《电解池的原理》教案

《电解池的原理》精品教案《电解池的原理》精品教案知识导航知识导航知识精讲知识精讲实验探究——电解CuCl2溶液实验操作实验现象实验分析电流表指针发生偏转电解质溶液导电，形成闭合回路b极上逐渐覆盖了一层红色物质析出金属铜，Cu2++2e-Cua极上产生刺激性气味的气体，使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝产生了氯气，2Cl--2e-Cl2↑电解CuCl2溶液的总反应：CuCl2eq\o(=,\s\up7(电解))Cu+Cl2↑一、电解、电解池、放电1．电解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而引起氧化还原反应的过程叫做电解。2．电解池：把电能转化为化学能的装置，叫做电解池，也叫电解槽。3.放电：当离子到达电极时，失去/获得电子，发生氧化/还原反应的过程，称为放电。二、电解池的基本规律构成条件①直流电源；②两个电极；③闭合回路；④电解质溶液或熔融电解质电极阳极与电源_______相连，发生_______反应阴极与电源_______相连，发生_______反应离子流向阴离子移向______；阳离子移向______电子流向电源____极流向电解池____极；电解池____极流向电源____极【答案】正极氧化负极还原阳极阴极负阴阳正三、阴、阳极的放电顺序1.阳极放电顺序（1）若是活性电极做阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应；（2）若是Pt、Au、C等惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电。即：活泼金属＞S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞SO42-等（含氧酸根离子）＞F2.阴极放电顺序（1）阴极上放电的总是溶液(或熔融电解质)中的阳离子，与电极材料无关；（2）氧化性强的离子先放电，放电顺序如下：Ag+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。四、电极方程式的书写1.写出溶液中存在的离子并比较放电顺序2.根据氧化还原或题目信息，判断产物并写出电极反应五、常见电解类型的电解规律类型电解质反应式溶液pH复原方法电解水型H2SO4阴极：_________________________阳极：_________________________总反应：___________________________________NaOH______Na2SO4______电解电解质型CuCl2阴极：_________________________阳极：_________________________总反应：___________________________________放H2生碱型NaCl阴极：_________________________阳极：_________________________总反应：___________________________________放O2生酸型CuSO4阴极：_________________________阳极：_________________________总反应：___________________________________【答案】类型电解质反应式溶液pH复原方法电解水型H2SO4阴极：4H++4e-=2H2↑阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑总反应：2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2H2↑+O2↑变小加适量水NaOH变大Na2SO4不变电解电解质型CuCl2阴极：Cu2++2e-=Cu阳极：2Cl--2e-=Cl2↑总反应：CuCl2eq\o(=,\s\up7(通电))Cu+Cl2↑变大加CuCl2放H2生碱型NaCl阴极：2H++2e-=H2↑阳极：2Cl--2e-=Cl2↑总反应：2NaCl+2H2Oeq\o(=====,\s\up7(通电))2NaOH+H2↑+Cl2↑变大通HCl气体放O2生酸型CuSO4阴极：2Cu2++4e-=2Cu阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑总反应：2CuSO4+2H2Oeq\o(=====,\s\up7(通电))2Cu+2H2SO4+O2↑变小加CuO对点训练对点训练题型一：放电顺序与放电产物的判断【变2】（2019·福建·泉州第十六中学高二月考）采用惰性电极从、、Cl-、Cu2+、Ba2+、Ag+、H+选出适当离子组成的电解质（非熔融态下），并电解，(1)若两极分别放出H2和O2，电解质可能为___。(2)若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质可能为___。(3)若两极分别放出气体，且体积比为1：1，电解质可能为___。(4)若既无O2也无H2放出，则电解质可能为___。【答案】Ba(NO3)2、H2SO4、HNO3AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4HCl、BaCl2CuCl2【分析】阴极上阳离子放电顺序为Ag+>Cu2+>H+>Ba+，阳极上阴离子放电顺序为Cl->OH->、，根据电极产物判断阴阳极放电的离子，从而确定溶液中的电解质。【详解】阴极上阳离子放电顺序为Ag+>Cu2+>H+>Ba2+，阳极上阴离子放电顺序为Cl−>OH−>含氧酸根，(1)当阴极放出H2，阳极放出O2时，则阴极H+放电，阳极OH−放电，则溶液中的阴离子为硫酸根或硝酸根，阳离子是H+或Ba2+，BaSO4为沉淀，所以电解质是Ba(NO3)2、H2SO4、HNO3；故答案为Ba(NO3)2、H2SO4、HNO3；(2)当阴极析出金属时，阴极为Cu2+或Ag+放电，阳极放出O2，阳极为OH−放电，则溶液中的阴离子为硫酸根或硝酸根，电解质是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4，故答案为AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4；(3)若两极分别放出气体，且体积比为1：1，则阴极放出H2，阳极放出Cl2，阴极为H+放电，溶液中的阳离子为H+或Ba2+，阴离子为Cl−放电，溶液中的阴离子为Cl−，所以电解质为HCl、BaCl2；故答案为HCl、BaCl2；(4)电解过程中既无O2也无H2放出，则阴极上析出金属，阴极为Cu2+或Ag+放电，阳极上产生氯气，阴离子为Cl−放电，AgCl为沉淀，则电解质应为CuCl2；故答案为CuCl2。【点睛】电解池中阴阳极放电顺序的判断方法：(1)阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。金属活动性顺序表中越排在后面的，其离子的氧化性越强，越易得到电子(注意Fe3+在Cu2+后面)而放电，其放电顺序为：K+Ca2+Na+Al3+(水中）H+Zn2+Fe2+Sn4+Pb2+H+Cu2+Fe3+Ag+。(2)阳极：若为活性电极做阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应；若为惰性电极做阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，其常见的放电顺序为：F-含氧酸根离子OH-Cl-Br-I-S2-。如本题中溶液中的阳离子有H+和Na+，阴极上H+优先放电，得电子得到氢气，氢离子来自水，则同时生成氢氧化钠；溶液中的阴离子有Cl-和OH-，阳极上Cl-优先放电，失电子得到氯气。题型二：电极方程式的书写【例3】（2021·宁夏·银川市第六中学高二月考）用情性电极电解下列溶液（1）电解KNO3溶液阳极反应___________（2）电解CuCl2溶液阴极反应___________（3）电解氢氧化钠溶液的总反应___________（4）电解CuSO4与NaCl混合溶液开始时阳极反应___________，阴极反应___________【答案】（1）4OH--4e-=O2↑+2H2O或2H2O-4e-=O2↑+4H+（2）Cu2++2e-=Cu（3）2H2OO2↑+2H2↑（4）2Cl--2e-=Cl2↑Cu2++2e-=Cu【解析】（1）惰性电极电解硝酸银溶液时，阳极为水电离出的氢氧根放电生成氧气，电极方程式为4OH--4e-=O2↑+2H2O或2H2O-4e-=O2↑+4H+；（2）惰性电极电解CuCl2溶液时，阴极铜离子放电生成铜单质，电极方程式为Cu2++2e-=Cu；（3）惰性电极电解NaOH溶液时，阳极氢氧根放电生成氢气，阴极水电离出的氢离子放电生成氢气，实质上是电解水，总反应为2H2OO2↑+2H2↑；（4）惰性电极电解CuSO4与NaCl混合溶液开始时阳极氯离子放电生成氯气：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极为铜离子放电生成铜单质：Cu2++2e-=Cu。题型三：电解池中的计算【例4】（2019·陕西·渭南市三贤中学高二期中）如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05mol·L−1的CuCl2溶液，B池中加入0.1mol·L−1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1【答案】A【详解】a为阴极，铜离子得到电子生成铜，电极反应为Cu2++2e-=Cu；b为阳极，氯离子失去电子生成氯气，电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑；c为阴极，银离子得到电子生成银，电极反应为Ag++e-=Ag；d为阳极，氢氧根离子失去电子生成氧气，电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O；根据电子守恒，四种物质的物质的量关系为2:2:4:1。故选A。【点睛】掌握串联电路中电流相同，所以通过电子物质的量相等。题型四：电解池的基本原理【例6】（2021·陕西金台·高二期末）在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g。请回答下列问题：(1)Y电极为直流电源的___________极。(2)B中阳极的电极反应式为___________。(3)C中pH变化：___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)A中反应的方程式为___________。若A中KCl溶液的体积是200mL，电解后，溶液的pH为___________(设电解前后溶液体积不变)。【答案】正极2H2O-4e-=O2↑+4H+不变2KCl+2H2OCl2↑+H2↑+2KOH13【分析】用通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g，则Cu电极为阴极，因此X为电源的负极，Y电极为直流电源的正极。A为用惰性电极电解氯化钾溶液，生成氯气、氢气和氢氧化钾；B为用惰性电极电解硫酸铜溶液，生成铜Cu、O2和H2SO4；C中的Ag电极为阳极，银本身放电，据此分析解答。【详解】(1)铜电极的质量增加，发生的反应为Ag++e-═Ag，则Cu电极为阴极，Ag为阳极，因此Y为直流电源的正极，X为直流电源的负极，故答案为：正；(2)B中的阳极上OH-放电，电极反应式为4OH--4e-═2H2O+O2↑(或2H2O-4e-=O2↑+4H+)，故答案为：4OH--4e-═2H2O+O2↑(或2H2O-4e-=O2↑+4H+)；(3)C中的Ag电极为阳极，银本身放电，故电极反应为：Ag-e-═Ag+，C中阴极反应为Ag++e-═Ag，因此溶液pH不变，故答案为：不变；(4)A为电解KCl溶液，生成KOH、Cl2和H2，电解的方程式为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-(或2KCl+2H2OCl2↑+H2↑+2KOH)；通电5min时，铜电极的反应式为Ag++e-═Ag，n(Ag)==0.02mol，电路中通过0.02mol电子。A中放出0.01molH2，溶液中生成0.02molKOH，c(OH-)==0.1mol•L-1，则c(H+)=10-13mol•L-1，因此pH=-lgc(H+)=13，故答案为：2KCl+2H2OCl2↑+H2↑+2KOH(或2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-)；13。【点睛】明确Cu电极的质量增加是解答本题的突破口。本题的易错点为(4)，要注意溶液pH的计算方法的理解和应用。题型五：电解池的分段电解【变9-2】（2021·黑龙江实验中学高二期中）400mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)=0.6mol·L-1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为400mL，下列说法正确的是A．原混合溶液中c(K+)为0.1mol·L-1B．上述电解过程中共转移0.2mol电子C．电解得到的Cu的物质的量为0.05molD．电解后溶液中c(H+)为0.2mol·L-1【答案】A【分析】电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气：4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极上先铜离子放电生成铜单质：Cu2++2e-=Cu，当铜离子完全析出时，氢离子放电生成氢气：2H++2e-=H2↑，两极均收集到2.24L气体(标准状况下)，气体的物质的量是0.1mol，每生成1mol氧气转移4mol电子，每生成1mol氢气转移2mol电子，每生成1mol铜转移2mol电子，所以根据转移电子守恒得铜的物质的量是0.1mol，则铜离子的物质的量浓度=0.1mol/0.4L=0.25mol/L，根据电荷守恒得钾离子浓度=0.6mol/L-0.25mol/L2=0.1mol/L，据此分析解答。【详解】A．据分析可知原混合溶液中c(K+)为0.1mol·L-1，A正确；B．上述电解过程中共转移0.4mol电子，B错误；C．电解得到的Cu的物质的量为0.1mol，C错误；D．当电解硝酸铜时溶液中生成H+，当电解硝酸钾溶液时，实际上是电解水，所以电解后H+的物质的量为氧气的4倍，c(H+)==1mol·L-1，D错误；故答案选A。题型六：电解质溶液的复原【变10-2】（2020·江西南昌·高二期中）用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态，向溶液中加入()A．0.1molCuO B．0.1molCuCO3C．0.075molCu(OH)2 D．0.05molCu2(OH)2CO3【答案】D【分析】电解CuSO4溶液时，开始发生反应：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，一段时间后，气体体积增大，说明发生反应：2H2O2H2↑+O2↑。结合图象数据分析解答。【详解】电解CuSO4溶液时，开始发生反应：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，一段时间后，转移相同电子时得到气体体积增大，说明发生反应：2H2O2H2↑+O2↑。由图可知，第一阶段析出Cu为=0.1mol，放出的氧气为0.05mol，则需要加入0.1molCuO，第二阶段消耗的水为=0.05mol，因此恢复为电解前的浓度需要加入0.1molCuO和0.05molH2O。由于CuCO3反应生成二氧化碳，0.1molCuCO3相当于加入0.1molCuO，不能恢复为电解前的浓度；Cu(OH)2可以改写为CuO·H2O，0.075molCu(OH)2相当于加入0.075molCuO和0.075molH2O，也不能恢复为电解前的浓度；Cu2(OH)2CO3可以改写为2CuO·H2O·CO2，0.05molCu2(OH)2CO3等效为加入0.1molCuO、0.05molH2O，溶液可恢复为电解前的浓度，故选D。题型七：原电池与电解池串联【例11】（2021·福建三明·高二期中）液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图甲所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。以该燃料电池为电源电解足量饱和CuCl2溶液的装置如图乙所示。下列说法错误的是A．甲中b电极为正极B．理论上当燃料电池消耗0.15molO2时，乙中c电极增重19.2gC．a电极的电极反应式为：N2H4-4e−+4OH−=N2+4H2OD．燃料电池甲中OH−通过阴离子交换膜向a电极方向移动【答案】B【分析】甲为燃料电池，负极上燃料失电子发生氧化反应，则左侧a电极为负极，电极反应式为：N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O，正极上氧气得电子发生还原反应，右侧b电极为正极，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，乙为电解池，与a电极相连的d电极为阴极，铜离子得电子发生还原反应，与b电极相连的c电极为阳极，氯离子失电子发生氧化反应，结合离子的移动方向、转移电子数相等分析解答。【详解】A．根据以上分析，甲中b电极称为正极，故A正确；B．乙为电解池,与a电极相连的d电极为阴极，铜离子得电子发生还原反应析出铜，根据转移电子数相等,当燃料电池消耗0.15molO2时，乙中d电极增重0.15×2×64=19.2g，故B错误；C．根据分析可知甲为燃料电池，负极上燃料失电子发生氧化反应，则左侧a电极为负极，电极反应式为：N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O，故C正确；D．原电池中阴离子移向负极，故OH−通过阴离子交换膜向a电极方向移动，故D正确；故答案为B。提分特训提分特训【题1】（2021·全国·高二）用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是A．H2和Cl2 B．H2和O2 C．Cu和Cl2 D．Cu和O2【答案】C【详解】稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，阳离子的放电顺序：Cu2+＞H+＞Na+，阴离子的放电顺序：Cl-＞OH-＞酸根离子，因此用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，阳极Cl-先失电子生成Cl2，阴极Cu2+先得电子生成Cu，即最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是Cu和Cl2，C满足题意；答案选C。【题2】（2021·山东·高二期末）如图所示电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c、d均为铂电极，在电解过程中b电极有气体逸出，d电极质量增大。符合上述实验结果的一项是XYAAgNO3Na2CO3BCu(NO3)2Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DMgSO4CuSO4A．A B．B C．C D．D【答案】D【分析】首先，根据电源正负极可知a、c为阳极，b、d为阴极，然后再根据惰性电极电解时离子的放电顺序，阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+阴离子的放电顺序是惰性电极时：S2->I->Br->Cl->OH->>(含氧酸根离子)是活性电极时：电极本身溶解放电，即可判断。【详解】A．X溶液为AgNO3时，b极为阴极，根据放电顺序可知，是Ag+放电生成固体银，不产生气体，A错误；B．X溶液为Cu(NO3)2时，b极为阴极，根据放电顺序可知，是Cu2+放电生成固体铜，不产生气体，B错误；C．Y溶液为Al2(SO4)3时，d极为阴极，根据放电顺序可知，H+放电产生氢气，电极质量不增加，C错误；D．X溶液为MgSO4时，b极为阴极，根据放电顺序可知，H+放电产生氢气，Y溶液为CuSO4时，d极为阴极，根据放电顺序可知，是Cu2+放电生成固体铜，电极质量增加，D正确；【点睛】电解时阴阳离子的放电顺序的准确记忆是解决这种题目的关键。【题3】（2021·河南南阳·高二期中）用惰性电极电解下列各组中的三种溶液，电解过程中，溶液中pH依次为减小、不变、增大的是A．HCl、HNO3、K2SO4 B．AgNO3、CuCl2、Cu(NO3)2C．CaCl2、KOH、NaNO3 D．CuSO4、Na2SO4、KCl【答案】D【详解】A．电解HCl生成氯气和氢气，电解本身，电解HNO3时生成氢气和氧气，即电解水型的，电解K2SO4时，时生成氢气和氧气，即电解水型的，溶液的pH依次为升高，降低，不变，故A错误；B．电解AgNO3会生成硝酸、银和氧气，溶液的pH降低；氯化铜溶液呈酸性，电解CuCl2会生成铜和氯气，电解后浓度减小，铜离子水解程度减弱，溶液的pH增大；电解Cu（NO3）2时会生成铜、硝酸和氧气，溶液的pH降低，故B错误；C．电解CaCl2时生成氢氧化钙、氯气和氢气，电解KOH时生成氢气和氧气，即电解水型的，电解NaNO3时，生成氢气和氧气，即电解水型的，溶液的pH依次为升高，升高，不变，故C错误；D．电解CuSO4时，生成铜和氧气以及硫酸，电解Na2SO4生成氢气和氧气，即电解水型的，电解KCl时会生成氢气、氯气单质和氢氧化钾，溶液中c（H+）依次为升高，不变，降低，pH依次为减小、不变、增大，故D正确；故选：D。【题4】（2020·云南·会泽县第一中学校高二期末）用石墨电极完成下列电解实验。实验装置实验现象a处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化；d处试纸变蓝下列对实验现象的解释或推测不合理的是A．a为电解池的阴极 B．b处有氯气生成，且与水反应生成了盐酸和次氯酸C．c处发生了反应：Fe-3e－=Fe3+ D．d处：2H2O+2e－=H2↑+2OH－【答案】C【详解】A．a处试纸变蓝，为阴极，生成OH-，电极方程式为2H2O+2e-═H2↑+2OH-，故A正确；B．b处变红，局部褪色，是因为Cl2+H2O=HCl+HClO，HCl的酸性使溶液变红，HClO的漂白性使局部褪色，故B正确；C．Fe为c阳极，处发生了反应：Fe-2e－=Fe2+，故C错误；D．d处试纸变蓝，为阴极，生成OH-，电极方程式为2H2O+2e-═H2↑+2OH-，故D正确；答案为C。【点睛】注意把握电极的判断以及电极反应，为解答该题的关键，实验中a、d处试纸变蓝，说明生成OH-，为电解池的阴极，b处变红，局部褪色，为电解池的阳极，生成氯气，c处无明显变化，铁丝左侧为阳极，右侧为阴极。【题5】（2021·黑龙江·哈师大附中高一期末）在100mLH2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作电极进行电解，两极上均收集到2.24L气体(标准状况下)，则原混合液中Cu2＋的物质的量浓度为A．0.1mol·L-1 B．0.2mol·L-1 C．1mol·L-1 D．2mol·L-1【答案】C【详解】电解0.1LH2SO4和CuSO4的混合溶液，阳极发生的反应为：4OH-→2H2O+O2↑+4e-，阴极上发生的电极反应为：Cu2++2e-→Cu，2H++2e-→H2↑，两极均收集到2.24L(标况)气体，即均生成0.1mol的气体，阳极生成0.1mol氧气说明转移了0.4mol电子，而阴极上生成的0.1molH2只得到了0.2mol电子，所以剩余0.2mol电子由铜离子获得，且溶液中有0.1mol铜离子，据c=得到铜离子的浓度为：=1mol/L，故选C。【题6】（2021·宁夏·固原一中高三月考）用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是A．P点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态B．电解过程中N电极表面始终有红色物质生成，无气泡产生C．P-Q电解过程为电解水，N极产生H2，M极产生O2D．若M电极材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变【答案】B【详解】A．CuSO4溶液中含有的阳离子是：Cu2＋、H＋，阴离子是OH－、SO，惰性材料作电极，OH－的放电顺序大于SO，OH－放电，即阳极电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，Cu2＋放电顺序大于H＋，Cu2＋先放电，即阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，P点后，气体体积突然增加，说明P点Cu2＋消耗完全，所以此过程中阳极产物为O2，阴极产物为Cu，所以只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态，A正确；B．N极接电源的负极，N极作阴极，根据选项A的分析，先有红色铜析出，然后出现气体，B错误；C．根据A选项可知P点时Cu2+完全反应，所以P-Q电解过程中，阳极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，阴极反应为2H＋＋2e－=H2↑，实质上就是电解水，N极即阴极产生氢气，M极即阳极产生氧气，C正确；D．若M电极换成Cu作电极，阳极上发生Cu－2e－=Cu2＋，阴极反应式Cu2＋＋2e－=Cu，因此电解过程中CuSO4溶液的浓度不变，D正确；综上所述答案为B。【题7】（2018·黑龙江·伊美区第二中学高二期末）如图所示，A、B、C三个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三个装置中属于电解池的是__。(2)A池中Zn是__极，Cu极的电极反应式为__。(3)B池中Pt棒上的电极反应为__。B池中的总反应化学方程式为__。(4)C池中Cu极电极反应式为__。【答案】BC负Cu2++2e-=Cu2Cl--2e-=Cl2↑CuCl2Cu+Cl2↑Cu-2e-=Cu2+【详解】(1)A中有自发的氧化还原反应：Zn+CuCl2=ZnCl2+Cu，所以为原电池，B、C均有外接电源，为电解池；(2)A池中总反应为Zn+CuCl2=ZnCl2+Cu，所以Zn电极失电子发生氧化反应为负极；Cu电极上铜离子得电子生成Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu；(3)B中Pt电极与电源的正极相连为阳极，溶液中氯离子在阳极失电子被氧化，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；B中C电极为阴极，铜离子得电子被还原生成铜单质，所以总反应为CuCl2Cu+Cl2↑；(4)C中铜电极与电源正极相连为阳极，铜失电子被氧化成铜离子，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+。【题9】（2021·福建·三明一中高二开学考试）回答下列问题（1）请你将反应设计成原电池，并回答下列问题：①该电池的正极材料可以是___________，也可选用___________等代替。②画出你所设计的双液原电池的装置图，并标注出电极材料和电解质溶液。___________③写出电极反应式：负极___________，正极___________。④该电池负极材料质量减重3.2g，则电路中通过的电子的数目为___________。（2）从、、Na+、Cu2+、Ag+、Cl-等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。(注意：请填写满足条件的所有电解质的化学式)①若两极分别放出H2和O2时，电解质可能为___________(填化学式，下同)。②若阴极析出金属，阳极放出气体，电解质可能为___________。③若两极分别放出气体，且气体体积比为1∶1时，电解质只能为___________。【答案】（1）Ag石墨(C)或Pt或（2）、、、、NaCl【分析】（1）①由可知，Cu失电子发生氧化反应作负极、不如Cu活泼的金属或导电的非金属作正极，FeCl3溶液为电解质溶液，则该电池的正极材料可以是Ag，也可选用石墨(C)或Pt；答案为Ag；石墨(C)或Pt。②由可知，Cu作负极，C棒作正极，电解质溶液为FeCl3溶液和CuSO4溶液，用盐桥相连接成闭合回路，双液原电池的装置图为；答案为。③由可知，该原电池中，负极的电极反应式为，正极的电极反应式为；答案为；。④该电池负极材料质量减重3.2g，则反应的Cu的物质的量为n(Cu)==0.05mol，由负极的电极反应式为可知，电路中通过的电子的数目为0.05×2×NA＝0.1NA或0.05×2×6.02×1023＝6.02×1022；答案为0.1NA或6.02×1022。（2）阴极上阳离子放电顺序为Ag+＞Cu2+＞H+＞Na+，阳极上阴离子放电顺序为Cl-＞OH-＞、①若两极分别放出H2和O2时，溶液中的电解质不放电，溶液中阳离子为Na+，阴离子为、，所以电解质是或中的任意一种；答案为、。②当阴极析出金属，则金属离子为Cu2+或Ag+，阳极放出气体时，阴离子为Cl-、或，所以电解质是或或或中的任意一种；答案为、、、。③当阴极放出H2，则阴极为水中H+放电，溶液中的阳离子为Na+，阳极放出Cl2，阴离子为Cl-放电，满足气体体积比为1:1，所以电解质为NaCl；答案为NaCl。提分作业提分作业【练1】（2020·全国·高二课时练习）用惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合溶液，开始时阴极和阳极上分别析出的物质是A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2【答案】B【详解】根据电解原理，阳离子放电顺序是Cu2＋>H＋>Na＋，阴离子放电顺序是Cl－>OH－>SO，所以开始时阴极反应式Cu2＋＋2e－=Cu，阳极反应式：2Cl－－2e－=Cl2↑，故选项B正确。【练2】（2021·全国·高二课时练习）在某电解质溶液里，用M和N作电极，通电一段时间后，发现M极质量减小，N极质量增大，符合这一情况的是（）A．电解质溶液是稀硫酸 B．金属M是阳极，金属N是阴极C．M和N都是石墨电极 D．M是阴极，N是阳极【答案】B【详解】A．电解稀硫酸溶液，阳极发生氧化反应，质量会减少，即M极质量减小；阴极发生还原反应放出氢气，N极质量不变，故A不符合题意；B．由题意可知，M电极溶解，则发生氧化反应，为阳极；N电极质量增加，溶液中的金属阳离子得电子在N电极上析出，发生还原反应，N为阴极，故B符合题意；C．如果M和N均是石墨电极，M极质量不会减小，故C不符合题意；D．由题意可知，M电极溶解，则发生氧化反应，为阳极；N电极质量增加，溶液中的金属阳离子得电子在N电极上析出，发生还原反应，N为阴极，故D不符合题意；答案选B。【练3】（2019·山西阳泉·高二期末）用石墨电极电解稀硫酸的过程中，溶液pH的变化情况为A．逐渐减小 B．逐渐增大 C．不改变 D．先减小，后增大【答案】A【详解】用石墨电极电解稀硫酸，阳极为氢氧根离子失电子发生氧化反应，阴极为氢离子得电子发生还原反应，其实质为电解水，所以电解过程中，硫酸硫酸浓度越来越大，则溶液pH的变化情况为逐渐减小，故选：A。【练4】（2017·贵州凯里·高二期末）用惰性电极电解饱和食盐水，下列说法正确的是A．电解过程中，Cl－向阳极方向移动，发生还原反应B．电解一段时间后，阴极附近溶液pH增大C．电解池中的总反应为：2H++2Cl－＝H2↑+Cl2↑D．欲使电解池中的溶液恢复到电解前状态，应加入适量浓盐酸【答案】B【解析】试题分析：A．电解过程中，Cl－向阳极方向移动，发生氧化反应，A错误；B．电解一段时间后，阴极氢离子放电，产生氢氧根，阴极附近溶液pH增大，B正确；C．电解池中的总反应为：2H2O+2Cl－H2↑+Cl2↑+2OH－，C错误；D．欲使电解池中的溶液恢复到电解前状态，应通入适量氯化氢气体，D错误，答案选B。考点：考查电解饱和食盐水的有关判断【练5】（2017·湖北·高二月考）用石墨作电极完全电解含1mol溶质X的溶液后，向溶液中加入一定量的物质Y能使电解液恢复到起始状态是选项X溶液物质YACuCl21molCu(OH)2BKOH1molKOHCNa2SO41molH2SO4DAgNO30.5molAg2OA．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】A．电解氯化铜，在两极上分别产生金属铜和氯气，电解质复原加入氯化铜即可，故A错误；B．电解氢氧化钾的实质是电解水，所以电解质复原加入水即可，故B错误；C．电解硫酸钠的实质是电解水，所以电解质复原加入水即可，故C错误；D．电解硝酸银两极上产生的是金属银和氧气，所以电解质复原加氧化银即可，电解含1mol溶质硝酸银的溶液，会析出金属银1mol，根据银元素守恒，所以加入0.5mol

Ag2O后即可复原，故D正确；故选D。点睛：理解电解池的工作原理以及电解质复原的方法是解题关键，根据电解原确定电解后析出的金属或是放出的气体，根据：出什么加什么，出多少加多少的原理确定电解质复原加入的物质以及量的多少。【练6】（2021·陕西省黄陵县中学高二期末）如图所示，A、B、C三个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三个装置中属于电解池的是_______。(2)A池中Zn是_______极，Cu极的电极反应式为_______。(3)B池中的总反应化学方程式为_______，若将B池的溶液换成饱和的食盐水，当电路中通过1mol电子时两极共产生的气体体积为_______(标准状况)。(4)C池中Cu极电极反应式为_______。(5)某化学学习小组在学完原电池后，以Zn+Fe2+=Zn2++Fe为电池总反应设计电池，该电池的正极反应式为_______。【答案】BC负Cu2++2e-=CuCuCl2Cu+Cl2↑22.4LCu-2e-=Cu2+Fe2++2e-=Fe【详解】(1)A没有外接电源，属于原电池，BC装置都有外接电源，所以是把电能转化为化学能的装置，属于电解池，故答案为：BC；(2)铜、锌、氯化铜原电池中，锌作负极，负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应式为：Zn−2e−＝Zn2＋，铜离子在正极得电子生成Cu单质，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，故答案为：负；Cu2++2e-=Cu；(3)该装置是电解池，且阳极是惰性电极，C连接电源负极，所以是阴极，阴极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为：Cu2＋＋2e−＝Cu，铂连接电源正极，所以铂在阳极，阳极上氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为：2Cl−−2e−＝Cl2↑，所以其电池反应式为：CuCl2Cu+Cl2↑，若将B池的溶液换成饱和的食盐水，则电解的总反应为：，由反应可知转移2mol电子时生成1mol氢气和1mol氯气，则通过1mol电子时两极共产生的气体的物质的量为1mol，标况下的体积为22.4L，故答案为：CuCl2Cu+Cl2↑；22.4L；(4)该装置是电解池，铜是阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu−2e−＝Cu2＋，故答案为：Cu−2e−＝Cu2＋；(5)以Zn+Fe2+=Zn2++Fe为电池总反应设计电池，Zn失电子作负极，Fe2+得电子在正极发生反应，电极反应为：Fe2++2e-=Fe，故答案为：Fe2++2e-=Fe；【练7】（2021·河北·唐山一中高二期中）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时。观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题：（1）甲池为___________(填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)，通入电极的电极反应式为___________。（2）乙池中A(石墨)电极的名称为___________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)。总反应的离子方程式为___________。（3）当乙池中B极质量增加21.6g时，甲池中理论上消耗的体积为___________mL(标准状况下)，丙池中___________极析出___________g铜。（4）若丙池中电极不变，将其溶液换成溶液，电键闭合一段时向后。甲中溶液的pH将___________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。【答案】（1）原电池（2）阳极（3）1120D6.4（4）减小不变【分析】由图可知，甲池为燃料电池，通入甲醇的的Pt电极为负极，碱性条件下，甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，通入氧气的Pt电极为正极，碱性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子；乙池为电解池，A电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，B电极为阴极，银离子在阴极得到电子发生还原反应生成银；丙池为电解池，C电极为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，D电极为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜。（1）由分析可知，甲池为原电池；通入甲醇的的Pt电极为负极，碱性条件下，甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为；（2）乙池为电解池，A电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，B电极为阴极，银离子在阴极得到电子发生还原反应生成银，总反应的离子方程式为；（3）21.6g银的物质的量为，由得失电子数目守恒可知，甲池中理论上消耗氧气的体积为0.2mol××22.4L/mol×1000=1120mL，丙池中D极析出铜的质量为0.2mol××64g/mol=6.4g；（4）若丙池中电极不变，将其溶液换成溶液，电键闭合一段时间后，甲池中的总反应为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO+6H2O，反应中消耗氢氧根离子，溶液的pH将减小；丙池中电解溶液的方程式为，丙中溶液的pH不变。课后篇素养形成必备知识基础练1.下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是()A.硅太阳能电池工作时,光能转化成电能B.锂离子电池放电时,化学能转化成电能C.电解质溶液导电时,电能转化成化学能D.葡萄糖为人类生命活动提供能量时,化学能转化成热能答案A解析B项、C项属于电化学反应,一定有电子转移,一定发生氧化还原反应;D项营养物质葡萄糖为人类提供能量的过程,是被O2氧化的过程,发生了氧化还原反应;A项光能转化成电能的过程没有新物质生成,没有发生化学反应,故选A。2.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答案C解析根据原电池原理可知,原电池中相对活泼的一极为负极。3.用惰性电极电解下列溶液,其中随着电解的进行,溶液pH逐渐减小的是()①氯化钠溶液②硫酸铜溶液③氢氧化钠溶液④稀硫酸⑤稀盐酸⑥硫酸钠溶液A.①③⑤ B.②④⑤C.②④ D.②④⑥答案C4.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(方括号内物质),能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()A.AgNO3[AgNO3] B.NaOH[H2O]C.KCl[KCl] D.CuSO4[Cu(OH)2]答案B5.在某电解质溶液里,用M和N作电极,通电一段时间后,发现M极质量减小,N极质量增大,符合这一情况的是()A.电解质溶液是稀硫酸B.金属M是阳极,金属N是阴极C.M和N是石墨电极D.M是阴极,N是阳极答案B解析由题意可知,M极溶解,发生氧化反应,为阳极,N极质量增加,故有金属单质在N极上析出,发生还原反应,为阴极,电解质溶液应为金属盐溶液,M应为金属电极。6.如图中,两电极上发生的电极反应为a极:Cu2++2e-Cu;b极:Fe-2e-Fe2+。下列说法不正确的是()A.装置中电解质溶液一定含有Cu2+B.该装置一定是化学能转化为电能C.a、b可能是同种电极材料D.a极上一定发生还原反应答案B解析该装置既可构成原电池,又可构成电解池。当构成原电池时,a极材料可以是活动性比铁差的金属或石墨,b极为铁,电解质溶液含Cu2+;当构成电解池时,a极作阴极,b极作阳极且必须是铁电极,电解液中含Cu2+。7.用惰性电极电解某溶液时,发现两极只有H2和O2生成,则电解一段时间后,下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有()①该溶液的pH可能增大②该溶液的pH可能减小③该溶液的pH可能不变④该溶液的浓度可能增大⑤该溶液的浓度可能不变⑥该溶液的浓度可能减小A.只有①②③ B.只有①②③④C.只有①②③④⑤ D.①②③④⑤⑥答案C8.从H+、Cu2+、Na+、SO42-、Cl-(1)以碳棒为电极,使电解质质量减少,水质量不变,进行电解,则电解质是。

(2)以碳棒为电极,使电解质质量不变,水质量减少,进行电解,则电解质是。

(3)以碳棒为阳极,铁棒为阴极,使电解质和水质量都减少,进行电解,则电解质为。

答案(1)HCl、CuCl2(2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4(3)NaCl、CuSO4解析(1)根据题意分析,电解HCl和CuCl2符合题意。(2)根据题意分析,相当于电解水,因此H2SO4、Na2SO4、NaHSO4符合题意。(3)铁棒作阴极,铁棒不会发生反应,应为电解电解质和水,因此NaCl和CuSO4符合题意。9.右图为以惰性电极进行电解的装置:(1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式:A:,

B:,

总反应方程式:;

C:,

D:,

总反应方程式:;

(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为。

答案(1)Cu2++2e-Cu2Cl--2e-Cl2↑CuCl2Cu+Cl2↑4Ag++4e-4Ag2H2O-4e-O2↑+4H+4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑(2)2∶2∶4∶1解析A、B、C、D分别发生如下反应:Cu2++2e-Cu,2Cl--2e-Cl2↑,4Ag++4e-4Ag,2H2O-4e-O2↑+4H+;由电子守恒可知,在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n(Cu)∶n(Cl2)∶n(Ag)∶n(O2)=2∶2∶4∶1。关键能力提升练10.如下图所示,甲池的总反应式为N2H4+O2N2+2H2O。下列说法正确的是()A.甲池中负极上发生的反应为N2H4-4e-N2+4H+B.乙池中石墨电极上发生的反应为2H2O-4e-O2↑+4H+C.甲池溶液pH增大,乙池溶液pH减小D.甲池中每消耗0.1molN2H4乙池电极上则会析出6.4g固体答案B解析分析题图知,甲是燃料电池,乙是电解池,甲池中电解质溶液为氢氧化钾溶液,则负极不可能生成H+,应该是N2H4-4e-+4OH-N2+4H2O,A项错误。乙池中石墨电极是阳极,发生氧化反应,B项正确。根据甲池总反应式知反应中生成了水,则氢氧化钾溶液的浓度变小,pH减小;乙池中阴极析出铜,阳极OH-放电,乙池的溶液pH减小,C项错误。根据各个电极通过的电量相等知N2H4~2Cu,则甲池中消耗0.1molN2H4时乙池电极上会析出12.8g铜,D项错误。11.将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中溶液pH随时间t变化的曲线正确的是(不考虑Cl2的溶解)()答案D解析电解分为三个阶段。第一阶段(电解CuCl2溶液):阳极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,阴极反应式为Cu2++2e-Cu,因Cu2+浓度减小,水解产生的H+浓度减小,溶液pH增大;第二阶段(电解CuSO4溶液):阳极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,阴极反应式为2Cu2++4e-2Cu,溶液中H+浓度增大,溶液pH减小;第三阶段(相当于电解水):阳极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,阴极反应式为4H++4e-2H2↑,因为水被消耗,使混合溶液酸性增强,溶液pH减小。12.右图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是()A.X是负极,Y是正极B.Pt是阴极,Cu是阳极C.CuSO4溶液的pH逐渐减小D.CuSO4溶液的pH不变答案C解析b电极附近溶液呈红色,说明b电极处氢离子放电。电解氯化钠溶液时,阳极发生氧化反应产生氯气,阴极发生还原反应产生氢气,同时生成氢氧化钠,因此b电极是阴极,与电源的负极相连,则Y为负极,X为正极;铂电极与电源的正极相连,作阳极,铜电极作阴极;电解硫酸铜溶液时,阳极上氢氧根离子放电,CuSO4溶液的pH逐渐减小。13.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为:Al3++3e-AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案C解析A项,根据题意“铝表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜”,即铝失去电子发生氧化反应变为氧化铝,因此待加工铝质工件为阳极,A正确;B项,阴极上电极材料本身不反应,只传导电流,可以选用不锈钢网作为阴极,B正确;阴极的电极反应式为2H++2e-H2↑,C错误;D项,电解过程中阴离子移向阳极,即SO42-向阳极移动14.将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解,且电解时间足够长。有以下结论:①溶液中几乎没有Br-;②电解质溶液为无色;③最终溶液显碱性;④K+、Na+和SO42-的浓度几乎没有变化。其中正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④答案A解析溶液中存在的阴离子有:Cl-、Br-、SO42-、OH-,阳离子有:K+、Cu2+、Na+、H+。因用Pt电极电解足够长的时间,阴离子首先放电的是Br-,其次是Cl-,最后是OH-,SO42-在溶液中不放电;阳离子先放电的是Cu2+,其次是H+。所以先电解CuBr2,阳极逸出Br2,阴极析出Cu,当CuBr2电解完毕时,相当于继续电解HCl(H+来自于水),当Cl-被消耗尽时,则继续电解水。由于Cu2+转化为单质铜,电解液变为无色;Cl-在阳极放电时,水电离出的H+在阴极放电,使溶液中的c(OH-)增大;由于最终水被消耗,c(K+)、c(Na+)15.(双选)将如图所示实验装置的K闭合,下列判断正确的是()A.Cu电极上发生还原反应B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动C.片刻后甲池中c(SO42D.片刻后可观察到滤纸a点处变红色答案AD解析A项,K闭合后,Zn作原电池的负极,Cu作原电池的正极