第24讲 电解原理（原卷版）-2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

这是一份第24讲 电解原理（原卷版）-2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1），共14页。试卷主要包含了宏观辨识与微观探析，证据推理与模型认知，电解池中的守恒规律，6L等内容，欢迎下载使用。
1.宏观辨识与微观探析：从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。
2.证据推理与模型认知：建立电解过程的思维模型，理解电解的规律，判断电解的产物，书写电解的电极反应式和总反应式。
一、电解原理
1．实验探究：电解氯化铜溶液
按下图所示装置完成实验，并填写下表。
2．电解和电解池
(1)电解：使电流通过 而在阳极、阴极引起 反应的过程。
(2)电解池：将 转化为 的装置(也称 )。
(3)电解池的构成条件
①直流 ；②两个 ；③ 或熔融电解质；④形成 。
电解原理及电极判断
（1）电解池反应原理
（2）电解池阴极和阳极的判断依据
二、电解规律
1．电解池电极反应式的书写
(1)常见微粒的放电顺序
阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>……
阳极：活性电极＞S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根
【特别提醒】
①活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。
②电解的离子方程式中，若参与电极反应的H＋或OH－是由水电离出来的，用H2O作为反应物。
(2)电极反应式的书写方法
以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例
①辨电极：阴极与电源 相连，阳极与电源 相连。
②找离子：电解质溶液中：Cu2＋、H＋、SOeq \\al(2－,4)、OH－。
③排顺序：依据常见微粒放电顺序，阴极：Cu2＋>H＋(水)，阳极：OH－(水)>SOeq \\al(2－,4)。
④电极式：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
⑤总反应：依据 守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件
2Cu2＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋、2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
2．电解后溶液的复原规律
用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：
(1)电解H2O型
(2)电解电解质型
(3)电解质和水都发生电解型
【方法技巧】电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。
3.电解池中的守恒规律
同一电路中转移的电子数是 的，利用电子守恒使各电极得失电子均相等，在各极反应式中建立联系。
三、电化学中多池装置
1．判断电池类型
(1)有外接电源时，各电池均为电解池。
(2)无外接电源，如燃料电池、铅酸蓄电池在电池中作电源，其他均为电解池。
(3)无外接电源，有活泼性不同电极的为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的为电解池。
(4)根据电极反应现象判断。
2．解题方法步骤
↓
↓
四、电化学中的定量计算
1．计算的方法
(1)得失电子守恒法计算：用于串联电路各极的电量相同等类型的计算。
(2)总反应式计算：根据总反应式列比例式计算。
(3)关系式计算：根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。
2．解题步骤
(1)正确书写电极反应式，注意阳极本身是否发生反应，当溶液中有多种离子放电时，注意离子放电的顺序性和阶段性。
(2)根据得失电子守恒和各电极反应式，逐步计算各电极不同阶段的生成物的物质的量。由此得出各电极质量的变化或各电极产生气体体积的定量关系。
考点01 电解及其装置(电解池)
【例1】下列说法错误的是
A．将电能转化为化学能的装置叫电解池
B．电解时，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动
C．电解池中阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应
D．电解时，电子从电解池的阴极流出，沿导线流回电源的负极
【变式1-1】下列装置能构成电解池的是
A． B． C． D．
【变式1-2】下列叙述正确的是
①电解池是将化学能转变成电能的装置
②原电池是将电能转变成化学能的装置
③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化
④电解池两个电极材料可以相同
A．①②③④B．③④C．②③④D．③
考点02 电解规律及其应用
【例2】用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是
A．H2和Cl2B．H2和O2C．Cu和Cl2D．Cu和O2
【变式2-1】用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，停止电解，向所得溶液中加入0.1mlCu2(OH)2CO3，溶液浓度恢复至电解前，关于该电解过程的说法不正确的是
A．生成Cu的物质的量是0.2ml
B．转移电子的物质的量是0.4ml
C．随着电解的进行溶液的pH减小
D．阳极反应是2H2O-4e-=4H++O2↑
【变式2-2】用惰性电极进行电解，下列说法正确的是
A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液不变
B．电解稀溶液，要消耗，故溶液减小
C．电解溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为
D．电解溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为
考点03 电化学有关计算
【例3】用电解法可将转化为工业原料、CO，原理如图所示下列说法错误的是
A．离子交换膜为质子交换膜
B．若乙室产物只有1mlCO生成，则乙室质量增加18g
C．若乙室生成CO、物质的量比为1∶1，则两电极产生气体的物质的量相同
D．电解过程中甲室稀硫酸浓度不断增大
【变式3-1】一种电解精炼废钢的工艺原理如图，通过在两极间的定向移动可实现废钢脱碳从而得到超低碳钢，同时还可以回收硅作为副产品。下列说法错误的是
A．电解时，M为电源的负极
B．不能选用稀硫酸作为电解质溶液
C．电解时，阳极发生的电极反应为
D．若有1 ml 移向废钢电极，则炉渣电极所得硅的质量为28 g
【变式3-2】硼酸溶于水、酒精、甘油、醚类及香精油中，水溶液呈弱酸性。可用作pH值调节剂、消毒剂、抑菌防腐剂等，还可用于电容器制造及电子元件工业。可以通过电解溶液的方法制备，其工作原理如图。下列说法错误的是
A．m接外电源的正极
B．N室发生的电极反应式为
C．b膜为阳离子交换膜
D．理论上每生成1ml产品，阳极室可生成标准状况下气体的体积是5.6L
考点04 多池装置分析
【例4】如图所示，三个烧杯中盛有足量的电解质溶液，a、b、c、d、e均为石墨电极，通电一段时间后，a电极上有红色物质析出。下列说法正确的是
A．e电极上可以析出使湿润的淀粉KI试纸变蓝的气体
B．c电极周围的溶液变红
C．A烧杯中溶液的pH升高
D．B烧杯中加入一定量的KCl固体可使电解质溶液恢复原状
【变式4-1】浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。利用浓差电池电解溶液（a、b电极均为石墨电极），可制得、、和NaOH，反应原理如图所示。下列说法错误的是
已知：电池的比能量指参与电极反应的单位质量电极材料放出电能的大小。
A．与铅蓄电池相比，该浓差电池的比能量更高
B．浓差电池从开始工作到放电结束，电解池理论上可制得
C．a电极的电极反应为
D．c、d分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
【变式4-2】利用甲醇燃料电池电解溶液、溶液，装置如图所示：
已知甲醇电池总反应式为。下列说法正确的是
A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置
B．反应一段时间后，向乙池中加入一定量能使溶液恢复到原浓度
C．甲池通入的电极反应式为
D．甲池中消耗280mL，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体
1．用如图所示装置的电解氯化钠溶液(X、Y是碳棒)。下列判断正确的是
A．Y电极和电源的正极相连B．X电极表面有氢气生成
C．X电极表面发生氧化反应D．电解过程的能量变化是化学能转化为电能
2．关于如图所示各装置的叙述中，正确的是
A．图1是原电池，总反应是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋
B．图2通电一段时间后石墨I电极附近溶液红褐色加深(已知氢氧化铁胶粒带正电荷)
C．若用图3精炼铜，则d极为纯铜，电子迁移方向为b→d→c→a
D．若用图4电镀，M为CuSO4溶液，可以实现在铁上镀铜
3．用如下图a所示装置电解溶液（电极为石墨），下列说法不正确的是

A．该装置可将电能转化为化学能
B．图b可正确表示通电时溶液中溶质离子的迁移情况
C．阴极发生的反应为
D．用该装置电解与的混合液，开始时与电解CuCl2溶液的原理相同
4．下图是一个用石墨作电极，电解稀Na2SO4溶液的装置，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
A．A极生成的气体无色无味，B极生成的气体有刺激性气味
B．收集B极产生的气体，该气体能使带火星的木条复燃
C．A极附近呈红色，B极附近呈蓝色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶解呈碱性
5．工业上处理含的酸性工业废水用Fe为电极进行电解；经过一段时间有和沉淀产生；过滤回收沉淀，废水达到排放标准。下列说法错误的是
A．电解时阴极的电极反应式为
B．转变成的离子反应方程式为
C．两极都能用Cu电极来代替Fe电极
D．实验时若加入适量的电解效果更好
6．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A．电解氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小
B．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
C．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1
D．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：2
7．用惰性电极电解下列溶液，电解结束后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是
A．B．C．D．
8．甲烷燃料电池采用铂做电极材料，两个电极上分别通入和，电解质溶液为溶液。某研究小组将上述甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水和电镀的实验，如图所示，其中乙装置中X为离子交换膜。下列说法错误的是
A．为防止生成的氯气和氢氧化钠接触，乙中X为阳离子交换膜
B．丙中的溶液，银离子浓度不变
C．甲烷燃料电池正极电极反应式是
D．乙中两电极上一共产生气体(标准状况)时，丙中a极质量增加
9．实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(、)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，端的字迹呈白色。下列结论不正确的是
A．a为电源的正极
B．端的字迹呈蓝色
C．电流方向为：
D．碳棒的电极反应式为2H+-2e-=H2↑
10．如图所示是电解NaCl溶液(滴加有酚酞溶液)装置，其中c、d为石墨电极。下列有关的判断正确的是
A．a为负极，d为阳极
B．电解过程中，d电极附近溶液变红
C．电解过程中，氯离子的浓度保持不变
D．c电极上的电极反应式为：
11．用惰性电极电解(电解质足量)下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，溶液能与原来完全一样的是
A．B．C．D．
12．下图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴酚酞溶液。下列实验现象描述正确的是( )
A．a电极附近呈红色，b电极附近呈无色
B．溶液阴离子向a电极移动，阳离子向b电极移动
C．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体
D．电路中有0.2ml电子转移时，b电极上有1.12L气体产生
13．以铬酸钾(K2CrO4)为原料，电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的实验装置示意图如图。下列说法正确的是
A．在阳极放电，发生氧化反应
B．装置中的离子交换膜为阴离子交换膜
C．在阴极发生的电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑
D．当电路中有0.4ml电子转移时，标况下产生气体的总体积为4.48L
14．如图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理工业废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量，需向废氨水中加入适量硝酸调节溶液的pH约为5。下列说法正确的是（ ）
A．阴极的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑
B．阳极的电极反应式为O2+2H++2e-=H2O2
C．处理废氨水的过程中所发生的反应为3H2O2+2NH3•H2O=8H2O+N2↑
D．工作过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大
15．用锂一氟化碳（氟气与碳生成的夹层化合物）电池电解含有尿素的碱性溶液，用于废水处理和煤液化供氢，其装置如图所示（装置中、均为惰性电极，隔膜仅阻止气体通过）。则极和极产生的气体在相同条件下的体积比为
A．B．C．D．
实验现象
实验结论
原因分析
电流表指针发生偏转
说明电解质溶液导电，形成
自由运动离子发生定向移动
与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层
析出金属铜
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu( 反应)
与正极相连的a极上有 气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸
产生了
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑( 反应)
电解质
H2SO4
NaOH
Na2SO4
阳极反应式



阴极反应式


pH变化



复原加入物质
加入
电解质
HCl
CuCl2
阳极反应式
2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极反应式
2H＋＋2e－===H2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
pH变化

复原加入物质
加入
加入
电解质
NaCl
CuSO4
阳极反应式


阴极反应式


pH变化


复原加入物质
加入
加入