【开学大礼包】2012高二化学课件：4.3电解池（人教版选修4）
文档属性
| 名称 | 【开学大礼包】2012高二化学课件：4.3电解池（人教版选修4） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2012-09-10 13:18:13 | ||
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文档简介
(共73张PPT)
1.请分析比较电离与电解
2.在CuCl2溶液中存在哪些离子？在电解CuCl2溶液时，为何发生氧化还原反应的是Cu2+、Cl-？
提示：在CuCl2溶液中存在Cu2+、Cl-、H+、OH-四种离子；其中Cu2+、H+在电场的作用下定向移向阴极，Cl-、OH-在电场的作用下定向移向阳极，但Cu2+得电子的能力比H+强，Cl-失电子的能力比OH-强，故在电解CuCl2溶液时，发生氧化还原反应的是Cu2+、Cl-。
3.用惰性电极进行电解的规律
【典例1】（2010·全国
卷Ⅱ）如图是一个用铂丝
作电极，电解稀的MgSO4
的电解池，电解液中加有
中性红指示剂，此时溶液
呈红色。（指示剂的pH变
色范围：6.8～8.0，酸性-红色，碱性-黄色）
回答下列问题：
（1）下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是（填编号）_____；
①A管溶液由红变黄；②B管溶液由红变黄；③A管溶液不变色；④B管溶液不变色
(2)写出A管中发生反应的反应式：__________。
(3)写出B管中发生反应的反应式：__________。
(4)检验a管中气体的方法是__________。
(5)检验b管中气体的方法是__________。
(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是__________。
【思路点拨】（1）根据阴、阳离子的放电顺序，判断A、B两极分别为H+和OH-放电，进一步确定溶液的酸碱性。
（2）掌握气体的检验方法。
【自主解答】①由装置图可知A为电解池的阴极，电极反应为:4H++4e- ==== 2H2↑；B为电解池的阳极，电极反应为：4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑。根据放电情况可知A极由于H+放电附近显碱性，指示剂应显黄色，同时还会发生反应:Mg2++2OH- ==== Mg(OH)2↓；B极由于OH-放电附近显酸性，指示剂仍显本身的颜色红色。
②在检验H2时利用其可燃性，检验O2时用能否使带火星的木条复燃进行检验。③由于该电解池实质是电解水，所以将电解液倒入烧杯后，整个溶液呈中性，故指示剂变红，Mg(OH)2沉淀会消失（或大部分溶解）。
答案：(1)①④
(2)2H++2e- ==== H2↑，Mg2++2OH- ==== Mg(OH)2↓
(3)4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑
(4)用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰
(5)用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带火星的木条伸入试管内会复燃
(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解（或大部分溶解）
1.设计一套电解饱和食盐水的装置？电极表面有什么现象？若在饱和食盐水中事先滴加无色酚酞试剂，两极附近溶液会如何变化？如何判断两极气体产物？写出两电极反应式。
提示：（1）装置
（2）现象：两极表面均有气泡产生，阴极产生无色气体，且该电极附近溶液显红色，阳极产生黄绿色气体。
（3）H2检验：气体验纯后点燃，若产生淡蓝色火焰，证明为氢气。
Cl2检验：把湿润的KI淀粉试纸伸入试管口，若试纸变蓝，证明为氯气。
（4）阳极反应：2Cl--2e- ==== Cl2↑
阴极反应：2H++2e- ==== H2↑
2.粗铜中所含的杂质（如：Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）是如何除去的呢？
提示：比铜活泼的金属杂质，在铜溶解的同时也会失去电子形成金属阳离子而被溶解掉。如：
Zn-2e- ==== Zn2+；Ni-2e- ==== Ni2+；由于这些离子比Cu2+难以还原，故它们不能在阴极上得电子析出而存留在溶液中。比铜不活泼的金属杂质，在铜失电子溶解时,不能失电子而溶解，故它们以单质形式沉积于电解槽底部，形成阳极泥。
3.请分析比较原电池、电解池与电镀池
【典例2】（2009·全国卷Ⅰ）如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：
①电源的N端为_____极；
②电极b上发生的电极反应为__________；
③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积为_____；
④电极c的质量变化是_____ g；
⑤电解前后各溶液的pH是否发生变化：
甲溶液：_____；乙溶液：_____；丙溶液：_____。
（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？
【思路点拨】（1）根据c极现象确定各电极名称。
（2）根据电解质溶液确定各电极反应。
（3）根据电子守恒进行计算，并分析溶液中离子的变化和pH的变化。
【自主解答】（1）①乙中c电极质量增加，则c处发生
的反应为：Cu2++2e- ==== Cu，即c处为阴极，由此可
推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中为
K2SO4溶液，相当于电解水，设电解的水的质量为x。
由电解前后溶质质量相等，有100 g×10.00%=（100 g
-x）×10.47%，得x=4.5 g，故为0.25 mol。由方程式
2H2O 2H2↑+O2↑可知，电解2 mol H2O，转移
4 mol电子，所以整个反应中转移0.5 mol电子，而整
个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数
电解
====
是相等的。②甲中为NaOH溶液，相当于电解H2O，阳极
b处为阴离子OH-放电，即4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑。
③转移0.5 mol电子，则生成O2为 =0.125 mol，标准状况下的体积为0.125 mol×22.4 L/mol=2.8 L。④Cu2++2e- ==== Cu，转移0.5 mol电子，则生成的m(Cu)=0.5/2×64=16（g）。⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。乙中阴极为Cu2+放电，阳极
为OH-放电，所以H+增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。（2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。
答案:（1）①正 ②4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑
③2.8 L ④16
⑤pH增大 pH减小 pH几乎不变
(2)可以，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应
知识点一：电解原理
1.下列有关电解的叙述正确的是（ ）
①电解是把电能转化为化学能
②电解是把化学能转化为电能
③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化
④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现
⑤任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生
A.①②③④ B．②③⑤
C.③④ D.①③④⑤
【解析】选D。从能量角度看，电解是把电能转变为化学能的过程，故①对②错。电解质溶液的导电过程，必将伴随着两个电极上氧化、还原反应的发生，同时生成新物质，故③、⑤对。某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理也可以实现，故④对。所以D选项符合题意。
2.（2010·鹤壁高二检测）实验室用惰性电极电解氢氧化钠溶液，下列有关描述中正确的是（ ）
A.电解时，与电源正极相连的电极上产生H2
B.电解时，阳极反应是：4OH--4e- ==== O2↑+2H2O
C.在两极上放电的阴、阳离子的物质的量之比是2∶1
D.电解过程中，溶液的pH不变
【解析】选B。电解氢氧化钠溶液，实际是电解水。阴极与电源负极相连，电极反应是：4H++4e- ==== 2H2↑，A错误；阳极与电源正极相连，电极反应是：4OH--4e- ==== O2↑+2H2O，B正确；在两极上放电的阴、阳离子的物质的量之比是4∶4=1∶1，C错误；电解过程中，H2O不断被消耗，氢氧化钠溶液的浓度不断增大，故pH增大，D错误。
知识点二：电解原理的应用
3.下列关于铜电极的叙述正确的是（ ）
A．铜锌原电池中铜是负极
B．用电解法精炼铜时粗铜作阴极
C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
【解析】选C。在铜锌原电池中，与铜相比，锌易失去电子，因而锌极是负极，则铜极是正极，选项A错误；精炼铜时，需将其中的铜变成铜离子，再在阴极还原成铜。因而在电解池中粗铜应作为阳极，选项B错误；
在镀件上镀铜时，需要将溶液中的铜离子还原成铜而沉积在镀件上。用作向溶液中供给铜离子的金属铜必须作为阳极，选项C正确；电解硫酸时，金属铜如果作为阳极，它将以铜离子的形式被溶解而进入电解液，当电解液内有H+、Cu2+两种离子共存时，后者将在阴极放电。这样阴极的生成物将是铜而不是氢气，达不到制氢气和氧气的目的。选项D不对。
4.观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是（ ）
A．装置①中阳极上析出红色固体
B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
C．装置③闭合电键后，外电路电子由a极流向b极
D．装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过
【解析】选C。本题所涉及的四个装置图全部来源于高中教材，装置①，电解氯化铜的装置图中没有标电极材料的名称，但根据溶液的组成及所给提示“电解CuCl2溶液实验装置示意图”，不难判断，铜应该在阴
极上析出。电镀实验中，待镀金属作为阴（负）极，故在装置②电镀铜实验中，待镀铁制品应与电源负极相连。装置③，根据氢气的入口，故很容易判断出原电池的左边为负极，氢气在左边电极上失电子，故外电路电子由a极流向b极。装置④的离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子、水分子自由通过，不允许阴离子通过。
知识点三：电解池的有关计算
5.用两支惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中，通电电解。当电解质溶液的pH由6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），则电极上析出银的质量是（ ）
A．27 mg B．54 mg
C．108 mg D．216 mg
【解析】选B。根据离子放电顺序，先写出两极的电极反应式：
阳极：4OH--4e- ==== O2↑+2H2O ①
阴极：4Ag++4e- ==== 4Ag ②
其中OH-来自水，所以总的电解反应式：
4Ag++2H2O 4Ag↓+O2↑+4H+或
4AgNO3+2H2O 4Ag↓+O2↑+4HNO3
因为有HNO3生成，所以pH要变小。生成HNO3的物质的量为(10-3-10-6)×0.5≈0.5×10-3（mol），所以析出银的质量为0.5×10-3mol×108 g/mol=54 mg
电解
====
电解
====
6.有三个烧杯，分别盛有氯化铜，氯化钾和硝酸银三种溶液；均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一段时间，测得电极增重总和2.8克，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为（ ）
A.4∶1 B.1∶1 C.4∶3 D.3∶4
【解析】选C。串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少。只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电
子的物质的量，就可以通过电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放出Cl2，第二烧杯中放出Cl2和H2，第三烧杯中放出O2。在有1 mol电子转移的情况下，分别是0.5 mol，0.5 mol，0.5 mol和0.25 mol。所以共放出有色气体0.5+0.5=1(mol)(Cl2)，无色气体0.5+
0.25=0.75(mol)(O2和H2)。
一、选择题（本题包括4小题，每小题5分，共20分）
1.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（ ）
A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液的pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液的pH减小
C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
【解析】选D。以稀硫酸、氢氧化钠、硫酸钠为电解液时，电解的实质是水被电解。由于水的消耗，电解液的pH会发生改变；以硫酸为电解液时，溶液的pH减小；以氢氧化钠为电解液时，溶液的pH增大。电解硫酸钠溶液时，阴、阳两极上产生的气体分别是氢气、氧气，所以其物质的量之比为2∶1。电解氯化铜溶液，在阴极上析出铜，阳极上析出氯气。根据电子守
恒原理，铜离子所得到的电子数目应等于氯离子所失去的电子数目，每一个铜离子得到的2个电子等于2个Cl-失去的2个电子，所以析出的铜与氯气的物质的量之比为1∶1。
2.用惰性电极电解下列溶液一段时间以后再加入一定量的某种纯物质（括号内物质），能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是（ ）
A．AgNO3（AgNO3） B．NaOH（H2O）
C．KCl（KCl） D．CuSO4［Cu（OH）2］
【解析】选B。分析电解反应的原理，在两极析出什么物质（固体或气体），相当于什么物质脱离反应体系，就加入什么物质即可使溶液复原。A选项中AgNO3溶液电解析出单质银和氧气，同时生成硝酸，因此复
原时加入的物质为氧化银（Ag2O）；B选项中NaOH溶液电解时实际电解的是水，在电极上析出氧气和氢气，因此复原时加入的物质为H2O；C选项中KCl溶液电解时析出氯气和氢气，同时生成KOH溶液，因此复原时加入的物质为HCl；D选项中CuSO4溶液电解时析出单质铜和氧气，同时生成了硫酸溶液，因此复原时加入的物质为CuO。
3.（双选）（2010·海南高考）利用电解法可将含有
Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的
是（ ）
A.电解时以精铜作阳极
B.电解时阴极发生还原反应
C.粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu-2e-====Cu2+
D.电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的
阳极泥
【解析】选B、D。电解法精炼金属铜时，粗铜作阳极，失去电子，逐渐溶解，Cu2+得到电子后析出，附着在阴极上，故精铜作阴极；在电解池中，阴极接电源的负极，发生还原反应，阳极接电源的正极，发生氧化反应，A、C错误，B正确；越活泼的金属越易失去电子，故比铜活泼的Fe、Zn先失去电子，变成Fe2+、Zn2+进入溶液，然后是铜失去电子，变成Cu2+进入溶液，因Ag、Pt等金属不如铜活泼，故在铜溶解后便沉淀在阳极底部成为阳极泥，D正确。
4.如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则以下说法正确的是（ ）
A.电源B极是正极
B.(甲)、(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1∶2∶2∶2
C.欲用(丙)装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液
D.装置(丁)中Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带负电荷
【解析】选B。据F极显红色，推出F为阴极，电极反应：
2H++2e- ==== H2↑,从而确定A为电源正极，B为负极，C、E、G、X为阳极，D、F、H、Y为阴极。故A错误，C、D、E、F分别生成单质为O2、Cu、Cl2、H2，转移电子的量相同，故其物质的量之比为1∶2∶2∶2，B正确；因G为阳极，故G应为Ag，H为铜，C错误；据Y极附近红褐色加深，说明Fe(OH)3胶体微粒带有正电荷向阴极移动，D不正确。
二、非选择题（本题包括2小题，共10分）
5.（3分）甲、乙两个容器中，分别加入0.1 mol/L NaCl溶液与0.1 mol/L AgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为:_____。
【解析】此装置相当于两个电解槽串联到一起,在整个电路中电子转移总数相等，首先判断各极是阳极还是阴极，即电极名称，再分析各极发生的反应.A极(阴极)反应:2H++2e- ==== H2↑，B极(阳极)反应:2Cl--2e- ==== Cl2↑；C极(阴极)反应：Ag++e- ==== Ag；D极(阳极)反应:4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑，根据电子守恒法可知,若
整个电路中有4 mol 电子转移,生成H2、Cl2、Ag、O2的物质的量分别为：2 mol、2 mol、4 mol、1 mol，因此各电极上生成物的物质的量之比为：2∶2∶4∶1。
答案:2∶2∶4∶1
6.(7分）（2010·北京四中模拟）请按要求回答下列问题。
(1)根据图1回答①②：
①打开K2，合并K1。
A电极可观察到的现象是____；
B极的电极反应为__________。
②打开 K1，合并K2。
A电极可观察到的现象是_____；
B极的电极反应为__________；
(2)根据图2回答③④：
③将较纯净的CuSO4溶液放入如图所示
的装置中进行电解，石墨电极上的电
极反应式为_______________，
电解反应的离子方程式为__________；
④实验完成后，铜电极增重a g，石墨
电极产生标准状况下的气体体积_____L。
【解析】(1)①此时为原电池，锌为负极，不断溶解，
B极为正极，反应为Cu2++2e- ==== Cu。
②此时为电解池，A极为阴极，反应为Cu2++2e- ====
Cu，故A极上镀上一层红色的铜，B极为阳极，反应为
Cu-2e- ==== Cu2+。
(2)此时为惰性电极电解CuSO4，石墨极上反应为:
4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑,总反应的离子方程式为
2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+,
V(O2)= 。
电解
====
答案：(1)①锌不断溶解 Cu2++2e- ==== Cu
②A镀上一层红色的铜 Cu-2e- ==== Cu2+
(2)③4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑
2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+ ④
电解
====
1.（5分）如图为直流电源电解稀
Na2SO4水溶液的装置。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.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
【解析】选D。Na2SO4 ==== 2Na++SO42-，H2O ==== H+
+OH-，SO42-和OH-移向b电极，Na+和H+移向a电极，在b电极上：4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑，在a电极上：2H++
2e- ==== H2↑，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上H+放电，所以a电极附近的c（OH-）>c（H+），滴加石蕊溶液，a电极附近呈蓝色，同理，b电极附近呈红色。
2.（5分）（2010·蚌埠高二检测）用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后（ ）
A.溶液的pH变大
B.c(Na+)与c(CO32-)的比值变大
C.溶液浓度变大，有晶体析出
D.溶液浓度不变，有晶体析出
【解析】选D。用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，实际是电解水，故Na2CO3会结晶析出，若保持温度不变，则仍为原温度下的饱和溶液，故溶液浓度不变，pH不变，c(Na+)∶c(CO32-)不变，故选D。
3.（10分）（2009·宁夏高考）请回答氯碱的如下问题：
（1）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k（质量比）生成的产品。理论上k＝______
（要求写出计算表达式和结果）；
（2）原料粗盐中常含有泥沙和Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42-等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl（盐酸）、③BaCl2，这3种试剂添加的合理顺序是______。（填序号）
（3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30％以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①图中X、Y分别是_____、_____（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a％与b％的大小____；
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应
正极：__________________；
负极：__________________；
③这样设计的主要节（电）能之处在于（写出2处）
__________________、__________________。
【解析】（1）只要了解电解饱和食盐水的化学方程式
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，即可得到，
k=M(Cl2)/2 M(NaOH)=71/80=1∶1.13或0.89；（2）只
要抓住除钡离子要放在除碳酸根离子前即可得到顺序
关系：③①②；（3）本题突破口在于B燃料电池这
边，通空气一边为正极（还原反应），那么左边必然
通H2，这样Y即为H2；再转到左边依据电解饱和食盐水
的化学方程式可知惟一未知的就是X，必然为Cl2了；A
中的NaOH进入燃料电池正极再出来，依据O2+4e-+2H2O
==== 4OH-可知NaOH浓度增大。
电解
====
答案:（1）M(Cl2)/2 M(NaOH)=71/80=1∶1.13或0.89（2）③①② （3）①Cl2 H2 a％小于b％
②O2+4e-+2H2O ==== 4OH- H2-2e-+2OH- ==== 2H2O ③燃料电池可以补充电解池消耗的电能 提高产出碱液的浓度 降低能耗（任写2条，其他合理答案也可）
1.请分析比较电离与电解
2.在CuCl2溶液中存在哪些离子？在电解CuCl2溶液时，为何发生氧化还原反应的是Cu2+、Cl-？
提示：在CuCl2溶液中存在Cu2+、Cl-、H+、OH-四种离子；其中Cu2+、H+在电场的作用下定向移向阴极，Cl-、OH-在电场的作用下定向移向阳极，但Cu2+得电子的能力比H+强，Cl-失电子的能力比OH-强，故在电解CuCl2溶液时，发生氧化还原反应的是Cu2+、Cl-。
3.用惰性电极进行电解的规律
【典例1】（2010·全国
卷Ⅱ）如图是一个用铂丝
作电极，电解稀的MgSO4
的电解池，电解液中加有
中性红指示剂，此时溶液
呈红色。（指示剂的pH变
色范围：6.8～8.0，酸性-红色，碱性-黄色）
回答下列问题：
（1）下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是（填编号）_____；
①A管溶液由红变黄；②B管溶液由红变黄；③A管溶液不变色；④B管溶液不变色
(2)写出A管中发生反应的反应式：__________。
(3)写出B管中发生反应的反应式：__________。
(4)检验a管中气体的方法是__________。
(5)检验b管中气体的方法是__________。
(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是__________。
【思路点拨】（1）根据阴、阳离子的放电顺序，判断A、B两极分别为H+和OH-放电，进一步确定溶液的酸碱性。
（2）掌握气体的检验方法。
【自主解答】①由装置图可知A为电解池的阴极，电极反应为:4H++4e- ==== 2H2↑；B为电解池的阳极，电极反应为：4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑。根据放电情况可知A极由于H+放电附近显碱性，指示剂应显黄色，同时还会发生反应:Mg2++2OH- ==== Mg(OH)2↓；B极由于OH-放电附近显酸性，指示剂仍显本身的颜色红色。
②在检验H2时利用其可燃性，检验O2时用能否使带火星的木条复燃进行检验。③由于该电解池实质是电解水，所以将电解液倒入烧杯后，整个溶液呈中性，故指示剂变红，Mg(OH)2沉淀会消失（或大部分溶解）。
答案：(1)①④
(2)2H++2e- ==== H2↑，Mg2++2OH- ==== Mg(OH)2↓
(3)4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑
(4)用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰
(5)用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带火星的木条伸入试管内会复燃
(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解（或大部分溶解）
1.设计一套电解饱和食盐水的装置？电极表面有什么现象？若在饱和食盐水中事先滴加无色酚酞试剂，两极附近溶液会如何变化？如何判断两极气体产物？写出两电极反应式。
提示：（1）装置
（2）现象：两极表面均有气泡产生，阴极产生无色气体，且该电极附近溶液显红色，阳极产生黄绿色气体。
（3）H2检验：气体验纯后点燃，若产生淡蓝色火焰，证明为氢气。
Cl2检验：把湿润的KI淀粉试纸伸入试管口，若试纸变蓝，证明为氯气。
（4）阳极反应：2Cl--2e- ==== Cl2↑
阴极反应：2H++2e- ==== H2↑
2.粗铜中所含的杂质（如：Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）是如何除去的呢？
提示：比铜活泼的金属杂质，在铜溶解的同时也会失去电子形成金属阳离子而被溶解掉。如：
Zn-2e- ==== Zn2+；Ni-2e- ==== Ni2+；由于这些离子比Cu2+难以还原，故它们不能在阴极上得电子析出而存留在溶液中。比铜不活泼的金属杂质，在铜失电子溶解时,不能失电子而溶解，故它们以单质形式沉积于电解槽底部，形成阳极泥。
3.请分析比较原电池、电解池与电镀池
【典例2】（2009·全国卷Ⅰ）如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：
①电源的N端为_____极；
②电极b上发生的电极反应为__________；
③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积为_____；
④电极c的质量变化是_____ g；
⑤电解前后各溶液的pH是否发生变化：
甲溶液：_____；乙溶液：_____；丙溶液：_____。
（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？
【思路点拨】（1）根据c极现象确定各电极名称。
（2）根据电解质溶液确定各电极反应。
（3）根据电子守恒进行计算，并分析溶液中离子的变化和pH的变化。
【自主解答】（1）①乙中c电极质量增加，则c处发生
的反应为：Cu2++2e- ==== Cu，即c处为阴极，由此可
推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中为
K2SO4溶液，相当于电解水，设电解的水的质量为x。
由电解前后溶质质量相等，有100 g×10.00%=（100 g
-x）×10.47%，得x=4.5 g，故为0.25 mol。由方程式
2H2O 2H2↑+O2↑可知，电解2 mol H2O，转移
4 mol电子，所以整个反应中转移0.5 mol电子，而整
个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数
电解
====
是相等的。②甲中为NaOH溶液，相当于电解H2O，阳极
b处为阴离子OH-放电，即4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑。
③转移0.5 mol电子，则生成O2为 =0.125 mol，标准状况下的体积为0.125 mol×22.4 L/mol=2.8 L。④Cu2++2e- ==== Cu，转移0.5 mol电子，则生成的m(Cu)=0.5/2×64=16（g）。⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变大。乙中阴极为Cu2+放电，阳极
为OH-放电，所以H+增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。（2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。
答案:（1）①正 ②4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑
③2.8 L ④16
⑤pH增大 pH减小 pH几乎不变
(2)可以，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应
知识点一：电解原理
1.下列有关电解的叙述正确的是（ ）
①电解是把电能转化为化学能
②电解是把化学能转化为电能
③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化
④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现
⑤任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生
A.①②③④ B．②③⑤
C.③④ D.①③④⑤
【解析】选D。从能量角度看，电解是把电能转变为化学能的过程，故①对②错。电解质溶液的导电过程，必将伴随着两个电极上氧化、还原反应的发生，同时生成新物质，故③、⑤对。某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理也可以实现，故④对。所以D选项符合题意。
2.（2010·鹤壁高二检测）实验室用惰性电极电解氢氧化钠溶液，下列有关描述中正确的是（ ）
A.电解时，与电源正极相连的电极上产生H2
B.电解时，阳极反应是：4OH--4e- ==== O2↑+2H2O
C.在两极上放电的阴、阳离子的物质的量之比是2∶1
D.电解过程中，溶液的pH不变
【解析】选B。电解氢氧化钠溶液，实际是电解水。阴极与电源负极相连，电极反应是：4H++4e- ==== 2H2↑，A错误；阳极与电源正极相连，电极反应是：4OH--4e- ==== O2↑+2H2O，B正确；在两极上放电的阴、阳离子的物质的量之比是4∶4=1∶1，C错误；电解过程中，H2O不断被消耗，氢氧化钠溶液的浓度不断增大，故pH增大，D错误。
知识点二：电解原理的应用
3.下列关于铜电极的叙述正确的是（ ）
A．铜锌原电池中铜是负极
B．用电解法精炼铜时粗铜作阴极
C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
【解析】选C。在铜锌原电池中，与铜相比，锌易失去电子，因而锌极是负极，则铜极是正极，选项A错误；精炼铜时，需将其中的铜变成铜离子，再在阴极还原成铜。因而在电解池中粗铜应作为阳极，选项B错误；
在镀件上镀铜时，需要将溶液中的铜离子还原成铜而沉积在镀件上。用作向溶液中供给铜离子的金属铜必须作为阳极，选项C正确；电解硫酸时，金属铜如果作为阳极，它将以铜离子的形式被溶解而进入电解液，当电解液内有H+、Cu2+两种离子共存时，后者将在阴极放电。这样阴极的生成物将是铜而不是氢气，达不到制氢气和氧气的目的。选项D不对。
4.观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是（ ）
A．装置①中阳极上析出红色固体
B．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
C．装置③闭合电键后，外电路电子由a极流向b极
D．装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过
【解析】选C。本题所涉及的四个装置图全部来源于高中教材，装置①，电解氯化铜的装置图中没有标电极材料的名称，但根据溶液的组成及所给提示“电解CuCl2溶液实验装置示意图”，不难判断，铜应该在阴
极上析出。电镀实验中，待镀金属作为阴（负）极，故在装置②电镀铜实验中，待镀铁制品应与电源负极相连。装置③，根据氢气的入口，故很容易判断出原电池的左边为负极，氢气在左边电极上失电子，故外电路电子由a极流向b极。装置④的离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子、水分子自由通过，不允许阴离子通过。
知识点三：电解池的有关计算
5.用两支惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中，通电电解。当电解质溶液的pH由6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），则电极上析出银的质量是（ ）
A．27 mg B．54 mg
C．108 mg D．216 mg
【解析】选B。根据离子放电顺序，先写出两极的电极反应式：
阳极：4OH--4e- ==== O2↑+2H2O ①
阴极：4Ag++4e- ==== 4Ag ②
其中OH-来自水，所以总的电解反应式：
4Ag++2H2O 4Ag↓+O2↑+4H+或
4AgNO3+2H2O 4Ag↓+O2↑+4HNO3
因为有HNO3生成，所以pH要变小。生成HNO3的物质的量为(10-3-10-6)×0.5≈0.5×10-3（mol），所以析出银的质量为0.5×10-3mol×108 g/mol=54 mg
电解
====
电解
====
6.有三个烧杯，分别盛有氯化铜，氯化钾和硝酸银三种溶液；均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一段时间，测得电极增重总和2.8克，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为（ ）
A.4∶1 B.1∶1 C.4∶3 D.3∶4
【解析】选C。串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少。只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电
子的物质的量，就可以通过电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放出Cl2，第二烧杯中放出Cl2和H2，第三烧杯中放出O2。在有1 mol电子转移的情况下，分别是0.5 mol，0.5 mol，0.5 mol和0.25 mol。所以共放出有色气体0.5+0.5=1(mol)(Cl2)，无色气体0.5+
0.25=0.75(mol)(O2和H2)。
一、选择题（本题包括4小题，每小题5分，共20分）
1.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（ ）
A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液的pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液的pH减小
C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
【解析】选D。以稀硫酸、氢氧化钠、硫酸钠为电解液时，电解的实质是水被电解。由于水的消耗，电解液的pH会发生改变；以硫酸为电解液时，溶液的pH减小；以氢氧化钠为电解液时，溶液的pH增大。电解硫酸钠溶液时，阴、阳两极上产生的气体分别是氢气、氧气，所以其物质的量之比为2∶1。电解氯化铜溶液，在阴极上析出铜，阳极上析出氯气。根据电子守
恒原理，铜离子所得到的电子数目应等于氯离子所失去的电子数目，每一个铜离子得到的2个电子等于2个Cl-失去的2个电子，所以析出的铜与氯气的物质的量之比为1∶1。
2.用惰性电极电解下列溶液一段时间以后再加入一定量的某种纯物质（括号内物质），能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是（ ）
A．AgNO3（AgNO3） B．NaOH（H2O）
C．KCl（KCl） D．CuSO4［Cu（OH）2］
【解析】选B。分析电解反应的原理，在两极析出什么物质（固体或气体），相当于什么物质脱离反应体系，就加入什么物质即可使溶液复原。A选项中AgNO3溶液电解析出单质银和氧气，同时生成硝酸，因此复
原时加入的物质为氧化银（Ag2O）；B选项中NaOH溶液电解时实际电解的是水，在电极上析出氧气和氢气，因此复原时加入的物质为H2O；C选项中KCl溶液电解时析出氯气和氢气，同时生成KOH溶液，因此复原时加入的物质为HCl；D选项中CuSO4溶液电解时析出单质铜和氧气，同时生成了硫酸溶液，因此复原时加入的物质为CuO。
3.（双选）（2010·海南高考）利用电解法可将含有
Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的
是（ ）
A.电解时以精铜作阳极
B.电解时阴极发生还原反应
C.粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu-2e-====Cu2+
D.电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的
阳极泥
【解析】选B、D。电解法精炼金属铜时，粗铜作阳极，失去电子，逐渐溶解，Cu2+得到电子后析出，附着在阴极上，故精铜作阴极；在电解池中，阴极接电源的负极，发生还原反应，阳极接电源的正极，发生氧化反应，A、C错误，B正确；越活泼的金属越易失去电子，故比铜活泼的Fe、Zn先失去电子，变成Fe2+、Zn2+进入溶液，然后是铜失去电子，变成Cu2+进入溶液，因Ag、Pt等金属不如铜活泼，故在铜溶解后便沉淀在阳极底部成为阳极泥，D正确。
4.如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则以下说法正确的是（ ）
A.电源B极是正极
B.(甲)、(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1∶2∶2∶2
C.欲用(丙)装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液
D.装置(丁)中Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带负电荷
【解析】选B。据F极显红色，推出F为阴极，电极反应：
2H++2e- ==== H2↑,从而确定A为电源正极，B为负极，C、E、G、X为阳极，D、F、H、Y为阴极。故A错误，C、D、E、F分别生成单质为O2、Cu、Cl2、H2，转移电子的量相同，故其物质的量之比为1∶2∶2∶2，B正确；因G为阳极，故G应为Ag，H为铜，C错误；据Y极附近红褐色加深，说明Fe(OH)3胶体微粒带有正电荷向阴极移动，D不正确。
二、非选择题（本题包括2小题，共10分）
5.（3分）甲、乙两个容器中，分别加入0.1 mol/L NaCl溶液与0.1 mol/L AgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为:_____。
【解析】此装置相当于两个电解槽串联到一起,在整个电路中电子转移总数相等，首先判断各极是阳极还是阴极，即电极名称，再分析各极发生的反应.A极(阴极)反应:2H++2e- ==== H2↑，B极(阳极)反应:2Cl--2e- ==== Cl2↑；C极(阴极)反应：Ag++e- ==== Ag；D极(阳极)反应:4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑，根据电子守恒法可知,若
整个电路中有4 mol 电子转移,生成H2、Cl2、Ag、O2的物质的量分别为：2 mol、2 mol、4 mol、1 mol，因此各电极上生成物的物质的量之比为：2∶2∶4∶1。
答案:2∶2∶4∶1
6.(7分）（2010·北京四中模拟）请按要求回答下列问题。
(1)根据图1回答①②：
①打开K2，合并K1。
A电极可观察到的现象是____；
B极的电极反应为__________。
②打开 K1，合并K2。
A电极可观察到的现象是_____；
B极的电极反应为__________；
(2)根据图2回答③④：
③将较纯净的CuSO4溶液放入如图所示
的装置中进行电解，石墨电极上的电
极反应式为_______________，
电解反应的离子方程式为__________；
④实验完成后，铜电极增重a g，石墨
电极产生标准状况下的气体体积_____L。
【解析】(1)①此时为原电池，锌为负极，不断溶解，
B极为正极，反应为Cu2++2e- ==== Cu。
②此时为电解池，A极为阴极，反应为Cu2++2e- ====
Cu，故A极上镀上一层红色的铜，B极为阳极，反应为
Cu-2e- ==== Cu2+。
(2)此时为惰性电极电解CuSO4，石墨极上反应为:
4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑,总反应的离子方程式为
2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+,
V(O2)= 。
电解
====
答案：(1)①锌不断溶解 Cu2++2e- ==== Cu
②A镀上一层红色的铜 Cu-2e- ==== Cu2+
(2)③4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑
2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+ ④
电解
====
1.（5分）如图为直流电源电解稀
Na2SO4水溶液的装置。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.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
【解析】选D。Na2SO4 ==== 2Na++SO42-，H2O ==== H+
+OH-，SO42-和OH-移向b电极，Na+和H+移向a电极，在b电极上：4OH--4e- ==== 2H2O+O2↑，在a电极上：2H++
2e- ==== H2↑，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上H+放电，所以a电极附近的c（OH-）>c（H+），滴加石蕊溶液，a电极附近呈蓝色，同理，b电极附近呈红色。
2.（5分）（2010·蚌埠高二检测）用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后（ ）
A.溶液的pH变大
B.c(Na+)与c(CO32-)的比值变大
C.溶液浓度变大，有晶体析出
D.溶液浓度不变，有晶体析出
【解析】选D。用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，实际是电解水，故Na2CO3会结晶析出，若保持温度不变，则仍为原温度下的饱和溶液，故溶液浓度不变，pH不变，c(Na+)∶c(CO32-)不变，故选D。
3.（10分）（2009·宁夏高考）请回答氯碱的如下问题：
（1）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k（质量比）生成的产品。理论上k＝______
（要求写出计算表达式和结果）；
（2）原料粗盐中常含有泥沙和Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42-等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl（盐酸）、③BaCl2，这3种试剂添加的合理顺序是______。（填序号）
（3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30％以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①图中X、Y分别是_____、_____（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a％与b％的大小____；
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应
正极：__________________；
负极：__________________；
③这样设计的主要节（电）能之处在于（写出2处）
__________________、__________________。
【解析】（1）只要了解电解饱和食盐水的化学方程式
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，即可得到，
k=M(Cl2)/2 M(NaOH)=71/80=1∶1.13或0.89；（2）只
要抓住除钡离子要放在除碳酸根离子前即可得到顺序
关系：③①②；（3）本题突破口在于B燃料电池这
边，通空气一边为正极（还原反应），那么左边必然
通H2，这样Y即为H2；再转到左边依据电解饱和食盐水
的化学方程式可知惟一未知的就是X，必然为Cl2了；A
中的NaOH进入燃料电池正极再出来，依据O2+4e-+2H2O
==== 4OH-可知NaOH浓度增大。
电解
====
答案:（1）M(Cl2)/2 M(NaOH)=71/80=1∶1.13或0.89（2）③①② （3）①Cl2 H2 a％小于b％
②O2+4e-+2H2O ==== 4OH- H2-2e-+2OH- ==== 2H2O ③燃料电池可以补充电解池消耗的电能 提高产出碱液的浓度 降低能耗（任写2条，其他合理答案也可）