高中化学——电能转化为化学能——电解

电能转化为化学能——电解课标解读要点网络了解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。

电解原理及其规律1．电解让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。

注意：电解与电离的区别①电解需通电才能进行而电离不需通电就能进行。

②电解是化学变化；而电离是在水中或熔融状态下断键离解为离子，属于物理变化。

2．电解池及其工作原理(1)概念：电解池是将电能转化为化学能的装置。

(2)构成条件①有与外接直流电源相连的两个电极。

②电解质溶液(或熔融电解质)。

③形成闭合回路。

(3)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)(4)电解池中电子和离子的移动 ①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。

电子不能通过电解质溶液。

②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。

③电流：从电源的正极流出，流入阳极，再通过电解质溶液流入阴极，最后流向负极，形成闭合回路。

3．阴阳两极上放电顺序(1)阴极：(与电极材料无关)。

氧化性强的先放电，放电顺序为――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――→K ＋、Ca 2＋、Na ＋、Mg 2＋、Al 3＋、Zn 2＋、Fe 2＋、Sn 2＋、Pb 2＋、H ＋、Cu 2＋、Fe 3＋、Ag ＋放电由难到易(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，生成金属阳离子，发生氧化反应。

若是惰性电极作阳极，放电顺序为――――――――――――――――――――――――――――――――→S 2－、I －、Br －、Cl －、OH －、含氧酸根离子(NO －3、SO 2－4、CO 2－3)、F －放电由易到难注意：①放电指的是电极上的得、失电子。

②活性电极指的是除去Au 、Pt 以外的金属，惰性电极指的是Pt 、Au 、C 电极，不参与电极反应。

③阴极材料若为金属电极，一般是增强导电性但不参与反应。

4．以惰性电极电解水溶液的有关规律(1)电解水型——含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐①阴极反应式为4H ＋＋4e －===2H 2↑，阳极反应式为4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，总方程式为2H 2O2H 2↑＋O 2↑。

②电解质浓度变大，pH 可能变大、变小或不变，可加H 2O 复原。

(2)电解电解质类型——无氧酸(如HCl)，不活泼金属无氧酸盐(CuCl2)电解质浓度变小，加电解质本身复原。

(3)放H2生碱型——活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)①阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，总方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。

②溶液pH变大，加HCl(卤化氢)复原。

(4)放O2生酸型——不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)①阴极反应式为2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，总方程式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。

②溶液pH变小，加CuO(金属氧化物)或CuCO3复原。

[基础判断](1)二次电池的放电(原电池反应)与充电(电解反应)互为可逆反应。

()(2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程，属于化学变化。

()(3)电解时电子流动方向为负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极。

()(4)用惰性电极电解足量CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2或CuO均可使电解质溶液恢复到电解前的状况。

()(5)惰性电极电解Na2SO4溶液和Na2CO3溶液的过程中pH均不变。

()(6)以Pt作电极，电解KCl溶液的离子方程式为2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑。

()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×[知识应用]1．按要求书写方程式。

(1)用Pt作电极，电解AgNO3溶液阴极反应式：________________________________________________；阳极反应式：________________________________________________；总反应式：__________________________________________________。

(2)用Cu作电极，电解稀H2SO4溶液阴极反应式：________________________________________________；阳极反应式：________________________________________________；总反应式：_________________________________________________。

(3)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：_______________________________________________；阴极反应式：_______________________________________________；总反应式：_________________________________________________。

(4)用惰性电极电解2 mol·L－1 NaCl和1 mol·L－1 CuSO4的混合溶液，电解过程明显分两个阶段。

第一阶段：阴极反应式：________________________________________________，阳极反应式：_______________________________________________。

第二阶段：阴极反应式：_______________________________________________，阳极反应式：_______________________________________________。

[答案](1)4Ag＋＋4e－===4Ag4OH－－4e－===2H2O＋O2↑4Ag＋＋2H2O4Ag＋4H＋＋O2↑(2)2H＋＋2e－===H2↑Cu－2e－===Cu2＋Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑(3)2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(4)Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑4H＋＋4e－===2H2↑4OH－－4e－===2H2O＋O2↑2．若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，阴极发生的电极反应式为________________ _____________________________________________________________________，整个电路中转移的电子数为________________________(用N A表示，N A表示阿伏加德罗常数的值)。

[答案]Cu2＋＋2e－===Cu、2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－4N A电极反应式和电解方程式的书写要点(1)做到“三看”，正确书写电极反应式①一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe 生成Fe2＋)。

②二看电解质，电解质是否参与电极反应。

③三看电解质状态，是熔融状态，还是水溶液。

(2)规避“两个”失分点①书写电解池中电极反应式时，一般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，且注明“电解”条件。

②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。

命题点1电解原理及其规律1．下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是()A BC D[答案] D2．(双选)如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。

已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是()A．C1电极上的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑B．C1电极处溶液首先变黄色C．C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑D．当C1电极上有2 g物质生成时，就会有2N A个电子通过溶液发生转移(N A 表示阿伏加德罗常数的值)AC[C1电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的H＋在阴极放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A正确；C1电极上H＋放电生成H2，C2电极与电源的正极相连，作阳极，Fe2＋的还原性强于Cl－，则依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－=== Cl2↑，故C2电极处溶液首先变黄色，B错误，C正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误。

]3．电－Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，其反应原理如图所示(酸性介质)。

其中电解产生的H2O2与Fe2＋发生Fenton反应：Fe2＋＋H2O2===Fe3＋＋OH－＋·OH，生成的羟基自由基(·OH)能氧化降解有机污染物。

下列说法不正确的是()A．电源的B极是正极B．电解时阴极周围溶液的pH增大C．阴极上发生的电极反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O2D．若产生4 mol羟基自由基(·OH)，则消耗22.4 L O2D[O2在电解池的左侧得电子生成H2O2，所以A极为负极，B极为正极，A 项正确；阴极上O2＋2e－＋2H＋===H2O2，电解质溶液的pH增大，B、C项正确；D项，没有指明温度和压强，不能确定氧气的体积，D项错误。

]命题点2电化学基本计算——电子守恒法4．用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。

则电解过程中转移电子的物质的量为()A．0.4 mol B．0.5 molC．0.6 mol D．0.8 molC[Cu2(OH)2CO3可改写为2CuO·H2O·CO2，因反应后生成的CO2离开溶液，所以加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3相当于加入0.2 mol CuO、0.1 mol H2O，根据2Cu～O2～4e－2 mol 4 mol0．2 mol0.4 mol2H2O ～O2～4e－2 mol 4 mol0．1 mol0.2 mol转移电子的物质的量＝0.4 mol＋0.2 mol＝0.6 mol。

]5．(双选)(2019·平顶山一模)某实验小组模拟光合作用，采用电解CO2和H2O 的方法制备CH3CH2OH和O2，装置如图所示。