高考化学考点总结-电解原理及应用

时间：2020-09-30 15:09:02 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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　最新高考化学考点总结-电解原理及应用 1．复习重点 1．电解原理及其应用，放电顺序，电极反应式的书写及有关计算； 2．氯碱工业。

　2．难点聚焦 一、理解掌握电解池的构成条件和工作原理 电解池 有外接电源 两个电极；有外接电源；有电解质溶液 阴极：与电源负极相连 阳极：与电源正极相连 阴极：本身不反应，溶液中阳离子得电子发生还原反应。

　阳极：发生氧化反应，若是惰性中极，则是溶液中阴离子失电子；若是非惰性电极，则电极本身失电子 电源负极 e阴极，阳极 e电源正极 电能→化学能 二、掌握电解反应产物及电解时溶液 pH 值的变化规律及有关电化学的计算 1、要判断电解产物是什么，必须理解溶液中离子放电顺序 阴极放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。放电顺序是 K + 、Ca 2+ 、Na + 、Mg 2+ 、Al 3+ 、Zn 2+ 、Fe 2+ (H + )、Cu 2+ 、Hg 2+ 、Ag + 、Au 3+

　放电由难到易 阳极：若是惰性电极作阳极，溶液中的阴离子放电，放电顺序是 S 2- 、I - 、Br - 、Cl - 、OH - 、含氧酸根离子(NO 3 - 、SO 4 2- 、CO 3 2- )、F -

　失电子由易到难 若是非惰性电极作阳极，则是电极本身失电子。

　要明确溶液中阴阳离子的放电顺序，有时还需兼顾到溶液的离子浓度。如果离子浓度相差十分悬殊的情况下，离子浓度大的有可能先放电。如理论上 H + 的放电能力大于 Fe 2+ 、Zn 2+ ，但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液时，由于溶液[Fe 2+ ]或[Zn 2+ ]>>[H + ]，则先在阴极上放电的是 Fe 2+ 或 Zn 2+ ，因此，阴极上的主要产物则为 Fe 和Zn。但在水溶液中，Al 3+ 、Mg 2+ 、Na + 等是不会在阴极上放电的。

　2、电解时溶液 pH 值的变化规律 电解质溶液在电解过程中，有时溶液 pH 值会发生变化。判断电解质溶液的 pH 值变化，有时可以从电解产物上去看。①若电解时阴极上产生 H 2 ，阳极上无 O 2 产生，电解后溶液 pH 值增大；②若阴极上无 H 2 ，阳极上产生 O 2 ，则电解后溶液 pH 值减小；③若阴极上有H 2 ，阳极上有 O 2 ，且2 22O HV V  ，则有三种情况：a 如果原溶液为中性溶液，则电解后 pH 值不变；b 如果原溶液是酸溶液，则 pH 值变小；c 如果原溶液为碱溶液，则 pH 值变大；④若阴极上无 H 2 ，阳极上无 O 2 产生，电解后溶液的 pH 可能也会发生变化。如电解 CuCl 2溶液（CuCl 2 溶液由于 Cu 2+ 水解显酸性），一旦 CuCl 2 全部电解完，

　pH 值会变大，成中性溶液。

　3、进行有关电化学计算，如计算电极析出产物的质量或质量比，溶液 pH 值或推断金属原子量等时，一定要紧紧抓住阴阳极或正负极等电极反应中得失电子数相等这一规律。

　三、理解金属腐蚀的本质及不同情况，了解用电化学原理在实际生活生产中的应 电解原理的应用 （1）制取物质：例如用电解饱和食盐水溶液可制取氢气、氯气和烧碱。

　（2）电镀：应用电解原理，在某些金属或非金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，选择含有镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液。电镀过程中该金属阳离子浓度不变。

　（3）精炼铜：以精铜作阴极，粗铜作阳极，以硫酸铜为电解质溶液，阳极粗铜溶解，阴极析出铜，溶液中 Cu 2+ 浓度减小 （4）电冶活泼金属：电解熔融状态的 Al 2 O 3 、MgCl 2 、NaCl 可得到金属单质。

　3．例题精讲 例 1 某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数值，其实验方案的要点为：

　①用直流电电解氯化铜溶液，所用仪器如图 24—1。

　②强度为 I

　A，通电时间为 t

　s 后，精确测得某电极上析出的铜

　的质量为 m

　g。

　图 24—1 试回答：

　(1)这些仪器的正确连接顺序为(用图中标注仪器接线柱的英文字母表示，下同) E 接____________，C 接____________，____________接 F。

　实验线路中的电流方向为________→_______→________→C→________→________ (2)写出 B 电极上发生反应的离子方程式____________，G 试管中淀粉 KI 溶液变化的现象为____________，相应的离子方程式是____________。

　(3)为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验步骤的先后顺序是____________。

　①称量电解前电极质量 ②刮下电解后电极上的铜并清洗 ③用蒸馏水清洗电解后电极 ④低温烘干电极后称量 ⑤低温烘干刮下的铜后称量 ⑥再次低温烘干后称量至恒重 (4)已知电子的电量为 1.6×10 －19 C。试列出阿伏加德罗常数的计

　算表达式：

　N A =____________。

　命题意图：考查学生对电解原理的理解及完成电解实验的能力。

　知识依托：电解原理。

　错解分析：电解 CuCl 2 (aq)发生如下反应：

　Cu 2＋ ＋2Cl －电解 Cu＋Cl 2 ↑ Cl 2 有毒，须作处理，装置中 G，作用即此，如果不注意观察，忽略了或猜不透 G 的作用，就会得出错误的答案。不能排除②⑤干扰，也会得出错误答案。

　解题思路：(1)B 电极上应产生 Cl 2 ：

　2Cl － －2e － ====Cl 2 ↑ B 极上流出电子，电子进入直流电源的正极，即 F 极，由此可得仪器连接顺序及电流方向。

　(2)B 中产生 Cl 2 ，Cl 2 进入 G 中与 KI 反应，有 I 2 生成，I 2 使淀粉变蓝色。

　(3)镀在 A 电极上的 Cu 是没必要刮下的，也无法刮干净，还能将 A 电极材料刮下，故②⑤两步须排除在外。

　(4)由电学知识，可求电量 Q ：

　Q = I

　A×t s= It

　C 由此可求出通过的电子个数：

　N (e － )=19 19 -10 6 . 1 C 10 1.6CIt It 其物质的量为：

　n (e － )= A19A19 -10 6 . 1 10 1.6 NItNIt  而电子个数与 Cu 的关系为：

　Cu 2＋ ＋2e － ====Cu 根据生成 Cu m

　g 得：

　1 -mol g 64gm =A1910 6 . 1 NIt×21 N A 可求。

　答案：(1)D A B F B A D E (2)2Cl － －2e － ====Cl 2 ↑ 变蓝色 Cl 2 ＋2I － ====2Cl － ＋I 2 ↓ (3)①③④⑥ (4) N A =1910 6 . 1 264 t Immol －1

　例 2.用 Pt 电极电解 AgF(aq)，电流强度为 a

　A，通电时间为 t min，阴极增重 m

　g，阳极上生成标准状况下的纯净气体 V

　L，以 q

　C表示一个电子的电量， M r 表示 Ag 的相对原子质量，则阿伏加德罗常数 N A 可表示为(

　 ) A.V qt a 1344mol －1

　 B.m qtM armol －1

　C.m qtM ar60

　D.以上答案都不对 .解析：若认为逸出气体是 F 2 ，则会误选 A；若粗心未把 t

　min转化为 60 t

　s 进行计算，则会误选 B；若忽视单位则会误选 C。正确答案应是：m qtM ar60mol －1

　 例 3.用图 24—2 所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉 KI 试纸的 C 端变为蓝色。则：

　图 24—2 (1)A 中发生反应的化学方程式为__________________。

　(2)在 B 中观察到的现象是________、________、________。

　(3)室温下，若从电解开始到时间 t s，A、B 装置中共收集到标准状况下的气体 0.168 L，若电解过程中无其他副反应发生，经测定电解后 A 中溶液体积恰为 1000 mL，则 A 溶液的 pH 为______。

　解析：可以认为线路中串联了 3 个电解池。当选定一个为研究对象时，另外的 2 个可看作是线路或是电阻。

　先选定湿润的淀粉 KI 试纸为研究对象。由于 C 端变为蓝色，可知 C 端有 I 2 生成：

　2I － －2e － ====I 2

　I 2 使淀粉变蓝色。该反应是在电解池的阳极发生的反应，由此可以断定外接电源的 E 端为负极，F 端为正极。

　(1)(2)选 A(或 B)为研究对象，可忽略 B(或 A)和淀粉 KI 试纸的存在。

　(3)由题意可得如下关系式：

　4H ＋ ~O 2 ＋2H 2

　根据气体的体积可求出 n (H ＋ )、 c (H ＋ )及 pH。

　答案：(1)4AgNO 3电解 4Ag＋O 2 ↑＋4HNO 3

　(2)石墨极有气泡产生

　Cu 极周围变蓝色

　溶液中有蓝色沉淀生成 (3)2

　例 4.将羧酸的碱金属盐电解可得烃类化合物。例如：

　2CH 3 COOK＋H 2 O  电解CH 3 —CH 3 ↑＋2CO 2 ↑＋H 2 ↑＋2KOH

　(阳)

　(阳)

　(阴)

　(阴) 据下列衍变关系回答问题：

　ClCH 2 COOK(aq)  电解A( 混 合物) E D C BB [O] [O]         (1)写出电极反应式 浓 H 2 SO 4

　阳极

　，阴极

　 。

　(2)写出下列反应方程式 A→B：

　，B→C：

　。

　(3)D 和 B 在不同条件下反应会生成三种不同的 E，试写出它们的结构简式

　 、

　 、

　。

　解析：准确理解题给信息是解决问题的关键。电解 CH 3 COOK(aq)时，阳极吸引阴离子：CH 3 COO － 和 OH － ，事实上放电的是 CH 3 COO－ ，2CH 3 COO － －2e －  2CO 2 ↑＋CH 3 －CH 3 ↑，阴极吸引阳离子：H ＋ 和 K ＋ ，放电的是 H ＋ ，2H ＋ ＋2e － ====2H 2 ↑ 答案：(1)2ClCH 2 COO － －2e －   CH 2 Cl－CH 2 Cl＋2CO 2 ↑

　2H ＋ ＋2e － ====H 2 ↑ (2)CH 2 Cl－CH 2 Cl＋2KOH    CH 2 (OH)－CH 2 (OH)＋2KCl CH 2 (OH)－CH 2 (OH)＋O 2   Cu OHC－CHO＋2H 2 O

　4．实战演练 一、选择题（每小题 5 分，共 45 分）

　1.银锌电池广泛用做各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：2Ag＋ △

　 Zn(OH) 2

　 Ag 2 O＋Zn＋H 2 O,在此电池放电时，负极上发生反应的物质是

　 A.Ag

　 B.Zn(OH) 2

　C.Ag 2 O

　 D.Zn

　2.（2002 年上海高考题）某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使 Cl 2 被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是

　 A.a 为正极，b 为负极；NaClO 和 NaCl

　B.a 为负极，b 为正极；NaClO 和 NaCl

　C.a 为阳极，b 为阴极；HClO 和 NaCl

　D.a 为阴极，b 为阳极；HClO 和 NaCl

　3.下列关于实验现象的描述不正确的是

　A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡

　B.用锌片做阳极，铁片做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌

　C.把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁

　D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快

　4.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍

　电池的总反应式是：21H 2 ＋NｉO（OH）

　 Nｉ（OH）

　2 。根据此反应式判断下列叙述中正确的是 A.电池放电时，电池负极周围溶液的 pH 不断增大

　B.电池放电时，镍元素被氧化

　C.电池充电时，氢元素被还原

　D.电池放电时，H 2 是负极

　5.如下图所示两个装置中，溶液体积均为 200 mL，开始时电解质溶液的浓度均为 0.1 mol·L －1 ，工作一段时间后，测得导线上通过0.02 mol 电子，若不考虑盐水解和溶液体积的变化，则下列叙述正确的是

　A.产生气体的体积：①＞②

　B.电极上析出固体的质量：①＞②

　C.溶液的 pH 变化：①增大，②减小

　D.电极反应式：

　①阳极：4OH － －4e － ===2H 2 O＋O 2 ↑

　②阴极：2H ＋ ＋2e － ===H 2 ↑

　6.甲、乙两个电解池均以 Pt 为电极，且互相串联，甲池盛有AgNO 3 溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池中电极质量增加 2.16 g，乙池中电极上析出 0.64 g 金属，则乙池中溶质可能是

　A.CｕSO 4

　B.MgSO 4

　C.Al（NO 3 ）

　3

　 D.Na 2 SO 4

　7.用石墨电极电解 100 mL H 2 SO 4 与 CuSO 4 的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到 2.24 L 气体（标准状况），则原混合溶液中 Cu 2＋ 的物质的量浓度为

　A.1 mol·L －1

　B.2 mol·L －1

　C.3 mol·L －1

　D.4 mol·L －1

　8.用惰性电极电解 V

　L ＭSO 4 的水溶液，当阴极上有 m ｇ金属析出(阴极上无气体产生)时，阳极上产生 ｘ L 气体(标准状况)，同时溶液的 pH 由原来的 6.5 变为 2.0(设电解前后溶液体积不变)。则M 的相对原子质量的表示式为

　A.Vm 100

　B.Vm 200 C.xm 4 . 22

　 D.xm 2 . 11

　9.用 Pt 电极电解 CｕCl 2 溶液，当电流强度为 a

　A，通电时间为ｔ ｍｉｎ时，阴极质量增加 ｍ ｇ，阳极上生成标准状况下纯净气体V

　L，电极上产生的气体在水中的溶解忽略不计，且以 ｑ 表示 1 个电子的电量， Ｍ 表示铜的相对原子质量，则阿伏加德罗常数可表示为 A.Vqat 672

　B.Vqmat 64 C.mqMat 60

　 D.不能确定 二、非选择题(共 55 分)

　10.(12 分)由于 Fe（OH）

　2 极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的 Fe（OH）

　2 沉淀，应用下图电解实验可以制得白色纯净的 Fe（OH）

　2 沉淀。两电极材料分别为石墨和铁。

　(1)a 电 极 材 料 应 为

　， 电 极 反 应 式为

　 。

　(2)电解液 c 可以是

　。(填编号)

　A.纯水

　 B.NaCl 溶液

　C.NaOH 溶液

　D.CｕCl 2 溶液

　(3)d 为苯，其作用是

　，在加入苯之前对 c 应作何简单处

　理

　。

　(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是(填编号)

　。

　A.改用稀硫酸做电解液

　B.适当增大电源的电压

　C.适当减小两电极间距离

　D.适当降低电解液的温度

　(5)若 c 中用 Na 2 SO 4 溶液，当电解一段时间看到白色 Fe（OH）2 沉淀后，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，混合物中另一明显现象为

　。

　11.(8 分)蓄电池使用日久后，正负极标志模糊，现根据下列两种条件，如何判断正负极：

　（1）氯化铜溶液，两根带铜导线的碳棒

　。

　（2）硫酸铜溶液，两根铜导线

　。

　12.（12 分）氯碱厂电解饱和食盐水制取 NaOH 的工艺流程如下图：

　完成下列填空：

　(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上的电极反应式为

　 。与电源负极相连的电极附近溶液 pH

　 (填“不变”“升高”或“下降”)。

　(2)工业食盐含 Ca 2＋ 、Mg 2＋ 等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为

　 、

　 。

　(3)如果粗盐中 SO 24含量较高，必须添加钡试剂除去 SO 24，该钡试剂可以是

　 (选填“A”“B”“C”，多选扣分)。

　A.Ba(OH) 2

　B.Ba(NO 3 ) 2

　C.BaCl 2

　(4)为有效除去 Ca 2＋ 、Mg 2＋ 、SO 24，加入试剂的合理顺序为

　(选填“A”“B”“C”，多选扣分)

　A.先加 NaOH，后加 Na 2 CO 3 ，再加钡试剂

　B.先加 NaOH，后加钡试剂，再加 Na 2 CO 3

　C.先加钡试剂，后加 NaOH，再加 Na 2 CO 3

　(5)脱盐工序中利用 NaOH 和 NaCl 在溶解度上的差异，通过

　 、冷却、

　(填写操作名称)除去 NaCl。

　(6)在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止 Cl 2 与 NaOH 反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl 2 与 NaOH充分接触，产物仅是 NaClO 和 H 2 ，无隔膜电解食盐水的总的化学方程式为

　。

　13.(12 分)碘缺乏症遍及全球，多发生于山区，南美的安第斯山区、欧洲的阿尔卑斯山区和亚洲的喜马拉雅山区是高发病地区。我国云南、河南等十余省的山区发病率也较高，据估计我国患者大约有

　1000 万人左右。为控制该病的发生，较为有效的方法是食用含碘食盐。我国政府以国家标准的方式规定在食盐中添加碘酸钾(KIO 3 ）。据此回答下列问题：

　(1)碘是合成下列哪种激素的主要原料之一

　A.胰岛素

　B.甲状腺激素

　C.生长激素

　 D.雄性激素

　(2)长期生活在缺碘山区，又得不到碘盐供应，易患

　A.甲状腺亢进

　 B.佝偻病

　C.地方性甲状腺肿

　 D.糖尿病

　(3)可用盐酸酸化的碘化钾和淀粉检验食盐中的碘酸钾。反应的化学方程式为

　，氧化产物与还原产物的物质的量之比为

　 ，能观察到的明显现象是

　 。

　(4)已知 KIO 3 可用电解方法制得，原理是：以石墨为阳极，以不锈钢为阴极，在一定电流强度和温度下电解 KI 溶液。总反应化学方程式为：

　KI＋3H 2 O电解 KIO 3 ＋3H 2 ↑，则两极反应式分别为：阳极

　，阴极

　。

　(5)在某温度下，若以 12 A 的电流强度电解 KI 溶液达 10 min，理论上可得标准状况下的氢气

　 L。

　14.(11 分)100.0 g 无水氢氧化钾溶于 100.0 g 水。在 T 温度下电解该溶液，电流强度 I ＝ 6．00 A，电解时间 ｔ ＝10.00 h。电解结束温度重新调至 Ｔ ，分离

　析出 KOH·2H 2 O 固体后，测得剩余溶液的总质量为 164．8 ｇ。已知不同温度下每 100 g 饱和溶液中无水氢氧化钾的质量如下表：

　温度／℃ 0 10 20 30 KOH／ｇ 49．2 50．8 52．8 55．8 通过计算先确定温度 T 的区间，然后求出 Ｔ (最后计算结果只要求两位有效数字)。

　注：法拉第常数 F ＝9．65×10 4

　C·mol －1

　 A—安培

　h—小时

　相对原子质量：H：1．01

　O：16．0

　K：39．1

　 附参考答案 一、1.D

　2.解析：Cl 2 被完全吸收，Cl 2 应在下部生成，推知 b 为正极，a为负极。

　答案：B

　3.C

　4.CD

　5.B

　6.A

　7.A

　8.BD

　9.A

　二、10.(1)Fe

　Fe－2e － ===Fe 2＋

　 （2）ＢC

　(3)隔离空气，防止生成的 Fe（OH）

　2 被氧化

　加热 c，以除去溶解的 O 2

　(4)BC

　(5)白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色

　11.（1）有红色物质析出为负极

　（2）铜导线变粗为负极

　12.(1)2Cl － －2e － ===Cl 2 ↑

　升高

　(2)Ca 2＋ +CO 23===CaCO 3 ↓

　Mg 2＋ +2OH － ===Mg(OH) 2 ↓

　(3)AC

　(4)BC

　(5)蒸发

　过滤

　(6)NaCl+H 2 O电解 NaClO+H 2 ↑(或 2NaCl+2H 2 O电解 2NaOH＋H 2 ↑+Cl 2 ↑

　Cl 2 ＋2NaOH===NaCl+NaClO+H 2 O)

　13.(1)B

　(2)C

　(3)5KＩ＋KＩO 3 ＋6HCl===6KCl＋3Ｉ 2 ＋3H 2 O

　5∶１

　溶液变蓝

　(4)阳极：Ｉ － ＋3H 2 O－6e － ===ＩO － 3 ＋6H ＋

　阴极：6H 2 O＋6e － ===3H 2 ↑＋6OH －

　(5)0．837

　14. T 介于 20℃～30℃之间

　T 为 28℃