高考化学专项突破精品系列电化学之电解池 docWord文档格式.docx

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若为活性电极：

则电极本身失去电子，发生氧化反应。

电极本身不反应，溶液中阳离子在阴

极上获得电子，发生还原反应。

4、实例：

电极反应：

Cu2++2e-=Cu（还原反应）

阳极：

2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反应）

知识点4:

电子流向：

电源负极→沿导线→阴极→电解溶液中离子的移动→阳极→沿导线→电源正极

知识点5:

电解的原理

放电：

阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。

电解反应中反应物的判断——放电顺序

⑴阴极

A.阴极材料（金属或石墨）总是受到保护。

B.阳离子得电子顺序—金属活动顺序表的反表：

K+<

Ca2+<

Na+<

Mg2+<

Al3+<

Zn2+<

Fe2+<

Sn2+<

Pb2+<

（H+）<

Cu2+<

Hg2+<

Ag+（阳离子放电顺序与浓度有关，并不绝对）

⑵阳极

A.阳极材料是惰性电极（C、Pt、Au、Ti等）时：

阴离子失电子：

S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞NO3-等含氧酸根离子＞F-

B.阳极是活泼电极时：

电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。

知识点6:

电解原理应用:

①电解食盐水（氯碱工业）；

②电镀（镀铜）；

③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；

④精炼（精铜）。

A、电解饱和食盐水（氯碱工业）

图1

⑴反应原理

总反应：

2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH

⑵设备（阳离子交换膜电解槽）

①组成：

阳极—Ti、阴极—Fe

②阳离子交换膜的作用：

它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。

⑶制烧碱生产过程（离子交换膜法）

①食盐水的精制：

粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等）→加入NaOH溶液→加入BaCl2溶液→加入Na2CO3溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂（NaR）

②电解生产主要过程（见图20-1）：

NaCl从阳极区加入，H2O从阴极区加入。

阴极H+放电，破坏了水的电离平衡，使OH-浓度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。

B、电解冶炼铝

⑴原料：

（A）、冰晶石：

Na3AlF6=3Na++AlF63-

（B）、氧化铝：

铝土矿NaAlO2Al（OH）3Al2O3

⑵原理

阳极

阴极

4Al3++6O2ˉ4Al+3O2↑

⑶设备：

电解槽（阳极C、阴极Fe）

因为阳极材料不断地与生成的氧气反应：

C+O2→CO+CO2，故需定时补充。

C、电镀：

用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。

⑴镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子。

电镀锌原理：

阳极Zn－2eˉ=Zn2+

阴极Zn2++2eˉ=Zn

⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。

⑶在电镀控制的条件下，水电离出来的H+和OHˉ一般不起反应。

⑷电镀液中加氨水或NaCN的原因：

使Zn2+离子浓度很小，镀速慢，镀层才能致密、光亮。

D、电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。

E、电解精炼铜：

粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2+。

铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成“阳极泥”。

三、知识提升

电解反应方程式的书写步骤：

1分析电解质溶液中存在的离子；

2分析离子的放电顺序；

3确定电极、写出电极反应式；

4写出电解方程式。

如：

⑴电解NaCl溶液：

2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大。

⑵电解CuSO4溶液：

2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

溶质、溶剂均发生电解反应，PH减小。

⑶电解CuCl2溶液：

CuCl2Cu＋Cl2↑

电解盐酸：

2HClH2↑＋Cl2↑

溶剂不变，实际上是电解溶质，PH增大。

⑷电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：

2H2O2H2↑+O2↑，溶质不变，实际上是电解水，PH分别减小、增大、不变。

酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。

⑸电解熔融NaOH：

4NaOH4Na+O2↑+H2O↑

⑹用铜电极电解Na2SO4溶液:

Cu+2H2OCu（OH）2+H2↑

（注意：

不是电解水。

）

1、电解实例及规律

用惰性电极电解电解质溶液的规律

①电解水型：

有含氧酸（如H2SO4、HNO3等）、强碱（NaOH、Ba（OH）2等）、活泼金属的含氧酸盐（如K2SO4、NaNO3、Na3PO4）这三类物质。

②电解电解质型：

有无氧酸（除HF外，如HCl、HBr等）、不活泼金属的无氧酸盐（如CuCl2等）。

③电解质和水均被电解：

活泼金属的无氧酸盐（如NaCl等）、不活泼金属的含氧酸（如CuSO4等）。

电解中电极附近溶液pH值的变化。

（1）电极区域A．阴极H+放电产生H2，阴极区域pH变大。

B．阳极OH-放电产生O2，阳极区域pH变小。

（2）电解质溶液中A．电解过程中,既产生H2,又产生O2,则原溶液呈酸性的pH变小,原溶液呈碱性的pH变大,原溶液呈中性的pH不变（浓度变大）。

B．电解过程中,无H2和O2产生,pH几乎不变。

但象CuCl2变大

C．电解过程中,只产生H2,pH变大。

D．电解过程中,只产生O2,pH变小。

电解的计算特点

有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积，某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。

解答此类题的方法有两种：

一是根椐电解方程式或电极反应式，应用阴、阳两极得失电子守恒进行有关计算。

二是用惰性电极进行电解的过程，若电解质的阴、阳离子不同时在两极上放电，则阳离子放电的同时必有H＋生成，n（H＋）=n（阳离子）×

电荷数；

阴离子放电的同时必有OH―生成，n（OH―）=n（阴离子）×

电荷数。

也可利用物质的量相当量的关系（由电子得失守恒得），如，H2～Cl2～1/2O2～Cu～2Ag～2H＋～2OH―。

四、学以致用

例1某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为:

　　Fe+NiO2+2H2O

Fe（OH）2+Ni（OH）2,下列说法中正确的是:

　　A、放电时，负极上发生反应的物质是Fe.

　　B、放电时，正极反应是：

NiO2+2e-+2H+=Ni（OH）2

　　C、充电时，阴极反应是：

Ni（OH）2-2e-+2OH-=NiO2+2H2O

　　D、充电时，阳极附近pH值减小.

解析：

根据原电池在放电时,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,再根据元素化合价变化,可判断该电池负极发生反应的物质为Fe,正极为NiO2,此电池为碱性电池,在书写电极反应和总电池反应方程式时不能出现H+,故放电时的电极反应是:

负极:

Fe-2e-+2OH-=Fe（OH）2，正极：

NiO2+2e-+2H2O=Ni（OH）2+2OH-。

原电池充电时,发生电解反应,此时阴极反应为原电池负极反应的逆反应,阳极反应为原电池正极反应的逆反应,由此可判断正确选项应为A、D。

答案：

AD

例2有三个烧杯，分别盛有氯化铜，氯化钾和硝酸银三种溶液；

均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8克，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为

　　A、4：

1　　B、1：

1　　C、4：

3　　D、3：

4

串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。

不必注意电极增重是多少。

只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量，就可以通过电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放出Cl2，第二烧杯中放出Cl2和H2，第三烧杯中放出O2。

在有1mol电子转移下，分别是0.5mol，0.5mol，0.5mol和0.25mol。

所以共放出有色气体0.5+0.5=1（mol）（Cl2），无色气体0.5+0.25=0.75（mol）（O2和H2）

C

例3将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g（设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化），此时溶液中氢离子浓度约为

　　A.4×

10-3mol/L　B.2×

10-3mol/L　C.1×

10-3mol/L　D.1×

10-7mol/L

根据电解规律可知阴极反应:

Cu2++2e-=Cu，增重0.064gCu，应是Cu的质量,根据总反应方程式:

　　2CuSO4+2H2O

2Cu+O2↑+2H2SO4--->

4H+

　　　　　　　　　　　2×

64g　　　　　　4mol

　　　　　　　　　　　0.064g　　　　　　x　

　　x=0.002mol

　　[H+]=

=4×

10-3mol/L

A

例4甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol/LNaCl溶液与0.1mol/LAgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为:

_____________

此装置相当于两个电解槽串联到一起,在整个电路中电子转移总数相等，首先判断各极是阳极还是阴极，即电极名称，再分析各极发生的反应.A极（阴极）反应:

2H++2e-=H2↑，B极（阳极）反应:

2Cl--2e-=Cl2↑；

C极（阴极）反应：

Ag++e-=Ag；

D极（阳极）反应:

4OH--4e-=2H2O+O2↑，根据电子守恒法可知,若整个电路中有4mol电子转移,生成H2、Cl2、Ag、O2的物质的量分别为：

2mol、2mol、4mol、1mol因此各电极上生成物的物质的量之比为：

2:

4:

1。

1

五、面对高考

1．（08年广东化学·

16）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。

电池反应为：

FePO4+Li

充电

LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。

下列有关LiFePO4电池说法正确的是

A．可加入硫酸以提高电解质的导电性

B．放电时电池内部Li＋向负极移动.

C．充电过程中，电池正极材料的质量减少

D．放电时电池正极反应为：

FePO4+Li++e-=LiFePO4

CD

放电时，负极：

Li--e-==Li+，正极：

FePO4+Li++e-==LiFePO4；

充电时，阳极：

LiFePO4--e-==FePO4+Li+阴极：

Li++e-==Li，所以易知C.D正确。

若加入硫酸，与Li单质（固体）发生反应，所以A错；

放电时，Li+应（正电荷）在电池内部（电解质中）向正极移动，故B错。

2．（08年海南化学·

7）关于铅蓄电池的说法正确的是

A．在放电时，正极发生的反应是Pb（s）+SO42—（aq）=PbSO4（s）+2e—

B．在放电时，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PbSO4（s）+2e—=Pb（s）+SO42—（aq）

B

铅蓄电池的充放电反应为：

Pb＋PbO2＋2H2SO4

PbSO4＋2H2O，放电时Pb作负极：

Pb－2e－＋SO42－===PbSO4，在正极上：

PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－===PbSO4＋2H2O；

充电时，H2SO4的浓度不断增大，阳极上发生的是氧化反应，是失去电子而不是得到电子。

3．（08年江苏化学·

5）镍镉（Ni—Cd）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

Cd（OH）2+2Ni（OH）2。

有关该电池的说法正确的是

A．充电时阳极反应：

Ni（OH）2－e—+OH-==NiOOH+H2O

B．充电过程是化学能转化为电能的过程

C．放电时负极附近溶液的碱性不变

D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动

由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知，Ni（OH）2作阳极，电解质溶液为KOH，所以电极反应式为：

Ni（OH）2－e－＋OH-===NiOOH＋H2O；

Cd（OH）2作阴极，Cd（OH）2＋2e－===Cd＋2OH－；

充电的过程是将电能转化为化学能，放电时，Cd作负极，Cd－2e－＋2OH－===Cd（OH）2，Cd周围的c（OH－）下降，OH－向负极移动。

．（09年安徽理综·

12）Cu2O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↑。

下列说法正确的是

A．石墨电极上产生氢气

B．铜电极发生还原反应

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。

由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；

石墨作阴极，阴极上是溶液中的H＋反应，电极反应为：

2H＋＋2e－=H2↑，A选项正确；

阳极与电源的正极相连，C选项错误；

阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，D选项错误。

5．（09年广东理基·

34）下列有关电池的说法不正确的是

A．手机上用的锂离子电池属于二次电池

B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D．锌锰干电池中，锌电极是负极

手机上用的锂离子电池可以反复充放电，属于二次电池，A选项正确。

锌比铜活泼，因此构成原电池时，锌失电子做负极，电子眼外电路流向正极铜，所以B选项错误。

6

．（09年江苏化学·

5）化学在生产和日常生活中有着重要的应用。

下列说法不正确的是

A．明矾水解形成的Al（OH）3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化

B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率

C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料

D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁

D

A项，明矾净水的原理是Al3＋＋3H2O

Al（OH）3（胶体）＋3H＋，利用Al（OH）3（胶体）的吸附性进行净水；

B项，是因为轮船主要用铁造外壳,铁在海水中易被腐蚀.镀上比铁活泼的锌,形成原电池,锌作负极,失去电子先被腐蚀,从而起到保护铁的作用，从而可减缓船体的腐蚀速率；

氧化镁的熔点是2852℃，可用于制作耐高温材料；

电解MgCl2饱和溶液，发生地化学反应为MgCl2＋2H2O

Mg（OH）2＋Cl2↑＋H2↑，不会产生金属镁，电解熔融的MgCl2能制取单质镁，发生的反应MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑。

【考点分析】

（1）物质的水解反应，以及水解反应的用途；

（2）常见生活常识的原理；

（3）常见物质在生产生活中的具体用途；

（4）常见物质的制备及发生的化学反应方程式。

7．（09年广东文基·

68）下列说法正确的是

A．废旧电池应集中回收，并填埋处理

B．充电电池放电时，电能转变为化学能

C．放在冰箱中的食品保质期较长，这与温度对反应速率的影响有关

D．所有燃烧反应都是放热反应，所以不需吸收能量就可以进行

A项废旧电池应集中回收但不能填埋处理因为电池里的重金属会污染土地，人吃了这些土地里的蔬菜后，，就会引发疾病；

B项充电电池放电时，化学能转变为电能；

D项有的燃烧反应是需要吸收一定热量才可以反应的比如碳的燃烧。

8．（11分）（08年广东化学·

22）

铜在自然界存在于多种矿石中，如：

矿石名称

黄铜矿

斑铜矿

辉铜矿

孔雀石

主要成分

CuFeS2

Cu5FeS4

Cu2S

CuCO3·

Cu（OH）2

请回答下列问题：

（1）上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是　　　　　。

（2）工业上以黄铜矿为原料。

采用火法溶炼工艺生产铜。

该工艺的中间过程会发生反应：

2Cu2O+Cu2S

6Cu+SO2↑，反应的氧化剂是　　　　　。

（3）SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是　　　　　；

处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称　　　　　。

（4）黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。

请简述粗铜电解得到精铜的原理：

　　　　　。

（5）下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是　　　（填字母）。

选项

陈述Ⅰ

陈述Ⅱ

判断

铜绿的主成分是碱酸铜

可用稀盐酸除铜器表面的铜绿

Ⅰ对；

Ⅱ对；

有

铜表易形成致密的氧化膜

铜容器可以盛放浓硫酸

铁比铜活泼

例在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈

蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化

硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂

Ⅰ错；

无

（1）Cu2S

（2）Cu2O，Cu2S

（3）形成酸雨，会对植物和建筑物造成严重损害硫酸硫酸铵电解池中，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。

阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使Cu单质变为Cu2＋进入溶液中Cu－2e－===Cu2＋；

阴极上发生还原反应，Cu2＋得到电子在阴极上析出Cu单质，Cu2＋+2e－===Cu，从而达到精制Cu的目的（5）AD

（1）上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是Cu2S

解释：

CuFeS2：

34.8%；

Cu5FeS4：

63.5%；

Cu2S：

80%；

Cu（OH）2：

57.6%

（2） 

反应的氧化剂是Cu2O，Cu2S

Cu2O，Cu2S的Cu由+1被还原为0价，作氧化剂；

Cu2S的S有-2价被氧化为+4价，作还原剂。

（3） 

SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是形成酸雨。

处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称硫酸，硫酸铵。

处理SO2尾气一般为循环制备硫酸，和用Ca（OH）2或氨水吸收，可得到CaSO4和（NH4）2SO4等有价值的化学品。

（4） 

简述粗铜电解得到精铜的原理：

电解池中，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。

阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使Cu单质变为Cu2+进入溶液中Cu-e-==Cu2+；

阴极上发生还原反应，Cu2+得到电子在阴极上析出Cu单质，Cu2++e-==Cu，从而达到精制Cu的目的。

（5） 

A.D

稀盐酸可以同Cu（OH）2与CuCO3反应，而且稀盐酸不能于Cu反应。

所以稀盐酸可以除铜器表面的铜绿（CuCO3·

Cu（OH）2），A正确。

铜表面不能形成致密氧化膜；

铜和浓硫酸在常温下是反应的，生成硫酸铜、SO2和水，反应很慢，反应过程中放热，随着反应的进行，速率会越来越快的，所以不能用铜制容器装浓硫酸，B错误。

因为Fe比Cu活泼，所以Fe-Cu形成的原电池中，Fe作负极，更容易被氧化生绣，C错误。

蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末，只有旧键的断裂，没有新键的形成（CuSO4·

5H2O中，H2O与Cu2+有配位键），故不属于化学变化，只有物理变化；

CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。

综上所述，答案选AD。

9．（16分）（08年山东理综·

30）食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料。

（1）粗食盐常含有少量K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－等杂质离子，实验室提纯NaCl的流程如下：

提供的试剂：

饱和Na2CO3溶液饱和K2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液Ba（NO3）2溶液75%乙醇四氯化碳

①欲除去溶液I中的＋Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－离子，选出a所代表的试剂，按滴加顺序依次是（只填化学式）。

②洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl，选用的试剂为。

（2）用提纯的NaCl配制500mL4.00mol·

L-1NaCl溶液，所用仪器除药匙、玻璃棒外还有（填仪器名称）。

（3）电解饱和食盐水的装置如图所示，若收集的H2为2L，则同样条件下收集的Cl2

（填“＞”、“=”或“＜”）2L，原因是。

装置改进后可用于制备NaOH溶液，若测定溶液中NaOH的浓度，常用的方法为。

（4）实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应：

Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑

MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

据此，从下列所给仪器装置中选择制备并收集H2的装置（填代号）和制备并收集干燥、纯净Cl2的装置（填代号）。

可选用制备气体的装置：

（1）①BaCl2、NaOH、Na2CO3（错选或多选本小题不得分。

NaOH溶液的加入顺序及是否答Na0H不影响得分）

②75％乙醇

（2）天平、烧杯、500mL容量瓶、胶头滴管

（3）<

电解生成的氯气与电解生成的NaOH发生了反应酸碱中和滴定

（4）cd

（1）①要除去SO42－，只有选BaCl2溶液，若选用Ba（NO3）2，会引入新的离子NO3－，再选用NaOH溶液除去Mg2＋和Fe3＋溶液，最后选用Na2CO3溶液除去Ca2＋，此处不能选用K2CO3溶液，否则会引入新的K＋，再用HCl除去过量的CO32－。

Na2CO3溶液不能加在BaCl2溶液前，否则会引入Ba2＋。

②除去NaCl晶体表面的少量的KCl，应选用75%的乙醇，因为CCl4有毒，同时KCl也不会溶解在CCl4中。

（3）2NaCl＋2H2O

2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，在阴级区内产生的Cl2能与该区生成的NaOH反应NaCl、NaC