2022年高三电解池的工作原理及应用.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆二十三 专题 电解池的工作原理及应用考点考纲考查形式电解原理懂得电解池的工作原理挑选题非挑选题电解原理的应用明白电解池的应用挑选题非挑选题基础再现. 摸索提示一、电解池、电解原理1电解原理1电解：使 _通过电解质溶液或熔融的电解质而在 _引起_的过程；2电解池 也叫电解槽 ：把 _能转化为 _能的装置；3电极名称与电极反应：与电源正极相连的为 _,发生 _反应；与电源负极相连的为 _,发生 _反应；2电解 CuCl 2溶液 如右图所示 1阳极反应：_ 2阴极反应：_ 3总方程式：_ 二、电解原理的应用1电解饱和食盐水1

2、电极反应阳极反应式：_ _反应 阴极反应式：_ _反应 电解2总反应方程式：2NaCl 2H 2O= 2NaOHH2 Cl2电解离子反应方程式：2Cl2H 2O= 2OH H 2 Cl 23应用：氯碱工业制 _、_和 _；2电镀右图为金属表面镀银的工作示意图,据此回答以下问题：1镀件作 _极,镀层金属银作 _极；2电解质溶液是_ 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆_ ；3电极反应：阳极：_ ；阴极：_ ；4特点： _极溶解, _极沉积,电镀液的浓度_ ；3电解精炼铜1电极材料：阳极为 2电

3、解质溶液：含_；阴极为 _；Cu 2的盐溶液；3电极反应：阳极为_ ；阴极为_ ；4电冶金 利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属1冶炼钠 电解 2NaCl 熔融 =电极反应：2Na Cl 2阳极：Na、Ca、Mg 、Al 等；_ ,阴极：_ ；2冶炼铝 电解 2Al 2O3熔融 = 4Al 3O2电极反应：阳极：_ ,阴极：聚焦考点 典例剖析考点 1 电极产物的判定及有关反应式的书写原电池的两极称为正极、负极,是由两极材料的相对活泼程度打算； 原电池的正、负极在内电路中有时也分别称为阴极、阳极 电解池的两极称为阴、阳极,是由外接电源打算；无论是原电池仍是电解池,阳离子总是向阴极移动,阴离子总是向

4、阳极移动；11 电极产物的判定阴极与电源负极相连,得电子发生仍原反应；其规律有两个： 一是电极本身不参与反应；二是电解质溶液中氧化性强的阳离子先得电子,如AgFe 3Cu 2HPb 2Sn 2Fe 2Zn 2 ,要留意到金属活动性次序表中 Al 及 Al 前面的金属离子在溶液中不放电；阳极与电源正极相连,失去电子发生氧化反应；其规律有两个： 一是如阳极为非惰性电极 除 Pt 、Au 之外的金属作电极 ,电极本身失去电子被氧化,电解质溶液中的阴离子不参名师归纳总结 与电极反应；二是如阳极为惰性电极Pt 、 Au 或非金属作电极 ,电解质溶液中仍原性强的第 2 页,共 11 页阴离子失去电子被氧化

5、,如S 2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆I BrClOH含氧酸根；12 电极方程式、电解方程式的书写书写电解反应的一般步骤是：以写出用石墨做电极电解 电解方程式为例；第一步：明确溶液中存在哪些离子CuSO 4 溶液的电极反应式及总的溶液中的阳离子：Cu 2、H,阴离子： OH、SO 4 ；2其次步：判定阴阳两极邻近离子种类及离子放电次序阴极： Cu 2H2阳极： OHSO第三步：写电极反应式和总的电解方程式阴极： 2Cu 24e=2Cu =O 2 4H阳极： 4OH 4e=2H2OO2 或 2H2O 4e使得失电子数相等,

6、两极反应式相加得总方程式：2Cu 2 2H2O= 电解 2CuO2 4H 离子方程式 或 2CuSO42H2O= 电解 2CuO2 2H2SO4；Cu2e=Cu 2,阴极 留意 上述例子中的电极如换成铜棒,阳极电极反应式为：电极反应式不变；电极反应式的书写要以实际放电的离子表示,但电解方程式的书写中,弱电解质要以分子式的形式书写；如本例中的阳极反应式可写为 OH,但是电解总反应方程式就必需写为H2O；典例研析 : 例 1 右图装置中, U型管内为红墨水a、b 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间；以下有关描述错误选项 A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为

7、左低右高名师归纳总结 C两试管中相同的电极反应式是：Fe 2e=Fe2第 3 页,共 11 页Da 试管中发生了吸氧腐蚀,b 试管中发生了析氢腐蚀【答案】B - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆【解析】 Fe 与 C及电解质溶液形成原电池,Fe 是负极： Fe2e=Fe2；C是正极,在 a中发生吸氧腐蚀,a 中压强减小, b 中发生析氢腐蚀,b 中压强增大,红墨水柱液面是左高右低；应选B；易错警示 : 变式训练 1 .Cu 2O 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列图,电解总反应为：；以下

8、说法正确选项A石墨电极上产生氢气B铜电极发生仍原反应C铜电极接直流电源的负极D当有 01 mol 电子转移时,有 0.1molCu 2O 生成考点 2 电解规律及相关运算2.1 以惰性电极电解电解质溶液的类型类型电极反应特点实例电解对象电解质pH 电解质溶浓度液复原电解阴： 2H + + 2e- = H 2NaOH 水增大增大水水型H2SO4水增大减小水阳： 2OH- - 4e- = 2H 2O + O 2分解电解质电离出的阴、 阳离子分别Na2SO4水增大不变水HCl 电解质减小增大氯化氢电解在两极放电CuCl2电解质减小增大氯化铜质型放 H2阴极： H2O放 H2生碱电解质和生成新NaCl

9、 氯化氢生碱型阳极：电解质阴离子放电水电解质减小氧化铜放 O2阴极：电解质阳离子放电CuSO电解质和生成新生酸阳极： H2O放 O2生酸水电解质型2.2 电化学运算的基本方法原电池和电解池的运算包括两极产物的定量运算、溶液pH 的运算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的运算、依据电荷量求产物的量与依据产物的量求电荷量等的运算；不论哪类 运算,均可概括为以下三种方法：名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆依据电子守恒法运算：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 的运算,其依

10、据是电路中转移的电子数相等；依据总反应式运算：先写出电极反应式,再写出总反应式,最终依据总反应式列比例式计 算 依据关系式运算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁,建立运算所需的 关系式 例 2 以下表达错误选项 A. 钢铁表面发生吸氧腐蚀时,钢铁表面水膜的 pH 增大 B. 电解精炼铜时,同一时间内阳极溶解的铜的质量比阴极析出的铜的质量少 C. 在镀件上电镀锌,用锌作阳极 D. 工作时,在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子过程【答案】 D 变式训练22022 天津高考6为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al 作阳极、 Pb 作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增

11、厚；其反应原理如下：电池：Pbs + PbO 2s + 2H 2SO4aq =2PbSO4s + 2H 2Ol 电解池： 2Al+3O 2 Al 2O3+3H 2 电解过程中,以下判定正确选项A 电池2+2H 2O 电解池+H+移向 Pb 电极H+ 移向 Pb 电极B 每消耗 3molPb 生成 2molAl 2O3C 正极： PbO2+4H+2e=Pb阳极： 2Al+3H 2O-6e=Al 2O3+6HD 高考真题 随堂演练名师归纳总结 1、2022 浙江高考10以铬酸钾为原料,电化学法制备重铬酸钾的试验装置示意图如下：第 5 页,共 11 页以下说法不正确选项A在阴极式,发生的电极反应为：

12、2H2O2e2OHH2B在阳极室,通电后溶液逐步由黄色变为橙色,是由于阳极区H浓度增大,使平稳2CrO22H2 Cr O 2 7 H2O 向右移动4C该制备过程总反应的化学方程式为：不锈钢惰性电极4K 2CrO 4 4H2O通电2K 2Cr2O7 4KOH 2H2O2K 和 Cr 的含量,如K 与 Cr 的稀KOH溶液| 阳离子交换膜K CrO 溶液D测定阳极液中物质的量之比为d,就此时铬酸钾的转化率为1- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆d 22（2022 北京理综4）用石墨电极电解CuCl 2溶液（见右图） ；以下分析正确选

13、项（）A a 端是直流电源的负极B通电使 CuCl 2发生电离C阳极上发生的反应：Cu 2+2e-=Cu D通电一段时间后,在阴极邻近观看到黄绿色气体名师归纳总结 32022 全国卷 9 电解法处理酸性含铬废水主要含有 Cr 2O27 时,以铁板作阴、阳极,N2处理过程中存在反应Cr2O76Fe2 14H=2Cr36Fe37H 2O,最终 Cr3以 CrOH 3形式除去；以下说法不正确选项 A阳极反应为Fe2e2=FeB电解过程中溶液pH 不会变化C过程中有FeOH 3沉淀生成D电路中每转移12 mol 电子,最多有1 mol Cr 2O27被仍原42022.重庆卷 .1114 分化学在环境爱

14、护中趁着非常重要的作用,催化反硝化法和电化学降 解法可用于治理水中硝酸盐的污染；A 直流电源 1 催化反硝化法中,H2能将 NO3仍原为 N2,25时,反应进行 10min,溶液的 pH 由 7 变为 12；质子交换膜B N2 的结构式为；上述反应离子方程式为,其平均反应速率vNO 3为mol .L1.min1 Pt Ag-Pt 仍原过程中可生成中间产物NO 2,写出 3 电极电极种促进 NO 2水解的方法；2电化学降解NO 3的原理如题11 图所示；H2O 电源正极为填“A ” 或“B” ,NO 3第 6 页,共 11 页阴极反应式为；如电解过程中转移了2mol 电子,就膜两侧电解液的质量变

15、化差 m 左m 右为g；题 11 图能效达标训练22022全国卷 9 电解法处理酸性含铬废水 主要含有 Cr2O 7 时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应 Cr2O 27 6Fe 214H=2Cr 36Fe 37H2O,最后 Cr 3以 CrOH3 形式除去；以下说法不正确选项 A阳极反应为 Fe2e=Fe 2B电解过程中溶液pH 不会变化C过程中有 FeOH3沉淀生成 D电路中每转移 12 mol 电子,最多有 1 mol Cr2O 27 被仍原2. （2022 全国卷 I 10）用石墨作电极电解CuSO 4 溶液；通电一段时间后,欲- - - - - - -精选学习资料 - - - -

16、 - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆使电解液复原到起始状态,应向溶液中加入适量的A. CuSO4 B. H 2O C. CuO D. CuSO 4 5 H2O3（2022 广东高考12）某小组为讨论电化学原理,设计如图装置；以下表达不正确的是A、a 和 b 不连接时,铁片上会有金属铜析出B、a 和 b 用导线连接时,铜片上发生的反应为：Cu 2+2e-= Cu C、无论 a 和 b 是否连接,铁片均会溶解,溶液从蓝色逐步变成浅绿色D、a 和 b 分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu 2向铜电极移动4. （2022 山东高考15）以 KCl 和 ZnCl2 混合液为电镀液在铁

17、制品上镀锌,下列说法正确选项A. 未通电前上述镀锌装置可构成原电池,电镀过程是该原电池的充电过程 B. 因部分电能转化为热能,电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C. 电镀时保持电流恒定,上升温度不转变电解反应速率 D.镀锌层破旧后对铁制品失去爱护作用5镍镉（ NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛应用；已知某镍镉电池的电解质溶液为 KOH 溶液,其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH + 2H2O放电CdOH2 + 2NiOH 2；有关该电池的说法正确选项充电A充电时阳极反应： NiOH 2 e + OHB充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极邻近溶液的碱性不变- = NiO

18、OH + H 2O D放电时电解质溶液中的OH-向正极移动6Cu2O 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,点解总反应：2Cu+H2O=Cu2O+H2O ；以下说法正确选项名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆A石墨电极上产生氢气 B铜电极发生仍原反应 C铜电极接直流电源的负极 D当有 0.1mol 电子转移时,有 0.1molCu2O 生成；7关于铅蓄电池的说法正确选项A在放电时,正极发生的反应是Pbs +SO42aq= PbSO4s +2eB在放电

19、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 PbSO4s+2e= Pbs+ SO 4 2aq 8【2022 新课标卷36】化学 选修 2 化学与技术 15 分 由黄铜矿 主要成分是 CuFeS2炼制精铜的工艺流程示意图如下：1在反射炉中, 把铜精矿砂和石英砂混合加热到 1 000 左右, 黄铜矿与空气反应生成 Cu 和 Fe的低价硫化物,且部分 Fe的硫化物转变为低价氧化物；该过程中两个主要反应的化学方程式分别是_、_,反射炉内生成炉渣的主要成分是 _；2冰铜 Cu2S 和 FeS相互熔合而成 含 Cu 量为 20%50%；转炉中,将冰铜 加熔

20、剂 石英砂 在 1 200 左右吹入空气进行吹炼；冰铜中的 Cu2S 被氧化为 Cu2O,生成的 Cu2O 与 Cu2S 反应,生成含 Cu 量约为 98.5%的粗铜,该过程发生 反应的化学方程式分别是 _、_；3粗铜的电解精炼如下列图；在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极 _填图中的字母 ；在电极 d 上发生的电极反应式为 _；如 粗铜中仍含有 Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为 _；硫酸铜溶液9. （2022 四川高考26）甲、乙、丙、丁、戊为原子序数依次增大的短周期元素；甲、丙处于同一主族,丙、丁、戊处于同一周期,戊原子的最外层电子数是甲、乙、丙原子最外层电子数之和；甲

21、、乙组成的常见气体X能使潮湿的红色石蕊试纸变蓝； 戊的单质与 X 反应能生成乙的单质, 同时生成两种溶于水均呈酸性 的化合物 Y 和 Z,0.1mol/L 的 Y溶液 pH1；丁的单质既能与丙元素最高价氧化物的水化物的溶液反应生成盐L,也能与 Z 的水溶液反应生成盐；丙、戊可组成名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆化合物 M；请回答以下问题：（1） 戊离子的结构示意图为 _；（2） 写出乙的单质的电子式：_；（3） 戊的单质与 X 反应生成的 Y 和 Z 的物质的量之比为 2 ：4,反应中被

22、氧化的物质与被仍原的物质的物质的量之比为 _；（4） 写出少量 Z 的稀溶液滴入过量 L 的稀溶液中发生反应的离子方程式：_；（5） 按如图电解 M 的饱和溶液,写出该电解池中发生反应的总反应方程式：_；将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中,观看到的现象是_；10ZnMnO2 干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl 2NH4Cl 混合溶液；（1）该电池的负极材料是；电池工作时,电子流向（填 “正极 ”或 “负极”）；（2）如 ZnCl 2NH 4Cl 混合溶液中含有杂质 要缘由是Cu 2,会加速某电极的腐蚀,其主aNaOH ；欲除去 Cu 2+,最好选用以下试剂中的（填代号）；dNH 3H

23、2O bZn cFe （3）MnO 2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的 MnSO 4 溶液；阴极的电极反应式是；如电解电路中通过2mol 电子, MnO 2的理论产量为11【2022 福建卷24】16 分 与1电镀时,镀件与电源的_极连接；2化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层；如用铜盐进行化学镀铜,应选用_填“ 氧化剂” 或“ 仍原剂”之反应；某化学镀铜的反应速率随镀液pH 变化如下列图；该镀铜过程中, 镀液 pH名师归纳总结 掌握在 12.5 左右；据图中信息,给出访反应停止的方法：_；第 9 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - -

24、- - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆3酸浸法制取硫酸铜的流程示意图如下：步骤 中 Cu2OH2CO3发生反应的化学方程式为_；步骤 所加试剂起调剂 pH 作用的离子是 _填离子符号 ；在步骤 发生的反应中, 1 mol MnO 2 转移 2 mol 电子,该反应的离子方程式为_；步骤 除去杂质的化学方程式可表示为3Fe 3+NH4 +2SO4 2-+6H2O=NH4Fe3SO42OH6 +6H +过滤后母液的 pH2.0,cFe 3+a mol L-1,cNH 4 +b mol L-1,cSO4d mol L-1,该反应的平稳常数 K_用含 a、b、d 的代数式表示 ；2-高

25、考真题随堂演练1. D 23 B4 答案：（1）NN 2NO-+5H2N2+2OH-+4H2O 0.001 加酸,升高温度,加水（2） A, 2NO3- +6H2O+10e-N2+12OH 14.4 能效达标训练1 B 2C 3D 4 C 5 A 6 A 7B 8 答案： 12CuFeS2+O2 Cu2S+2FeS+SO2 2FeS+3O2 2FeO+2SO2FeSiO322Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO2 2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO23c Cu 2+2e-=Cu Au、Ag 以单质的形式沉积在 c阳极下方,Fe 以 Fe 2+的形式进入电解液中答案： 1 Cl 原子结构示意图

26、2 N2的电子式：名师归纳总结 32:3 AlO 2HH2O=AlOH 3第 10 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆52NaCl2H2O=电解 2NaOHCl 2 H210 答案：（1）Zn（或锌）正极酚酞溶液溶液变红（2）Zn 与 Cu 2+反应生成 Cu,Zn 与 Cu 构成原电池,加快反应速率 b （3）2H +2e-=H287g 11答案： 1负名师归纳总结 2仍原剂调剂溶液 pH 在 89 之间第 11 页,共 11 页3Cu2OH2CO3+2H2SO4=2CuSO4+CO2 +3H2O HCO3MnO 2+2Fe 2+4H+=Mn2+2Fe 3+2H2O 10123 a bd2- - - - - - -