電解原理（原卷版）-2024年人教版新高二化學(xué)復(fù)習(xí)講義+習(xí)題

第24講電解原理

I顏羽目標(biāo)

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(yáng)離子的移動(dòng)、陰陽(yáng)兩極上的反

應(yīng)及其變化、電流形成的過(guò)程和原理。

2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：建立電解過(guò)程的思維模型，理解電解的規(guī)律，判斷電解的產(chǎn)物，書(shū)寫(xiě)電解的電極反

應(yīng)式和總反應(yīng)式。

笈翅識(shí)再毓

實(shí)驗(yàn)探究：電解氯化銅溶液

一電解和電解池判斷

電解原理及電極判斷

電解池電極反常見(jiàn)微粒的放電順序

應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法

電解水型

電解后溶液的復(fù)原規(guī)律電解電解質(zhì)型

電解質(zhì)和水都

電解發(fā)生電解型

原理電解池中的守恒規(guī)律

有無(wú)外接電源

判斷電池類型

電化學(xué)中根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象

多池裝置

解題方法步驟

一得失電子守恒法計(jì)算

計(jì)算的方法t-總反應(yīng)式計(jì)篁

電化學(xué)中

-關(guān)系式計(jì)篁

定am

解題步驟

一、電解原理

i.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(xiě)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(shuō)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

析出金屬銅陰極：Cu2++2e-=Cu（_____反應(yīng)）

蓋了一層_______

與正極相連的a極上有_____

氣味的氣體產(chǎn)生，能使?jié)駶?rùn)的產(chǎn)生了_______陽(yáng)極：2C廣—2鼠=。2?（____反應(yīng)）

碘化鉀淀粉試紙_______

2.電解和電解池

（1）電解：使電流通過(guò)而在陽(yáng)極、陰極引起反應(yīng)的過(guò)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o

3.電解原理及電極判斷

（1）電解池反應(yīng)原理

e-----?e~--------

與電源正極相連Ieu蔣性」心電源負(fù)極相連

發(fā)生遨反應(yīng)［喈卜電極）號(hào)H發(fā)生酶應(yīng)

陽(yáng)離子移延麻溶液內(nèi)離子移向

電解原理示意圖

（2）電解池陰極和陽(yáng)極的判斷依據(jù)

|與電源手極相國(guó)

電子流出

|陰離子移向|_T陽(yáng)’極|~>|發(fā)生氧化反應(yīng)］

I陽(yáng)離子移向|~~X陰，極|~~T發(fā)生還原反應(yīng)1

電子流入

I與電源I極相連I

二、電解規(guī)律

1.電解池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)

⑴常見(jiàn)微粒的放電順序

陰極：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(^)>Fe2+>Zn2+>H+(zK)>.......

陽(yáng)極：活性電極>S2>I>Br>C1>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(lái)的，用H2O作為反應(yīng)物。

(2)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)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(yáng)極與電源相連。

②找離子：電解質(zhì)溶液中：Cu2+>H+、SO，、OH，

③排順序：依據(jù)常見(jiàn)微粒放電順序，陰極：Ci?+>H+(水)，陽(yáng)極：OJT(水)〉SO?，

-+

④電極式：陰極：。？++2屋=Cu,陽(yáng)極：2H2O-4e=O2t+4Ho

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++2H2O典屬2Cu+Chf+4H+、2C11SO4+2氏0里暨2Cu+Chf+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?xiě)下表：

⑴電解H2。型

電解質(zhì)

H2SO4NaOHNa2SO4

陽(yáng)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)HC1CuCl2

陽(yáng)極反應(yīng)式

2Cr-2e-=Cl2t

陰極反應(yīng)式2H++2屋=H2TCu2++2e=Cu

pH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(yáng)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

⑴有外接電源時(shí)，各電池均為電解池。

⑵無(wú)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(wú)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

轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等

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(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式，注意陽(yáng)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。

笈騫點(diǎn)精練

考點(diǎn)01電解及其裝置(電解池)

【例11下列說(shuō)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(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)

C.電解池中陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽(yáng)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1-11下列裝置能構(gòu)成電解池的是

播欣股nd滯油桶面戰(zhàn)CiSQ搟液

【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.①②③④B.③④C.②③④D.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(yáng)極上析出的物質(zhì)分

別是

A.H2和CbB.H2和。2C.Cu和CbD.Cu和O2

【變式2-1】用惰性電極電解CuSCU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(guò)程的說(shuō)法不正確的是

A.生成Cu的物質(zhì)的量是0.2mol

B.轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.4mol

C.隨著電解的進(jìn)行溶液的pH減小

D.陽(yáng)極反應(yīng)是2H2O-4e=4H++O2T

【變式2-2】用惰性電極進(jìn)行電解，下列說(shuō)法正確的是

A.電解稀硫酸，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變

B.電解稀NaOH溶液，要消耗OH1故溶液pH減小

C.電解NaNOs溶液，在陰極上和陽(yáng)極上生成氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1:2

D.電解CuCl?溶液，在陰極上和陽(yáng)極上生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1:1

考點(diǎn)03電化學(xué)有關(guān)計(jì)算

【例3】用電解法可將CO2轉(zhuǎn)化為工業(yè)原料C2H八CO,原理如圖所示下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

----1I------------------------

電源CO2

.CO

c2H4

稀硫酸苗子稀硫酸

交換膜

A.離子交換膜為質(zhì)子交換膜

B.若乙室產(chǎn)物只有ImolCO生成，則乙室質(zhì)量增加18g

C.若乙室生成CO、CR,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(guò)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(guò)O'-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(shuō)法錯(cuò)誤的是

（含濟(jì)的箕化物及小殿獻(xiàn)）

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(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為C+C）2--2e-=COT

D.若有1molO”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、醛類及香精油中，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)。H3BO3可以通過(guò)電解NaB（OH）4溶液的方法制備,

其工作原理如圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

‘'，’""||怖浴閥|冰浴放||=

M室產(chǎn)品室原料室N室

A.m接外電源的正極

B.N室發(fā)生的電極反應(yīng)式為2Hq+2e-=H2T+2OJT

C.b膜為陽(yáng)離子交換膜

D.理論上每生成Imol產(chǎn)品，陽(yáng)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(shuō)法正確的是

B.c電極周?chē)娜芤鹤兗t

C.A燒杯中溶液的pH升高

D.B燒杯中加入一定量的KC1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(shì)的一種裝置。利用濃差電池電解Na2sO4溶液(a、b電

極均為石墨電極)，可制得。2、H2,H2sO,和NaOH,反應(yīng)原理如圖所示。下列說(shuō)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(kāi)始工作到放電結(jié)束，電解池理論上可制得98gH2so4

C.a電極的電極反應(yīng)為2H2O+2e-=2OJT+H2T

D.c、d分別為陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜

【變式4-2】利用甲醇(CHsOH)燃料電池電解CuSC)4溶液、Mgj溶液，裝置如圖所示:

已知甲醇電池總反應(yīng)式為2cH30H+3O2+4KOH=2K2cO3+6H2O0下列說(shuō)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Cu（OH）2能使CuSO,溶液恢復(fù)到原濃度

C.甲池通入CHQH的電極反應(yīng)式為CH3OH_6e「+8OH-=CO；-+6H2O

D.甲池中消耗280mL。2，此時(shí)丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45g固體

Tit關(guān)檢測(cè)

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(guò)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—a

D.若用圖4電鍍，M為CuSCU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Cudz溶液（電極為石墨），下列說(shuō)法不亞確的是

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Cu?+2e-=Cu

D.用該裝置電解CuSO4與NaCl的混合液，開(kāi)始時(shí)與電解CuCL溶液的原理相同

4.下圖是一個(gè)用石墨作電極，電解稀Na2s04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

Na2sO4溶液

A.A極生成的氣體無(wú)色無(wú)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CrQ；的酸性工業(yè)廢水用Fe為電極進(jìn)行電解；經(jīng)過(guò)一段時(shí)間有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀

產(chǎn)生；過(guò)濾回收沉淀，廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為2H++2e-=凡個(gè)

3+2++3+3+

B.Cr2O；轉(zhuǎn)變成Cr的離子反應(yīng)方程式為6Fe+Cr2O^+14H=6Fe+2Cr+7H2O

C.兩極都能用Cu電極來(lái)代替Fe電極

D.實(shí)驗(yàn)時(shí)若加入適量的Na2sO,電解效果更好

6.用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解，下列說(shuō)法正確的是

A.電解氫氧化鈉溶液，要消耗0H-,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(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1：1

D.電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1：2

7.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.CuCl2B.AgNO3C.H2SO4D.KC1

8.甲烷燃料電池采用箱做電極材料，兩個(gè)電極上分別通入CH,和。2,電解質(zhì)溶液為KOH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(shuō)法錯(cuò)誤的是

PtPt

C

氧氣

1飽和溶液溶液

NaClAgNCh

甲乙丙

A.為防止生成的氯氣和氫氧化鈉接觸，乙中X為陽(yáng)離子交換膜

B.丙中的AgNC>3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O2+4片+4H+=2Hq

D.乙中兩電極上一共產(chǎn)生氣體2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，丙中a極質(zhì)量增加10.8g

9.實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。接通電源后，用碳棒（a'、b'）作筆，在浸有飽和NaCl溶液和石蕊溶液的濕潤(rùn)試紙上

同時(shí)寫(xiě)字，a'端的字跡呈白色。下列結(jié)論不正確的是

A.a為電源的正極

B.b'端的字跡呈藍(lán)色

C.電流方向?yàn)椋篴fa'fb'fb

D.碳棒b'的電極反應(yīng)式為2H+-2e=H2T

10.如圖所示是電解NaCl溶液（滴加有酚酰溶液）裝置，其中c、d為石墨電極。下列有關(guān)的判斷正確的是

（產(chǎn)直流電源建

三-NaCl溶液

A.a為負(fù)極，d為陽(yáng)極

B.電解過(guò)程中，d電極附近溶液變紅

C.電解過(guò)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：2H++2e-=Hj

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