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-1-第3课时电解原理及应用[课型标签:知识课基础课]知识点一电解原理1.电解池(1)电解池:电能转化为化学能的装置。(2)构成条件及工作原理2.电解规律(阳极为惰性电极)电解类型电解质实例溶液复原物质电解水NaOH、H2SO4或Na2SO4水电解电解质HCl或CuCl2原电解质放氢生碱型NaClHCl气体放氧生酸型CuSO4或AgNO3CuO或Ag2O[名师点拨]电解后电解质溶液恢复原态——质量守恒法分析一般是加入阳极和阴极析出的气体或固体产物形成化合物——减少什么,加入什么。如用惰性电极电解CuSO4溶液,Cu2+完全放电之前,阴极析出Cu,阳极释放O2,可加入CuO或CuCO3复原,而Cu2+完全放电之后,阴极放出H2,阳极放出O2,此段加入H2O复原,整体可用加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。3.电解池电极反应式的书写步骤-2-1.某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在图中,下列有关分析完全正确的是(B)选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子解析:电子从电源的负极流出,故a是阴极,d是正极,溶液中阳离子移向阴极。2.(2019·河南重高联考)Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图(如图),电解总反应为2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列说法正确的是(C)A.电子的流向:电源负极→石墨电极→Cu→电源正极B.铜电极上的电极方程式为2Cu+H2O-2e-Cu2O+2H+C.电解后溶液的pH变大D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成-3-解析:“石墨电极→Cu”是通过溶液中的离子导电,A错误;强碱条件下电极方程式书写错误,B错误;反应消耗水,溶液体积变小,pH变大,C正确;由总反应可知:Cu2O～2e-,故当有0.1mol电子转移时,有0.05molCu2O生成,D错误。3.以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水,关于两个电解池反应的说法正确的是(C)A.电解结束后,均可以加水恢复原溶液B.电解结束后所得液体的pH相同C.阴极反应式相同D.通过相同电量时生成的气体总体积相等(同温同压)解析:电解水,减少的为H2O,可加水复原,电解NaCl溶液,减少的可看作为Cl2和H2,应加HCl复原,故A错误;电解水溶液的pH不变,电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气,pH变大,故B错误;设转移电子为4mol,则依据电解方程式:2H2O2H2↑+O2↑～4e-,电解水生成3mol气体,依据电解方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑～2e-,电解饱和食盐水生成4mol气体,故D错误。4.(2015·福建卷)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(B)A.该装置将化学能转化为光能和电能B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移C.每生成1molO2,有44gCO2被还原D.a电极的反应为:3CO2+18H+-18e-C3H8O+5H2O解析:由模拟“人工树叶”电化学实验装置可知,该装置将光能和电能转化为化学能,故A错误;在电解池内部,阳离子向阴极迁移,故H+从b极区向a极区迁移,B正确;阴极上:3CO2～C3H8O～18e-,阳极上:2H2O～O2～4e-,根据得失电子守恒可知,当阳极生成1molO2时,阴极被还原的CO2的质量为:4mol6×44g/mol=29.3g,故C错误;a电极的反应为:3CO2+18H++18e-C3H8O+5H2O,故D错误。知识点二电解原理的应用-4-1.电解饱和食盐水(1)电极反应及总式(2)应用:氯碱工业制烧碱、氢气和氯气装置离子交换膜电解槽阳极钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)阴极碳钢网阳离子交换膜①只允许阳离子通过,能阻止阴离子和气体通过②将电解槽隔成阳极室和阴极室2.电镀与电解精炼电镀电解精炼铜示意图电极反应阳极Cu-2e-Cu2+Zn-2e-Zn2+,Cu-2e-Cu2+阴极Cu2++2e-CuCu2++2e-Cu电解质溶液的浓度变化CuSO4溶液的浓度不变CuSO4溶液的浓度变小[名师点拨]电解原理应用中的三注意(1)电解或电镀时,电极质量减少的电极必为金属电极——阳极;电极质量增加的电极必为阴极,即溶液中的金属阳离子得电子变成金属沉积在阴极上。-5-(2)电镀的特点是“一多、一少、一不变”:一多是指阴极上有镀层金属沉积,一少是指阳极上有镀层金属溶解,一不变是指电解质溶液的浓度不变。(3)精炼铜时由于阳极发生多个反应,阴极增重质量不等于阳极减少的质量,并且溶液中c(Cu2+)减小。3.电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑2Cl--2e-Cl2↑2Na++2e-2Na冶炼镁MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑2Cl--2e-Cl2↑Mg2++2e-Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑6O2--12e-3O2↑4Al3++12e-4Al1.下列关于电化学知识的说法正确的是(B)A.电解饱和食盐水在阳极得到氯气,阴极得到金属钠B.电解精炼铜时,阳极减少的质量不一定等于阴极增加的质量C.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液,在阴极上依次析出Al、Fe、CuD.电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2+未反应完),加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态解析:电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O2H2NaOH阴极产物+Cl2↑,A项错误;阳极除铜放电外,比铜活泼的金属如Zn、Fe也放电,但阴极上只有Cu2+放电,B项正确;根据金属活动性顺序表可知,阴极上离子的放电顺序是Fe3+Cu2+H+Fe2+Al3+,Fe2+和Al3+不放电,Fe3+得电子生成Fe2+,不会析出铁和铝,在阴极上依次生成的是亚铁离子、铜、氢气,C项错误;电解CuSO4溶液,阴极析出Cu,阳极生成氧气,应加入CuO,D项错误。2.如图为电解饱和食盐水的简易装置,下列有关说法正确的是(D)-6-A.电解一段时间后,向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞,呈红色B.蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应C.铁丝表面生成的气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝D.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触解析:石墨棒在蛋壳内,溶液中的氯离子在该极失电子被氧化,溶液中的H+浓度不变,故A错误;蛋壳表面缠绕的铁丝作阴极,氢离子在该极发生还原反应得到氢气,B错误;铁丝表面生成的气体是氢气,不能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,C错误;蛋壳在该实验中的作用是阻止气体通过,D正确。3.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是(D)A.氯碱工业中,X电极上反应式是4OH--4e-2H2O+O2↑B.电解精炼铜时,Z溶液中的Cu2+浓度不变C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜D.制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁解析:氯碱工业中阳极是Cl-放电生成Cl2;电解精炼铜时阳极粗铜溶解,阴极Cu2+放电析出Cu,溶液中Cu2+浓度变小;铁片上镀铜时,阴极应该是铁片,阳极是纯铜。