（新課改省份專版）2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 5.5 化學(xué)能與電能（3）電解原理及應(yīng)用（過(guò)基礎(chǔ)）學(xué)案（含解析）1電解池(1)電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。(2)構(gòu)成條件有與直流電源相連的兩個(gè)電極；電解質(zhì)溶液(或熔融鹽)；形成閉合回路。(3)工作原理(以惰性電極電解CuCl2溶液為例)總反應(yīng)離子方程式：Cu22ClCuCl2電極陰極：與電源負(fù)極相連，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。 陽(yáng)極：與電源正極相連，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。電子和離子的移動(dòng)方向(惰性電極)提醒金屬活動(dòng)性順序中銀以前的金屬(含銀)作電極時(shí)，由于金屬本身可以參與陽(yáng)極反應(yīng)，稱為金屬電極或活性電極(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金屬活動(dòng)性順序中銀以后的金屬或非金屬作電極時(shí)，稱為惰性電極，主要有鉑(Pt)、石墨等。電解時(shí)，在外電路中有電子通過(guò)，而在溶液中是靠離子移動(dòng)導(dǎo)電，即電子不通過(guò)電解質(zhì)溶液。2電極反應(yīng)式的書寫步驟提醒書寫電解池的電極反應(yīng)式時(shí)，可以用實(shí)際放電的離子表示，但書寫電解池的總反應(yīng)時(shí)，弱電解質(zhì)要寫成分子式。如用惰性電極電解食鹽水時(shí)，陰極反應(yīng)式為2H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)；總反應(yīng)離子方程式為2Cl2H2O2OHH2Cl2。電解水溶液時(shí)，應(yīng)注意放電順序，位于H、OH之后的離子一般不參與放電。Fe3在陰極上放電時(shí)生成Fe2而不是得到單質(zhì)Fe。3惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型類型電解質(zhì)(水溶液)電極反應(yīng)式總化學(xué)方程式或離子方程式電解質(zhì)溶液濃度溶液pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型含氧酸(如H2SO4)陽(yáng)極：2H2O4e=O24H陰極：4H4e=2H22H2OO22H2增大減小加H2O強(qiáng)堿(如NaOH)陽(yáng)極：4OH4e=O22H2O陰極：4H2O4e=2H24OH2H2OO22H2增大增大加H2O活潑金屬的含氧酸鹽(如K N O3、Na2SO4)陽(yáng)極：4OH4e=O22H2O陰極：4H4e=2H22H2OO22H2增大不變加H2O電解電解質(zhì)型無(wú)氧酸(如HCl，除HF外)陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H22HClCl2H2減小增大通入HCl氣體不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(如CuCl2，氟化物除外)陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2陰極：Cu22e=CuCuCl2 CuCl2減小加CuCl2放H2生堿型活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(如NaCl)陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2O2e=H22OH2Cl2H2OCl2H22OH生成新電解質(zhì)增大通入HCl氣體放O2生酸型不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)陽(yáng)極：2H2O4e=O24H陰極：2Cu24e=2Cu2Cu22H2O2CuO24H生成新電解質(zhì)減小加CuO或CuCO3對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.如圖是一個(gè)石墨作電極，電解稀的Na2SO4溶液的裝置，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列有關(guān)敘述正確的是()A逸出氣體的體積，A電極的小于B電極的B一電極逸出無(wú)味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體CA電極附近呈紅色，B電極附近呈藍(lán)色D電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芙獬手行越馕觯哼xDA、B電極反應(yīng)式分別為4H2O4e=2H24OH、2H2O4e=O24H，相同溫度和壓強(qiáng)下，A電極生成氣體體積大于B電極，A錯(cuò)誤；陽(yáng)極上生成O2，陰極上生成H2，O2和H2都是無(wú)色無(wú)味氣體，B錯(cuò)誤；由電極反應(yīng)式知，A電極附近溶液呈堿性，B電極附近溶液呈酸性，則A電極附近溶液呈藍(lán)色，B電極附近溶液呈紅色，C錯(cuò)誤；惰性電極電解稀的Na2SO4溶液，實(shí)際是電解水，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行裕珼正確。2用惰性電極電解下列各組中的三種電解質(zhì)溶液，在電解的過(guò)程中，溶液的pH依次為升高、不變、降低的是()AAgNO3CuCl2Cu(NO3)2BKCl Na2SO4 CuSO4CCaCl2 KOH NaNO3DHCl HNO3 K2SO4解析：選BAgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4溶液隨電解的進(jìn)行，有酸產(chǎn)生，溶液pH降低；KCl、CaCl2溶液隨電解的進(jìn)行，有堿產(chǎn)生，溶液pH升高；CuCl2、HCl電解的電解質(zhì)本身，溶液中CuCl2、HCl減少，對(duì)應(yīng)的H減少，溶液的pH升高；KOH、HNO3相當(dāng)于電解H2O，電解質(zhì)濃度增大，對(duì)應(yīng)的堿溶液堿性更強(qiáng)，酸溶液酸性更強(qiáng)。3.如圖所示，a、b、c、d均為石墨電極，通電進(jìn)行電解，下列說(shuō)法正確的是()A電路中電子流向：負(fù)極dcba正極Ba、c兩極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量相等CSO向b電極移動(dòng)，Cl向c電極移動(dòng)D通電后乙燒杯滴入酚酞溶液d極附近會(huì)變紅解析：選D電子只能在外電路中移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；a極產(chǎn)生O2，c極產(chǎn)生Cl2，根據(jù)電子守恒O22Cl24e，O2和Cl2的物質(zhì)的量之比為12，故B錯(cuò)誤；陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，a和c是陽(yáng)極，所以SO向a電極移動(dòng)，Cl向c電極移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；d極是陰極，電極反應(yīng)式可表示為2H2O2e=H22OH，所以滴入酚酞溶液d極附近會(huì)變紅，故D正確。4按要求書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。(1)用惰性電極電解AgNO3溶液陽(yáng)極反應(yīng)式： _；陰極反應(yīng)式：_；總反應(yīng)離子方程式： _。(2)用惰性電極電解MgCl2溶液陽(yáng)極反應(yīng)式：_；陰極反應(yīng)式：_；總反應(yīng)離子方程式： _。(3)用Fe作電極電解NaCl溶液陽(yáng)極反應(yīng)式： _；陰極反應(yīng)式： _；總反應(yīng)化學(xué)方程式： _。(4)用Al作電極電解NaOH溶液陽(yáng)極反應(yīng)式： _；陰極反應(yīng)式：_；總反應(yīng)離子方程式： _。(5)用Cu作電極電解HCl溶液陽(yáng)極反應(yīng)式：_；陰極反應(yīng)式：_；總反應(yīng)離子方程式：_。(6)以鋁材為陽(yáng)極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜陽(yáng)極反應(yīng)式： _；陰極反應(yīng)式： _；總反應(yīng)離子方程式： _。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知識(shí)點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用1電解飽和食鹽水(1)電極反應(yīng)陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2(反應(yīng)類型：氧化反應(yīng))，陰極：2H2e=H2(反應(yīng)類型：還原反應(yīng))。(2)總反應(yīng)式總反應(yīng)化學(xué)方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。總反應(yīng)離子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。(3)氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣裝置離子交換膜電解槽陽(yáng)極鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)陰極碳鋼網(wǎng)陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，能阻止陰離子和氣體通過(guò)將電解槽隔成陽(yáng)極室和陰極室2電鍍應(yīng)用電解原理，在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過(guò)程。實(shí)例電鍍銅陽(yáng)極(銅片)：Cu2e=Cu2陰極(待鍍鐵件)：Cu22e=Cu提醒 電鍍時(shí)陽(yáng)極固體減少的質(zhì)量和陰極析出固體的質(zhì)量相等。電鍍時(shí)，電解質(zhì)溶液的濃度不變。3電解精煉銅(1)電極材料：陽(yáng)極為粗銅，陰極為純銅。(2)電解質(zhì)溶液：含Cu2的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)式陽(yáng)極：Zn2e=Zn2 Fe2e=Fe2 Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2；陰極：Cu22e=Cu。提醒電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量不相等，電解質(zhì)溶液的濃度減小。粗銅中不活潑的雜質(zhì)(金屬活動(dòng)性順序中位于銅之后的銀、金等)，在陽(yáng)極難以失去電子，當(dāng)陽(yáng)極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積于電解槽的底部，成為陽(yáng)極泥。4電冶金利用電解熔融鹽(或氧化物)的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等?？偡匠淌疥?yáng)極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉2NaCl(熔融)2NaCl22Cl2e=Cl2、2Na2e=2Na冶煉鎂MgCl2(熔融)MgCl22Cl2e=Cl2、Mg22e=Mg冶煉鋁2Al2O3(熔融)4Al3O26O212e=3O2、4Al312e=4Al對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。下列說(shuō)法正確的是()A氯堿工業(yè)中，X電極上反應(yīng)式是4OH4e=2H2OO2B電解精煉銅時(shí)，Z溶液中的Cu2濃度不變C在鐵片上鍍銅時(shí)，Y是純銅D制取金屬鎂時(shí)，Z是熔融的氯化鎂解析：選D氯堿工業(yè)中陽(yáng)極是Cl放電生成Cl2；電解精煉銅時(shí)陽(yáng)極粗銅溶解，陰極Cu2放電析出Cu，但是粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，使得溶液中Cu2濃度變小；鐵片上鍍銅時(shí)，陰極應(yīng)該是鐵片，陽(yáng)極是純銅。2金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是(已知：氧化性Fe2<Ni2<Cu2)()A陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni22e=NiB電解過(guò)程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量一定相等C電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中含有Cu和PtD電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2和Zn2解析：選C電解法制備高純度的鎳，粗鎳作為陽(yáng)極，金屬按還原性順序Zn>Fe>Ni>Cu>Pt發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)依次為Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解過(guò)程中，陽(yáng)極Zn、Fe、Ni溶解，Cu、Pt沉積到電解槽底部，陰極只析出Ni，結(jié)合兩極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等，陽(yáng)極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量不相等，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Cu和Pt還原性比Ni弱，不能失去電子，以沉淀的形式沉積在電解槽底部，形成陽(yáng)極泥，C項(xiàng)正確；電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子除了Fe2、Zn2外，還有Ni2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4­H2C2O4混合溶液。下列敘述錯(cuò)誤的是()A待加工鋁質(zhì)工件為陽(yáng)極B可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C陰極的電極反應(yīng)式為Al33e=AlDSO在電解過(guò)程中向陽(yáng)極移動(dòng)解析：選C用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，則鋁制品為陽(yáng)極，即待加工鋁質(zhì)工件為陽(yáng)極，A正確；選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極不會(huì)影響電極反應(yīng)及總反應(yīng)，故可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極，B正確；陰極的電極反應(yīng)式為2H2e=H2，C不正確；電解過(guò)程中，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，故SO在電解過(guò)程中向陽(yáng)極移動(dòng)，D正確。