第六章化學(xué)反應(yīng)與能量李仕才考點一電解原理 1電解定義在電流作用下，電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。2能量轉(zhuǎn)化形式電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。3電解池(1)構(gòu)成條件有與電源相連的兩個電極。電解質(zhì)溶液(或熔融鹽)。形成閉合回路。(2)電極名稱及電極反應(yīng)式(如圖)(3)電子和離子的移動方向電子：從電源負極流向電解池的陰極；從電解池的陽極流向電源的正極。離子：陽離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽極。4分析電解過程的思維程序(1)首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。(2)再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組(不要忘記水溶液中的H和OH)。(3)然后排出陰、陽兩極的放電順序陰極：最常用的陽離子放電順序：Ag>Fe3>Cu2>H。陽極：活潑電極>S2>I>Br>Cl>OH>含氧酸根離子。(4)分析電極反應(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。(5)最后寫出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。5惰性電極的電解規(guī)律判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)1電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液被電解的過程。()2某些不能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，通過電解可以實現(xiàn)。()3電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{色。()4電解鹽酸、硫酸等溶液，H放電，溶液的pH逐漸增大。()5電解時，電解液中陽離子移向陽極，發(fā)生還原反應(yīng)。()6用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后加入Cu(OH)2一定可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前狀態(tài)。()1“電子不下水，離子不上岸”即：電解時，在外電路中有電子通過，而在溶液中是依靠離子定向移動形成電流，即電子本身不會通過電解質(zhì)溶液。2陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電。3電解水溶液時，KAl3不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。4書寫電解池中電極反應(yīng)式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應(yīng)方程式時，弱電解質(zhì)要寫成分子式。一、電解原理和電解規(guī)律1如圖中兩燒杯盛有相同電解質(zhì)溶液，X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加。b極板處有無色無味氣體放出，符合這一情況的是()a電極b電極X電極溶液A鋅石墨負極CuSO4B石墨石墨正極NaOHC銀鐵負極AgNO3D石墨銅正極NaNO3解析：由通電后a、b兩極的現(xiàn)象知，X為負極，Y為正極，故B、D錯誤；b為陽極，A項中的陽極反應(yīng)：4OH4e=O22H2O，C項中的陽極發(fā)生反應(yīng)：Fe2e=Fe2，結(jié)合b極板處有無色無味氣體放出，則A正確，C錯誤。答案：A2下圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加幾滴石蕊溶液。下列實驗現(xiàn)象描述正確的是()A逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的B一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣體Ca電極附近呈紅色，b電極附近呈藍色Da電極附近呈藍色，b電極附近呈紅色解析：SO、OH移向b極，在b極OH放電，產(chǎn)生O2，b極附近c(H)>c(OH)，石蕊溶液變紅。Na、H移向a極，在a極H放電產(chǎn)生H2，a極附近c(OH)>c(H)，石蕊溶液變藍。所以產(chǎn)生的氣體體積a電極的大于b電極的；兩種氣體均為無色無味的氣體。A、B、C均錯。答案：D3電解裝置如圖所示，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍色，一段時間后，藍色逐漸變淺。已知：3I26OH=IO5I3H2O下列說法不正確的是()A右側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式：2H2O2e=H22OHB電解結(jié)束時，右側(cè)溶液中含有IOC電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式：KI3H2OKIO33H2D如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學(xué)反應(yīng)不變解析：本題考查電解基本原理，包括電極反應(yīng)式的書寫，電解總反應(yīng)的判斷等。根據(jù)題干信息可知，圖中左側(cè)為陽極，右側(cè)為陰極。A項，圖中右側(cè)為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，有H2生成，電極反應(yīng)為2H2O2e=H22OH，正確；B項，電解過程中陽極生成的I2會被溶液中的OH消耗而生成IO，該陰離子可通過陰離子交換膜而進入右側(cè)溶液，正確；C項，電解最終生成物為H2和KIO3，正確；D項，若用陽離子交換膜，則右側(cè)生成的OH就不能進入左側(cè)溶液中，也就阻止了I2與OH的反應(yīng)，所以總反應(yīng)不同，錯誤。答案：D4用惰性電極電解物質(zhì)的量濃度為13的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能發(fā)生的反應(yīng)有()2Cu22H2O2Cu4HO2Cu22ClCuCl22Cl2H2O2OHH2Cl22H2O2H2O2A BC D解析：由放電順序Cl>OH>SO，Cu2>H>Na知，開始是Cl和Cu2分別在兩極放電，此時相當于電解CuCl2溶液，故正確，錯誤；由n(Cu2)n(Cl)13，當Cu2全部放電，溶液中還有Cl，此時若繼續(xù)電解，則是電解NaCl溶液，故正確；當Cl全部放電后再繼續(xù)電解，則是電解Na2SO4和NaOH的混合溶液，其實質(zhì)是電解水，故正確。答案：C5雙隔膜電解池的結(jié)構(gòu)示意簡圖如圖所示，利用該裝置可以電解硫酸鈉溶液以制取硫酸和氫氧化鈉，并得到氫氣和氧氣。對該裝置及其原理判斷正確的是()Aa氣體為氫氣，b氣體為氧氣BA溶液為氫氧化鈉，B溶液為硫酸Cc隔膜為陽離子交換膜、d隔膜為陰離子交換膜D該電解反應(yīng)的總方程式可以表示為2Na2SO46H2O2H2SO44NaOHO22H2解析：電解硫酸鈉溶液的陰極反應(yīng)為2H2e=H2，該極區(qū)水的電離被破壞，生成NaOH(B溶液)，陽極反應(yīng)為4OH4e=2H2OO2，總反應(yīng)方程式為2Na2SO46H2O2H2SO44NaOHO22H2，A、B項錯誤，D項正確；電解過程中，陽離子向陰極區(qū)移動，c膜應(yīng)為陰離子交換膜，C項錯誤。答案：D6下列各組中，每種電解質(zhì)溶液電解時只生成氫氣和氧氣的是()AHCl、CuCl2、Ba(OH)2BNaOH、CuSO4、H2SO4CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析：電解質(zhì)溶液電解時只生成氧氣和氫氣，相當于是電解水。根據(jù)電解時離子的放電順序，當電解強含氧酸、強堿、活潑金屬含氧酸鹽的溶液時均相當于電解水。答案：C7用惰性電極持續(xù)電解100 mL CuSO4溶液一段時間后，可以通過添加0.1 mol Cu(OH)2將溶液的量與濃度完全復(fù)原，則電解時電路中通過的電子為()A0.1 mol B0.2 molC0.4 mol D0.8 mol解析：根據(jù)題意知，通過添加0.1 mol Cu(OH)2將溶液的量與濃度完全復(fù)原，可知電解時Cu2放電完全，且電解了一部分水。由0.1 mol Cu(OH)2可知，電解時陰極產(chǎn)生了0.1 mol Cu和0.1 mol H2，結(jié)合電極反應(yīng)式知，通過的電子為0.4 mol。答案：C8用惰性電極電解下列各組中的三種電解質(zhì)溶液，在電解的過程中，溶液的pH依次為升高、不變、降低的是()AAgNO3CuCl2Cu(NO3)2BKClNa2SO4CuSO4CCaCl2KOHNaNO3DHClHNO3K2SO4解析：電解KCl溶液生成KOH，pH升高，電解Na2SO4溶液，實質(zhì)是電解水，pH不變，電解CuSO4溶液生成H2SO4，pH減小。答案：B9用石墨作電極完全電解含1 mol溶質(zhì)X的溶液后，向溶液中加入一定量的物質(zhì)Y能使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài)的是()選項X溶液物質(zhì)YACuCl21 mol Cu(OH)2BKOH1 mol KOHCNa2SO41 mol H2SO4DAgNO30.5 mol Ag2O解析：電解CuCl2溶液的化學(xué)方程式為CuCl2CuCl2，所以電解后加CuCl2才能恢復(fù)原狀；電解KOH溶液的化學(xué)方程式為2H2O2H2O2，電解后加水才能恢復(fù)原狀；電解Na2SO4溶液的化學(xué)方程式為2H2O2H2O2，電解后加水能恢復(fù)原狀；電解AgNO3溶液的化學(xué)方程式為4AgNO32H2O4AgO24HNO3，電解后加入0.5 mol Ag2O可恢復(fù)原狀，故A、B、C錯誤，選D。答案：D10用如圖甲裝置電解一定量的CuSO4溶液，M、N為惰性電極。電解過程實驗數(shù)據(jù)如圖乙所示。x軸表示電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，y軸表示電解過程中產(chǎn)生氣體的總體積。則下列說法不正確的是()A電解過程中N電極表面先有紅色物質(zhì)生成，后有氣泡產(chǎn)生BA點所得溶液只需加入一定量的CuO固體就可恢復(fù)到起始狀態(tài)CQ點時M、N兩電極上產(chǎn)生的氣體在相同條件下體積相同D若M電極材料換成Cu作電極，則電解過程中CuSO4溶液的濃度不變解析：N為電解池的陰極，根據(jù)放電順序，首先Cu2得電子生成紅色物質(zhì)Cu，然后H得電子生成H2，A正確；根據(jù)圖乙，OP段陰極發(fā)生Cu2得電子生成Cu的反應(yīng)，P點后陰極H放電生成H2，陽極反應(yīng)一直是OH失電子生成O2，所以P點以后相當于電解水，A點只加入CuO固體不能恢復(fù)到起始狀態(tài)，B錯誤；由圖乙可以看出，OP段電路通過a mol電子，陽極生成氧氣體積為b L，PQ段又通過a mol電子，陽極生成氧氣體積為b L，則到Q點時，陽極共生成氧氣2b L，生成氫氣為(4b2b) L2b L，C正確；若M電極材料換成Cu作電極，陽極上則是Cu失電子，陰極上Cu2得電子，所以電解過程中CuSO4溶液的濃度不變，D正確。答案：B二、電極反應(yīng)式和電解總方程式的書寫11電解尿素CO(NH2)2的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如圖：電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰陽兩極均為惰性電極。(1)A極為_，電極反應(yīng)式為_。(2)B極為_，電極反應(yīng)式為_。解析：H2產(chǎn)生是因為H2O電離的H在陰極上得電子，即6H2O6e=3H26OH，所以B極為陰極，A極為陽極，電極反應(yīng)式為CO(NH2)26e8OH=N2CO6H2O，陽極反應(yīng)式容易錯寫成4OH4e=2H2OO2。答案：(1)陽極CO(NH2)28OH6e=N2CO6H2O(2)陰極6H2O6e=3H26OH12用石墨電極完成下列電解實驗。下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是()Aa、d處：2H2O2e=H22OHBb處：2Cl2e=Cl2Cc處發(fā)生了反應(yīng)：Fe2e=Fe2D根據(jù)實驗一的原理，實驗二中m處能析出銅解析：a、d處試紙變藍，說明溶液顯堿性，是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子剩余造成的，故A項正確；b處變紅，局部褪色，說明是溶液中的氫氧根和氯離子同時放電，故B項錯誤；c處為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，故C項正確；實驗一中ac形成電解池，db形成電解池，所以實驗二中也相當于形成三個電解池(一個球兩面為不同的兩極)，m為電解池的陰極，另一球朝m的一面為陽極(n的背面)，故相當于電鍍，即m上有銅析出，故D項正確。答案：B13用如圖所示裝置除去含CN、Cl廢水中的CN時，控制溶液pH為910，陽極產(chǎn)生的ClO將CN氧化為兩種無污染的氣體，下列說法不正確的是()A用石墨作陽極，鐵作陰極B陽極的電極反應(yīng)式：Cl2OH2e=ClOH2OC陰極的電極反應(yīng)式：2H2O2e=H22OHD除去CN的反應(yīng)：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O解析：若鐵作陽極，則鐵失電子生成Fe2，則CN無法除去，故鐵只能作陰極，A項正確；Cl要生成ClO，氯元素的化合價要升高，故在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，又已知該溶液為堿性條件，B項正確；陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，堿性條件下，H2O提供陽離子H，故C項正確；由于溶液是堿性條件，方程式中不能出現(xiàn)H，D項錯誤。答案：D電化學(xué)的有關(guān)計算1 計算類型原電池和電解池的計算主要包括以下幾個方面：(1)根據(jù)直流電源提供的電量求產(chǎn)物的量(析出固體的質(zhì)量、產(chǎn)生氣體的體積等)；(2)溶液pH的計算；(3)相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計算；(4)產(chǎn)物的量與電荷量關(guān)系的計算。2 解題方法(1)根據(jù)總反應(yīng)式計算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計算。(2)根據(jù)電子守恒計算用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。用于混合溶液中電解的分階段計算。(3)根據(jù)關(guān)系式計算據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需的關(guān)系式。串聯(lián)電路中各電極得失電子數(shù)相等，即電路中通過的電量(電子總數(shù))相等。如以通過4 mol e為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計算的作用和價值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計算問題。1將兩個鉑電極插入500 mL CuSO4溶液中進行電解，通電一定時間后，某一電極增重0.064 g(設(shè)電解時該電極無氫氣析出，且不考慮水解和溶液體積變化)，此時溶液中氫離子濃度約為()A4103 molL1B2103 molL1C1103 molL1 D1107 molL1解析：陰極反應(yīng)：Cu22e=Cu，增重0.064 g應(yīng)是Cu的質(zhì)量，設(shè)生成H的物質(zhì)的量為x，根據(jù)總反應(yīng)方程式：2Cu22H2O2CuO24H 264 g4 mol 0.064 gxx0.002 molc(H)4103 molL1。答案：A2兩個惰性電極插入500 mL AgNO3溶液中，通電電解。當電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(設(shè)電解過程中陰極沒有H2放出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略不計)，電極上析出銀的質(zhì)量最大為()A27 mg B54 mgC106 mg D216 mg解析：首先結(jié)合離子放電順序，弄清楚兩極的反應(yīng)：陽極：4OH4e=O22H2O；陰極：4Ag4e=4Ag，電解的總反應(yīng)式為4AgNO32H2O4AgO24HNO3。由電解的總反應(yīng)式可知，電解過程中生成的n(Ag)n(HNO3)n(H)(103 molL1106 molL1)0.5 L5104 mol，m(Ag)5104 mol108 gmol10.054 g54 mg。答案：B3500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.3 molL1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到氣體1.12 L(標準狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說法正確的是()A原混合溶液中c(Na)0.2 molL1B電解后溶液中c(H)0.2 molL1C上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4 mol電子D電解后得到的Cu的物質(zhì)的量為0.1 mol解析：陽極是陰離子放電(放電能力：OH>NO)，根據(jù)題給信息，陽極一定是OH放電，生成0.05 mol氧氣，轉(zhuǎn)移0.2 mol電子；陰極離子放電能力：Cu2>H>Na，所以Cu2先放電，然后是H放電，陰極生成0.05 mol氫氣時，轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，根據(jù)得失電子守恒知，Cu2轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，n(Cu2)0.05 mol。所以原溶液中nCu(NO3)20.05 mol，n(NO)0.3 molL10.5 L0.15 mol，n(NaNO3)0.05 mol。原混合溶液中c(Na)0.1 molL1，A項錯誤；結(jié)合以上分析及電解總方程式Cu22H2OCuH2O22H可知，生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2、0.05 mol H2和0.1 mol H，電解后溶液中c(H)0.2 molL1，B項正確；D項錯誤；上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，C項錯誤。答案：B4用惰性電極電解一定濃度CuSO4溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH。則下列說法正確的是()A電解過程中陰極沒有氣體生成B電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.4 molC原CuSO4溶液的濃度為0.1 molL1D電解過程中陽極收集氣體體積為1.12 L(標準狀況下)解析：加入0.1 mol Cu(OH)2相當于加入0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，故CuSO4電解完后還電解了部分水，陰極析出了0.1 mol Cu和0.1 mol H2，A錯誤；析出0.1 mol Cu轉(zhuǎn)移電子0.2 mol，析出0.1 mol H2轉(zhuǎn)移電子0.2 mol，故轉(zhuǎn)移的電子的總物質(zhì)的量為0.4 mol，B正確；原CuSO4溶液的物質(zhì)的量為0.1 mol，不知溶液體積，無法求濃度，C錯誤；電解過程中陽極始終產(chǎn)生O2，根據(jù)轉(zhuǎn)移的電子的總物質(zhì)的量為0.4 mol，產(chǎn)生O2體積為2.24 L(標準狀況下)，D錯誤。答案：B5如圖所示，通電5 min后，電極5的質(zhì)量增加2.16 g，請回答下列問題：(1)a為電源的_(填“正”或“負”)極，C池是_池。A池陽極的電極反應(yīng)為_，C池陰極的電極反應(yīng)為_。(2)如果B池中共收集到224 mL氣體(標準狀況)且溶液體積為200 mL(設(shè)電解過程中溶液體積不變)，則通電前溶液中Cu2的物質(zhì)的量濃度為_。(3)如果A池溶液是200 mL足量的食鹽水(電解過程溶液體積不變)，則通電后，溶液的pH為_。解析：根據(jù)已知條件通電5 min后，電極5的質(zhì)量增加2.16 g，說明電極5作陰極，銀離子放電，電極反應(yīng)為Age=Ag，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.02 mol，同時可知電極6作陽極，與電源的正極相連。同時可得a是負極，b是正極，電極1、3、5作陰極，電極2、4、6作陽極。由此可得(1)中答案。(2)B池中電解總反應(yīng)為2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，若轉(zhuǎn)移0.02 mol電子時只收集到O2(只電解溶質(zhì))，則根據(jù)關(guān)系式2CuSO4O24e可得n(O2)0.005 mol，體積為112 mL(標準狀況)<224 mL，說明溶質(zhì)CuSO4已耗完，然后電解水。設(shè)整個過程消耗CuSO4 x mol，H2O y mol，則有2x2y0.02，xy0.01，解得xy0.005 mol，則c(CuSO4)0.025 molL1。(3)由于A池中電解液足量，A池中只發(fā)生反應(yīng)2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，根據(jù)關(guān)系式NaOHe，生成的n(NaOH)0.02 mol，則c(NaOH)0.1 molL1，即溶液的pH13。答案：(1)負電解2Cl2e=Cl2Age=Ag(2)0.025 molL1(3)13