第三節 電解池第一課時電解原理課標要求1了解電解池的構造，理解電解原理。2能夠正確書寫電解的電極反應式和總反應式。 1.電解池組成“三條件”：外接電源；電解質溶液；閉合回路。2離子放電“兩順序”(惰性電極)：陽極：s2ibrcloh。陰極：agfe3cu2h(酸)sn2fe2zn2h(h2o)al3。3電解池陰、陽極“四特點”：陽極：外接直流電源正極流出電子發生氧化反應陰離子移向。陰極：外接直流電源負極流入電子發生還原反應陽離子移向。1電解cucl2溶液的實驗電解裝置電解過程分析通電前存在微粒cu2、cl、h、oh微粒運動自由移動通電后微粒運動cu2、h移向陰極cl、oh移向陽極電極反應陰極：cu22e=cu陽極：2cl2e=cl2電解反應實驗現象陰極：覆蓋一層紅色固體陽極：有氣泡放出；聞到刺激性的氣味；濕潤的淀粉碘化鉀試紙變為藍色2電解的概念使電流通過電解質溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。3電解裝置電解池(1)概念：將電能轉變為化學能的裝置。(2)構成條件。兩個電極：陽極與電源正極連接；陰極與電源負極連接。電解質溶液或熔融電解質。直流電源。構成閉合回路。(3)工作原理：電極反應類型。陽極氧化反應；陰極還原反應。電子流向：電源負極陰極；陽極電源正極。電流方向：電源正極陽極；陰極電源負極。離子流向：陽離子陰極；陰離子陽極。1陰、陽離子在電解過程中的移動方向與在原電池中的移動方向有什么區別和聯系？提示：原電池中，陽離子移向正極；陰離子移向負極；電解池中，陽離子移向陰極；陰離子移向陽極。即陽離子都是移向發生還原反應的電極，陰離子都是移向發生氧化反應的電極 。2在氯化銅溶液中除了cu2 和cl之外還有h和oh，這兩種離子為什么沒有得到或失去電子？提示：電解時，溶液中離子的放電先后順序與離子的氧化性或還原性有關，氧化性強的陽離子先得電子被還原，還原性強的陰離子先失電子被氧化。cu2比h更容易得電子，而cl比oh更容易失電子，可從氧化性強弱的角度比較得電子的順序，從還原性強弱的角度比較失電子的順序。1電解池電極的判斷2電解池的工作原理接通外界電源后，電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極，經過陰、陽離子的定向運動形成內電路，再從電解池的陽極流出，并沿導線流回電源的正極，如圖所示。3電解產物的判斷方法(1)陽極產物的判斷：先看電極再判斷，如果是活性電極(除au、pt以外的金屬電極是活性電極)，則電極材料失去電子，被溶解；如果是惰性電極(是指石墨、au、pt等電極)，根據陰離子的放電順序判斷。陰離子的放電順序：s2ibrcloh含氧酸根f。(2)陰極產物的判斷：直接根據陽離子放電順序判斷。陽離子放電順序：aghg2fe3cu2h(酸)pb2sn2fe2zn2h(水)al3mg2na。1.如圖所示是電解cucl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關判斷正確的是()aa為負極、b為正極ba為陽極、b為陰極c電解過程中，d電極質量增加d電解過程中，氯離子濃度不變解析：選c電流從電源的正極流出，因此a為電源正極，b為負極，則c為陽極，d為陰極；電解cucl2溶液電極反應為陽極(c電極)：2cl2e=cl2，陰極(d電極)：cu22e=cu，故c項正確。2寫出用惰性電極電解下列溶液的電極反應式和總反應方程式：(1)電解nacl溶液：陽極：_；陰極：_。總反應式：_。(2)電解cuso4溶液：陽極：_；陰極：_。總反應式：_。答案：(1)2cl2e=cl22h2e=h22nacl2h2oh2cl22naoh(2)4oh4e=o22h2o2cu24e=2cu2cuso42h2o2cuo22h2so4方法技巧電解方程式的書寫步驟以用石墨作電極電解cuso4溶液為例。第一步：明確溶液中存在的離子。陽離子：cu2、h；陰離子：oh、so。第二步：判斷陰陽兩極附近離子種類及離子放電順序。陰極：cu2h；陽極：ohso。第三步：寫出電極反應式和總的電解方程式。陰極：2cu24e=2cu；陽極：2h2o4e=o24h。根據得失電子數相等，兩極反應式相加得總方程式：電解規律(惰性電極)類型電極反應特點實例電解對象電解質濃度ph電解質溶液復原電解水型陰：4h4e=2h2陽：4oh4e=2h2oo2naoh水增大增大加水h2so4水增大減小加水na2 so4水增大不變加水電解電解質型電解質電離出的陰、陽離子分別在兩極放電hcl電解質減小增大通入氯化氫氣體cucl2電解質減小加入氯化銅固體放h2生堿型陰極：h2o放h2生堿陽極：電解質陰離子放電nacl電解質和水生成新電解質增大通入氯化氫氣體放o2生酸型陰極：電解質陽離子放電陽極：h2o放o2生酸cuso4電解質和水生成新電解質減小加入氧化銅1用惰性電極電解下列溶液，下列說法正確的是()a電解稀硫酸，實質上是電解水，故溶液ph不變b電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗oh，故溶液ph減小c電解硫酸銅溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為12d電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為11解析：選d電解稀硫酸，實質上是電解水，硫酸的濃度增大，ph減小，a項錯誤；電解稀naoh溶液，也是電解水，naoh溶液的濃度增大，ph增大，b項錯誤；電解cuso4溶液，陰極產物是cu，陽極產物是o2，由于兩電極通過電量相等，故生成cu與o2的物質的量之比為21，c項錯誤；電解cucl2溶液實質是電解cucl2，陽極產物cl2，陰極產物cu，由于兩極通過電量相等，生成cu和cl2的物質的量之比為11，d項正確。2從h、k、cu2、cl、so中選取適當的離子組成符合下列情況的電解質，進行電解(陽離子只能使用一次)。(1)以碳棒為電極進行電解，電解質的物質的量減少，水的物質的量保持不變，兩極都有氣體生成，氣體體積相同，則該電解質的化學式為_，電解的陰極反應_，電解的陽極反應_，電解的總方程式是_。(2)以鉑絲為電極進行電解，水的物質的量減小，電解質的物質的量保持不變，兩極都有氣體生成，氣體體積比為21，則該電解質的化學式為_，陰極反應式為_，陽極反應式為_。(3)以惰性電極電解，電解質的物質的量減少，水的物質的量也減少，ph下降，則電解質的化學式為_，電解的總方程式為_。解析：(1)以碳棒為電極進行電解，電解質的物質的量減少，水的物質的量保持不變，兩極都有氣體生成，氣體體積相同，則該電解質的化學式為hcl，電解的陰極反應為2h2e=h2，電解的陽極反應為2cl2e=cl2，電解的總方程式是2hcl電解,h2cl2。(2)以鉑絲為電極進行電解，水的物質的量減少，電解質的物質的量保持不變，兩極都有氣體生成，氣體體積比為21，則該電解質為活潑金屬的含氧酸鹽，其化學式為k2so4，陰極h得到電子，電極反應式為4h4e=2h2，oh在陽極失去電子，電極反應式為4oh4e=2h2oo2。(3)以惰性電極電解，電解質的物質的量減少，水的物質的量也減少，ph下降，則電解質為不活潑金屬的含氧酸鹽，化學式為cuso4，電解的總方程式為2cuso42h2o2cuo22h2so4。答案：(1)hcl2h2e=h22cl2e=cl22hclh2cl2(2)k2so44h4e=2h24oh4e=2h2oo2(3)cuso42cuso42h2o2cuo22h2so4三級訓練節節過關1下列裝置屬于正在工作的電解池的是(其中c表示石墨)()解析：選c構成電解池的條件：直流電源，兩個電極，電解質溶液或熔融電解質并形成閉合回路。a項乙醇不是電解質，b項無電源，d項把開關閉合才是工作的電解池。2.某小組設計電解飽和食鹽水的裝置如右圖，通電后兩極均有氣泡產生，下列敘述正確的是()a銅電極附近觀察到黃綠色氣體b石墨電極附近溶液先變紅c溶液中的na向石墨電極移動d銅電極上發生還原反應解析：選da項，電解飽和食鹽水時，若電極為惰性電極，則兩極分別產生氯氣和氫氣，而現在cu作電極時仍產生兩種氣體，說明cu為陰極，石墨為陽極，則石墨電極附近有氯氣產生，錯誤；b項，石墨為陽極，cu為陰極，氫離子放電生成氫氣，則銅電極附近溶液先變紅，錯誤；c項，電解池中的陽離子向陰極移動，所以鈉離子向cu極移動，錯誤；d項，銅電極為陰極，發生還原反應，正確。3用惰性電極電解足量的cu(no3)2溶液，下列說法中不正確的是()a陰極發生的電極反應為cu22e=cub陽極發生的電極反應為4oh4e=2h2oo2c若有6.4 g金屬cu析出，放出的o2為0.05 mold恰好電解完時，加入一定量的cu(no3)2溶液可恢復到原來的濃度解析：選d惰性電極電解足量的cu(no3)2溶液，陰極的電極反應為cu22e=cu，陽極的電極反應為4oh4e=2h2oo2，若有6.4 g金屬cu(即0.1 mol)析出，轉移電子0.2 mol，放出的o2為0.2 mol40.05 mol，恰好電解完時，應加入一定量的cuo溶液可恢復到原來的濃度，a、b、c正確，d錯誤。4在如圖中，甲燒杯中盛有100 ml 0.50 moll1 agno3溶液，乙燒杯中盛有100 ml 0.25 moll1 cucl2溶液，a、b、c、d均為質量相同的石墨電極，如果電解一段時間后，發現a極比c極重1.9 g。(1)電源e為_極。(2)a極的電極反應式為_，析出物質_mol。(3)b極的電極反應式為_，析出氣體_ml(標準狀況)。(4)d極的電極反應式為_，析出氣體_ml(標準狀況)。(5)甲燒杯中滴入石蕊溶液，_極附近變紅，如果繼續電離，在甲燒杯中最終得到_溶液。解析：(1)電解池中，發現a極比c極重1.9 g，則a極是陰極，和電源的負極相連即e是負極，f是正極，b是陽極，c是陰極，d是陽極。(2)a極是陰極，電極反應式為age=ag，析出金屬銀，c是陰極，電極反應式為cu22e=cu，析出金屬銅，a極比c極重1.9 g，設電路中轉移電子的物質的量為x，則108 gmol1x gmol1x1.9 g，x0.025 mol，析出金屬銀的物質的量是0.025 mol。(3)b是陽極，該極上是氫氧根離子失電子，電極反應為4oh4e=h2oo2，電路中轉移電子0.025 mol，生成氧氣是1/40.025 mol0.006 25 mol，體積是0.006 25 mol22.4 lmol10.14 l140 ml。(4)d是陽極，該極上的電極反應是2cl2e=cl2，電路中轉移電子0.025 mol，生成氯氣是0.025 mol0.012 5 mol，體積是280 ml。(5)電解硝酸銀溶液，在陰極上析出ag，陽極上放出o2，產生硝酸，滴入石蕊溶液，顯紅色。答案：(1)負(2)age=ag0.025(3)4oh4e=2h2oo2140(4)2cl2e=cl2280(5)bhno31下列關于電解池的敘述中不正確的是()a與電源正極相連的是電解池的陰極b與電源負極相連的是電解池的陰極c在電解池的陽極發生氧化反應d電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極解析：選a陽極與電源的正極相連，陰極與電源的負極相連；陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應。電子流向：負極陰極；陽極正極。2用鉑電極電解下列溶液時，陰極和陽極上的主要產物分別為h2和o2的是()a稀hcl溶液b稀na2so4溶液ccucl2溶液 d酸性agno3溶液解析：選ba項，電解稀hcl溶液，陰極產物為h2，陽極產物為cl2，錯誤；b項， 電解na2so4溶液，實際上是電解水，陰極產物為h2，陽極產物為o2，正確；c項，電解cucl2溶液，陰極產物為cu，陽極產物為cl2，錯誤；d項，電解酸性agno3溶液，陰極產物為ag，陽極產物為o2和hno3，錯誤。3電解某溶液時，某一電極上有一種刺激性氣味的氣體產生，下列有關此電解反應的說法不正確的是()a產生這種氣體的電極一定是陽極b若另一極上也有氣體產生一定是氫氣c產生刺激性氣味的氣體的電極反應是氧化反應d不能判斷是哪一極解析：選d陰極只可能產生氫氣這一種氣體，所以產生刺激性氣味氣體的電極一定是陽極，此氣體是氧化反應產物。4.利用如圖裝置電解硫酸銅溶液，下列說法正確的是()ab電極上發生氧化反應b該裝置能將化學能轉變成電能c電解質溶液中cu2從b電極向a電極遷移d若a為銅，則a的電極反應式為cu2e=cu2解析：選db與電源負極相連，b為陰極，陰極上發生還原反應，a項錯誤；該裝置是電解池，將電能轉化為化學能，b項錯誤；電解池中，陽離子(cu2)向陰極(b極)移動，c項錯誤；a為陽極，若a為cu，屬于活性電極，則陽極反應為cu2e=cu2，d項正確。5用陽極x和陰極y電解z的水溶液，電解一段時間后，再加入w，能使溶液恢復到電解前的狀態，則下列符合題意的一組是()選項xyzwacfenaclh2obptcucuso4cuso4溶液ccch2so4h2odagfeagno3agno3晶體解析：選ca項，陽極為惰性電極，在陽極是cl放電，2cl2e=cl2，在陰極是h放電，2h2e=h2，通入hcl(g)能使溶液恢復到原狀態，a項不符合題意；b項，陽極為惰性電極，在陽極是oh放電，4oh4e=o22h2o，在陰極是cu2放電，2cu24e=2cu，加入cuo(s)能使溶液恢復到原狀態，b項不符合題意，c項，兩電極均為惰性電極，在陰極是h放電，在陽極是oh放電，其實質是電解水，加適量水可使溶液恢復到原狀態，c項符合題意；d項，ag作陽極，為活性電極，電極反應為age=ag，陰極反應為age=ag，agno3溶液濃度不變。6在pha的某電解質溶液中，插入兩支惰性電極通直流電一段時間后，溶液的pha，則該電解質可能是()anaoh bh2so4cagno3 dna2so4解析：選a電解naoh溶液相當于電解水，naoh溶液濃度增大，使溶液的ph升高，a項正確；電解h2so4溶液和電解na2so4溶液相似，都使溶液濃度增大，所以溶液的ph分別減小、不變，b、d兩項均不正確；電解agno3溶液生成hno3，溶液的ph減小，c項不正確。7.在右圖所示的裝置中，x、y分別是直流電源的兩極，通電后發現a極極板質量增加，b極極板處有無色無臭氣體放出，符合這一情況的是()選項a極板b極板x電極z溶液a鋅石墨負極cuso4b石墨石墨負極naohc銀鐵正極agno3d銅石墨負極cucl2解析：選a本題突破口是“a極極板質量增加”，據此判斷a極一定是陰極，則b極一定是陽極。a是惰性陽極電解cuso4，符合題意；b的實質是電解水，兩極都產生氣體，不符合題意；c的陽極是鐵，是活性電極，不符合題意；d的陽極生成氯氣，是有刺激性氣味的氣體，不符合題意。8下圖所示的電解池和中，a、b、c和d均為pt電極。電解過程中，電極b和d上沒有氣體逸出，但質量均增大，且增重bd。符合上述實驗結果的鹽溶液是()選項xyamgso4cuso4bagno3pb(no3)2cfeso4al2(so4)3dcuso4agno3解析：選d由圖示可知：a、c為陽極，b、d為陰極。a項和c項，在電解池中b極發生反應2h2e=h2，不符合題意；b項，電解池中d極發生2h2e=h2，不符合題意；d項，b、d極分別發生反應cu22e=cu,2ag2e=2ag，且m(cu)no，則oh先失電子，反應式為4oh4e=2h2oo2或2h2o4e=4ho2，d極作陰極，其反應式為age=ag，析出金屬2.16 g銀單質，整個電路轉移電子0.02 mol，故產生氧氣0.02 mol0.005 mol，其在標準狀況下的體積v(o2)0.005 mol22.4 lmol10.112 l。(2)b作陰極，陽離子在陰極上放電，cu2先得電子，其反應式：cu22e=cu，根據題目信息，此電極有氣體產生，應是h得電子，其反應式：2h2e=h2或2h2o2e=h22oh。(3)bc兩極產生氣體體積相等，即產生氫氣的物質的量為0.005 mol，需得到電子0.01 mol，但整個電路共通過0.02 mol電子，推得n(cu2)0.01/2 mol0.005 mol，故c(cucl2)0.005/(50103)moll10.10 moll1。答案：(1)陽4oh4e=2h2oo20.112(2)陰cu22e=cu2h2e=h2或2h2o2e=h22oh(3)0.101用石墨電極電解cucl2和kcl混合溶液，電解初期陰極和陽極分別析出的物質是()ah2、cl2 bcu、cl2ch2、o2 dcu、o2解析：選b電解前溶液中的陽離子有cu2、k、h，陰離子有cl、oh，陽離子放電順序cu2hk，陰離子放電順序cloh，則電解初期陰極產物為cu，陽極產物為cl2。2同溫、同壓下，用惰性電極在u形管中電解下列物質的水溶液，消耗相同的電量，生成氣體體積最大的是()a飽和食鹽水 bcucl2溶液ccuso4溶液 dnaoh溶液解析：選a電解飽和食鹽水，兩極分別產生氫氣和氯氣，假設轉移2 mol電子，生成氫氣和氯氣各1 mol，共2 mol；而電解cucl2溶液產生的氣體只有氯氣，轉移2 mol電子，生成氯氣1 mol；電解cuso4溶液，產生的氣體只有氧氣，轉移2 mol電子，生成氧氣0.5 mol；電解naoh溶液，兩極分別產生氫氣和氧氣，轉移2 mol電子，生成氫氣1 mol、氧氣0.5 mol，共1.5 mol。3用惰性電極電解下列溶液一段時間后再加入一定量的某種純凈物(方括號內物質)，能使溶液恢復到原來的成分和濃度的是()aagno3agno3 bnaohh2ockclkcl dcuso4cu(oh)2解析：選ba4agno32h2o4ago24hno3脫離反應體系的物質是4ago2，相當于2ag2o，所以應當加入適量ag2o才能復原。b.2h2o2h2o2脫離反應體系的是2h2o2，相當于2h2o，加入適量水可以復原。c.2kcl2h2o2kohh2cl2脫離反應體系的是h2cl2，相當于2hcl，應通入適量hcl氣體才能復原。d.2cuso42h2o2h2so42cuo2脫離反應體系的是2cuo2，相當于2cuo，加入適量cuo可以復原。4.海水中含有豐富的鋰資源，研究人員開發了一種只能讓鋰離子通過的特殊交換膜，并運用電解實現從海水中提取高濃度的鋰鹽，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()aa連接電源的正極bli的移動方向是從海水進入到鹽酸中c一段時間后，b電極附近溶液的ph降低d電解過程中還可能獲得有經濟價值的副產物氫氣和氯氣解析：選ca項，a是電解池的陽極，連接電源的正極，正確；b項，電解時陽離子向陰極移動，故li的移動方向是從海水進入到鹽酸中，正確；c項，b電極附近溶液中的h得電子被還原，促進水的電離，使c(oh)c(h)，陰極區溶液ph增大，不正確；d項，整個電解過程中陰極得到氫氣，陽極得到氯氣，正確。5根據金屬活動性順序表，cu不能發生cu2h2o=cu(oh)2h2的反應。但選擇恰當電極材料和電解液進行電解，這個反應就能變為現實。下列四組電極和電解液中，能實現該反應最為恰當的是()選項abcd陽極石墨棒cucucu陰極石墨棒石墨棒fept電解液cuso4溶液na2so4溶液h2so4溶液h2o解析：選b本題考查一些不能自發進行的氧化還原反應實現的條件，可以用電解方法，cu作陽極時，自身失電子，電極反應為cu2e=cu2，陰極反應為2h2e=h2，a項不符合；b項， na2so4溶液起增強導電性作用，電解總反應為cu2h2ocu(oh)2h2，符合題意；c項，電解液h2so4會與生成的cu(oh)2發生中和反應，實際上不會生成cu(oh)2，不符合；d項，h2o導電能力不強，不符合。6將0.2 mol agno3、0.4 mol cu(no3)2、0.6 mol kcl溶于水，配成100 ml溶液，用惰性電極電解一段時間后，若在一極析出0.3 mol cu，此時在另一極上產生的氣體體積(標準狀況)為()a4.48 l b5.6 lc6.72 l d7.84 l解析：選b解答此題很容易出現的錯誤是根據溶液中存在的離子及放電順序直接計算，實際上把三種物質溶于水后，agno3和hcl之間發生反應，kcl剩余0.4 mol。與放電有關的離子有：0.4 mol cu2、0.4 mol cl及h、oh，陰極發生反應：cu22e=cu，生成0.3 mol cu時，通過電子0.6 mol；陽極先發生反應：2cl2e=cl2，當0.4 mol cl放電時，通過電子0.4 mol，生成cl2 0.2 mol，陽極再發生反應：4oh4e=2h2oo2，根據陰、陽兩極通過電子數相等得，再通過0.2 mol電子時，生成0.05 mol o2，所以陽極共生成氣體0.25 mol，即體積為5.6 l(標準狀況)。7按如圖甲裝置進行實驗，若乙中橫坐標x表示流入電極的電子的物質的量，下列敘述不正確的是()ae表示生成銅的物質的量be表示反應消耗水的物質的量cf表示生成硫酸的物質的量df表示反應生成氧氣的物質的量解析：選c由甲可知，電解的是cuso4溶液，總反應為2cuso42h2o2cuo22h2so4，在此化學方程式轉移4個電子，可得關系：2cuso42h2o2cuo22h2so44e2 mol2 mol2 mol 1 mol 2 mol4 mol乙圖中表示轉移4 mol電子，據此可作判斷，a項，生成銅2 mol，正確；b項，消耗水2 mol，正確；c項，生成硫酸2 mol，圖中生成硫酸1 mol，錯誤；d項，生成o2 1 mol，正確。8.用右圖所示裝置(x、y是直流電源的兩極)分別進行下列各組實驗，則下表中所列各項對應關系均正確的一組是()選項電源x極通電前u形管中液體通電后現象及結論a正極na2so4溶液u形管兩端滴入酚酞溶液后，a端呈紅色b正極agno3溶液b端電極反應為4oh4e=2h2oo2c負極kcl和cucl2混合溶液相同條件下，a、b兩端產生的氣體總體積有可能相等d負極fe(oh)3膠體和導電液b端液體顏色加深解析：選cx為正極，電解na2so4溶液時，實質是電解水，a端的電極為陽極，oh放電，a端c(h)c(oh)，滴加酚酞溶液不變色，a錯誤；x為正極，電解agno3溶液時，b端的電極為陰極，電極反應為age=ag，b錯誤；x為負極，a端的電極為陰極，fe(oh)3膠體粒子帶有正電荷向a端移動，a端液體顏色加深，d錯誤。925 時，用石墨電極電解2.0 l 0.5 moll1cuso4溶液。5 min后，在一個石墨電極上有6.4 g cu生成。試回答下列問題：(1)發生氧化反應的是_極，電極反應為_。(2)若電解后溶液的體積不變，則電解后溶液的ph為_。(3)若將溶液恢復到與電解前一樣，則需加入_mol的_。(4)若用等質量的兩塊銅片代替石墨作電極，電解后兩銅片的質量相差_g，電解液的ph_(填“變小”“變大”或“不變”)。解析：(1)n(cuso4)2.0 l0.5 moll11.0 mol，而在陰極析出的cu為0.1 mol，故cuso4未完全電解，陽極發生氧化反應，電極反應為4oh4e=2h2oo2。(2)總反應為2