1、高 考 总高 考 总 复 习 优 化 设 计复 习 优 化 设 计 GAO KAO ZONG FU XI YOU HUA SHE JIGAO KAO ZONG FU XI YOU HUA SHE JI 第第2 2节电能转化为化学能节电能转化为化学能电解电解第六单元第六单元 2022 备考要点素养要求 1.了解电解池的工作原 理,能写出电极反应和 电池反应方程式。 2.理解金属发生电化学 腐蚀的原因、金属腐 蚀的危害、防止金属 腐蚀的措施。 1.变化观念与平衡思想:认识化学变化的本 质是有新物质生成,并伴有能量的转化;能 多角度、动态地分析电解池中发生的反应, 并运用电解池原理解决实际问题。 2
2、.科学态度与社会责任:肯定电解原理对社 会发展的重大贡献,具有可持续发展意识和 绿色化学观念,能对与电解有关的社会热点 问题作出正确的价值判断。 考点一考点二 考点一考点一电解原理及规律电解原理及规律 必备必备知识知识 自主自主预诊预诊 知识梳理 1.电解和电解池 (1)电解:让直流电通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在两个电极上分别 发生氧化反应和还原反应的过程。 (2)电解池:使电能转化为化学能的装置。 考点一考点二 2.电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例): 总反应方程式:。 CuCl2 Cu+Cl2 考点一考点二 3.电解时两极粒子的放电顺序 考点一考点二 自我诊断 1.判断正误
3、,正确的打“”,错误的打“”。 (1)电解质溶液的导电过程一定发生了化学变化。() (2)电解CuCl2溶液,阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。 () (3)电解足量硫酸铜溶液一段时间,为复原可加适量Cu(OH)2。() (4)用Cu作为电极电解盐酸可发生反应Cu+2H+ Cu2+H2。() (5)电解池工作时电子从电源的负极流出,流入阴极通过溶液到阳极,然后 从阳极流出,流回电源正极。() (6)电解盐酸、硫酸溶液等,H+放电,溶液的pH逐渐增大。() (7)电解时,电解质溶液中阳离子移向阳极,发生还原反应。() 考点一考点二 答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6) (7)
4、 考点一考点二考点三 2.若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,需加入98 g Cu(OH)2固体,才能 使电解质溶液复原,则这段时间,整个电路中转移的电子数为 。 答案 4NA 解析 方法一:98 g Cu(OH)2固体的物质的量为1 mol ,相当于电解了1 mol 的CuSO4后,又电解了1 mol 的水,所以转移的电子数为2NA+2NA=4NA。 方法二:可认为整个电解过程中转移的电子数与Cu(OH)2中的O2-失电子数 相等,则转移电子数为4NA。 考点一考点二 考向考向1电解池工作原理电解池工作原理 【典例1】 (2020全国2,12)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实
5、 现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag+注入到无色 WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈现蓝色。对于该变化过程,下列叙述错误 的是() A.Ag为阳极 B.Ag+由银电极向变色层迁移 C.W元素的化合价升高 D.总反应为WO3+xAg=AgxWO3 关键关键能力能力 考考向突破向突破 考点一考点二 答案 C 解析 由题意知,银电极为阳极,Ag失电子生成Ag+,Ag+移向阴极与WO3反应 生成AgxWO3,则总反应为WO3+xAg=AgxWO3,反应过程中W的化合价降 低,A、B、D正确,C错误。 考点一考点二 对点演练1(2020湖南永州月考)用石墨作为电极,电解稀Na2SO
6、4溶液的装置 如图所示,通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有 关叙述正确的是() 考点一考点二 A.逸出气体的体积:A电极c(OH-),溶液显酸性,Na+、 H+移向A电极,在A电极H+放电产生H2,发生反应的电极方程式为2H+2e- =H2,A电极附近c(OH-)c(H+),溶液显碱性。分析两电极方程式可知,转移 相同数目的电子,A电极产生的气体体积大于B电极,A项错误;H2、O2两种 气体均为无色无味的气体,B项错误;A电极附近呈蓝色,B电极附近呈红 色,C项错误;电解总反应为电解水的反应,pH不变仍为中性,D项正确。 考点一考点二 规律小结 用惰性电极电解电解质溶液的规
7、律 类型实例电极反应特点 电解质 浓度 溶液 pH 电解质溶 液复原 电解 水型 NaOH溶液阴极:4H+4e- =2H2 阳极:4OH-4e- =2H2O+O2 增大增大加水 H2SO4溶液增大减小加水 Na2SO4溶液增大不变加水 电解 电解 质型 HCl溶液电解质电离出的 阴、阳离子分别 在两极放电 减小增大通氯化氢 CuCl2溶液减小加氯化铜 考点一考点二 类型实例电极反应特点 电解质 浓度 溶液 pH 电解质溶 液复原 放H2 生碱 型 NaCl溶液 阴极:H2O放H2生碱 阳极:电解质阴离子 放电 生成新 电解质 增大通氯化氢 放O2 生酸 型 CuSO4溶液 阴极:电解质阳离子
8、放电 阳极:H2O放O2生酸 生成新 电解质 减小加氧化铜 考点一考点二 考向考向2电解池电极反应的书写电解池电极反应的书写 【典例2】 整合有效信息书写电极反应。 (1)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得 硫单质有多种方法。将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解 池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:S2-2e-=S、(n- 1)S+S2-= 。 考点一考点二 写出电解时阴极的电极反应: 。 电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,该反应的离子方程式为 。 考点一考点二 (2)电解NO可制备NH4NO3,其工作原理如图所示。为使电解产物全部转
9、化 为NH4NO3,需补充物质A,A是,说明理由: 。 考点一考点二 答案 (1)2H2O+2e-=H2+2OH- +2H+= (n-1)S+H2S (2)NH3根据总反应8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3可知,电解产生的 HNO3多,应补充NH3 考点一考点二 考点一考点二 对点演练2(2020宁夏银川第二中学三模)SO2是大气的主要污染物之一,工 业上可用如图装置吸收转化SO2(A、B为惰性电极)。下列说法错误的是( ) 考点一考点二 C.离子交换膜为阴离子交换膜 D.A极区溶液的pH逐渐增大 考点一考点二 答案 C 考点一考点二 方法点拨 根据“三看”正确书写电极反应 (1)一
10、看电极材料,若是金属单质(Au、Pt除外)为阳极,则金属单质一定被电 解(需要注意Fe生成Fe2+而不是生成F )。 (2)二看介质,介质是否参与电极反应。 (3)三看电解质状态,若是熔融状态,则一般为金属的电冶炼。 考点一考点二 考点二考点二电解原理在工业生产中的应用电解原理在工业生产中的应用 必备必备知识知识 自主自主预诊预诊 知识梳理 1.电解饱和食盐水氯碱工业 (1)电极反应。 阳极:(反应类型:反应)。 阴极: (反应类型:反应)。 检验阳极产物的方法是 。电解时向食盐水中滴加酚酞,极附近溶 液变红,说明该电极附近产生的物质为。 2Cl-2e-=Cl2 氧化 2H2O+2e-=H2+
11、2OH- 还原 用湿润的KI淀粉试纸靠近阳极附近,若试纸 变蓝,证明生成了Cl2 阴 NaOH 考点一考点二 (2)电解总反应。 化学方程式:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2 离子方程式: 。 2Cl-+2H2O 2OH-+H2+Cl2 考点一考点二 (3)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图 考点一考点二 阳离子交换膜的作用: 阻止进入阳极室与Cl2发生副反应2OH-+Cl2=Cl-+ClO-+H2O,阻止 阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 a、b、c、d加入或取出的物质分别是 、 、;X、Y分别是 、。 OH- 精制饱和食盐水 H2O(含少量NaOH) 淡盐水 N
12、aOH溶液 Cl2 H2 考点一考点二 2.电镀与电解精炼铜 类型电镀电解精炼铜 定义 电镀是一种利用电解原理在某些金属表 面镀上一薄层其他金属或合金的加工工 艺 运用电解的方 法将粗铜提炼 为纯铜 主要目的 使金属增强抗腐蚀能力、增强表面硬度 和美观 将粗铜提炼为 纯铜 考点一考点二 类型电镀电解精炼铜 示意图 构成 条件 阳极金属 阴极金属 电解液 含金属阳离子 CuSO4溶液 镀层 粗铜 待镀 纯铜 镀层 考点一考点二 类型电镀电解精炼铜 电极反 应(以 铁件镀 铜为 例) 阳极 主要是Cu-2e-=Cu2+(比铜活泼的金 属杂质先于铜失电子,最终以 的形式残留在溶液中,比铜 不活泼的金
13、属杂质形成 ) 阴极 电解质溶液 的浓度变化 CuSO4溶液的浓度 CuSO4溶液的浓度 Cu-2e-=Cu2+ 阳离子 阳极泥 Cu2+2e-=Cu Cu2+2e-=Cu 不变 减小 考点一考点二 3.电冶金 电解冶 炼类型 冶炼钠(电解熔融氯化钠)冶炼铝(电解熔融氧化铝) 电极反 应 阳极: 阴极: 阳极: 阴极: 总反应 2Cl-2e-=Cl2 2Na+2e-=2Na 6O2-12e-=3O2 4Al3+12e-=4Al 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2 考点一考点二 自我诊断 1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。 (1)在镀件上镀铜时,也可
14、以用惰性材料作为阳极,用硫酸铜溶液作为电解 质溶液。() (2)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料。() (3)电解精炼时,得到的阳极泥可以是提炼贵重金属的原料。() (4)用Zn为阳极,Fe为阴极,ZnCl2溶液为电解质溶液,由于放电顺序H+Zn2+, 不可能在铁上镀锌。() (5)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)只允许阳离子(Na+、H+)通过,而阻 止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过。() 考点一考点二 (6)电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变。() (7)电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3,也可以电解熔融的MgO 和Al
15、Cl3。() 答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6) (7) 考点一考点二 2.粗铜的电解精炼示意图如图所示。 (1)在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极 (填图中的字母);在电极d上发生的电极反应为 。 (2)若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,则阳极的电极反应 为,粗铜中的Au、Ag的存在形 式和位置为,溶液中c(Cu2+)(填“变 大”“变小”或“不变”)。 考点一考点二 答案 (1)cCu2+2e-=Cu (2)Fe-2e-=Fe2+、Cu-2e-=Cu2+Au、Ag以单质的形式沉积在c电极的下 方形成阳极泥变小 考点一考点二 关键关键能力能力 考考向突破向突破 考向考向1电解原理的
16、应用电解原理的应用 【典例1】 高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电 解浓NaOH溶液的方法制备Na2FeO4,其工作原理如图所示,两端隔室中离 子不能进入中间隔室。下列说法错误的是() A.阳极反应:Fe-6e-+8OH-=Fe +4H2O B.甲溶液可循环利用 C.离子交换膜a是阴离子交换膜 D.当电路中通过2 mol电子的电量时,会有 1 mol H2生成 考点一考点二 答案 C 解析 A项,阳极发生氧化反应,根据题意分析可知,阳极电极反应为Fe-6e- +8OH-=Fe +4H2O,正确;B项,阴极发生还原反应,水电离出的氢离子放 电生成氢气和氢氧根,甲溶液为
17、浓的氢氧化钠溶液,可循环利用,正确;C项, 电解池中阳离子向阴极移动,通过离子交换膜a的是Na+,故a为阳离子交换 膜,错误;D项,阴极发生还原反应,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧 根,电极反应为2H2O+2e-=H2+2OH-,当电路中通过2 mol 电子的电量时,会 有1 mol H2生成,正确。 考点一考点二 对点演练1(2020山东滨州模拟)SO2和NOx是主要的大气污染物,利用下图 装置可同时吸收SO2和NO。下列有关说法错误的是() 考点一考点二 A.a极为直流电源的负极,与其相连的电极发生还原反应 B.阴极得到2 mol电子时,通过阳离子交换膜的H+为2 mol C.吸收池中
18、发生反应的离子方程式为:2NO+2S2 +2H2O=N2+4HS D.阳极发生的反应式为SO2+2e-+2H2O=S +4H+ 考点一考点二 答案 D 考点一考点二 方法技巧 阴、阳极的判断方法 (1)根据外接电源:正极接阳极,负极接阴极。 (2)根据电流方向:从阴极流出,从阳极流入。 (3)根据电子流向:从阳极流出,从阴极流入。 (4)根据离子移向:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。 (5)根据电极产物:阳极电极溶解、逸出O2(或阳极区酸性增强)或Cl2; 阴极析出金属、逸出H2(或阴极区碱性增强)。 (6)根据反应类型:阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。 考点一考点二 考向考向2与电解有关
19、的计算与电解有关的计算 【典例2】 500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(N )=0.6 molL-1,用 石墨电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24 L气体(标准状 况下),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是() A.原混合溶液中c(K+)为0.2 molL-1 B.上述电解过程中共转移0.2 mol 电子 C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol D.电解后溶液中c(H+)为0.2 molL-1 考点一考点二 答案 A 解析 用石墨电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极反应为4OH-4e- =2H2O+O2,阴极先后发生
20、两个反应:Cu2+2e-=Cu,2H+2e-=H2。从收 集到O2为2.24 L可推知电解过程中共转移0.4 mol电子,而在生成2.24 L H2 的过程中转移0.2 mol 电子,所以Cu2+共得到0.4 mol -0.2 mol =0.2 mol 电子, 电解前Cu2+的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 mol 。电解前 后分别有以下守恒关系:c(K+)+2c(Cu2+)=c(N ),c(K+)+c(H+)=c(N ),由 此可得,电解前c(K+)=0.2 molL-1,电解后c(H+)=0.4 molL-1。 考点一考点二 对点演练2(2020湖北宜昌调研)以铅酸蓄电池为电
21、源,用石墨为电极电解 CuSO4溶液,装置如右图。若一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出,停 止电解。下列说法正确的是() A.a为铅酸蓄电池的负极 B.电解过程中S 向右侧移动 C.电解结束时,左侧溶液质量增重8 g D.铅酸蓄电池工作时,正极反应为 PbSO4+2e-=Pb+S 考点一考点二 答案 C 解析 Y极有Cu析出,发生还原反应,说明Y极为阴极,故b为负极,a为正极,A 项错误;电解过程中阴离子向阳极移动,B项错误;阴极反应为Cu2+2e-=Cu, 阳极反应为4OH-4e-=O2+2H2O,当有6.4 g Cu析出时,转移0.2 mol e-,左侧 生成1.6 g O2,同时
22、有0.1 mol (9.6 g)S 进入左侧,则左侧质量增加9.6 g-1.6 g=8 g,C项正确;铅酸蓄电池的负极是Pb,正极是PbO2,正极反应为PbO2+2e- +4H+S =PbSO4+2H2O,D项错误。 考点一考点二 方法技巧 电化学综合计算的三种常用方法 (1)根据总反应计算。 先写出电极反应,再写出总反应,最后根据总反应列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算。 用于串联电路中阴、阳两极产物,正、负两极产物及相同电量等类型的 计算,其依据是电路中转移的电子数相等。 用于混合溶液中电解的分阶段计算。 考点一考点二 (3)根据关系式计算。 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量
23、之间的桥梁,构建计算所需 的关系式。 如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式: (式中M为金属,n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应,灵活运用关系 式便能快速解答常见的电化学计算问题。 考点一考点二 网络构建 电解池 考点一考点二 核心速记 1.两个定义 (1)电解:使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阳极、阴极引起氧 化还原反应的过程。 (2)电解池:把电能转化为化学能的装置。 (2)阴极:Ag+Fe3+Cu2+H+(酸)Fe2+Zn2+H+(水)Al3+Mg2+Na+ 2.电极放电顺序 更多精彩内容请登录志鸿优化网志鸿优化网 http:/www.zhyh.org/ 本本 课课 结结 束束
