电解池原理及其应用

1、 专题二十一 电解原理及其应用考点解读高考对电解原理常从以下几个方面去考察 1 理解电解原理，能判断原电池、电解池、电镀池的电极名称和书写电极反应式 2能根据电解池的电极变化，判断金属活泼性强弱，电极材料，电解质的种类 3能判断酸、碱、盐的水溶液在电解时，PH变化趋势 4电解原理在氯碱工业、电镀、金属的冶炼和精炼等方面的重要应用考点知识的梳理1电解池的工作原理 分析电解氯化铜溶液、熔融氯化钠过程 思考 1阴阳两极的判断 2电极反应 电解氯化铜溶液 阴极_ 阳极_ 总反应_ 电解熔融氯化钠 阴极_ 阳极_ 总反应_ 2 电解的知识规律（1） 定义：使电流通过电解质溶液或熔融的电解质在两极上发生氧

2、化还原反应的过程（2） 能量变化：借助于电流引起氧化还原反应。把电能转化为化学能（3） 构成电解质的条件 直流电源 两个电极 其中与电源正极相连的电极叫做阳极 电解质溶液 其中与电源负极相连的电极叫做阴极 或电解质熔融态（4） 电极反应 阴极：得到电子发生还原反应 阳极：失去电子发生氧化反应 （5）电子流向：由直流电源的负极流到电解池的阴极 再电解池的阳极流回电源的正极 （6）电流的流向：和电子的流向正好相反 （7）离子迁移方向：阳离子向阴极，阴离子向阳极。 注意：电解是最强的氧化还原手段，许多非自发的氧化还原反应在电解条件下得以发生 电解质溶液的导电过程就是电解质被电解的过程3电极反应类型和

3、判断 （1）电极类型：金属活动顺序表银之前的金属作电极时，金属本身作为阳极，参与阳极反应，称为金属电极或活性电极，银以后的电极或非金属作电极时称为惰性电极（Pt,s石墨电极） (2) 阴、阳两极的判断 阳极：与电源正极相连、氧化反应 、阴离子移动的方向、电极溶解或产生氧气、氯气 阴极：与电源负极相连、还原反应、阳离子移动的方向、析出氢气或金属4电解时电极产物的判断 阳极 活性电极：电极材料失去电子 惰性电极（Pt Au 石墨）：溶液中阴离子失去电子的顺序 _ 阴极 在水溶中只考虑H+之后的阳离子得到电子的顺序 _5电解原理的应用 （1）铜的电解精炼 电极材料： 阳极_ 阴极_ 电解质溶液_ 电

4、极反应：阳极_ _ _ 阴极_ 总反应_ 注意：阳极泥的主要成分_ （2）电解法冶炼活泼金属 电解熔融的NaCl,MgCl2,Al2O3制取Na Mg Al等金属 （3）电镀 电镀是一种特殊的电解，要求镀件必须做阴极，镀层作为金属的阳极，含镀层金属离子的溶液作电镀液，理论上电解质的溶液保持不变 举例：铁制品镀铜 阳极_ 阴极_ 电镀液_ （4）现代氯碱工业 电极材料：阳极：金属钛网 阴极：由碳钢网 其他：离子交换膜 阳离子交换膜的作用： 只允许阳离子经过，不允许阴离子和分子通过，这样可以防止阴极产生的氢气和阳极产生氯气反应而爆炸 阳极反应_ 阴极反应_ 电解总反应_产品_6 酸、碱、盐溶液的电

5、解规律表物质项目代表物被电解的物质阴极阳极电解反应式浓度变化PH变化含氧酸H2SO4无氧酸HCl可溶碱NaOH不活泼金属无氧酸盐CuCl2活泼金属无氧酸盐NaCl不活泼金属含氧酸盐CuSO4活泼的金属含氧酸盐Na2SO4 总结 （1）电解反应式的书写过程 判断电极反应要分析溶液中离子的种类及得失电子的能力，首先要分析电解质溶液的组成，列出全部离子，并分为阴，阳两组，然后分别对阴，阳离子排出放电顺序，写出两极上的电极反应，然后合并两个电极反应，得出电解反应的总反应或离子方程式 （2）判断溶液的PH变化先分析溶液的酸碱性，再看电极产物如果只产生H2而没有O2，则PH增大如果只产生O2而不产生H2，

6、则PH减小如果既产生O2又产生H2,a若溶液呈酸性，则PH减小b若溶液呈碱性，则PH增大c若呈中性，则PH不变（3）电解混合溶液时，既要考虑离子的放电能力顺序、又要考虑离子的物质的量，有序的思考电极反应和电解产物 举例7电化学反应的计算方法 （1）根据电子得失守恒 （2）根据总反应式计算 （3）根据关系式计算 一、选择题1下列说法正确的是()。A镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈 B铜的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀C铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应D铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加 2下列电极反应式与出现的环境相匹配的是

7、()。电极反应式出现的环境AO22H2O4e=4OH碱性环境下氢氧燃料电池的负极反应B4OH4e=O22H2O弱酸性环境下钢铁的吸氧腐蚀C2H2e=H2用铜做电极电解NaOH溶液的阴极反应DH22e=2H用惰性电极电解H2SO4溶液的阳极反应3(2013·甘肃五市模拟)关于如图所示、两个装置的叙述评价正确的是()。选择叙述评价A装置名称：是电解池，是原电池错误B硫酸浓度变化：增大，减小正确C电极反应式：中阳极：4OH4e=2H2OO2中正极：Zn2e=Zn2正确D离子移动方向：中H向阴极方向移动中H向正极方向移动错误4镍锌电池具有绿色环保、大电流、性能好等优点，是电动玩具和数码产品的

8、理想电源，如图是其工作原理示意图。下列说法正确的是 ()。Aa为电池负极，电池放电时发生还原反应B电池放电时，负极附近区域pH升高C电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)22e2OH=2NiOOH2H2OD电池充电时，总反应为Zn2NiOOHH2O=ZnO2Ni(OH)2二、选择题(每小题有12个选项符合题意)5下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 ()。A钢管与电源正极连接，钢管可被保护B铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe36(2013·盐城模拟)用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O

9、2生成。则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中，正确的有()。该溶液的pH可能增大该溶液的pH可能减小 该溶液的pH可能不变该溶液的浓度可能增大该溶液的浓度可能不变该溶液的浓度可能减小A三种 B四种 C五种 D六种7图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是 ()。A滤纸上c点附近会变红色BCu电极质量减小，Pt电极质量增大CZ中溶液的pH不断减小D溶液中的SO42向Cu电极定向移动三、非选择题(本题共4个小题，共58分)8(14分)下列四种装置中，盛200 mL 0.005 mol&

10、#183;L1硫酸铜溶液盛200 mL 0.01 mol·L1硫酸盛200 mL氯化锌溶液盛200 mL氯化钾溶液。(1)上述四种装置中，为电解池的是_(用编号回答)，装置中两电极的电极反应式分别是_(注明电极名称)；(2)用离子方程式回答：通电时装置中的总反应是_，溶液中可能发生的副反应是_；(3)工作一段时间后，测得导线上均通过0.002 mol电子，则上述四种装置中溶液pH最小的是_(用编号回答，溶液体积变化忽略不计)；(4)若将装置中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，则Fe极上发生的反应是_，C极上发生的反应是_。9(16分)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的

11、问题。当闭合该装置的开关时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为_(填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH的电极的电极反应式为_。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，乙池中发生反应的总电极反应式为_ _。(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_mL(标准状况)，丙池中_(填“C”或“D”)极析出_g铜。(4)若丙池中电极不变，将其中溶液换成NaCl溶液，开关闭合一段时间后，甲池中溶液的pH将_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)；丙池中溶液的pH将_。10(14分)(2013

12、·无锡模拟)钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失大量资金。请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。(1)钢铁的电化学腐蚀原理如图所示。写出石墨电极的电极反应式：_ _。将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图中虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向。写出修改后石墨电极的电极反应式：_。(2)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为_。(3)防止钢铁腐蚀可以延长钢铁制品的使用寿命。在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀，电镀的装置如图所示：电镀装置图的“直流电源”中

13、，_(填“a”或“b”)是正极。Fe电极反应式为_。接通电源前，装置图中的铜、铁两个电极质量相等，电镀完成后，将两个电极取出，用蒸馏水小心冲洗干净、烘干，然后称量，二者质量之差为5.12 g，由此计算电镀过程中电路中通过电子的物质的量为_。上述铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀。请简要说明镀铜铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀的原因：_，由此可推知镀_(填一种金属)铁镀件在破损时铁不易被腐蚀。11(14分)(2013·苏北四市联考)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.06.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3沉淀有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图所示：(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，则无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的_(填序号)。aH2SO4bBaSO4cNa2SO4dNaOHeCH3CH2OH(2)电解池阳极的电极反应式分别是_；4OH4e=2H2OO2。(3)电极反应和的生成物反应得到Fe(OH