2019-2020年高中化學(xué) 電解池知識精講 人教實(shí)驗(yàn)版選修4【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容： 電解池二. 重點(diǎn)、難點(diǎn)：電解原理及其應(yīng)用既是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)三. 具體內(nèi)容：1. 電解原理（1）裝置（2）現(xiàn)象（3）電極反應(yīng)（4）電解定義（5）電極的判斷和選擇（6）電子流向（7）離子放電順序2. 電解的幾種情況與pH變化（1）氯化銅溶液電解（2）鹽酸電解（3）硫酸鉀溶液電解（4）溴化鈣溶液電解（5）硫酸銅溶液、以銅為電極的電解3. 電解原理的應(yīng)用（1）氯堿工業(yè)（2）電鍍（3）銅的電解精煉（4）鋁的冶煉（5）鈉的冶煉4. 原電池、電解池的對比5. pH變化的判斷【典型例題】例1 實(shí)驗(yàn)室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣，已知鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：負(fù)極Pb+SO42=PbSO4+2e正極PbO2+4H+SO42+2e=PbSO4+2H2O，今若制Cl20.050 mol，這時(shí)電池內(nèi)消耗H2SO4的物質(zhì)的量至少是（ ）A. 0.025 mol B. 0.050 mol C. 0.10 mol D. 0.20 mol答案：C 解析：根據(jù)電源和電解池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同來解題。例2 下圖各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)，由快到慢的順序是（ ）A. >>> B. >>> C. >>> D. >>>答案：A解析：考察原電池、電解池中金屬電極的消耗情況比較。例3 近年來，加“碘”食鹽較多的使用了碘酸鉀（KIO3），碘酸鉀在工業(yè)上可用電解法制取。以石墨和不銹鋼為電極，以KI溶液為電解液，在一定條件下電解，反應(yīng)方程式為：。下列有關(guān)說法正確的是（ ）A. 電解時(shí)，石墨作陰極，不銹鋼作陽極B. 電解時(shí)，陽極反應(yīng)是：I 6e + 3H2O = IO3 + 6H+C. 溶液調(diào)節(jié)至強(qiáng)酸性，對生產(chǎn)有利D. 電解前后溶液的pH幾乎不變答案：BD 解析：考察基本電解原理的應(yīng)用。 例4 某同學(xué)用碳棒、銅棒和稀硫酸為原材料，實(shí)現(xiàn)了在通常條件下不能發(fā)生的反應(yīng)：Cu+H2SO4（稀）CuSO4+H2。請?jiān)谟疫叜嫵瞿軌驅(qū)嶒?yàn)這一反應(yīng)的裝置圖。 某同學(xué)在做一定條件下銅與稀硫酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，看到碳棒上有氣泡產(chǎn)生，但銅棒卻沒有被腐蝕。請你分析其原因： 。 答案：兩極與電源的正負(fù)極接反了，或銅棒接電源的負(fù)極了等。解析：考察對于電解原理的分析。 例5 在下圖用石墨作電極的電解池中，放入500mL含一種溶質(zhì)的某藍(lán)色溶液進(jìn)行電解，觀察到A電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，B電極有無色氣體生成；當(dāng)溶液中的原有溶質(zhì)完全電解后，停止電解，取出A電極，洗滌、干燥、稱量、電極增重1.6g。請回答下列問題：（1）A接的是電源的 極，B是該裝置 。（2）寫出電解時(shí)反應(yīng)的總離子方程式 。（3）電解后溶液的pH為 ；要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，則需加入 ，其質(zhì)量為 。（假設(shè)電解前后溶液的體積不變）答案：（1）負(fù)極；陽極；（2）2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H+ （3）1；CuO，2g 解析：考察電解池中離子放電順序的應(yīng)用。 例6 用惰性電極電解M（NO3）x的水溶液，當(dāng)陰極增重ag，陽極同時(shí)產(chǎn)生bLO2（STP），從而知M的相對分子質(zhì)量為（ ）A.（22.4ax）/b B.（11.2ax）/b C.（5.6ax）/b D.（2.5ax）/b 答案：C 解析：考察電解池中電極反應(yīng)的基本判斷。 例7 用鉑電極電解x下列溶液一段時(shí)間后，再加入一定量的某物質(zhì)（括號內(nèi)），能與原來溶液濃度一樣的是（ ）A. （CuCO3） B. NaOH（NaOH）C. NaCl（HCl） D.CuSO4 答案：AC 解析：考察溶液的復(fù)原方法。例8 從H+、Cu2+、Na+、SO42、Cl五種離子中恰當(dāng)?shù)亟M成電解質(zhì)，按下列要求進(jìn)行電解：（1）以石墨為電極進(jìn)行電解，使電解質(zhì)質(zhì)量減少，水質(zhì)量不變，可采用的電解質(zhì)是_（2）以石墨為電極進(jìn)行電解，使電解質(zhì)質(zhì)量不變，水質(zhì)量減少，可采用的電解質(zhì)是_（3）以碳棒為陽極，鐵棒為陰極進(jìn)行電解，使電解質(zhì)和水的質(zhì)量都減少，可采用的電解質(zhì)是_答案：（1）HCl、CuCl2 （2）NaHSO4、Na2SO4、H2SO4 （3）NaCl、CuSO4 解析：考察電解中根據(jù)放電離子的選擇來確定物質(zhì)?！灸M試題】（答題時(shí)間：30分鐘）1. 某種蓄電池的充放電過程可表示為：Fe+NiO2+2H2O，該電池充電時(shí)，陽極是 ，電極反應(yīng)式為 。2. 將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.052（5.2%）的NaOH溶液1 L（密度為1.06 gcm3）用鉑電極電解，當(dāng)溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)改變了0.010（1.0%）時(shí)停止電解，則此時(shí)溶液中應(yīng)符合的關(guān)系是（ ）NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)陽極析出物的質(zhì)量（g）陰極析出物的質(zhì)量（g）A0.06219152B0.06215219C0.0421.29.4D0.0429.41.23. 電鍍和電解精煉的原理來源于電解，但與通常意義上的電解又有所不同。（1）電鍍時(shí)，須用鍍層金屬作 極，鍍件作 極，電鍍液中含有 。 電鍍過程中，電鍍液中金屬離子濃度理論上保持不變。（2）電解精煉制高純度金屬時(shí)，須用粗金屬作 極，純金屬作 極，電解液中含該金屬的離子。4. 下列關(guān)于銅電極的敘述不正確的是（ ）A. 銅鋅原電池中銅是正極 B. 用電解法精煉粗銅時(shí)粗銅作陽極C. 在鍍件上電鍍銅時(shí)，用金屬銅作陽極 D. 電解稀硫酸制H2、O2時(shí)銅作陽極5. 可以將反應(yīng)Zn+Br2 = ZnBr2設(shè)計(jì)成蓄電池，下列4個(gè)電極反應(yīng) Br2 + 2e= 2Br 2Br2e= Br2 Zn 2e= Zn2+ Zn2+ +2e= Zn其中表示充電時(shí)的陽極反應(yīng)和放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)的分別是（ ）A. 和 B. 和 C. 和D. 和6. 用鉑電極電解下列物質(zhì)的水溶液，工作一段時(shí)間后溶液pH變小的是（ ）A. 稀硫酸 B. Na2SO4 C. AgNO3 D. KI7. 石墨作電極電解下列溶液，陰陽兩極產(chǎn)生的氣體體積比為2:1，且電解液pH增大的是（ ）A. KCl B. NaOH C. Na2SO4 D. H2SO48. 工業(yè)上為了處理含有Cr2O72酸性工業(yè)廢水，采用下面的處理方法：往工業(yè)廢水中加入適量的NaCl，以Fe為電極進(jìn)行電解，經(jīng)過一段時(shí)間，有和沉淀生成，工業(yè)廢水中鉻（Cr）的含量已低于排放標(biāo)準(zhǔn)。請回答下列問題：（1）電極反應(yīng)式：陽極_，陰極_（2）寫出Cr2O72變?yōu)镃r3+的離子方程式_（3）工業(yè)廢水pH升高的原因_（4）_（填“能”或“不能”）改用石墨電極，原因_9. 用質(zhì)量為100g 的銅作電極電解AgNO3溶液，電解一段時(shí)間后，兩極的質(zhì)量相差28g，此時(shí)兩極質(zhì)量分別是：陽極_ ，陰極_10. 關(guān)于銅電極的敘述正確的是（ ）A. 銅鋅原電池中銅是正極 B. 用電解法精練粗銅時(shí)，粗銅作陰極C. 在鍍件上電鍍銅時(shí)，可用金屬銅作陽極 D. 電解稀硫酸制 H2、O2時(shí)銅作陽極11. 同一電路分別電解足量CuCl2溶液和AgNO3溶液，如果析出64g銅，則可析出銀的質(zhì)（ ）A. 108g B. 54g C. 216g D. 64g12. 同一電路串聯(lián)四個(gè)電解槽，分別電解以下四種物質(zhì)的水溶液，陰極析出物質(zhì)質(zhì)量最多的是（ ）A. CuSO4 B. C. KNO3 D. NaO【試題答案】1. ；+2OH2e=NiO2+2H2O2. B 3. （1）陽；陰；鍍層金屬離子；（2）陽；陰。 4. D 5. A 6. AC 7. B8.（1）Fe2e=Fe2+；2H+2e=H2（2）Cr2O72+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+14H2O 陰極反應(yīng)消耗H+，溶液中的氧化還原反應(yīng)也消耗H+，使溶液pH升高。（3）不能；若用石墨做電極，則無法產(chǎn)生還原劑Fe2+，使Cr2O72還原為Cr3+，變成沉淀除去9. 93.6g；121.6g 10. AC 11. C 12. A【試題解析】1. 二次電池的放電過程是原電池原理，充電過程是電解池原理，所以陽極是還原劑，發(fā)生氧化反應(yīng)。2. 根據(jù)離子放電順序，NaOH溶液中放電的是H+和OH，相當(dāng)于水在減少，所以溶液應(yīng)變濃，同時(shí)陽極是OH放電，產(chǎn)生O2，是H2質(zhì)量的8倍。4. 因?yàn)橐a(chǎn)生氫氣和氧氣，必須用惰性電極作陽極，否則將是銅在陽極放電，不能產(chǎn)生氧氣。5. 鋅和溴的反應(yīng)為自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，是放電時(shí)的原電池原理，所以發(fā)生氧化反應(yīng)的鋅為負(fù)極，而充電時(shí)是逆向反應(yīng)，且陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。6. A中是H+和OH放電，酸溶液變濃，pH減?。籅中是H+和OH放電，中性溶液中pH不變；C中是Ag+和OH放電，堿性減弱，pH減??；D中是H+和I放電，酸性減弱，pH變大。7. 所有選項(xiàng)的陰極放電離子都是H+，所以陽極產(chǎn)生氣體必須是每生成1mol氣體，轉(zhuǎn)移4mol電子，才能保證2：1的關(guān)系，所以應(yīng)為O2，OH放電；BCD都是電解水，所以只有堿性溶液，才能使pH升高。9. 每有1mol銅反應(yīng)，則同時(shí)生成2mol銀，質(zhì)量差為（64+1082）=280，所以質(zhì)量差為28g，說明有0.1mol銅反應(yīng)掉，質(zhì)量剩93.6g，0.2mol銀生成，質(zhì)量為100+21.6=121.6g。10. B中粗銅應(yīng)作陽極，參加反應(yīng)，變成離子，和雜質(zhì)分開；D中銅作陽極，銅失電子反應(yīng)，不能產(chǎn)生O2。11. 根據(jù)串聯(lián)電路中，電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，生成64g銅，轉(zhuǎn)移2mol電子，所以生成2mol銀。12. 考察不同陽離子放電情況，BCD中都是H+放電，A中是銅離子放電，所以質(zhì)量最大。