考點40電解原理及應用

1.復習重點

1.電解原理及其應用，放電順序，電極反響式的書寫及有關計算；

2.氯堿工業。

2.難點聚焦

一、理解掌握電解池的構成條件和工作原理

電解池

有外接電源

兩個電極；有外接電源；有電解質溶液

陰極：與電源負極相連

陽極：與電源正極相連_____________________________________________________________________________

陰極：本身不反響，溶液中陽離子得電子發生復原反響。

陽極：發生氧化反響，假設是惰性中極，那么是溶液中陰離子失電子；假設是非惰性電極，那么電極本身

失電子

電源負極一J陰極，陽極電源正極

電能一化學能

二、掌握電解反響產物及電解時溶液pH值的變化規律及有關電化學的計算

1、要判斷電解產物是什么，必須理解溶液中離子放電順序

陰極放電的總是溶液中的陽離子，與電極材料無關。放電順序是

K\Ca2\Na\Mg2\Al3\Zn2\Fe2，(H)xCu2\llg2\Ag\Au3'

放電由難到易*

陽極：假設是惰性電極作陽極，溶液中的陰離子放電，放電順序是

S2、I、Br、Cl、OH、含氧酸根離子(N子、SO；、C0;)、F.

失電子由易到難

假設是非惰性電極作陽極，那么是電極本身失電子。

要明確溶液中陰陽離子的放電順序，有時還需兼顧到溶液的離子濃度。如果離子濃度相差十分懸殊的情況下，

離子濃度大的有可能先放電。如理論J_H.的放電能力大于Fe'Z/,但在電解濃度大的硫酸亞鐵或硫酸鋅溶液

時，由于溶液[Fe力或[Zn*]>>[H],那么先在陰極上放電的是Fe"或Zi產，因此，陰極上的主要產物那么為Fe和

Zn。但在水溶液中，A1*Mg2\N/等是不會在陰極上放電的。

2、電解時溶液pH值的變化規律

電解質溶液在電解過程中，有時溶液陰值會發生變化。判斷電解質溶液的pH值變化，有時可以從電解產物上

去看。①假設電解時陰極上產生上,陽極上無產生，電解后溶液pH值增大：②假設陰極上無力，陽極上產生

0?,那么電解后溶液pH值減??；③假設陰極上有山，陽極上有02，且匕〃=2匕％,那么有三種情況：a如果原

溶液為中性溶液，那么電解后pH值不變；b如果原溶液是酸溶液，那么pH值變?。籧如果原溶液為堿溶液，

那么pH值變大；④假設陰極上無上，陽極上尢產生，電解后溶液的pH可能也會發生變化。如電解CuCh溶液

(CuC12溶液由于Ci?水解顯酸性)，一旦CuCk全部電解完，pH值會變大，成中性溶液。

3、進行有關電化學計算，如計算電極析出產物的質量或質量比，溶液pH值或推斷金屬原子量等時，一定要緊

緊抓住陰陽極或正負極等電極反響中得失電子數相等這一規律。

三、理解金屬腐蝕的本質及不同情況，了解用電化學原理在實際生活生產中的應

電解原理的應用

(1)制取物質：例如用電解飽和食鹽水溶液可制取氫氣、氯氣和燒堿。

(2)電鍍：應用電解原理，在某些金屬或非金屬外表鍍上一薄層其它金屬或合金的過程。電鍍時，鑲件作陰極，

鍍層金屬作陽極，選擇含有鍍層金屬陽離子的鹽溶液為電解質溶液。電鍍過程中該金屬陽離子濃度不變。

[3)精煉銅：以精銅作陰極，粗銅作陽極，以硫酸銅為電解質溶液，陽極粗銅溶解，陰極析出銅，溶液中C「'

濃度減小

(4)電冶活潑金屬：電解熔融狀態的AI2O3、MgCb、NaCl可得到金屬單質。

3.例題精講

例1某學生試圖用電解法根據電極上析出物質的質量來驗證阿伏加德羅常數值，其實驗方案的要點為：

①用直流電電解氯化銅溶液，所用儀器如圖24—1。

②強度為/A，通電時間為ts后，精確測得某電極上析出的銅的質量為mg。

圖24—1

試答復：

(1)這些儀器的正確連接順序為(用圖中標注儀器接線柱的英文字母表示，下同)

E按,C接,接F。

實驗線路中的電流方向為—

(2)寫出B電極上發生反響的離子方程式,G試管中淀粉KI溶液變化的現象為，相

應的離子方程式是O

(3)為精確測定電極上析出銅的質量，所必需的實驗步驟的先后順序是。

①稱量電解前電極質量②刮下電解后電極上的銅并清洗③用蒸用水清洗電解后電極④低溫烘干電極后稱量

⑤低溫烘干刮下的銅后稱量⑥再次低溫烘干后稱量至恒重

(4)電子的電量為1.6X1079(；。試列出阿伏加德羅常數的計算表達式：想二o

命題意圖：考查學生對電解原理的理解及完成電解實驗的能力。

知識依托：電解原埋。

錯解分析：電解CuC12(aq)發生如下反響：

電解

Cu'*+2C1====Cu+C12t

Ck有毒，須作處理，裝置中G,作用即此，如果不注意觀察，忽咚了或猜不透G的作用，就會得出錯誤的答案。

不能排除②⑤干擾，也會得出錯誤答案。

解題思路：(DB電極上應產生Ck：

-

2Cr-2e===Cl21

B極上流出電子，電子進入直流電源的正極，即F極，由此可得儀器連接順序及電流方向。

(2)E中產生Ck,Ck進入G中與K[反響，有L生成，12使淀粉變藍色。

(3)鍍在A電極上的Cu是沒必要刮下的，也無法刮干凈，還能將A電極材料刮下，故②@兩步須排除在外。

(4)由電學知識，可求電量0：

"IAXts=ItC

由此可求出通過的電子個數：

ItCIt

/V(e)=

1.6x1019C1.6xl0_,9

其物質的量為：

,It.z_〃

19A-,9

1.6xIO_1.6xl0NA

而電子個數與Cu的關系為：

Cu2++2e-====Cu

根據生成Cu勿g得：

M可求。

答案：(1)DABFBADE

-

(2)2Cr-2e====Cl2t變藍色Ch+2廣====2C「+I?i

⑶①③④⑥

It

⑷人仁一Xmol

m2x1.6x1079

例2.用Pt電極電解AgF(aq),電流強度為aA,通電時間為tmin，陰極增重mg，陽極上生成標準狀況下的

純潔氣體PL,以表示一個電子的電量，也表示Ag的相對原子質量，那么阿伏加德羅常數人可表示為()

134467/atM

A.-------molB.-----T-mol

qVqm

60afM=~

C.-------LD.以上答案都不對

qm

.解析：假設認為逸出氣體是F?,那么會誤選A；假設粗心未把Emin轉化為60。s進行計算，那么會誤選B；

假設無視單位那么會誤選C。正確答案應是：―“「moL

qin

例3.用圖24—2所示的裝置進行電解。通電一會兒，發現濕潤的淀粉KI試紙的C端變為藍色。那么：

圖24—2

(DA中發生反響的化學方程式為o

(2)在B中觀察到的現象是、、o

(3)室溫下，假設從電解開始到時間ts,A、B裝置中共收集到標準狀況下的氣體0.168L,假設電解過程中無

其他副反響發生，經測定電解后A中溶液體積恰為1000mL,那么A溶液的pH為。

解析：可以認為線路中串聯了3個電解池。中選定一個為研究對象時，另外的2個可看作是線路或是電阻。

先選定濕潤的淀粉KI試紙為研究對象。由于C端變為藍色，可知C端有L生成：

2I--2e-====l2

I2使淀粉變藍色。該反響是在電解池的陽極發生的反響，由此可以斷定外接電源的E端為負極，F端為正極。

(1)⑵選A(或B)為研究對象，可忽略B(或A)和淀粉KI試紙的存在。

(3)由題意可得如下關系式：

4Hx0Z+2H2

根據氣體的體積可求出〃Of)、c(H+)及pH。

電解

答案：(l)4AgN0；J====4Ag+02t+4HN0；i

(2)石墨極有氣泡產生Cu極周圍變藍色溶液中有藍色沉淀生成

(3)2

例4.將覆酸的堿金屬鹽電解可得燒類化合物。例如：

2cH3C00K+IL0:熊>CC—C1Lt+2C0,t+也t+2K0II

(陽)(陽)(陰)(陰)

據以下衍變關系答復以下問題：

ClCH2C00K(aq)蛆>A(混合物)-^B—^UC—^->D—

濃H>S04

(1)寫出電極反響式

陽極，陰極O

(2)寫出以下反響方程式

A_*E：,B_*C：o

(3)D和B在不同條件下反響會生成三種不同的E，試寫出它們的結構簡式、

解析：準確理解題給信息是解決問題的關鍵.電解CH￡OOK(aq)時.陽極吸引陰離子：CHEOO一布0H一.事實卜放

電的是CH￡OO,2CH￡0(T—2e———>2Cd1+CFL—CLt，陰極吸引陽離子：H?和K+，放電的是H+,2H++2e'

====2H21

--+-

答案：(l)2ClCH2COO-2e---->CH￡1—CH￡1+2C()2t2H+2e====H2t

(2)CHoCl-CH.CH-2K0HCH2(OH)-CH2(OH)+2KC1

u

CH式OH)-CH2(OH)4-0,-^.>OHC-CHO+21LO

△

4.實戰演練

一、選擇題(每題5分，共45分)

1.銀鋅電池廣泛用做各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為：2,Ag+

Zn(0H)2Ag2()+Zn+H2(),在此電池放電時，負極上發生反響的物質是

A.AgB.Zn(OH)2

C.Ag2。D.Zn

2.(2019年上海高考題)某學生想制作一種家用環保型消毒液發生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通

電時，為使CL被完全吸收制得有較強殺菌能力的消毒液，設計了如圖的裝置，那么對電源電極名稱和消毒液的

主要成分判斷正確的選項是

A.a為正極力為負極；NaClO和NaCl

B.a為負極力為正極；NaClO和NaCl

C.a為陽極力為陰極;HC10和NaCl

D.a為陰極加為陽極；HC10和NaCl

3.以下關于實驗現象的描述不正確的選項是

A.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片外表出現氣泡

B.用鋅片做陽極，鐵片做陰極，電解氯化鋅溶液，鐵片外表出現一層鋅

C.把銅片插入三氯化鐵溶液中，在銅片外表出現一層鐵

D.把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，參加幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速率加快

4.氫鎮電池是近年開發出來的可充電電池，它可以取代會產生鎘污染的鎘鍥電池。氫鑲

電池的總反響式是：-IL+NiO(OH)Ni(OH)2。根據此反響式判斷以下表達中正確的選項是

2

A.電池放電時，電池負極周圍溶液的pH不斷增大

B.電池放電時，銀元素被氧化

C,電池充電時，氫元素被復原

I).電池放電時，也是負極

5.如以下圖所示兩個裝置中，溶液體積均為200mL,開始時電解質溶液的濃度均為0.1mol-廣1,工作一段時

間后，測得導線上通過0.02mol電子，假設不考慮鹽水解和溶液體積的變化，那么以下表達正確的選項是

A.產生氣體的體積：①〉②

B.電極上析出固體的質量：①〉②

C.溶液的pH變化：①增大，②減小

D.電極反響式：

-

①陽極：40H-4e'==2H20+021

+

②陰極：2H+2e~==H21

6.甲、乙兩個電解池均以Pt為電極，且互相串聯，甲池盛有AgN5溶液，乙池中盛有一定量的某鹽溶液，通電

一段時間后，測得甲池中電極質量增加2.16g，乙池中電極上析出0.64g金屬，那么乙池中溶質可能是

A.CuS0iB.MgSOi

C.Al〔N(k)3D.Na2ss

7.用石墨電極電解lOOmLHBOi與CuSOi的混合溶液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24L氣體(標準狀況)，

那么原混合溶液中Q產的物質的量濃度為

A.1mol,L-1B.2mol,L-1

C.3mol,L1D.4mol,L-1

8.用惰性電極電解rLMSO」的水溶液，當陰極上有mg金屬.析出(陰極上無氣體產生)時，陽極上產生xL

氣體(標準狀況)，同時溶液的pH由原來的6.5變為2.0(設電解前后溶液體積不變)。那么M的用對原子質量的

表示式為

、100m200m

A.--------B.---------

VV

22.4m11.2m

l/?1J.

XX

9.用Pt電極電解CuCL溶液，當電流強度為aA,通電時間為tmin時，陰極質量增加〃7g，陽極上生成

標準狀況下純潔氣體VL,電極上產生的氣體在水中的溶解忽略不計，且以°表示1個電子的電量，河表示銅

的相對原子質量，那么阿伏加德羅常數可表示為

672at

A.B如L

Vqm

60Mat

C.I).不能確定

mq

二、非選擇題(共55分)

10.(12分)由于Fe(0H)2極易被氧化，所以實驗室很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反響制得白色純潔的Fe(0H)2沉

淀，反用以下圖電解實驗可以制得白色純潔的Fc(0H)2沉淀。兩電極材料分別為石墨和鐵。

(Da電極材料應為，電極反響式為o

(2)電解液c可以是o(填編號)

A.純水B.NaCl溶液

C.NaOH溶液D.CuCL溶液

(3)d為苯，其作用是，在參加苯之前對c應作何簡單處理o

(4)為了在較短時間內看到白色沉淀，可采取的措施是(填編號)o

A.改用稀硫酸做電解液

B.適當增大電源的電壓

C.適當減小兩電極間距離

D.適當降低電解液的溫度

(5)假設c中用Na2sol溶液，當電解一段時間看到白色Fe(0H)2沉淀后，再反接電源電解，除了電極上看到氣

泡外，混合物中另一明顯現象為O

11.(8分)蓄電池使用日久后，正負極標志模糊，現根據以下兩種條件，如何判斷正負極：

(1)氯化銅溶液，兩根帶銅導線的碳棒O

(2)硫酸銅溶液，兩根銅導線o

12.(12分)氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程如以下圖：

完成以下填空：

(D在電解過程中，與電源正極相連的電極上的電極反響式為。與電源負極相連的電極附近溶

液pH(填“不變〃"升高”或"下降”)。

(2)工業食鹽含Ca2+、+等雜質。精制過程發生反響的離子方程式為、。

⑶如果粗鹽中SOf含量較高，必須添加鋼試劑除去S0：,該鋼試劑可以是(選填"A〃"B""C"

多項選擇扣分)C

A.Ba(OH)2B.Ba(NO3)2C.BaCl2

⑷為有效除去Ca"、悔＞、SO：,參加試劑的合理順序為(選填"A""B”"C，多項選擇扣

分)

A.先加NaOH,后加Na2c6,再加領試劑

B.先加NaOH,后加鋼試劑,再加Na2cCh

C.先加領試劑，后加NaOH,再加Na2c。3

(5)脫鹽工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過、冷卻、(填寫操作名稱)除去

NaCU

(6)在隔膜法電解食鹽水時，電解槽分隔為陽極區和陰極區，防止CL與NaOH反響：采用無隔摸電解冷的食鹽

水時，CL與NaOH充分接觸，產物僅是NaClO和IL，無隔膜電解食鹽水的總的化學方程式

為O

13.(12分)碘缺乏癥普及全球，多發生于山區，南美的安第斯山區、歐洲的阿爾卑斯山區和亞洲的喜馬拉雅山

區是高發病地區。我國云南、河南等十余省的山區發病率也較高，據估計我國患者大約有1000萬人左右。為控

制該病的發生，較為有效的方法是食用含碘食鹽。我國政府以國家標準的方式規定在食鹽中添加碘酸鉀(KI03)。

據此答復以下問題：

(1)碘是合成以下哪種激素的主要原料之一

A.胰島素B.甲狀腺激素

C.生長激素I).雄性激素

(2)長期生活在缺碘山區，又得不到碘鹽供紿，易患

A,甲狀腺亢進B.佝僂病

C.地方性甲狀腺腫D.糖尿病

(3)可用鹽酸酸化的碘化鉀和淀粉檢驗食鹽中的碘酸鉀。反響的化學方程式為，氧化產物

與復原產物的物質的量之比為，能觀察到的明顯現象是。

GDKIOs可用電解方法制得，原理是：以石墨為陽極，以不銹鋼為陰極，在一定電流強度和溫度下電解KI溶液。

電解

總反響化學方程式為：KI4-3H20====KI034-3H2t，那么兩極反響式分別為：陽極，陰

極o

(5)在某溫度下，假設以12A的電流強度電解KI溶液達