模块3　主题1　第3讲　电解原理及其应用 课件 2025高考化学一轮复习

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1. 理解电解池的工作原理，了解电解池与原电池的异同。2. 理解电解原理，掌握氯碱工业、电镀、铜的电解精炼、电冶金的反应原理。3. 掌握常见离子放电顺序，熟练书写电极反应式、总反应式并能进行相关计算。
1. 按下图所示装置进行实验，完成表格内容。
活动一 电解原理
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
Cu－2e－===Cu2＋
2Cl－－2e－===Cl2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2. 归纳电极上的放电顺序以及电解规律。(1) 若电极材料为惰性电极(石墨、Pt等)，电极处放电规律是什么？
(2) 若电极中存在活性电极(Cu、Ag等以及更活泼的金属材料)，则电极处的放电规律有什么变化？【答案】 阴极材料是活性电极时，对溶液中阳离子的放电规律无影响；阳极材料是活性电极时，则活性电极优先失电子放电。
1. 氯碱工业。氯碱工业中阳离子交换膜电解槽示意图如下，阳离子交换膜有一特殊的性质：只允许阳离子通过，可阻止阴离子和气体通过。
活动二 电解原理在氯碱工业、电镀和电解精炼铜中的应用
(1) 若采用石墨和铁作电极材料，则它们分别与电源的哪个极相连接？【答案】 石墨连电源的正极，铁连电源的负极。(2) 向阴极区加入的不是纯水，而是含少量NaOH的水，其作用是什么？【答案】 增强导电性。
(3) 分别写出电极反应式和总反应的离子方程式。
(4) 若没有阳离子交换膜，会有什么后果？
【答案】 阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸， Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的产量。
2. 电镀。下图为实验室在金属钥匙表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题。(1) a、b分别是电源的什么极？c、d分别是什么？【答案】 a为电源的正极，b为电源的负极。c是Ag，d是AgNO3。(2) 写出该电镀过程的电极反应式。【答案】 阳极：Ag－e－===Ag＋　阴极：Ag＋＋e－===Ag
(3) 电镀过程中，某物理量y的理论变化曲线如右图所示，你认为y可以表示哪些物理量？
(4) 假如金属钥匙表面改为镀锌，应该如何处理？
【答案】 将c换成锌，d改为硫酸锌或氯化锌等。
3. 铜的精炼。电解原理还可用于粗铜的精炼。(1) 请在下边的方框内画出精炼粗铜的工作示意图(要求标明电极材料、电解质溶液、外接电源)。
(2) 若粗铜中含有Zn、Ag等杂质，写出精炼过程中，两极发生的电极反应式。【答案】 阳极：Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋　阴极： Cu2＋＋2e－===Cu(3) 电解过程中，电解质溶液中的Cu2＋浓度如何变化？【答案】 Cu2＋浓度减小。
4. 活泼金属冶炼。电解法冶炼活泼金属时，电解液为熔融金属化合物(通常是氯化物或氧化物)。已知有关活泼金属化合物的熔、沸点如下：(1) 电解液能用水溶液吗？为什么？【答案】 不能，因为水溶液中活泼金属阳离子不能得到电子变为单质，而是H＋得到电子变成氢气。
(2) 以制取金属镁为例，写出电解过程中的电极反应式和总反应式；工业上冶炼Mg采用MgCl2，为什么冶炼Al却采用Al2O3呢？
(3) 理论上，电解熔融的K2O、KCl都能制取金属钾。写出电解熔融的K2O制取金属钾的电极反应式。
【答案】 阳极：2O2－－4e－===O2↑　阴极：K＋＋e－===K。
(4) 下图为电解熔融的氧化铝冶炼铝的示意图。熔融电解质的温度超过1 000 ℃，工业上冶炼铝过程中会发生阳极损耗，试分析发生阳极损耗的原因。
【答案】 阳极产生的氧气与碳块在高温条件下反应生成CO或CO2。
1. 工业上以石墨为电极电解酸性硫酸锰溶液制取二氧化锰，写出阳极、阴极和总反应方程式。
活动三 认识电解在物质转化方面的应用
2. 用电解法处理氮氧化物可回收硝酸。实验室模拟电解NO2的装置如下图所示。(1) a、b分别是电源的什么极？【答案】 a为电源的负极，b为电源的正极。(2) 写出阳极、阴极的电极反应式。
3. 如图所示的电化学装置吸收一部分SO2，并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的电极反应式。
1 (江苏卷)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(装置示意如图所示)；②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是(　　)
3 (北京卷)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
下列说法不正确的是(　　)A. ①中气体减少，推测是由于溶液中c(H＋)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触B. ①中检测到Fe2＋，推测可能发生反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋CuC. 随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2＋)减少，Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡逆移D. ②中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使得c(Cu2＋)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密
4 (江苏适应性考试)利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
5 (1) (北京卷)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。
①制H2时，连接__________。产生H2的电极反应式是_____________________________________________________________。②改变开关连接方式，可得O2。③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：___________________________________________________________________________________________________________________________。
①电极b是电解池的________极。②电解过程中生成尿素的电极反应式是_______________________。
(3) (2023江苏卷)催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图所示。
其中，QX＝nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。①当电解电压为U1 V时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，阴极主要还原产物为________(填化学式)。
(4) (江苏卷)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下：①写出阴极CO2还原为HCOO－的电极反应式：_______________。②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________。
(5) (江苏卷)氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。 “CuCl－H2O热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。