考點40電解原理及應(yīng)用
1．復(fù)習重點
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)計算；
2．氯堿工業(yè)。
2．難點聚焦
一、理解掌握電解池的構(gòu)成條件和工作原理
電源負極用.files/image002.gif)
陰極，陽極電源正極
電能→化學能
二、掌握電解反應(yīng)產(chǎn)物及電解時溶液pH值的變化規(guī)律及有關(guān)電化學的計算
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+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+(H+)、Cu2+、Hg2+、Ag+、Au3+
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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
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S2-、I-、Br-、Cl-、OH-、含氧酸根離子(NO3-、SO42-、CO32-)、F-
失電子由易到難
若是非惰性電極作陽極，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Fe2+、Zn2+，但在電解濃度大的硫酸亞鐵或硫酸鋅溶液時，由于溶液[Fe2+]或[Zn2+]>>[H+]，則先在陰極上放電的是Fe2+或Zn2+，因此，陰極上的主要產(chǎn)物則為Fe和Zn。但在水溶液中，Al3+、Mg2+、Na+等是不會在陰極上放電的。
2、電解時溶液pH值的變化規(guī)律
電解質(zhì)溶液在電解過程中，有時溶液pH值會發(fā)生變化。判斷電解質(zhì)溶液的pH值變化，有時可以從電解產(chǎn)物上去看。①若電解時陰極上產(chǎn)生H2，陽極上無O2產(chǎn)生，電解后溶液pH值增大；②若陰極上無H2，陽極上產(chǎn)生O2，則電解后溶液pH值減��；③若陰極上有H2，陽極上有O2，且用.files/image006.gif)
，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�。籧 如果原溶液為堿溶液，則pH值變大；④若陰極上無H2，陽極上無O2產(chǎn)生，電解后溶液的pH可能也會發(fā)生變化。如電解CuCl2溶液（CuCl2溶液由于Cu2+水解顯酸性），一旦CuCl2全部電解完，pH值會變大，成中性溶液。
3、進行有關(guān)電化學計算，如計算電極析出產(chǎn)物的質(zhì)量或質(zhì)量比，溶液pH值或推斷金屬原子量等時，一定要緊緊抓住陰陽極或正負極等電極反應(yīng)中得失電子數(shù)相等這一規(guī)律。
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，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)。
3．例題精講
例1某學生試圖用電解法根據(jù)電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來驗證阿伏加德羅常數(shù)值，其實驗方案的要點為：
①用直流電電解氯化銅溶液，所用儀器如圖24―1。
②強度為I A，通電時間為t s后，精確測得某電極上析出的銅的質(zhì)量為m g。
三、理解金屬腐蝕的本質(zhì)及不同情況，了解用電化學原理在實際生活生產(chǎn)中的應(yīng)
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圖24―1
試回答：
(1)這些儀器的正確連接順序為(用圖中標注儀器接線柱的英文字母表示，下同)
E接____________，C接____________，____________接F。
實驗線路中的電流方向為________→_______→________→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，所必需的實驗步驟的先后順序是____________。
①稱量電解前電極質(zhì)量 ②刮下電解后電極上的銅并清洗 ③用蒸餾水清洗電解后電極 ④低溫烘干電極后稱量 ⑤低溫烘干刮下的銅后稱量 ⑥再次低溫烘干后稱量至恒重
(4)已知電子的電量為1.6×10－
命題意圖：考查學生對電解原理的理解及完成電解實驗的能力。
知識依托：電解原理。
錯解分析：電解CuCl2(aq)發(fā)生如下反應(yīng)：
Cu2＋＋2Cl－用.files/image010.gif)
Cu＋Cl2↑
Cl2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，就會得出錯誤的答案。不能排除②⑤干擾，也會得出錯誤答案。
解題思路：(1)B電極上應(yīng)產(chǎn)生Cl2：
2Cl－－2e－====Cl2↑
B極上流出電子，電子進入直流電源的正極，即F極，由此可得儀器連接順序及電流方向。
(2)B中產(chǎn)生Cl2，Cl2進入G中與KI反應(yīng)，有I2生成，I2使淀粉變藍色。
(3)鍍在A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②⑤兩步須排除在外。
(4)由電學知識，可求電量Q：
Q=I A×t s=It C
由此可求出通過的電子個數(shù)：
N(e－)=用.files/image012.gif)
其物質(zhì)的量為：
n(e－)=
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而電子個數(shù)與Cu的關(guān)系為：
Cu2＋＋2e－====Cu
根據(jù)生成Cu m g得：
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=用.files/image018.gif)
×用.files/image020.gif)
NA可求。
答案：(1)D A B F B A D E
(2)2Cl－－2e－====Cl2↑ 變藍色 Cl2＋2I－====2Cl－＋I2↓
(3)①③④⑥
(4)NA=用.files/image022.gif)
mol－1
例2.用Pt電極電解AgF(aq)，電流強度為a A，通電時間為t min，陰極增重m g，陽極上生成標準狀況下的純凈氣體V L，以q C表示一個電子的電量，Mr表示Ag的相對原子質(zhì)量，則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為( )
A.用.files/image024.gif)
mol－1 B.用.files/image026.gif)
mol－1
C.用.files/image028.gif)
D.以上答案都不對
.解析：若認為逸出氣體是F2，則會誤選A；若粗心未把t min轉(zhuǎn)化為60t s進行計算，則會誤選B；若忽視單位則會誤選C。正確答案應(yīng)是：mol－1
例3.用圖24―2所示的裝置進行電解。通電一會兒，發(fā)現(xiàn)濕潤的淀粉KI試紙的C端變?yōu)樗{色。則：
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圖24―2
(1)A中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為__________________。
(2)在B中觀察到的現(xiàn)象是________、________、________。
(3)室溫下，若從電解開始到時間t s，A、B裝置中共收集到標準狀況下的氣體
解析：可以認為線路中串聯(lián)了3個電解池。當選定一個為研究對象時，另外的2個可看作是線路或是電阻。
用.files/image033.jpg)
先選定濕潤的淀粉KI試紙為研究對象。由于C端變?yōu)樗{色，可知C端有I2生成：
2I－－2e－====I2
I2使淀粉變藍色。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端為負極，F(xiàn)端為正極。
(1)(2)選A(或B)為研究對象，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：(1)4AgNO34Ag＋O2↑＋4HNO3
(2)石墨極有氣泡產(chǎn)生 Cu極周圍變藍色 溶液中有藍色沉淀生成
(3)2
例4.將羧酸的堿金屬鹽電解可得烴類化合物。例如：
2CH3COOK＋H2O用.files/image035.gif)
CH3―CH3↑＋2CO2↑＋H2↑＋2KOH
(陽) (陽) (陰) (陰)
據(jù)下列衍變關(guān)系回答問題：
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2CO2↑＋CH3－CH3↑，陰極吸引陽離子：H＋和K＋，放電的是H＋，2H＋＋2e－====2H2↑用.files/image042.gif)
CH2(OH)－CH2(OH)＋2KCl用.files/image046.jpg)
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用.files/image051.gif)
H2＋NｉO（OH） Nｉ（OH）2。根據(jù)此反應(yīng)式判斷下列敘述中正確的是用.files/image052.gif)
用.files/image054.gif)
B.用.files/image056.gif)
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D.用.files/image060.gif)
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B.用.files/image064.gif)
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D.不能確定用.files/image067.gif)
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用.files/image070.gif)
含量較高，必須添加鋇試劑除去SO用.files/image072.gif)
KIO3＋3H2↑，則兩極反應(yīng)式分別為：陽極
，陰極 。用.files/image074.gif)
===CaCO3↓?用.files/image072.gif)
NaClO+H2↑(或2NaCl+2H2O