高中化学 专题1 第二单元 第3课时 电解池的工作原理学案 苏教版选修

1、第3课时电解池的工作原理学习目标定位1.会描述电解池的工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和电解反应方程式。2.熟悉电解规律和电解产物的判断方法。1用氧化还原反应的观点分析判断下列各组微粒具有的性质，填写下表：组别微粒性质强弱顺序第1组Zn2、Na、Cu2、H氧化性第2组Cu、Fe、OH、Cl还原性2.判断下列说法的正误(1)金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动()(2)电解质是在熔融或溶于水时能够导电的物质()(3)金属导电是物理变化，电解质溶液导电是化学变化()(4)硫酸铜溶于水后，能发生电离产生自由移动的Cu2和SO()(5)氯化钠溶液中只存在Na和Cl()3右图为电解水的

2、实验装置图。根据图示回答下列问题：(1)A端为电源的正极，C试管中收集到的气体是O2，D试管中收集到的气体是H2。(2)写出电解水的化学方程式：2H2O2H2O2。探究点一电解池的工作原理1如图为工业上电解熔融氯化钠生产金属钠的装置示意图。容器中盛有熔融的氯化钠，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，两个电极分别与电源的正极和负极相连。(1)通电前，熔融NaCl中存在的微粒有Na、Cl，这些微粒的运动状态是自由移动。(2)通电后离子运动方向：阳离子Na(填离子符号)移向铁电极，发生还原反应；阴离子Cl(填离子符号)移向石墨电极，发生氧化反应。电极上发生的变化是铁电极：2Na2e=2Na；石墨电

3、极：2Cl2e=Cl2。(3)由以上分析可知：熔融的NaCl在直流电源作用下发生了氧化还原反应，分解生成了Na和Cl2。2电解和电解池(1)电解是在直流电作用下，在两个电极上发生氧化还原反应的过程。(2)电解池是将电能转化为化学能的装置。(3)电极名称阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应；阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。(4)电解池的构成条件：具有与直流电源相连接的两个电极(阴极、阳极)，插入电解质溶液或熔融电解质中，形成闭合回路。归纳总结(1)电解池的工作原理示意图(2)电解质导电的过程就是电解质的电解过程。活学活用1如下图所示装置中，属于电解池的是()答案C解析判断某装置是否

4、为电解池，要以构成电解池的三个基本条件为标准。构成电解池的三个条件：有与直流电源相连的两个电极；有电解质溶液或熔融态电解质；能形成闭合回路。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，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动D相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相等答案D探究点二酸、碱、盐溶液的电解规律1按右图所示装置完成实验，并填写下表。(1)实验过程中，观察到的现象是电流计指针发生偏转；与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质；与正极

5、相连的a极一侧有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。(2)实验结论是电解质CuCl2溶液在导电过程中，有铜析出，有氯气生成。(3)实验原理分析氯化铜溶液中的电离过程有a.CuCl2=Cu22Cl，b.H2OHOH；溶液中存在的离子有Cu2、Cl、H、OH，通电前，这些离子在溶液中自由移动。通电时，在电场的作用下，溶液中的离子做定向移动，即Cl、OH趋向a极，Cu2、H趋向b极。a极电极反应式是2Cl2e=Cl2，b极电极反应式是Cu22e=Cu，电解反应方程式是CuCl2CuCl2。2有下列两组离子：Cu2、Na、H、Ag；Cl、I、SO、OH。用惰性电极电解时，移向阳极的是(填

6、序号)，放电先后顺序是IClOHSO；移向阴极的是(填序号)，放电先后顺序是AgCu2HNa。3用惰性电极电解下列酸、碱、盐电解质溶液：H2SO4；HCl；NaOH；Na2SO4；CuCl2；NaCl；CuSO4。回答下列问题：(1)阴极反应式与相同的有(填序号)，其电极反应式是2H2e=H2；与相同的有，其电极反应式是Cu22e=Cu。(2)阳极反应式与相同的有，其电极反应式是4OH4e=O22H2O；与相同的有，其电极反应是2Cl2e=Cl2。(3)写出下列电解的化学方程式2H2O2H2O2；2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2；2CuSO42H2O2H2SO42CuO2。(4)只是水发

7、生电解的是，只是电解质本身发生电解的是，电解质和水都发生电解的是。(5)电解后溶液的pH显著增大的是，减小的是，不变的是。(6)欲使电解的溶液复原，只加入水的是，只加入电解质本身的是；欲使电解后的复原需通入HCl气体，欲使电解后的复原需加入CuO。归纳总结(1)分析电解问题的基本方法思路通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H和OH)。通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电(注意活泼金属作阳极时优先放电)。正确书写电极反应式，要注意原子数、电荷数是否守恒。能结合题目要求分析电解时的各种变化情况，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等

8、。(2)电极反应规律阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序：AgCu2HPb2Fe2Zn2阳极：溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。其放电顺序：金属阳极S2IClOH含氧酸根。(3)惰性电极电解规律类型电解质溶液电极反应特点电解水型含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐溶液阴极：4H4e=2H2阳极：4OH4e=2H2OO2电解电解质型无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电放H2生碱型活泼金属(K、Ca、Na)的无氧酸盐阴极：放出H2生成碱阳极：电解质阴离子放电放O2生

9、酸型不活泼金属的含氧酸盐溶液阴极：电解质阳离子放电阳极：OH放电生成酸活学活用3用惰性电极电解AgNO3溶液，说法不正确的是()A电解过程中阴极质量不断增加B电解过程中溶液的pH不断降低C此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况D电解后两极产生的气体体积比为21答案D解析解决有关电解问题首先注意电极材料，在此基础上写出电极反应式和电解反应方程式，根据电解反应方程式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化，分析溶液的pH变化必须注意原溶液的pH情况。用惰性电极电解AgNO3溶液，电解反应方程式为4AgNO32H2O4AgO24HNO3。阴极上析出Ag，阳极上放出O2，故A正确、

10、D错误；由于生成HNO3溶液，pH应不断降低，B正确；要使溶液恢复电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O4HNO3=4AgNO32H2O；得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复电解前的状况，C正确。4用石墨作电极电解CuCl2和KCl的混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是()AH2、Cl2 BCu、Cl2CH2、O2 DCu、O2答案B解析本题考查离子放电顺序，溶液中的离子有Cu2、K、H及Cl、OH五种离子，得电子能力：Cu2HK，失电子能力：ClOH，所以电解初期：阴极：Cu22e=Cu，阳极：2Cl2e=Cl2，故选B。1下列关于电解池工作原理的说法中，错误的

11、是()A电解池是一种将电能转变成化学能的装置B电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应C电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应D电解池放电时，电极本身不会参加电极反应答案D2用石墨作电极，电解下列物质的溶液，其实质不是电解水的是()ANaNO3 BNaOHCNa2SO4 DNaCl答案D3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()氯化钠溶液硫酸铜溶液氢氧化钠溶液稀硫酸稀盐酸硫酸钠溶液A BC D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()AAgNO3AgNO3 BNaOHH2OCKC

12、lKCl DCuSO4Cu(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CM和N是石墨电极DM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，电解质溶液为盐溶液，M为金属电极。6用惰性电极电解CuSO4溶液。若阴极上析出Cu的质量为3.2 g，则阳极上产生气体在标准状况下的体积为_；室温下，若将电解后的溶液稀释至1 L，则溶液中的c(H)为_。答案0.56 L0.1 molL1解析用惰性电极

13、电解CuSO4溶液时，阳极：4OH4e=O22H2O，阴极：Cu22e=Cu，根据得失电子守恒，n(O2)n(Cu)0.025 mol，所以标准状况下V(O2)0.56 L；根据反应2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，电解后溶液中n(H)4n(O2)0.1 mol，所以c(H)0.1 molL1。基础过关一、电解池的电极名称的判断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答案C解析根据两池的结构与反应原理可确定，原电池中相对活泼的一极为负极。2

14、电解池中，阳极的电极材料一定()A发生氧化反应 B与电源正极相连C是铂电极 D得电子答案B解析阳极材料若为活泼金属则直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。3若某装置发生如下反应：Cu2H=Cu2H2，关于该装置的有关说法正确的是()A该装置一定为原电池B该装置为电解池C若为原电池，Cu为正极D电解质溶液可能是硝酸溶液答案B解析已知反应为非自发的氧化还原反应，故该装置应为电解池，而非原电池，但电解质不能为HNO3，否则得电子的为NO，而非H得电子放出H2。二、电极反应式、电解反应方程式的书写4有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是()A甲中负极反应式为2H2e=H2

15、B乙中阳极反应式为Age=AgC丙中H向碳棒方向移动D丁中电解开始时阴极产生黄绿色气体答案C解析由图知，甲、丙为原电池，乙、丁为电解池。甲中Zn为负极，Zn2e=Zn2，A错；丙中Fe为负极，C为正极，H向正极移动，C正确；乙中Ag作阳极，本身失电子，B错；丁中放电顺序：ICl，开始产生I2，D错。5下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中错误的是()A电解饱和食盐水阴极：Nae=NaB电解CuSO4溶液阴极：Cu22e=CuC电解熔融NaCl阴极：Nae=NaD电解NaOH溶液阳极：4OH4e=2H2OO2答案A解析本题考查了电极反应式的书写和电极产物的判断。A中电解饱和食盐水时，阴极应是H

16、2O电离出的H得电子放出H2。6用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为13的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有()2Cu22H2O2Cu4HO2Cu22ClCuCl22Cl2HH2Cl22H2O2H2O2A B C D答案D解析由n(CuSO4)n(NaCl)13得n(Cu2)n(Cl)13，根据放电顺序，阴离子：ClOHSO，阳离子：Cu2HNa，知该电解过程分为3个阶段，第一阶段：电解CuCl2溶液：Cu22ClCuCl2；第二阶段：电解NaCl溶液：阴极：2H2e=H2，阳极：2Cl2e=Cl2，两式相加得到总反应式2Cl2HH2Cl2，忽略了H来自于水，书写总反应式时不

17、能将两式简单相加，而应将H改写成H2O而生成OH，即2Cl2H2O2OHH2Cl2；第三阶段：电解H2O：2H2O2H2O2。三、酸、碱、盐溶液的电解规律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()该溶液的pH可能增大；该溶液的pH可能减小；该溶液的pH可能不变；该溶液的浓度可能增大；该溶液的浓度可能不变；该溶液的浓度可能减小A BC D全部答案C解析用惰性电极电解时两极只有H2和O2，则实质上电解的是水，电解质不参与反应。该电解质有3种可能，如电解H2SO4溶液时，水被电解，H2SO4浓度变大，pH减小；电解Na

18、OH溶液时，水被电解，NaOH浓度变大，pH增大；电解Na2SO4溶液时，水被电解，Na2SO4浓度变大，pH不变，但若NaOH溶液、Na2SO4溶液是饱和溶液则浓度不变，故、正确，不可能。8用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是()ACuSO4 BH2SO4CCuCl2 DNaCl答案B解析当电解池的电极是惰性电极时，阳极不溶解，电解过程的本质是电解溶剂水或电解质或二者都发生反应。电解的反应分别为A2CuSO42H2O2CuO22H2SO4B2H2O2H2O2CCuCl2CuCl2D2NaCl2H2OH2Cl22NaOH所以B项

19、电解H2SO4的实质是电解水。9Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解反应方程式为2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是()A石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极D当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成答案A解析由电解反应方程式可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，电极反应式为2H2e=H2，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应式为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D选项

20、错误。10下图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a电极质量增加，b电极处有无色无味气体放出。符合这一情况的是表中的()选项abX溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2答案A解析由a电极质量增加，知溶液中阳离子在a电极析出，则a为阴极，X为负极；因B中a电极不析出金属，C中X为正极可否定，又由b电极有无色无味气体放出，否定D。能力提升11从H、Cu2、Na、SO、Cl五种离子中选择并恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：(1)以石墨为电极，使电解质质量减少，水质量不变，进行电解，则可采用的电解质是_。(2)以石墨为电极，使电解质质量不变，

21、水质量减少，进行电解，则可采用的电解质是_。(3)以石墨为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水的质量都减少，进行电解，则电解质是_。(4)以石墨为电极进行电解，若阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质的化学式可能是_。(5)以石墨为电极进行电解，两极分别放出气体，且体积比为11时，电解质的化学式可能是_。答案(1)HCl、CuCl2(2)H2SO4、Na2SO4、NaHSO4(3)CuSO4、NaCl(4)CuSO4(5)HCl、NaCl12如下图所示，当线路接通时，发现M(用石蕊试液浸润过的滤纸)a端显蓝色，b端显红色，且知甲中电极材料是锌、银，乙中电极材料是铂、铜，且乙中两极不发生变化。回答：(1

22、)装置名称：甲是_，乙是_。(2)电极名称及电极材料：A_，_；B_，_；C_，_；D_，_。答案(1)原电池电解池(2)负极Zn正极Ag阳极Pt阴极Cu解析甲中可自发的发生氧化还原反应，乙不能，因此甲为原电池，乙为电解池。a端显蓝色，说明H反应余OH，则a为电解池阴极，那么A为原电池负极，B为正极，C为阳极，D为阴极。乙中两极不发生变化，则阳极为铂，阴极为Cu。13下图是一个电化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH3O24KOH2K2CO36H2O(1)请回答图中甲、乙两池的名称。甲池是_装置，乙池是_装置。(2)请回答下列电极的名称：通入CH3OH的电极名称是_，B(石墨)电极

23、的名称是_。(3)写出电极反应式：通入O2的电极的电极反应式是_。A(Fe)电极的电极反应式为_。(4)乙池中反应的化学方程式为_。答案(1)原电池电解池(2)负极阳极(3)O24e2H2O=4OH4Ag4e=4Ag(4)4AgNO32H2O4AgO24HNO3解析根据题意，甲池是一个燃料电池，则乙池为电解池，在甲池中CH3OH发生氧化反应，为原电池的负极，O2发生还原反应，为原电池的正极，A与CH3OH极相连，为电解池的阴极，B为阳极，电极反应式为甲池：负极：2CH3OH12e16OH=2CO12H2O正极：3O212e6H2O=12OH乙池：阳极：4OH4e=2H2OO2阴极：4Ag4e=

24、4Ag电解反应：4AgNO32H2O4AgO24HNO3。14下图中电极a、b分别为Ag电极和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 (标准状态)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_。(4)AgNO3溶液的浓度_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，硫酸的浓度_。(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)21(4)不变增大(5)45.18解析(1)电解5.00%的稀硫酸，实际上是电解其中的水。因此在该电解池中发生反应：2H2O2H2O2，V(H2)V(O2)21。据此可确定d极为