2022年高考专题电解池知识点和典型题 .pdf

《2022年高考专题电解池知识点和典型题 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考专题电解池知识点和典型题 .pdf（27页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、学习必备欢迎下载第 19 讲电解池基础考点梳理最新考纲1.了解电解池的工作原理， 能写出电极反应式和总反应方程式。2了解电解原理的应用。自主复习一、电解原理1电解原理(1)电解：使电流通过电解质溶液 (或熔融的电解质)而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。(2)电极名称与电极反应：与电源正极相连的为阳极，发生氧化反应；与电源负极相连的为阴极，发生还原反应。2电解 CuCl2溶液(1)阳极反应： 2Cl2e=Cl2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 27 页学习必备欢迎下载(2)阴极反应： Cu22e=Cu (3)总方程式： C

2、uCl2CuCl2二、电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)电极 反 应 ：阳 极 ： 2Cl 2e=Cl2阴极： 2H2e=H2(2)总反应方程式：2NaCl2H2O=电解2NaOHH2Cl2(3)应用：氯碱工业制H2、Cl2和NaOH。2电镀铜或电解精炼铜(1)两极材料：待镀金属或精铜做阴极，镀层金属或粗铜做阳极。(2)电极反应：阳极：Cu2e=Cu2阴极：Cu22e=Cu 3电解冶炼 Na (1)电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2Na2e=2Na 电解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 27 页学习必备欢迎下载(

3、2)总反应方程式：2NaCl2NaCl2(3)应用：冶炼 Na、Mg、Al 等活泼金属。网络构建电解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 27 页学习必备欢迎下载热点典例突破热点考向1.理解电解原理及利用电解原理进行创新实验设计。2应用电解原理解决工业、生产、生活中的实际问题。热点探究热点 1 电解原理1.电解原理：(1)电子流向：负极阴极；阳极正极。(2) (3)电解结果：在两极上有新物质生成。2电极反应式的书写：(1)阳极产物的判断金属阳极 除Pt、Au外 ：电极材料失电子，电极被溶解。惰性阳极 Pt、石墨等 ：阴离子失电

4、子。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 27 页学习必备欢迎下载阴离子放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根。(2)阴极产物的判断直接根据阳离子得电子顺序进行判断，阳离子放电顺序：AgHg2Fe3Cu2()H酸中Pb2Sn2Fe2Zn2(H水中）Al3Mg2NaCa2K3电解时溶液 pH 值的变化(1)由电解总反应方程式判断总的变化。(2)阳极区：失电子，产生 H或消耗OH，pH 减小。(3)阴极区：得电子，消耗 H或产生OH，pH 增大。【例 1】 某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是 () 精选学习资料 -

5、 - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 27 页学习必备欢迎下载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的浓度不断增大解析 从装置图可以看出铜接电源正极作阳极，石墨作阴极，应在阴极区产生 H2， 且 H浓度应逐渐减小，故 A、D 错。电解初期主要是电解H2SO4，而随电解进行，溶液中CuSO4浓度逐渐增大，Cu2参与电极反应而在石墨电极上析出 Cu，故 B、C 正确。答案BC 变式 1右图是电解饱和 NaCl 溶液的实验装置，其中c、d 为

6、石墨电极。则电解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 27 页学习必备欢迎下载下列有关判断中正确的是() Aa 为正极、 b 为负极Bc 为阴极、 d 为阳极C电解过程中， d 电极质量增加D电解过程中，氯离子浓度不变解析： 从电流方向可以判断电源中a为正极，b 为负极；因此电解池中 c 为阳极，d 为阴极。电解过程中，阴极上H得电子，放出 H2，电极质量不变，阳极上 Cl失电子，得到 Cl2，氯离子浓度减小。答案：A 热点 2 以惰性电极电解电解质溶液的规律1.电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐 (如 NaOH、H2

7、SO4、K2SO4等)的电解。阴极：4H4e=2H2阳极：4OH4e=O22H2O 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 27 页学习必备欢迎下载总反应： 2H2O22(H阴）2O（阳）2 电解电解质型：无氧酸 (除 HF 外)、不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外 )(如CuCl2等)溶液的电解。阴极：Cu22e=Cu 阳极：2Cl2e=Cl2总反应： CuCl2=电解Cu（阴）2lC（阳）3放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外 )(如 NaCl、MgBr2)溶液的电解。阴极：2H2e=H2阳极：2Cl2e=Cl24放氧生

8、酸型：不活泼金属的含氧酸盐(如 CuSO4、AgNO3等)溶液的电解。阴极：2Cu24e=2Cu 阳极：4OH4e=O22H2O 电解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 27 页学习必备欢迎下载【例 2】右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极 a 和 b 附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是() A逸出气体的体积： a电极的小于b 电极的B一电极逸出无味气体， 另一电极逸出刺激性气味气体Ca 电极附近呈红色， b 电极附近呈蓝色Da 电极附近呈蓝色， b 电极附近呈红色解析Na2SO4溶液

9、中存在 Na、 H、SO24、OH，通电后SO24和 OH移向 b 电极，Na和 H移向 a电极，在b 电极上： 4OH4e=2H2OO2，在 a 电极上： 2H2e=H2，所以产生的气体体积 a电极的大于 b 电极的；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 27 页学习必备欢迎下载两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上 H放电， 所以 a电极附近的 c(OH)c(H)，滴加石蕊试液a 电极附近变蓝色， b 电极附近变红色。答案D 变式2某溶液中含有两种溶质NaCl 和 H2SO4，它们的物质的量之比为。用石墨作电极电解该混合

10、溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是 () A阴极自始至终只产生H2B阳极先产生 Cl2，后产生 O2C电解最后阶段为电解水D溶液 pH 不断增大，最后为7 解析：电解质溶液中， n(Na)：n(Cl)：n(H)：n(SO24)3：3：2：1，开始电解产生 H2和 Cl2，相当于电解 HCl，当 H2SO4产生的 H耗完后，Cl有剩余，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 27 页学习必备欢迎下载此时阳极仍是Cl放电，阴极则为H2O电离产生的 H放电，此阶段相当于电解NaCl 溶液。 当 Cl耗完后阳

11、极 OH放电，阴极 H放电，相当于电解H2O。答案：D 热点 3 电解原理的应用1.氯碱工业原料的应用(1)粗盐的成分：粗盐中含有泥沙、Ca2、Mg2、Fe3、SO24杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。(2)杂质的危害： Ca2、Mg2等金属离子在碱性环境中会生成沉淀，损坏离子交换膜；此外，杂质的存在会使得到的产品不纯。除杂质时所加试剂的顺序要求是：Na2CO3必须在 BaCl2之后；加入盐酸在过滤之后。试剂加入顺序有多种选择：BaCl2，NaOH，Na2CO3，过滤，HCl BaCl2，Na2CO3，NaOH，过滤，HCl 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结

12、 - - - - - - -第 11 页，共 27 页学习必备欢迎下载NaOH，BaCl2，Na2CO3，过滤，HCl 阳极 (放电顺序： ClOH)：2Cl2e=Cl2阴极(放电顺序： HNa)：2H2e=H2在上述反应中， 由于 H在阴极上得到电子而生成 H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里 OH的浓度增大而呈碱性。2铜的电解精炼以粗铜作阳极、精铜作阴极，含有Cu2的溶液作电解质溶液。发生的反应：阳极：Cu2e=Cu2阴极：Cu22e=Cu 3电镀待镀金属制品作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液。阳极反应： Mne=Mn(进入溶液) 阴极反应

13、： Mnne=M(在镀件精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 27 页学习必备欢迎下载上沉积 ) 其特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、 溶液 pH 等保持不变。4用电解法制备Na、K、Mg、F2等活泼金属和非金属2NaCl2NaCl2MgCl2MgCl2【例 3】 Cu2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O 的电解池示意图如下， 电解总反应为： 2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是() A石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极D当有 0.1 mol 电子转

14、移时，有 0.1 mol Cu2O 生成解析此题考查电解原理。 由反应通电电解电解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 27 页学习必备欢迎下载前后化合价的变化， 可知 Cu 的化合价升高，失电子，发生氧化反应，所以Cu 电极应为电解池的阳极(接直流电源的正极)，发生的反应为： 2Cu2e2OH=Cu2OH2O，当反应中有 0.1 mol 电子转移时，生成的Cu2O 应为 0.05 mol，所以 B、C、D 均错误。而在电池的阴极(石 墨 电 极 )则 发 生 反 应： 2H 2e=H2，故 A 选项正确。答案A 变式 3下

15、列描述中，不符合生产实际的是 () A电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B电解法精炼粗铜， 用纯铜作阴极C电解饱和食盐水制烧碱， 用涂镍碳钢网作阴极D在镀件上电镀锌，用锌作阳极解析： 铁作为阳极会失电子，导致精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 27 页学习必备欢迎下载熔融的氧化铝中阳离子除铝离子外，还多了亚铁离子，所以选项 A 不符合实际；电解精炼铜时，粗铜为阳极，铜失电子进入溶液，然后在阴极析出铜， 故选项 B正确；电解饱和食盐水的目的是制备氢气、氯气和氢氧化钠，所以不需要电极发生反应，故用涂镍碳钢网作为阴极；电镀锌

16、是让溶液中的锌在镀件上析出，为了保证电镀液中锌离子的相对稳定，所以用锌作为阳极。答案：A 方法规律技巧有关电解的计算原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、 溶液 pH 的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类计算，均精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 27 页学习必备欢迎下载可概括为下列三种方法：1根据电子守恒计算用于串联电路、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等。2根据总反应式计算先写出电极反应式，再

17、写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。3根据关系式计算由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。4e4Ag2Cu2Cl22H2O24H4OH涉及电化学计算方面的要求不高，主要是能根据总反应式或电极反应式进行计算，有时运用物理中的电量知识解题。【考例】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 () 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 27 页学习必备欢迎下载A0.10 mol/L AgB0.20 mol

18、/L Zn2C0.20 mol/L Cu2D0.20 mol/L Pb2解析100 mL 溶液中各离子的物质的量分别为 n(H)0.03 mol，n(Ag)0.01 mol，n(Zn2)0.02 mol，n(Cu2)0.02 mol，n(Pb2)0.02 mol，当分别电解它们的溶液通过0.04 mol 电子时， A中 0.01 mol Ag 全部析出， 其质量为 1.08 g，B 中 H首先放电，因此析出Zn 为0.005 mol， 质量为 0.325 g， C 中 0.02 mol Cu 全部析出，质量为1.28 g，D 中 H首先得电子，析出Pb 为 0.005 mol，质量为 1.03

19、5 g，因此 C 中析出金属质量最大。答案C 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 27 页学习必备欢迎下载变式如图，X 和 Y 均为石墨电极：()若电解液为滴有酚酞的饱和食盐 水 ， 电 解 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ：_ ；电解过程中 _极(填阴或阳 )附近会出现红色。()若电解液为 500 mL 含 A 溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色的固态物质生成，Y 电极有无色气体生成；溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出X 电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g。(1)电解后溶液的pH 为

20、_；要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的 _(填加入物质的化学式 )。 (假设电解前后溶液的体积不变 ) (2)请你推测原溶液中所含的酸根离子可能是 _；并设计实验验证你的推测，写出实验的操作步骤、现象和精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 27 页学习必备欢迎下载结论： _ 。解析：()电解饱和食盐水时， 阴极2H2e=H2，而使 H2O 的电离平衡被破坏，最终导致阴极附 近 c(OH)c(H)，溶液显碱性，酚酞变红色。()由于 X 电极表面有红色的固态物质生成， Y 电极有无色气体生成，故而可知 A 不是 C

21、uCl2，而可能为 CuSO4或 Cu(NO3)2。由 2Cu22H2O2Cu4HO2264 g 4mol 1.6 g 0.05 mol 可得：c(H)0.05 mol0.5 L0.1 mol/L，故电解后溶液的 pH1。答案： ()2Cl2H2O2OHCl2H2阴()(1)1CuO或 CuCO3(2)硫酸根离子取少量待测液于试管中，滴加盐酸无明显现象，继续加入电解电解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 27 页学习必备欢迎下载氯化钡溶液若有白色沉淀产生，则证明是硫酸根离子(或：硝酸根离子取少量待测液于试管中，加热浓缩后滴

22、加浓硫酸和铜粉若有红棕色气体产生，则证明是硝酸根离子) 备选习题1.下列说法中正确的是 () 电解是将电能转化为化学能；电解是将化学能转变成电能；电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化；不能自发进行的氧化还原反应可通过电解的原理实现；任何物质被电解时，必导致氧化还原反应发生。ABCD解析：电解是将电能转化为化学能，发生氧化还原反应，电解液导电发生化精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 27 页学习必备欢迎下载学变化，故 A 正确。答案：A 2按如下图装置进行电解实验，下列说法正确的是 () A电解过程中铜电极上有O2产

23、生B整个电解过程中，溶液pH 不断减小C整个电解过程中， 石墨电极上一直产生 H2D电解初期，主反应方程式为：CuH2SO4CuSO4H2解析：考查电解知识的理解，较易。电极反应：阳极 (Cu)Cu2e=Cu2，阴极 2H2e=H2，A 错；电解初期，阳极溶液pH 几乎不变，阴极溶液pH 不断增大，B 错；由于电解发生以后，溶液中存在 Cu2， 而 Cu2放电能力比 H电解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 27 页学习必备欢迎下载强，故 C 错；D 正确。答案：D 3下列叙述正确的是 () A 在原电池的负极和电解池的阴

24、极上都发生失电子的氧化反应B用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比1：2 C 用惰性电极电解饱和NaCl 溶液，若有 1 mol 电子转移，则生成1 mol NaOH D镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀解析：A 项中电解池的阴极发生的是还原反应；B 项中用惰性电极电解Na2SO4溶液，实质是电解水，在阴阳两极上析出的是 H2和 O2， 其物质的量之比为；D 项中锡的活动性比铁弱，构成原电池时铁作负极，故镀锡铁板比镀锌铁板易腐蚀。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 27 页学习必备欢迎下载答案：C

25、4下列叙述中不正确的是() A电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应B电解饱和食盐水时， 阴极得到氢氧化钠溶液和氢气C原电池的正极发生氧化反应， 负极发生还原反应D精炼铜时，粗铜作电解池的阳极解析： 由原电池的工作原理可知，负极失去电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，故C 项错误。答案：C 5(2010 福建理综 )铅蓄电池的工作原理为： PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，研读下图，下列判断不正确的是() 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 27 页学习必备欢迎下载AK 闭合时，d 电极反应式

26、：PbSO42H2O2e=PbO24HSO24B当电路中转移 0.2 mol 电子时，I中消耗的 H2SO4为 0.2 mol CK 闭合时，中 SO24向 c 电极迁移DK 闭合一段时间后， 可单独作为原电池， d 电极为正极解析： 本题考查铅蓄电池，意在考查考生对电池的充电和放电过程所涉及的化学原理进行分析的能力。 根据图示，为原电池， a为正极， b 为负极， 为电解池，c 为阴极，d 为阳极。K 闭合时，d 为阳极，发生氧化反应：PbSO42e2H2O=PbO24HSO24，A 项正确；根据铅蓄电池的总反应知该反应中转移电子数为2e，则电路中转移0.2 mol 电子时， I 中消耗 0

27、.2 mol H2SO4，B精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 27 页学习必备欢迎下载项正确； K 闭合时， 中 SO24向阳极(d极)迁移，C 项错误；K 闭合一段时间后，c 电极析出 Pb，d 电极析出 PbO2，电解质溶液为H2SO4，此时可以形成铅蓄电池，d 电极作正极， D 项正确。答案：C 6将两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解，当电解液的pH 由 6.0 变为 3.0 时(设电解时阴极没有氢析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略 )。(1) 写 出 电 极 反 应 式 ， 阳 极 ：

28、_，阴极：_。(2) 电 极 上 应 析 出 银 的 质 量 是_精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 27 页学习必备欢迎下载_。(3) 欲 使 该 溶 液 复 原 应 加 入_。解析：由题意可知阳极 4OH4e=2H2OO2，OH来自水的电离，OH浓度减小，水的电离平衡右移，溶液酸性增强，设阴极上析出银的质量为x，依据电解规律，列出物质间对应关系式为：4AgO24e4H4108103 mg 4 mol x0.5 L103 mol L10.5 L106 mol L1电解前后溶液中H的物质的量变化超出 100 倍，可以忽略电解前溶液中H的物质的量，所以：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 27 页学习必备欢迎下载x4108103 mg0.5 L103 mol L14 mol54 mg 由于在两极上，一极析出Ag，另一极放出 O2， 故欲使其复原，应加入 Ag2O。答 案 ： (1)4OH 4e=4H2OO24Ag4e=4Ag (2)54 mg(3)Ag2O 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 27 页