1、1考点十五 电解池知识点讲解一. 电解池工作原理及其应用1. 原电池、电解池的判定先分析有无外接电源：有外接电源者为 ，无外接电源者可能为 ；然后依据原电池、电解池的形成条件、工作原理分析判定。2. 电解电极产物的判断：要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。判断电极反应的一般规律是：(1) 在阳极上 活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。 用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时，溶液中阴离子的放电顺序是：S 2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根F -(2) 在阴极上：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳
2、离子。阳离子在阴极上放电顺序是： Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ （酸） Pb 2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ H+ （水） Al 3+ Mg2+ 3. 用惰性电极进行溶液中的电解时各种变化情况分析类 型 电极反应特点 实 例 电解对象 电解质浓度 pH电解质溶液复原NaOH 水 加水H2SO4 水 加水电解水型阴：2H +2e =H2阳：4OH 4e =2H2O+O2 Na2SO4 水 不变 加水HCl 电解质 通 HCl分解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电 CuCl2 电解质 加 CuCl2放 H2生碱型阴极：H 2O 放 H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水
3、 通 HCl放 O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H 2O 放 O2生酸CuSO4电解质和水 加 CuO2典例 1（2019 届内蒙古赤峰二中高三上学期第二次月考）某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是A Y 的电极反应： Pb2e = Pb2+B 铅蓄电池工作时 SO42-向 Y 极移动C 电解池的反应仅有 2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2通 电=D 每消耗 103.5 gPb ，理论上电解池阴极上有 0.5 molH2生成【答案】D典例 2（2019 届内蒙古自治区赤峰第二中学高三上学期第二次月考）某化学课外活动小组拟
4、用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是A Y 的电极反应： Pb2e = Pb2+B 铅蓄电池工作时 SO42 向 Y 极移动3C 电解池的反应仅有 2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2D 每消耗 103.5 gPb ，理论上电解池阴极上有 0.5 molH2生成【答案】D二. 电解原理在工业生产中的应用1电解精炼反应原理(电解精炼铜)阳极(粗铜，含 Fe、Zn、C 等)：Cu-2e =Cu2+， 阴极(纯铜)：Cu 2+2e=Cu工作一段时间后，溶液中电解质的成分 CuSO4、ZnSO 4、FeSO 4 ，Cu 2+的浓度减小。2电镀池：镀铜反应原
5、理阳极(纯铜)：Cu-2e =Cu2+，阴极(镀件)：Cu 2+2e=Cu 溶液中的 Cu2+浓度保持不变。3氯碱工业反应原理阳极：2Cl -2e=Cl2，阴极：2H +2e=H22NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl 2典例 3（2019 届黑龙江省牡丹江市第一高级中学高三 10 月月考）H 2S 有剧毒，石油化工中常用以下方法处理石油炼制过程中产生的 H2S 废气。先将含 H2S 的废气（其它成分不参与反应）通入 FeCl3溶液中，过滤后将溶液加入到以铁和石墨棒为电极的电解槽中电解（如图所示） ，电解后的溶液可以循环利用。下列有关说法不正确的是（ ）4A 过滤所得到沉淀的成分为 S
6、和 FeSB 与外接电源 a 极相连的电极反应为 Fe2+e Fe 3+C 与外接电源 b 极相连的是铁电极D 若有 0.20mol 的电子转移，得到氢气 2.24L（标准状况）【答案】A典例 4（2018 届吉林省吉大附中高三第四次模拟考试）李克强总理在2018 年国务院政府工作报告中强调“今年二氧化硫、氮氧化物排放量要下降 3%。 ”因此，研究烟气的脱硝(除 NOx)、脱硫(除 SO2)技术有着积极的环保意义。（1）汽车的排气管上安装“催化转化器” ，其反应的热化学方程式为：2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) H=-746.50kJmol -1。T时，将等物质的量的 N
7、O 和 CO 充入容积为 2L 的密闭容器中，若温度和体积不变，反应过程中(015min) NO 的物质的量随时间变化如图。图中 a、b 分别表示在相同温度下，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中 n (NO)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是_。 （填“a”或“b” ）T时，该反应的化学平衡常数 K=_；平衡时若保持温度不变，再向容器中充入 CO、CO 2各 0.2 mol，则平衡将_移动。(填“向左” 、 “向右”或“不”)15min 时，若改变外界反应条件，导致 n (NO)发生图中所示变化，则改变的条件可能是_ (任答一条即可)。（2）在催化剂作用下，用还原剂如
8、肼(N 2H4)选择性地与 NOx反应生成 N2和 H2O。5已知 200时：.3N 2H4(g)=N2(g)+4NH3(g) H 1=-32.9 kJmol-1；II. N2H4(g)+H2(g) =2NH3(g) H 2=-41.8 kJmol-1。写出肼的电子式：_。200时，肼分解成氮气和氢气的热化学方程式为：_。目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝原理，其脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如下图所示。为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是_。（3）利用电解装置也可进行烟气处理，如图可将雾霾中的 NO、SO 2分别转化为 NH4+和 SO42-，阳极的电极反应
9、式为_；物质 A 是_ (填化学式)。【答案】 b 5 L/mol 不 增加 CO 的物质的量浓度或减少生成物浓度或降温等 N2H4(g)=N2(g)+2H2(g) H=+50.7 kJmol -1 350左右、负载率 3% SO2+ 2H2O-2e-=SO42-+4H+ H2SO46(2) 肼的电子式为 ；根据盖斯定律，反应-2反应即得 N2H4(g)=N2(g)+ 2H2(g) H=H 1-2H 2=+50.7 kJmol-1；分析图象信息可知，负载率过高或过低，脱硝率都不是最高的，而温度过低或过高，脱硝率也不是最高的，只有在 350左右，负载率为 3.0%时脱硝率最高。(3)根据题目叙述
10、，结合装置可知阳极反应物为 SO2，生成物为 SO42-，所以阳极反应式为 SO2+ 2H2O-2e- =SO42-+4H+，而阴极反应为 NO+H+5e- =NH4+H2O，所以总反应式为 2NO+5SO2+8H2O=(NH4)2SO4+4H2SO4，由此反应方程式可知，装置中的物质 A 是 H2SO4。三. 电化学计算的基本方法原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液 pH 的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：（1）根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同
11、电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。（2）根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。（3）根据关系式计算：利用得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需关系式。典例 5（2018 届广西玉林高级中学高三化学模拟试题二）下列装置由甲、乙两部分组成（如图所示） ，甲是将废水中乙二胺H 2N(CH2)2NH2氧化为环境友好物质形成的化学电源。当电池工作时，下列说法错误的是（ ）A 甲中 H+透过质子交换膜由左向右移动7B M 极电极反应式：H 2N(CH2)2NH2+4H2O-16e- 2CO2+N 2+16H +C 一段时间后
12、，乙中 CuSO4溶液浓度基本保持不变D 当 N 极消耗 0.25 mol O2时，则铁极增重 16 g【答案】D典例 6（2019 届四川省乐山沫若中学高三上学期入学考试）如图所示为电化学降解 NO 。下列说法中正确的是（ ）A 铅蓄电池的 A 极为阴极B 电解的过程中有 H+从右池移动到左池C 该电解池的阴极反应为：2NO 3- + 6H2O + 12e- N 2 + 12OH -D 若电解过程中转移 1moL 电子，则交换膜两侧电解液的质量变化差为 7.2g【答案】D四. 原电池、电解池、电镀池的比较8原电池 电解池 电镀池定义将化学能转变成电能的装置 将电能转变成化学能的装置应用电解原
13、理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。一种特殊的电解池装置举例形成条件活动性不同的两电极(连接)电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)形成闭合回路两电极接直流电源两电极插人电解质溶液形成闭合回路镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等)阳极：电源正极相连的电极阴极：电源负极相连的电极阳极：镀层金属；阴极：镀件电子流向负极 正极电源负极 阴极电源正极 阳极电源负极 阴极电源正极 阳极电极反应负极（氧化反应）：金属原子失电子；正极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子阳极（氧化反应）：溶液中的阴离子失电子，
14、或金属电极本身失电子；阴极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子阳极（氧化反应）：金属电极失电子；阴极（还原反应）：电镀液中阳离子得电子离子流阳离子：负极正极（溶液中）阴离子：负极正极（溶液阳离子阴极（溶液中）阴离子阳极（溶液中）阳离子阴极（溶液中）阴离子阳极（溶液中）9向 中）典例 7（2018 届山东省七校联合体高三第二次联考）某同学组装了如图所示的电化学装置。电极 I 为 Al，其他电极均为 Cu，则（ ）A 电极 I 发生还原反应 B 电极 II 逐渐溶解C 电流方向：电极 IV 电极 I D 电极 III 的电极反应：Cu 2+2e-=Cu【答案】C典例 8（2018 届广东省七校联合体
15、高三第三次联考）如图所示，甲池的总反应式为 N2H4O 2=N22H 2O。下列说法正确的是A 乙池中 Fe 电极上发生氧化反应B 乙池中石墨电极上发生的反应可写为 4OH 4e =2H2OO 2C 甲池溶液 pH 增大，乙池溶液 pH 减小D 甲池中每消耗 0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出 6.4 g 固体【答案】B10典例 9（2018 届云南省保山市高三毕业复习统一检测一）如图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为 2CH3OH3O 24KOH=2K 2CO36H 2O请回答：(1)甲池是_池，通入 O2的电极作为_极，电极反应式为_。(2)乙池是_池，A 电极名称为_极，电极反应式为_。乙池中的总反应离子方程式为_，溶液的 pH_(填“增大” 、 “减小”或“不变”)。(3)当乙池中 B(Ag)极的质量增加 5.40 g 时，甲池中理论上消耗 O2_mL(标准状况下)。【答案】 原电 正 O22H 2O4e =4OH 电解 阳 4OH 4e =O22H 2O 4Ag 2H 2O 4AgO 24H 减小 280 11
