电解池省赛一等奖

第三节电解池第1课时电解原理2020年下学期长沙市第十一中学高一化学2020年下学期长沙市第十一中学高一化学学习目标1了解电解、电解池的概念，会描述电解池的工作原理2能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式3理解并掌握电解规律和电解产物的判断方法电解原理1电解：使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在阴、阳两极引起_____________的过程。氧化还原反应2020年下学期长沙市第十一中学高一化学2电解池：1概念：将___能转化为_____能的装置。2构成条件。电化学电极直流电源闭合回路3工作原理以电解CuCl2溶液为例。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学电极名称阴极阳极实验现象有红色物质析出有黄绿色气体生成反应类型还原反应氧化反应电极反应式Cu2++2e-==Cu2Cl--2e-==Cl2↑电池反应CuCl2Cu+Cl2↑

电解====【注意】1在电解CuCl2溶液过程中，移向阳极的离子除了Cl-，还有OH-，移向阴极的离子除了Cu2，还有H，由于OH-失电子的能力比Cl-弱，H得电子的能力比Cu2弱，因此H和OH-在此实验条件下不参与电极反应。2书写电解反应的总方程式时，必须注明条件“电解”或“通电”。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学1关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是A原电池中失去电子的一极为负极B电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极C原电池中相对活泼的一极为正极D电解池中发生氧化反应的一极为阳极2020年下学期长沙市第十一中学高一化学2下列关于电解池的叙述中正确的是A电解池中的闭合回路中的电流仅是由电子的定向移动形成的B金属导线中，电子从电源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源的正极C在电解质溶液中，阴离子向阴极运动，阳离子向阳极运动D相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相等3用铂电极电解下列溶液时，阴极和阳极的主要产物分别为H2和O2的是溶液溶液2溶液 3溶液2【解析】选D。在电解池中，外电路上是靠电子的定向移动形成电流，而电解质溶液中是靠阴、阳离子的定向移动而形成电流，因此A项错误。在电解池中，电子由电源的负极流向电解池的阴极，由电解池的阳极流向电源的正极；在电解质溶液中，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，因此B、C两项都错误，只有D项正确。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学1【解析】选C。原电池中相对活泼的一极为负极。3【解析】选A。根据电解原理，推知A项，实质电解水，阴、阳两极分别析出H2和O2；B项，阴、阳两极分别析出H2和Cl2；C项，阴、阳两极分别析出Cu和Cl2；D项，阴、阳两极分别析出Ag和O2。4下列说法错误的是A电解质的导电过程是化学变化，而金属的导电是物理变化B电解质溶液导电的过程，就是电解质被电解的过程C电解质在任何条件下均可以导电D电解质溶液导电过程中一定有新物质生成2020年下学期长沙市第十一中学高一化学5某同学按图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是A石墨是电解池的负极，Cu是电解池的正极B电解过程中，铜电极上自身没什么变化C电解一定时间后，石墨电极上有铜析出D整个电解过程中，石墨电极上发生的反应为2H2e-====H2↑5【解析】选C。Cu接电源的正极，作阳极，石墨接电源负极，作阴极，A错；Cu是活泼电极，直接放电：Cu-2e-====Cu2，电极本身逐渐溶解，B错；电解刚开始时，溶液中无Cu2，H在阴极放电，但随着电解的进行，阳极产生的Cu2越来越多，因得电子能力Cu2>H，故在阴极放电的离子逐渐由H转向Cu2，D错C对。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学4【解析】选C。电解质导电的过程就是被电解的过程，在电解过程中发生氧化还原反应，一定有新物质生成，所以是化学变化。金属导电是靠自由电子的定向移动，无新物质生成，是物理变化，A、B、D项正确。电解质要导电只有在电离的条件下，存在自由移动的离子时才能导电，所以C项错误。一、电解池中电极及电解产物的判断思考探究：下图是用石墨棒为电极电解CuCl2溶液的装置图2020年下学期长沙市第十一中学高一化学【思考】1如何判断电解池的阴、阳极？两个电极上的电极反应分别是什么？2如果将CuCl2溶液换成NaCl、CuSO4溶液，电极产物如何变化？3如果石墨电极换成铜电极，则电解产物如何变化？【总结归纳】1基本思路：2020年下学期长沙市第十一中学高一化学2电解池的阴极、阳极的判断方法：2020年下学期长沙市第十一中学高一化学3电解产物的判断方法：2020年下学期长沙市第十一中学高一化学【易错提醒】1电解过程中发生的化学反应是在“被迫状态下”发生的，因此非自发的发生的氧化还原反应可通过电解来实现。如Cu与H不反应，但在电解条件下可实现反应：Cu2HCu2H2↑。

电解====2020年下学期长沙市第十一中学高一化学2电解反应往往跟水、电极材料等密切相关。如用铁、铜等作阳极材料时，电极本身被氧化，而不是溶液中的阴离子放电。3在溶液中含氧酸根离子不放电，常指最高价中心原子含氧酸根离子不放电，但非最高价中心原子含氧酸根离子的放电能力比OH-的强，如SO32-、MnO4-等。4在理解以上放电顺序时要特别注意，如g2、Na、Ca2、等只能在熔融状态下放电，而在水溶液中不放电。【拓展深化】根据实验现象判断阴、阳极和电极产物实际题目中往往不给出电解池的电源，而是给出一些实验现象，据此先判断出是何种离子放电，从而确定出电源的正、负极和电解池的阴、阳极，并进行有关问题的分析。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学1滴入酚酞显红色的一极说明H放电显碱性是阴极，接电源的负极。2滴入石蕊显红色的一极说明OH-放电显酸性是阳极，接电源的正极。3电极增重的一极说明不活泼金属离子放电析出金属是阴极，接电源的负极。2溶液如图。下列分析正确的是2020年下学期长沙市第十一中学高一化学Aa端是直流电源的负极2发生电离C阳极上发生的反应：Cu22e-====CuD通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体1【解题指南】解答本题时应注意以下两点：1在电解池中，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。2在电解池中，阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学【解析】选A。由电解装置图可知，Cu2向阴极移动，可知a为电源负极，A项正确；CuCl2电解质在水中就能电离成自由移动的Cu2和Cl-，B项错误；在阳极上发生氧化反应，其电极反应为2Cl--2e-====Cl2↑，C项错误；通电一段时间后，应在阳极附近观察到黄绿色的气体Cl2，D项错误。2现用铂电极电解1L浓度均为01mol·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图，下列说法正确的是2放出B电解开始时阳极上发生：Cu22e-====Cu2020年下学期长沙市第十一中学高一化学C当电路中通过的电子的量超过01mol时，此时阴极放电的离子发生变化D整个电解过程中，SO42-不参与电极反应2【解题指南】解答本题需注意以下3点：1铂电极为惰性电极。2常见阳离子放电顺序为Ag>Hg2>Fe3>Cu2>H。3常见阴离子放电顺序为S2->I->Br->Cl->OH-。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学【解析】选D。依据放电顺序阴极先放电的是Cu2，故阴极开始析出的是Cu，A错误；阳极先放电的是Cl-，故阳极开始产生的是Cl2，B错误；由阴极反应Cu22e-====Cu，nCu2=01mol，当电路中通过电子的量达到02mol时，Cu2放电完毕，阴极放电离子变为H，C错误；阴离子Cl-先放电，后是OH-，在水溶液中SO42-不参与电极反应，D正确。【延伸探究】1若将题中阳极换为Cu，阳极上还产生Cl2吗？提示：不产生。Cu作阳极时，是活性电极，优先于阴离子放电。2若将题中CuSO4溶液换为Na2SO4溶液，A选项正确吗？提示：正确。H先放电，在水溶液中Na不放电。3溶液时，如图所示的变化曲线合理的是2020年下学期长沙市第十一中学高一化学A①④B②④C②③D①③3【解析】选A。AlCl3是强酸弱碱盐，溶液呈酸性，所以pH<7，用石墨作电极电解AlCl3溶液时，阴极上氢离子被还原，溶液的酸性减弱，逐渐生成氢氧化铝沉淀，阳极上氯离子被氧化，当氯离子消耗完后，Al3沉淀完毕，但沉淀不会溶解，所以①④图象正确。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学4溶液时，都会出现的现象或实验结果是浓度都不变都不变C阳极上都生成能使湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色的无色气体D阴极上都生成可燃性气体2020年下学期长沙市第十一中学高一化学4【解析】选D。用Pt电极电解Cl溶液，反应为2Cl2H2O2OHH2↑Cl2↑，溶液的pH将增大，B错。用惰性电极电解2SO4溶液，相当于电解水，浓度将增大，A错。电解Cl溶液，阴极上产生H2，阳极上产生黄绿色气体Cl2，电解2SO4溶液，阴极上产生H2，阳极上产生O2，所以C错。二者阴极均产生可燃性气体H2，D对。

电解====2020年下学期长沙市第十一中学高一化学二、电解池电极反应式及电解总反应式书写方法1先判断出阴、阳极，再看阳极材料。阴极：与电极材料无关，电极只起导体的作用；在阴极上，溶液中阳离子得电子。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学阳极：若活性电极作阳极指金属活动性顺序中Ag及Ag以前的金属，则电极材料失电子，发生氧化反应，电极被溶解，溶液中阴离子不能失电子。若惰性电极Pt、C等，则溶液中的阴离子失去电子发生氧化反应。2再依据阴、阳离子的放电顺序书写电极反应式；最后写电解总反应式注意溶液中H和OH-。3电解池中电极反应式的书写步骤。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学【易错提醒】1书写电解池中电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成化学式。2书写两极电极反应式时，要确保两极得失电子数目相等。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学3铁作阳极时，铁失去电子生成Fe2而不是Fe3。4书写电极反应式时，要判断阳极溶解生成的阳离子是否和电解质溶液中的阴离子发生反应。-、Cl-废水中的CN-时，控制溶液pH为9～10，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2020年下学期长沙市第十一中学高一化学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：2H2O2e-====H2↑2OH--的反应：2CN-5ClO-2H====N2↑2CO2↑5Cl-H2O1【解题指南】解答本题时应注意以下两点：1活泼金属作阳极，金属发生氧化反应。2碱性溶液中既不能有氢离子参加反应，也不能生成氢离子。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学【解析】选D。A选项石墨作阳极，为惰性电极，溶液中的Cl-放电，电极反应式：Cl-2OH--2e-====ClO-H2O，铁作阴极，在碱性环境下发生2H2O2e-====H2↑2OH-，故A、B、C正确；D选项pH为9～10的碱性溶液不可能是H参加反应，离子反应应为2CN-5ClO-H2O====N2↑2CO2↑5Cl-2OH-。【延伸探究】1能否用铁作阳极、石墨作阴极？提示：不能。如果用铁作阳极，则阳极铁失去电子生成Fe2，不能产生氧化剂ClO-。2电解过程中总的离子反应方程式是______。提示：2CN-6H2ON2↑2CO2↑5H2↑2OH-。2如图两装置中，溶液体积均为200mL，开始时，电解质溶液的浓度为01mol·L-1，工作一段时间后，测得导线上都通过002mol电子。若不考虑溶液体积的变化，则下列叙述中正确的是2020年下学期长沙市第十一中学高一化学A同条件时产生气体体积：①=②B电极上析出固体质量：①<②C电极反应式：①中阳极：4OH--4e-====2H2OO2↑②中负极：2H2e-====H2↑变化：①变小②变大2【解析】选D。图①为电解池，电极反应为阴极：Cu22e-====Cu，阳极：4OH--4e-====O2↑2H2O。图②为原电池，电极反应为正极：2H2e-====H2↑，负极：n-2e-====n2，导线上通过002mol电子时，①中阴极生成001molCu，阳极生成0005molO2，②中正极生成H2001mol，负极溶解n001mol，①中OH-放电使溶液中cH变大，pH变小，②中cH减小，pH变大。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学【延伸探究】1将①②的溶液互换，各有什么现象？提示：①电解水，两极都有气泡产生，右侧电极产生的气泡多；②溶液的颜色变浅，Cu棒变粗。2工作一段时间后，当导线上通过002mol电子时，①中溶液的ol电子，则生成nH=002mol，cH=002mol÷02L=01mol·L-1，pH=1。3如图装置闭合电键时，电流表A的指针将发生偏转。试回答下列问题。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学1A池是______，n的电极名称是________；B池是______，Pt的电极名称是________填“电解池”“原电池”“阴极”“阳极”“正极”“负极”等。2写出下列有关反应：Cu极上电极反应：______________________；C极上电极反应：______________________。3B池中的总反应的化学方程式为______________。4如果要用B池给铁片上镀上一层Cu，则B池应作何改进____________________________________。3【解析】1A池是原电池，n活泼性强，为负极。B池为电解池，Pt电极与Cu相连，为阳极。2Cu电极为正极，发生反应：2H2e-====H2↑，C电极为阴极，发生反应：Cu22e-====Cu。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学3B池为电解CuSO4溶液：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2↑。4给铁片镀铜，则Pt电极阳极换成Cu，C电极阴极换成铁片。答案：1原电池负极电解池阳极22H2e-====H2↑Cu22e-====Cu32CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2↑4Pt电极换为Cu电极，C电极换为铁片4根据装置图书写电极反应式和总反应离子方程式。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学1若A、B均为惰性电极，电解质溶液为MgCl2溶液。阳极：____________；阴极：____________；总反应式：___________。2若A为Cu，B为石墨棒，电解质溶液为CuSO4溶液。阳极：____________；阴极：____________；3若A为石墨棒，B为铁，电解质为熔融NaCl。阳极：____________；阴极：____________；总反应式：____________。4【解析】由装置图可知A为阳极，B为阴极。1若A、B均为惰性电极，电解质溶液为MgCl2溶液，则阳极Cl-失去电子放出Cl2；阴极H得电子放出H2，阴极OH-与Mg2生成MgOH2沉淀。2若A为Cu，B为石墨棒，电解质溶液为CuSO4溶液，在阳极Cu失去电子生成Cu2进入溶液，在阴极Cu2得电子析出单质铜。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学3若A为石墨棒，B为铁，电解质为熔融NaCl，则阳极Cl-失去电子放出Cl2，阴极Na得电子析出金属钠单质。答案：12Cl--2e-====Cl2↑2H2O2e-====H2↑2OH-Mg22Cl-2H2OCl2↑H2↑MgOH2↓2Cu-2e-====Cu2Cu22e-====Cu32Cl--2e-====Cl2↑2Na2e-====2Na2Na2Cl-2NaCl2↑三、用惰性电极电解电解质溶液的规律类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴：4H++4e-====2H2↑阳：4OH--4e-====2H2O+O2↑NaOH水增大增大加水H2SO4水增大减小加水Na2SO4水增大不变加水2020年下学期长沙市第十一中学高一化学电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大通氯化氢CuCl2电解质减小/加氯化铜类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大通氯化氢2020年下学期长沙市第十一中学高一化学放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小加氧化铜或碳酸铜【易错提醒】1对于电解质的复原的问题，不仅要求溶质不变，还要注意溶质的浓度也不变。如用惰性电极电解CuSO4溶液，使电解质溶液复原的方法是加入一定量的CuO或CuCO3，而不是CuOH2。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学2溶液中存在多种离子时，要考虑离子的放电顺序，不同的阶段，两极可能是不同的离子放电，对溶液的pH影响可能不同。如用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合溶液nNaCl∶nCuSO4=3∶1，电解过程可明显分为三个阶段。1用碳棒作电极，在Na、Cu2、Cl-、SO42-等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：1当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质是________。2当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质是______。3当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质是________。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学4通过的电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4∶2∶1时，电解质的化学式是________。2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物质括号内物质，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是OH 3HNO3HCl 3H2O1【解题指南】解答本题需注意以下3点：1阴极放H2生成碱。2阳极放O2生成酸。3电解时生成1molO2转移4mol电子。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学【解析】1阴极放H2生成碱，阳极放O2生成酸，所以1实质是电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。2实质是放氧生酸型，即电解质是不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。3实质是放氢生碱型或电解盐酸，但盐酸不符合题意，即NaCl。4阳极放出的气体是O2，生成1molO2转移4mol电子，故金属是2价，即为铜，故电解质是CuSO4。答案：1Na2SO42CuSO43NaCl4CuSO4【延伸探究】1该题第1问中，溶液的pH如何变化？若恢复原状态，应加入什么物质？提示：结合题干分析可知，电解Na2SO4的实质是电解水，且硫酸钠是强酸强碱盐，故溶液的pH不变，若恢复原状态应加入适量水。2该题第3问中，若电解后溶液的体积是02L，且转移电子是02mol，则溶液中OH-的浓度是多少？提示：因电解总反应式是2NaCl2H2OH2↑Cl2↑2NaOH，该过程转移电子02mol。故生成NaOH02mol，即cOH-=1mol·L-1。2【解析】选C。电解OH、HNO3的实质均是电解水，应加水，A、B错；C项总反应式为2Cl2H2O2OHH2↑Cl2↑，应通入适量HCl，C对；D项总反应式为4AgNO32H2O4AgO2↑4HNO3，脱离反应体系的物质是“4Ag和O2”，相当于“2Ag2O”，所以应当加入适量Ag2O才能复原。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学【备选要点】电化学组合装置中电池名称的判断1直接判断：非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学2根据电池中的电极材料和电解质溶液判断：原电池一般是两种不同的金属作电极或一种金属电极一个碳棒电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池中的电极材料一般不能和电解质溶液发生自发的氧化还原反应。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学3根据电极现象判断：根据电极现象或电极反应可判断电极名称，并由此判断电池类型，如图：若C极溶解，D极增重，B极附近溶液变红，则D为正极，电极反应为Age-====Ag，B为阴极，电极反应为2H2e-====H2↑，则甲为电解池，乙为原电池。1按如图装置进行实验，并回答下列问题：2020年下学期长沙市第十一中学高一化学1判断装置的名称：A池为________。2锌电极反应式为______________。石墨棒C1为________极，电极反应式为__________。石墨棒C2附近发生的实验现象为__________。3当C2极析出224L气体标准状态时，锌的质量减少了________g，CuSO4溶液的质量增加了________g。1【解析】1根据装置图，四个电极中B中的n最活泼，且B中可自发发生氧化还原反应，故B为原电池，A为电解池。2B中n为负极，Cu为正极，故C1为阴极，C2为阳极。电解NaCl时，阴极H放电产生H2，阳极Cl-放电产生Cl2。2020年下学期长沙市第十一中学高一化学3阳极产生标准状况下224L即01mol氯气时，电路中转移电子的物质的量为02mol，根据原电池反应n-2e-