第四章 第三节 第1课时 电解原理教师版Word文件下载.docx

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答案　正　阴　蓝

解析　当通电一段时间后，A、B间的紫红色圆点向A极移动了，由于紫红色是MnO

的颜色，即MnO

向A极移动，因阴离子向阳极移动，所以A为电解池的阳极（浸有NaCl溶液的石蕊试纸相当于电解池），则与A相连的是电源的正极，B为阴极。

电源的正负极和电解池的阴阳极也就能确定了，从而分析出本题的答案。

方法指导

电解池阴极和阳极的判断依据

二、电解规律

1．电极反应规律

（1）阴极：

无论是惰性电极还是活泼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：

Ag＋>

Cu2＋>

H＋>

Pb2＋>

Fe2＋>

Zn2＋……

（2）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：

活泼金属阳极>

S2－>

I－>

Cl－>

OH－>

含氧酸根。

2．酸、碱、盐溶液电解规律（惰性电极）

用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：

（1）电解水型

电解质

H2SO4

NaOH

Na2SO4

阳极反应式

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

阴极反应式

4H＋＋4e－===2H2↑

pH变化

减小

增大

不变

复原加入物质

加入H2O

（2）电解电解质型

HCl

CuCl2

2Cl－－2e－===Cl2↑

2H＋＋2e－===H2↑

Cu2＋＋2e－===Cu

加入HCl

加入CuCl2

（3）电解质和水都发生电解型

NaCl

CuSO4

2Cu2＋＋4e－===2Cu

加入CuO或CuCO3

（1）用石墨作阳极、铁作阴极分别电解稀硫酸和硫酸钠溶液时，它们阴极和阳极的产物都相同

（　√　）

（2）用石墨作电极电解氯化钠和硫酸铜的混合液，最初一段时间阴极和阳极生成的物质分别是铜和氯气（　√　）

（3）用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na＋＋e－===Na（　√　）

（4）用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O（　×

　）

（5）用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag＋＋2H2O

4Ag＋4H＋＋O2↑

（6）铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu＋2HCl

CuCl2＋H2↑（　√　）

1．为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H＋、Cu2＋、Na＋、SO

、Cl－5种离子中两两恰当的组成电解质，按下列要求进行电解：

（1）以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是___________。

若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是____________。

（2）以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是___________。

若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是__________。

（3）以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是___________。

答案　

（1）HCl、CuCl2　HCl、CuCl2　

（2）Na2SO4、H2SO4　H2O　（3）CuSO4、NaCl　CuO（或CuCO3）、HCl

解析　

（1）以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则阳离子只能为H＋、Cu2＋，阴离子只能是Cl－，其电解质是HCl、CuCl2。

（2）实质上是电解水，H＋、OH－分别在两极上放电，因此，其电解质是Na2SO4、H2SO4。

（3）电解质是CuSO4，2CuSO4＋2H2O

2H2SO4＋2Cu＋O2↑，若恢复到原状态，可加入CuO，也可加入CuCO3。

电解质是NaCl，2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，要恢复到原状态可通入HCl。

2．某同学按如图所示的装置进行电解实验，下列说法正确的是________（填序号）。

①电解过程中，铜电极的反应式：

Cu－2e－===Cu2＋

②电解初期，主反应：

Cu＋H2SO4

CuSO4＋H2↑

③电解一定时间后，石墨电极上有铜析出

④整个电解过程中，H＋的浓度不断增大

答案　①②③

解析　本题是电解原理的具体应用，由题可知，活泼金属作阳极，阳极反应：

Cu－2e－===Cu2＋，初期在阴极上溶液中的H＋放电，2H＋＋2e－===H2↑，溶液中的H＋浓度不断降低，总反应：

CuSO4＋H2↑，随着反应的进行，溶液中Cu2＋数目增多，此时在阴极上Cu2＋得电子，Cu2＋＋2e－===Cu，溶液中的H＋浓度保持不变。

3．用石墨作电极电解1mol·

L－1CuSO4溶液，当c（Cu2＋）为0.5mol·

L－1时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态__________（填序号）。

①CuSO4　②CuO　③Cu（OH）2　④CuCO3

答案　②④

解析　电解过程中的反应：

阳极4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极2Cu2＋＋4e－===2Cu，总反应为2CuSO4＋2H2O

2H2SO4＋2Cu＋O2↑。

由以上反应可知，电解使2molCuSO4和2molH2O变成了2molH2SO4，同时析出铜，放出O2，溶液中每生成2molCu，则放出1molO2，故需补充CuO。

由于CuCO3加入溶液后，会与溶液中的硫酸反应，生成CO2气体，不存在于溶液中，相当于只加了CuO，所以也可以加入CuCO3。

解答电解原理题的一般思路

[以惰性电极电解Cu（NO3）2溶液为例]

随堂验收练习

1．以石墨为电极，电解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉）。

下列说法错误的是（　　）

A．阴极附近溶液呈红色

B．阴极逸出气体

C．阳极附近溶液呈蓝色

D．溶液的pH变小

答案　D

解析　以石墨为电极电解KI溶液类似于电解NaCl溶液，阳极反应式为2I－－2e－===I2，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。

阴极逸出氢气，且阴极附近溶液（含酚酞）显碱性而呈红色，A、B项都正确；

阳极生成I2，使阳极附近溶液（含淀粉）变蓝，C项正确；

由于电解生成了OH－，故溶液的pH变大，D项错误。

2．如图中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。

符合这一情况的是表中的（　　）

选项

a极板

b极板

X电极

Z溶液

A

锌

石墨

负极

B

C

银

铁

正极

AgNO3

D

铜

答案　A

解析　由a极板质量增加知，溶液中阳离子在a极板处析出，则a为阴极，X为负极，因B中a极板处不析出金属、C中X为正极可知B、C均错误；

又由b极板处有无色无味气体放出可知D错误。

3．用石墨作电极电解0.1mol·

L－1的CuSO4溶液，当有0.4mol电子通过电路时，发现阴极增重6.4g，则要使电解后的溶液恢复到电解前状态，则可向电解后的溶液中加入（　　）

A．0.1molCu（OH）2B．0.1molCuO

C．0.2molCuOD．0.1molCuO和0.2molH2O

解析　该过程转移0.4mol电子，则阳极应该生成0.1mol氧气，理论上阴极应该生成0.2mol铜，但实际上阴极生成的铜为

＝0.1mol，故铜离子不足，阴极生成0.1mol铜后，氢离子继续放电，生成氢气0.1mol。

因此应该补充0.1molCuO和0.1molH2O，或补充0.1molCu（OH）2，A项正确。

4．用如图所示的装置进行电解。

通电后发现湿润的淀粉-KI试纸的C端变为蓝色。

（1）E为电源的____极，F为电源的____极。

（2）A中发生反应的化学方程式为_____________________________________________。

（3）在B中观察到的现象是___________________________________________________。

（4）D端的电极反应式为_____________________________________________________。

答案　

（1）负　正

（2）4AgNO3＋2H2O

4Ag＋4HNO3＋O2↑

（3）铜片溶解，石墨电极上有气体生成，溶液中有蓝色沉淀生成

（4）2H＋＋2e－===H2↑

解析　本题实质上是三个电解装置串联，由题中信息可知C为阳极、D为阴极，则E为负极，F为正极。

A中是以Pt为阳极、Fe为阴极电解AgNO3溶液。

B中Cu为阳极，发生的反应为Cu－2e－===Cu2＋，石墨为阴极，发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑，由于水电离出的H＋放电，所以溶液中的c（OH－）增大，故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。

D端为阴极，发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。

课时点对点训练

题组一　电解及其装置（电解池）

1．关于下图所示①②两个装置的叙述正确的是（　　）

A．装置名称：

①是原电池，②是电解池

B．硫酸浓度变化：

①增大，②减小

C．电极反应式：

①中阳极：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中正极：

Zn－2e－===Zn2＋

D．离子移动方向：

①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动

答案　B

解析　①为电解池，电解水，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，硫酸的浓度增大；

②为原电池，溶液中的氢离子移向正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的浓度减小。

2．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2H＋＋2e－===H2↑

B．乙中阳极反应式为Ag＋＋e－===Ag

C．丙中H＋向碳棒方向移动

D．丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体

答案　C

解析　由图知，甲、丙为原电池，甲中Zn为负极，负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A错；

丙中Fe为负极，C为正极，H＋向正极移动，C对；

乙、丁为电解池，乙中Ag作阳极，本身失电子，B错；

丁中阳极离子放电顺序：

Cl－，开始时产生I2，D错。

3．（2019·

湖北公安三中高二上质量检测）若某电能与化学能的转化装置（电解池或原电池）中发生的总反应的离子方程式是Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，则下列关于该装置的有关说法中正确的是（　　）

A．该装置可能是原电池，也可能是电解池

B．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极

C．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸

D．该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸

解析　铜和盐酸或稀硫酸不能自发地进行氧化还原反应，铜和硝酸能自发地进行氧化还原反应，但生成的气体是氮氧化物而不是氢气，所以该反应只能是电解池反应而不是原电池反应，该装置只能构成电解池不能构成原电池；

该电解池中，铜作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，阴极上氢离子得电子发生还原反应，所以该电解池的阳极必须是铜电极，故答案选B。

4．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在图中，下列有关分析完全正确的是（　　）

a电极

阳极

阴极

d电极

Q离子

阳离子

阴离子

解析　根据题图知，该装置有外接电源，所以属于电解池，根据电子流向知，c是负极，d是正极，a是阴极，b是阳极，电解时，电解质溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则Q离子是阳离子，P离子是阴离子，故B正确。

题组二　电解规律及其应用

5．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Cl2B．Cu和Cl2

C．H2和O2D．Cu和O2

解析　由题意知，溶液中存在H＋、Cu2＋、Na＋、SO

、NO

、Cl－、OH－，根据离子的放电顺序，阳离子为Cu2＋>

Na＋，阴离子为Cl－>

SO

，则最初一段时间，阴极：

Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑。

6．用石墨作电极，电解1mol·

L－1下列物质的溶液，则电解前后溶液的pH保持不变的是（　　）

A．硫酸B．氢氧化钠C．硫酸钠D．氯化钠

解析　用惰性电极电解硫酸、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液实质是电解水，浓度增大，硫酸溶液的pH减小，氢氧化钠溶液的pH增大，硫酸钠溶液的pH不变；

电解氯化钠溶液时生成氢氧化钠，溶液的pH增大。

7．如图为直流电源电解稀硫酸钠溶液的装置。

通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。

下列实验现象中正确的是（　　）

A．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色

B．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色

C．逸出气体的体积，a极的小于b极的

D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体

解析　a极为阴极，H2O电离出的H＋放电，促进H2O的电离平衡向右移动，c（OH－）增大，石蕊溶液变蓝色；

b极为阳极，H2O电离出的OH－放电，c（H＋）增大，石蕊溶液变红色，A项不正确，B项正确。

a极产生H2，b极产生O2，H2的体积是O2体积的2倍，故C、D项不正确。

8．（2019·

郑州二中高二上学期第一次月考）用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是（　　）

组号

X

Y

Z

W

Fe

H2O

Pt

Cu

CuSO4溶液

Ag

AgNO3晶体

解析　A应通HCl，B加CuO，C加H2O，D不需加任何物质。

题组三　电解的相关综合

9．（2019·

运城高二检测）将一直流电源的正、负极（电极材料为Pt），用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊溶液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是（　　）

蓝

白

红

解析　阳极据放电顺序发生的电极反应为2I－－2e－===I2，I2遇淀粉变蓝。

阴极发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，使石蕊溶液变蓝。

10．（2020·

苏州期末）利用如图所示装置（电极均为惰性电极）可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。

下列说法正确的是（　　）

A．b为直流电源的正极

B．将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变

C．阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO

＋4H＋

D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室

解析　二氧化硫被氧化为硫酸根离子，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极与电源正极相连，则b为电源负极，故A错误；

将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式发生改变，故B错误；

阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO

＋4H＋，故C正确；

电解时，阳离子移向阴极，所以H＋由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室，故D错误。

11．载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气。

某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置中得电子的电极发生的反应是2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－。

下列判断错误的是（　　）

A．上述电化学装置相当于电解池

B．上述装置进行的总反应为2CO2===2CO＋O2

C．反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强

D．失电子的电极发生的反应是4OH－－4e－===2H2O＋O2

解析　该电池是利用电能转化为化学能，符合电解池原理，所以题述电化学装置相当于电解池，故A正确；

该电池中，阴极的电极反应式为2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－，阳极上OH－失电子生成氧气，得失电子数相同条件下，将两个电极反应式相加即得电池总反应式：

2CO2===2CO＋O2，故B正确；

阴极反应生成的OH－在阳极完全反应，电池总反应为2CO2===2CO＋O2，所以反应结束后该电化学装置中的电解质溶液的碱性不变，故C错误；

阳极上OH－失电子生成氧气供给呼吸，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2，故D正确。

12．如图是CO2经电催化还原为CH4的装置示意图。

下列说法不正确的是（　　）

A．该过程是电能转化为化学能的过程

B．铜电极的电极反应式为CO2＋8HCO

＋8e－===CH4＋8CO

＋2H2O

C．一段时间后，①池中n（KHCO3）不变

D．一段时间后，②池中溶液的pH一定下降

解析　该装置连接有电源，则该过程是电能转化为化学能的过程，A项正确；

二氧化碳转化为甲烷的反应过程中，碳元素的化合价降低，在铜电极上发生还原反应，电极反应式为CO2＋8HCO

＋2H2O，B项正确；

由于①池溶液中的碳酸氢根离子被消耗，故一段时间后，碳酸氢钾的物质的量减少，C项错误；

①池中的铜电极为阴极，发生还原反应，②池中的铂电极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－===O2＋2H2O，该过程中有H＋生成，故溶液的pH降低，D项正确。

综合强化

13．如图所示装置为在直流电源的作用下电解CuSO4溶液的装置，其中A、B为石墨电极，a、b为电源的两极，当接通电源，通电一段时间后，将B电极取出，洗干净并干燥后称量，其质量增加了3.2g，则：

（1）a电极为电源的________极。

（2）写出电极反应式：

A极：

______________________________________________________，B极：

____________________________________________________________________。

（3）若使反应后的溶液恢复到原来状态，则应该加入________，加入________g。

答案　

（1）正　

（2）4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　2Cu2＋＋4e－===2Cu　（3）CuO　4.0

14．如图X是直流电源。

Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。

接通电路后，发现d附近显红色。

（1）①b为电源的________极（填“正”“负”“阴”或“阳”，下同）。

②Z池中e为________极。

③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d________e（用“→”或“←”填空）。

（2）①写出c极上反应的电极反应式：

________________________________________。

②写出Y池中总反应的化学方程式：

③写出Z池中e极上反应的电极反应式：

_____________________________________。

答案　

（1）①负　②阳　③←

（2）①2Cl－－2e－===Cl2↑　②2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　③Cu－2e－===Cu2＋

解析　d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O

2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；

直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应式分别为Cu2＋＋2e－===Cu、Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。

15．A、B、C为三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：

Na＋、K＋、Cu2＋

、OH－

图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。

接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加。

常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。

据此回答下列问题：

（1）M为电源的_____（填“正”或“负”）极，电极b上发生的电极反应为___________。

（2）写出乙烧杯中的电池反应方程式：

__________________________________________。

（3）如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？

__________________________________________________________________________。

（4）若经过这一段时间后，要使丙恢复到原来的状态，需要进行的操作是____________。

答案　

（1）负　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

（2）2CuSO4＋2H2O

2Cu＋O2↑＋2H2SO4

（3）能，因为硫酸铜溶液已转变为硫酸溶液，反应变为电解水的反应

（4）向丙烧杯中加入一定量水

解析　

（1）乙中c电极质量增加，则c处发生的