1电解池 一对一.docx

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1电解池一对一

师：

电解池是什么呢？

生：

回答

师：

电解池和原电池有什么区别呢？

师：

电解池的工作原理是什么呢？

生：

回答

师：

我们来讨论一下有关电解池的问题。

年份

2015

2016

考点

电解原理

电镀

可见，高考中，电解池是非常重要的考点。

一、电解原理

1.电解池

（1）电解：

使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。

（2）电解池（电解槽）：

把电能转化为化学能的装置。

（3）构成电解池的条件：

①直流电源形成闭合回路；

②阴、阳电极（与电源负极相连的电极为阴极、与电源正极相连的电极为阳极）

③电解质溶液或熔融电解质；

（4）电解本质：

电子的流向:

电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。

（注意：

电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）

一个概念：

阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。

阳极（和原电池正极相连）：

与电源正极相连—电子流出—氧化反应

阴极（和原电池负极相连）：

与电源负极相连—电子流进—还原反应

2.电解规律

（1）放电规律：

①阴极:

无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。

阳离子在阴极上放电顺序是：

Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

注：

注意两个H+一个对应的是酸一个是水；金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。

②阳极：

a.活性材料作电极时：

金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。

b.用惰性电极（Pt、Au、石墨、钛等）时：

溶液中阴离子的放电顺序是：

S2->SO32->I->Br->Cl->OH-（水）>NO3->SO42-（等含氧酸根离子）>F-

（2）电解规律（用惰性电极电解时）

①电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液时其电极反应式为：

例：

电解硫酸钠溶液

阳极：

4OH-－4e-=2H2O＋O2↑

阴极：

4H+＋4e-=2H2↑

总反应：

2H2O

O2↑＋2H2↑

（实质：

电解水。

电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水即可）

②电解无氧酸溶液（氢氟酸除外）、不活泼金属的无氧酸盐溶液，如电解盐酸、CuCl2溶液等。

例：

电解盐酸

阳极：

2Cl-－2e-=Cl2↑

阴极：

2H+＋2e-=H2↑

总反应：

2HCl

Cl2↑＋H2↑

（实质：

电解质本身被电解。

电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质（通入一定量的HCl气体））

③电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都有一部分被电解，如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。

例如：

电解CuSO4溶液

阳极：

4OH-－4e-=2H2O+O2↑

阴极：

2Cu2+＋4e-=2Cu

总反应：

2CuSO4＋2H2O

2Cu＋O2↑＋2H2SO4

（电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。

）

④电解活泼金属的含氧酸盐溶液时，电解质和水都有一部分被电解，如电解NaCl溶液等。

例：

电解NaCl溶液

阳极（C）：

2Cl-－2e-=Cl2↑

阴极（C）：

2H+＋2e-=H2↑

总反应：

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋Cl2↑＋H2↑

（电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl。

）

3.写电极反应方法小结

（1）分析溶液中存在的所有离子（包括水的电离）、并分成阳离子组和阴离子组。

（2）根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应，而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应式。

（注意得失电子守恒）

（3）由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。

（弱电解质的须保持分子形式）

二、电解原理的应用

1.氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）

食盐水中存在的离子：

Na+、Cl-、H+、OH-

离子放电顺序：

阳离子　H+＞Na+阴离子　Cl-＞OH-

电极反应：

阳极：

2Cl-－2e-=Cl2↑

阴极：

2H+＋2e-=H2↑

总反应：

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋Cl2↑＋H2↑

若电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：

阴极附近的溶液无色变为红色。

阳极:

产生刺激气体使湿润KI淀粉试纸变蓝色。

阴极:

产生无色、无味气体。

注意：

为避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,以及避免生成物H2和Cl2混合。

应当使用使用离子交换膜。

2.电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）

阳极：

镀层金属阴极：

待镀金属制品

电镀液：

含有镀层金属的电解质实质：

阳极参加反应的电解

3.粗铜的电解精炼

①粗铜的溶解与纯铜的生成：

阳极（粗铜）：

Cu－2e-=Cu2+

阴极（纯铜）：

Cu2+＋2e-=Cu

②比铜活泼的金属：

Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；

③比铜不活泼的金属：

Au、Pt不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；

④电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变（略小）。

4.电冶金

由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一种重要的方法。

对于冶炼像Na、Ca、Mg、Al这样活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法.

例如制取金属钠：

电解熔融状态的氯化钠。

阳极：

2Cl-－2e-=Cl2↑

阴极：

2Na+＋2e-=2Na

总反应：

2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑

（20-40分钟）

电解原理、电极的判断

【典题导入】【亮点题】

例1．常温时，将500mLpH=5的CuSO4溶液用石墨电极电解一段时间，测得溶液的pH变为2，若使溶液的浓度、pH与电解前相同，可采用的方法（）

A.向溶液中加入0.245gCu（OH）2　　　　B.向溶液中加0.31gCuSO4

　C.向溶液中加0.0025molH2SO4并加热　　D.向溶液中加0.2gCuO

例2某同学为了使反应2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑能进行，设计了下列四个实验，如下图所示，你认为可行的方案是（）

解析:

Ag与盐酸的反应属于非自发反应，将该反应设计成电解池，Ag做阳极，碳棒做阴极，盐酸做电解质溶液，阳极反应：

2Ag－2e-=2Ag+，阴极反应：

2H+＋2e-=H2↑

总反应2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑

【小试牛刀】

1.右图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处

有无色无味气体放出，符合这一情况的是（）

a极板

b极板

x电极

Z溶液

A

锌

石墨

负极

CuSO4

B

石墨

石墨

负极

NaOH

C

银

铁

正极

AgNO3

D

铜

石墨

负极

CuCl2

电极反应式、电解总方程式的书写

【典题导入】【亮点题】

1.

（1）以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极的电极反应方程式_______________________________________。

（2）用Al单质作阳极,石墨作阴极,NaHCO3溶液作电解液进行电解,生成难溶R物,R受热分解生成化合物Q.写出阳极生成R的电极反应式_________________________________。

解析：

（1）阳极失电子,肯定是Al失电子依据题目信息铝材表面形成氧化膜一定为Al2O3，即Al失电子生成Al2O3，Al2O3中的氧元素由水提供，溶液呈酸性所以有H+生成。

（2）Al作阳极，失电子，生成Al3+，Al3+水解呈酸性，溶液中的HCO3-水解呈碱性，两者水解相互促进生成Al（OH）3和CO2。

【小试牛刀】

2.用两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。

当电解液的pH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气逸出，且电解液体积变化可以忽略），电极上析出的质量是（）

A.27mgB.54mgC.108mgD.216mg

（20-40分钟）A

1.右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。

通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。

下列实验现象描述正确的是（）

A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的

B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体

C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色

D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色

2.用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是（）

A．用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片

B．用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片

C．用氢氧化钠溶液吸收阴极产物

D．用带火星的木条检验阳极产物

3.用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是（）

A．NaClB．Na2CO3

C．CuSO4D．K2S

4.用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是（）

A．CuSO4B．NaOH

C．BaCl2D．H2SO4

5.用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.1molCu（OH）2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。

则电解过程中转移的电子数为（）

A．0.1mol　　　B．0.2mol

C．0.3mol　　　D．0.4mol

6.在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计合理的是（）

A.铂作阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子

B.锌做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有锌离子

C.铁做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有亚铁离子

D.锌做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子

7.在50mL0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解（不考虑水分蒸发），则：

（1）若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶质浓度将怎样变化_____________。

（2）若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是____________________________________。

（3）如果两极均为铜片且不考虑H+在阴极上放电当电路中有0.01mol电子通过时，阴极增重______g，阴极上的电极反应式是__________________________________________。

8.室温下某金属为液态，当电解它的一价金属的硝酸盐溶液时，阴极得到的产物是该金属的单质。

当阴极消耗2mol该盐的阳离子时，阳极可得1mol的气体产物，则此气体的产物是_____________（填分子式）。

由此可推断得知该盐的化学式是_____________,其阴极上所发生的还原反应方程式是：

_______________________________________。

9.课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。

将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。

试回答下列问题:

（1）电源A极的名称是___________。

（2）甲装置中电解反应的总化学方程式是________________________________________________。

（3）如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是__________。

（4）欲用丙装置给铜镀银，G应该是__________（填“铜”或“银”），电镀液的主要成分是__________（填化学式）。

（5）装置丁中的现象是________________________________________。

1.加碘食盐中含有碘酸钾（KIO3），现以电解法制备碘酸钾，实验装置如右图所示。

先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液中，发生反应：

3I2＋6KOH=5KI＋KIO3＋3H2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，开始电解。

下列说法正确的是（）

A．a电极发生还原反应

B．阳极反应式：

I-－6e-＋6OH-=IO3-＋3H2O

C．阴极反应式：

4OH-－4e-=2H2O＋O2↑

D．电解过程中b电极附近溶液的pH减小

2.有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。

据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（）

A．D＞C＞A＞BB．D＞A＞B＞C

C．D＞B＞A＞CD．B＞A＞D＞C

3.通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为+1价）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n（硝酸银）︰n（硝酸亚汞）=2︰1，则下列表述正确的是（）

A.在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n（Ag）︰n（Hg）=2︰1

B.在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等

C.硝酸亚汞的分子式为HgNO3

D.硝酸亚汞的分子式为Hg2（NO3）2

4.在25℃时，将两个铜电极插入一定质量的硫酸钾饱和溶液中进行电解。

通电一段时间后，阴极上逸出amol气体，同时有Wg无水硫酸钾晶体析出。

在温度不变条件下，下列说法不正确的是（）

A．电解过程中共消耗2amol水

B．剩余溶液中有大量蓝色沉淀产生

C．剩余溶液中溶质的质量分数为W/（W+18a）×100％

D．剩余溶液中溶质的质量分数为W/（W+36a）×100％

5.25℃，用惰性电极电解一定量的硫酸钠饱和溶液。

一段时间后，阴极析出a摩尔气体，同时有m克Na2SO4·10H2O晶体析出，若温度不变此时溶液中溶质的质量分数是（）

A.

×100%B.

×100%

C.

×100%D.

×100%

6.已知在pH为4～5的溶液中，Cu2＋几乎不水解，而Fe3+几乎完全水解。

某同学拟用电解硫酸铜溶液的方法测定铜的相对原子质量。

该同学向pH＝3.8的含有硫酸铁杂质的硫酸

铜溶液中加入过量的黑色粉末X，充分搅拌后将滤液用如图所示装置电解，其中某电极增重ag，另一电极上产生标准状况下的气体VmL。

下列说法正确的是（　）

A．黑色粉末X是铁粉

B．石墨电极的反应式为4OH-－4e-===2H2O＋O2↑

C．铜电极连接电源的正极

D．铜的相对原子质量为

7.某小组同学设想用如下图图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。

（1）X极与电源的________（填“正”或“负”）极相连，氢气从________（填“A”、“B”、“C”或“D”）口导出。

（2）离子交换膜只允许一类离子通过，则M为________（填“阴离子”或“阳离子”，下同）交换膜，N为________交换膜。

（3）若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池（石墨为电极），则电池负极的反应式为_________________________________。

（4）若在标准状况下，制得11.2L氢气，则生成硫酸的质量是_____，转移的电子数为__________。

答案：

典题探究：

例1D例2C

练习1A

例3

（1）2Al－6e-＋3H2O=Al2O3＋6H＋

（2）Al＋3HCO3-=Al（OH）3＋3CO2↑

练习2B

演习方阵：

1.D2.B3.B4.A5.D6.B

7.

（1）不变

（2）Zn－2e-＝Zn2+

（3）1.28Cu2++2e-＝Cu

8.O2Hg2（NO3）2Hg22+＋2e-＝2Hg

9.

（1）正极

（2）2CuSO4+2H2O

2Cu+O2↑+2H2SO4

（3）1:

1（4）银AgNO3（5）Y极附近红褐色变深

课后作业：

1.B2.B3.D4.C5.C6.B

7.

（1）正C

（2）阴离子阳离子（3）H2－2e-＋2OH-=2H2O

（4）49g6.02×1023