第24講 電解原理（學(xué)生版）【暑假彎道超車】2024年新高二化學(xué)暑假講義+習(xí)題（人教版2019選擇性必修1）

第24講電解原理1.宏觀辨識(shí)與微觀探析：從宏觀和微觀的角度理解電解池中電子的移動(dòng)、陰陽離子的移動(dòng)、陰陽兩極上的反應(yīng)及其變化、電流形成的過程和原理。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：建立電解過程的思維模型，理解電解的規(guī)律，判斷電解的產(chǎn)物，書寫電解的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。一、電解原理1．實(shí)驗(yàn)探究：電解氯化銅溶液按下圖所示裝置完成實(shí)驗(yàn)，并填寫下表。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論原因分析電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說明電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，形成自由運(yùn)動(dòng)離子發(fā)生定向移動(dòng)與負(fù)極相連的b極上逐漸覆蓋了一層析出金屬銅陰極：Cu2＋＋2e－=Cu(反應(yīng))與正極相連的a極上有氣味的氣體產(chǎn)生，能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰埉a(chǎn)生了陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑(反應(yīng))2．電解和電解池(1)電解：使電流通過而在陽極、陰極引起反應(yīng)的過程。(2)電解池：將轉(zhuǎn)化為的裝置(也稱)。(3)電解池的構(gòu)成條件①直流；②兩個(gè)；③或熔融電解質(zhì)；④形成。電解原理及電極判斷（1）電解池反應(yīng)原理（2）電解池陰極和陽極的判斷依據(jù)二、電解規(guī)律1．電解池電極反應(yīng)式的書寫(1)常見微粒的放電順序陰極：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>……陽極：活性電極＞S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根【特別提醒】①活性電極一般指Pt、Au以外的金屬電極。②電解的離子方程式中，若參與電極反應(yīng)的H＋或OH－是由水電離出來的，用H2O作為反應(yīng)物。(2)電極反應(yīng)式的書寫方法以惰性電極碳棒電解CuSO4溶液為例①辨電極：陰極與電源相連，陽極與電源相連。②找離子：電解質(zhì)溶液中：Cu2＋、H＋、SOeq\o\al(2－,4)、OH－。③排順序：依據(jù)常見微粒放電順序，陰極：Cu2＋>H＋(水)，陽極：OH－(水)>SOeq\o\al(2－,4)。④電極式：陰極：Cu2＋＋2e－=Cu，陽極：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。⑤總反應(yīng)：依據(jù)守恒，調(diào)整各電極計(jì)量數(shù)，然后相加，標(biāo)上反應(yīng)條件2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋、2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。2．電解后溶液的復(fù)原規(guī)律用惰性電極電解下列酸、堿、鹽溶液，請(qǐng)?zhí)顚懴卤恚?1)電解H2O型電解質(zhì)H2SO4NaOHNa2SO4陽極反應(yīng)式陰極反應(yīng)式pH變化復(fù)原加入物質(zhì)加入(2)電解電解質(zhì)型電解質(zhì)HClCuCl2陽極反應(yīng)式2Cl－－2e－=Cl2↑陰極反應(yīng)式2H＋＋2e－=H2↑Cu2＋＋2e－=CupH變化復(fù)原加入物質(zhì)加入加入(3)電解質(zhì)和水都發(fā)生電解型電解質(zhì)NaClCuSO4陽極反應(yīng)式陰極反應(yīng)式pH變化復(fù)原加入物質(zhì)加入加入【方法技巧】電解后溶液的復(fù)原，從溶液中放出的氣體和生成的沉淀，按照原子個(gè)數(shù)比組成具體物質(zhì)再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原則。3.電解池中的守恒規(guī)律同一電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是的，利用電子守恒使各電極得失電子均相等，在各極反應(yīng)式中建立聯(lián)系。三、電化學(xué)中多池裝置1．判斷電池類型(1)有外接電源時(shí)，各電池均為電解池。(2)無外接電源，如燃料電池、鉛酸蓄電池在電池中作電源，其他均為電解池。(3)無外接電源，有活潑性不同電極的為原電池，活潑性相同或均為惰性電極的為電解池。(4)根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷。2．解題方法步驟↓↓四、電化學(xué)中的定量計(jì)算1．計(jì)算的方法(1)得失電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路各極的電量相同等類型的計(jì)算。(2)總反應(yīng)式計(jì)算：根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。(3)關(guān)系式計(jì)算：根據(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(jì)算所需的關(guān)系式。2．解題步驟(1)正確書寫電極反應(yīng)式，注意陽極本身是否發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)溶液中有多種離子放電時(shí)，注意離子放電的順序性和階段性。(2)根據(jù)得失電子守恒和各電極反應(yīng)式，逐步計(jì)算各電極不同階段的生成物的物質(zhì)的量。由此得出各電極質(zhì)量的變化或各電極產(chǎn)生氣體體積的定量關(guān)系?？键c(diǎn)01電解及其裝置(電解池)【例1】下列說法錯(cuò)誤的是A．將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池B．電解時(shí)，陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)C．電解池中陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)D．電解時(shí)，電子從電解池的陰極流出，沿導(dǎo)線流回電源的負(fù)極【變式1-1】下列裝置能構(gòu)成電解池的是A．B． C． D．【變式1-2】下列敘述正確的是①電解池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置②原電池是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置③金屬和石墨導(dǎo)電均為物理變化，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化④電解池兩個(gè)電極材料可以相同A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③考點(diǎn)02電解規(guī)律及其應(yīng)用【例2】用惰性電極電解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段時(shí)間陰極和陽極上析出的物質(zhì)分別是A．H2和Cl2 B．H2和O2 C．Cu和Cl2 D．Cu和O2【變式2-1】用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，停止電解，向所得溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3，溶液濃度恢復(fù)至電解前，關(guān)于該電解過程的說法不正確的是A．生成Cu的物質(zhì)的量是0.2molB．轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.4molC．隨著電解的進(jìn)行溶液的pH減小D．陽極反應(yīng)是2H2O-4e-=4H++O2↑【變式2-2】用惰性電極進(jìn)行電解，下列說法正確的是A．電解稀硫酸，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液不變B．電解稀溶液，要消耗，故溶液減小C．電解溶液，在陰極上和陽極上生成氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為D．電解溶液，在陰極上和陽極上生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為考點(diǎn)03電化學(xué)有關(guān)計(jì)算【例3】用電解法可將轉(zhuǎn)化為工業(yè)原料、CO，原理如圖所示下列說法錯(cuò)誤的是A．離子交換膜為質(zhì)子交換膜B．若乙室產(chǎn)物只有1molCO生成，則乙室質(zhì)量增加18gC．若乙室生成CO、物質(zhì)的量比為1∶1，則兩電極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量相同D．電解過程中甲室稀硫酸濃度不斷增大【變式3-1】一種電解精煉廢鋼的工藝原理如圖，通過在兩極間的定向移動(dòng)可實(shí)現(xiàn)廢鋼脫碳從而得到超低碳鋼，同時(shí)還可以回收硅作為副產(chǎn)品。下列說法錯(cuò)誤的是A．電解時(shí)，M為電源的負(fù)極B．不能選用稀硫酸作為電解質(zhì)溶液C．電解時(shí)，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為D．若有1mol移向廢鋼電極，則爐渣電極所得硅的質(zhì)量為28g【變式3-2】硼酸溶于水、酒精、甘油、醚類及香精油中，水溶液呈弱酸性?？捎米鱬H值調(diào)節(jié)劑、消毒劑、抑菌防腐劑等，還可用于電容器制造及電子元件工業(yè)。可以通過電解溶液的方法制備，其工作原理如圖。下列說法錯(cuò)誤的是A．m接外電源的正極B．N室發(fā)生的電極反應(yīng)式為C．b膜為陽離子交換膜D．理論上每生成1mol產(chǎn)品，陽極室可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積是5.6L考點(diǎn)04多池裝置分析【例4】如圖所示，三個(gè)燒杯中盛有足量的電解質(zhì)溶液，a、b、c、d、e均為石墨電極，通電一段時(shí)間后，a電極上有紅色物質(zhì)析出。下列說法正確的是A．e電極上可以析出使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍(lán)的氣體B．c電極周圍的溶液變紅C．A燒杯中溶液的pH升高D．B燒杯中加入一定量的KCl固體可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)原狀【變式4-1】濃差電池是利用物質(zhì)的濃度差產(chǎn)生電勢的一種裝置。利用濃差電池電解溶液（a、b電極均為石墨電極），可制得、、和NaOH，反應(yīng)原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是已知：電池的比能量指參與電極反應(yīng)的單位質(zhì)量電極材料放出電能的大小。A．與鉛蓄電池相比，該濃差電池的比能量更高B．濃差電池從開始工作到放電結(jié)束，電解池理論上可制得C．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)為D．c、d分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜【變式4-2】利用甲醇燃料電池電解溶液、溶液，裝置如圖所示：已知甲醇電池總反應(yīng)式為。下列說法正確的是A．甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B．反應(yīng)一段時(shí)間后，向乙池中加入一定量能使溶液恢復(fù)到原濃度C．甲池通入的電極反應(yīng)式為D．甲池中消耗280mL，此時(shí)丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45g固體1．用如圖所示裝置的電解氯化鈉溶液(X、Y是碳棒)。下列判斷正確的是A．Y電極和電源的正極相連 B．X電極表面有氫氣生成C．X電極表面發(fā)生氧化反應(yīng) D．電解過程的能量變化是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能2．關(guān)于如圖所示各裝置的敘述中，正確的是A．圖1是原電池，總反應(yīng)是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋B．圖2通電一段時(shí)間后石墨I(xiàn)電極附近溶液紅褐色加深(已知?dú)溲趸F膠粒帶正電荷)C．若用圖3精煉銅，則d極為純銅，電子遷移方向?yàn)閎→d→c→aD．若用圖4電鍍，M為CuSO4溶液，可以實(shí)現(xiàn)在鐵上鍍銅3．用如下圖a所示裝置電解溶液（電極為石墨），下列說法不正確的是

A．該裝置可將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．圖b可正確表示通電時(shí)溶液中溶質(zhì)離子的遷移情況C．陰極發(fā)生的反應(yīng)為D．用該裝置電解與的混合液，開始時(shí)與電解CuCl2溶液的原理相同4．下圖是一個(gè)用石墨作電極，電解稀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．A極生成的氣體無色無味，B極生成的氣體有刺激性氣味B．收集B極產(chǎn)生的氣體，該氣體能使帶火星的木條復(fù)燃C．A極附近呈紅色，B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)嚢韬笕芙獬蕢A性5．工業(yè)上處理含的酸性工業(yè)廢水用Fe為電極進(jìn)行電解；經(jīng)過一段時(shí)間有和沉淀產(chǎn)生；過濾回收沉淀，廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。下列說法錯(cuò)誤的是A．電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為B．轉(zhuǎn)變成的離子反應(yīng)方程式為C．兩極都能用Cu電極來代替Fe電極D．實(shí)驗(yàn)時(shí)若加入適量的電解效果更好6．用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解，下列說法正確的是A．電解氫氧化鈉溶液，要消耗OH-，故溶液pH減小B．電解稀硫酸溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變C．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1：1D．電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1：27．用惰性電極電解下列溶液，電解結(jié)束后加適量水，溶液能恢復(fù)至電解前狀態(tài)的是A． B． C． D．8．甲烷燃料電池采用鉑做電極材料，兩個(gè)電極上分別通入和，電解質(zhì)溶液為溶液。某研究小組將上述甲烷燃料電池作為電源，進(jìn)行電解飽和食鹽水和電鍍的實(shí)驗(yàn)，如圖所示，其中乙裝置中X為離子交換膜。下列說法錯(cuò)誤的是A．為防止生成的氯氣和氫氧化鈉接觸，乙中X為陽離子交換膜B．丙中的溶液，銀離子濃度不變C．甲烷燃料電池正極電極反應(yīng)式是D．乙中兩電極上一共產(chǎn)生氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，丙中a極質(zhì)量增加9．實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。接通電源后，用碳棒(、)作筆，在浸有飽和NaCl溶液和石蕊溶液的濕潤試紙上同時(shí)寫字，端的字跡呈白色。下列結(jié)論不正確的是A．a(chǎn)為電源的正極B．端的字跡呈藍(lán)色C．電流方向?yàn)椋篋．碳棒的電極反應(yīng)式為2H+-2e-=H2↑10．如圖所示是電解NaCl溶液(滴加有酚酞溶液)裝置，其中c、d為石墨電極。下列有關(guān)的判斷正確的是A．a(chǎn)為負(fù)極，d為陽極B．電解過程中，d電極附近溶液變紅C．電解過程中，氯離子的濃度保持不變D．c電極上的電極反應(yīng)式為：11．用惰性電極電解(電解質(zhì)足量)下列溶液，一段時(shí)間后，再加入一定質(zhì)量的另一種物質(zhì)(括號(hào)內(nèi))，溶液能與原來完全一樣的是A． B． C． D．12．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附近分別滴加幾滴酚酞溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述正確的是()A．a(chǎn)電極附近呈紅色，b電極附近呈無色B．溶液陰離子向a電極移動(dòng)，陽離子向b電極移動(dòng)C．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣體D．電路中有0.2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，b電極上有1.12L氣體產(chǎn)生13．以鉻酸鉀(K2CrO4)為原料，電化學(xué)法制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖。下列說法正確的是A．在陽極放電，發(fā)生氧化反應(yīng)B．裝置中的離子交換膜為陰離子交換膜C．在陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H2O+2e-=2OH-+H2↑D．當(dāng)電路中有0.4mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，標(biāo)況下產(chǎn)生氣體的總體積為4.48L14．如圖是某課題組設(shè)計(jì)的一種利用電解原理制取H2O2并用來處理工業(yè)廢氨水的裝置。