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△考纲要求△
.理解电解质的基本原理,
.熟知分析电极反应及产物的判断。
.了解铜的精炼、镀铜、氯碱工业原理。
.了解电解池原理及电解反应和产物判断。
☆考点透视☆
()电解原理:
①电子流向:负极→阴极;阳级→正极.
②
③电解结果:在两极上有新物质生成
()电解质溶液的电解的类型(惰性电极)
①电解电解质本身:不活泼金属的卤化物、氢卤酸(不含氟化物).如、溶液等.②电解水:活泼金属的含氧酸盐、含氧酸、强碱溶液的电解,只有电解水,、、溶液等③混合电解:活泼金属的卤化物及不活泼金属的含氧酸盐溶液电解时,、溶液等.
①阳极产物判断
金属阳极(除、外):电极材料失电子
电极被溶解
惰性阳极(、石墨等):阴离子失电子
(阴离子放电顺序)>>>>含氧酸根
②阴极产物的判断 直接根据阳离子得电子顺序进行判断,阳离子放电顺序:>>>>>>>>>>>>>.
()值的变化
①由电解总反应方程式判断总的变化②阳极区:失电子,产生或消耗↓③阴极区:得电子,消耗或产生↑.
()电极反应式的书写
①遵循电荷守恒和质量守恒
、铜的电解精炼
()电解法精炼铜的装置(如图)
()电解法精炼铜的化学原理
阳极(粗铜):--=+
阴极(纯铜):++-=
说明:
①以铜为材料做的电极属于活性电极。在一般的电解条件下,活性阳极先于电解质溶液中的成分
发生氧化反应。
②粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质,当含杂质的铜在阳极不断溶解时,位于金属
活动性顺序铜以前的金属杂质如、、等,也会同时失去电子,如:
--=+
--=+
但是它们的阳离子比铜离子难以还原,所以它们并不在阴极获得电子析出,而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等杂质,因为给出电子的能量比铜弱,难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来,当阳极上的铜失去电子变成离子溶解之后,它们以金属单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥(阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料)
③用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜,它的纯度可达到~。
、电镀
()、电镀的涵义
电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。
()、电镀的目的
电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。
()、电镀的原理
电镀的原理与电解精炼铜的原理是一致的。电镀时,一般都是用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液;把待镀金属制品浸入电镀液中与直流电源的负极相连,作为阴极;用镀层金属作为阳极,与直流电源正极相连。通入低压直流电,阳极金属溶解在溶液中成为阳离子,移向阴极,这些离子在阴极获得电子被还原成金属,覆盖在需要电镀的金属制品上。
.氯碱工业
概念:用电解饱和食盐溶液的方法来制取、和,并以它们为原料合成一系列化工产品的工业.
原理:阳极():(氧化反应)
阴极():(还原反应)
装置: 总反应:
离子交换膜电解槽:由阳极(钛)、阴极(碳钢网)、离子交换膜组成
流程:粗盐水
精盐水→阳极→ 淡水
→用于有机有机合成、氯化
物合成、农药等
用于有机物合成、金属冶炼
纯水(含)→阴极→
溶液→用于有机合成、造纸等
电解时的计算主要利用阴阳两极得失电子守恒的规律并结合溶液的变化,求阴、阳极产物的量及溶液的的变化,以及电解法确定阿伏加德罗常数等计算,常用到的规律有:①得失电子守恒②或物质的量的变化③阿伏加德罗常数的涵义④电解时放电顺序⑤饱和溶液的浓度等.
※难点释疑※
.电解质溶液的导电与金属导电的异同
电解质溶液在导电过程中始终伴随着阴、阳离子在阳阴两极的放电而发生氧化还原反应,因而电解质溶液的导电过程就是电解过程,同时依靠自由移动的阴阳离子在外电场力的作用下定向移动而导电。金属则是依靠自由移动的电子在外电场力的作用下定向移动而导电,但整个过程无化学变化。
当然电解质溶液的导电与金属的导电都离不开自由移动的带电粒子。
.电解质的电离与电解的比较
电解质的电离不需要通电,只需要加水溶解或加热熔化即可完成,是一个产生自由移动的离子的过程,一般属于物理变化;而电解质的电解必须建立在电解质电离的基础之上,再通以直流电才能完成,是一个生成了新物质的过程,属于化学变化。
.池与池的串联及应用
第一步,根据电极材料是否相同,活泼电极与电解质溶液之间有无自发的氧化还原反应,有无外接电源等特征的综合分析,可以得出各池的类型及电极名称;
第二步,通过电极反应式,可以得出各极的变化及各池的总反应;
第三步,根据串联电路上,通过的电量相等,对各电极上参加反应的物质或生成的物质进行定量计算。
常见的池与池的串联形式有:
()原电池与原电池的串联
、两池两电极材料均互不相同,在池中,与。溶液能发生反应,池中与溶液能发生反应,而且两池串联后,电子流向没有冲突,因而池与池的串联形式属于原电池与原电池的串联。在池中极溶解,极上产生,池中极溶解,极上产生,两极上产生的量相等。
()原电池与电解池的串联
、两池电极材料虽互不相同,但只有在池中与溶液能发生反应,池中无自发的氧化还原反应发生,说明,池是原电池,极是原电池的负极,极是原电池的正极,池是电解池,极是电解池的阴极,极是电解池的阳极,因而池与池的串联形式属于电解池与原电池的串联。在池中极上有新的析出,极上有放出,池中极上有新的析出,极则溶解。
()电解池与电解池的串联
池与池串联图上有外接电源,因而一定属于电解池与电解池的串联。而进一步分析又可知,池两电极均
为惰性电极,而溶液的电解又属电解溶剂型,说明池电解的就是水,其中左边的极与电源负极相连为阴极,电解时产生,右边的极与电源的正极相连为阳极,电解时产生。池中与电源正极相连的极为活性阳极,通电后将不断溶解成为进入溶液,而溶液中的则同时在与电源负极相连的极(即阴极)上析出,说明池就是一种特殊的电解池,即电镀池。
※命题趋势※
电解原理方面的题目在历年的高考中出现的频率比较大,考查的内容常见的有电极名称的判断,电极产物的判断,或由电解产物反推电解质溶液的成分,电解质溶液的变化,以及由一些简单的定量关系导入有关计算。此类题目大多是以选择题的形式出现。
※典型例析※
【例】下列关于实验现象的描述不正确的是( )
.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡..
.用锌片做阳极,铁片做阴极,电解氯化锌溶液, ,铁片表面出现一层锌.
.把铜片插入三氧化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁
.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率加快
【解析】项中铁作负极,铜作正极,铜极上发生得电子的还原反应↑,故项正确。项实际上是电镀锌,故也正确。项是原电池的应用之一。
【答案】
【例】右图是电解 溶液的装置,其中、为石罴电极。则下列有关的判断正确的是()
为负极、为正极
为阳极、为阴极
.电解过程中,电极质量增加
.电解过程中,氯离子浓度不变
【解析】在电解池中阳极失去电子,经导线流向电源的正极,再从负极流出最后到达阴级,而电流方向刚好与电子的流向相反,因此,可判断是电源的正极,是电源的负极,则是电解池的阳极, 从阳极得到电子转化为 :是电解池的阴极,产生,电解过程中,电极质量增加。
【答案】
【例】某溶液中含有两种溶质和 ,它们的物质的量之比为:。用石墨做电解该混合溶液时,根据电极产物,可明显为三个阶段,下列叙述不正确的是( )
.阴极自始至终只析出 阳极先析出 后出
.电解最后阶段为电解水 。溶液不断增大,最后为
【解析】电解质溶液中,():():():();;;,开始电解产生和 的同时,生成中和 ,且 过量,最后是电解水,因而最后溶液的>,
→→.选.
【答案】
【例】通以相等的电量,分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞(亚汞的化合价为)溶液,若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比(硝酸银)(硝酸亚汞)则下列表达正确的是( )
.在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比
.在两个阳极上得到的产物的物质的量相等.
硝酸亚汞的分子式
.硝酸亚汞的分子式为().
【解析】当有通过线路时,便有放电析出,得,也有亚汞离子得生成 ,但()(硝酸亚汞),说明每摩硝酸亚汞中含汞离子,故其分子式为().
【答案】
【例】某学生想作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极饱和氯化钠溶液,通电时,为使被完全吸收制得有较强杀菌以能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确是()
为正级为负极和
. 为负级为正极和
. 为阳级为阴极和;
为阴级为阳极和
【解析】用石墨做电极电解氯化钠溶液发生的反应是:→↑↑,伴随电解过程所发生的副反应是,则可推知使被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液主要成分是和溶液,起消毒作用的是溶液,电解过程阴极产生氢气,从中推知电源极是负极为正极。
【答案】
【例】氯碱厂电解饱和食盐水制取的工艺流程示意图所示:
依据上图,完成下列填空:
()在电解过程中,,溶液值.(选填:不变、升高或下降)
()工业食盐、、.
()如果粗盐中含量较高,必须添加钡试剂除去该钡试剂可以是(选填)
() ()2
()为有效除去、、,加入试剂的合理顺序为.(选填)
.先加,后加,再加钡试剂
.先加,后加钡试剂,再加
.先加钡试剂,后加,再加
()脱盐工序中利用在溶解度上的差异,通过、冷却(填写操作名称)除去.
()在隔膜法电解食盐水时,电解槽分隔为阳极区和阴极区,防止与反应,采用无隔膜电解冷的食盐水时与充分接触,产物仅是和,相应的化学方程式为.
【解析】()电解食盐水时,与电源正极相连的电极产生的反应是、↑,与电源负极相连的电极发生的反应是↑,消耗离子,即产生离子,所以溶液的升高.
()除杂质时加入和离子无先后之分,但一定在之后,加入因为还能除去多余的离子.
()脱盐工序的目的是分离和,由于溶液度小,因而首先析出,其操作过程是蒸发,冷却,结晶,经过滤得到晶体.
()如无隔膜会产生如下反应,电解食盐水溶液的化学方程式为↑↑,两反应的化学方程式相加得↑.
【答案】()—↑,升高.
()↓()↓
()、 ()、 ()蒸发、过滤
()↑
◇过关检测◇
.某氯碱厂不慎有大量氯气逸出周围空间,此时,可以用浸有某种物质的一定浓度的水溶液的毛巾捂住鼻子。最适宜采用的物质是( )
. . .
.1L溶液在以作阳极,作阴极的电解槽中电解,。下列判断(设电解按理论进行,溶液不蒸发)正确的是( )
.溶液的浓度变为
.阳极上产生(标准状况)
.转移的电子数是×个
.反应中有的被氧化
.用质量均为100g的铜做电极,电解溶液。电解一段时间后,两电极上的质量差为28g。则两极的质量分别为( )
.阳极100g,阴极128g
.,
.,
.,
.四个电解装置都以做电极,它们分别装着如下电解质溶液进行电解,电解一段时间后,测定其变化,所记录的结果正确的是( )
电解质溶液
值变化
减小
增大
不变
增大
.电解硫酸溶液时,放出(标况),若以等量的电量在同样条件下电解盐酸溶液,所放出的气体的体积最接近下列数据中的( )
. . . .
.用惰性电极电解=的溶液,当电极上有铜析出时,溶液(设电解前后溶液体积变化可忽略,阴极上无析出)的约为( )
. . . .
.用指定材料做阳极和阴极来电解一定浓度的溶液甲,然后加入物质乙能使溶液物质为甲溶液原来的浓度,则合适的组合是( )
阳极
阴极
溶液甲
物质乙
固体
粗铜
精铜
()
.如图—所示,四种装置工作一段时间后,测得导线上均通过了电子,此时溶液的由小到大的排列顺序为(不考虑水解和溶液的体积变化)( )
.①<③<②<④
.②<①<③<④
.②<①<④<③
.①<②<④<③
.用惰性电极分别电解下列各物质水溶液一段时间后,向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前浓度的是( )
. . . .
.将两个铂电极插入 溶液中进行电解,通电一定时间后,(设电解时该电极无氢气析出,且不考虑水解和溶液体积的变化)。此时溶液中氢离子浓度约为( )
.×— .×—
.×— .×—
.在25℃时,将两个铂电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解,通电一段时间后,在阳极逸出气体,同时有·晶体析出,若温度不变,此时剩余溶液中溶质的质量分数是( )
. . . .
.、、、代表四种金属,金属和用导线连接放入稀硫酸中时,溶解,极上有氢气析出;若电解了离子和离子共存的溶液时,先析出;又知离子的氧化性强于离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为( )
.>>> .>>>
.>>> .>>>
.目前,人们正在研究开发一种高能电池——钠硫电池,它是以熔融的钠、硫为两极,以导电的β—陶瓷作固体电解质,反应式如下 ,以下说法正确的是( )
.放电时,作正极,作负极
.充电时钠极与外电源的正极相连
.若用此电池电解硝酸银溶液时,,
.充电时,阴极发生的反应为:———
.用惰性电极电解某二价金属的硫酸盐溶液一段时间后,阴极有金属析出,溶液的从变为(体积变化可以忽略不计)。析出金属的相对原子质量为( )
.
.
. .
.以铁为阳极、铜为阴极,对足量的溶液进行电解,一段时间后得到()沉淀,此时消耗水的物质的量共为( )
. . . .
.用两根铂丝做电极插入溶液中,再分别向两极通入甲烷气体和氧气,可形成原电池——燃料电池,该 电池放电时产生的反应为,下列说法错误的是( )
.通甲烷的一极为负极,通氧气一极为下极
.放电时,通入一极附近溶液的升高
.放电一段时间后,的物质的量不发生变化
.通甲烷的一极发生的电极反应是:
.,两电极质量相差28g,此时阴极质量为( )
. . . .
.用惰性电极电解()混合溶液,且已知(),下列说法正确的是( )
阴极反应式为,,()溶液,
、的混合溶液中()·,,(标准状况).原溶液中()为( )
.
. .
.用惰性电极电解2L·溶液,在电路中通过电子后,调换正负极继续电解,电路中通过电子,此时溶液中()为(假设体积不变)( )
·. ·
. ·. ·