C铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子D锌用阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子5、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是NiO(OH)H2122Ni(OH)。 根据此反应式判断，下列叙述中正确的是：( ) A电池放电时，电池负极周围溶液的pH 值不断增大B电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被还原D电池放电时，H2是负极6.电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，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 极附近观察到的实验现象是。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，电极反应式为。Y 电极的材料是，电极反应式为。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）7 1958 年世界上第一个心脏起搏器在瑞典植入人体成功，使用寿命长达10 年之久这种能源起精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页搏器中安装了寿命最长、可靠性最高的锂碳电池这种电池容量大，电压稳定，能在56.771.1温度范围内正常工作，现已在火箭、 移动电话、 笔记本电脑中广泛使用它采用锂和石墨作电极，四氯化铝锂 (LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯中(SOCl2)组成电解质溶液 电池总反应为： 8Li 3SOCl26LiCl Li2SO32S此电池中 _作负极，电极反应为_，_作正极精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页
