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2027届高考化学第一轮复习
第三章 化学反应与能量转化
第3讲 电解原理及其应用
第1课时 电解原理与电极反应式书写
1.电解与电解池
整合必备知识
电解质溶液(或熔融电解质)
氧化还原反应
电
化学
直流电源
电解质
熔融电解质
闭合回路
考点一 电解池及工作原理
2.构建电解池模型
(以电解CuCl2溶液为例)
电解的意义：可以使许多在通常条件下不能发生的反应得以进行（原非自发的反应变得可行，原自发的会更快）。
思维方法提升
工作原理 电极反应 装置构成
反应类型 能量转化
原电池 (电极上)氧化还原反应 负极： 反应 电极反应物、 电极材料、 离子导体、 电子导体外 一般是自发的氧化还原反应
正极： 反应
电解池 阳极： 反应 直流电源
阴极： 反应
化学能→电能
氧化
还原
氧化
还原
电能→化学能
3.原电池和电解池的比较
e-:电源负极——导线——阴极;
阳极——导线——电源正极
e-:负极——导线——正极
两极一液成回路
电源+两极一液成回路
无论是电解还是原电池均满足得失电子守恒。（电子不下水，离子不上岸)
整合必备知识
4.电解时电极放电一般顺序
一般指最高价含氧酸根
考虑的是还原性顺序（失电子能力）
考虑的是氧化性顺序（得电子能力）
思考：阴、阳极的放电顺序与什么有关呢？
主要由离子的氧化性、还原性强弱决定，也与离子浓度(会影响电极电势)、电极材料、电压等因素有关。
【误区警示】1.特别要注意电解时放电顺序不是一成不变，不要死记硬背，做题要根据题目情境灵活应对。2.电解时阳离子也可以向阳极移动放电，阴离子也可以向阴极移动在阴极放电等情况。3.即使金属钠也可能在阴极析出。4.即使S一定条件下也可以放电。总之，不要思维定势，只有你想不到没有做不到，这就是电化学的神奇之处。
课本P26
放电除了离子放电，有的分子也可能放电
做电化学题目一定不能思维定势，注意紧扣题意并抓住基本模型的应用即可解决
P163
得
思维方法提升
5.用惰性电极电解不同类型电解质溶液的原理分析
［例题1］ 用惰性电极进行电解，下列说法正确的是( )
A
A.电解溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为
B.电解溶液一段时间后，加入一定质量的 ，溶液一定能
与原溶液完全相同
C.电解硫酸钠溶液时， 向阳极移动
D.电解溶液，实质是电解水，故溶液 不变
电解后原电解质溶液浓度的恢复（缺啥补啥，注意电解质是否消耗完了！）。
用惰性电极来电解后原电解质溶液浓度恢复的方法：先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如
溶液：通 气体(不能加盐酸)；溶液：加固体
(不能加 )；溶液：加 固体；溶液：加 ；
溶液：加［不能加、 、 等］。
电解硫酸铜溶液有的就是加Cu(OH)2复原呢？是表达什么意思？P164第2题（2）（3）
(1)用石墨电解含有溶质0.1 mol的CuSO4溶液,在阴、阳两极各收集到2.24 L气体(标准状况下)后停止电解,若要恢复原电解质,溶液需要加入的物质和物质的量分别是　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)根据对电解规律的理解,用惰性电极电解3 mol·L-1 NaCl和1 mol·L-1 CuSO4的混合溶液,可看作三个电解阶段。
①第一阶段:相当于电解　　　　　　　　　　　　　　溶液,电解总反应
　　　　　　　　　　　　　　　　;
②第二阶段:相当于电解　　　　　　　　　　　　　　溶液,电解总反应
　　　　　　　　　　　　　　　　;
③第三阶段:相当于电解　　　　　　,电解总反应 　　　　　　　　　　。
1 mol·L-1 CuCl2
1 mol·L-1 NaCl
水
【变式训练1】
Cu(OH)2
0.1 mol(或CuO、H2O 0.1 mol、0.1 mol)
提升关键能力
一、电解过程分析与溶液复原
1.(2024·江门高三模拟)高氯酸(HClO4)是制备导弹和火箭的固体推进剂高氯酸铵(NH4ClO4)的原料之一，如图为一种惰性电极电解高纯次氯酸制备高氯酸的模拟装置。下列有关说法不正确的是
A.b为电源的正极 B.电极M处发生氧化反应
C.H+从左到右穿过质子交换膜
D.电极N的电极反应式：2H++2e-===H2↑
√
2.以惰性电极电解100 mL 0.05 mol·L-1 CuSO4溶液。
(1)阳极产生56 mL(标准状况下)气体时，所得溶液的pH为　　(不考虑溶液体积变化)，要使溶液恢复到电解前的状态，可加入　 g的_________________物质。
1
0.4 (或0.62)
CuO(或CuCO3)
(2)继续通电电解，此时被电解的物质为　　 　　，若加入0.005 mol Cu(OH)2可使溶液复原，则电路中转移的电子为　　　　mol。
水(或H2O)
0.02
(3)通电一段时间，加入0.002 5 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移的电子为　　　mol。
0.015
思维方法提升
6.分析电解问题的基本方法思路
(1)判断阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)分析溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H＋和OH－)。
(3)判断两极上的放电顺序。
(4)确定电极产物(结合环境)，书写电极反应式
(注意遵循原子守恒和电荷守恒)。
(5)由反应式分析电解时的相关变化，
如两极现象、离子浓度的变化、pH变化等。
(6)注意电解有没有后续反应
思维方法提升
A.判断电解池阴、阳极的一般方法
B.电化学计算的基本方法和技巧
1.考查形式
无论是电解单一溶液还是混合溶液,一般考查电解质的电极产物及其质量、气体体积、溶液的pH或物质的量浓度、溶液复原的措施等。混合液注意混合时是否反应，生成沉淀、水等不算。
2.电解或分段电解计算的方法
(1)正确书写电解过程中各电极或在不同阶段时的电极反应式。
(2)在同一电路中,根据各电极得失电子数相等关系建立等量关系或根据电解总反应式列比例式计算。若分段电解,则每个电极各阶段的电极反应转移电子数总和相等。
一般符合,有的不符
【解题方略】
必备知识整合
考点二 电极反应式的书写
3.按要求书写电极反应式和总反应式：
(1)用惰性电极电解MgCl2溶液
阳极反应式：　　 　　；
阴极反应式：　　 　　；
总反应离子方程式：　 　　　。
2Cl--2e-===Cl2↑
Mg2++2H2O+2e-===H2↑+Mg(OH)2↓
Mg2++2Cl-+2H2O 　Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑
(2)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极反应式：　　　 　；
阴极反应式：　　　 　；
总反应方程式：　　　　 。
(3)电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为_____________
　　　　 。发生电解反应的离子方程式为_______________
　　　 　。 随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断
　　　　 。电解废液可在反应器中循环利用。
2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+
2H++2e-===H2↑
2Al+3H2O　　Al2O3+3H2↑
Mn2++2H2O－
2e-===MnO2↓+4H+
MnO2↓+2H+
Mn2++2H2O H2↑+
2023年全国乙卷官方答案：补充MnSO4溶液，排出含酸电解液;P74,T5(5)
【加Mn(OH)2是错误的答案】
根据共存离子规则：一般强酸性溶液中不出现OH-放电，强碱性溶液中不出现H+放电！
电解时在电极生成气体打气体符号，生成固体会附着在电极表面，不打沉淀符号
对比电解饱和食盐水！
4.电解Na2CO3溶液原理如图所示：
阳极的电极反应式为　　　 　　　 　　　　　　　　
　　　　 　　　　，阴极产生的物质A的化学式为　　。
4C+2H2O-4e-===
4HC+O2↑
H2
【归纳总结】电解池电极反应式的书写
(1)用惰性电极电解，分析溶液中的阴、阳离子：阳离子向阴极移动，分析阳离子在阴极上得电子的顺序；阴离子向阳极移动，分析阴离子在阳极上失电子的顺序。
(2)金属被腐蚀溶解的作阳极，被保护不被腐蚀的作阴极。
(3)在写电极反应式时，要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等对电极产物的影响。
【注意】（1）首先看阳极的电极材料（是否为活泼电极）；（2）总反应式时标注电解或通电，弱电解质写分子式;（3）二次电池充电即电解，与放电的电极反应式颠倒即可(前面以讲，不再赘述)；（4）看题意，判断环境，推产物，无论陌生，模型是通用的，与原电池电极反应式书写类推
关键能力提升
关键能力提升
书写电极反应式的技巧
1.审题干及装置图，明确是原电池还是电解池；审要求，明确写哪个电极上的反应，是写电极反应还是电池反应。
2.仔细研究装置图中的物质变化或微粒变化，确定反应物和产物。
3.分析反应方向及化合价变化，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒以及电解质的酸碱性等，配平电极反应式。
特别提醒　非水介质配平电极反应两端电荷时，不能用H+或OH-。
热点强化13 电极反应式的书写
热点专练
1.[2024·浙江6月选考，19(4)节选]氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示，正极上的电极反应式是　　　 　　　 　。
O2+4e-+2CO2===2
C2H5OH+3H2O-12e-===2CO2+12H+
3.丙烯是一种燃料，以熔融碳酸盐(用MCO3表示)为电解质，丙烯 空气燃料电池的负极的电极反应式为_____________________________________
　　。
CH2==CH—CH3 -18e-+9C===12CO2
+3H2O
【思维方法】熟悉常考燃料电池正极的电极反应式(可用加减法来写复杂的负极)
由于电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，
酸性电解质溶液： ；
碱性电解质溶液： ；
固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－；
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
关键能力提升
2.乙醇燃料电池(电极材料a和b均为惰性电极)广泛应用于微型电源、能源汽车、家用电源、国防等领域，工作原理如图所示，写出负极的电极反应式：　　　　　　　　　　　。
关键能力提升
(2)如图所示的 HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为
______________________________________________________________。
2HCOOH+O2+2OH-===2HC+2H2O(或2HCOO-+O2===2HC)
[2020·江苏，20(2)]4.研究 HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。
(1)电池负极上的电极反应式为__________　　　 　　　　； 放电过程中需补充的物质A为　　　　(填化学式)。
HCOO-+
2OH--2e-===HC+H2O　
H2SO4
5.[2022·河北，16(4)]在允许O2-自由迁移的固体电解质燃料电池中，CnH2n+2放电的电极反应式为　 　 　 　　　　。
CnH2n+2-(6n+2)e-+(3n+1)O2-===nCO2+(n+1)H2O
6.[2024·北京，16(3)①]研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNO3，其原理示意图如右。
电极a表面生成的电极反应式：_____________
　　　　　 　　。
N2+6H2O-10e-
===2N+12H+
7.[2022·湖南，16(2)③]一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下：
利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极反应式为___________
　　　　　　 　。
12H+===C2H4+4H2O、AgCl+e-===Ag+Cl-
2CO2+12e-+
关键能力提升
8.使用惰性电极通过电解原理也可以制取甲醇，其反应装置如图所示：
电极a接电源的　　(填“正”或“负”)极；生成甲醇的电极反应式为_________________
　　　　　　　　。
负
CO2+6e-+6H+===
CH3OH+H2O
9.电解法处理含氰废水是常用方法之一，其原理如图所示。
(1)电解时，阴极是　　(填“A”或“B”)。
(2)电解时，CN-发生反应的电极反应式是________　　　
　　　　　　　　　 　。
A
10e- +12OH-===2C+N2↑+6H2O
2CN--
关键能力提升
10.[2022·江苏，17(1)①]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。
电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性溶液，阴极区为盐酸，电解过程中转化为。电解时阳极发生的主要电极反应为
　　　　　 　　　(用电极反应式表示)。
+2Cl--e-===
关键能力提升

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