【备战】高考化学 专题12 电解池装置、原理及其应用热点题型和提分秘籍（含解析）(1).doc

专题12 电解池装置、原理及其应用热点题型和提分秘籍【高频考点解读】 1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。【热点题型】题型一 电解的原理及其规律 例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ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色【提分秘籍】1.分析电解过程的思维程序(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的h和oh)。(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极：阳离子放电顺序：agfe3cu2h(酸)fe2zn2h(水)al3mg2naca2k。阳极：活泼电极s2ibrcloh含氧酸根离子。注意阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。最常用、最重要的放电顺序是：阳极，cloh；阴极：agcu2h。电解水溶液时，kal3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到k、ca、na、mg、al等金属。(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。2. 电解规律(用惰性电极电解)电解质(水溶液)电极方程式被电解的物质总化学方程式或离子方程式电解质浓度溶液ph电解质溶液复原含氧酸(如h2so4)阳极：4oh4e=o22h2o阴极：4h4e=2h2水2h2oo22h2增大减小加h2o强碱(如naoh)阳极：4oh4e=o22h2o阴极：4h4e=2h2水2h2oo22h2增大增大加h2o活泼金属的含氧酸盐(如kno3、na2so4)阳极：4oh4e=o22h2o阴极：4h4e=2h2水2h2oo22h2增大不变加h2o无氧酸(如hcl) ，除hf外阳极：2cl2e=cl2阴极：2h2e=h2酸2hclcl2h2减小增大通入hcl气体不活泼金属的无氧酸盐(如cucl2)，除氟化物外阳极：2cl2e=cl2阴极：cu22e=cu盐cucl2cucl2减小加cucl2活泼金属的无氧酸盐(如nacl)阳极：2cl2e=cl2阴极：2h2e=h2水和盐2cl2h2ocl2h22oh生成新电解质增大通入hcl气体不活泼金属的含氧酸盐(如cuso4)阳极：4oh4e=o22h2o阴极：2cu24e=2cu水和盐2cu22h2o2cuo24h生成新电解质减小加cuo或cuco3【举一反三】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()anacl bna2co3 ccuso4 dk2s【热点题型】题型二 考查电解方程式 例2、.以铝材为阳极，在h2so4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。.用al单质作阳极，石墨作阴极，nahco3溶液作电解液进行电解，生成难溶物r，r受热分解生成化合物q。写出阳极生成r的电极反应式：_。【提分秘籍】 1.电解方程式的书写步骤以写出用石墨作电极电解cuso4溶液的电极反应式及总的电解方程式为例。第一步：明确溶液中存在哪些离子。阳离子：cu2、h；阴离子：oh、so。第二步：判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序。阴极：cu2h；阳极：ohso。第三步：写电极反应式和总的电解方程式。阴极：2cu24e=2cu；阳极：2h2o4e=o24h。根据得失电子数相等，两极反应式相加得总方程式：2cuso42h2o2cuo22h2so4。2规避电解池中方程式书写的3个易失分点(1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。(2)要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中h、oh之后的离子一般不参与放电。【举一反三】按要求书写有关的电极反应式及总方程式。(1)用惰性电极电解agno3溶液：阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(2)用惰性电极电解mgcl2溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(3)用铁作电极电解nacl溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总化学方程式_。(4)用铜作电极电解盐酸溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。【答案】(1)4oh4e=o22h2o4ag4e=4ag【热点题型】题型三 电解原理的应用例3、工业废水中常含有一定量的cr2o，会对人类及生态系统产生很大损害，电解法是一种行之有效的除去铬的方法之一。该法用fe作电极电解含cr2o的酸性废水，最终将铬转化为cr(oh)3沉淀，达到净化目的。下列有关说法不正确的是()a电解时选用fe作阳极，石墨棒作阴极b阴极附近的沉淀只有cr(oh)3c阳极附近溶液中，发生反应的离子方程式是cr2o6fe214h=2cr36fe37h2od消耗1 mol cr2o，将有336 g fe消耗，因此要定期更换铁电极【提分秘籍】 1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式：2cl2e=cl2(氧化反应)阴极反应式：2h2e=h2(还原反应)(2)总反应方程式：2nacl2h2o2naohh2cl2离子反应方程式：2cl2h2o2ohh2cl2(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。2电镀 (1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。(2)电解质溶液是agno3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。(3)电极反应：阳极：age=ag；阴极：age=ag。(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。3电解精炼铜(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。(2)电解质溶液：含cu2的盐溶液。(3)电极反应：阳极：zn2e=zn2、fe2e=fe2、ni2e=ni2、cu2e=cu2；阴极：cu22e=cu。4电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属na、ca、mg、al等。(1)冶炼钠2nacl(熔融) 2nacl2电极反应：阳极：2cl2e=cl2；阴极：2na2e=2na。(2)冶炼铝2al2o3(熔融) 4al3o2电极反应：阳极：6o212e=3o2；阴极：4al312e=4al。【举一反三】使用氯化钠作原料可以得到多种产品。(1)实验室用惰性电极电解100 ml 0.1 moll1 nacl溶液，若阴阳两极均得到112 ml气体(标准状况)，则所得溶液的物质的量浓度是_(忽略反应前后溶液体积的变化)。(2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是_。aa为正极，b为负极；naclo和naclba为负极，b为正极；naclo和naclca为阳极，b为阴极；hclo和naclda为阴极，b为阳极；hclo和nacl(3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的fe(oh)2沉淀。某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的fe(oh)2沉淀，且较长时间不变色。该同学换上的电解材料是_(用元素符号表示)，总的反应式是_。【热点题型】题型四 电化学计算例4、在如图中，甲烧杯中盛有100 ml 0.50 moll1 agno3溶液，乙烧杯中盛有100 ml 0.25 moll1 cucl2溶液，a、b、c、d均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现a极比c极重1.9 g，则(1)电源e为_极，f为_极。(2)a极的电极反应式为_，析出物质_ mol。(3)b极的电极反应式为_，析出气体_ ml(标准状况)。(4)c极的电极反应式为_，析出的物质_ mol。(5)d极的电极反应式为_，析出气体_ ml(标准状况)。(6)甲烧杯中滴入石蕊试液，_极附近变红，如果继续电离，在甲烧杯中最终得到_溶液。 【提分秘籍】应对电化学定量计算的三种方法1计算类型原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液ph的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。2方法技巧(1)根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4 mol e为桥梁可构建如下关系式：(式中m为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。提示在电化学计算中，还常利用qit和qn(e)na1.601019c来计算电路中通过的电量。【举一反三】500 ml kno3和cu(no3)2的混合溶液中c(no)0.6 moll1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 l气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 ml，下列说法正确的是 ()a原混合溶液中c(k)为0.2 moll1b上述电解过程中共转移0.2 mol电子c电解得到的cu的物质的量为0.05 mold电解后溶液中c(h)为0.2 moll1【热点题型】题型五 金属的腐蚀和防护例5、下列有关金属腐蚀的叙述正确的是()a金属越纯越不易被腐蚀b干燥环境下金属不被腐蚀c铜一定比铁难腐蚀d金属腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀【提分秘籍】1金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。2金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(ph4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极fe2e=fe2正极2h2e=h2o22h2o4e=4oh总反应式fe2h=fe2h22feo22h2o=2fe(oh)2联系吸氧腐蚀更普遍铁锈的形成：4fe(oh)2o22h2o=4fe(oh)3，2fe(oh)3=fe2o3xh2o(铁锈)(3x)h2o。3金属的防护(1)电化学防护牺牲阳极的保护法原电池原理a负极：比被保护金属活泼的金属；b正极：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法电解原理a阴极：被保护的金属设备；b阳极：惰性金属。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。4. 判断金属腐蚀快慢的规律(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。【举一反三】下列有关金属腐蚀的叙述正确的是 ()a金属越纯越不易被腐蚀b干燥环境下金属不被腐蚀c铜一定比铁难腐蚀d金属腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀【高考风向标】 1（2014广东卷）某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为al，其他电极均为cu，则()a电流方向：电极电极b电极发生还原反应c电极逐渐溶解d电极的电极反应：cu22e=cu化，d项错误。2（2014海南卷）以石墨为电极，电解ki溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()a阴极附近溶液呈红色b阴极逸出气体c阳极附近溶液呈蓝色d溶液的ph变小3（2013海南卷）下图所示的电解池和中，a、b、c和d均为pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重bd。符合上述实验结果的盐溶液是()选项xya.mgso4cuso4b.agno3pb(no3)2c.feso4al2 (so4)3d.cuso4agno34 （2014全国卷）如图所示是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(mhni电池)。下列有关说法不正确的是()a放电时正极反应为nioohh2oeni(oh)2ohb电池的电解液可为koh溶液c充电时负极反应为mhohh2omedmh是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高5（2014浙江卷）镍氢电池(nimh)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型，nimh中的m表示储氢金属或合金，该电池在充电过程中的总反应方程式是ni(oh)2m=nioohmh。已知：6nioohnh3h2ooh=6ni(oh)2no下列说法正确的是()animh电池放电过程中，正极的电极反应式为nioohh2oe=ni(oh)2ohb充电过程中oh从阳极向阴极迁移c充电过程中阴极的电极反应式：h2ome=mhoh，h2o中的h被m还原dnimh电池中可以用koh溶液、氨水等作为电解质溶液6（2014浙江卷）下列说法不正确的是()a光催化还原水制氢比电解水制氢更节能环保、更经济b氨氮废水(含nh及nh3)可用化学氧化法或电化学氧化法处理c某种化学检测技术具有极高的灵敏度，可检测到单个细胞(v1012 l)内的数个目标分子，据此可推算该检测技术能测量细胞内浓度约为10121011moll1的目标分子d向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变7（2014天津卷）已知：锂离子电池的总反应为lixcli1xcoo2 clicoo2锂硫电池的总反应2lis li2s有关上述两种电池说法正确的是()a锂离子电池放电时， li向负极迁移b锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应c理论上两种电池的比能量相同d下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电8（2014山东卷）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、al2cl和alcl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。(1)钢制品接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_。若改用alcl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。(2)为测定镀层厚度，用naoh溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移6 mol电子时，所得还原产物的物质的量为_mol。(3)用铝粉和fe2o3做铝热反应实验，需要的试剂还有_。akcl bkclo3 cmno2 dmg取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀h2so4，滴加kscn溶液无明显现象，_(填“能”或“ 不能”)说明固体混合物中无fe2o3，理由是_(用离子方程式说明)。 9（2014新课标全国卷 次磷酸(h3po2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。回答下列问题：(1)h3po2是一种中强酸，写出其电离方程式：_。(2)h3po2及nah2po2均可将溶液中的ag还原为银，从而可用于化学镀银。h3po2中，p元素的化合价为_。利用h3po2进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为41，则氧化产物为_(填化学式)。nah2po2为_(填“正盐”或“酸式盐”)，其溶液显_(填“弱酸性”“中性”或“弱碱性”)。(3)h3po2的工业制法是：将白磷(p4)与ba(oh)2溶液反应生成ph3气体和ba(h2po2)2，后者再与h2so4反应。写出白磷与ba(oh)2溶液反应的化学方程式：_。(4)h3po2也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：写出阳极的电极反应式：_。分析产品室可得到h3po2的原因：_。早期采用“三室电渗析法”制备h3po2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用h3po2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_杂质，该杂质产生的原因是_。10（2014新课标全国卷 铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及x射线防护材料等。回答下列问题：(1)铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第_周期、第_族；pbo2的酸性比co2的酸性_(填“强”或“弱”)。(2)pbo2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为_。(3)pbo2可由pbo与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为_；pbo2也可以通过石墨为电极，pb(no3)2和cu(no3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为_，阴极上观察到的现象是_；若电解液中不加入cu(no3)2，阴极发生的电极反应式为_，这样做的主要缺点是_。(4)pbo2在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%(即100%)的残留固体。若a点固体组成表示为pbox或mpbo2npbo，列式计算x值和mn值_。20（2014江苏卷）(14分)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。(1)将烧碱吸收h2s后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：s22e=s(n1)ss2=s写出电解时阴极的电极反应式：_。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成_。(2)将h2s和空气的混合气体通入fecl3、fecl2、cucl2的混合溶液中反应回收s，其物质转化如图所示。在图示的转化中，化合价不变的元素是_。反应中当有1 mol h2s转化为硫单质时，保持溶液中fe3的物质的量不变，需消耗o2的物质的量为_。在温度一定和不补加溶液的条件下，缓慢通入混合气体，并充分搅拌。欲使生成的硫单质中不含cus，可采取的措施有_。(3)h2s在高温下分解生成硫蒸气和h2。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图所示，h2s在高温下分解反应的化学方程式为_。 28（2014北京卷）用fecl3酸性溶液脱除h2s后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解ph1的0.1 mol/l fecl2溶液，研究废液再生机理。记录如下(a、b、c代表电压值)：序号电压/v阳极现象检验阳极产物xa电极附近出现黄色，有气泡产生有fe3、有cl2axb电极附近出现黄色，无气泡产生有fe3、无cl2bx0无明显变化无fe3、无cl2(1)用kscn溶液检验出fe3的现象是_。(2)中，fe3产生的原因还可能是cl在阳极放电，生成的cl2将fe2氧化。写出有关反应的离子方程式：_。(3)由推测，fe3产生的原因还可能是fe2在阳极放电。原因是fe2具有_性。(4)中虽未检验出cl2，但cl在阳极是否放电仍需进一步验证。电解ph1的nacl溶液做对照实验，记录如下：序号电压/v阳极现象检验阳极产物axc无明显变化有cl2cxb无明显变化无cl2nacl溶液的浓度是_mol/l。中检验cl2的实验方法：_。与对比，得出的结论(写出两点)：_。【随堂巩固】 1下列关于金属腐蚀的说法正确的是()a金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是：mnh2o=m(oh)nn/2h2b金属的化学腐蚀的实质是：mne=mn，电子直接转移给还原剂c金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行d在潮湿的中性环境中金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀2依据下列甲、乙、丙三图，判断下列叙述不正确的是()a甲是原电池，乙是电镀装置b甲、乙装置中，锌极上均发生氧化反应c乙、丙装置中，阳极均发生氧化反应而溶解d乙、丙装置中，c(cu2)基本不变3用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前的浓度的是()aagno3bna2so4ccucl2 dhcl4以kcl和zncl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是()a未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程b因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系c电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率d镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用5铜锌原电池(如下图)工作时，下列叙述正确的是()a正极反应为：zn2e=zn2b电池反应为：zncu2=zn2cuc在外电路中，电子从负极流向正极d盐桥中的k移向znso4溶液6某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为：fenio22h2ofe(oh)2ni(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feb放电时，正极反应是：nio22e2h=ni(oh)2c充电时，阴极反应是：ni(oh)22e2oh=nio22h2od充电时，阳极附近ph增大7用惰性电极电解m(no3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b l氧气(标准状况)，从而可推知m的相对原子质量为()a.b.