2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第六章第3课时　电解原理及应用

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)

[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

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　)

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0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O生成

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0.1 mol电子转移时,有0.05 mol Cu2O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4 mol,则依据电解方程式:2H2O2H2↑+O2↑～4e-,电解水生成3 mol气体,依据电解方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑～2e-,电解饱和食盐水生成4 mol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1 mol O2,有44 g CO2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1 mol O2时,阴极被还原的CO2的质量为:×44 g/mol=29.3 g,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

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

2.电镀与电解精炼

[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。

(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

1.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、Cu

D.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+2H2O+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　)

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。