高考第一轮复习——电解原理及应用（学案含答案）

1、.年 级高三学 科化学版 本苏教版内容标题电解原理及应用【本讲教育信息】一. 教学内容：电解原理及应用二. 教学目的理解电解原理，掌握电极反响式的书写及电解原理的应用三. 教学重点、难点电解原理教学过程一、电解原理：电解是电流通过电解质溶液而在阴、阳两极发生氧化复原反响的过程；电解池是将电能转化为化学能的装置；构成条件为：必须连接有直流电源，要有电极阴、阳极，以及电解质溶液或熔融电解质。在电解过程中与电源正极相连的极称为阳极，在阳极上发生氧化反响；与电源负极相连的极称为阴极，在阴极上发生复原反响；电解质溶液中的阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。说明：1、电解质溶液的导电过程本质上就是其电解过程。

2、在电解池中电子流向：电子由电源的负极电解池的阴极，再由电解质溶液电解池的阳极电源正极。溶液中离子的挪动方向：溶液中阳离子向阴极挪动，阴离子向阳极挪动。2、电解与电离的比较：电离电解条件电解质溶于水或熔化状态下电解质电离后, 再通直流电过程电解质离解成为自由挪动的离子, 如CuCl2Cu22Cl阴、阳离子定向挪动, 在两极上失、得电子成为原子或分子, 如CuCl2Cu阴极Cl2­阳极特点只产生自由挪动的离子发生氧化复原反响, 生成新物质联络电解必须建立在电离的根底上3、电解池与原电池的判断：有外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池, 多池组合时, 一般是含有活泼金属的

3、池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；假设最活泼的电极一样时，那么两极间活泼性差异较大的是原电池，其余为电解池。4、电解池的反响原理：放电：阳离子得到电子或阴离子失去电子。离子放电的顺序取决于离子的本性，也与离子浓度和电极材料有关。1阳极产物的判断先看电极，假设是活泼电极金属活动顺序表Ag以前，包含Ag，电极放电，溶液中的阴离子不放电；假设是惰性电极如铂、石墨等，那么看溶液中阴离子的失电子才能。 在惰性电极上，阴离子放电顺序为：2阴极产物的判断：直接根据阳离子放电顺序进展判断，阳离子放电顺序为：注意：高价含氧酸根离子一般不放电 5、分析电解问题的根本思路：通电前：电解质溶液中含有哪些

4、阴、阳离子包括水电离出的H和OH。通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电。写电极反响式，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、水的电离平衡挪动、离子浓度的变化、pH变化等。分析讨论按要求填写下表用惰性电极电解以下物质的溶液电解质溶液阳极反响阴极反响总反响方程式溶液pH变化CuCl22Cl2eCl2Cu22eCuCuCl2CuCl2稍变大HCl2Cl2eCl22H2eH22HClH2Cl2变大Na2SO44OH4e2H2OO22H2eH22H2O2H2O2不变H2SO44OH4e2H2OO22H2eH22H2O2H2O2减小NaOH4OH4e2H2OO22H2eH2

5、2H2O2H2O2增大NaCl2Cl2eCl22H2eH22NaCl +2H2O 2NaOH + H2+ Cl2增大CuSO44OH4e2H2OO2Cu22eCu2 CuSO42H2O2 Cu2H2SO4O2减小规律总结：用惰性电极电解不同的电解质溶液时：电解质的组成无氧酸除HF、不活泼金属的无氧酸盐F除外不活泼金属的含氧酸盐、活泼金属的无氧酸盐含氧酸、可溶性碱、活泼金属的含氧酸盐被电解的物质电解质本身电解质和水都发生变化电解水实例CuCl2、HBr、HClNaCl、CuSO4、AgNO3H2SO4、NaOH、KNO3二、电解原理的应用：1、电解精炼铜原理：粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极粗铜：C

6、u2e Cu2阴极纯铜： Cu2 2eCu比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；电解质溶液中CuSO4的浓度根本不变；2、电镀：镀件作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的电解质配成电镀液；电镀铜的原理：阳极镀层金属：Cu2e Cu2阴极镀件： Cu22eCu电镀液浓度不变；3、氯碱工业：电解饱和食盐水制氢氧化钠和氯气：电极反响及总反响：阳极反响：2Cl2e Cl2氧化反响阴极反响：2H2eH2复原反响总反响离子方程式：2Cl2H2O2OH H2Cl2总反响：阴极区 阳极区4、电冶金：通过电解熔融的氯化钠制取金属钠，电解熔融

7、的氧化铝冰晶石的混合物制取金属铝：制取金属钠：阳极反响：2Cl2e Cl2 阴极反响：2Na2e2Na 制取金属铝：阳极反响：612e 3O2 阴极反响：4Al312e4Al 说明：1、原电池、电解池和电镀池的比较：原电池电解池电镀池定义装置特点将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属外表镀上一层其他金属的装置反响特征自发反响非自发反响非自发反响装置特征无电源，两极不同有电源, 两极可同可不同有电源形成条件1. 活泼性不同的两极连接2.电解质溶液电极插入其中并与电极自发反响3.形成闭合回路1. 两电极连接直流电源2. 两电极插入电解质溶液3. 形成闭合回路1. 镀

8、层金属接电源正极, 待镀金属接电源负极2. 电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称电极构成负极: 较活泼金属电子流出的极正极: 较不活泼的金属 或能导电的非金属电子流入的极阳极：与电源正极相连的极阴极：与电源负极相连的极名称同电解,但有限制条件阳极:必须是镀层金属；阴极: 镀件电极反响负极: 氧化反响, 一般是金属失电子正极: 复原反响,溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子吸氧腐蚀阳极: 氧化反响, 溶液中的阴离子失电子, 或电极金属失电子阴极: 复原反响, 溶液中的阳离子得电子阳极: 金属电极失电子阴极: 电镀液中阳离子得电子电子流向正极阴极同电解池溶液中带电粒子挪动阳离子向正极挪动阴离子向负极

9、挪动阳离子向阴极挪动阴离子向阳极挪动同电解池联络在两极上都发生氧化和复原反响2、氯碱工业：离子交换膜法制烧碱1：阳离子交换膜的作用：将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子Na通过，而阻止阴离子Cl、OH和气体通过。可防止H2、Cl2混合爆炸，也可防止Cl2与NaOH反响。2：食盐的精制：粗盐的成份：泥沙、Ca2、Mg2、Fe3、SO42杂质，会与碱性物质反响产生沉淀，损坏离子交换膜；杂质的除去过程：3、在精制食盐时，所加除杂试剂均为过量，因此，所加试剂的顺序必须是碳酸钠在氯化钡后面参加，以除去过量的Ba2。3、电冶金主要用于冶炼活泼性很强的金属。在电解熔融的氧化铝时，参加冰晶石的目的是为了

10、降低氧化铝的熔点，使氧化铝可以在较低的温度下熔化，而不能用电解无水氯化铝的方法冶炼金属铝。因为氯化铝为共价化合物，熔融状态时不导电。【典型例题】例1. 1L0.1mol/LAgNO3溶液在以Ag作阳极，Fe作阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16g时。以下判断设电解按理论进展，溶液不蒸发 正确的选项是：A. 溶液的浓度变为0.08mol/LB. 阳极上产生112mLO2标准状况C. 转移的电子数是1.204×1022个D. 反响中有0.01mol的Ag被氧化解析：此题所给的信息是：Ag作阳极，AgNO3溶液作电解液符合电镀的条件，是一种电镀装置。那么电极反响式为：阳极：Age Ag，

11、阴极：Age Ag，阳极减少的银的质量等于阴极析出的银的质量，电解质溶液的浓度保持不变。由于在阴极析出2.16gAg即为0.02mol，那么阳极减少0.02mol的Ag，转移的电子数为0.02NA，即为1.204×1022个。综上所述，此题的答案为C答案：C例2. 在500gCuSO4溶液中，一极为铁，一极为含杂质锌均匀的粗铜；通电一段时间后切断电源，取出电极，此时铁极析出7.04g铜，电解质溶液增重0.02g，求粗铜中含锌的质量分数。解析：电解精炼时电极反响为：阳极粗铜：Cu2e Cu2，Zn2e Zn2阴极铁 ：Cu2 2eCu Cu2Zn2 m 1mol 1mol 1g x x

12、 0.02g Zn溶解为0.02mol×65g·mol11.3g溶液中Cu2析出0.02mol×64g·mol11.28g锌的质量分数为：答案：粗铜中锌的质量分数为18.4%例3. 500 mL KNO3和CuNO32的混合溶液中cNO36mol·L1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均搜集到224 L气体标准状况，以下说法正确的选项是假设电解前后溶液的体积不变 A. 原混合溶液中 c K为2 mol·L1 B. 上述电解过程中共转移4 mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.5mol D. 电解后溶液中cH为2 m

13、ol·L1解析：此题的信息是用惰性电极电解KNO3和CuNO32混合溶液，电解后阴、阳两极分别产生22.4L气体，即1mol气体。溶液中的阳离子有：Cu2、H；阴离子有OH、NO3。根据阴、阳离子的放电顺序可得：阳极：4OH4e2H2OO2；阴极：Cu2 2eCu、2H2eH2 4mol 1mol 2mol 1mol 2mol 1mol那么原溶液中含有Cu21mol，转移的电子数为4mol，电解后溶液中增加的H的物质的量为2mol，即c H2mol/0.5L4mol/L。再根据溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数，可得K的物质的量为1mol，其浓度为2mol/L。综上所

14、述，此题的答案为AB答案：AB例4. 以铁为阳极、铜为阴极，对足量的NaOH溶液进展电解，一段时间后得到2molFeOH3沉淀，此时消耗水的物质的量共为 A. 2molB. 3mol C. 4molD. 5mol解析：此题的信息为：铁为阳极、铜为阴极，电解NaOH溶液，得到2molFeOH3。那么根据信息，写出电极反响：阳极：Fe2e Fe2，阴极：2H2eH2总的电极反响为：Fe2H2OFeOH2H2，而FeOH2在空气中易被氧化，反响方程式为：4 FeOH22H2OO24FeOH3，那么根据互相之间量的关系可得，每生成2molFeOH3沉淀，所消耗水的物质的量为5mol。答案：D例5. 某

15、硝酸盐晶体的化学式是MNO3x·nH2O，相对分子质量为242，将1.21g该晶体溶于水配制成100mL溶液，用惰性电极进展电解，当有0.01mol电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：1金属M的相对原子质量及x、n的值。2电解后溶液的pH假设电解前后溶液的体积不变。解析：此题的信息为：用惰性电极电解1.21gMNO3x·nH2O的溶液，当有0.01mol电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。那么电极反响式为：阳极：4OH4e2H2OO2；阴极：MXxeM 4 4 x 10.01mol 0.01mol 0.01mol 1.21

16、/2420.32/M解得x2，M64g/mol，溶液中c H0.01mol/0.1L0.1mol/L，pH1再根据相对分子质量之间的关系可得：n3答案：M的相对原子质量及x、n的值分别为：64、2、3，电解后溶液的 PH为1例6. 工业上用MnO2为原料制取KMnO4，主要消费过程分为两步进展：第一步将MnO2和KOH粉碎，混匀，在空气中加热至熔化，并连续搅拌，制取K2MnO4；第二步将K2MnO4的浓溶液用惰性电极进展电解，在阳极上得到KMnO4，在阴极上得到KOH。1制取K2MnO4的反响方程式是 ，连续搅拌的目的是_。2电解K2MnO4的浓溶液时，两极发生的电极反响式：阴极是_，阳极是_ ；电解的总反响方程式是 。解析：此题的信息为：工业上以MnO2为原料制取KMnO4。MnO2和KOH粉碎，混匀，在空气中加热至熔化，制取K2MnO4，说明是与空气中的氧气发生氧化复原反响，其中O原子得到电子，而MnO2转变为K2MnO4，反响方程式为：2MnO24KOHO22 K2MnO42H2O；而连续搅拌的目的