人教版高中化学选择性必修1第四章化学反应电能第二节第1课时电解原理学案

第二节　电解池
第1课时　电解原理
[课程标准]　1.了解电解池的工作原理。2.能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。
任务一　电解原理
教材中实验的现象如下：
阴极：石墨棒上覆盖一层红色固体；
阳极：①有气泡冒出并闻到刺激性气味，②湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色。
请回答下列问题。
1.通电前，CuCl2溶液中存在的离子有哪些？
提示：CuCl2===Cu2＋＋2Cl－，H2O??H＋＋OH－，故溶液中存在的离子有Cu2＋、H＋、Cl－、OH－。
2.阳极石墨棒上产生的气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，说明产生的气体是什么？写出电极反应式并判断发生反应的类型(氧化反应或还原反应)。
提示：说明产生的气体是Cl2；阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，发生氧化反应。
3.阴极石墨棒上覆盖了一层红色固体物质，该物质是什么？写出电极反应式并判断发生反应的类型(氧化反应或还原反应)。
提示：该固体物质为Cu；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，发生还原反应。
4.通电后，CuCl2溶液中阴、阳离子的迁移方向及电子运动的方向是什么？写出电解CuCl2溶液的总化学方程式。
提示：通电时，Cl－(阴离子)向阳极移动，Cu2＋(阳离子)向阴极移动；电子从电源的负极流向电解池阴极，从电解池阳极流回电源的正极，电解总反应：CuCl2Cu＋Cl2↑。
5.在氯化铜溶液中除了Cu2＋和Cl－之外还有H＋和OH－，这两种离子为什么没有得到或失去电子？
提示：电解时，溶液中离子的放电先后顺序与离子的氧化性或还原性有关，氧化性强的阳离子先得电子被还原，还原性强的阴离子先失电子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得电子，而Cl－比OH－更容易失电子，可从氧化性强弱的角度比较得电子的顺序，从还原性强弱的角度比较失电子的顺序。
1.电解
(1)概念：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。
(2)特点
①电解是最强有力的氧化还原手段，是不可逆的。
②电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。
2.电解池
(1)将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。
(2)两个电极
阴极：与电源负极相连的电极，在该电极上发生还原反应。
阳极：与电源正极相连的电极，在该电极上发生氧化反应。
3.电解池的构成条件
(1)直流电源；
(2)两个电极；
(3)电解质溶液或熔融电解质；
(4)形成闭合回路。
4.电解原理
1.判断正误，错误的说明其原因。
(1)电解池的两个电极必须是两个活动性不同的电极。
答案：电解池的两个电极可以是两根石墨棒。
(2)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极。
答案：正确。
(3)电解质溶液的导电实验发生化学变化。
答案：正确。
(4)电解池的阳极发生还原反应。
答案：错误，阳极发生氧化反应。
2.请完成下面表格。
构成条件 ①直流电源；②两个电极；③闭合回路；④电解质溶液或熔融电解质
电极 阳极 与电源______相连，发生______反应
阴极 与电源______相连，发生______反应
离子流向 阴离子移向____；阳离子移向______
电子流向 电源____极流向电解池____极；电解池____极流向电源____极
答案：正极　氧化　负极　还原　阳极　阴极　负　阴　阳　正
任务二　电解规律
实验1：将两根碳棒分别插进U形管内的CuCl2溶液中，如图①。
实验2：将两根碳棒用导线连接后，浸入U形管内的CuCl2溶液中，如图②。
实验3：将两根碳棒分别跟直流电源的正极和负极相连接，浸入U形管内的CuCl2溶液中，再接通直流电，如图③。过一段时间后，再把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极附近。
1.实验1、实验2和实验3的现象有什么不同？实验3的两电极的现象是什么？
提示：实验1和实验2中均无明显现象。实验3中与直流电源负极相连的碳棒上逐渐覆盖一层红色的铜，与直流电源正极相连的碳棒上有气泡产生，湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色。
2.实验3中CuCl2溶液中通电前离子如何运动？通电后离子如何运动？根据实验现象和氯化铜溶液的组成成分以及原有知识分析推断两极生成物的名称。
提示：通电前，Cu2＋、Cl－在溶液中作自由运动。通电时，Cu2＋和Cl－发生了定向运动。根据实验现象可知，与电源负极相连的一极有Cu生成，与电源正极相连的一极有Cl2生成。
3.溶液中有多种离子时，怎样判断电极产物？
提示：根据阳离子放电顺序判断阴极产物，根据电极材料的阴离子放电顺序判断阳极产物。
1.电解产物的判断
(1)阳极产物的判断
首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序表Pt以前的金属)，则电极材料失电子，电极溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨等)，则看溶液中的阴离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序加以判断(放电顺序即为得、失电子能力顺序)。
阳极上阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>NO>SO>F－。
即：活性阳极(金属)>无氧酸根离子>OH－>含氧酸根离子>F－。
‖NO、SO、CO、F－
在溶液中只考虑此部分
注意：在溶液中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，但某些非最高价(中心原子)含氧酸根离子的放电能力比OH－的强，如SO。
(2)阴极产物的判断
阴极阳离子的放电顺序
水溶液中只考虑此部分　浓度很大时排在H＋前面
只在熔融状态下放电
阳离子的放电顺序基本上符合金属活动性顺序，在阳离子放电能力由强到弱排列时，一般将H＋的位置放在Cu2＋之后。但在电镀条件下，H＋的位置放在Zn2＋之后，Fe2＋、Zn2＋与H＋顺序颠倒，即在水溶液中Fe2＋、Zn2＋的得电子能力比H＋强，可认为是由水电离产生的c(H＋)很小之故。
2.电解后溶液的变化及恢复原组成的措施
类型 电极反应式 实例 电解 对象 电解质溶液浓度变化 pH 电解质溶 液复原
电解 水型 阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ NaOH H2O 增大 增大 加水
阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑ H2SO4 H2O 增大 减小 加水
阳极：2H2O－4e－ ===O2↑＋4H＋ 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ Na2SO4 H2O 增大 不变 加水
电解质分解型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 HCl 电解质 减小 增大 通HCl
CuCl2 电解质 减小 增大 加CuCl2
放氢生碱型 阴极：H2O放出H2生成OH－ 阳极：电解质阴离子放电 KCl 电解质和水 生成新 电解质 增大 通HCl
放氧生酸型 阴极：电解质阳离子放电 阳极：H2O放出O2生成H＋ CuSO4 电解质和水 生成新 电解质 减小 加CuO 或 CuCO3
1.判断正误，错误的说明其原因。
(1)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。
答案：正确。
(2)用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na＋＋e－===Na。
答案：正确。
(3)用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
答案：错误，铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为Cu－2e－=== Cu2＋。
(4)用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag＋＋2H2O4Ag＋4H＋＋O2↑。
答案：正确。
(5)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu＋2HClCuCl2＋H2↑。
答案：正确。
2.按要求书写电极反应式和总反应式。
(1)用惰性电极电解AgNO3溶液
阳极反应式：_____________________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________________；
总反应离子方程式：____________________________________________________________。
(2)用惰性电极电解MgCl2溶液
阳极反应式：___________________________________________________________________；
阴极反应式：___________________________________________________________________；
总反应离子方程式：_____________________________________________________________。
(3)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极反应式：___________________________________________________________________；
阴极反应式：____________________________________________________________________；
总反应离子方程式：_____________________________________________________________。
答案：(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
4Ag＋＋4e－===4Ag
4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋
(2)2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg(OH)2↓
Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(3)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
6H＋＋6e－===3H2↑
2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
练后总结
电解池中电极反应式书写的关键点
1.书写电解池中电极反应式时，强电解质以实际放电的离子表示，弱电解质写成化学式。
2.电极反应式的书写首先根据题干要求及信息写出反应物和生成物，然后根据“阴(极)得(e－)阳(极)失(e－)”加上得失电子数目，最后根据电解质溶液酸碱性补上H＋、OH－或H2O，依据电荷守恒配平。
3.酸性溶液中不能出现OH－，碱性溶液中不能出现H＋。
4.要确保两极得失电子数目相等，且总反应注明条件“电解”。　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.21世纪是钛的世纪。在800～1000℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.a为电源的正极
B.石墨电极上发生还原反应
C.阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
D.每生成0.1molTi，转移0.2mol电子
答案：C
解析：由阴离子的定向移动可知石墨为阳极，则a为负极，b为正极，TiO2为阴极，a为电源的负极，故A错误；石墨为阳极，电极上发生氧化反应，故B错误；电解TiO2制得钛，TiO2为阴极，发生还原反应，电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－，故C正确；Ti元素化合价由＋4价降低到0价，则每生成0.1mol钛，转移电子0.4mol，故D错误。
2.如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1mol·L－1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是(　　)
A.2∶2∶4∶1 B.1∶1∶2∶1
C.2∶1∶1∶1 D.2∶1∶2∶1
答案：A
解析：a为阴极，铜离子得到电子生成铜，电极反应为Cu2＋＋2e－=== Cu；b为阳极，氯离子失去电子生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑；c为阴极，银离子得到电子生成银，电极反应为Ag＋＋e－===Ag；d为阳极，水失去电子生成氧气，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；根据电子守恒，四种物质的物质的量关系为2∶2∶4∶1。
3.用石墨电极电解50mLCuSO4的溶液，两极上均收集到4.48L气体(标准状况)，则原混合液中Cu2＋物质的量浓度为(　　)
A.1mol·L－1 B.2mol·L－1
C.3mol·L－1 D.4mol·L－1
答案：D
解析：电解50mLCuSO4的溶液，阳极发生的反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极上发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，2H＋＋2e－===H2↑，两极均收集到4.48L(标准状况)气体，即均生成0.2mol的气体，阳极生成0.2mol氧气说明转移了0.8mol电子，而阴极上生成的0.2molH2只得到了0.4mol电子，所以剩余0.4mol电子由铜离子获得，则溶液中有0.2mol铜离子，据c＝得到铜离子的浓度为＝4mol/L。
4.某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时。观察到电流表的指针发生了偏转。
请回答下列问题：
甲池为________(填“原电池”或“电解池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为_____
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)。总反应的离子方程式为___________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________。
(3)当乙池中B极质量增加21.6g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________mL(标准状况下)，丙池中________极析出________g铜。
(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成Na2SO4溶液，电键闭合一段时向后，甲中溶液的pH将______(填“增大”、“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
答案：(1)原电池　CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
(2)阳极　4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋
(3)1120　D　6.4
(4)减小　不变
解析：由题图可知，甲池为燃料电池，通入甲醇的Pt电极为负极，碱性条件下，甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，通入氧气的Pt电极为正极，碱性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子；乙池为电解池，A电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，B电极为阴极，银离子在阴极得到电子发生还原反应生成银；丙池为电解池，C电极为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，D电极为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜。(1)由分析可知，甲池为原电池；通入甲醇的Pt电极为负极，碱性条件下，甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；(2)乙池为电解池，A电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，B电极为阴极，银离子在阴极得到电子发生还原反应生成银，总反应的离子方程式为4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋；(3)21.6g银的物质的量为＝0.2mol，由得失电子数目守恒可知，甲池中理论上消耗氧气的体积为0.2mol××22.4L/mol×1000＝1120mL，丙池中D极析出铜的质量为0.2mol××64g/mol＝6.4g；(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成Na2SO4溶液，电键闭合一段时间后，甲池中的总反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O，反应中消耗氢氧根离子，溶液的pH将减小；丙池中电解Na2SO4溶液的方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，丙中溶液的pH不变。
课时测评24　电解原理
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
题点一　电解及其装置(电解池)
1.下列有关电化学的说法正确的是(　　)
A.原电池的金属负极质量一定减小
B.待充电电池的负极应与电源正极相连
C.电解池的电解质溶液质量一定减小
D.原电池工作时在溶液中电流由负极到正极
答案：D
2.关于如图所示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：2H2O－4e－===4H＋＋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－===4H＋＋O2↑，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。
3.若某装置发生反应Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，下列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：该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，而不是H＋。
4.如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是(　　)
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
答案：C
解析：电流从电源的正极流出，因此a为正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极。电解CuCl2溶液的电极反应分别为阳极(c电极)：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极(d电极)：Cu2＋＋2e－===Cu，故C项正确。
题点二　电解规律及其应用
5.用石墨作电极电解500mLK2SO4和CuSO4的混合溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是(　　)
A.阳极析出0.1molCu
B.上述电解过程中共转移0.2mol电子
C.往电解后得到的溶液加入0.1molCuO可恢复原来的浓度
D.电解后溶液中c(H＋)为0.4mol·L－1
答案：D
解析：石墨做电极，阳极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极的电极反应先后为Cu2＋＋2e－===Cu，4H＋＋4e－===2H2↑，根据两极均收集到2.24L气体(标准状况下)即生成了0.1molH2和0.1molO2，可知电解过程中转移0.4mol电子，同时阴极析出0.1molCu。据分析阴极析出0.1molCu，故A错误；据分析上述电解过程中共转移0.4mol电子，故B错误；据分析电解过程中既析出了0.1molCu又生成了0.1molH2和0.1molO2，需要往电解后得到的溶液加入0.1molCu(OH)2可恢复原来的浓度，故C错误；电解过程中转移0.4mol电子，根据阳极反应可知生成0.4molH＋，阴极消耗0.2molH＋，电解后溶液体积仍为500mL，则电解后溶液中c(H＋)为0.4mol·L－1，故D正确。
6.电解CuCl2和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上首先析出的物质分别是(　　)
A.Cu和Cl2 B.H2和Cl2
C.H2和O2 D.Cu和O2
答案：A
解析：在CuCl2和NaCl溶液中，Cu2＋、Na＋、H＋向阴极移动，因Cu2＋氧化性最强，则阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，而Cl－、OH－向阳极移动，因Cl－的还原性比OH－强，所以阳极反应为2Cl－－2e－=== Cl2↑，故电解时阴极、阳极首先析出的物质分别为Cu和Cl2。
7.某电解池内盛有Cu(NO3)2溶液，插入两根电极，接通直流电源后，欲达到如下要求：(1)阳极质量不变；(2)阴极质量增加；(3)电解液pH减小，则应选用的电极是(　　)
A.阴阳两极都用石墨 B.铜作阳极铁作阴极
C.铁作阳极铜作阴极 D.铂作阴极铜作阳极
答案：A
解析：(1)阳极质量不变，则阳极为惰性电极；(2)阴极质量增加，则溶液中的Cu2＋得电子生成Cu，附着在阴极表面；(3)电解液pH减小，则表明水失电子生成O2和H＋。阴阳两极都用石墨，则电解时，阳极水失电子生成O2和H＋，阴极生成Cu，A符合题意；铜作阳极铁作阴极，阳极Cu失电子生成Cu2＋进入溶液，阳极质量减轻，B不符合题意；铁作阳极铜作阴极，阳极铁失电子生成Fe2＋进入溶液，阳极质量减轻，C不符合题意；铂作阴极铜作阳极，阳极铜失电子生成Cu2＋进入溶液，阳极质量减轻，D不符合题意。
8.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(　　)
选项 X Y Z W
A C Fe NaCl H2O
B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液
C C C H2SO4 H2O
D Ag Fe AgNO3 AgNO3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。
9.如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电顺序都可能在阳极放电，下列分析正确的是(　　)
A.C1电极处溶液首先变棕黄色
B.反应一段时间后，往溶液中加一定量的盐酸可复原
C.C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑
D.当C1电极上有2g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移
答案：C
解析：C1电极与电池的负极连接，做阴极，溶液中的H＋在阴极放电，因此C1处的溶液有气泡放出，不会变成棕黄色，A错误；反应一段时间后由于C2处Fe2＋失电子，此时溶液中Fe2＋含量逐渐减少，只加入盐酸不能将溶液复原，B错误；C2电极与电源的正极相连，做阳极，Fe2＋的还原性强于Cl－，则依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑，C正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误；故选C。
10.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极附近显红色。
(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(填“→”或“←”)。
(2)①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)①负　②阳　③←
(2)①2Cl－－2e－===Cl2↑
②2NaCl＋2H2O2NaOH＋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2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y池电解NaCl溶液的总反应的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋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。
11.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：
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。
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＋2H2O2Cu＋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处发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，即c为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。而Cu2＋只能和SO结合，可以确定B为硫酸铜；由常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图，可以确定A为KOH或NaOH，C为Na2SO4或K2SO4。甲中为KOH或NaOH溶液，相当于电解H2O，阳极b处为OH－放电，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。(2)乙烧杯中是电解CuSO4溶液，反应方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。(3)乙中铜全部析出后，电解质变为H2SO4，所以电解反应仍能继续进行。
12.(2023·广东揭阳高二统考期末)某化学兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合K时，观察到电流表的指针发生了偏转。
请回答下列问题。
(1)甲装置的名称是________，装置乙中Pt为________极。
(2)石墨电极的电极反应式为_____________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)当甲中产生0.1mol气体时，乙中产生的气体在标准状况下的体积为________L。
(4)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，闭合K，一段时间后，乙中溶液的颜色________(填“变深”、“变浅”或“无变化”)。
(5)若乙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，闭合K，一段时间后，乙中溶液的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
答案：(1)原电池　阳　(2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)2.24　(4)无变化　(5)增大
解析：闭合开关后，Zn、Cu和稀硫酸可构成原电池，其中Zn是负极，Cu是正极；则乙装置是电解池，石墨棒与负极相连为阴极，Pt与正极相连为阳极。(1)由分析可知，甲装置的名称是原电池；装置乙中Pt为阳极；(2)石墨棒为阴极，发生还原反应为Cu2＋＋2e－===Cu；(3)甲、乙装置中转移电子的物质的量相等，甲中产生气体为H2，当生成0.1mol气体时，反应中转移了0.2mol电子，则乙中阳极放出0.1molCl2，标况下体积为2.24L；(4)若将乙中两个电极都换成铜，阳极溶解的铜和阴极析出的铜一样多，溶液中Cu2＋的浓度基本不变，故溶液的颜色无变化；(5)若将乙中溶液换成NaCl溶液，则乙装置就是电解饱和食盐水的装置，因反应生成了NaOH，故电解后溶液的pH增大。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)