高考化學(xué)58個(gè)考點(diǎn)精選版40_電解原理及應(yīng)用

1、考點(diǎn)40電解原理及應(yīng)用(2011高考備戰(zhàn)沖刺指導(dǎo)1.電解原理及其應(yīng)用,放電順序,電極反應(yīng)式的書寫及有關(guān)計(jì)算;2.氯堿工業(yè)。一、理解掌握電解池的構(gòu)成條件和工作原理 1、要判斷電解產(chǎn)物是什么,必須理解溶液中離子放電順序陰極放電的總是溶液中的陽離子,與電極材料無關(guān)。放電順序是 K +、Ca 2+、Na +、Mg 2+、Al 3+、Zn 2+、Fe 2+(H +、Cu 2+、Hg 2+、Ag +、Au 3+放電由難到易陽極:若是惰性電極作陽極,溶液中的陰離子放電,放電順序是S 2-、I -、Br -、Cl -、OH -、含氧酸根離子(NO 3-、SO 42-、CO 32-、F -失電子由易到難若是非惰

2、性電極作陽極,則是電極本身失電子。要明確溶液中陰陽離子的放電順序,有時(shí)還需兼顧到溶液的離子濃度。如果離子濃度相差十分懸殊的情況下,離子濃度大的有可能先放電。如理論上H +的放電能力大于Fe 2+、Zn 2+,但在電解濃度大的硫酸亞鐵或硫酸鋅溶液時(shí),由于溶液Fe 2+或Zn 2+H +,則先在陰極上放電的是Fe 2+或Zn 2+,因此,陰極上的主要產(chǎn)物則為Fe 和Zn 。但在水溶液中,Al 3+、Mg 2+、Na +等是不會(huì)在陰極上放電的。2、電解時(shí)溶液pH 值的變化規(guī)律電解質(zhì)溶液在電解過程中,有時(shí)溶液pH 值會(huì)發(fā)生變化。判斷電解質(zhì)溶液的pH 值變化,有時(shí)可以從電解產(chǎn)物上去看。若電解時(shí)陰極上產(chǎn)生

3、H 2,陽極上無O 2產(chǎn)生,電解后溶液pH 值增大;若陰極上無H 2,陽極上產(chǎn)生O 2,則電解后溶液pH 值減小;若陰極上有H 2,陽極上有O 2,且222O H V V =,則有三種情況:a 如果原溶液為中性溶液,則電解后pH 值不變;b 如果原溶液是酸溶液,則pH 值變小;c 如果原溶液為堿溶液,則pH 值變大;若陰極上無H 2,陽極上無O 2產(chǎn)生,電解后溶液的pH 可能也會(huì)發(fā)生變化。如電解CuCl 2溶液(CuCl 2溶液由于Cu 2+水解顯酸性,一旦CuCl 2全部電解完,pH 值會(huì)變大,成中性溶液。3、進(jìn)行有關(guān)電化學(xué)計(jì)算,如計(jì)算電極析出產(chǎn)物的質(zhì)量或質(zhì)量比,溶液pH 值或推斷金屬原子量

4、等時(shí),一定要緊緊抓住陰陽極或正負(fù)極等電極反應(yīng)中得失電子數(shù)相等這一規(guī)律。三、理解金屬腐蝕的本質(zhì)及不同情況,了解用電化學(xué)原理在實(shí)際生活生產(chǎn)中的應(yīng)電解原理的應(yīng)用(1制取物質(zhì):例如用電解飽和食鹽水溶液可制取氫氣、氯氣和燒堿。(2電鍍:應(yīng)用電解原理,在某些金屬或非金屬表面鍍上一薄層其它金屬或合金的過程。電鍍時(shí),鍍件作陰極,鍍層金屬作陽極,選擇含有鍍層金屬陽離子的鹽溶液為電解質(zhì)溶液。電鍍過程中該金屬陽離子濃度不變。(3精煉銅:以精銅作陰極,粗銅作陽極,以硫酸銅為電解質(zhì)溶液,陽極粗銅溶解,陰極析出銅,溶液中Cu2+濃度減小(4電冶活潑金屬:電解熔融狀態(tài)的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金屬單質(zhì)。例1某

5、學(xué)生試圖用電解法根據(jù)電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來驗(yàn)證阿伏加德羅常數(shù)值,其實(shí)驗(yàn)方案的要點(diǎn)為:用直流電電解氯化銅溶液,所用儀器如圖241。強(qiáng)度為I A,通電時(shí)間為t s后,精確測得某電極上析出的銅的質(zhì)量為m g。 圖241試回答:(1這些儀器的正確連接順序?yàn)?用圖中標(biāo)注儀器接線柱的英文字母表示,下同E接_,C接_,_接F。實(shí)驗(yàn)線路中的電流方向?yàn)開C_(2寫出B電極上發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_,G試管中淀粉KI溶液變化的現(xiàn)象為_,相應(yīng)的離子方程式是_。(3為精確測定電極上析出銅的質(zhì)量,所必需的實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序是_。稱量電解前電極質(zhì)量刮下電解后電極上的銅并清洗用蒸餾水清洗電解后電極低溫烘干電極后稱量低溫烘干刮

6、下的銅后稱量再次低溫烘干后稱量至恒重(4已知電子的電量為 1.610-19 C。試列出阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式: N A=_。命題意圖:考查學(xué)生對(duì)電解原理的理解及完成電解實(shí)驗(yàn)的能力。知識(shí)依托:電解原理。錯(cuò)解分析:電解CuCl2(aq發(fā)生如下反應(yīng):Cu2+2Cl-電解Cu+Cl2Cl2有毒,須作處理,裝置中G,作用即此,如果不注意觀察,忽略了或猜不透G的作用,就會(huì)得出錯(cuò)誤的答案。不能排除干擾,也會(huì)得出錯(cuò)誤答案。解題思路:(1B電極上應(yīng)產(chǎn)生Cl2:2Cl-2e-=Cl2B極上流出電子,電子進(jìn)入直流電源的正極,即F極,由此可得儀器連接順序及電流方向。(2B 中產(chǎn)生Cl 2,Cl 2進(jìn)入G 中與KI

7、 反應(yīng),有I 2生成,I 2使淀粉變藍(lán)色。(3鍍?cè)贏 電極上的Cu 是沒必要刮下的,也無法刮干凈,還能將A 電極材料刮下,故兩步須排除在外。(4由電學(xué)知識(shí),可求電量Q :Q =I A t s=It C由此可求出通過的電子個(gè)數(shù):-=ItIt其物質(zhì)的量為:n (e -= A 19A 19-106.1101.6N It N It-=而電子個(gè)數(shù)與Cu 的關(guān)系為:Cu 2+2e -=Cu根據(jù)生成Cu m g 得:1-mol g 64gm =A 19106.1N It -21N A 可求。答案:(1D AB F B A D E (22Cl -2e -=Cl 2 變藍(lán)色 Cl 2+2I -=2Cl -+I

8、2(3-tI m mol -1例2.用Pt 電極電解AgF(aq,電流強(qiáng)度為a A ,通電時(shí)間為t min ,陰極增重m g ,陽極上生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的純凈氣體V L ,以q C 表示一個(gè)電子的電量,M r 表示Ag 的相對(duì)原子質(zhì)量,則阿伏加德羅常數(shù)N A 可表示為( A.V q ta 1344mol -1 B.m q tMa r mol -1 C.m q tM.解析:若認(rèn)為逸出氣體是F 2,則會(huì)誤選A ;若粗心未把t min 轉(zhuǎn)化為60t s 進(jìn)行計(jì)算,則會(huì)誤選B ;若忽視單位則會(huì)誤選C 。正確答案應(yīng)是:m q tMa r 60mol -1例3.用圖242所示的裝置進(jìn)行電解。通電一會(huì)兒,發(fā)現(xiàn)濕

9、潤的淀粉KI 試紙的C 端變?yōu)樗{(lán)色。則: 圖242(1A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2在B中觀察到的現(xiàn)象是_、_、_。(3室溫下,若從電解開始到時(shí)間t s,A、B裝置中共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體0.168 L,若電解過程中無其他副反應(yīng)發(fā)生,經(jīng)測定電解后A中溶液體積恰為1000 mL,則A溶液的pH為_。解析:可以認(rèn)為線路中串聯(lián)了3個(gè)電解池。當(dāng)選定一個(gè)為研究對(duì)象時(shí),另外的2個(gè)可看作是線路或是電阻。 先選定濕潤的淀粉KI試紙為研究對(duì)象。由于C端變?yōu)樗{(lán)色,可知C端有I2生成: 2I-2e-=I2I2使淀粉變藍(lán)色。該反應(yīng)是在電解池的陽極發(fā)生的反應(yīng),由此可以斷定外接電源的E端為負(fù)極,F端為正極。(1(2

10、選A(或B為研究對(duì)象,可忽略B(或A和淀粉KI試紙的存在。(3由題意可得如下關(guān)系式:4H+O2+2H2根據(jù)氣體的體積可求出n(H+、c(H+及pH。答案:(14AgNO3電解4Ag+O2+4HNO3(2石墨極有氣泡產(chǎn)生Cu極周圍變藍(lán)色溶液中有藍(lán)色沉淀生成(32例4.將羧酸的堿金屬鹽電解可得烴類化合物。例如:2CH 3COOK +H 2O 電解CH 3CH 3+2CO 2+H 2+2KOH(陽(陽 (陰 (陰 據(jù)下列衍變關(guān)系回答問題:ClCH 2COOK(aq電解A(混合物E D C B B OO+ (1寫出電極反應(yīng)式陽極 ,陰極 。 (2寫出下列反應(yīng)方程式A B : ,B C : 。(3D 和

11、B 在不同條件下反應(yīng)會(huì)生成三種不同的E ,試寫出它們的結(jié)構(gòu)簡式 、 、 。解析:準(zhǔn)確理解題給信息是解決問題的關(guān)鍵。電解CH 3COOK(aq時(shí),陽極吸引陰離子:CH 3COO -和OH -,事實(shí)上放電的是CH 3COO -,2CH 3COO -2e -2CO 2+CH 3-CH 3,陰極吸引陽離子:H +和K +,放電的是H +,2H +2e -=2H 2答案:(12ClCH 2COO -2e -CH 2Cl -CH 2Cl +2CO 22H +2e -=H 2(2CH 2Cl -CH 2Cl +2KOH CH 2(OH-CH 2(OH+2KCl CH 2(OH-CH 2(OH+O 2Cu O

12、HC -CHO +2H 2 O一、選擇題(每小題5分,共45分1.銀鋅電池廣泛用做各種電子儀器的電源,它的充電和放電過程可以表示為:2Ag +Zn(OH2 Ag 2O +Zn +H 2O,在此電池放電時(shí),負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是B.Zn(OH2C.Ag 2O2.(2002年上海高考題某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器,用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液,通電時(shí),為使Cl 2被完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液,設(shè)計(jì)了如圖的裝置,則對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是 濃 H 2SO 4 A.a 為正極,b 為負(fù)極;NaClO 和NaClB.a 為負(fù)極,b 為正極;NaClO 和NaClC

13、.a 為陽極,b 為陰極;HClO 和NaClD.a 為陰極,b 為陽極;HClO 和NaClA.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中,銅片表面出現(xiàn)氣泡B.用鋅片做陽極,鐵片做陰極,電解氯化鋅溶液,鐵片表面出現(xiàn)一層鋅C.把銅片插入三氯化鐵溶液中,在銅片表面出現(xiàn)一層鐵D.把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中,加入幾滴氯化銅溶液,氣泡放出速率加快4.氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池,它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是:21H 2+N i O (OH N i(OH 2。根據(jù)此反應(yīng)式判斷下列敘述 中正確的是A.電池放電時(shí),電池負(fù)極周圍溶液的pH 不斷增大B.電池放電時(shí),鎳元素被氧化C.電池充

14、電時(shí),氫元素被還原D.電池放電時(shí),H 2是負(fù)極5.如下圖所示兩個(gè)裝置中,溶液體積均為200 mL ,開始時(shí)電解質(zhì)溶液的濃度均為0.1 mol L -1,工作一段時(shí)間后,測得導(dǎo)線上通過0.02 mol 電子,若不考慮鹽水解和溶液體積的變化,則下列敘述正確的是 A.產(chǎn)生氣體的體積:B.電極上析出固體的質(zhì)量:C.溶液的pH 變化:增大,減小D.電極反應(yīng)式:陽極:4OH -4e -=2H 2O +O 2陰極:2H +2e -=H 26.甲、乙兩個(gè)電解池均以Pt 為電極,且互相串聯(lián),甲池盛有AgNO 3溶液,乙池中盛有一定量的某鹽溶液,通電一段時(shí)間后,測得甲池中電極質(zhì)量增加2.16 g ,乙池中電極上析

15、出0.64 g 金屬,則乙池中溶質(zhì)可能是A.C u SO 4B.MgSO 4C.Al (NO 33D.Na 2SO 47.用石墨電極電解100 mL H 2SO 4與CuSO 4的混合溶液,通電一段時(shí)間后,兩極均收集到2.24 L 氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況,則原混合溶液中Cu 2+的物質(zhì)的量濃度為A.1 mol L -1B.2 mol L -1C.3 mol L -1D.4 mol L -18.用惰性電極電解V L M SO 4的水溶液,當(dāng)陰極上有m g金屬析出(陰極上無氣體產(chǎn)生時(shí),陽極上產(chǎn)生x L 氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況,同時(shí)溶液的pH 由原來的6.5變?yōu)?.0(設(shè)電解前后溶液體積不變。則M 的相對(duì)原子質(zhì)量的

16、表示式為A.V m 100B.V m 200C.xD.x9.用Pt 電極電解C u Cl 2溶液,當(dāng)電流強(qiáng)度為a A ,通電時(shí)間為t min時(shí),陰極質(zhì)量增加m g,陽極上生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下純凈氣體V L ,電極上產(chǎn)生的氣體在水中的溶解忽略不計(jì),且以q 表示1個(gè)電子的電量,M 表示銅的相對(duì)原子質(zhì)量,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為A.Vq at 672 B.V qmat 64二、非選擇題(共55分10.(12分由于Fe (OH 2極易被氧化,所以實(shí)驗(yàn)室很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)制得白色純凈的Fe (OH 2沉淀,應(yīng)用下圖電解實(shí)驗(yàn)可以制得白色純凈的Fe (OH 2沉淀。兩電極材料分別為石墨和鐵。 (1a 電極

17、材料應(yīng)為 ,電極反應(yīng)式為 。 (2電解液c 可以是 。(填編號(hào) A.純水 B.NaCl 溶液C.NaOH 溶液D.C u Cl 2溶液(3d 為苯,其作用是 ,在加入苯之前對(duì)c 應(yīng)作何簡單處理 。 (4為了在較短時(shí)間內(nèi)看到白色沉淀,可采取的措施是(填編號(hào) 。(5若c中用Na2SO4溶液,當(dāng)電解一段時(shí)間看到白色Fe(OH2沉淀后,再反接電源電解,除了電極上看到氣泡外,混合物中另一明顯現(xiàn)象為。11.(8分蓄電池使用日久后,正負(fù)極標(biāo)志模糊,現(xiàn)根據(jù)下列兩種條件,如何判斷正負(fù)極:(1氯化銅溶液,兩根帶銅導(dǎo)線的碳棒。(2硫酸銅溶液,兩根銅導(dǎo)線。12.(12分氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程如下圖

18、: 完成下列填空:(1在電解過程中,與電源正極相連的電極上的電極反應(yīng)式為。與電源負(fù)極相連的電極附近溶液pH (填“不變”“升高”或“下降”。(2工業(yè)食鹽含Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)。精制過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為、。(3如果粗鹽中SO-24含量較高,必須添加鋇試劑除去SO-24,該鋇試劑可以是(選填“A”“B”“C”,多選扣分。A.Ba(OH2B.Ba(NO32(4為有效除去Ca2+、Mg2+、SO-24,加入試劑的合理順序?yàn)?選填“A”“B”“C”,多選扣分A.先加NaOH,后加Na2CO3,再加鋇試劑B.先加NaOH,后加鋇試劑,再加Na2CO3C.先加鋇試劑,后加NaOH,再加Na2CO3

19、(5脫鹽工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異,通過、冷卻、(填寫操作名稱除去NaCl。(6在隔膜法電解食鹽水時(shí),電解槽分隔為陽極區(qū)和陰極區(qū),防止Cl2與NaOH反應(yīng);采用無隔膜電解冷的食鹽水時(shí),Cl2與NaOH充分接觸,產(chǎn)物僅是NaClO和H2,無隔膜電解食鹽水的總的化學(xué)方程式為。13.(12分碘缺乏癥遍及全球,多發(fā)生于山區(qū),南美的安第斯山區(qū)、歐洲的阿爾卑斯山區(qū)和亞洲的喜馬拉雅山區(qū)是高發(fā)病地區(qū)。我國云南、河南等十余省的山區(qū)發(fā)病率也較高,據(jù)估計(jì)我國患者大約有1000萬人左右。為控制該病的發(fā)生,較為有效的方法是食用含碘食鹽。我國政府以國家標(biāo)準(zhǔn)的方式規(guī)定在食鹽中添加碘酸鉀(KIO3。據(jù)此回答下列問題:(1碘是合成下列哪種激素的主要原料之一(2長期生活在缺碘山區(qū),又得不到碘鹽供應(yīng),易患(3可用鹽酸酸化的碘化鉀和淀粉檢驗(yàn)食鹽中的碘酸鉀。反應(yīng)的化學(xué)方程式為,氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為,能觀察到的明顯現(xiàn)象是。(4已知KIO3可用電解方法制得,原理是:以石墨為陽極,以不銹鋼為陰極,在一定電流強(qiáng)度和溫度下電