第四章 第三节 第1课时 电解原理教师版.docx

1、第四章 第三节 第1课时 电解原理教师版第三节电解池第1课时电解原理一、电解原理1电解氯化铜溶液实验探究(1)按下图所示装置完成实验，并填写下表。实验现象实验结论原因分析电流表指针发生偏转说明电解质溶液导电，形成闭合回路电解质溶液导电的过程就是被电解的过程与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质析出金属铜阴极：Cu22e=Cu(还原反应)与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝产生了氯气阳极：2Cl2e=Cl2(氧化反应)2电解和电解池(1)电解：使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。(2)电解池：在外加电源的作用下，将电能转化为化

2、学能的装置。3电解原理判断正误(1)电解池的两个电极必须是两个活泼性不同的电极()(2)在电解池中与外接电源负极相连的电极是阴极()(3)电解池中，电子从阳极流入电源正极()(4)电解池中电解质溶液只导电不发生反应()(5)电解池的阳极发生还原反应()深度思考1在CuCl2溶液中，阳离子除了Cu2外还有水电离的H，为什么在阴极得电子的是Cu2而不是H？答案在阴极发生得电子的还原反应，Cu2氧化性强于H，所以Cu2先得电子被还原。2如图所示，甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸，A、B两铜片通过导线连接电源两极，在铜片间的滤纸上滴一滴KMnO4溶液，通电一段时间后，发现A、B间的紫红色圆点向A极移动

3、了一段距离，则与A相连的是电源的_极，B极为电解池的_极，可发现滤纸的B极边沿附近有_色出现。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：AgCu2HPb2Fe2Zn2(2)阳极：溶液中还

4、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S2IClOH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H2SO4NaOHNa2SO4阳极反应式4OH4e=O22H2O阴极反应式4H4e=2H2pH变化减小增大不变复原加入物质加入H2O(2)电解电解质型电解质HClCuCl2阳极反应式2Cl2e=Cl2阴极反应式2H2e=H2Cu22e=CupH变化增大复原加入物质加入HCl加入CuCl2(3)电解质和水都发生电解型电解质NaClCuSO4阳极反应式2Cl2e=Cl24OH4

5、e=O22H2O阴极反应式2H2e=H22Cu24e=2CupH变化增大减小复原加入物质加入HCl加入CuO或CuCO3判断正误(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Nae=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4OH4e=O22H2O()(5)用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag2H2O4Ag4HO2()(6)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu2HClCuCl2H2(

6、)深度思考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、Cl5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_。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是_。答案(1)HCl、CuCl2HCl、CuCl2(2)Na2SO4、H2SO4H2O(3)CuSO4、N

7、aClCuO(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CuSO4，2CuSO42H2O2H2SO42CuO2，若恢复到原状态，可加入CuO，也可加入CuCO3。电解质是NaCl，2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，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)。电解过程中，铜电极的反应式：Cu2e=Cu2电解初期，主反应：Cu

8、H2SO4CuSO4H2电解一定时间后，石墨电极上有铜析出整个电解过程中，H的浓度不断增大答案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：Cu2e=Cu2，初期在阴极上溶液中的H放电，2H2e=H2，溶液中的H浓度不断降低，总反应：CuH2SO4CuSO4H2，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，Cu22e=Cu，溶液中的H浓度保持不变。3用石墨作电极电解1 molL1 CuSO4溶液，当c(Cu2)为0.5 molL1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)。CuSO4CuOCu(OH)2CuCO3答

9、案解析电解过程中的反应：阳极4OH4e=2H2OO2，阴极2Cu24e=2Cu，总反应为2CuSO42H2O2H2SO42CuO2。由以上反应可知，电解使2 mol CuSO4和2 mol H2O变成了2 mol H2SO4，同时析出铜，放出O2，溶液中每生成2 mol Cu，则放出1 mol O2，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。方法指导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(

10、)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2I2e=I2，阴极反应式为2H2e=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

11、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0.1 molL1的CuSO4溶液，当有0.4 mol电子通过电路时，发现阴极增重6.4 g，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()A0.1 mol Cu(OH)2 B0.1 mol CuOC0.2 mol CuO D0.1 mol CuO和0.2 mol H2O答案A解析该过程转移0.4 mol电子，则阳极应该生成0.1 mol 氧气，理论上阴极应该生成0.2 mol铜，但实际上阴极生

12、成的铜为0.1 mol，故铜离子不足，阴极生成0.1 mol铜后，氢离子继续放电，生成氢气0.1 mol。因此应该补充0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，或补充0.1 mol Cu(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)4AgNO32H2O4Ag4HNO3O2(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)2H2e=H2解析本题实质上是三个电解装置串联，由题中信

13、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Cu2e=Cu2，石墨为阴极，发生的反应为2H2e=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2H2e=H2。课时点对点训练题组一电解及其装置(电解池)1关于下图所示两个装置的叙述正确的是()A装置名称：是原电池，是电解池B硫酸浓度变化：增大，减小C电极反应式：中阳极：4OH4e=2H2OO2，中正极：Zn2e=Zn2D离子移动方向：中H向阴极方向移动，中H向负极方向移动答案B解析为电解池，电解水

14、，阳极反应式为2H2O4e=O24H，硫酸的浓度增大；为原电池，溶液中的氢离子移向正极，正极反应式为2H2e=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2H2e=H2B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Zn2e=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：ICl，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

15、解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu2H=Cu2H2，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答案B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

16、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()选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子答案B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()AH2和Cl2 BCu和Cl2CH2和O2 DCu和O2答案B解析由题意知，

17、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Cu2HNa，阴离子为ClOHSO、NO，则最初一段时间，阴极：Cu22e=Cu，阳极：2Cl2e=Cl2。6用石墨作电极，电解1 molL1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氯化钠答案C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

18、象中正确的是()Aa电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Ba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答案B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XYZWA

19、CFeNaClH2OBPtCuCuSO4CuSO4溶液CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3晶体答案C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()ABCD阳极蓝白红蓝阴极白蓝蓝蓝答案D解析阳极据放电顺序发生的电极反应为2I2e=I2，I2遇淀粉变蓝。阴极发生的电极反应为2H2O2e=H22OH，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

20、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()Ab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SO22H2O2e=SO4HD电解时，H由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室答案C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SO22H2O2e=SO4H，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

21、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2CO24e2H2O=2CO4OH。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=2COO2C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4OH4e=2H2OO2答案C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2CO24e2H2O=2CO4OH，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

22、总反应式：2CO2=2COO2，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=2COO2，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4OH4e=2H2OO2，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CO28HCO8e=CH48CO2H2OC一段时间后，池中n(KHCO3)不变D一段时间后，池中溶液的pH一定下降答案C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

23、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CO28HCO8e=CH48CO2H2O，B项正确；由于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；池中的铜电极为阴极，发生还原反应，池中的铂电极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为4OH4e=O22H2O，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3.2 g，则：(1)a电极为电源的_极。(2)写出电极反应式：A极：_，

24、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)4OH4e=O22H2O2Cu24e=2Cu(3)CuO4.014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)b为电源的_极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)。Z池中e为_极。连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d_e(用“”或“”填空)。(2)写出c极上反应的电极反应式：_。写出Y池中总反应的化学方程式：_。写出Z池中e极上反应的电极反应式：_。答案(1)负阳(2)2Cl2e=Cl22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2Cu2e=Cu2解

25、析d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H2e=H2，c为阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2，Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl2H2O2NaOHCl2H2；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Cu22e=Cu、Cu2e=Cu2，电子流动方向由ed。15A、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：阳离子Na、K、Cu2阴离子SO、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4OH4e=2H2OO2(2)2CuSO42H2O2CuO22H2SO4(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