热点05电解池反应-聚焦高中化学反应类热点问题（含解析）

电解池电极名称判断及电极反应式书写1电解池阴、阳极的判断（1）由电源的正、负极判断：与电源负极相连的是电解池的阴极；与电源正极相连的是电解池的阳极。（2）由电极现象确定：通常情况下，在电解池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，则该电极发生氧化反应，为阳极；某一电极质量不断增加或电极质量不变，则该电极发生还原反应，为阴极。（3）由反应类型判断：失去电子发生氧化反应的是阳极；得到电子发生还原反应的是阴极。2电解产物的判断（1）阳极产物的判断首先看电极，若是活性电极(一般是除Au、Pt外的金属)，则电极材料本身失电子，电极被溶解形成阳离子进入溶液；若是惰性电极(如石墨、铂、金等)，则根据溶液中阴离子放电顺序加以判断。阳极放电顺序：金属(一般是除Au、Pt外)>S2>I>Br>Cl>OH>含氧酸根>F。（2）阴极产物的判断直接根据溶液中阳离子放电顺序加以判断。阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。3电解池中电极反应式的书写 书写电解池中电极反应时，要以实际放电的离子表示，但书写总反应时，弱电解质要写成分子式。如用惰性电极电解NaOH溶液，阳极发生氧化反应，电极反应为 4OH-4e-2H2O+O2，阴极发生还原反应，电极反应为 4H+4e-2H2，总反应为 2H2O2H2+O2。如表所示的几种常见元素或物质，在酸性或碱性介质中发生反应后的具体存在形态有所不同，务必记住。常见元素或物质HCO2Al碱性条件H2OOH-(强碱)酸性条件H+CO2H2OAl3+ 题型一 电解池中阴阳极判断 如图，X、Y分别是直流电源的两极，通电后，a极质量增加，b极处有无色无臭气体放出。符合这一情况的是 选项a极板b极板X电极ZA锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2【答案】A 离子的放电顺序（1）阳极：活泼金属作阳极(金属活动性顺序中Ag以前的金属)材料，则阳极金属失电子变成对应的阳离子进入溶液(Fe变成Fe2+)，电解质溶液中的阴离子不放电。阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨)材料，应是溶液中的阴离子失电子，其放电顺序如下：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根(含氧酸根在水溶液中不放电)。（2）阴极：阳离子的放电顺序为Ag+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+，活泼金属阳离子如(K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+)在水溶液中不放电，H+放电。 1如图所示，E是用CuCl2溶液和品红试液的混合液润湿的滤纸，甲和乙是石墨电极，通电后发现乙附近滤纸变为无色，则下列判断正确的是 A.b是阳极，a是阴极B.a是正极，b是负极C.乙是正极，甲是负极D.乙是阳极，甲是阴极【答案】D 2如图所示，A、B、C三个装置的三个烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。 （1）A、B、C三个装置中属于原电池的是 (填字母，下同)，属于电解池的是 。（2）A装置中Zn是 极，Cu极发生 反应。（3）B装置中C是 极，发生 反应，电极反应为 。（4）C装置中Cu是 极，发生 反应，电极反应为 ，反应过程中，溶液浓度 (填“变大”、“变小”或“不变”)。【答案】（1）A BC （2）负 还原（3）阴 还原 Cu2+2e-Cu（4）阳 氧化 Cu-2e-Cu2+ 不变 题型二 电解池中电极反应式的书写 下列指定电极的电极反应式书写不正确的是A.铜锌原电池(稀硫酸作电解质溶液)的负极：Zn-2e-Zn2+B.电解精炼铜的电解池阴极：Cu-2e-Cu2+C.电解CuCl2溶液的电解池阳极：2Cl-2e-Cl2D.电解熔融氧化铝的电解池阴极：Al3+3e-Al【答案】B【解析】电解精炼铜时，在阴极上Cu2+发生还原反应生成Cu，电极反应式为Cu2+2e-Cu，B项错误。 储备常见的电解类型，熟练书写这些电极反应式和总反应式。类型电解质特点实例电极反应电解方程式电解对象电解质溶液的变化电解质溶液复原的方法阴极阳极电解水型含氧酸H2SO44H+4e2H24OH4e2H2O+O22H2O2H2+O2水浓度增大加水可溶性强碱NaOH活泼金属含氧酸盐KNO3电解电解质型无氧酸HCl2H+2eH22Cl2eCl22HClH2+Cl2电解质浓度减小加HCl不活泼金属无氧酸盐CuCl2Cu2+2eCu2Cl2eCl2CuCl2Cu+Cl2加CuCl2放H2生碱型活泼金属无氧酸盐NaCl2H+2eH22Cl2eCl22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解质和水生成新电解质加HCl放O2生酸型不活泼金属含氧酸盐CuSO4Cu2+2eCu4OH4e2H2O+O22CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2电解质和水生成新电解质加CuO 1用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是 A.用石墨作阳极，铁作阴极B.阳极的电极反应式：Cl-+2OH-2e-ClO-+H2OC.阴极的电极反应式：2H2O+2e-H2+2OH-D.除去CN-的反应：2CN-+5ClO-+2H+N2+2CO2+5Cl-+H2O【答案】D 【备注】正确提取题目中给出的有用信息是解答本题的关键，本题的有用信息有“含CN-、Cl-”、“pH为910”、“ClO-将CN-氧化”、“无污染的气体”等。 2请按要求回答下列问题。（1）根据如图回答： 打开K2，合并K1。A电极可观察到的现象是 ；B极的电极反应为 。打开K1，合并K2。A电极可观察到的现象是 ；B极的电极反应为 。（2）根据如图回答： 将较纯净的硫酸铜溶液放入如图所示的装置中进行电解，石墨电极上的电极反应式为 ，电解反应的离子方程式为 。实验完成后，铜电极增重a g，石墨电极产生标准状况下的气体体积为 L。【答案】（1）锌不断溶解 Cu2+2e-Cu 锌镀上一层红色的铜 Cu-2e-Cu2+（2） 4OH-4e-2H2O+O2 2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+ 0.175a 题型三 电解池中守恒运算 用石墨电极电解1 L含硝酸铜和氯化钠各 0.1 mol的混合溶液，当阳极上生成2.24 L(标准状况)气体时，假设溶液的体积不变，下列说法正确的是A.电解过程中溶液中有蓝色沉淀生成B.阴极也产生2.24 L(标准状况)气体C.阴极增重6.4 gD.所得溶液的pH大于7【答案】C【解析】（1）根据离子放电顺序写出电解反应方程式;（2）利用电子守恒进行相关计算。含硝酸铜和氯化钠各0.1 mol的混合溶液中，各离子的物质的量分别为Cu2+ 0.1 mol、Na+ 0.1 mol、Cl- 0.1 mol、N 0.2 mol。阳极Cl-先放电：2Cl-2e-Cl2，由于Cl-仅0.1 mol，故电子转移了0.1 mol，标准状况下放出Cl2 0.05 mol，即1.12 L。据题意知阳极生成2.24 L(标准状况)气体，故OH-继续放电：4OH-4e-2H2O+O2，放出O2的体积为 2.24 L-1.12 L=1.12 L，此时电子转移了0.2 mol，消耗OH- 0.2 mol，即在电解过程中共转移0.3 mol电子。阴极上发生还原反应：Cu2+2e-Cu，A、B项错误;因溶液中含Cu2+ 0.1 mol，故阴极析出铜6.4 g，C项正确;此时消耗了0.2 mol 电子，还有0.1 mol电子由H+消耗：2H+2e-H2，需H+ 0.1 mol，故消耗OH-的物质的量大于消耗H+的物质的量，所得溶液的pH小于7，D项错误。 原电池和电解池的相关计算包括两极产物的定量计算，溶液pH的计算、根据电量求产物的量与根据产物的量求电量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种：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：根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的桥梁，列出计算所需的关系式。例如，通过4 mol e-为基准可构建电极产物之间的关系式如下： 1用惰性电极电解200 mL一定浓度的硫酸铜溶液，实验装置如图所示，如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子数为 A0.2 molB0.4 molC0.6 molD0.8 mol【答案】B 2电化学在日常生活中用途广泛，图是镁-次氯酸钠燃料电池的示意图，电池总反应为Mg+ClO-+H2OCl-+Mg(OH)2，图是处理含Cr2的工业废水的装置示意图，下列说法正确的是 图 图A.图中Cr2向惰性电极移动，与该极附近的OH-结合转化成Cr(OH)3B.图中若有0.084 g阳极材料参与反应，则阴极会有33.6 mL的气体产生C.图中发生的还原反应是Mg2+ClO-+H2O+2e-Cl-+Mg(OH)2D.若图中3.6 g镁溶解产生的电量用以图中的废水处理，则理论上可产生10.7 g氢氧化铁沉淀【答案】C 3如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯分别盛放100 g 5%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10%的K2SO4溶液，电极均为石墨。 （1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4的浓度为10.47%，乙中电极c的质量增加。电源的N端为 极；电极b上发生的电极反应为 ；电极b上生成的气体在标准状况下的体积为 ；电极c的质量的变化量为 g。（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解 (填“能”或“不能”)继续进行，原因是 。【答案】（1）正 4OH-4e-2H2O+O2 2.8 L 16（2）能 铜全部析出后，电解质溶液转变为硫酸，反应也就变为水的电解反应