2022年电解知识点及经典习题解析.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 电解原理及其应用经点答疑【学法旨要】1“ 电解原理及应用” 的学法旨要是什么？（1）留意与前后学问的联系同学在高二时曾学过原电池,他们对于化学能与电能的相互转化关系可以说只学了一 半“ 电解原理及应用” 一单元在此基础上,结合新学的化学反应及能量变化等学问,进一 步介绍了电能转变为化学能,使同学对电化学的学问熟悉得比较全面而且,教材在内容的 引入及对化学原理进行分析时,都非常留意充分运用同学已有的学问基础（2）教材内容比较广泛,但教学层次相对较低“ 电解原理及应用” 涉及电解原理及三种工业生产学问,如电解精炼铜,电镀铜,氯碱 工业等,内容比较丰

2、富,但对教学内容的要求,却不是很高教材以电解原理为一条线,把 这三种工业生产串在一起 教学中对这三种工业生产的要求也不相同,电解精炼铜和电镀铜,只是重在反应原理；对氯碱工业就要求明白生产原理和主要设备,而对于以氯碱工业为基础 的化工生产只是做了常识性介绍（3）在学习生产时,只留意化学反应原理,不要求生产细节“ 电解原理及其应用” 教材涉及三种化工生产,在介绍这些学问时,重点介绍反应原理,只简介典型设备,而不讲生产的细节例如,介绍离子膜电解槽时,只简洁介绍关键部件,而不具体介绍电解槽内部结构；介绍食盐水精制时,只介绍化学反应原理和进一步精制的原 理,而没有介绍反应设备和离子交换塔等（4）留意化工

3、生产与环境爱护的关系当前环境问题日益引起人们的关注,化工生产过程中产生的“ 废气、废渣、废水” 等都 会污染环境因此,教材在介绍电镀和氯碱工业时,都非常强调削减污染,爱护环境2学习“ 电解原理及其应用” 一章的学习目标是什么？（1）电解原理：能区分电解质溶液导电与金属导电的异同,能分析电极上发生的反应,懂得电解和电解槽的概念（2）电解原理的一些重要的应用：铜的电解精炼与电镀铜的异同（3）电解饱和食盐水试验：电解试验装置；通电前溶液中存在的离子；通电后离子如何 运动；电极上发生了什么反应（4）电解法制碱的初步学问：电解槽的电解原理；原料（食盐水）的精制；离子膜法电 解制碱的主要生产流程等留意,学

4、习时以化学反应原理为主,对生产设备及生产细节不做 过多要求（5）以氯碱工业为基础的化工生产：对氯碱工业有个初步熟悉；写出其中部分化学反应 方程式,借以复习相关学问,并懂得应用化学学问的重要性【经点答疑】名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1什么是电解及电解池？（1）电解：融熔状态的电解质或电解质溶液,在直流电作用下,在两个电极上发生氧化 仍原反应的过程叫电解（2）电解池：将电能转化为化学能的装置,即发生电解反应的装置形成电解池的三个条件：直流电源；电极、电解质溶液（或融熔状态的电解质）；闭 合回路两极及其反应：与外接

5、电源正极相连的是阳极,与电源负极相连的是阴极；阳极邻近 离子（包括活泼的阳极金属）将失电子,称为“ 阳极氧化” ；阴极邻近的离子将发生失电子 的反应,称作“ 阴极仍原” ；阳极产物是氧化剂,阴极产物是仍原剂（3）下图是用 Pt 电极电解 CuCl 溶液的示意图像 Pt、石墨这样的电极的化学性质比较稳固,在作阳极时不会失去电子而变为离子进入 溶液中,被称为“ 惰性电极” ；而其他活泼金属作成的电极作为阳极时,失电子第一并不是 溶液中的阴离子,而是金属电极本身例 1 用两支惰性电极插入500mL的AgNO 溶液中,通电电解当电解质溶液的 pH由 6.0变为 3.0 时（设电解时阴极没有氢气析出,且

6、电解液在电解前后体积变化可以忽视）,就电极上析出银的质量是（） A27mg B54mg C108mg D216mg 思路启发依据离子放电次序,先写出两极的电极反应式：阳极：4OH4eO22H2 O阴极：4Ag4e4Ag为了求整个电解反应方程式,须将阳极反应进行一下处理,由于是电解水溶液,尽管实际参加反应的是OH离子,但体系中主要是水,用水直接表示反应会更准确：2H2O4eO24H得总的电解反应式：4Ag2H2O电解4AgO24H不难推导出：用惰性电极电解AgNO 溶液时,发生的反应为：名师归纳总结 4AgNO32H2O电解4AgO24HNO3第 2 页,共 13 页- - - - - - -精

7、选学习资料 - - - - - - - - - 由于有HNO 生成,所以 pH要变小生成HNO 的物质的量为1031060.50 5. 10 3mol,所以析出银的质量为 0 . 5 10 3mol 108 g/mol 54mg规范解法 B 点评 必需能正确书写电解池的电极反应式和总的反应式已知两个电极反应式,写总反应式并不难,只要使两个电极反应得失电子数相等后,将两式相加,消去相同的化学式即可例 2 从有关资料上查得含有Cr2O2（重铬酸根） 的酸性工业废水, 可采纳如下的处理方7法,向工业废水中加入适量的食盐,以铁为电极通直流电进行电解,经过一段时间后,废水的 pH上升,从可溶性的Cr2O

8、2 7转变犯难溶的CrOH3而被除去,同时仍有FeOH3沉淀生成,该工业废水可达排放标准,简要回答以下各问：（1）写出阳极和阴极的电极反应式（2）简要说明电解除铬的化学原理,并写出相应反应的离子方程式及加入 NaCl 的目的（3）能否用石墨电极代替铁电极达到除铬的目的 .简述其缘由2思路启发 此题给出了工业上处理含有 Cr 2O 7 酸性废水的方法,要求同学接受题目中给出的新信息,结合电解质溶液的有关理论,回答试题提出的新问题2 2分析题目给出的信息, 可以知道电解法除铬 （Cr 2O 7）的关键,在于要把可溶性的 Cr 2O 73 3离子通过氧化仍原反应, 转变成为可溶性的 Cr,仍要再通过

9、复分解反应, 把可溶性的 Cr 转变犯难溶的 CrOH 3,以达到除去工业废水中可溶性铬的目的,要实现这一系列变化,就要解决两个问题：一个是要有一个适当的仍原剂,以便在酸性条件下把 Cr 2O 27 仍原为 Cr 3；另一个是把 Cr 2O 27 变为 Cr 3的过程中,要使溶液的 pH不断上升,使工业废水由酸性变为碱性 题2目给出的以 Fe 作电极和 FeOH 3 沉淀的显现, 提示给我们 Fe 2是使 Cr 2O 7 变为 Cr 3过程中的2仍原剂,所以,以 Fe 为电极,电解含 NaCl 的工业废水,就是产生 Fe 仍原剂和提高溶液 pH2这两个问题的正确解决途径由此看出,整个电解除铬的

10、过程,从阳极 Fe 的溶解产生 Fe,到 Fe 2与 Cr 2O 27 间的氧化仍原反应；从阴极 H 的放电,到OH离子浓度的上升,到 Cr 3与3OH,Fe 与 OH 间的离子反应几乎涉及到电解质溶液理论的方方面面,没有对电解质溶液理论的深刻懂得,没有敏捷运用理论解决实际问题的才能,就无法找到此题的正确解题思路规范解法名师归纳总结 （1）阳极：Fe2eH22 Fe第 3 页,共 13 页2H2e阴极：- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （2）Cr2O2在 H 存在下,把Fe2氧化为Fe 3,其自身被仍原为Cr3,在这一反应过程7中消耗了大量 H ：Cr

11、 2O22 6Fe14HFe32Cr33 6Fe7H2O在阴极氢离子不断放电,7当 废 水 由 酸 性 变 为 碱 性 时 ,Cr3、与OH结 合 为 难 溶 的Cr OH 3、FeOH3沉淀Cr33OHCrOH3,3 Fe3OHFeOH 3加适量的 NaCl 是为了增大电导率,缩短电解除铬的时间（3）不能用石墨电极代替铁电极,这样,阳极将没有2 Fe生成,Cr2O2无法仍原Cr3,7更无法变犯难溶的CrOH3,电解除铬将不行能实现2 7直接得电子变点评此题易犯的错误是：阴极反应不写H 得电子变为H ,而令Cr2O为Cr3,与事实,与结果不符2电解与电离有什么区分？条件电离电解电解质溶于水或熔

12、化电解质电离后,通入直流电离解为自由移动的离子：过程CuCl2Cu22Cl阴阳离子定向移动,在两极上得失电子CuCl2通电CuCl2且包括物理过程及化学过程的复杂过程,但以物理过程为主, 由于其中并没有生成 新物质主要过程为化学过程特点只产生自由移动的阴阳离子发生氧化仍原反应,生产新物质联系电解必需建立在电离的基础上3判定电解过程中的电极产物的依据是什么？判定电解过程中电极产物的依据是：电极材料和离子放电次序阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电放电次序取决于离子本身性质,也与 离子浓度及电极材料有关电解时所使用的电极分为两类：一类为惰性电极,只起导体的作用（如铂、石墨等）,并不参加反应另

13、一类为活性电极（除铂、金以及在电解时很易钝化的铅、铬以外的金属）,活性电极如作阴极,只起导体的作用；如为阳极,发生氧化反应的往往是电极本身1在电极的阴极上,阳离子的放电次序为：名师归纳总结 K、Ca2、Mg2、Al3、HZn2、Fe 2、Cu2、Hg2、Ag第 4 页,共 13 页放电由难到易.- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 注：此次序与金属活动次序推导出的金属阳离子的氧化才能次序基本一样在水溶液中,由于水可以电离出H 来,其放电优先于 K 、Ca2、Mg2、Al3等活泼金属阳离子, 导致这些离子没有放电的机会,对于这部分金属的冶炼, 往往是电解熔融

14、的盐,如电解熔融的 MgCl 制镁,电解熔融的 Al 2O 3 制 Al 电解MgCl 2 Mg Cl 2熔融电解熔 融2Al 2 O 3 Al 3O 2冰晶石（冰晶石为助熔剂,起到促使 Al 2O 3 熔化作用） H 在水中电解比较困难,因而其放电比 Zn 2更难（参考本章“ 学问链接” ）2在惰性电极的阳极上,阴离子放电的次序为：F、SO 24、NO 3、OH、Cl、Br、I、S2放电由难到易 离子失电子才能渐易注：如非惰性电极作阳极,失电子的是电极本身如：用极：Fe2e2 FeFe 作阳极,就电极反应为：阳例 1 用石墨电极电解 AlCl 3 溶液时,下图所示的电解质溶液的各种属性随时间

15、变化曲线中合理的是（）3思路启发 阳极放电次序：ClOH；阴极放电次序： H Al名师归纳总结 因此电解AlCl3溶液的实质是电解溶质和溶液,电解的方程式为：第 5 页,共 13 页阳极：2Cl2eCl2阴极：2H2eH2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 在溶液中的后续反应：Al33OHAlOH3（OH是由于溶液中 H 的削减而产生的）电解2AlCl 3 6H 2 O 2AlOH 3 3H 2 3Cl 2总方程式：3 3电解前,由于 Al 水解,溶液呈酸性, pH7；随着电解的进行, Al 减小,故 H 减小, pH上升,但生成的 AlOH 3 是难溶

16、性的物质,故溶液 pH不行能大于 7故应选 A电解过程中,AlOH 3 沉淀质量逐步增加,AlCl 3 完全电解后,沉淀的质量保持不变故应选 D点评 对于复杂的电解反应,一般均应从离子的放电次序着手分析,先写出电极反应式,进而导出总的反应式,最终依据总的反应式作出判定或进行有关运算例 2 在 25时,将两个铜电极插入肯定质量的硫酸钠饱和溶液中进行电解通电一段时间后,阴极上逸出a mol 气体,同时有 W克Na2SO 410H2O晶体析出如温度不变,就剩余溶液中溶质的质量分数为（）AWW100%18aBWW100%36aC7100 Wa%161 W36D7100 Wa%161 W18思路启发电解

17、发生的电极反应：Cu2e2 Cu阳极：阴极：2H2eH2电解的总化学方程式：名师归纳总结 NaCu2H2 O电解CuOH2H2阴极逸出a molH2,水被电解了2a mol 相当于2a mol 的水中可以溶解W g 2 SO 410H2O晶体,由溶解度学问可求, 剩余溶液溶质的质量分数为7100Wa %（即 C）161 W36第 6 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 点评 此题如改为用铂做电极电解硫酸钠饱和溶液,就电解的总方程式为：2H2O电解2 H2O2,阴极逸出 a molH ,水被电解了 a mol ,其答案为 D因此处理此类问题

18、时肯定留意看清差异4如何书写电解反应的电极方程式？（1）分析溶液中有哪些阴、阳离子（包括水电离出的 H 及OH）（2）写出阴阳离子在电解池两极的集合方向：（一般阳离子向阴极处集中,而阴离子向 阳极处集中（3）依据放电次序写出阴阳两极放电的方程式,留意活性电极做阳极时的电极本身失电 子被氧化的反应（4）将分立的电极反应式,经过适当处理求和即可得到总的电解方程式例 1铅蓄电池（原电池）工作时,总反应为PbO 2Pb2H2 SO 42PbSO 42H2O由此可判定：（1）原电池的电极材料：正极为 _负极为 _（2）电解时,两极的电极反应式：阴极为 _ 阳极为 _ （3）原电池工作后, 蓄电池里电解质

19、溶液的 其理由是 _（4）电解池工作后, 蓄电池里电解质溶液的 理由是 _pH_（填“ 变大” “ 变小” 或“ 不变” ）pH_（填“ 变大” “ 变小” 或“ 不变” ）思路启发 由于蓄电池是即可做为原电池（放电）,又可做为电解池（充电）,将上述 所说的方程式完善为两部分：PbO 2Pb2H2 SO 4放电2PbSO 42H2O（原电池）2PbSO 42H2O充电PbO 2Pb2H2SO 4（电解池）先写原电池的正负极反应式：1负极电极反应式的书写步骤：名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - （1）列物质,标得失：依

20、据总的反应式,列出总式两边化合价上升的有关物质,并标出失去电子的数目Pb2ePbSO 4H 或OH或其他离子配平,使反（2）选离子,配电荷：依据电解质溶液的酸碱性,用应两边电荷及物质守恒Pb2e2 SO 4PbSO 42正阳电极反应式的书写步骤：（1）列物质,标得失：PbO22ePbSO4（2）选离子,配电荷：PbO 24HSO 242ePbSO 42H2O同理：电解池阴阳极反应式也遵循如此的步骤1阳极电极反应式的书写：（1）列物质,标得失：PbSO 42ePb（2）选离子,配电荷：PbSO 42ePbSO242阴极反应式的书写：（1）列物质,标得失：PbSO42ePbO2（2）选离子,配电荷

21、：PbSO 42e2H2OPbO 2SO24H4规范解法名师归纳总结 （1）负极：Pb2 SO 44H2e2ePbSO 42H2O第 8 页,共 13 页正极：PbO 22 SO 4PbSO 4（2）阳极：PbSO 42ePb2 SO 4- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 阴极：PbSO 42H2O2ePbO 2SO24H4（3）变大；从总方程可以看出,蓄电池工作时,消耗 H 2SO 4（4）变小；从总方程可以看出,蓄电池充电时,产生 H 2SO 4点评 写电极反应时,一般要求的是离子方程式,不要将能电离的物质写成化学式,造成离子方程式与化学方程式不清的

22、结果如：原电池负极：PbH2SO 42ePbSO 422H2H电解池阴极：PbSO 42H2 O2ePbO 2HSO 4都是不准确的写法蓄电池的放电的正极反应与充电时的阴极反应；放电的负极反应与充电时的阳极反应相对应,只不过是反应物与产物倒了过来该规律既可用于帮我们书写相应的电极反应式,也可以帮我们验证所书写的方程式是否正确原电池的两极为正负极,而原电池的两极用阴阳极,应加以留意,而不应混淆电极反应表达时,应用“” 号连接,而不是用“ ” 来连接反应物与生成物假如有气体,沉淀的生成,在电极反应式中应以“ ” 与“ ” 等表示例 2请画出用隋性电极（ Pt 电极）电解AgNO 水溶液的装置；写出

23、电极反应式及总方程式；说明两极邻近及整个电解质溶液中的 液复原为电解前的状况规范解法 （1）负极：Ag4e4Ag（2）正极：OH4e2H2OO2pH变化；电解后溶液中应补加何种物质才能使溶总反应式：4AgNO34H2O4AgO24HNO3H 及OH直接参加反应 pH变化不大（3）在负极邻近,观看负极的电极反应,由于没有（由于Ag的减小,会由于Ag的水解而使 pH略有变化,不是严格要求时, 可以忽视不计） 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在正极邻近,观看正极的电极反应,消耗了OH,结果使正极邻近pH上升整个电解质溶

24、液的pH变化：观看总反应方程式,生成了HNO ,就溶液 pH降低（4）补加物质使溶液复原电解前的状况,只须考察溶液中出来了什么物质,然后补加相应的物质即可此题目中离开电解质溶液的有 Ag、O ,加入的物即为 Ag 2 O点评 如使溶液复原至电解前的状况,包括物质的量,溶液的体积等各方面的一样,只能保证其中一种或两种物质的浓度复原,并不算真正的复原至原状如在此题目中加入 Ag单质,也能生成 AgNO ,但物质的量不足（由 4mol 变为 1mol）；H 2 O 的物质的量不足（由4mol 变为 2mol）3Ag4HNO33AgNO3NO2H2O5请总结出电解质溶液电解的几条规律（用惰性电极）第一

25、：电解质电解：当电解质电离出的阳离子比H 活泼性强（含 H ）,阴离子比OH活泼性强时,电解质溶液的电解实质是电解质本身的电解例如：CuCl 溶液的电解,其电离方程式为：OHCuCl2Cu22ClH 2OH电极反应式是：阳极：2Cl2eCl2阴极：Cu22eCu电解总方程式是：CuCl2电解CuCl2其次：水的电解：当电解质电离出的阳离子没有 H 的活泼性强, 阴离子没有OH 的活泼性强时, 电解质溶液电解的实质是水的电解例如：电解 KNO 3 水溶液的电离方程式是：KNO 3 K NO 3H 2 O H OH4OH 4e 2H 2 O O 2 4H 4e 2H 2电极反应式是：阳极：阴极：电

26、解2H 2 O 2 H 2 O 2电解总方程式是：KNO 3其中电解质 KNO 起导电的作用第三：混合电解：名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 当电解质电离出来的阴阳离子的活泼性,一种位于 H （或OH）之前,另一种位于OH（或H）之后时,电解质溶液的电解是电解质和水产生的离子混合放电例如,电解饱和 NaCl 溶液的电离方程式是：NaClNaClH 2OHOH电极反应式是：阳极：2Cl2eCl2阴极：2H2eH2电解总方程式是：2NaCl2H2O电解2 NaOHH2Cl2例 1 从 H 、Cu2、 Na 、SO2、

27、 Cl 五种离子中恰当地组成电解质,按以下要求进行4电解：（1）以碳棒为电极,使电解质的质量削减,而水的质量不变,进行电解,就可用的电解 质是_（2）以碳棒为电极,使电解质质量不变,水质量削减,进行电解,就可用的电解是 _（3）以碳棒为阳极,铁棒为阴极,使电解质和水的质量都削减,进行电解,就电解质是 _思路启发（1）此问属上述第一种情形,只要找到电解活泼性不低于 H 的阳离子2 Cu 与 H ；电解活性不低于 OH 的阴离子 Cl 即可找出相应的电解质（2）相当于电解水,即其次种情形,只需找到电解活性不高于 H 的阳离子 Na 以 2 及电解活性高于OH 的阴离子SO 4,此问便得以解决（3）

28、以铁棒做为阴极与碳棒做为阴极的成效是等同的,属于第三种情形名师归纳总结 电解活性低于 H 的阳离子Na；而电解活性高于OH的阴离子Cl即可第 11 页,共 13 页电解活性高于 H 的阳离子Cu2；电解活性低于OH的阴离子SO2亦可4规范解法（1）CuCl 或 HCl （2）Na2SO 4或H2SO 4（3）NaCl 或CuSO 4点评用惰性电极进行溶液中的电解时,各种变化亦可用下表更详尽的表示- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 例 2 用 Pt 电极电解含有 0.1 mol Cu2和X3的溶液,阴极析出固体物质的质量m（g）与溶液中通过电子的物质的量确

29、的是（2）X3HACuBH2X3Cu2CX3HCu2DCuHX3n（mol）关系如下图所示,就离子的氧化才能由大到小排列正思路启发此题不加认真分析,便立刻会想到X3是Fe3,即选答案 C,这明显是思维定势,明显是错误的,应先分析图中的变化一开头通电,阴极就有固体析出,且通过0.2mol 电子后,质量不再增加,依据离子放电名师归纳总结 规律,是Cu2先放电,其次是H放电,X3在溶液中不放电,答案应选DCu22、点评（1）阳离子在阴极上放电次序为Au3Pt4AgHg2Fe2Pb2Sn2Fe2Zn2HAl3Mg2NaCa2K、Mg2、Na、Ca在肯定条件下,Pb2、Sn2、Fe2、Zn2也能在水溶液

30、中放电,Al3K在水溶液中不放电,只有熔化状态下放电第 12 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （2）阴离子在阳极上放电次序为：S2IBrClOHNO3SO2F4（惰性电极）如是金属电极（除 Au、Pt 之外）,阳极金属本身失去电子形成阳离子,进入溶液例 3 如下图 x、y 分别是直流电源的两极,通电后发觉 a 极质量增加, b 极板处有无色无味气体放出,符合这一情形的是a 极板b 极板电极Z 溶液A 锌 石墨 负极 CuSO 4B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO 3D 铜 石墨 负极 CuCl 2思路启发 此题要求认真观看图表,逐一分析推理,分清原电池、电解池的关系如 x为负极, a 肯定为阳极,应当有较不活泼金属阳离子在该极得电子,B选项中有Na离子,不符合要求,被剔除 b 肯定为阳极,应当有阴离子在该极失去电子,就 A项发生的反应为：22Cu 4e 2Cua 极：4OH 4e 2H 2 O O 2b 极：符合题意在 D选项发生的反应中,b极产生Cl ,不符合题意（因要求产生无色无味气体）如x为正极, C选项中发生的反应为：名师归纳总结 a 极：AgeAg第 13 页,共 13 页b 极：AgeAg不符合要求综上所述,符合要求的只有A,正确答案为 A- - - - - - -