第五節電解原理及其應用

1.了解電解原理，學會判斷電解時電極產物，了解用惰性電極電解電解質溶液的規律及應用。2.掌握電解原理及其應用，電極產物的判斷，用惰性電極電解電解質溶液的規律及應用。此類試題內容主要包括：

(1)電解的原理和應用；

(2)電極反應式的書寫；

(3)電極產物的判斷。此考點屬于高考熱點，試題主要以選擇題形式出現，主要考查電解的有關概念以及電極反應式的書寫和電極產物的判斷。復習目標展示知識點1電解原理及電解池問題1：電解原理的理解？電解池的形成條件？電極反應式的書寫？【思維延伸】電解時電極反應式的書寫規律

(1)電極反應：陰極發生還原反應，電極與電源負極相連，且為惰性電極，本身不參與反應，溶液中的陽離子得電子；陽極與電源正極相連，發生氧化反應，若為活性電極，則本身參與反應，若為惰性電極，則是溶液中的陰離子失電子。(2)書寫電極反應式時應注意①首看電極：主要是看陽極是何種類型的電極，若為活性電極，電極本身被氧化，發生氧化反應。②再看離子：搞清電解質溶液中存在哪些離子，根據放電順序，書寫電極反應式。③水溶液中始終有H＋和OH－,放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與電極反應。知識點2電解原理的應用問題2：電解原理的應用實例有哪些？2．銅的精煉陽極(用粗銅)：Zn－2e－Zn2＋、Fe－2e－

Fe2＋、Ni－2e－Ni2＋，Cu－2e－Cu2＋另外，粗銅中的金、銀等金屬雜質，因為失去電子能力比Cu弱，難以在陽極失去電子變成陽離子溶解下來，而以陽極泥的形式沉積下來。陰極(用純銅)：Cu2＋＋2e－Cu電解質溶液用

或

溶液。長時間電解后，電解質溶液必須補充。CuSO4CuCl23．電鍍電鍍是一種特殊的電解,要求鍍件必須作陰極,鍍層金屬作陽極,含鍍層金屬離子的可溶性鹽溶液作電解質溶液(作為電鍍液)。電鍍時，理論上電解質溶液的濃度保持不變。4．電解法冶煉活潑金屬

Na、Mg、Al等活潑金屬都可用電解它們的熔融鹽或氧化物制得5．氯堿工業——電解飽和食鹽水制取燒堿和氯氣(1)原理：陽極(用石墨)：2Cl－－2e－Cl2↑陰極(用Fe)：2H＋＋2e－H2↑(2)飽和食鹽水的精制：電解前應除去食鹽溶液中的Ca2＋、Mg2＋、等雜質離子，加入試劑依次為過量NaOH溶液、過量BaCl2溶液、過量Na2CO3溶液、稀鹽酸(或將過量BaCl2溶液和過量NaOH溶液的順序互換)。(3)離子交換膜法制燒堿離子交換膜電解槽主要由陽極(用金屬鈦網制成，涂有鈦、釕等氧化物涂層)、陰極(由碳鋼網制成，上面涂有鎳涂層)、離子交換膜、電解槽框、導電銅棒等組成。1．陽極產物的判斷首先看電極，若是活性電極(除金、鉑外的金屬)，則電極材料本身失電子，電極被溶解形成陽離子進入溶液；若是惰性電極(如石墨、鉑、金等)，則根據溶液中陰離子放電順序加以判斷，放電順序：陽極：金屬(除Au、Pt外)>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子>F－。2．陰極產物的判斷直接根據溶液中陽離子放電順序加以判斷、陽離子放電順序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋?？键c1電解過程中電極產物的判斷(1)處理有關電解池兩極產物的問題，一定要先看電極，看電極是活性電極還是惰性電極?；钚噪姌O在陽極放電，電極溶解生成相應的金屬離子，此時陰離子在陽極不放電。對于惰性電極，則只需比較溶液中定向移動到兩極的陰、陽離子的放電順序即可。(2)根據陽離子放電順序判斷陰極產物時，要注意下列兩點：①Fe3＋得電子能力大于Cu2＋，但第一階段只能被還原為Fe2＋；②Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋控制一定條件(即電鍍)時也能在水溶液中放電；Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融狀態下放電。要點深化【例1】(上海市高考題)如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關的判斷正確的是()

A．a為負極，b為正極B．a為陽極，b為陰極C．電解過程中，d電極質量增加D．電解過程中，氯離子濃度不變

解析：在電解池中陽極失去電子，經導線流向電源的正極，再從負極流出最后到達陰極，而電流方向剛好與電子的流向相反。因此，可判斷a是電源的正極，b是電源的負極，則c是電解池的陽極，Cl－

在陽極失去電子轉化為Cl2；d是電解池的陰極，產生Cu，電解過程中，d電極質量增加。C

1．某電解池內盛有CuSO4溶液，插入兩根電極，接通直流電源后，欲達到如下要求：①陽極質量不變，②陰極質量增加，③電解液pH減小，則應選用的電極是題()A．陰陽兩極都有石墨B．銅作陽極，鐵作陰極C．鐵作陽極，銅作陰極D．鉑作陽極，銅作陰極

解析：由題給條件可知，陽極質量不變，陽極材料必須用惰性電極而不能用非惰性金屬電極，陰極材料不限。

答案：AD變式練習考點點2電電解解規規律律以惰惰性性電電極極電電解解酸酸、、堿堿、、鹽鹽的的水水溶溶液液時時變變化化規規律律分分析析如如下下表表：：類型電極反應特點實例電解對象電解質濃度pH使電解質溶液復原電解水型陰：2H＋＋2e－H2↑陽：4OH－－4e－2H2O＋O2↑NaOH水增大增大水H2SO4水增大減小水Na2SO4水增大不變水電解電解質型電解質電離出的陰、陽離子分別在兩極放電HCl電解質減小增大氯化氫CuCl2電解質減小氯化銅放H2生堿型陰極：H2O放H2生成堿陽極：電解質陰離子放電NaCl電解質和水生成新電解質增大氯化氫放O2生酸型陰極：電解質陽離子放電陽極：H2O放O2生成酸CuSO4電解質和水生成新電解質減小氧化銅1．．電電解解時時電電極極附附近近溶溶液液pH的的變變化化(惰惰性性電電極極)(1)電電極極區區域域A．．陰陰極極H＋放電電產產生生H2，陰陰極極區區域域pH變變大大。。B．．陽陽極極OH－放電電產產生生O2，陽陽極極區區域域pH變變小小。。(2)電電解解質質溶溶液液中中①電電解解過過程程中中，，既既產產生生H2，又又產產生生O2,則則原原溶溶液液呈呈酸酸性性的的pH變變小小，，原溶溶液液呈呈堿堿性性的的pH變變大大，，原原溶溶液液呈呈中中性性的的pH不不變變(濃濃度度變變大大)。。②電電解解過過程程中中，，無無H2和O2產生生，，pH幾幾乎乎不不變變。。③電電解解過過程程中中，，只只產產生生H2，pH變變大大。。④電電解解過過程程中中，，只只產產生生O2，pH變變小小。。要點點深深化化2．．電電解解后后電電解解質質溶溶液液的的復復原原用惰惰性性電電極極電電解解時時,若若要要使使電電解解后后的的溶溶液液恢恢復復到到原原狀狀態態，，應應遵遵循循““缺缺什么么加加什什么么,缺缺多多少少加加多多少少””的的原原則則，，一一般般加加入入陰陰極極產產物物與與陽陽極極產產物物的化化合合物物。?！纠?】如圖所示，下下列關于實驗驗現象的描述述正確的是()a電極b電極X溶液實驗現象A石墨石墨CuCl2a電極質量增加，b電極放出無色氣體BFe石墨KNO3a電極質量增加，b電極放出無色氣體CFeCuCuSO4a電極質量增加，b電極質量減少D石墨石墨HCla電極放出無色氣體，b電極放出無色氣體解析：這是一個電解解裝置，其中中A、D選項項中是惰性電電極，且電解液都含含有氯離子，，所以b電極極應該放出黃黃綠色的氣體(氯氣)；；B選項中的的a電極質量量不變；C選選項中所組成成的電解池相當于于電鍍池，其其中b電極的的銅溶解，質質量減少，而a電極上析析出銅，質量量增加。答案：C2．用惰性電電極實現電解解，下列說法法正確的是()A．電解稀硫硫酸溶液，實實質上是電解解水，故溶液液pH不變B．電解稀氫氫氧化鈉溶液液，要消耗OH－，故溶溶液pH減小小C．電解硫酸酸鈉溶液，在在陰極上和陽陽極上析出產產物的物質的的量之比為1∶∶2D．電解氯化化銅溶液，在在陰極上和陽陽極上析出產產物的物質的的量之比為1∶∶1變式練習解析：電解稀H2SO4，實質上是電電解水，硫酸酸的物質的量量不變，但溶液體積減少少，濃度增大大，故溶液pH減小，A不正確；電電解稀NaOH溶液，陽極消消耗OH－，，陰極消耗H＋，實質也也是電解水，，NaOH溶溶液濃度增大,故故溶液的pH增大，B不不正確；電解解Na2SO4溶液時，在陽陽極發生反應：4OH－－4e－2H2O＋O2↑，在陰極發發生反應：4H＋＋4e－2H2↑，由于兩電電極通過電量量相等,故析析出H2與O2的物質的量之比為2∶1，C不不正確；電解解CuCl2溶液時，陰極極反應為Cu2＋＋2e－Cu，陽極反反應為2Cl－－2e－Cl2↑，兩極通過過電量相等時時，Cu和Cl2的物質的量之之比為1∶1，D正確。。答案：D客觀題電解過程兩極極產物的定量量計算是高考考的基本能力力要求，正確理解電解解原理，運用用得失電子守守恒的方法，，求解兩極產物的量是是考查學生基基本計算能力力的題型。【考題一】將0.2molAgNO3、0.4molCu(NO3)2、0.6molKCl溶于水，配成100mL溶液，用惰惰性電極電解解一段時間后后，若在一極析出0.3molCu，此時時在另一極上上產生的氣體體體積(標準準狀況)為()A.4.48LB．5.6LC．6.72LD．7.84LB思路點撥：把三種物質溶溶于水后,AgNO3和KCl之間間發生反應,KCl剩余0.4mol。與放放電有關的離離子有：Cu2＋0.4molCl－0.4mol及H＋、OH－，陰極發生：：Cu2＋＋2e－Cu，生成0.3molCu時時,通過電子0.6mol；；陽極首先發發生：2Cl－－2e－Cl2↑,當0.4molCl－放電時，通過過電子0.4mol，，生成Cl20.2mol，陽極再再發生：4OH－－4e－2H2O＋O2↑,根據陰陽陽兩極通過電電子數相等得得,再通過0.2mol電子子時，生成O20.05mol，所以以陽極共生成成氣體0.25mol，即5.6L(標準狀況)。高分解密把不同的溶液液混合后，首首先要考慮它它們之間能否否反應，其次次要注意溶液體積積的變變化。。解答答本題題很容容易出出現的的錯誤誤是根根據溶溶液中中存在在的離離子及放放電電順順序序直直接接計計算算。。主觀觀題題電解解原原理理在在工工業業生生產產中中有有著著廣廣泛泛的的應應用用，，靈靈活活運運用用電電解解的知知識識分分析析判判斷斷工工業業生生產產的的原原理理和和設設計計，，是是重重要要的的考考查查方式式，，應應高高度度重重視視。?！绢}題型型二二】】(12分)鋁鋁和和氫氫氧氧化化鉀鉀都都是是重重要要的的工工業業產產品品。。請請回回答答：：(1)工業業冶冶煉煉鋁鋁的的化化學學方方程程式式是是。2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑

通電(2)鋁與與氫氫氧氧化化鉀鉀溶溶液液反反應應的的離離子子方方程程式式是是，2Al＋2OH－＋6H2O2[Al(OH)4]－＋3H2↑(3)工業業品品氫氫氧氧化化鉀鉀的的溶溶液液中中含含有有某某些些含含氧氧酸酸根根雜雜質質，，可可用用離離子子交交換換膜法法電電解解提提純純。。電電解解槽槽內內裝裝有有陽陽離離子子交交換換膜膜(只只允允許許陽陽離離子子通通過過)，，其工作原原理如下下圖所示示。①該電解解槽的陽陽極反應應式是。②通電開開始后，，陰極附附近溶液液pH會會增大，，請簡述述原因。③除去雜雜質后的的氫氧化化鉀溶液液從液體體出口(填寫““A”或或“B””)導出。作答與批批改實錄錄4OH－－4e－

2H2O＋O2↑H＋放電，促進水水的電離離，c(OH－)增大B點評1．利用用鋁和堿堿液反應應作為切切入點。。2．電解解過程中中溶液中中各離子子濃度的的變化。。3．注意意利用電電解原理理分析。。點撥離子交換換膜法電電解提純純KOH時,陽陽極反應應為：4OH－－4e－2H2O＋O2↑,陰極極反應為為:4H2O＋4e－4OH－＋2H2↑。電解解過程中中陽極附近的的K＋通過陽離離子交換換膜向陰陰極移動動,含氧氧酸根離離子不能能通過離子交換換膜。一一段時間間后,陰陰極附近近K＋、OH－濃度變大,從從B處(陰極區)得到溶溶液，蒸發結結晶后可得較較純凈的KOH。1．(5分)能用電解原原理說明的問問題是()①電解是把電電能轉變成化化學能②電電解是化學能能轉化成電能能③電解質溶液液導電是化學學變化，金屬屬導電是物理理變化④不不能自發進行的氧氧化還原反應應，通過電解解的原理可以以實現⑤任任何溶液被電解時時，必然導致致氧化還原反反應的發生A.①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤解析：從能量角度看看，電解是把把電能轉化成成化學能的過過程，故①對②錯。電電解質溶液的的導電過程，，必然伴隨著著兩個電極上上氧化—還原反應應的發生，同同時生成新的的物質，故③③、⑤對。某某些不能自發進行行的氧化還原原反應，通過過電解的原理理供給電能也也可以實現，故④④對。所以D選項符合題題意。答案：D2．(5分)(2008··上海卷)取一張用飽和和NaCl溶溶液浸濕的pH試紙,兩兩根鉛筆芯作作電極,接通通直流電源,一段時間后后，發現a電電極與試紙接接觸處出現一一個雙色同心心圓，內圓為為白色，外圈圈呈淺紅色。。則下列說法法錯誤的是()A．b電極是是陰極B．a電極與與電源的正極極相連接C．電解過程程中，水是氧氧化劑D．b電極附附近溶液的pH變小解析：由題意知，外外圈呈淺紅色色，說明該處處呈酸性：Cl2＋H2OHCl＋HClO，，則a極上產產生Cl2，a極為陽極極，b極為陰陰極，故A、、B項均正確確；在2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑中，H2O作氧化劑，，故C項正確確；b極上由于于H＋放電，使水水的電離平平衡正移,導致b極極附近溶液液中的OH－濃度增大，溶液液的pH變變大，故D項錯誤。。答案：D方法技巧：：解答本題應應先根據實實驗現象判判斷出a、、b兩極的的名稱，再再根據電解NaCl溶液的有有關知識對對各項作出出判斷。通電3．(5分分)某溶液液中含有兩兩種溶質NaCl和和H2SO4，它們的物物質的量之比為3∶∶1。用石石墨作電極極電解該混混合溶液時時，根據電電極產物，，可明顯分為為三個階段段。下列敘敘述不正確確的是()A．陰極自自始至終只只析出H2B．陽極先先析出Cl2，后析出O2C．電解最最后階段為為電解水D．溶液液pH不斷斷增大，最最后為7解