電解池（一）典型例題【例1】把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚酞試液混合溶液的玻璃皿中（如圖所示平面圖），經過一段時間后，首先觀察到溶液變紅的區域是（）A、Ⅰ和Ⅲ附近B、Ⅰ和Ⅳ附近C、Ⅱ和Ⅲ附近D、Ⅱ和Ⅳ附近解析：此題將電解知識與原電池知識揉和在一起。要解決此問題，必須要從概念、模型、電極名稱、電極反應式等方面去區分，這些知識都弄清楚了，才能順利解答此題，達到“在應用中理解、在理解中應用”的效果。左圖為電解池，Fe為陽極，陽極反應為：Fe-2e-==Fe2+；Zn為陰極，陰極反應為：2H++2e-==H2↑，因此Ⅰ區域c(OH-)變大，堿性增強使酚酞變紅；右圖為原電池，Fe為正極，正極反應式為：2H2O+O2+4e-==4OH-，因此Ⅳ區域c(OH-)變大，堿性增強使酚酞變紅。答案：B點評：對比是深化理解的“良藥”，是化學學習的一種重要學科方法。可以將有聯系或易混淆的知識放在一起比較，如電解知識與原電池知識、電解池與電鍍池等；也可以將形似而質異或形異而質似的習題放在一起比較分析，以此來加深對知識的理解。【例2】用Pt電極電解含有各0.1molCu2+和X3+的溶液，陰極析出固體物質的質量m(g)與溶液中通過電子的物質的量n(mol)的關系見圖示。則離子的氧化能力由大到小排列正確的是（）A、Cu2+＞X3+＞H+B、H+＞X3+＞Cu2+C、X3+＞H+＞Cu2+D、Cu2+＞H+＞X3+解析：有些學生沒認真分析，就將X3+與Fe3+聯系起來，選擇C答案。這其實是簡單記憶陽離子放電順序導致定勢思維造成的結果。本題的解題信息在圖象中：一通電就有固體析出，且通過0.2mol電子后，再沒有固體析出了，說明是Cu2+放電的結果。X3+不放電，故答案應為D。答案：D點評：上例充分說明理解的重要性，也強調記憶的靈活性。理解是記憶的前提，記憶是理解的歸宿。將記住的東西置于知識出現的背景中，并與具體問題結合起來進行處理，掌握學過的知識才能事半功倍。【例3】在25℃時，將2個銅電極插入到一定的Na2SO4飽和溶液中，通直流電電解并不斷攪拌，當陰極上收集到amol的氣體的同時，溶液中析出了bmol的結晶水合物Na2SO4·10H2O，若保持溫度不變，則所剩溶液中溶質的質量分數是()A.B.C.D.解析：《考試說明》要求：理解電解原理，理解溶液中溶質的質量分數的概念。通電電解發生的電極反應：陽極為Cu-2e＝Cu2+，陰極為2H＋+2e＝H2↑通電電解時總的化學反應方程式為：Cu+2H2O=====Cu(OH)2↓+H2↑陰極逸出amolH2，水被電解了2amol，根據溶解度知識，不難求出答案為C。答案：C電解點評：電解2H2O=====2H2↑+O2↑陰極逸出amolH2，水被電解了amol，其答案為D。可見因一字之差(“銅”與“鉑”)，答案各異。由此再次強調提高審題的準確性是多么地必要。【例4】通以相等的電量，分別電解等濃度的硝酸銀和硝酸亞汞（亞汞的化合價為+1價）溶液，若被還原的硝酸銀和硝酸亞汞的物質的量之比n（硝酸銀）︰n（硝酸亞汞）=2︰1，則下列表述正確的是（）A、在兩個陰極上得到的銀和汞的物質的量之比n（Ag）︰n（Hg）=2︰1B、在兩個陽極上得到的產物的物質的量不相等C、硝酸亞汞的分子式為HgNO3D、硝酸亞汞的分子式為Hg2(NO3)2解析：通以相等的電量即是通過相同的電子數，銀和亞汞都是+1價，因此，得到的單質銀和汞的物質的量也應相等；又因電解的n（硝酸銀）︰n（硝酸亞汞）=2︰1，硝酸銀的化學式為AgNO3，故硝酸亞汞的化學式不可能為HgNO3，只能為Hg2(NO3)2。所以，正確選項為D。答案：D點評：有關電解的計算：通常是求電解后某產物的質量、物質的量、氣體的體積、某元素的化合價以及溶液的pH、物質的量濃度等。運用電子守恒原理解答較好。【例5】某學生想制作一種家用環保型消毒液發生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使Cl2被完全吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液，設計了如圖的裝置，則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是（）A、a為正極，b為負極；NaClO和NaClB、a為負極，b為正極；NaClO和NaClC、a為陽極，b為陰極；HClO和NaClD、a為陰極，b為陽極；HClO和NaCl解析：用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液發生的反應是：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，副反應為：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O，則可推知使Cl2被完全吸收制得有較強殺菌能力的消毒液的主要成分是NaClO和NaCl溶液，其中起消毒作用的是NaClO溶液。電解過程中陰極產生H2，結合圖示，消毒液發生器的液體上部空間充滿的是H2，故電源a極是負極，b為正極。所以答案為B。答案：B點評：考查綜合運用原電池、電解池原理、氯堿工業原理和Cl2化學性質等，解決社會生活中問題的能力，同時，也考查學生理解，分析數據獲取新信息能力。【例6】電解食鹽溶液的氯堿生產技術，已由傳統的隔膜法變革為離子膜法高新技術。這種技術進步，如下表所示：表1產品液堿質量比較項目離子膜法

隔膜法

隔膜法

NaOH%35（已有50%的報道）10～1230NaCl%0.002514～164Na2CO3%0.02（一般不計量）1表2能耗與蒸汽用量比較（以NaOH質量分數為50％作比較基準）項目離子膜法隔膜法電解用電度/噸21602600蒸汽用電度/噸80700蒸量用電度/噸0.403.5隔膜法和離子膜法新技術中所用的膜有本質區別。前者是有條件地阻止陰、陽極電解產物相混合的多孔石棉隔膜。后者由陽離子交換樹脂（幾類氟碳樹脂）組成，樹脂的高分子骨架上接有能電離出H+而可與Na+等陽離子交換的離子交換基團—SO3H、—COOH，所以是一類厚度雖僅0.l～0.5mm，但一般只允許溶液中的陽離子在膜中通過，更不能自由通過氣體或液體的陽離子交換膜。試從自然科學、生產技術與社會發展的綜合角度，系統簡答下列相關問題。（1）在所給離子膜法電解食鹽溶液示意圖中的括號內，填寫開始電解時進入電解槽用作電解液的液體A、B的組成名稱，以及電解產出氣體C、D的化學式，并簡述其通過電解液的循環電解，直接生產純濃液堿的電化學原理。離子膜法電解槽的極間距，由于膜在電極間的結構緊湊而遠小于隔膜法電解槽，這將如何影響能耗？（2）傳統隔膜法的陰極電解堿液，它所含NaOH的質量分數，為什么只能控制得低些？（3）試對比評價本離子膜法科技進步的經濟、社會效益。解析：（1）在直流電場中的陽離子交換膜，只能讓陽離子透過、遷移進入陰極室，而不容陰極室里的陰離子透過、遷移進入陽極室。這種選擇性的透過作用，使精制飽和食鹽水在陽極室中經循環電解，通過Cl－的陽極氧化和Na＋的遷移入陰極室而變為淡鹽水；使淡堿液或純水在陰極室中經循環電解，通過H2O（H+）的陰極還原，積累OH－和Na+而變為純燒堿濃溶液。電解槽的極間距變短，兩極間的溶液電阻就減小，可相應降低電解電壓而節省電能。（2）傳統的隔膜法使用的石棉隔膜，并無離子膜所有阻止OH－向陽極遷移的功能。當稍為提高陰極堿液的濃度時，將明顯增大OH－向陽極的遷移量，必首先由于Cl2和OH－的反應而相應顯著降低該電解生產的電流效率。（3）離子膜法生產與傳統的隔膜法相反，無需再為電解堿液脫鹽（盡量回收NaCl）濃縮；經濟效益高，生產效率高，產品燒堿純且濃，能耗低、蒸汽省。隔膜法生產中，更因制作、使用石棉隔膜，必發生硅酸鹽纖維（粉塵）污染環境的問題，有使部分操作工人患肺癌職業病的危險。可見，以電化學科學原理為核心，通過為其所開發的離子膜法電解生產的跨學科高新技術，優化了資源、能源的利用，變污染環境的生產為“清潔生產”，更有其適應可持續發展需要的高社會效益。答案：（1）A為飽和食鹽溶液，B為淡堿液或純水，C為Cl2，D為H2。極間距減小，可降低電解電壓而節省電能。循環電解時，陽極液中的Na+，能在Cl－陽極氧化成Cl2的同時，透過陽離子交換膜遷移入陰極室；陰極液中的H2O在陰極還原生成H2和OH－，其中OH－因受阻于陽離子交換膜而與Na+共存于陰極室，最終使陰極液成為產品純濃液堿。（2）為減少OH－向陽極的遷移量，以保持較高的電流效率。（3）詳見解析。（二）基礎練習一、選擇題1．在原電池和電解池的電極上所發生的反應，同屬氧化反應或同屬還原反應的是（）A、原電池正極和電解池陽極所發生的反應B、原電池正極和電解池陰極所發生的反應C、原電池負極和電解池陽極所發生的反應D、原電池負極和電解池陰極所發生的反應2．下列關于電解精煉銅的敘述中不正確的是（）A.粗銅板：陽極B.電解時，陽極發生氧化反應，而陰極發生的反應為Cu2++2e-==CuC.粗銅中所含Na、Fe、Zn等雜質，電解后以單質形式沉積槽底，形成陽極泥D.電解銅的純度可達99.95%~99.98%3．在鐵制品上鍍一定厚度的鋅層，以下方案設計正確的是（）A.鋅作陽極，鐵作陰極，溶液中含有鋅離子B.鉑作陰極，鐵作陽極，溶液中含有鋅離子C.鐵作陽極，鐵作陰極，溶液中含亞鐵離子D.鋅作陰極，鐵作陽極，溶液中含鋅離子4．用惰性電極實現電解，下列說法正確的是（）A電解稀硫酸溶液，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電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1:2D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1:15．在①電解是將電能轉化為化學能；②電解是將化學能轉變成電能；③電解質溶液導電是化學變化，金屬導電是物理變化；④不能自發進行的氧化還原反應可通過電解的原理實現；⑤任何物質被電解時，必導致氧化還原反應發生；這五種說法中正確的是（）A.①③④⑤B.②③⑤C.③④D.①②③④6．以銅棒作陽極，在鐵棒（與銅棒質量相等）表面鍍銅，用硫酸銅溶液作電解質溶液，若電鍍結束時兩極質量差為128g，則此時在鐵棒上析出銅的質量是（）A.8gB.16gC.32gD.64g7．可以將反應Zn+Br2=ZnBr2設計成蓄電池，下列4個電極反應①Br2+2e=2Br-②2Br-—2e=Br2③Zn-2e=Zn2+④Zn2++2e=Zn其中表示充電式的陽極反應和放電時的負極反應的分別是（）A．②和③B．②和①C．③和①D．④和①8．下列關于銅電極的敘述正確的是（）A.銅鋅原電池中銅是正極B.用電解法精煉粗銅時純銅作陽極C.在鍍件上電鍍銅時可用金屬銅作陽極D.電解稀硫酸制H2、O2時銅作陽極9．能夠使反應Cu+2H2O==Cu(OH)2+H2發生的是（）A.銅片作原電池的負極，碳棒作原電池的正極，氯化鈉作電解質溶液B.銅鋅合金在潮濕空氣中發生電化學腐蝕C.用銅片作陰、陽電極，電解硫酸鈉溶液D.用銅片作陰、陽電極，電解硫酸銅溶液10．用石墨作電極，電解1mol·L-1下列物質的溶液，溶液的pH保持不變的是（）A.HClB.NaOHC.Na2SO4D.NaCl11．已知電解（石墨電極）鹽酸、硫酸混合酸時兩極生成的氣體與時間關系如右圖所示，則其電解過程中溶液pH隨時間變化關系正確的是()12．13．如圖所示，圖中四種裝置工作一段時間后，測得導線上均通過了0.002mol電子，此時溶液的pH值由小到大的排列順序為（不考慮溶液的水解和溶液的體積變化）（）A.①<②<③<④B.②<①<③<④C.②<①<④<③D.①<②<④<③14．鎳氫電池是近年開發出來的可充電電池，它可以取代會產生污染的銅鎳電池。氫鎳電池的總反應式是0.5H2+NiO(OH)Ni(OH)2，根據此反應式判斷，下列敘述中正確的是（）A.電池放電時，負極周圍溶液的pH不斷增大B.電池放電時，負極反應為H2-2e-=2H+C.電池充電時，氫元素被還原D.電池充電時，鎳元素被氧化15．如圖所示，電源電壓恒定，甲、乙兩杯中分別倒入相同質量分數的稀H2SO4，合上開關后，發現電壓表V1、V2讀數U1、U2相同，小燈泡發光正常，下面說法正確的是()A．若將甲溶液中的兩極靠近，會發現電壓U2變小

B．若在乙溶液中逐漸滴入少量Ba(OH)2溶液，會發現電壓U2變小

C．若在甲溶液中逐漸滴入Ba(OH)2溶液直至過量，小燈泡先變暗后變亮

D．溶液導電的原因是通電后稀H2SO4發生電離的緣故

16．右圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發現a極板質量增加,b極板處有無色無臭氣體放出,符合這一情況的是()17．用惰性電極電解M(NO3)x的水溶液，當陰極上增重ag時，在陽極上同時產生bL氧氣（標準狀況），從而可知M的相對原子質量為（）ax/bax/bax/bax/b18．用惰性電極電解250mLNaCl和CuSO4的混合溶液，經過一段時間后兩極分別得到11.2L（標準狀況下）氣體。原混合溶液中NaCl的物質的量濃度不可能為（）二、填空題19．氨是最重要的氮肥原料。在課本里學到的合成氨技術叫哈伯法，近一個世紀，合成氨需要高溫高壓似乎是天經地義了。然而，最近有兩位希臘化學家在《科學》雜志上發表文章說，在常壓下把氫氣和用氦氣稀釋的氮氣分別通入一個加熱到570℃的電解池（如右圖），氫氣和氮氣便可在電極上合成氨，轉化率竟然高達78%。請根據以上材料回答下列問題：（1）寫出哈伯法合成氨的化學方程式：______________________________；（2）新法合成氨的電解池中能否用水溶液作電解質？_______；為什么？______________。（3）新法合成氨中所用的電解質（如圖中黑細點所示）能傳導H+，試寫出電極反應式和總反應式。陽極：____________________________；陰極_____________________________。總反應式：__________________________________。20．用下圖所示的裝置進行電解。通電一會兒，發現濕潤的淀粉KI試紙的C端變為藍色。則：(1)A中發生反應的化學方程式為__________________。(2)在B中觀察到的現象是________、________、________。(3)室溫下，若從電解開始到時間ts，A、B裝置中共收集到標準狀況下的氣體0.168L，若電解過程中無其他副反應發生，經測定電解后A中溶液體積恰為1000mL，則A溶液的pH為______。（三）能力測試1．由于FeOH2極易被氧化，所以實驗室很難用亞鐵鹽溶液與燒堿溶液反應制得純凈的FeOH2沉淀。若用下圖所示實驗方法則可制得純凈的FeOH2沉淀，已知兩極材料分別是石墨和鐵。（1）a電極材料為，其電極反應式為（2）在純水、NaCl溶液：NaOH溶液與CuC12溶液中選擇電解液d，可以是，此時白色沉淀在電極上生成；也可以是，此時白色沉淀在兩極之間的溶液中生成。（3）液體c為苯，其作用是，在加入苯之前，對溶液進行加熱處理的目的是（4為了在較短時間內看到白色沉淀，在①改用稀硫酸作電解液、②適當增大兩極間電壓、③適當縮小兩極板間距離、④適當降低電解液的溫度這四項措施中，可以采取的合理措施有（填序號）。（5）若d改為硫酸鈉溶液，當電解一段時間看到白色沉淀后，再反接電源繼續電解，除了在電極上看到氣泡外，另一明顯現象是2．右圖是一種正在投入生產的大型蓄電系統。左右兩側為電解質儲罐，中央為電池，電解質通過泵不斷在儲罐和電池間循環；電池中的左右兩側為電極，中間為離子選擇性膜，在電池放電和充電時該膜可允許鈉離子通過；放電前，被膜隔開的電解質為Na2S2和NaBr3，放電后，分別變為Na2S4和NaBr。（1）左、右儲罐中的電解質分別為：左：；右：。（2）寫出電池充電時，陽極和陰極的電極反應：陽極：；陰極：。（3）寫出電池充、放電的反應方程式：_____________________________________________________________________。（4）指出在充電過程中鈉離子通過膜的流向：__________________。第三節電解池（二）基礎練習1．BC原電池負極和電解池陽極發生的是氧化反應；原電池正極和電解池陰極發生的是還原反應。2．C3．A4．D5．A6．D7．A8．AC9．C10．C11．B12．13．A14．CD15．C16．17．C18．D19．解析：本題以新型電解池的有關反應為主體，重點考查《考試大綱》中要求的自學能力：（1）敏捷地接受試題所給出的新信息的能力；（2）將試題所給的新信息，與課內已學過的有關知識結合起來，解決問題的能力；（3）在分析評價的基礎上，應用新信息的能力。同時考查了電極反應式的書寫。答案：（1）N2+3H22NH3。（2）不能，此時水不是液態；（3）陽極：3H2–6e-==6H+(生成的H+通過電解質傳導到陰極)，陰極：N2+6H++6e-==2NH3。總反應：N2+3H22NH3。20．解析：可以認為線路中串聯了3個電解池。當選定一個為研究對象時，另外的2個可看作是線路或是電阻。先選定濕潤的淀粉KI試紙為研究對象。由于C端變為藍色，可知C端有I2生成：2I－－2e－====I