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1、1 第三节第三节电解池电解池 第第 1 课时课时电解原理电解原理 目标要求1.理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法。2.掌握电解电极反应方程式的书写。3.了解电解反应的一般规律。一、电解 1概念 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。2特点(1)电解是最强有力的氧化还原手段，是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的。(2)电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。二、电解池 1定义 把电能转化成化学能的装置。2形成条件(1)直流电源；(2)两个电极：与电源正极相连的一极是阳极；与电源负极相连的一极是阴极；(3)电解质溶液或熔融电解质；(4)形成闭合回路。3装置
2、及电极反应 以电解 CuCl2溶液为例(1)装置 (2)电极反应 阴极 Cu22e=Cu 发生还原反应 阳极 2Cl2e=Cl2发生氧化反应 总反应 CuCl2=电解 CuCl2 4.电子流向和离子流向(1)电子流向 电源负极电解池阴极 电解池阳极电源正极(2)离子流向 阳离子电解池阴极 阴离子电解池阳极 知识点一电解池 1.如图是电解 CuCl2溶液的装置，其中 c、d 为石墨电极，则下列有关判断正确的是()2 Aa 为负极，b 为正极 Ba 为阳极，b 为阴极 C电解过程中，d 电极质量增加 D电解过程中，氯离子浓度不变 答案C 解析电流从电源的正极流出，故 a 为电源的正极，b 为负极；
3、与电源正极相连的 c 为阳极，与电源负极相连的 d 为阴极。在电解过程中，因为 Cu2是阳离子，移向阴极 d，在阴极放电析出 Cu，所以 d 电极质量增加；Cl是阴离子，移向阳极 c，在阳极放电析出 Cl2，导致溶液中氯离子浓度降低。2下列有关电解池的说法正确的是()A在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极 B无论电解何种物质，阳极上失电子数都与阴极上得电子数相等 C电解氯化铜溶液时，在阴极上有气体生成 D电解 NaCl、CuCl2两种溶液，参加反应的物质是相同的 答案B 解析与负极相连的是阴极。电解氯化铜时，阳极上有氯气生成，阴极上有铜析出；电解 NaCl 溶液时，水参加了反应，而电解 C
4、uCl2溶液时，水没有参加反应。知识点二电解原理 3如图所示，X、Y 分别是直流电源的两极，通电后发现 a 极板质量增加，b 极板处有无色、无味气体放出。符合这一情况的是附表中的()a 极板 b 极板 X 电极 Z 溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 负极 CuCl2 答案A 解析由题意知，通电后 a 极板质量增加，说明有金属析出，由此可知，a 极为电解池的阴极，则 X 为电源负极，B、C 均不符合；又 b 极放出的是无色无味的气体，可淘汰 D。4在 25时，将 2 个铜电极插入到一定的 Na2SO4饱和溶液中，通直
5、流电电解并不断搅拌，当阴极上收集到 a mol 气体时，溶液中析出了 b mol 的结晶水合物 Na2SO410H2O，若保持温度不变，则所剩溶液中溶质的质量分数是()A.bb18a B.bb36a C.71b161b18a D.71b161b9a 3 答案C 解析电解发生的电极反应：阳极为 Cu2e=Cu2，阴极为 2H2e=H2。电解时总的化学反应方程式为 Cu2H2O=电解 Cu(OH)2H2，阴极逸出 a mol H2，水被电解了 2a mol，根据溶解度知识，不难求出答案为 C。如果将题中的铜电极换作铂电极，只改一个字，其电解的总反应方程式即为 2H2O=电解 2H2O2，阴极逸出
6、a mol H2，水被电解了 a mol。可见因一字之差(“铜”与“铂”)，答案各异。由此再次强调提高审题的准确性是多么的必要。知识点三电解规律应用 5用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内的物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()AAgNO3AgNO3 BNaOHH2O CKClKCl DCuSO4Cu(OH)2 答案B 解析A 项：4AgNO32H2O=电解 4AgO24HNO3脱离反应体系的物质是 4AgO2，相当于 2Ag2O，所以应当加入适量 Ag2O 才能复原。(加入 AgNO3，会使 NO 3的量增加)；B 项：2H2O=电解 2H2O2脱离反应
7、体系的是 2H2O2，相当于 2H2O，加入适量水可以复原。C 项：2KCl2H2O=电解 2KOHH2Cl2脱离反应体系的是 H2Cl2，相当于 2HCl，应通入适量 HCl 气体才能复原。(加入盐酸时，同时也增加了水)D 项：2CuSO42H2O=电解 2H2SO42CuO2脱离反应体系的是 2CuO2，相当于 2CuO，加入适量 CuO 可以复原。6用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间后，溶液的 pH 变小，并且在阳极得到 0.56 L 气体，阴极得到 1.12 L 气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是()A稀盐酸 BKNO3溶液 CCuSO4溶液 D稀硫酸 答案D 解
8、析阳极与阴极产生的气体体积比为12，相当于电解水，pH 变小说明电解了含氧酸。练基础落实 1把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中(如图所示平面图)，经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是()A和附近 B和附近 C和附近 D和附近 答案B 解析此题将电解知识与原电池知识融合在一起。要解决此问题，必须要从概念、模型、电极名称、电极反应式等方面去区分，这些知识都弄清楚了，才能顺利解答此题，达到“在应用中理解、在理解中应用”的效果。左图为电解池，Fe 为阳极，阳极反应式为 Fe2e=Fe2；Zn 为阴极，阴极反应式为 2H2e=H2，因此区域 c(OH)变大，碱性增强使酚酞变红
9、；右图为原电池，Fe 为正极，正极反应式为 2H2OO24e=4OH，因此区域 c(OH)变大，碱性增强使酚酞变红。2用惰性电极实现电解，下列说法正确的是()A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液 pH 不变 4 B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗 OH，故溶液 pH 减小 C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 12 D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 11 答案D 解析电解稀 H2SO4，其实质是电解水，因溶剂减少，H2SO4浓度将增大，故溶液的 pH变小；电解稀 NaOH 溶液，虽然 OH在阳极放电，但 H同时也在阴极放电，其实质同样是电解水，溶液
10、的浓度也将变大，故溶液的 pH 变大；电解 Na2SO4溶液，其实质也是电解水，在阴极和阳极分别析出 H2和 O2，二者的物质的量之比为 21，而非 12；电解 CuCl2溶液，在阴、阳两极上分别析出 Cu 和 Cl2，二者的物质的量之比为 11。3电解 CuCl2与 NaCl 的混合溶液，阴极上和阳极上最先析出的物质为()AH2和 Cl2 BCu 和 Cl2 CH2和 O2 DCu 和 O2 答案B 解析溶液中 Cu2、H、Na移向阴极，Cu2先放电得到 Cu；Cl、OH移向阳极，Cl先放电得到 Cl2。4在水中加等物质的量的 Ag、Pb2、Na、SO24、NO 3、Cl，该溶液放在用惰性电
11、极作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为()A35.5108 B16207 C81 D10835.5 答案C 解析溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀，AgCl=AgCl、Pb2SO24=PbSO4，最后溶液就成了 NaNO3溶液；而电解 NaNO3溶液，实质上就是电解水，电解方程式为 2H2O=电解 2H2O2。氧化产物和还原产物的质量之比为 m(O2)m(H2)(1 mol32 gmol1)(2 mol2 gmol1)81，即 C 项正确。5下列说法正确的是()电解是把电能转变成化学能的过程电解是化学能转变成电能的过程电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化不能自
12、发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生 A B C D 答案D 解析从能量角度看，电解是把电能转变成化学能的过程，故对、错；电解质溶液的导电过程，必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生，同时生成新的物质，故、对；某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理供给电能也可以实现，故对。所以 D选项符合题意。练方法技巧 6在 100 mL H2SO4和 CuSO4的混合溶液中，用石墨作电极进行电解，两极均收集到2.24 L 气体(标准状况)，则原混合溶液中 Cu2的物质的量浓度为()A1 molL1 B2 molL1 C3 molL1 D4 mol
13、L1 答案A 解析两极均收集到气体时，阴极是 Cu2放电后，H又放电生成氢气；阳极是 OH放电生成氧气。n(H2)n(O2)2.24 L/22.4 Lmol10.1 mol，由电子守恒得 n(Cu2)2 n(H2)2n(O2)4，即：c(Cu2)0.1 L20.1 mol20.1 mol4，解得：c(Cu2)1 molL1。本题考查阳离子在阴极的放电顺序：Cu2H。7用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入 0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和 pH。则电解过程中转移的电子的物质的量为()A0.1 mol B0.2 mol C0.3 mol D
14、0.4 mol 答案D 解析由电解 CuSO4溶液的反应的化学方程式 2CuSO42H2O=电解 2CuO22H2SO4知，电解过程中只析出 Cu 和放出 O2，故电解后加入 CuO 就可以复原。但本题提示加入 0.1 mol Cu(OH)2可以复原，说明电解过程中不仅有 CuSO4被电解，还有 H2O 被电解。0.1 mol Cu(OH)2相当于 0.1 mol CuO 和 0.1 mol H2O，由电子守恒 0.1 mol CuO0.1 mol Cu5 0.2 mol e，0.1 mol H2O0.1 mol H20.2 mol e，共计 0.4 mol e。8铅蓄电池的工作原理为 PbP
15、bO22H2SO4=2PbSO42H2O。研读下图，下列判断不正确的是()AK 闭合时，d 电极反应式：PbSO42H2O2e=PbO24HSO24 B当电路中转移 0.2 mol 电子时，中消耗的 H2SO4为 0.2 mol CK 闭合时，中 SO24向 c 电极迁移 DK 闭合一段时间后，可单独作为原电池，d 电极为正极 答案C 解析当 K 闭合时，装置中的电极为 Pb 和 PbO2，应为原电池，b 极(Pb)作负极，a极(PbO2)作正极；中的电极均为 PbSO4，应为电解池，c 极为阴极，d 极为阳极。A 项：K闭合时，d 极发生氧化反应：PbSO42H2O2e=PbO24HSO24
16、，正确；B 项：电路中转移 0.2 mol 电子时，中消耗 0.2 mol H2SO4和 0.1 mol Pb，正确；C 项：中 SO24向阳极(d 极)迁移，错误；D 项：K 闭合一段时间后，c 极表面生成 Pb，d 极表面生成 PbO2，装置可单独作为原电池，d 电极为正极，正确。练综合拓展 9在 50 mL 0.2 molL1 CuSO4溶液中插入两个电极，通电电解(不考虑水分蒸发)。则：(1)若两极均为铜片，试说明电解过程中 CuSO4溶液的浓度_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是 _ _。(1)若阳极为纯锌，阴极为铜片，如不考虑 H在阴极
17、上放电，当电路中有 0.04 mol e通过时，阴极增重_g，阴极上的电极反应式是 _ _。答案(1)不变(2)Zn2e=Zn2 (3)1.28Cu22e=Cu 解析(1)两极均为铜片，电解液为 CuSO4溶液，这是一个电镀装置，电解过程中电解质溶液的浓度不变。(2)阳极为纯锌，为活泼金属，通电电解时，锌发生氧化反应：Zn2e=Zn2。(3)若阳极为纯锌，阴极为铜片，不考虑 H在阴极上放电，则阴极反应为 Cu2得电子的还原反应：Cu22e=Cu。当电路中有 0.04 mol 电子通过时，有 0.04 mol/264 gmol11.28 g 铜析出。10下图中电极 a、b 分别为 Ag 电极和
18、Pt 电极，电极 c、d 都是石墨电极。通电一段时间后，在 c、d 两极上共收集到 336 mL(标准状况)气体。回答：(1)直流电源中，M 为_极。(2)Pt 电极上生成的物质是_，其质量为_g。(3)电源输出的电子，其物质的量与电极 b、c、d 分别生成的物质的物质的量之比为2_。6(4)AgNO3溶液的浓度_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，AgNO3溶液的 pH_，硫酸的浓度_，硫酸的 pH_。(5)若硫酸的质量分数由 5.00%变为 5.02%，则原有 5.00%的硫酸_g。答案(1)正(2)Ag2.16(3)2121 (4)不变不变增大减小(5)45.18 解析电解 5.0
19、0%的稀硫酸溶液，实际上是电解其中的水。因此在该电解池中发生反应：2H2O=通电 2H2O2，V(H2)V(O2)21。据此可确定 d 极为阴极，则电源的 N 极为负极，M 极为正极。在 336 mL 气体中，V(H2)23336 mL224 mL，为 0.01 mol；V(O2)13336 mL112 mL，为 0.005 mol。说明电路上有 0.02 mol 电子，因此在 b 极(Pt、阴极)产生 Ag：0.02 mol108 gmol12.16 g，即 0.02 mol 的 Ag。则 n(e)n(Ag)n(O2)n(H2)0.020.020.0050.0122121。由 Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和 AgNO3溶液组成的电解池，在通电一定时间后，在 Pt 电极上放电所消耗溶液中 Ag的物质的量等于 Ag 电极被还原给溶液补充的 Ag的物质的量，因此 AgNO3溶液的浓度不变，溶液的 pH 也不变。电解 5.00%的稀硫酸溶液时，由于其中的水发生电解，因此硫酸的浓度增大，H的浓度增大，故溶液的 pH 减小。设原 5.00%的硫酸为 x g，电解时消耗水 0.01 mol18 gmol10.18 g，则 5.00%x5.02%(x0.18)，解得 x45.18 g。