2015年高考化学专题复习(电解池)
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高考化学复习考点知识归类与练习电解池工作原理1.电解 (1)定义:在直流电源的作用下,电解质溶液(或熔融的电解质)在阳、阴两极分别发生氧化反应和还原反应应的过程。
(2)能量转化形式:在此过程中,将电能__能转化为___化学__能。
2.电解池的构成条件①与直流电源相连的两个电极②两个电极插入电解质溶液 (或熔融的电解质)中③形成闭合回路_。
3.电解池中电流、电子和离子的移动方向(如右下图)电流(I):从电源正极流出到阳极,经过电解质溶液,再通过阴极回到电源负极形成闭合回路。
电子:电源负极流出,阴极得电子;阳极失电子流入电源正极(“电子不下水”)---外电路。
离子:口诀:“阴阳相吸”-----阳离子移向阴极,阴离子移向阳极(“离子不上岸”)----内电路。
溶液为例):4. 电解池工作原理(以电解CuCl2总反应方程式:CuCl2=====通电Cu+Cl2↑阳极阴离子失去电子e-发生氧化反应,阴极阳离子得电子发生还原反应。
阳极反应类型口诀:“阳氧失e-”-------意思为阳极发生氧化反应失去电子。
5.电解时两极粒子放电顺序:阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。
离子的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力,另外也与离子的浓度及电极材料有关。
(1)阴极:阴极上放电的是溶液中的阳离子,与电极材料无关。
氧化性强的先放电,放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+(2)阳极:若是活性电极作阳极,则活性电极首先失电子,发生氧化反应。
若是惰性电极作阳极,则是溶液中的阴离子放电,离子还原性强的先放电,常见离子的放电顺序是注意:一般情况下,离子按上述顺序放电,但如果离子浓度相差十分悬殊,离子浓度大的也可以先放电。
如理论上H +的放电能力大于Fe 2+、Zn 2+,但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液中,由于溶液中c (Fe 2+)或c (Zn 2+)≥c (H +),则先在阴极上放电的是Fe 2+或Zn 2+,因此阴极上的主要产物为Fe 或Zn ;但在水溶液中,Al 3+、Mg 2+、Na +等是不会在阴极上放电的。
高考化学复习考点知识专题讲解专题二十九、电解池及其应用考点知识本高考化学复习考点知识专题讲解专题内容是每年高考的必考内容。
它主要从电极反应、电解质溶液浓度变化、酸碱性变化、pH的大小及变化、阴阳离子移动的方向、析出物质的量等方面进行考查。
从题型上看考查的形式有选择、填空、计算,从定性到定量、从判断到推理来多方面考查学生的各个方面的能力。
重点、难点探源一、电解原理1、电解使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
2、电解池(也叫电解槽)把电能转变成化学能的装置。
3、电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液)⑴电流流向:正极→阳极→阴极→负极⑵阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。
二、电解原理的应用三、金属的防腐与防护1、化学腐蚀金属跟接触的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起腐蚀。
2、电化学腐蚀⑴概念:不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
⑵分类(以铁的腐蚀为例)3、金属的防护⑴电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法②外加电流的阴极保护法⑵其他①改变金属内部结构,如制成合金;②使金属与空气、水等物质隔离,如电镀、喷油漆等。
追踪高考1.【2021新课标1卷】最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。
示意图如图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时,下列叙述错误的是A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-=CO+H2OB.协同转化总反应:CO2+H2S=CO+H2O+SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性【答案】C【解析】该装置属于电解池,CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO,发生得到电子的还原反应,为阴极,石墨烯电极为阳极,发生失去电子的氧化反应,则详解:A、CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO,发生得到电子的还原反应,为阴极,电极反应式为CO2+H++2e-=CO+H2O,A正确;B、根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到H2S-2e-=2H++S,因此总反应式为CO2+H2S=CO+H2O+S,B正确;C、石墨烯电极为阳极,与电源的正极相连,因此石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯电极上的高,C错误;D、由于铁离子、亚铁离子均易水解,所以如果采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需要酸性,D正确。
高考化学中的电解池解析电解池是化学中常见的实验装置,也是高考化学中的重要考点之一。
电解池的结构和原理对于理解电化学反应和电解概念至关重要。
本文将对高考化学中的电解池进行解析,从结构、原理、电解过程和相关实例等方面进行详细阐述,帮助考生深入理解电解现象。
一、电解池的结构和原理电解池是由电解槽、电极和电解质组成的。
电解槽一般由玻璃或陶瓷制成,分为阳极和阴极两个电极室,中间有隔膜或盐桥。
阳极和阴极通过电解质相互连接,形成电路。
电解质通常是溶于溶液或熔融态的离子化合物,可以导电。
电解池的原理是利用外加电源提供的电能,使阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应,从而实现物质的电解过程。
二、电解过程在电解池中,通过外加电源,形成正负极电压差,使得阳极和阴极之间形成电势差。
阴极吸收电子,还原成金属或氢气等物质,称为还原反应。
阳极失去电子,发生氧化反应,生成氧气或非金属离子等物质。
电解过程涉及两个半反应:在阴极发生的还原反应和在阳极发生的氧化反应。
这两个半反应通过电子的转移实现了电解过程。
三、电解池的实例分析1. 水的电解水的电解是电解学中经典的实验,也是高考化学常见的考点。
在水的电解过程中,阴极发生还原反应,生成氢气;阳极发生氧化反应,生成氧气。
整个电解过程可以用下面的化学方程式表示:2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)2. 金属离子的电解金属离子的电解也是高考化学中常见的考题。
以铜离子的电解为例,铜离子在阴极处还原成金属铜,而阳极则发生氧化反应。
反应方程式如下:Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)4. 盐溶液的电解盐溶液的电解和水的电解类似,但是在溶液中存在离子化合物,会影响电解过程。
以氯化钠溶液的电解为例,根据离子电离和溶液中离子的浓度关系,电解过程可以得到以下反应方程式:2Na+(aq) + 2Cl-(aq) → 2Na(s) + Cl2(g)四、总结电解池是高考化学中的重要考点,正确理解电解池的结构和原理对于解答相关问题非常关键。
第三节电能转化为化学能——电解梳理基础一、电解池1.概念。
把______能转化为________能的装置。
答案:1.电化学2.电解原理。
(1)电解:使______通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在______引起______的过程。
(2)电极名称与电极反应。
与电源正极相连的为______,发生________反应;与电源负极相连的为______,发生________反应。
(3)电极材料。
惰性电极:如_____________。
活性电极:如_____________。
(4)工作原理:(以石墨为电极电解CuCl2溶液为例)电极反应式阳极:________________________阴极:________________________总式:________________________________电子流向电源________→导线→电解池________电解池________→导线→电源________离子移动方向电解质溶液中的阳离子移向________电解质溶液中的阴离子移向________1.了解电解池的工作原理。
2.能写出电极反应式和电解总方程式。
答案:2.(1)电流 阴、阳两极 氧化还原反应 (2)阳极 氧化 阴极 还原 (3)石墨、铂 Cu 、Zn 、Fe (4)2Cl --2e -===Cl 2↑ Cu 2++2e -===Cu CuCl 2=====通电Cu +Cl 2↑ 负极 阴极 阳极 正极 阴极 阳极二、电解池的应用 1.电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气。
阴极反应式:______________________________; 阳极反应式:______________________________;电解反应总方程式:________________________________。
答案:1.2H ++2e -===H 2↑ 2Cl --2e -===Cl 2↑2NaCl +2H 2O=====通电Cl 2↑+H 2↑+2NaOH2.电镀。
高考化学知识点电解池:电解池在高中化学课程中,电解池是一个重要的知识点。
电解池是一种将电能转化为化学能的装置,它由两个电极组成,分别是阳极和阴极。
电解在化学实验和工业生产中有着广泛的应用,它对于理解化学反应和电化学原理至关重要。
电解是一种通过电量来控制化学反应的过程。
在电解池中,阳极和阴极是通过电解质溶液或熔融的盐桥相连的。
当外加电压通过电解质溶液或熔融的盐桥时,阳极上会发生氧化反应,阴极上会发生还原反应。
这些反应会导致电子从阳极流向阴极,同时离子也在电解质溶液或盐桥中移动。
这样,化学物质就会在电解过程中发生转化。
电解质溶液通常由盐类组成,例如氯化钠和硫酸铜等。
在这些溶液中,阳离子和阴离子会随着电荷的变化在阳极和阴极之间移动。
例如,当氯化钠溶液经过电解时,氯离子会在阳极上发生氧化反应,生成气体氯。
同时,钠离子会在阴极上发生还原反应,并生成金属钠。
在熔融的盐桥中,阳极和阴极之间的电解液是以固态的形式存在的。
在这种情况下,阳离子和阴离子仍然会发生移动,但是它们是通过熔融的盐桥的固体结构传递电荷的。
这样,固体盐桥就起到了导电的作用。
除了电解质溶液和熔融的盐桥,电解质还可以是气体。
气体电解质通常用于电化学实验中,例如在氢氧化钠溶液中进行电解时会产生氢气和氧气。
这种电解过程被称为水电解。
电解的应用非常广泛。
在实验室中,电解常用于分析和纯化化学物质。
例如,通过电解可以将氯化铜溶液中的金属铜纯化。
在工业生产中,电解也被用于制备金属和化学品。
例如,通过氯碱电解可生产氯气、氢气和氢氧化钠。
除了应用方面,电解还对理解化学反应和电化学原理起到了重要的作用。
它可以用来研究反应的速率,影响因素和化学平衡。
通过电解实验,我们可以了解电子传递和离子移动的机制,深入理解电化学反应的本质。
总之,电解是化学和电化学中一个重要的知识点。
通过电解质溶液、熔融的盐桥和气体电解质,电解将电能转化为化学能。
它在化学实验和工业生产中有广泛的应用,并且对于理解化学反应和电化学原理至关重要。
高考总复习 电解原理和规律编稿:柏兴增 审稿:武小煊【考纲要求】1.了解电解池的工作原理,结合原电池工作原理,加深对化学能与电能相互转化的理解。
2.掌握离子的放电顺序,能写出电极反应式和电解池总反应方程式。
3.掌握电解产物的判断和计算。
【考点梳理】考点一:电解原理1.电解的定义:使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。
电解是最强有力的氧化还原手段,可将不能自发进行的氧化还原反应得以发生。
2.电解池的装置特点:有外接电源,将电能转化为化学能。
3.形成条件:(1)与电源两个电极相连;(2)电解质溶液(或熔融的电解质);(3)形成闭合回路。
4.阴阳极的判断及反应:考点二:原电池与电解池的比较原电池 电解池 能量转化 化学能→电能 电能→化学能 反应特征自发进行非自发进行装置举例电极电池的正、负极由电极材料决定 负极:较活泼的金属正极:较不活泼的金属、金属氧化物、非金属导体阴、阳极由所连电源决定阴极:接直流电源负极 阳极:接直接电源正极电极反应 负极:失去电子、发生氧化反应 正极:得到电子、发生还原反应阳极:阴离子或金属单质失电子发生氧化反应 阴极:阳离子得电子发生还原反应 电子流向负极e -−−−−→外电路正极考点三:电解规律1.电极材料(1)活性电极:既导电又能反应(针对阳极,指金属活动顺序表Ag 及Ag 以前的金属。
)(2)惰性电极:只导电不溶解(惰性电极一般指金、铂、石墨电极,而银、铜等均是活性电极。
) 2.离子放电顺序(1)阳极:阴离子放电顺序(活性金属)> S 2—>I —>Br —>Cl —>OH —>含氧酸根>F —(实际上在水溶液中的电解,OH —后面的离子是不可能放电的,因为水提供OH —的会放电) (2)阴极:阳离子放电顺序阴极本身被保护,直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸中)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水中)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
第六章化学反应与能量电化学第三节电解池核心知识图命题预测本节在高考中的考点主要有:一是电解池的工作原理,如电解池阳阴极的判断、电极反应式的书写及溶液pH的变化等;二是电解规律及其应用,如氯碱工业、粗铜的精炼、电镀等。
预计将电化学、元素及其化合物、有机化学、电解质溶液、化学实验设计、化学计算等知识融合在一起进行综合考查,是今后高考命题的趋势。
自主复习一、电解原理1.电解使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在引起的过程。
2.电解池(也叫电解槽)把转变为的装置。
3.电解池的工作原理以电解CuCl2溶液为例即时即练下图图________是原电池,图________是电解池,图①中Zn板为________极;电子由电源________极到Zn电极,在Zn电极与溶液中的________结合生成________,发生________反应;溶液中Cu2+、H+向________电极移动,SO2-4、OH-向________电极移动,________在C电极________电子生成________,发生________反应。
二、电解原理的应用1.氯碱工业(1)概念:用电解饱和NaCl溶液的方法来制取、H2和,并以它们为原料生产一系列化工产品的工业,称为氯碱工业。
2.电镀电镀时,用作阳极,作阴极,用含的溶液作电解质溶液。
理论上讲,电镀时,电解质溶液的成分及浓度是不变的。
3.铜的精炼(粗铜中通常含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)粗铜中比较活泼的金属杂质形成阳离子进入溶液,金属活动性弱于铜的金属(Ag和Au)沉淀在电解槽底部,形成。
4.电冶金金属冶炼:M n++n e-===M。
(1)电解熔融的氯化钠冶炼金属钠:①阳极反应:。
②阴极反应:。
③总反应:。
(2)电解熔融的氯化镁冶炼金属镁:①阳极反应:。
②阴极反应:。
③总反应:。
(3)电解熔融的氧化铝冶炼金属铝:①阳极反应:。
②阴极反应:。
③总反应:。
自主评估1.下列有关电解池的说法不正确的是( )A.电解池是把电能转化为化学能的装置B.电解池中阴离子向阴极移动,阳离子向阳极移动C.电解池中与电源正极相连的一极是阳极,阳极上发生氧化反应D.电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程2.某电解池内盛有CuSO4溶液,插入两根电极,接通直流电源后,欲达到如下要求:①阳极质量不变;②阴极质量增加;③电解液pH减小,则应选用的电极是( )A.阴阳两极不都是石墨 B.铜作阳极,铁作阴极C.铁作阳极,铜作阴极 D.铂作阳极,铜作阴极3.下列描述中,不符合生产实际的是( )A.电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极B.电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极C.电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极D.在镀件上电镀锌,用锌作阳极4.用电解法提取氯化铜废液中的铜,方案正确的是( )A.用铜片连接电源的正极,另一电极用铂片B.用碳棒连接电源的正极,另一电极用铜片C.用氢氧化钠溶液吸收阴极产物D.用带火星的木条检验阳极产物5.某同学为了使反应2HCl+2Ag===2AgCl+H2↑能进行,设计了如图所示的四个实验,你认为可行的方案是( )6.如图两个装置中,溶液体积均为200 mL,开始时,电解质溶液的浓度均为0.1 mol/L,工作一段时间后,测得导线上都通过了0.02 mol电子,若不考虑溶液体积的变化,则下列叙述中正确的是( )A.在①中Cu棒为阳极;在②中Cu棒为负极B.电极上析出物质的质量:①<②C.电极反应式:①中阳极:4OH--4e-===2H2O+O2↑;②中负极:2H++2e-===H2↑D.c(Cu2+):①中不变;②中减小7.下列三种装置中,①盛200 mL硫酸铜溶液②盛200 mL 0.01 mol/L 硫酸③盛200 mL 氯化钾溶液(1)上述装置中,为电解池的是________(用编号回答),装置①中两电极的电极反应式分别是(注明电称)_____________________________________;(2)用离子方程式回答:通电时装置③中的总反应是_________________________________________,溶液中可能发生的副反应是___________________________________________________________。
8.按如图所示装置进行实验,并回答问题:课堂师生互动考点1 电极产物的判断及有关反应式的书写【生之思】1.用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合溶液,电解过程中两极均有两种产物产生,请回答下列问题:(1)判断阴、阳两极的产物并写出电极反应方程式。
(2)若用铁电极电解上述溶液,其阳极电极反应如何书写?2.你能写出电解HNO 3(aq)、MgCl 2(aq)的总反应方程式吗?(均为惰性电极)【师之导】1.电解时的离子放电顺序(1)首先判断阴、阳极,分析电极材料,判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。
阳极为金属活性电极时,电极材料放电。
2.电解化学方程式的书写 (1)必须在连接号上标明通电。
(2)只是电解质被电解,电解化学方程式中只写电解质及电解产物。
如电解CuCl 2溶液:CuCl 2=====通电Cu +Cl 2↑。
(3)只有水被电解,只写水及电解产物即可。
如电解稀硫酸、电解NaOH 溶液、电解Na 2SO 4溶液时,化学方程式应写为:2H 2O=====通电2H 2↑+O 2↑。
(4)电解质、水同时被电解,则都要写进化学方程式。
如电解饱和食盐水:2NaCl +2H 2O=====通电H 2↑+Cl 2↑+2NaOH 。
3.注意事项(1)书写电解池中电极反应式时,要以实际放电的离子表示,但书写总电解反应方程式时,弱电解质要写成分子式。
(2)要确保两极电子转移数目相同。
(3)电解水溶液时,应注意放电顺序中H +、OH -之后的离子一般不参与放电。
例题1(2012·安徽高考)某兴趣小组设计如图所示的微型实验装置。
实验时,先断开K 2,闭合K 1,两极均有气泡产生:一段时间后,断开K 1,闭合K 2,发现电流表A 指针偏转。
下列有关描述正确的是( )A .断开K 2,闭合K 1时,总反应的离子方程式为:2H ++2Cl -=====通电Cl 2↑+H 2↑ B .断开K 2,闭合K 1时,石墨电极附近溶液变红C .断开K 1,闭合K 2时,铜电极上的电极反应式为:Cl 2+2e -===2Cl -D .断开K 1,闭合K 2时,石墨电极作正极【考点过关】1.用下图Ⅰ所示装置通电10分钟后,去掉直流电源,连接成图Ⅱ所示装置,可观察到U形管左端铁电极表面析出白色胶状物质,U形管右端液面上升。
下列说法正确的是( )A.同温、同压下,装置Ⅰ中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多B.用装置Ⅱ进行实验时铁电极的电极反应为Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2C.用装置Ⅱ进行实验时石墨电极的电极反应为2H++2e-===H2↑D.装置Ⅰ通电10分钟后铁电极周围溶液pH降低2.(1)以铝材料阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应为_________________。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是____________ ___________考点2 电解规律及相关计算【生之思】现用惰性电极分别电解H2SO4(aq)、NaCl(aq)、CuSO4(aq)。
请解答下列有关问题。
1.写出电解三种溶液的总反应方程式。
2.电解一段时间后,三种溶液的pH有何变化?应通入(或加入)何物质可以使电解质溶液复原?3.若NaCl(aq)的体积为1 L,电解时有0.01 mol e-转移时,溶液的pH是多少?(忽略溶液体积的变化)。
4.CuSO4(aq)电解完成后,需加入9.8 g Cu(OH)2才能使电解质溶液复原,则该过程中电子转移的物质的量是多少?【师之导】分析电解过程中电解质溶液变化的关键是牢记离子的放电顺序。
熟练解答电解计算的关键是灵活应用电子得失守恒,建立计算所需要的关系式。
1.以惰性电极电解电解质溶液的类型2.电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面:根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH 、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。
解题方法:和100 g 10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极。
(1)接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4浓度为10.47%,乙中c电极质量增加。
据此回答问题:①电源的N端为________极;②电极b上发生的电极反应为__________________________________________________________;③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积;④电极c的质量变化是________g;⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因:甲溶液________________________________________________________________________;乙溶液_______________________________________________________________________;丙溶液________________________________________________________________________。
(2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?_________________________________________________________【考点过关】3.(2012·吉林实验中学模拟)A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子为Na+、Ag+、NO-3、SO2-4、Cl-,在如图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液,电极均为石墨电极。
接通电源,经过一段时间后,测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8 g。
常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图所示。
据此回答下列问题:(1)M为电源的________极(填“正”或“负”),甲、乙两个烧杯中的电解质分别为________、________(填写化学式)。
(2)计算电极f上生成气体的物质的量为________mol。
(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式:______________________________________________________。
(4)若电解后甲溶液的体积为10 L,则该溶液的pH为________。
4.(2012·江西南昌调研测试)将质量相等的银片和铂片分别作为阳极和阴极用来电解硝酸银溶液。