课件79张PPT。第1章 化学反应与能量转化
第2节 电能转化为化学能——电解 栏目链接 1.知道通过电解使电能转化为化学能，以及这种转化的实际意义。
2.了解什么是电解，知道电解池是将电能转化为化学能的装置。
3.了解电解池的工作原理和电极反应，能写出电极反应式。
4.知道电解在氯碱工业、金属冶炼和电镀中的应用。 栏目链接 栏目链接一、电解的原理 1．电解熔融氯化钠
离子在电场中的________是电解质溶液和熔融电解质导电的原因。在电场作用下，熔融氯化钠中的________和________分别移向与电源________和________相连的电极。其中，与电源负极相连的电极带有________，Na＋在这个电极上得到电子，被还原成钠原子，电极反应式为________________；与电源正极相连的电极带有________，定向移动Na＋Cl－负极正极电子2Na＋＋2e－===Na正电性 栏目链接 Cl－将电子转移给这个电极，自身被氧化成________，最终生成________，电极反应：__________________________。将两个电极发生的反应组合起来，就得到电解熔融氯化钠制备金属钠的化学反应：
__________________________________。
2．电解
让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生________和________的过程叫做电解。ClCl22Cl－－2e－===Cl2↑2NaCl 2Na＋Cl2↑氧化反应还原反应 栏目链接 3．电解池
借助________引起________________的装置，也就是把________能转变为________能的装置，叫做电解池。
4．电解原理
(1)构成电解池的条件。
①与电源相连的两个电极。其中与电源正极相连的电极称为______极，与电源负极相连的电极称为______极。电流氧化还原反应电化学阳阴 栏目链接 ②电解质溶液或熔融的电解质。
③形成________。
(2)电解原理。
①电子流向：通电时，电子从电源的______极沿导线流入电解池的______极，经过阴、阳离子定向运动形成的内电路，再从电解池的______极流出，并沿导线流回电源的______极。闭合回路负阴阳正 栏目链接 ②离子移动方向：阳离子移向电解池的______极，阴离子移向电解池的______极。
③电极反应：阳极：金属电极或电解质溶液中的______离子________电子发生________反应。
阴极：电解质溶液中的______离子________电子发生________反应。阴阳阴失去氧化阳得到还原 栏目链接1．如何确定电解池的阴、阳极？思 考
应 用 答案：(1)通过与直流电源的连接：
阳极——连接电源正极；阴极——连接电源负极。
(2)通过发生的反应：
阳极——发生氧化反应；阴极——发生还原反应。 栏目链接思 考
应 用 (3)通过电子流向及反应中电子得失：
阳极——电子流出，反应中失电子；阴极——电子流入，反应中得电子。
(4)通过离子移动方向：
阳极——溶液中阴离子去向的一极；阴极——溶液中阳离子去向的一极。 栏目链接二、电解原理的应用 1．电解食盐水制备烧碱、氢气、氯气
(1)电极反应式。
阳极：_______________________________________，
阴极：_______________________________________。
(2)电解反应化学方程式：
______________________________________________；2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 栏目链接 在电场作用下，________移向阴极，_________移向阳极。电解过程中，由于阴极区________浓度变小，水的电离平衡向_______________的方向移动，使阴极区溶液中的________富集，如果设法用隔膜阻止OH－移向阳极，则氢氧化钠可以在________附近的溶液中富集。因此，阴极产物为________和________，阳极产物为________。Na＋、H＋Cl－、OH－H＋生成H＋、OH－OH－阴极H2NaOHCl2 栏目链接 2．铜的电解精炼
电解精炼铜时，用________作阴极，________作阳极，用硫酸酸化的________溶液作电解质溶液。阳极反应式为____________________________________，阴极反应式为______________________。精铜粗铜CuSO4Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋Cu2＋＋2e－===Cu(精铜) 栏目链接 粗铜中的锌、镍和铁等比铜活泼的金属也发生氧化反应溶解变成金属阳离子进入溶液。银、金、铂等不如铜活泼的金属在电解过程中不发生反应，最终沉积在电解池的底部与其他不溶性杂质混在一起形成________。阳极泥 栏目链接 3．电镀
电镀是应用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层金属或合金的方法。电镀时，通常把_______________作阴极，________作阳极，用含有镀层金属离子的盐溶液作电镀液。镀件镀层金属 栏目链接2．电镀和电解精炼过程中电解质溶液的变化有何不同？思 考
应 用 答案：(1)电镀时，以镀层金属作阳极时，阳极消耗的金属离子与阴极析出的金属阳离子完全相等，因此电镀液的浓度不变。
(2)电解精炼铜时，以粗铜为材料做阳极，属于活性电极，粗铜中有杂质(锌、铁、镍、银、金等)，当铜不断溶解时，位于金属活动性顺序铜之前的金属如Zn、Fe、Ni等，也会失去电子，如Zn－2e－===Zn2＋。但它们的阳离子氧化性比铜弱，并不在阴极析出，而只是留在电解液里，故Cu2＋的浓度减小。 栏目链接1．下列关于电解池中形成的闭合回路的叙述正确的是( )
A．电解池中的闭合回路仅是由电子的定向运动形成的
B．金属导线中电子由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活 学
活 用 栏目链接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得到的电子与阴离子在阳极失去的电子数相等活 学
活 用 栏目链接 解析：电解池中的闭合回路在导线与电极上由电子的定向移动形成，在电解质中由离子的定向移动形成，故A项错误；电子由电源的负极流向电解池的阴极，由阳极流向电源的正极，故B项错误；而在电解质溶液中，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，故C项错误；在相同时间内通过阳极和阴极的电子数相同，故D项正确。
答案：D活 学
活 用 栏目链接2．下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )活 学
活 用 栏目链接 解析：C项中，铜应作阳极，镀件作阴极。
答案：C3．关于电解饱和NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性活 学
活 用 栏目链接 解析：电解饱和NaCl溶液，阴极：2H＋＋2e－―→H2↑，促进水的电离，[OH－]增大显碱性，滴入酚酞试液溶液呈红色，A、C都错；阳极：2Cl－―→Cl2↑＋2e－，滴入KI溶液，Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，溶液呈棕色，B正确；电解后整个溶液呈碱性，D错。
答案：B活 学
活 用 栏目链接 栏目链接知识点一 电解的定义及原理 1.电解的概念
在直流电的作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。 栏目链接 (1)电解时所用电流必须是直流电而不是交流电。
(2)熔融状态的电解质可被电解，电解质溶液也可被电解。
(3)电解过程中，电能转化为化学能而“储存”在反应产物中。温 馨
提 示 栏目链接 2．电解池的概念
借助于电流将电能转化为化学能的装置叫做电解池，也可以叫做电解槽。
3．电解池的构成条件
(1)直流电源；(2)两个固定电极；(3)电解质溶液或熔融态电解质；(4)形成闭合回路。 栏目链接 4．电极反应和电池总反应
(1)半反应：在电解池中，氧化反应和还原反应是在两个电极上分别进行的，这种反应常称为半反应，也叫电极反应。
(2)电池总反应：两个电极反应相加得到的氧化还原反应，即为该电池总反应。
5．电极判断
(1)阳极：与电源正极相连的发生氧化反应的电极。
(2)阴极：与电源负极相连的发生还原反应的电极。 栏目链接 例1 下图是电解熔融氯化钠的示意图，关于该图的说法不正确的是( ) 栏目链接A．石墨片上有黄绿色气体产生
B．铁电极作阴极，电极反应为：Na＋＋e－===Na
C．电解过程中，Cl－向石墨电极移动
D．在电解槽中，电子从铁电极移动到石墨电极，形成闭合回路 栏目链接 解析：与电源正极相连的石墨电极为阳极，电极反应为2Cl－＋2e－===Cl2↑，故A正确；与电源负极相连的石墨电极为阴极，电极反应为：Na＋＋e－===Na，故B正确；阴离子向阳极移动，故C正确；在电解槽中，通过阴阳离子的定向移动形成闭合回路，电子不经过电解质，故D错误。
答案：D 栏目链接变 式
应 用1．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 栏目链接变 式
应 用 解析：电解池中，与电源正极相连的是阳极，若阳极材料是活性电极，则自身失去电子，发生氧化反应，若是惰性电极(如铂电极)，本身不参加反应，故选B项。
答案：B 栏目链接知识点二 电解时电极产物的判断1．阳极产物的判断
首先看电极，如果是活性电极(除Pt、Au、石墨外)，则是电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失去电子而被氧化；若是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要看溶液中阴离子的失电子能力。此时应根据阴离子的放电顺序加以判断(放电顺序即为得或失电子的能力顺序)；阴离子在阳极上的放电顺序为：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞SO ，即：无氧酸根离子＞OH－＞含氧酸根离子。 栏目链接 （1）在中学化学中无氧酸根离子通常只考虑：S2－、I－、Br－、Cl－的放电情况。
（2）在溶液中我们常说含氧酸根离子不放电，常指最高价?中心原子?含氧酸根离子不放电，但非最高价?中心原子?含氧酸根离子的放电能力比OH－的放电能力强，如MnO 、SO 等。温 馨
提 示 栏目链接 2．阴极阳离子的放电(得电子)顺序
K＋＜Ca2＋＜Na＋＜Mg2＋＜Al3＋＜Zn2＋＜Fe2＋＜Sn2＋＜Pb2＋＜H＋＜Cu2＋＜Fe3＋＜Hg2＋＜Ag＋。 栏目链接 (1)Fe3＋得电子能力比Cu2＋的强，即当两者共存时Fe3＋先放电。
(2)通常情况下：
水溶液中只考虑此部分温 馨
提 示 栏目链接浓度很大(常指电镀时)排在H＋前
只在熔融状态下放电温 馨
提 示 栏目链接 例2 用石墨作电极电解CuSO4和KCl混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是( )
A．H2、Cl2 B．Cu、Cl2
C．H2、O2 D．Cu、O2 栏目链接 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Cu2＋＞H＋＞K＋，失电子能力：Cl－＞OH－，所以电解初期：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－===Cl2＋2e－，故选B。
答案：B 思路点拨：记住常见离子的放电顺序，阴离子：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－，阳离子：活性阳极＞Ag＋＞Hg2＋＞Cu2＋＞H＋，再就是看清题目要求。 栏目链接变 式
应 用2．(双选题)某同学按图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( ) 栏目链接变 式
应 用A．电解过程中，铜电极上有H2产生
B．电解初期，主反应方程式为：Cu＋H2SO4 CuSO4＋H2↑
C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出
D．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大 栏目链接通电变 式
应 用 解析：铜电极和电源正极相连做电解池阳极，铜失电子发生氧化反应，电极反应Cu－2e－===Cu2＋，铜电极无氢气生成，故A项错误；电解原理分析，铜失电子生成铜离子，硫酸溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气，电解初期，主反应方程式为：Cu＋H2SO4 CuSO4＋H2↑，故B项正确；阳离子移向阴极，所以阳极生成的铜离子会移向阴极，由于铜离子氧化性大于氢离子，所以在阴极得到电子生成铜，故C项正确；活性电极必然被氧化，H＋在阴极放电，变成H2放出，H＋会减少，故D项错误。 答案：BC 栏目链接通电知识点三 用惰性电极电解的一般规律 栏目链接 栏目链接 栏目链接 (1)电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)的电解。
(2)电解电解质型：无氧酸(除HF外)、不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶液的电解。
(3)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶液的电解。
(4)放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解。温 馨
提 示 栏目链接 例3 如图所示，在U形管中装入滴有紫色石蕊溶液且混合均匀的某溶液，通直流电，一段时间后U形管内会形成一个倒立的“彩虹”，则U形管内的溶液可能为( ) 栏目链接 A．H2SO4溶液 B．NaOH溶液
C．AgNO3溶液 D．Na2SO4溶液 栏目链接 解析：本题考查电解规律，彩虹意味着多种颜色，当电解质溶液为Na2SO4时，阴极区生成OH－，使溶液变蓝，阳极区生成H＋，使溶液变红，中间石蕊呈紫色，并且颜色逐渐改变，像彩虹一样，故选D
答案：D 栏目链接变 式
应 用 3．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( )
A．CuSO4 B．H2SO4
C．CuCl2 D．NaCl 栏目链接变 式
应 用 解析：依据电解规律， 电解硫酸溶液实质是电解水，向剩余电解液中加少量水，能使溶液和电解前相同，故B项正确；而电解硫酸铜溶液析出的是铜和氧气，电解氯化钠溶液析出的是氢气和氯气，电解氯化铜溶液析出的是铜和氯气，电解结束后加水均不能恢复到原溶液，故A、C、D三项均错误。
答案：B 栏目链接知识点三 电解原理的应用 栏目链接1．电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气
(1)实验装置。 按右图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒作阳极，一根铁棒作阴极。同时两边管中各滴入几滴酚酞溶液，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体，接通直流电源后，注意管内发生的现象，看到阴极区溶液变红且有气泡，阳极区有Cl2产生。 栏目链接 (2)实验原理分析。
饱和食盐水中存在以下电离方程式：
NaCl===Na＋＋Cl－ H2O??H＋＋OH－
在食盐水中存在着Na＋、Cl－、H＋、OH－四种离子，通电时，Na＋、H＋向阴极移动，OH－、Cl－向阳极移动。由于放电顺序H＋＞Na＋、Cl－＞OH－，因此两极上的电极反应分别为阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；阴极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)。 栏目链接 在上述反应中，由于H＋在阴极上得到电子而生成H2，破坏了水的电离平衡，促进了水的继续电离，结果阴极区溶液里OH－的浓度增大而呈碱性。
总反应：2NaCl＋2H2O 栏目链接? (1)首先要弄清楚食盐水中的离子放电顺序。
(2)其次是碱在阴极区产生的原因是H2O电离的H＋在阴极上得电子而生成H2从而引起水的电离平衡被破坏，在阴极区积累了大量的OH－而生成碱。温 馨
提 示 栏目链接2．电解精炼铜
(1)电解精炼铜的装置。 栏目链接 (2)电解精炼铜的原理。
①电极反应：阳极(粗铜)：Cu－2e－===Cu2＋；
阴极(精铜)：Cu2＋＋2e－===Cu。
②粗铜中往往含锌、铁、镍、金等多种金属，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序表铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如Zn－2e－===Zn2＋、Ni－2e－===Ni2＋。
栏目链接 但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序表铜之后的银、金等杂质，因为失电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的铜失去电子变成离子溶解后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥(阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料)。 栏目链接 3．电镀
(1)定义：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的方法。
(2)目的：主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。
(3)镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等。 栏目链接 (4)原理：电镀时，把待镀金属制品作为阴极，用镀层金属作为阳极，用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液。通低压直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极获得电子被还原成金属，在待镀件表面覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。如下图： 栏目链接 例如：铁件上镀锌。放电能力不仅与本身性质相关，还与离子浓度、pH等有关。当c(Zn2＋)较大时，Zn2＋放电能力大于H＋，在直流电作用下，电极反应：
阳极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋；
阴极(Fe)：Zn2＋＋2e－===Zn。
阳极的锌不断被氧化成Zn2＋进入溶液，阴极溶液中Zn2＋被还原成锌镀层，因此电镀液中c(ZnCl2)保持不变。 栏目链接 (5)电镀特点：“一多、一少、一不变”。
一多指阴极上有镀层金属沉积，一少指阳极上有镀层金属溶解，一不变指电解液浓度不变。 栏目链接 电镀生产过程中产生的废水、废气、废渣中含有多种对环境有害的物质，处理后应符合国家规定的排放标准，对其中的有用成分要回收利用。温 馨
提 示 栏目链接 例4 如下图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。 栏目链接 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A电极名称为________极，电极材料是__________，电极反应式为________，电解质溶液可以是________。
(2)乙池中铁极电极反应式为________，若在乙池中滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间后，铁极附近呈________色。 栏目链接 (3)若乙电解池中的电解质溶液为等物质的量浓度的Cu(NO3)2和MgCl2溶液。分阶段写出乙池中电解反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
栏目链接 解析：(1)在一条电路上串联两个电解池，使同学们对阴、阳极的判断容易受到干扰，在分析甲池时，把乙池视为一段导线，反之，分析乙池时，把甲池视为一段导线。据此分析得出：A为阴极，B为阳极，Fe为阴极，C为阳极。又根据工业上电解精炼铜的原理判断：A电极材料应为纯铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，电解质溶液用含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液)。 栏目链接 (2)乙池中是用惰性电极电解NaCl溶液(阴极材料是否为活泼金属对电解无影响)，铁极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，由于水提供的H＋放电，铁极附近溶液中OH－越来越多，加入酚酞溶液由无色变为红色。 栏目链接 (3)电解多种电解质的混合溶液，分析电解反应的方法步骤为：①分析电解质溶液中的所有离子，分为阴、阳两组(包括水电离出的H＋和OH－)；②将阴、阳离子分别按放电先后顺序进行排列；③写出阴、阳两极上的反应式和电解的总反应式并据此判断反应现象或进行计算。
栏目链接 答案：(1)阴 纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu 含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液)
(2)2H＋＋2e－===H2↑ 红
(3)第一阶段：CuCl2 Cu＋Cl2↑，第二阶段：2H2O
2H2↑＋O2↑ 栏目链接变 式
应 用 4．电解原理在化学工业中有广泛的应用。右图表示一个电解池，装有电解液a。X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连，请回答以下问题： 栏目链接变 式
应 用 (1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：
①电解池中X极上的电极反应为________________，在X极附近观察到的现象是________________。
②Y电极上的电极反应为________________，检验该电极反应产物的方法是________________。 栏目链接变 式
应 用 (2)如果用电解法精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：
①X电极的材料是________，电极反应为
_________________________________________________。
②Y电极的材料是________，电极反应为
_________________________________________________。
(说明：杂质发生的电极反应不必写出) 栏目链接变 式
应 用 解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极，所以X为阴极，Y为阳极，X极在反应过程中消耗了H2O电离出来的H＋，使OH－浓度增大，溶液呈碱性，加入酚酞试液，溶液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的KI淀粉试纸变为蓝色。 栏目链接变 式
应 用 (2)用电解法精炼铜时，用含杂质的粗铜作阳极，精铜作阴极，反应过程中阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Cu差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2＋能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极，所以，X电极的材料是精铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。 栏目链接变 式
应 用 答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑ 有气泡冒出，溶液变红 ②2Cl－－2e－===Cl2↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色
(2)①精铜 Cu2＋＋2e－===Cu ②粗铜 Cu－2e－===Cu2＋ 栏目链接化学·选修/化学反应原理(鲁科版)
电能转化为化学能——电解
1．(2013·北京卷) 用石墨电极电解CuCl2溶液(如右图)。下列分析正确的是( )
A．a端是直流电源的负极
B．通电使CuCl2发生电离
C．阳极上发生的反应：
Cu2＋＋2e－===Cu
D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
解析：通电时，阳离子Cu2＋向阴极移动，并在阴极放电生成Cu，阴离子Cl－向阳极移动并在阳极放电生成Cl2，从而可以确定a、b分别为电源的负极和正极，故A项正确，C、D两项错误；CuCl2溶液发生电解而不是电离，故B项错误。
答案：A
2.右图为电解饱和食盐水示意图，下列说法正确的是( )
A．阳极上析出氢气
B．阴极上发生氧化反应
C．电解时，溶液的pH增大
D．与电源正极相连的是电解池的阴极
解析：A项中，阳极发生氧化反应生成氯气，故A错误；B项中，阴极发生还原反应生成氢气，故B错误；C项中，电解方程式2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，可知生成氢氧化钠，则电解时，溶液的pH增大，故C正确；D项中，与电源正极相连的是电解池的阳极，故D错误。
答案：C
3．下列有关电解原理的应用的说法正确的是( )
A．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝
B．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极
C．电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
D．在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连
解析：电解法制铝是采用氧化铝作原料，而不是氯化铝，故A项错误；电解精炼铜，粗铜作阳极，精铜作阴极，故B项错误；电解食盐水，阴极是氢离子得电子析出氢气，电极反应式书写正确；电镀时，被镀制品作阴极，与电源负极相连，故D项错误。
答案：C
4．如图是某同学用Cu在Fe片上镀铜的实验装置，下列说法正确的是( )
A．Cu2＋在A极被还原
B．溶液蓝色逐渐变浅
C．铜片连接A极，铁制品连接B极
D．A极和B极直接相连，铜片被氧化
解析：用Cu在Fe片上镀铜时，镀件铁为阴极，连接B极，该极上是铜离子发生得电子的还原反应；镀层金属铜为阳极，连接A极，该极上是金属铜发生失电子的氧化反应，Cu－2e－===Cu2＋；电镀液是含有的镀层金属铜离子的盐，电镀液中铜离子浓度不变，所以溶液蓝色不变。
答案：C
5．用石墨作电极电解下列溶液：
①稀H2SO4 ②K2SO4溶液 ③CuCl2溶液 ④CuSO4溶液 ⑤KOH溶液
(1)阴极、阳极都有气体产生，且体积比(相同条件下)为2∶1的是(填序号)________，其阳极的电极反应式都是__________________________________________，阴极的电极反应式都是____________，总反应的化学方程式都是______________________。
解析：依据电解规律，电解稀硫酸、K2SO4或KOH溶液相当于电解水，产生氢气和氧气的体积比为2∶1；
答案：①②⑤ 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 4H＋＋4e－===2H2↑ 2H2O2H2↑＋O2↑
(2)阴极、阳极都有气体产生，其中溶液酸性增强的是________，碱性增强的是________(填序号)。
解析：电解稀硫酸消耗水，c(H＋)增大，酸性增强，电解KOH溶液消耗水，c(OH－)增大，碱性增强；
答案：① ⑤
(3)一个电极析出金属，一个电极逸出气体，且溶液酸性增强的是________(填序号)，其总反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。
解析：依据电解规律可知，应该是“放氧生酸型”，应为硫酸铜溶液。
答案：④ 2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑
6．冶炼铜矿石所获得的铜通常含有锌、铁、镍、银、金和铂等微量杂质，俗称粗铜。工业上通常通过电解法除去这些杂质制得精铜，以提高铜的使用价值，扩大铜的应用范围。(几种金属的相对原子质量：Fe－56，Ni－59，Cu－64，Zn－65，Ag－108，Au－197。)
请完成下列问题：
(1)一般来说，电解精炼铜的初始电解质溶液里的阳离子是________，写出铜的电解精炼过程中的阴极反应式______________________________________。
(2)如果转移0.020 mol e－，下列说法中一定正确的是________。
①阴极质量增加0.64 g ②阳极质量减少0.64 g ③电解质溶液的质量保持不变 ④电解质溶液的温度保持不变
解析：电解精炼铜的电解质溶液一般为用硫酸酸化了的硫酸铜溶液，其中的阳离子是H＋和Cu2＋。粗铜中Fe、Zn、Ni均有可能放电转化为Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋，Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋、H＋和Cu2＋中放电能力Cu2＋最强，所以在阴极上放电的只有Cu2＋，当有0.020 mol e－转移时阴极质量增加×64 g·mol－1＝0.64 g。Ag和Au都不能放电，只是以固态单质的形式沉积于电解槽的底部。Fe、Zn、Ni中，有相对原子质量比Cu大的，也有相对原子质量比Cu小的，且Fe、Zn、Ni的放电能力都强于Cu，首先在阳极上被溶解，因此阳极上放电的不只是铜，阳极质量减少量不固定，电解质溶液的质量也不会保持不变。在电解精炼铜的过程中，能量转化的形式主要是电能转化为化学能，但也有电能转化为热能，电解质溶液的温度肯定会变化。
答案：(1)H＋和Cu2＋ Cu2＋＋2e－===Cu
(2)①
1．用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的( )
A．CuSO4 B．H2O
C．CuO D．CuSO4·5H2O
解析：石墨为惰性电极，电解CuSO4溶液时，阳极发生反应：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－，阴极发生反应：2Cu2＋＋4e－―→2Cu，欲使电解液恢复到起始状态，可向溶液中加入适量的CuO。
答案：C
2．某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如右图所示的装置。以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
解析：要使得Cl2被完全吸收，说明Cl2在下端产生，故下端的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，故下端为电解池的阳极，与阳极相连的b则为原电池的正极，a为负极；总反应为：2H2O＋2NaClH2↑＋Cl2↑＋2NaOH，生成的Cl2又被NaOH吸收，方程式为Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O，故a为原电池的负极，b为原电池的正极，消毒液的主要成分为NaClO和NaCl。
答案：B
3．下列说法不正确的是( )
A．电解是化学能转变成电能
B．电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化
C．不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现
D．任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生
解析：从能量角度看，电解是把电能转变成化学能的过程，故A项错；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，同时生成新的物质，故B、D两项对；某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理供给电能也可能实现，故C项对。
答案：A
4．如下图所示，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、无臭气体放出。符合这一情况的是附表中的( )
a极板
b极板
X电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
解析：由a极板质量增加知溶液中阳离子在a极板生成金属析出，则a为阴极，X为负极；因B项中a极板不析出金属，C项中为正极可否定，又由b极板有无色无臭气体放出否定D项，故选A项。
答案：A
5. 右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试液，下列实验现象中正确的是( )
A．a电极附近呈蓝色，b电极附近出现红色
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电极附近出现蓝色
D．逸出气体的体积a电极的小于b电极的
解析：a连接电源的负极，为电解池的阴极，b连接电源的正极，为电解池的阳极，电解Na2SO4水溶液时，阳极发生的反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。 a电极生成OH－离子，呈碱性，滴加石蕊呈蓝色，b电极生成H＋离子，呈酸性，滴加石蕊呈红色，故A正确，C项错误。两极生成的气体分别为氧气和氢气，都为无色无味气体，且二者的体积比为2∶1，故B、D两项均错误。
答案：A
6．右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关的判断正确的是( )
A．a为负极、b为正极
B．a为阳极、b为阴极
C．电解过程中，d电极质量增加
D．电解过程中，氯离子浓度不变
解析：电流由正极流出，即a为电源正极，b为电源负极，则c极为电解池阳极，d为电解池的阴极，电极为惰性电极，溶液中的离子放电，Cu2＋在阴极d析出，阴离子Cl－在c极上放电产生Cl2。
答案：C
7．以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述正确的是( )
①粗铜与直流电源负极相连 ②阴极发生的反应为Cu2＋＋2e－―→Cu ③电路中每通过3.01×1023个电子，得到的精铜质量为16 g ④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥
A．①③ B．②④
C．③④ D．②③
解析：粗铜作阳极与电源正极相连，发生反应：Zn===Zn2＋＋2e－，Fe===Fe2＋＋2e－，Cu===Cu2＋＋2e－，Ag以单质的形式沉入电解槽形成阳极泥，①④错；阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故通过3.01×1023个电子即0.5 mol电子时，析出铜0.25 mol，质量为16 g，②③正确。
答案：D
8．从NO、SO、H＋、Cu2＋、Ba2＋、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。
(1)两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是____________________________。
解析：把离子组成为电解水型，即阳极OH－放电，阴极H＋放电。
答案：H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2
(2)若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是____________________________。
解析：阴极析出金属，阳极产生氧气为放氧生酸型，不活泼金属的含氧酸盐符合条件。
答案：AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4
(3)两极分别放出气体，且体积比为1∶1，电解质的化学式可能是________________________。
解析：正负极产生气体体积比为1∶1，只有阴极H＋放电产生氢气，阳极Cl－放电生成氯气，故可以是HCl和BaCl2。
答案：HCl、BaCl2
9．现在工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取H2、Cl2、NaOH。
请回答下列问题：
(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生的电极反应式为_________________________________。
解析：与电源正极相连的是阳极，电极反应为2Cl－＝Cl2↑＋2e－。
答案：2Cl－===Cl2↑＋2e－
(2)电解之前食盐水需要精制，目的是除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质离子，使用的试剂有：a.Na2CO3溶液，b.Ba(OH)2溶液，c.稀盐酸，其合理的加入顺序为________。(填试剂序号)
解析：除去Mg2＋、SO采用氢氧化钡，然后用碳酸钠除去Ca2＋和过量的Ba2＋，最后加适量的盐酸除去过量的碳酸根和氢氧根。
答案：b、a、c
(3)如果在容积为10 L的离子交换膜电解槽中，1 min后在阴极可产生11.2 L(标准状况)Cl2，这时溶液的c(OH－)＝________。(设体积维持不变)
解析：由2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可知，n(NaOH)＝2n(H2)＝2×＝1 mol，c(OH－)＝0.1 mol·L－1。
答案：0.1 mol·L－1
(4)Cl2常用于自来水的消毒杀菌，现在有一种新型消毒剂ClO2，若它们在杀菌过程中的还原产物均为Cl－，消毒等量的自来水，所需Cl2和ClO2的物质的量之比为________。
解析：Cl22Cl－，ClO2Cl－，当两者得电子数相等时，消毒能力相当，此时两者物质的量之比为5∶2。
答案：5∶2
10．下图为相互串联的甲、乙两电解池．试回答：
(1)若甲电解池利用电解原理在铁上镀银，则A电极材料为 ______，作 ________(填电极名称)，电极反应是__________________________________；B电极材料为 ________，作 __________(填电极名称)，电极反应是________________________ ，应选用的电解质溶液是__________________ 。
解析：甲池是电镀池，铁作阴极，银作阳极，阴极上银离子得电子发生还原反应，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，阳极上银失电子发生氧化反应，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，电解质溶液为可溶性的硝酸银溶液。
答案：铁 阴极 Ag＋＋e－===Ag 银 阳极 Ag－e－===Ag＋ AgNO3溶液
(2)乙电解池中若滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈 ______色，C极附近呈________色。
解析：乙是电解池，碳电极上氯离子放电生成氯气，铁电极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧根离子，导致铁电极附近溶液呈碱性，酚酞试剂遇碱变红色，所以铁电极附近溶液变红色，碳电极上生成氯气，氯气是浅黄绿色气体，溶于水而使溶液呈浅黄绿色，所以C电极附近呈浅黄绿色。
答案：红 浅黄绿色
(3)若甲电解池阴极增重4.32 g，则乙槽中阳极上放出的气体在标准状况下的体积是________ mL。
解析：甲池中阴极上析出银，若甲电解池阴极增重4.32 g，转移电子的物质的量＝1×4.32 g/(108 g/mol)＝0.04 mol，乙池中阳极上生成氯气，生成1mol氯气转移电子的物质的量是2 mol，当转移0.04 mol电子时生成氯气的物质的量为0.02 mol，则氧气体积＝0.02 mol×22.4 L/mol＝0.224 L＝448 mL。
答案：448
(4)若乙电解池中剩余溶液仍为400 mL，则电解后所得溶液中新生成溶质的物质的量浓度为 ________mol/L。
解析：乙池中电池反应式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH，根据氯气和氢氧化钠的关系式知，生成0.02 mol氯气时同时生成0.04 mol氢氧化钠，则氢氧化钠的物质的量浓度＝0.04 mol/0.4 L＝0.1 mol/L。
答案：0.1
