第4课时 电解池的工作原理
[核心素养发展目标] 1.从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及变化、电流形成的过程和原理。2.建立电解过程的思维模型，理解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和总反应式。
一、电解池的工作原理
1．电解熔融态氯化钠的原理分析
(1)电解熔融态氯化钠原理图
(2)过程分析
①通电前
熔融NaCl中存在的微粒有________，这些微粒做无规则(或自由)运动。
②通电后
离子移动方向：
Na＋移向________极，Cl－移向________极。
电极上发生的反应：
阴极：________________________________________________________________________，
发生______反应；
阳极：________________________________________________________________________，
发生______反应。
(3)分析结论
熔融的NaCl在_____________________________________________________作用下发生了______________，分解生成了__________。
电解反应方程式：________________________________________________________。
2．电解和电解池
(1)电解：在直流电的作用下，在两电极上分别发生________和________的过程。
(2)电解池
定义 将______转化为________的装置
构成 条件 ①直流电源 ② ③电解质溶液或熔融电解质 ④形成闭合回路
电极 反应 阳极：发生______反应 阴极：发生______反应
电子 流向 ______→电源正极，电源负极→______(电流方向与电子流向相反)
离子移 动方向 ____离子→阴极，____离子→阳极
3.电解氯化铜溶液实验探究
(1)按如图所示装置完成实验，并填写下表。
实验现象 实验结论
电流表指针发生偏转
与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质 __________，阴极的电极反应式：________________________________
与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸______ 产生了______，阳极的电极反应式：________________________________________________________________________
(2)实验原理分析
①氯化铜溶液中存在的离子有________________________，通电前这些离子在溶液中做自由运动。
②通电时在电场的作用下，溶液中的离子做________，即________趋向a极，________________________________________________________________________
趋向b极。
③a极(阳极)Cl－的______性大于OH－，因而Cl－被______为Cl2，b极(阴极)Cu2＋的______性大于H＋，因而Cu2＋被______为Cu。
(1)电解池的两个电极必须是活泼性不同的电极( )
(2)电解池是把化学能转化为电能的装置( )
(3)电解质溶液导电的过程为物理过程( )
(4)电解池的阴极是指和直流电源负极相连的电极( )
(5)电解池在工作时，阴极上发生还原反应( )
(6)某些不能自发的氧化还原反应，可以通过电解来实现( )
1．如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。
2．如图所示是电解稀盐酸的装置，其中c、d为石墨电极。试回答下列问题：
(1)a电极为________，b电极为________。
(2)c电极为________，电极反应式为_________________________________________，发生了________反应。d电极为________，电极反应式为_________________________________，
发生了____________反应。
(3)电解过程中，氢离子向____(填“阴”或“阳”，下同)极移动，氯离子向____极移动。电解总方程式为_________________________________________________________。
电解池阴极和阳极的判断依据
二、电解规律
1．放电规律
(1)阳极
①若阳极为活性电极(一般指除Pt、Au以外的金属电极)，则电极材料本身失去电子被氧化，一般为M－ne－===Mn＋。
②若阳极为惰性电极，则溶液中的阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞……
(2)阴极：溶液中阳离子放电(无论是活性电极或是惰性电极)
常见阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞……
特别提醒 电解的电极反应式中，若参与电极反应的H＋或OH－是由水电离出来的，用H2O作为反应物。
2．电解后溶液的复原规律
用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：
(1)电解H2O型
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
阳极反 应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极反 应式 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
pH变化
复原加 入物质
(2)电解电解质型
电解质 HCl CuCl2
阳极 反应式
阴极 反应式
pH变化
复原加 入物质
(3)电解质和水都发生电解型
电解质 NaCl CuSO4
阳极 反应式
阴极 反应式
pH变化
复原加 入物质
特别提醒 电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。
3．电解池中的守恒规律
(1)基本原理
根据电子转移守恒，同一电路中各电极转移的电子数______。
(2)解题方法
①书写出各极的电极反应式(多种物质放电，按照放电顺序书写各个电极反应式)。
②同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒在各极反应式中建立联系。
(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( )
(2)用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na＋＋e－===Na( )
(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＋( )
(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↑( )
(5)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu＋2HClCuCl2＋H2↑( )
(6)电解任何物质，阳极失电子总数与阴极得电子总数相等( )
(7)用惰性电极电解盐酸、稀硫酸，H＋放电，溶液的pH逐渐增大( )
1．下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是( )
A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2
B．NaOH、CuSO4、H2SO4
C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2
D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
2．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
A C Fe NaCl H2O
B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液
C C C H2SO4 H2O
D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体
3.在标准状况下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生12.8 g铜时，阳极放出的气体是( )
A．1.12 L H2 B．1.12 L O2
C．2.24 L H2 D．2.24 L O2
第4课时 电解池的工作原理
一、
1．(2)①Na＋、Cl－ ②阴 阳 2Na＋＋2e－===2Na 还原 2Cl－－2e－===Cl2↑ 氧化 (3)直流电 氧化还原反应 Na和Cl2 2NaCl2Na＋Cl2↑
2．(1)氧化反应 还原反应 (2)电能 化学能 正 负 氧化 还原 阳极 阴极 阳 阴
3．(1)说明电解质溶液导电，形成闭合回路 红色物质 析出金属铜 Cu2＋＋2e－===Cu 变蓝 氯气 2Cl－－2e－===Cl2↑ (2)①Cu2＋、Cl－、H＋、OH－ ②定向运动 Cl－、OH－ Cu2＋、H＋ ③还原 氧化 氧化 还原
正误判断
(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√
思考交流
1．③⑥
解析 根据电解池的构成条件逐个判断。①②⑤无外接直流电源，不能构成电解池；④无电解质溶液或熔融电解质，⑦中蔗糖属于非电解质，不能构成电解池；⑧没有形成闭合回路，不能构成电解池。
2．(1)正极 负极 (2)阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 氧化 阴极 2H＋＋2e－===H2↑ 还原
(3)阴 阳 2HClH2↑＋Cl2↑
二、
2．(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 4H＋＋4e－===2H2↑
减小 增大 不变 H2O (2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu 增大 HCl CuCl2
(3)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Cu2＋＋4e－===2Cu 增大 减小 HCl CuO或CuCO3
3．(1)相等
正误判断
(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)×
应用体验
1．C 2.C
3．D [溶液中有Cu2＋、H＋、SO、OH－四种离子，得电子能力：Cu2＋>H＋，失电子能力：OH－>SO，阴极反应为2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑。n(Cu)＝＝0.2 mol，n(O2)＝0.1 mol，在标准状况下其体积为2.24 L，D正确。](共74张PPT)
电解池的工作原理
第4课时
专题1 第二单元
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核心素养
发展目标
1.从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及变化、电流形成的过程和原理。
2.建立电解过程的思维模型，理解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和总反应式。
内容索引
一、电解池的工作原理
二、电解规律
课时对点练
电解池的工作原理
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一
1.电解熔融态氯化钠的原理分析
(1)电解熔融态氯化钠原理图
一
电解池的工作原理
(2)过程分析
①通电前
熔融NaCl中存在的微粒有 ，这些微粒做无规则(或自由)运动。
②通电后
离子移动方向：
Na＋移向 极，Cl－移向 极。
Na＋、Cl－
阴
阳
电极上发生的反应：
阴极： ，发生 反应；
阳极： ，发生 反应。
2Na＋＋2e－===2Na
还原
2Cl－－2e－===Cl2↑
氧化
(3)分析结论
熔融的NaCl在 作用下发生了 ，分解生成了___
。
电解反应方程式： 。
直流电
氧化还原反应
Na
和Cl2
2.电解和电解池
(1)电解：在直流电的作用下，在两电极上分别发生 和_____
的过程。
氧化反应
还原
反应
(2)电解池
定义 将 转化为 的装置
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
阳极——与电源 极相连
阴极——与电源 极相连
电能
化学能
正
负
电极 反应 阳极：发生 反应
阴极：发生 反应
电子 流向 →电源正极，电源负极→ (电流方向与电子流向相反)
离子移 动方向 离子→阴极， 离子→阳极
氧化
还原
阳极
阴极
阳
阴
3.电解氯化铜溶液实验探究
(1)按如图所示装置完成实验，并填写下表。
实验现象 实验结论
电流表指针发生偏转 _________________________________
与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层 _________ ，阴极的电极反应式：________________
与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸_____ 产生了 ，阳极的电极反应式：__________________
说明电解质溶液导电，形成闭合回路
红色物质
析出金属铜
Cu2＋＋2e－===Cu
变蓝
氯气
2Cl－－2e－===Cl2↑
(2)实验原理分析
①氯化铜溶液中存在的离子有 ，通电前这些离子在溶液中做自由运动。
②通电时在电场的作用下，溶液中的离子做 ，即__________
趋向a极， 趋向b极。
③a极(阳极)Cl－的 性大于OH－，因而Cl－被 为Cl2，b极(阴极)Cu2＋的 性大于H＋，因而Cu2＋被 为Cu。
Cu2＋、Cl－、H＋、OH－
定向运动
Cl－、OH－
Cu2＋、H＋
还原
氧化
氧化
还原
(1)电解池的两个电极必须是活泼性不同的电极
(2)电解池是把化学能转化为电能的装置
(3)电解质溶液导电的过程为物理过程
(4)电解池的阴极是指和直流电源负极相连的电极
(5)电解池在工作时，阴极上发生还原反应
(6)某些不能自发的氧化还原反应，可以通过电解来实现
×
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√
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1.如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。
③⑥
根据电解池的构成条件逐个判断。①②⑤无外接直流电源，不能构成电解池；
④无电解质溶液或熔融电解质，⑦中蔗糖属于非电解质，不能构成电解池；
⑧没有形成闭合回路，不能构成电解池。
2.如图所示是电解稀盐酸的装置，其中c、d为石墨电
极。试回答下列问题：
(1)a电极为________，b电极为________。
(2)c电极为________，电极反应式为______________
______，发生了_______反应。
d电极为______，电极反应式为__________________，
发生了________反应。
正极
负极
阳极
2Cl－－2e－===
Cl2↑
氧化
阴极
2H＋＋2e－===H2↑
还原
(3)电解过程中，氢离子向____(填“阴”或“阳”，下同)极移动，氯离子向____极移动。电解总方程式
为_______________________。
阴
阳
方法指导
电解池阴极和阳极的判断依据
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电解规律
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二
1.放电规律
(1)阳极
①若阳极为活性电极(一般指除Pt、Au以外的金属电极)，则电极材料本身失去电子被氧化，一般为M－ne－===Mn＋。
②若阳极为惰性电极，则溶液中的阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞……
二
电解规律
(2)阴极：溶液中阳离子放电(无论是活性电极或是惰性电极)
常见阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞……
特别提醒 电解的电极反应式中，若参与电极反应的H＋或OH－是由水电离出来的，用H2O作为反应物。
2.电解后溶液的复原规律
用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：
(1)电解H2O型
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
阳极反 应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ ________________ _____________ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极反 应式 __________________ 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
4OH－－4e－===
O2↑＋2H2O
4H＋＋4e－==2H2↑
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
pH变化 _____ _____ _____
复原加 入物质 _____
减小
增大
不变
H2O
(2)电解电解质型
电解质 HCl CuCl2
阳极反应式 ___________________
阴极反应式 __________________ ________________
pH变化 _____
复原加入物质 _____ ______
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
增大
HCl
CuCl2
(3)电解质和水都发生电解型
电解质 NaCl CuSO4
阳极反应式 __________________ _______________________
阴极反应式 _________________________ __________________
pH变化 _____ _____
复原加 入物质 _____ _____________
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2Cu2＋＋4e－===2Cu
增大
减小
HCl
CuO或CuCO3
特别提醒 电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。
3.电解池中的守恒规律
(1)基本原理
根据电子转移守恒，同一电路中各电极转移的电子数 。
(2)解题方法
①书写出各极的电极反应式(多种物质放电，按照放电顺序书写各个电极反应式)。
②同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒在各极反应式中建立联系。
相等
(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
(2)用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na＋＋e－===Na
(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＋
(4)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↑
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×
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(5)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu＋2HCl CuCl2＋H2↑
(6)电解任何物质，阳极失电子总数与阴极得电子总数相等
(7)用惰性电极电解盐酸、稀硫酸，H＋放电，溶液的pH逐渐增大
√
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1.下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是
A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2
B.NaOH、CuSO4、H2SO4
C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2
D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
√
电解HCl、CuCl2溶液就是电解电解质本身，电解NaBr、CuSO4溶液时，电解质、水均被电解，分别属于放氢生碱型、放氧生酸型。
2.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
A C Fe NaCl H2O
B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液
C C C H2SO4 H2O
D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体
√
复原溶液，A应通HCl，B应加CuO或CuCO3，C应加H2O，D不需加任何物质。
3.在标准状况下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生12.8 g铜时，阳极放出的气体是
A.1.12 L H2 B.1.12 L O2
C.2.24 L H2 D.2.24 L O2
√
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课时对点练
对点训练
题组一 电解及其装置(电解池)
1.下列关于电解池工作原理的说法错误的是
A.电解池是一种将电能转化成化学能的装置
B.电解池中发生的反应一般是非自发的氧化还原反应
C.电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
D.与原电池不同，电解池放电时，电极本身不会参加电极反应
√
如果阳极是活泼电极，电极本身失去电子，发生氧化反应。
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对点训练
2.中国科学家最近开发了一种从空气中提取水制取H2的新技术，即利用太阳能、风能等绿色能源驱动电解槽装置吸收空气中的水分并将获得的水分解成H2和O2。下列说法正确的是
A.该装置工作时仅涉及两种能量转化
B.阳极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C.该装置获得H2、O2的物质的量之比为2∶1
D.该装置工作时阳离子向阳极迁移
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对点训练
该装置工作时涉及风能转化为电能、太阳能转化为电能以及电能再转化为化学能的能量转化，故A错误；
阳极水电离出的OH－失去电子转化为氧气，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，故B错误；
电解池工作时阳离子向阴极迁移，故D错误。
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对点训练
3.如图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴紫色石蕊溶液。下列实验现象正确的是
A.电极a附近呈红色，电极b附近呈蓝色
B.电极a附近呈蓝色，电极b附近呈红色
C.逸出气体的体积，电极a的小于电极b的
D.一电极逸出无味气体，另一电极逸出具有刺激性气味的气体
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对点训练
电极a为阴极，H2O电离出的H＋放电，c(OH－)增大，电
极附近溶液变蓝色；电极b为阳极，H2O电离出的OH－
放电，c(H＋)增大，电极附近溶液变红色，A项不正确、
B项正确；
电极a产生H2，电极b产生O2，H2的体积是O2体积的2倍，故C、D项不正确。
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4.(2023·福建龙岩高二检测)铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理，按照如图所示装置连接，电解40 min后取出铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理20～30 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法正确的是
A.电解时，电子从电源负极→导线→铝极，铅极→导
线→电源正极
B.在电解过程中，H＋向铝片移动， 向铅片移动
C.电解过程阳极周围溶液的pH下降
D.电解的总反应为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
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对点训练
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对点训练
电子流向和电流流向相反，电解时电子从电源负极→
导线→铅极，铝极→导线→电源正极，A错误；
在电解过程中，氢离子向阴极移动，硫酸根离子向阳
极移动，B错误；
电解时，阳极是活泼金属铝电极时，电极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，阳极周围溶液的pH下降，C正确；
阳极是活泼金属铝电极，金属铝在该极失电子，阴极是氢离子得电子，所以电解的总反应式可表示为2Al＋3H2O Al2O3＋3H2↑，D错误。
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对点训练
5.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、碘化钾淀粉溶液和紫色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
选项 A B C D
阳极 蓝 白 红 蓝
阴极 白 蓝 蓝 蓝
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阳极上I－优先放电生成I2，使淀粉溶液变蓝，阴极上H2O电离出的H＋放电后，使溶液中的c(H＋)1
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对点训练
题组二 电解规律
6.下列装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是
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对点训练
C池中，Cu作阳极，失去电子发生氧化反应生成Cu2＋，溶液中的Cu2＋在Fe电极(阴极)得到电子生成Cu，溶液的质量基本不变；
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对点训练
7.用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是
A.AgNO3溶液[AgOH(s)]
B.K2SO4溶液[H2O(l)]
C.KCl溶液[HCl(g)]
D.CuSO4溶液[CuCO3(s)]
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对点训练
电解AgNO3溶液，Ag＋在阴极放电生成Ag，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，结合元素守恒可知，应加入AgO使溶液恢复到原来的成分和浓度，A错误；
电解K2SO4溶液，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，水电离出的H＋在阴极放电生成H2，实质为电解水，加入一定量的H2O(l)能使溶液恢复到原来的成分和浓度，B正确；
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对点训练
电解KCl溶液，水电离出的H＋在阴极放电生成H2，Cl－在阳极放电生成Cl2，结合元素守恒可知，加入一定量的HCl(g)能使溶液恢复到原来的成分和浓度，C正确；
电解CuSO4溶液，Cu2＋在阴极放电生成Cu，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，结合元素守恒可知，应加入一定量的CuO使溶液恢复到原来的成分和浓度，由于CuCO3(s)与硫酸反应生成CuSO4、CO2和H2O，CO2从溶液中逸出，加入一定量的CuCO3(s)也可以使溶液恢复到原来的成分和浓度，D正确。
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对点训练
8.用石墨作电极，电解1 mol·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
用惰性电极电解硫酸、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液的实质是电解水，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。
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对点训练
9.甲、乙两同学，均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液，各通电一段时间后，甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1 mol CuO和0.1 mol Cu(OH)2，都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶3 D.1∶4
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对点训练
加入0.1 mol CuO后恢复到电解前的浓度，可知发生反应
2 mol 4 mol
0.1 mol 0.2 mol
故转移电子的总物质的量为0.2 mol；
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对点训练
Cu(OH)2从组成上可看成CuO·H2O，加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度，即电解了0.1 mol硫酸铜，并电解了0.1 mol H2O，由电解的总反应式可知，
2 mol 4 mol
0.1 mol 0.2 mol
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2 mol 4 mol
0.1 mol 0.2 mol
所以电解过程中共转移电子的物质的量为0.2 mol＋0.2 mol＝0.4 mol，则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为0.2 mol∶0.4 mol＝1∶2，B正确。
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10.(2023·无锡市第一中学高二检测)用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，不可能发生的反应有
√
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设混合溶液的体积为4 L，CuSO4和NaCl的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3 mol和1 mol，根据转移电子守恒，
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11.如图甲所示的电解池中，Pt电极位于含Cu(NO3)2和AgNO3均为0.05 mol·
L－1的电解液中，图乙是该电解过程中转移电子数与阴极质量的变化关系图。下列说法错误的是
A.过程Ⅰ，在阴极上析出金属银
B.过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，溶液的pH均降低
C.过程Ⅱ，阳极上有氧气放出
D.过程Ⅱ析出固体的质量是过程Ⅰ析出固体的质量的2倍
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过程Ⅰ、Ⅱ发生的电解反应中均
有H＋生成，溶液中c(H＋)增大，
pH降低，过程Ⅲ发生的电解反应
是电解水的反应，溶液中c(H＋)增大，pH降低，B项正确；
过程Ⅱ中阳极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，C项正确；
过程Ⅱ析出的Cu和过程Ⅰ析出的Ag的物质的量相同，则析出Cu与Ag的质量比为64∶108，D项错误。
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12.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
√
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综合强化
阳离子交换膜只允许阳离子通过，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转移到阴极室，D错误。
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综合强化
13.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 g，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
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综合强化
串联电路中，相同时间内各电极得电子或失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一定物质的量该气体所得失电子的物质的量，就可以通过得失电子守恒判断气体体积之比。
第一个烧杯中放出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧杯中放出O2。
在有1 mol电子转移时，生成的气体的物质的量分别是0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol和0.25 mol。
所以共放出有色气体(Cl2)0.5 mol＋0.5 mol＝1 mol，无色气体(O2和H2)0.5 mol＋0.25 mol＝0.75 mol。
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综合强化
14.如图所示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：__________________
_______，B极：____________________。
(3)若使反应后的溶液恢复到原来状态，则应该
加入________，质量为________ g。
正
2H2O－4e－===O2↑
＋4H＋
2Cu2＋＋4e－===2Cu
CuO
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综合强化
B电极质量增加，则B电极为电解池的阴极，阴极
发生还原反应，铜离子得到电子转化为铜单质，
阴极与电源的负极相连，因此b电极为电源的负极、
a电极为电源的正极。
A电极为电解池的阳极，发生氧化反应，水失去电
子转化为氧气和氢离子。
应补充氧化铜使电解质溶液恢复到原来状态，阴极析出的铜的质量为3.2 g，而氧化铜中铜的质量分数为80%，因此需要补充的氧化铜的质量为4.0 g。
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综合强化
15.由于Fe(OH)2极易被氧化，实验室很难直接用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用如图所示实验装置则可制得纯净的Fe(OH)2沉淀，两极材料分别为石墨和铁。
(1)a电极材料为__________，该电极的电极反应式为______
_____________。
Fe(或铁)
Fe－
2e－===Fe2＋
铁作阳极与电源的正极相连，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。
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综合强化
(2)若白色沉淀在电极周围生成，则电解液d是_______(填字母，下同)；若白色沉淀在两极之间的溶液中生成，则电解液d是________。
A.纯水 B.NaCl溶液
C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液
C
B
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综合强化
若要在电极周围生成白色沉淀，则电解质溶液应该选择氢
氧化钠溶液。若在两极之间的溶液中产生白色沉淀，阴极
的电极反应式应该为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，氢氧根
离子向阳极移动，亚铁离子向阴极移动，二者在两极之间
的溶液中反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，可选择氯化钠溶液。
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综合强化
(3)液体c为苯，其作用是____________________________。
隔绝空气，防止白色沉淀被氧化
Fe(OH)2不稳定，容易被空气中的氧气氧化，因此苯起到了隔绝空气的作用。
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综合强化
(4)要想尽早在两极之间的溶液中看到白色沉淀，可以采取的措施是__________(填字母)。
A.改用稀硫酸作电解液
B.适当增大电源电压
C.适当降低电解液温度
B
适当增大电压，反应速率加快，同时离子的迁移速率也加快，能尽早看到白色沉淀。
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15作业8 电解池的工作原理
(选择题1～13题，每小题6分，共78分)
题组一 电解及其装置(电解池)
1．下列关于电解池工作原理的说法错误的是( )
A．电解池是一种将电能转化成化学能的装置
B．电解池中发生的反应一般是非自发的氧化还原反应
C．电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
D．与原电池不同，电解池放电时，电极本身不会参加电极反应
2．中国科学家最近开发了一种从空气中提取水制取H2的新技术，即利用太阳能、风能等绿色能源驱动电解槽装置吸收空气中的水分并将获得的水分解成H2和O2。下列说法正确的是( )
A．该装置工作时仅涉及两种能量转化
B．阳极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．该装置获得H2、O2的物质的量之比为2∶1
D．该装置工作时阳离子向阳极迁移
3.如图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴紫色石蕊溶液。下列实验现象正确的是( )
A．电极a附近呈红色，电极b附近呈蓝色
B．电极a附近呈蓝色，电极b附近呈红色
C．逸出气体的体积，电极a的小于电极b的
D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出具有刺激性气味的气体
4.(2023·福建龙岩高二检测)铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理，按照如图所示装置连接，电解40 min后取出铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理20～30 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法正确的是( )
A．电解时，电子从电源负极→导线→铝极，铅极→导线→电源正极
B．在电解过程中，H＋向铝片移动，SO向铅片移动
C．电解过程阳极周围溶液的pH下降
D．电解的总反应为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
5．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、碘化钾淀粉溶液和紫色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( )
选项 A B C D
阳极 蓝 白 红 蓝
阴极 白 蓝 蓝 蓝
题组二 电解规律
6．下列装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是( )
7．用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )
A．AgNO3溶液[AgOH(s)]
B．K2SO4溶液[H2O(l)]
C．KCl溶液[HCl(g)]
D．CuSO4溶液[CuCO3(s)]
8．用石墨作电极，电解1 mol·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
9．甲、乙两同学，均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液，各通电一段时间后，甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1 mol CuO和0.1 mol Cu(OH)2，都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D．1∶4
10．(2023·无锡市第一中学高二检测)用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，不可能发生的反应有( )
A．2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑
B．Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
C．2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
D．2H2O2H2↑＋O2↑
11．如图甲所示的电解池中，Pt电极位于含Cu(NO3)2和AgNO3均为0.05 mol·L－1的电解液中，图乙是该电解过程中转移电子数与阴极质量的变化关系图。下列说法错误的是( )
A．过程Ⅰ，在阴极上析出金属银
B．过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，溶液的pH均降低
C．过程Ⅱ，阳极上有氧气放出
D．过程Ⅱ析出固体的质量是过程Ⅰ析出固体的质量的2倍
12．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．a为直流电源的负极
B．阴极的电极反应式为2HSO＋2H＋＋e－===S2O＋2H2O
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转移到阳极室
13．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 g，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
14.(10分)如图所示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：_____________________________________________________，
B极：________________________________________________________________________。
(3)若使反应后的溶液恢复到原来状态，则应该加入________，质量为________ g。
15．(12分)由于Fe(OH)2极易被氧化，实验室很难直接用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用如图所示实验装置则可制得纯净的Fe(OH)2沉淀，两极材料分别为石墨和铁。
(1)a电极材料为__________，该电极的电极反应式为__________________________________。
(2)若白色沉淀在电极周围生成，则电解液d是__________(填字母，下同)；若白色沉淀在两极之间的溶液中生成，则电解液d是____________。
A．纯水 B．NaCl溶液
C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液
(3)液体c为苯，其作用是_____________________________________________________。
(4)要想尽早在两极之间的溶液中看到白色沉淀，可以采取的措施是__________(填字母)。
A．改用稀硫酸作电解液
B．适当增大电源电压
C．适当降低电解液温度
作业8 电解池的工作原理
1．D 2.C 3.B 4.C
5．D [阳极上I－优先放电生成I2，使淀粉溶液变蓝，阴极上H2O电离出的H＋放电后，使溶液中的c(H＋)6．D [A池中总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，B池中总反应为CuCl2Cu＋Cl2↑，A、B两池中溶液质量都减少；C池中，Cu作阳极，失去电子发生氧化反应生成Cu2＋，溶液中的Cu2＋在Fe电极(阴极)得到电子生成Cu，溶液的质量基本不变；D池中总反应为2Ag＋Cu(NO3)22AgNO3＋Cu，溶液的质量增加。]
7．A [电解AgNO3溶液，Ag＋在阴极放电生成Ag，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，结合元素守恒可知，应加入AgO使溶液恢复到原来的成分和浓度，A错误；电解K2SO4溶液，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，水电离出的H＋在阴极放电生成H2，实质为电解水，加入一定量的H2O(l)能使溶液恢复到原来的成分和浓度，B正确；电解KCl溶液，水电离出的H＋在阴极放电生成H2，Cl－在阳极放电生成Cl2，结合元素守恒可知，加入一定量的HCl(g)能使溶液恢复到原来的成分和浓度，C正确；电解CuSO4溶液，Cu2＋在阴极放电生成Cu，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，结合元素守恒可知，应加入一定量的CuO使溶液恢复到原来的成分和浓度，由于CuCO3(s)与硫酸反应生成CuSO4、CO2和H2O，CO2从溶液中逸出，加入一定量的CuCO3(s)也可以使溶液恢复到原来的成分和浓度，D正确。]
8．C [用惰性电极电解硫酸、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液的实质是电解水，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。]
9．B [加入0.1 mol CuO后恢复到电解前的浓度，可知发生反应
2H2O＋2CuSO42Cu＋O2↑＋2H2SO4 转移电子
2 mol 4 mol
0.1 mol 0.2 mol
故转移电子的总物质的量为0.2 mol；
Cu(OH)2从组成上可看成CuO·H2O，加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度，即电解了0.1 mol硫酸铜，并电解了0.1 mol H2O，由电解的总反应式可知，
2H2O＋2CuSO42Cu＋O2↑＋2H2SO4 转移电子
2 mol 4 mol
0.1 mol 0.2 mol
2H2O2H2↑＋O2↑ 转移电子
2 mol 4 mol
0．1 mol 0.2 mol
所以电解过程中共转移电子的物质的量为0.2 mol＋0.2 mol＝0.4 mol，则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为0.2 mol∶0.4 mol＝1∶2，B正确。]
10．C [设混合溶液的体积为4 L，CuSO4和NaCl的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3 mol 和1 mol，根据转移电子守恒，第一阶段：阳极上氯离子放电，阴极上铜离子放电，电解方程式是Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑，氯离子完全反应时，剩余2.5 mol铜离子；第二阶段：阳极上H2电离出的氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，电解方程式是2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑；第三阶段：阳极上H2O电离出的氢氧根离子放电，阴极上H2O电离出的氢离子放电，电解方程式是2H2O2H2↑＋O2↑。]
11．D [过程Ⅰ发生反应：4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋，过程Ⅱ发生反应：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，过程Ⅲ发生反应：2H2O2H2↑＋O2↑。因为氧化性：Ag＋>Cu2＋，故在阴极上Ag＋先放电，析出金属银，A项正确；过程Ⅰ、Ⅱ发生的电解反应中均有H＋生成，溶液中c(H＋)增大，pH降低，过程Ⅲ发生的电解反应是电解水的反应，溶液中c(H＋)增大，pH降低，B项正确；过程Ⅱ中阳极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，C项正确；过程Ⅱ析出的Cu和过程Ⅰ析出的Ag的物质的量相同，则析出Cu与Ag的质量比为64∶108，D项错误。]
12．C [在与a电极连接的电极上SO2失去电子，被氧化生成SO，所以阳极与电源正极a电极连接，A错误；a为正极，b为负极，所以阴极得电子发生还原反应，电极反应式为2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O，B错误；在阳极SO2失去电子被氧化产生SO，阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，C正确；阳离子交换膜只允许阳离子通过，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转移到阴极室，D错误。]
13．C [串联电路中，相同时间内各电极得电子或失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一定物质的量该气体所得失电子的物质的量，就可以通过得失电子守恒判断气体体积之比。第一个烧杯中放出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧杯中放出O2。在有1 mol电子转移时，生成的气体的物质的量分别是0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol和0.25 mol。所以共放出有色气体(Cl2)0.5 mol＋0.5 mol＝1 mol，无色气体(O2和H2)0.5 mol＋0.25 mol＝0.75 mol。]
14．(1)正 (2)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
2Cu2＋＋4e－===2Cu (3)CuO 4.0
15．(1)Fe(或铁) Fe－2e－===Fe2＋ (2)C B
(3)隔绝空气，防止白色沉淀被氧化 (4)B
