电解规律及相关计算Word格式文档下载.doc
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2.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高考资
③根据关系式计算：
借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式高.
二、离子放电顺序及电解产物的判断
1.阳极上（氧化反应）
活泼金属阳极>
S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根
2.阴极上（还原反应）
无论是惰性电极还是金属电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。
阳离子在阴极上放电顺序是：
Ag+>
Hg2+>
Fe3+>
Cu2+>
H+>
Pb2+>
Sn2+>
Fe2+>
Zn2+>
Al3+>
Mg2+>
Na+>
Ca2+>
K+
上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活泼的金属，其阳离子越难得到电子，但Fe3+氧化性较Cu2+强。
3.分析电解反应的一般思路：
（1）明确溶液中存在哪些离子
（2）阴阳两极附近有哪些离子
（3）根据阴阳离子放电顺序及阳极氧化、阴极还原分析得出产物
【感悟高考真题】
1.（2010·
江苏卷）右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。
下列说法正确的是
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为：
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
【答案】C
【解析】本题主要考查的是电化学知识。
A项，在该装置系统中，有四种能量转化的关系，即太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化；
B项，装置Y为氢氧燃料电池，负极电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O；
C项，相当于用光能电解水，产生H2和O2，实现燃料（H2）和氧化剂（O2）的再生；
D项，在反应过程中，有能力的损耗和热效应的产生，不可能实现化学能和电能的完全转化。
综上分析可知，本题选C项。
2.（2010·
福建卷）铅蓄电池的工作原理为：
研读右图，下列判断不正确的是
A．K闭合时，d电极反应式：
B．当电路中转移0．2mol电子时，I中消耗的为0．2mol
C．K闭合时，II中向c电极迁移
D．K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为正极
【解析】答案：
C
本题考查电化学（原电池、电解池）的相关知识
K闭合时Ⅰ为电解池，Ⅱ为电解池，Ⅱ中发生充电反应，d电极为阳极发生氧化反应，其反应式为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-所以A正确。
在上述总反应式中，得失电子总数为2e-，当电路中转移0．2mol电子时，可以计算出Ⅰ中消耗的硫酸的量为0．2mol，所以B对。
K闭合一段时间，也就是充电一段时间后Ⅱ可以作为原电池，由于c表面生成Pb，放电时做电源的负极，d表面生成PbO2，做电源的正极，所以D也正确。
K闭合时d是阳极，阴离子向阳极移动，所以C错。
3.（2010·
浙江卷）Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：
2Li++FeS+2e-＝Li2S+Fe有关该电池的下列中，正确的是
A.Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价
B.该电池的电池反应式为：
2Li+FeS＝Li2S+Fe
C.负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+
D.充电时，阴极发生的电极反应式为：
试题解析：
本题涵盖电解池与原电池的主体内容，涉及电极判断与电极反应式书写等问题。
根据给出的正极得电子的反应，原电池的电极材料Li-Al/FeS可以判断放电时（原电池）负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+。
A、Li和Al分别是两极材料。
B、应有Al的参加。
D、应当是阳极失电子反应。
本题答案：
教与学提示：
原电池与电解池的教学一定要重视电极反应式书写。
电极反应式书写是原电池和电解池内容或原理的核心。
原电池的教学可以从原电池反应的总反应式：
可以自发进行的氧化还原反应，负极反应（因负极就是参加反应的电极）开始。
电解池的教学要从外加电源的正负极，分析阳极（活性电极时本身参加反应）开始，最终获得被进行的氧化还原反应。
简单记住：
沸（负）羊（阳）羊（氧化）。
4.（2010·
重庆卷）（14分）钒（V）及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域．
（1）V2O5是接触法制硫酸的催化剂．
①一定条件下，与空气反映tmin后，和物质的量浓度分别为amol/L和bmol/L,则起始物质的量浓度为mol/L；
生成的化学反应速率为mol/（L·
min）．
②工业制硫酸，尾气用_______吸收．
（2）全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如题29图所示．
①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为．
②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由色变为色．
③放电过程中氢离子的作用是和；
充电时若转移的电子数为3.011023个，左槽溶液中n（H+）的变化量为．
答案（14分）
（1）①；
②氨水
（2）①
②绿紫
③参与正极反应;
通过交换膜定向移动使电流通过溶液；
0.5mol
【解析】本题考查以钒为材料的化学原理题，涉及化学反应速率和电化学知识。
（1）由S守恒可得，的起始浓度为（a+b）mol/L。
的速率为单位时间内浓度的变化，即b/tmol/（L﹒min）。
可以用碱性的氨水吸收。
（2）①左槽中，黄变蓝即为生成，V的化合价从+5降低为+4，得一个电子，0原子减少，从图中知，其中发生了移动，参与反应，由此写成电极反应式。
②作为原电池，左槽得电子，而右槽失电子。
充电作为电解池处理，有槽中则为得电子，对应化合价降低，即为生成，颜色由绿生成紫。
③由电极反应式知，参与了反应。
溶液中离子的定向移动可形成电流。
n=N/NA=3.01×
/6.02×
=0.5mol。
【规律总结】电化学试题的分析一般是从化合价着手，对于原电池，化合价升高的作为负极，化合价降低的作为正极，两极方程式相加即可得总反应。
对于电解池，化合价升高作为阳极，降低的作为阴极。
两者之间的关系是：
正极反应式颠倒即为阳极反应式，负极反应式颠倒即为阴极反应式。
5.（2010·
四川理综卷）（16分）
碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。
碘酸钾（KIO3）是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶
于水。
碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质
碘。
以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如右图所示。
请回答下列问题：
（1）碘是（填颜色）固体物质，实验室常用
方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。
（2）电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：
3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，将该溶液加入阳极区。
另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。
电解时，阳极上发生反应的电极反应式为；
阴极上观察到的实验现象是。
（3）电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是否有I—。
请设计一个检验电解液中是否有I—的实验方案，并按要求填写下表。
要求：
所需药品只能从下列试剂中选择，实验仪器及相关用品自选。
试剂：
淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。
实验方法
实验现象及结论
（4）电解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下：
步骤②的操作名称是，步骤⑤的操作名称是。
步骤④洗涤晶体的目的是
。
答案：
（1）紫黑色升华
（2）
有气泡产生
（3）
取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉试液，观察是否变蓝。
如果不变蓝，说明无。
（如果
变蓝，说明有。
）
（4）冷却结晶干燥洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质
解析：
（1）考查物质的物理性质，较容易。
（2）阳极发生氧化反应失电子。
阴极区加入氢氧化钾溶液，电解氢氧化钾实质是电解水。
（3）考查I-的检验此题借助与碘单质遇淀粉变蓝色这一特性，要设法将碘离子转化为碘单质。
（4）考查实验的基本操作。
要求考生对整个流程分析透彻。
6.（2010·
山东卷）（12分）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
（1）以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是______（用离子方程式表示）。
为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的______．。
a．NH3b．CO2c．NaOHd．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为____。
取少量废电解液，加入NaHCO，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_____。
（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______。
（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处。
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_______。
（1）①冒气泡的原因是Al与NaOH反应了，方程式为：
2Al+2OH-+4H2O==2Al（OH）4-+3H2；
使Al（OH）4-生成沉淀，最好是通入CO2，加HNO3的话，沉淀容易溶解。
②阳极是Al发生氧化反应，要生成氧化膜还必须有H2O参加，故电极反应式为：
2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+；
加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，是由于废电解液中含有Al3+，和HCO3-发生了互促水解。
（2）电镀时，阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2+。
（3）铁被保护，可以是做原电池的负极，或者电解池的阴极，故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe做阴极受到保护；
若X为锌，开关K置于M处，铁是做负极，称为牺牲阳极保护法。
（1）①2Al+2OH-+4H2O==2Al（OH）4-+3H2；
c
②2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+；
因为Al3+和HCO3-发生了互促水解；
Al3++3HCO3-==Al（OH）3↓+CO2↑
（2）阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2+
（3）N牺牲阳极保护法。
7.（2010·
天津卷）（14分）X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大。
X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素，M是地壳中含量最高的金属元素。
回答下列问题：
⑴L的元素符号为________；
M在元素周期表中的位置为________________；
五种元素的原子半径从大到小的顺序是____________________（用元素符号表示）。
⑵Z、X两元素按原子数目比l∶3和2∶4构成分子A和B，A的电子式为___，B的结构式为____________。
⑶硒（se）是人体必需的微量元素，与L同一主族，Se原子比L原子多两个电子层，则Se的原子序数为_______，其最高价氧化物对应的水化物化学式为_______。
该族2~5周期元素单质分别与H2反应生成lmol气态氢化物的反应热如下，表示生成1mol硒化氢反应热的是__________（填字母代号）。
a．+99.7mol·
L－1b．+29.7mol·
L－1c．－20.6mol·
L－1d．－241.8kJ·
mol－1
⑷用M单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q。
写出阳极生成R的电极反应式：
______________；
由R生成Q的化学方程式：
_______________________________________________。
（1）X、Y、Z、L是组成蛋白质的四种元素且原子序数依次增大，故分别为：
H、C、N、O元素；
M是地壳中含量最高的元素，为Al，其在周期表的位置为第3周第ⅢA族；
再根据五种元素在周期表的位置，可知半径由大到小的顺序是：
Al＞C＞N＞O＞H。
（2）N和H1：
3构成的分子为NH3，电子式为；
2：
4构成的分子为N2H4，其结构式为。
（3）Se比O多两个电子层，共4个电子层，1→4电子层上的电子数分别为：
2、8、18、6，故其原子序数为34；
其最高价氧化物对应的水化物的化学式类似H2SO4，为H2SeO4。
非金属性越强，与氢气反应放出的热量越多，故2→5周期放出的热量依次是：
d、c、b、a，则第四周期的Se对应的是b。
（4）Al作阳极失去电子生成Al3+，Al3++3HCO3-==Al（OH）3+3CO2，2Al（OH）3Al2O3+3H2O。
（1）O第三周第ⅢA族Al＞C＞N＞O＞H
（2）
（3）34H2SeO4b
（4）Al-3e-Al3+Al3++3HCO3-==Al（OH）3+3CO22Al（OH）3Al2O3+3H2O。
命题立意：
本题以元素的推断为背景，综合考查了元素符号的书写、元素位置的判断和原子半径大小的比较；
考查了电子式、结构式的书写，元素周期律，和电极反应式、化学方程式的书写，是典型的学科内综合试题。
8.（2009·
江苏卷） （8分）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。
其主要流程如下：
（1）反应I前需在溶液中加入▲（填字母），以除去溶液中的。
A.锌粉B.铁屑C.KI溶液D.
（2）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是。
（3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是。
（4）反应Ⅳ常被用于电解生产（过二硫酸铵）。
电解时均用惰性电极，阳极发生地电极反应可表示为。
【标准答案】
（1）B
（2）防止NH4HCO3分解（或减少Fe2＋的水解）
（3）降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出。
（4）2SO42--2e－2S2O82-
【解析】
（1）在溶液中除去溶液中的,最好选用铁屑或铁粉，比较简单。
（2）如果温度过高会导致NH4HCO3分解同样也会加快Fe2＋的水解（温度越高水解速率越快）这样会使原料利用率降低。
（3）由题目看出在III反应中生成的K2SO4为固体，而K2SO4在无机溶剂中溶解度是比较大的，要想使K2SO4析出只能降低其溶解度所以加入醇类溶剂目的降低K2SO4的溶解度。
（4）根据阴阳极反应原理阳极失电子发生氧化反应，此题实质是电解硫酸铵溶液，在根据反应后的产物得出正确的答案。
【考点分析】此题为化工生产题型，主要考察了化合物性质，电极方程式书写。
做此类题要分析清楚每一个环节目的和结果是什么。
这样才能判断各反应后的产物分别是什么。
9.（2009·
安徽卷） Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下，点解总反应：
2Cu+H2O==Cu2O+H2O。
下列说法正确的是
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生还原反应
C.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。
A
由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；
石墨作阴极，阴极上是溶液中的H＋反应，电极反应为：
2H＋＋2e－=H2↑，A选项正确；
阳极与电源的正极相连，C选项错误；
阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，D选项错误。
10.（2009·
全国卷1） 下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%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？
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案.
（1）①正极②4OH－-4e－=2H2O+O2↑。
③水减少的质量：
生成O2体积：
④16g
⑤碱性增大，因为电解后，水量减少溶液中NaOH浓度增大
酸性增大，因为阳极上OH-生成O2，溶液中H+离子浓度增大
酸碱性大小没有变化，因为K2SO4是强酸强碱盐，浓度增加不影响溶液的酸碱性
（2）能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。
（1）①乙中C电极质量增加，则c处发生的反应为：
Cu2＋+2e－=Cu，即C处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。
丙中为K2SO4，相当于电解水，设电解的水的质量为xg。
由电解前后溶质质量相等有，100×
10%=（100-x）×
10.47%，得x=4.5g，故为0.25mol。
由方程式2H2+O22H2O可知，生成2molH2O，转移4mol电子，所以整个反应中转化0.5mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。
②甲中为NaOH，相当于电解H2O，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－-4e－=2H2O+O2↑。
③转移0.5mol电子，则生成O2为0.5/4=0.125mol，标况下的体积为0.125×
22.4=2.8L。
④Cu2＋+2e－=Cu，转移0.5mol电子，则生成的m（Cu）=0.5/2×
64=16g。
⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。
乙中阴极为Cu2＋放电，阳极为OH－放电，所以H＋增多，故pH减小。
丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。
（2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。
【考点精题精练】
1.若某电能与化学能的转化装置（电解池或原电池）中发生反应的总反应离子方程式是：
Cu+2H+=Cu2++H2↑，则关于该装置的有关说法正确的是（）
A．该装置可能是原电池，也可能是电解池
B．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸
C．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极
D．该装置只能是电解池，电解质溶液不可能是盐酸
总反应离子方程式是Cu+2H+=Cu2++H2↑，反应不是自发进行的氧化还原来反应，这样就不是原电池而只能是电解池。
Cu失去电子为为该电解池的阳极，电解质为酸性溶液。
2.在盛有饱和Na2CO3溶液的烧杯中，插入惰性电极，保持温度不变，通电一定的时间后，下列判断正确的是（）
A．溶液的pH将增大B．Na+数和CO32-数的比值将变小
C．溶液浓度不变，有晶体析出D．溶液浓度逐渐增大并有晶体析出
电解饱和碳酸钠溶液，实际是电解水，反应后溶液仍为饱和溶液，在同一温度下，溶液浓度不变，会有晶体析出，溶液的PH保持不变。
3.向水中加入等物质的量的Ag＋、Pb2＋、K＋、SO42－、NO3－、Cl－，用惰性电极电解该溶液，并收集两极气体产物，则氧化产物与还原产物的质量之比为（）。
A.35.5:
108 B.16:
207 C.108:
35.5 D.8:
1
本题中设有“陷阱”，同学们极易错选A。
由于离子之间会发生沉淀反应：
Ag＋＋Cl－=AgCl↓；
Pb2＋＋SO42－=PbSO4↓，电解质溶液实际上是硝酸钠溶液，电解时，实质上是电解水。
D
4.如图所示，下列叙述正确的是（）
A．Y为阴极，发生还原反应
B．X为正极，发生氧化反应
C．Y与滤纸接触处有氧气生成
D．X与滤纸接触处变红
根据图示的装置可以得出左侧的装置为原电池，右侧的装置为电解池。
根据原电池的构成规律：
Zn为负极，Cu为正极；
由图示连接情况可知X为阳极发生氧化反应，Y为阴极发生还原反应，即X极的电极反应为4OH-－4e-=2H2O+O2↑，消耗了OH-，X附近溶液显酸性。
5.pH=a某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH>
a，则该电解质可能是（）
A．NaOH B．H2SO4 C．AgNO3 D．Na2SO4
用惰性电极电解电解质溶液，A、B、D都是电解水。
电解后溶液的浓度变大，A中pH增大，B中pH减小，D中pH不变，C中电解生成HNO3，pH减小。
天津武清区高三月考） 钢铁生锈过程发生如下反应：
①；
②③。
下列说法正确的是
A．反应①、
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