（新课改省份专版）2022高考化学一轮复习 5.5 化学能与电能（3）电解原理及应用（过基础）学案（含解析）

（新课改省份专版）2022高考化学一轮复习 5.5 化学能与电能（3）电解原理及应用（过基础）学案（含解析）1电解池(1)电解池：把电能转化为化学能的装置。(2)构成条件有与直流电源相连的两个电极；电解质溶液(或熔融盐)；形成闭合回路。(3)工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)总反应离子方程式：Cu22ClCuCl2电极阴极：与电源负极相连，得到电子，发生还原反应。 阳极：与电源正极相连，失去电子，发生氧化反应。电子和离子的移动方向(惰性电极)提醒金属活动性顺序中银以前的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。2电极反应式的书写步骤提醒书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，弱电解质要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)；总反应离子方程式为2Cl2H2O2OHH2Cl2。电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H、OH之后的离子一般不参与放电。Fe3在阴极上放电时生成Fe2而不是得到单质Fe。3惰性电极电解电解质溶液的四种类型类型电解质(水溶液)电极反应式总化学方程式或离子方程式电解质溶液浓度溶液pH电解质溶液复原电解水型含氧酸(如H2SO4)阳极：2H2O4e=O24H阴极：4H4e=2H22H2OO22H2增大减小加H2O强碱(如NaOH)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H2O4e=2H24OH2H2OO22H2增大增大加H2O活泼金属的含氧酸盐(如K N O3、Na2SO4)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H4e=2H22H2OO22H2增大不变加H2O电解电解质型无氧酸(如HCl，除HF外)阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H22HClCl2H2减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2，氟化物除外)阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Cu22e=CuCuCl2 CuCl2减小加CuCl2放H2生碱型活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2O2e=H22OH2Cl2H2OCl2H22OH生成新电解质增大通入HCl气体放O2生酸型不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极：2H2O4e=O24H阴极：2Cu24e=2Cu2Cu22H2O2CuO24H生成新电解质减小加CuO或CuCO3对点训练1.如图是一个石墨作电极，电解稀的Na2SO4溶液的装置，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是()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味气体CA电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色D电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶解呈中性解析：选DA、B电极反应式分别为4H2O4e=2H24OH、2H2O4e=O24H，相同温度和压强下，A电极生成气体体积大于B电极，A错误；阳极上生成O2，阴极上生成H2，O2和H2都是无色无味气体，B错误；由电极反应式知，A电极附近溶液呈碱性，B电极附近溶液呈酸性，则A电极附近溶液呈蓝色，B电极附近溶液呈红色，C错误；惰性电极电解稀的Na2SO4溶液，实际是电解水，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性，D正确。2用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是()AAgNO3CuCl2Cu(NO3)2BKCl Na2SO4 CuSO4CCaCl2 KOH NaNO3DHCl HNO3 K2SO4解析：选BAgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4溶液随电解的进行，有酸产生，溶液pH降低；KCl、CaCl2溶液随电解的进行，有碱产生，溶液pH升高；CuCl2、HCl电解的电解质本身，溶液中CuCl2、HCl减少，对应的H减少，溶液的pH升高；KOH、HNO3相当于电解H2O，电解质浓度增大，对应的碱溶液碱性更强，酸溶液酸性更强。3.如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解，下列说法正确的是()A电路中电子流向：负极dcba正极Ba、c两极产生气体的物质的量相等CSO向b电极移动，Cl向c电极移动D通电后乙烧杯滴入酚酞溶液d极附近会变红解析：选D电子只能在外电路中移动，故A错误；a极产生O2，c极产生Cl2，根据电子守恒O22Cl24e，O2和Cl2的物质的量之比为12，故B错误；阴离子向阳极移动，a和c是阳极，所以SO向a电极移动，Cl向c电极移动，故C错误；d极是阴极，电极反应式可表示为2H2O2e=H22OH，所以滴入酚酞溶液d极附近会变红，故D正确。4按要求书写电极反应式和总反应式。(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Fe作电极电解NaCl溶液阳极反应式： _；阴极反应式： _；总反应化学方程式： _。(4)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式： _；阴极反应式：_；总反应离子方程式： _。(5)用Cu作电极电解HCl溶液阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式：_。(6)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式： _；阴极反应式： _；总反应离子方程式： _。答案：(1)2H2O4e=O24H4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2O2eMg2=H2Mg(OH)2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)Fe2e=Fe22H2O2e=H22OHFe2H2OFe(OH)2H2(4)2Al6e8OH=2AlO4H2O6H2O6e=3H26OH2Al2H2O2OH2AlO3H2(5)Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2HCu2H2(6)2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H22Al3H2OAl2O33H2知识点二电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极：2Cl2e=Cl2(反应类型：氧化反应)，阴极：2H2e=H2(反应类型：还原反应)。(2)总反应式总反应化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。总反应离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。(3)氯碱工业制烧碱、氢气和氯气装置离子交换膜电解槽阳极钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)阴极碳钢网阳离子交换膜只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过将电解槽隔成阳极室和阴极室2电镀应用电解原理，在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。实例电镀铜阳极(铜片)：Cu2e=Cu2阴极(待镀铁件)：Cu22e=Cu提醒 电镀时阳极固体减少的质量和阴极析出固体的质量相等。电镀时，电解质溶液的浓度不变。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)电极反应式阳极：Zn2e=Zn2 Fe2e=Fe2 Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2；阴极：Cu22e=Cu。提醒电解精炼铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，电解质溶液的浓度减小。粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。4电冶金利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl22Cl2e=Cl2、2Na2e=2Na冶炼镁MgCl2(熔融)MgCl22Cl2e=Cl2、Mg22e=Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O26O212e=3O2、4Al312e=4Al对点训练1.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是()A氯碱工业中，X电极上反应式是4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2浓度不变C在铁片上镀铜时，Y是纯铜D制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁解析：选D氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2放电析出Cu，但是粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，使得溶液中Cu2浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。2金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2Ni2FeNiCuPt发生氧化反应，电极反应依次为Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2，A项错误；电解过程中，阳极Zn、Fe、Ni溶解，Cu、Pt沉积到电解槽底部，阴极只析出Ni，结合两极转移的电子数相等，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量不相等，B项错误；Cu和Pt还原性比Ni弱，不能失去电子，以沉淀的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，C项正确；电解后，溶液中存在的金属阳离子除了Fe2、Zn2外，还有Ni2，D项错误。3用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为Al33e=AlDSO在电解过程中向阳极移动解析：选C用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，则铝制品为阳极，即待加工铝质工件为阳极，A正确；选用不锈钢网作为阴极不会影响电极反应及总反应，故可选用不锈钢网作为阴极，B正确；阴极的电极反应式为2H2e=H2，C不正确；电解过程中，阴离子向阳极移动，故SO在电解过程中向阳极移动，D正确。