考點40電解原理及應用
1．復習重點
1．電解原理及其應用，放電順序，電極反應式的書寫及有關計算；
2．氯堿工業。
2．難點聚焦
一、理解掌握電解池的構成條件和工作原理
電源負極
陰極，陽極電源正極
電能→化學能
二、掌握電解反應產物及電解時溶液pH值的變化規律及有關電化學的計算
1、要判斷電解產物是什么，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。放電順序是
K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+(H+)、Cu2+、Hg2+、Ag+、Au3+
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
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值的變化規律
電解質溶液在電解過程中，有時溶液pH值會發生變化。判斷電解質溶液的pH值變化，有時可以從電解產物上去看。①若電解時陰極上產生H2，陽極上無O2產生，電解后溶液pH值增大；②若陰極上無H2，陽極上產生O2，則電解后溶液pH值減�。虎廴絷帢O上有H2，陽極上有O2，且
，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值變小；c 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產生，電解后溶液的pH可能也會發生變化。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、進行有關電化學計算，如計算電極析出產物的質量或質量比，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中得失電子數相等這一規律。
電解原理的應用
（1）制取物質：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：電解熔融狀態的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金屬單質。
3．例題精講
例1某學生試圖用電解法根據電極上析出物質的質量來驗證阿伏加德羅常數值，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量為m g。
三、理解金屬腐蝕的本質及不同情況，了解用電化學原理在實際生活生產中的應
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電極上發生反應的離子方程式____________，G試管中淀粉KI溶液變化的現象為____________，相應的離子方程式是____________。
(3)為精確測定電極上析出銅的質量，所必需的實驗步驟的先后順序是____________。
①稱量電解前電極質量 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)發生如下反應：
Cu2＋＋2Cl－
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電極上應產生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中產生Cl2，Cl2進入G中與KI反應，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：
N(e－)=
其物質的量為：
n(e－)=
而電子個數與Cu的關系為：
Cu2＋＋2e－====Cu
根據生成Cu m g得：
=
×
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=
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的相對原子質量，則阿伏加德羅常數NA可表示為( )
A.
mol－1 B.
mol－1
C.
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。正確答案應是：mol－1
例3.用圖24―2所示的裝置進行電解。通電一會兒，發現濕潤的淀粉KI試紙的C端變為藍色。則：
圖24―2
(1)A中發生反應的化學方程式為__________________。
(2)在B中觀察到的現象是________、________、________。
(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。
先選定濕潤的淀粉KI試紙為研究對象。由于C端變為藍色，可知C端有I2生成：
2I－－2e－====I2
I2使淀粉變藍色。該反應是在電解池的陽極發生的反應，由此可以斷定外接電源的E端為負極，F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)由題意可得如下關系式：
4H＋~O2＋2H2
根據氣體的體積可求出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
CH3―CH3↑＋2CO2↑＋H2↑＋2KOH
(陽) (陽) (陰) (陰)
據下列衍變關系回答問題：
|
2CO2↑＋CH3－CH3↑，陰極吸引陽離子：H＋和K＋，放電的是H＋，2H＋＋2e－====2H2↑
CH2(OH)－CH2(OH)＋2KCl
H2＋NｉO（OH） Nｉ（OH）2。根據此反應式判斷下列敘述中正確的是
B.
D.
B.
D.不能確定
含量較高，必須添加鋇試劑除去SO
KIO3＋3H2↑，則兩極反應式分別為：陽極
，陰極 。
===CaCO3↓?
NaClO+H2↑(或2NaCl+2H2O