化学：高考化学58个考点解析——考点40电解原理及应用.pdf

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1、考点4 0电解原理及应用1.复习重点1.电解原理及其应用，放电顺序，电极反应式的书写及有关计算；2.氯碱工业。2.难点聚焦一、理解掌握电解池的构成条件和工作原理电解池有外接电源两个电极；有外接电源；有电解质溶液阴极：与电源负极相连阳极：与电源正极相连阴极：本身不反应，溶液中阳离子得电子发生还原反应。阳极：发生氧化反应，若是惰性中极，则是溶液中阴离子失电子；若是非惰性电极，则电极本身失电子电 源 负 极 阴 极，阳 极 电 源 正 极电能一化学能.二、掌握电解反应产物及电解时溶液pH值的变化规律及有关电化学的计算1、要判断电解产物是什么，必须理解溶液中离子放电顺序阴极放电的总是溶液中的阳离子，与

2、电极材料无关。放电顺序是K+、Ca2+、Na+、Mg2+、AF+、ZM+、Fe2+(H+)、Cu2+、Hg2+、Ag+、AiP+_放电由难到易 一阳极：若是惰性电极作阳极，溶液中的阴离子放电，放电顺序是52-、卜、Br-、c r、OH-、含氧,酸根离子(N O l SO42-、C O y)、F-:失电子由易到难 若是非惰性电极作阳极，则是电极本身失电子。要明确溶液中阴阳离子的放电顺序，有时还需兼顾到溶液的离子浓度。如果离子浓度相差十分悬殊的情况下，离子浓度大的有可能先放电。如理论上H+的放电能力大于Fe2+、ZM*,但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液时，由于溶液 Fe2+或则先在阴极上放电的

3、是Fe2+或Z M+,因此，阴极上的主要产物则为Fe和Z n.但在水溶液中,Al3 Mg2Na+等是不会在阴极上放电的。2、电解时溶液pH值的变化规律电解质溶液在电解过程中，有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的p H值变化，有时可以从电解产物上去看。若电解时阴极上产生H 2,阳极上无。2产生，电解后溶液pH值增大；若阴极上无出，阳极上产生5,则电解后溶液p H值减小；若阴极上有出，阳极上有5,且则有三种情况：a如果原溶液为中性溶液，则电解后p H值不变；b如果原溶液是酸溶液，则p H值变小；c如果原溶液为碱溶液，则p H值变大；若阴极上无出,阳极上无。2产生，电解后溶液的pH可能也会发生

4、变化。如电解CuCL溶液(CuCL溶液由于Ci?+水解显酸性)，一旦CuCb全部电解完，pH值会变大，成中性溶液。3、进行有关电化学计算，如计算电极析出产物的质量或质量比，溶 液p H值或推断金属原子量等时，一定要紧紧抓住阴阳极或正负极等电极反应中得失电子数相等这一规律。三、理解金属腐蚀的本质及不同情况，了解用电化学原理在实际生活生产中的应电解原理的应用(1)制取物质：例如用电解饱和食盐水溶液可制取氢气、氯气和烧碱。(2)电镀：应用电解原理，在某些金属或非金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，选择含有镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液。电镀过程中该金属阳离

5、子浓度不变。(3)精炼铜：以精铜作阴极，粗铜作阳极，以硫酸铜为电解质溶液，阳极粗铜溶解，阴极析出铜，溶液中C/*浓度减小(4)电冶活泼金属：电解熔融状态的A I 2 O 3、M g C k、N a C I 可得到金属单质。3.例题精讲例 1某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数值,其实验方案的要点为：用直流电电解氯化铜溶液，所用仪器如图24 1。强度为/A,通电时间为f s 后，精确测得某电极上析出的铜的质量为 g。图 24 1试回答：(1)这些仪器的正确连接顺序为(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示，下同)E接,C接,接 F。实 验 线 路 中 的 电 流 方 向 为

6、-f f(2)写出B 电 极 上 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式,G 试管中淀粉K I 溶液变化的现象为，相 应 的 离 子 方 程 式 是(3)为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验步骤的先后顺序是 o称量电解前电极质量刮下电解后电极上的铜并清洗用蒸储水清洗电解后电极低温烘干电极后称量低温烘干刮下的铜后称量再次低温烘干后称量至恒重(4)已 知 电 子 的 电 量 为 1.6 X 1 0-1 9 c。试列出阿伏加 德 罗 常 数 的 计 算 表 达 式：NA=。命题意图：考查学生对电解原理的理解及完成电解实验的能力。知识依托：电解原理。错解分析：电解C u C h(aq)发生如下反

7、应：电解C u2+2 0 =C u+C L tC I 2有毒，须作处理，装置中G,作用即此，如果不注意观察，忽略了或猜不透G 的作用，就会得出错误的答案。不能排除干扰，也会得出错误答案。解题思路：(1)B电极上应产生C b：2。一 一 2屋=。2 tB 极上流出电子，电子进入直流电源的正极，即 F 极，由此可得仪器连接顺序及电流方向。(2)B中产生C L，C L 进入G 中与K I 反应，有 L生成，L使淀粉变蓝色。(3)镀 在 A 电极上的C u 是没必要刮下的，也无法刮干净，还能将A 电极材料刮下，故两步须排除在外。(4)由电学知识，可求电量。：Q=/AX t s=C由此可求出通过的电子个

8、数：ItC ItN(e )=-7 7 =-1.6 x l O1 9 C 1.6 x1 0-2其物质的量为：_ It It“(e )=-K+N A=-1.6 x l O1 9 1.6 xl0-1 9/VA而电子个数与C u 的关系为：C u2+2e =C u根据生成C u g得：?g It x 16 4 g m o l -1.6 x l 0-19 7VA 2NA可求。答案：(1)D A B F B A D E(2)2Q-2L=C 12 t 变蓝色 C l2+2r=2c r+l2 I6 4 It(4)NA=x-s y m o lm 2x 1.6 x 10例 2.用P t 电极电解Ag F(a q)

9、,电流强度为“A,通电时间为f m in,阴极增重,“g,阳极上生成标准状况下的纯净气体V L,以“C表示一个电子的电量，M 表示A g的相对原子质量，则阿伏加德罗常数以可表示为()1344。f a t MrA.-m o l 1 B.-Lm o l 1q V q m6 0a t Mr,.C.-L D.以上答案都不对q m.解析：若认为逸出气体是F 2,则会误选A；若粗心未把，m in 转化为6 0/s 进行计算,则会误选B；若忽视单位则会误选C。正确答案应是：竺 4 moi rq m例 3.用图242 所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉K I试纸的C端变为蓝色。贝 I：Na2so4

10、(aq)AB图 242(D A 中发生反应的化学方程式为 o(2)在 B 中 观 察 到 的 现 象 是、o(3)室温下，若从电解开始到时间/s,A、B 装置中共收集到标准状况下的气体0.168 L,若电解过程中无其他副反应发生，经测定电解后A 中溶液体积恰为1000 m L,则 A 溶液的pH 为 o解析：可以认为线路中串联了3 个电解池。当选定一个为研究对象时，另外的2 个可看作是线路或是电阻。先选定湿润的淀粉K I试纸为研究对象。由于C 端变为蓝色，可知C 端有12生成：2F _ 2e=1212使淀粉变蓝色。该反应是在电解池的阳极发生的反应，由此可以断定外接电源的E 端为负极，F 端为正

11、极。(1)(2)选 A(或B)为研究对象，可忽略B(或A)和淀粉K I试纸的存在。(3)由题意可得如下关系式：4H+O2+2H2根据气体的体积可求出“(FT)、c(H*)及 pH。电解答案：(1)4AgNO3=4Ag+O2 t+4HNO3(2)石墨极有气泡产生 C u极周围变蓝色 溶液中有蓝色沉淀生成(3)2例 4.将竣酸的碱金属盐电解可得煌类化合物。例如：2CH3COOK+H2O-CH3CH3 t+2CO2 t+H2 t+2K0H(阳)(阳)(阴)(阴)据下列衍变关系回答问题：C1CH2coO K(a q)蟠 A昆 合 物)&B jO1 C O D 浓 H 2 s04(1)写出电极反应式阳极

12、,阴极 o(2)写出下列反应方程式A f B：,B_*-C：o(3)D和 B 在不同条件下反应会生成三种不同的E,试 写 出 它 们 的 结 构 简 式、O解析：准确理解题给信息是解决问题的关键。电解CH3coOK(aq)时，阳极吸引阴离子：CHjCOO 和 0H-,事实上放电的是 CH3coeT,2cH3coe)一2e-2CO2 t+CH3-CH3t,阴极吸引阳离子:H+和K+,放电的是H+,2H+2e=2H2 t答案：(l)2CICH2COO-2 e-CH2C1-CH2CH-2CO2 t 2H+2 e =H2 t(2)CH2C1-CH2C1+2KOH-CH2(OH)-CH2(OH)+2KC

13、ICH2(OH)-CH2(OH)+02 Cu OHC-C H O+2H2Oo oI I I I(3)HOOCCOOCHjCHZ OH COOCHz-ECCO-CHzCH?O士COOCHz4.实战演练一、选择题(每小题5 分，共 45分)1.银锌电池广泛用做各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2用 曳 AgzO+Zn+HzO,在此电池放电时，负极上发生反应的物质是放电A.Ag B.Zn(OH)2C.AgzO D.Zn2.(2002年上海高考题)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使C12被完全吸收制得有较强杀菌能力的

14、消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是|电源bA.a为正极，b 为负极；NaClO和 NaClB.a为负极，b 为正极；NaClO和 NaClC.a为阳极，b 为阴极；HC1O和 NaClD.a为阴极，b 为阳极；HC1O和 NaCl3.下列关于实验现象的描述不正确的是A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B.用锌片做阳极，铁片做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌C.把铜片插入三氟化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快4.氢银电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉

15、污染的镉银电池。氢银电池的总反应式是：-H2+N i 0 (OH)2中正确的是放电空 二 N i(0H)2。根据此反应式判断下列叙述充电A.电池放电时，电池负极周围溶液的pH 不断增大B.电池放电时，银元素被氧化C.电池充电时，氢元素被还原D.电池放电时，氏 是负极5.如下图所示两个装置中，溶液体积均为200 m L,开始时电解质溶液的浓度均为0.1m ol-L 工作一段时间后，测得导线上通过0.02 m ol电子，若不考虑盐水解和溶液体积的变化，则下列叙述正确的是A.产生气体的体积：B.电极上析出固体的质量：C.溶液的pH 变化：增大，减小D.电极反应式：阳极：4OH-4 e_=2H2O+O

16、2 t 阴 极:2H+2e=H2 t6.甲、乙两个电解池均以P t为电极，且互相串联，甲池盛有AgN03溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池中电极质量增加2.16 g,乙池中电极上析出0.64 g 金属，则乙池中溶质可能是A.C u SO4 B.MgSO4C.A1(NO3)3 D.Na2sO47.用石墨电极电解100 mLH2sO4与 C11SO4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到 2.24 L 气体(标准状况)，则原混合溶液中C r+的物质的量浓度为A.l mol,L 1 B.2 mol,L 1C.3 mol,L 1 D.4 mol,L 18.用惰性电极电解V L

17、 MSO4的水溶液，当阴极上有？g 金属析出(阴极上无气体产生)时，阳极上产生x L 气体(标准状况)，同时溶液的pH 由原来的6.5变为2.0(设电解前后溶液体积不变)。则 M 的相对原子质量的表示式为、100m c 200mA.-B.-V VC 22.4tn D 11.2mx x9.用P t电极电解C u C b 溶液，当电流强度为“A,通电时间为。m i n 时，阴极质量增加m g,阳极上生成标准状况下纯净气体V L,电极上产生的气体在水中的溶解忽略不计，且 以 9 表 示 1 个电子的电量，表示铜的相对原子质量，则阿伏加德罗常数可表示为A.672at64 atVqmC 60MatmqD

18、.不能确定二、非选择题(共55分)10.(12分)由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀，应用下图电解实验可以制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。两电极材料分别为石墨和铁。(l)a 电 极 材 料 应 为,电极反应式为(2)电解液c 可以是。(填编号)A.纯水 B.NaCl溶液C.NaOH 溶液 D.C u Cl2 溶液(3)d为苯，其作用是,在加入苯之前对c 应 作 何 简 单 处 理。(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可 采 取 的 措 施 是(填 编 号)。A.改用稀硫酸做电解液B.适当增大电源的电压C.适当减小两电极间距离D.

19、适当降低电解液的温度(5)若 c中用N a 2 s C M 溶液，当电解一段时间看到白色F e (0 H)2 沉淀后，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，混合物中另一明显现象为。1 1 .(8 分)蓄电池使用日久后，正负极标志模糊，现根据下列两种条件，如何判断正负极：(1)氯化铜溶液，两 根 带 铜 导 线 的 碳 棒。(2)硫酸铜溶液，两根铜导线。1 2 .(1 2 分)氯碱厂电解饱和食盐水制取N a O H 的工艺流程如下图：粗盐 Hz0 NaOH Na2cs C 12 Hz|W|W|；湍 4磁 NaCl晶体_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _50%NaO瞪 液

20、完成下列填空：(1)在电解过程中，与 电 源 正 极 相 连 的 电 极 上 的 电 极 反 应 式 为。与电源负极相连的电极附近溶液pH(填“不变”“升 高 或“下降”)。(2)工 业 食 盐 含 C a 2 +、Mg?+等 杂 质。精 制 过 程 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式为、。(3)如果粗盐中S O)含量较高，必须添加钢试剂除去S O j ,该 钢 试 剂 可 以 是(选填“A”“B”“C”，多选扣分)。A.Ba(OH)2 B.Ba(NO3)2 C.Ba C l2(4)为有效除去C a 2+、Mg?*、S O；,加 入 试 剂 的 合 理 顺 序 为(选 填“A”多选扣分)A

21、.先加N a O H,后加Na 2 c o 3,再加饭试剂B.先 力 口 N a O H,后加铁试剂，再加Na 2 c。3C.先加钢试剂，后加N a O H,再加Na 2 c O3(5)脱盐工序中利用N aO H 和 N a C l 在溶解度上的差异，通过、冷却、(填写操作名称)除去Na C k(6)在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止C L 与 N a O H 反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，C h 与 N a O H 充分接触，产物仅是Na C l O和 H 2,无隔膜电解食盐水的总的化学方程式为。1 3.(1 2 分)碘缺乏症遍及全球，多发生于山区，南美的安第斯山区、

22、欧洲的阿尔卑斯山区和亚洲的喜马拉雅山区是高发病地区。我国云南、河南等十余省的山区发病率也较高，据估计我国患者大约有1 0 0 0 万人左右。为控制该病的发生，较为有效的方法是食用含碘食盐。我国政府以国家标准的方式规定在食盐中添加碘酸钾(K IO3)。据此回答下列问题：(1)碘是合成下列哪种激素的主要原料之一A.胰岛素 B.甲状腺激素C.生长激素 D.雄性激素(2)长期生活在缺碘山区，又得不到碘盐供应，易患A.甲状腺亢进 B.佝偻病C.地方性甲状腺肿 D.糖尿病(3)可 用 盐 酸 酸 化 的 碘 化 钾 和 淀 粉 检 验 食 盐 中 的 碘 酸 钾。反应的化学方程式为，氧 化 产 物 与 还

23、 原 产 物 的 物 质 的 量 之 比 为，能观察到的明显现象是 0(4)已知KI03可用电解方法制得，原理是：以石墨为阳极，以不锈钢为阴极，在一定电电解流强度和温度下电解K I溶液。总反应化学方程式为：KI+3H2O-K I O3+3H2 t,则两极反应式分别为：阳极,阴极 o(5)在某温度下，若 以 12 A 的电流强度电解K I溶液达10 m in,理论上可得标准状况下的氢气 Lo14.(11分)100.0 g 无水氢氧化钾溶于100.0 g 水。在 7 温度下电解该溶液，电流强度/=6.00 A,电 解 时 间=10.00 h o 电解结束温度重新调至T,分离析出KOH 2H2O 固

24、体后，测得剩余溶液的总质量为164.8 g o 已知不同温度下每100 g 饱和溶液中无水氢氧化钾的质量如下表：通过计算先确定温度T 的区间，然后求出7(最后计算结果只要求两位有效数字)。注：法拉第常数尸=9.65X104 C moP1 A安 培 h一小时相对原子质量：H：温度/0102030KOH/g49.250.852.855.81.01 O：16.0 K：39.1附参考答案一、1.D2.解析：CL被完全吸收，CL应在下部生成，推知b 为正极，a 为负极。答案：B3.C 4.CD 5.B 6.A 7.A 8.BD 9.A二、10.(l)Fe Fe2e一=Fe2+(2)BC(3)隔离空气，防

25、止生成的Fe(OH)2被氧化 加热c,以除去溶解的02(4)BC(5)白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色11.(1)有红色物质析出为负极(2)铜导线变粗为负极12.(1)2C1 2e=Cb t 升高 Ca2+CO，=CaCO3 Mg2+2OH=Mg(OH)2(3)AC(4)BC(5)蒸 发 过 滤电解 电解(6)NaCl+H20=NaC10+H2 t(或 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2 t+C12 tCL+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O)13.(1)B(2)C(3)5K I+K I Ch+6HCl=6KCl+3 I 2+3H2O 5：1 溶液变蓝(4)阳极：I-+3 氏0 6屋=I O 3+6Hh阴极：6H2O+6e=3H2 t+6OH(5)0.83714.7介于2 0 c 30之间 T为28