高中化学 第四章 电化学基础 重难点二 电解池的工作原理（含解析）新人教版选修4.doc

重难点二 电解池的工作原理一、电解原理1概念：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叫做电解借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置，叫做电解池或电解槽构成电解池(电解槽)的条件：（1）有外加直流电源（2）有电解质溶液或熔融的离子化合物（3）有两个电极(材料为金属或石墨，两极材料可相同或不同)：阴极：与直流电源的负极直接相连的一极阳极：与直流电源的正极直接相连的一极（4）两个电极要与电解质溶液接触并形成回路注意：电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定，与电极材料本身的性质无关而原电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定.2惰性电极和活性电极：在电解时，根据电极本身是否参与氧化还原反应，可把电极分为惰性电极和活性电极两类：惰性电极(c、pt等)：只起导电作用，不参与反应；活性电极(除pt、au外的其余金属)：当作阳极时，除起导电作用外，还失去电子变成金属阳离子进入溶液中。3离子放电顺序在阴极上在阴极上发生的是得电子反应，因此，电极本身只起导电作用而不能发生氧化还原反应，发生反应的是溶液中的阳离子，它们得电子的能力顺序为：说明：上列顺序中h+有两个位置：在酸溶液中，h+得电子能力在cu2+与pb2+之间；若在盐溶液中，则h+位于zn2+与ag+之间在阳极上首先应考虑电极是活性电极还是惰性电极，若为活性电极，则是阳极本身失去电子被氧化成阳离子进入溶液中，即此时不能考虑溶液中阴离子的失电子情况；若为惰性电极，溶液中的阴离子失电子的能力顺序为：二、原电池和电解池比较：装置原电池电解池实例原理使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池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叫做电解这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池形成条件自发的氧化还原反应；两个活泼性不同的电极；闭合回路；电解质溶液电源；两个电极(惰性或非惰性)；.电解质(水溶液或熔化态)；闭合回路反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应电极名称由电极本身性质决定：正极：材料性质较不活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；电极反应负极：zn-2e-=zn2+(氧化反应)正极：2h+2e-=h2(还原反应)阴极：cu2+2e-=cu (还原反应)阳极：2cl-2e-=cl2 (氧化反应)电子流向负极正极电源负极阴极；阳极电源正极电流方向正极负极电源正极阳极；阴极电源负极能量转化化学能电能电能化学能应用抗金属的电化腐蚀；实用电池电解食盐水(氯碱工业)；电镀(镀铜)；电冶(冶炼na、mg、al)；精炼(精铜)【重难点指数】 【重难点考向一】 电解原理【例1】关于如图电解池工作时的相关叙述正确的是()afe电极作阳极，发生氧化反应bcl-向石墨极作定向运动c石墨电极反应：fe3+3e-fed电解池发生总反应：2cl-+2fe3+cl2+2fe2+【答案】a【重难点点睛】考查电解原理，判断电源的正、负极是关键，由电子转移方向可知石墨为阴极，铁为阳极，电解池工作时，阳极发生氧化反应，电极方程式为fe-2e-fe2+，阴极发生还原反应，电极方程式为fe3+e-fe2+，以此解答该题。【重难点考向二】 原电池与电解池【例2】某同学按如图所示的装置进行实验a、b为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水当k闭合时，在交换膜处so42一从右向左移动下列分析正确的是()a溶液中c(a2+)减小bb的电极反应：b-2e-=b2+cy电极上有h2产生，发生还原反应d反应初期，x电极周围出现白色胶状沉淀，一段时间以后沉淀逐渐溶解【答案】d【名师点睛】考查原电池和电解池原理，明确原电池放电时溶液中阴阳离子的移动方向是解本题的关键；该装置中右边装置不能自发的进行氧化还原反应是不能构成原电池只能形成电解池，左边装置中能发生的进行氧化还原反应且符合原电池的构成条件所以是原电池当k闭合时，在交换膜处so42-从右向左移动，说明a为负极，b为正极，即a的金属活动性大于b；连接b的y极为y阳极，连接a的x极为阴极。【重难点考向三】电解池电极反应与离子的移动【例3】利用如图装置电解硫酸铜溶液，下列说法正确的是()ab电极上发生氧化反应b该装置能将化学能转变成电能c电解质溶液中cu2+从b电极向a电极迁移d若a为铜，则a的电极反应式为：cu-2e-cu2+【答案】d【名师点睛】考查原电池和电解池知识，注意把握电解池的工作原理以及电极方程式的书写，由装置图可知为电解池装置，电能转化为化学能，a连接电源正极，为电解池的阳极，发生氧化反应，b连接电源负极，为电解池的阴极，发生还原反应，以此解答该题。1某小组为研究电化学原理，设计如下图装置，下列叙述中正确的是()a若a和b为石墨，通电后a电极上发生的及应为2cl-2e-cl2 b若a和b为石墨，通电后b电极上发生氧化反应 c若a为铜，b为铁，通电后a电极质量增加 d若a为铜，b为铁，通电后cu 2+向铁电极移动 【答案】ad【解析】a若a和b为石墨，通电后a电极是阳极，该极上发生的及应为2cl-2e-cl2，故a正确；b在电解池的阴极b极上阳离子得电子发生还原反应，故b错误；c电解池的阳极cu是活泼电极时，该极上电极本身发生失电子的氧化反应，电极质量减轻，故c错误；d电解池中电解质中的阳离子铜离子移向阴极，即向铁电极移动，发生得电子的还原反应，故d正确；故选ad。【名师点睛】考查学生电解池的工作原理以及电极的判断和电极上的反应，具体分析：在电解池的阳极上是阴离子失电子发生氧化反应，阴极上是阳离子得电子发生还原反应，电解池的阳极是活泼电极时，电极本身发生失电子的氧化反应，电解池中电解质中的阳离子移向阴极发生得电子的还原反应。2如图是某同学用cu在fe片上镀铜的实验装置，下列说法正确的是()acu2+在a极被还原 b溶液蓝色逐渐变浅 c铜片连接a极，铁制品连接b极 da极和b极直接相连，铜片被氧化 【答案】c3滴有酚酞和氯化钠试液的湿润滤纸分别做甲乙两个实验，能发现附近变成红色的电极是()aa、c bb、d ca、d db、c【答案】b【名师点睛】考查原电池和电解池原理，明确各个电极上发生的电极反应是解本题关键，甲为原电池，发生吸氧腐蚀，铁易失电子作负极、碳作正极，负极电极反应式为fe-2e-=fe2+，正极电极反应式为o2+2h2o+4e-=4oh-，乙为电解池，铁作阴极、碳作阳极，阴极电极反应式为2h2o+2e-=2oh-+h2，阳极电极反应式为2cl-2e-=cl2 ，据此分析解答。4如图是电解饱和食盐水(含少量酚酞)的装置，其中c、d为石墨电极下列说法正确的是()aa为负极、b为正极 ba为阳极、b为阴极c电解过程中，钠离子浓度不变 d电解过程中，d电极附近变红【答案】a【解析】电解池中，电流从正极流向负极，所以a是正极，b是负极，c是阴极，d是阳极a根据图象知，a是负极，b是正极，故a正确；b外加电源中为正负极，不是阴阳极，则c是阴极，d是阳极，故b错误；c电解时消耗水，溶液的体积减小，钠离子的物质的量不变，则钠离子的浓度增大，故c错误；dc是阴极，电极上氢离子放电生成氢气，同时生成氢氧根离子，则c电极附近变红，故d错误；故选a。5全钒液流储能电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中不同价态钒离子的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化，充电时，惰性电极m、n分别连接电源的正极和负极电池工作原理如图所示，下列说法不正确的是()a放电过程中，m电极反应为v02+2h+e一=v02+h20b放电过程中，质子通过交换膜