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第四章 化学反应与电能
第四节 沉淀溶解平衡
第二节 电解池
第1课时 电解原理
1．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
2．了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。
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，培养宏观辨识与微观探析的能力。
2．建立对电解过程的系统分析认识的思维模型，理解电解的规律，会判断电解的产物，培养证据推理与模型认知能力。
1．实验探究：电解CuCl2溶液
一、电解池的工作原理
实验现象 实验结论
与负极相连的石墨棒上逐渐覆盖了一层__________ ____________
与正极相连的石墨棒上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸______ ____________
红色物质
析出金属铜
变蓝
产生了氯气
2.原理探究
(1)氯化铜溶液中的电离过程有①_________________________，②___________________；溶液中存在的离子有____________________，通电前，这些离子在溶液中作自由运动。
(2)通电时，在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即________________趋向阳极，________________趋向阴极。
CuCl2===Cu2＋＋2Cl－
Cu2＋、Cl－、H＋、OH－
Cl－、OH－
Cu2＋、H＋
(3)阳极电极反应式是______________________，阴极电极反应式是_______________________，总反应式是_________________________。
(4)结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的______过程。
2Cl－－2e－===Cl2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
电解
3．电解和电解池
(1)电解：使电流通过____________________________而在阳极、阴极引起__________反应的过程。
(2)电解池(也称电解槽)：在外接电源的作用下，将______转化为________的装置。
(3)电解池的电极名称
阴极：与直流电源的______相连的电极，发生______反应；
阳极：与直流电源的______相连的电极，发生______反应。
电解质溶液(或熔融电解质)
氧化还原
电能
化学能
负极
还原
正极
氧化
(4)电解池的构成条件
电极
直流电源
闭合回路
4．电解池的工作原理
接通电路后，电源、金属导线、阴极和阳极与电解质溶液形成闭合回路(如图所示)。
(1)电流方向：电源正极―→金属导线―→阳极―→电解质溶液―→阴极―→金属导线―→电源负极。
(2)电子、离子移动方向：在电解质溶液中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；在外电路中，电子由阳极―→正极，负极―→阴极。
[特别提醒]①电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，是化学变化。②金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动，是物理变化。
正|误|判|断
(1)电解池的两个电极必须是两个活动性不同的电极。( )
(2)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极。( )
(3)在电解池中，电子从阳极流入电源正极。( )
(4)电解质溶液的导电实验发生化学变化。( )
(5)电解池的阳极发生还原反应。( )
×
√
√
√
×
深|度|思|考
1.在电解CuCl2溶液的过程中，闭合回路是如何形成的？
提示：电解CuCl2溶液时，电子从电源负极流出，流向电解池的阴极，阴极附近的Cu2＋在阴极得电子被还原为铜，溶液中的阴阳离子定向移动，阳极附近的Cl－在阳极失电子被氧化为氯原子，氯原子两两结合形成氯气分子，失去的电子从阳极流回电源的正极，从而形成了闭合电路。
2．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。
3．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_________________________。
正极
负极
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
氧化
阴极
2H＋＋2e－===H2↑
还原
阴
阳
应|用|体|验
1.下列关于电解池的叙述中不正确的是( )
A．与电源正极相连的是电解池的阴极
B．与电源负极相连的是电解池的阴极
C．在电解池的阳极发生氧化反应
D．电子从电源的负极沿导线流向电解池的阴极
解析：在电解池中，与直流电源负极相连的电极为电解池的阴极，电解时电子从直流电源的负极沿导线流向电解池的阴极，阴极上发生还原反应，阳极上发生氧化反应。
A
2．如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。下列说法正确的是( )
A．a为阳极，b为阴极
B．a发生氧化反应，b发生还原反应
C．溶液中Na＋向b极移动
D．a极产生H2，b极产生O2
D
解析：电解Na2SO4溶液实际上是电解水，电解时发生的反应：a(阴极)：4H＋＋4e－===2H2↑(还原反应)，b(阳极)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(氧化反应)，故A、B错误；溶液中阳离子(Na＋)移向阴极(a极)，C错误。
3．如下图所示装置中属于电解池的是______(填序号)。
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。
方法指导：
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：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。
(2)阳极：溶液中还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>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子>F－。
二、电解规律
[特别提醒]①活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。②电解的离子方程式中，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＋
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
阴极反
应式 __________________ 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
pH变化 ______ ______ ______
复原加
入物质 加入________
4H＋＋4e－===2H2↑
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相等。
(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，利用电子守恒使各电极得失电子数均相等，在各极反应式中建立联系。
正|误|判|断
(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＋。( )
√
√
×
√
√
√
×
HCl、CuCl2
HCl、CuCl2
Na2SO4、H2SO4
H2O
(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______________________。
CuSO4、NaCl
CuO或CuCO3、HCl
应|用|体|验
1.用惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合溶液，开始时阴极和阳极上分别析出的物质是( )
A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2
C．H2和O2 D．Cu和O2
B
2．用石墨作电极完全电解含1 mol溶质X的溶液后，向溶液中加入一定量的物质Y能使电解液恢复到起始状态是( )
选项 X溶液 物质Y
A CuCl2 1 mol Cu(OH)2
B KOH 1 mol KOH
C Na2SO4 1 mol H2SO4
D AgNO3 0.5 mol Ag2O
D
解析：电解氯化铜，在两极上分别产生金属铜和氯气，电解质复原加入氯化铜即可，故A错误；电解氢氧化钾的实质是电解水，所以电解质复原加入水即可，故B错误；电解硫酸钠的实质是电解水，所以电解质复原加入水即可，故C错误；电解硝酸银两极上产生的是金属银和氧气，所以电解质复原加氧化银即可，电解含1 mol溶质硝酸银的溶液，会析出金属银1 mol，根据银元素守恒，所以加入0.5 mol Ag2O后即可复原，故D正确。
随堂演练·知识落实
1.如图为用惰性电极电解CuCl2溶液的实验装置，则下列说法正确的是( )
A．a电极为负极
B．溶液中的Cu2＋向a极移动
C．电解一段时间后溶液的颜色会变浅
D．电极b上发生的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2
C
解析：a极与电源正极相连为阳极，A项错误；溶液中的Cu2＋向b极移动，B项错误；阴极上Cu2＋放电生成铜单质，电解一段时间后溶液颜色变浅，C项正确；与电源负极相连的阴极上发生反应为Cu2＋＋2e－===Cu，D项错误。
2．某化学兴趣小组利用如图装置在铁棒表面镀上一层铜，下列有关的判断正确的是( )
A．a为阳极、b为阴极
B．c为铁棒、d为铜棒
C．电子流向从b→d→c→a
D．溶液中Cu2＋向d极移动
D
解析：由图示中电流从a端流出，a为电源正极，b为负极，A项错误；c为阳极，应是铜棒，d为阴极，应是铁棒，B项错误；电子不能通过溶液，C项错误；电解池中阳离子向阴极移动，所以溶液中Cu2＋向d极移动，D项正确。
3．用石墨电极完成下列电解实验。
实验装置 实验现象
a处试纸变蓝；
b处变红，局部褪色；
c处无明显变化；
d处试纸变蓝
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A．a为电解池的阴极
B．b处有氯气生成，且与水反应生成了盐酸和次氯酸
C．c处发生了反应：Fe－3e－===Fe3＋
D．d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C
解析：a处试纸变蓝，为阴极，生成OH－，电极反应式为2H2O＋
2e－===H2↑＋2OH－，故A不符合题意；b处变红，局部褪色，是因为Cl2＋H2O===HCl＋HClO，HCl的酸性使溶液变红，HClO的漂白性使局部褪色，故B不符合题意；c处Fe为阳极发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋，故C符合题意；d处试纸变蓝，为阴极，生成OH－，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故D不符合题意。
4．如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。
(1)a为____极，b为____极。
(2)c为____极，d为____极。
(3)电解过程中，____电极质量增加，
原因是__________________。
(4)电解过程中，氯离子浓度______(填“增大”“减小”或“不变”)，c电极附近的现象是__________________。
正
负
阳
阴
d
Cu2＋＋2e－===Cu
减小
有黄绿色气体生成
解析：电流从电源的正极流出，因此a为电源正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极。电解CuCl2溶液电极反应：阳极(c电极)2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极(d电极)Cu2＋＋2e－===Cu，Cl－失去电子生成氯气，c电极附近有黄绿色气体生成。
5．能源是人类生存和发展的重要支柱，化学在能源的开发与利用方面起着十分重要的作用。某学习小组按如图所示装置探究化学能与电能的相互转化：
(1)甲池是______________________________装置，通入O2的电极上的反应式为_______________________________。乙池中SO移向______电极(填“石墨”或“Ag”)。
(2)当甲池消耗标准状况下33.6 L O2时，电解质KOH的物质的量变化_______mol，乙池若要恢复电解前的状态则需要加入______________
_______________(填所加物质的质量及化学式)。
(3)丙池中发生的电解反应的离子方程式为_____________________
_______________________。
原电池(或化学能转化为电能)
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
石墨
1.5
240gCuO(或
372gCuCO3)
Cl2↑＋H2↑＋2OH－
解析：(1)由图可看出甲池为燃料电池装置，是原电池(或化学能转化为电能)装置；通入氧气的电极为正极，其电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；乙池和丙池为电解池，与电池的正极相连的石墨电极为阳极，与电池的负极相连的Ag电极为阴极，则乙池中SO移向石墨电极(阳极)。第四章 第二节 第1课时
一、选择题
1．硝酸银是一种无色晶体，易溶于水。用于照相乳剂、镀银、制镜、印刷、医药、染毛发，检验氯离子、溴离子和碘离子等，也用于电子工业。下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法，正确的是( C )
A．电解过程中阳极的质量不断增加
B．电解过程中溶液的pH不断升高
C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为2?1
解析：用惰性电极电解AgNO3溶液的总方程式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，阳极上放出O2，阴极上析出Ag，阴极质量增加，A项错误；由于电解时生成了HNO3溶液的pH降低，B项错误；电解后析出O2和Ag，要使溶液恢复到电解前状况需加入Ag2O固体，C项正确；电解时阴极上析出Ag，无气体生成，D项错误。
2．某同学为了使反应2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑能进行，设计了如下所示的四个实验方案，你认为可行的方案是( C )
解析：Ag不能与HCl自发的进行氧化还原反应，所以要使反应2HCl＋Ag===2AgCl＋H2↑能发生应设计成电解池，Ag失电子发生氧化反应，H＋得电子发生还原反应，只有C符合条件。
3．常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液，电解一段时间后，下列有关电解质溶液变化的说法正确的是( A )
A．电解质溶液的浓度增大，pH减小
B．电解质溶液的浓度增大，pH增大
C．电解质溶液的浓度减小，pH减小
D．电解质溶液的浓度不变，pH不变
解析：NaHSO4在水溶液中完全电离出Na＋、H＋和SO，电解NaHSO4溶液的实质是电解水，所以水减少，溶液浓度增大，c(H＋)增大，pH减小，故选A。
4．用石墨作电极，电解下列溶液，阴、阳两极均产生气体，其体积比一直为2?1，且电解后溶液的pH增大的是( B )
A．CuSO4 B．NaOH
C．Na2SO4 D．H2SO4
解析：电解CuSO4溶液，阳极OH－失电子生成O2，阴极Cu2＋得电子生成Cu，A项不符合；电解NaOH溶液，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极反应为4H＋＋4e－===2H2↑，阴、阳两极气体体积比为2?1，NaOH浓度变大，pH增大，B项符合；电解Na2SO4溶液相当于电解水，溶液浓度增大，但pH不变，C项不符合；电解H2SO4溶液实质是电解水，酸溶液浓度变大，pH变小，D项不符合。
5．用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是( B )
A．P点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态
B．电解过程中N电极表面始终有红色物质生成，无气泡产生
C．P－Q电解过程为电解水，N极产生H2，M极产生O2
D．若M电极材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变
解析：CuSO4溶液中含有的阳离子是：Cu2＋、H＋，阴离子是OH－、SO，惰性材料作电极，OH－的放电顺序大于SO，OH－放电，即阳极电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu2＋放电顺序大于H＋，Cu2＋先放电，即阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，P点后，气体体积突然增加，说明P点Cu2＋消耗完全，所以此过程中阳极产物为O2，阴极产物为Cu，所以只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态，A正确；N极接电源的负极，N极作阴极，根据选项A的分析，先有红色铜析出，然后出现气体，B错误；根据A选项可知P点时Cu2＋完全反应，所以P－Q电解过程中，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，实质上就是电解水，N极即阴极产生氢气，M极即阳极产生氧气，C正确；若M电极换成Cu作电极，阳极上发生Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应式Cu2＋＋2e－===Cu，因此电解过程中CuSO4溶液的浓度不变，D正确。故选B。
6．如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是( C )
A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D．当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
解析：通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极。a是电源的负极，故A正确；石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子为0.06 mol，根据阳极电极反应式2H2O－4e－===4H＋＋O2，产生氧气为0.015 mol，体积为336 mL(折合成标准状况下)，故D正确。
7．科学家报告了一种直接电化学合成H2O2的方法，装置如图。下列叙述不正确的是( A )
A．该装置的工作原理是将化学能转化成电能
B．b极发生的电极反应为O2＋H2O＋2e－===HO＋OH－
C．电池工作时，内部发生反应：HO＋OH－＋2H＋===H2O2＋H2O
D．电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)
解析：该装置是电解池，将电能转化为化学能，A错误；b电极为阴极，O2得电子生成HO，电极反应式为O2＋H2O＋2e－===HO＋OH－，B正确；装置中阴极生成HO、OH－，阳极生成H＋，所以电池工作时，内部生成的HO、OH－与H＋反应生成H2O2和H2O，C正确；b电极为阴极，电极反应式为O2＋H2O＋2e－===HO＋OH－，电路中通过2 mol电子，消耗1 mol O2，标准状况下的体积为22.4 L，D正确。
8．如下图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列说法正确的是( B )
A．甲池中负极上发生的反应为N2H4－4e－===N2＋4H＋
B．乙池中石墨电极上发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小
D．甲池中每消耗0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出6.4 g固体
解析：分析题图知，甲是燃料电池，乙是电解池，甲池中电解质溶液为氢氧化钾溶液，则负极不可能生成H＋，应该是N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，A项错误；乙池中石墨电极是阳极，发生氧化反应，B项正确；根据甲池总反应式知反应中生成了水，则氢氧化钾溶液的浓度变小，pH减小；乙池中阴极析出铜，阳极OH－放电，乙池的溶液pH减小，C项错误；根据各个电极通过的电量相等知N2H4～2Cu，则甲池中消耗0.1 mol N2H4时乙池电极上析出12.8 g铜，D项错误。
9．图中是化学能与电能相互转化的两套装置。下列分析正确的是( B )
A．两装置中，铁电极均要消耗
B．图乙装置中两极均有气泡产生
C．图甲装置铁电极上发生的电极反应为Fe－3e－===Fe3＋
D．随着反应的进行，图甲装置中溶液的pH增大，图乙装置中溶液的pH不变
解析：图甲是原电池，较活泼的金属铁作负极，负极上铁失电子生成亚铁离子进入溶液，铁电极逐渐溶解，图乙是电解池，铁作阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，铁不溶解，故A错误；图乙是电解池，石墨作阳极，阳极上生成O2，铁作阴极，H＋放电生成H2，故B正确；图甲中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故C错误；图甲电池的总反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，随反应的进行c(H＋)减小，溶液pH增大，图乙相当于电解水，H2SO4浓度增大，溶液的pH减小，故D错误。
10．小组同学用如下方法制作简单的燃料电池。
步骤 装置 操作 现象
① 打开K2，闭合K1 两极均产生气体……
② 打开K1，闭合K2 电流计指针发生偏转
下列说法不正确的是( D )
A．①中Cl－比OH－容易失去电子，在石墨(Ⅰ)发生氧化反应
B．①中还可观察到石墨(Ⅱ)电极附近的溶液变红
C．②导线中电子流动方向：从石墨(Ⅱ)电极流向石墨(Ⅰ)电极
D．②中石墨(Ⅱ)发生的电极反应式为H2－2e－===2H＋
解析：①为外接电源的电解池，石墨(Ⅰ)连接电源的正极作阳极发生失电子的氧化反应，Cl－比OH－容易失去电子，2Cl－－2e－===Cl2↑，A正确；石墨(Ⅱ)电极连接电源的负极作阴极，水中的氢元素得电子化合价降低生成氢气和氢氧化钠，滴酚酞的溶液变红，B正确；②为原电池，石墨(Ⅱ)电极是负极，发生失电子的氧化反应，故电子从石墨(Ⅱ)电极流向石墨(Ⅰ)电极，C正确；②中石墨(Ⅱ)周围有氢氧化钠显碱性，故发生的电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，D错误。故选D。
11．(2021·全国甲，13)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是( D )
A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B．阳极上的反应式为CHOOCOOH＋2H＋＋2e－―→CHOOCOH＋H2O
C．制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol电子
D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移
解析：该装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为电解池阴极，石墨电极为电解池阳极，阳极上Br－被氧化为Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，双极膜中间层的H＋在直流电场作用下移向阴极，OH－移向阳极。KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，故A错误；阳极上为Br－失去电子生成Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，故B错误；电解过程中阴阳极均生成乙醛酸，1 mol乙二酸生成1 mol乙醛酸转移电子为2 mol,1 mol乙二醛生成1 mol乙醛酸转移电子为2 mol，根据转移电子守恒可知每生成1 mol乙醛酸转移电子为1 mol，因此制得2 mol乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2 mol电子，故C错误。
12．用阳极X和阴极Y电解足量Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，一定能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是( C )
选项 X Y Z W
A C Fe NaCl H2O
B Pt Cu CuSO4 Cu(OH)2
C C C H2SO4 H2O
D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体
解析：以C和Fe为电极，电解氯化钠，阳极氯离子放电，阴极氢离子放电，通电一段时间后为氢氧化钠溶液，减少的是氯化氢，故A不符合题意；以Pt和Cu为电极，电解硫酸铜，阳极氢氧根离子放电，放出氧气，阴极铜离子放电析出铜，减少的是铜和氧元素，需要加入氧化铜或碳酸铜使溶液复原，故B不符合题意；以C为电极，电解硫酸，阳极氢氧根离子放电，阴极氢离子放电，相当于电解水，通电一段时间后仍为硫酸溶液，可以加水让溶液复原，故C符合题意；以Ag和Fe为电极，电解AgNO3，阳极银放电，阴极银离子放电，相当于电镀，通电一段时间后仍为AgNO3溶液，且浓度不变，不需要加AgNO3晶体恢复原样，故D不符合题意。
二、非选择题
13．甲醇又称“木醇”或“木精”。是无色有酒精气味易挥发的液体。用于制造甲醛和农药等，并用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。如图是一个电化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH2K2CO3＋6H2O
(1)请回答图中甲、乙两池的名称：
甲池是原电池装置，乙池是电解池装置。
(2)请回答下列电极的名称：
通入CH3OH的电极名称是负极，B(石墨)电极的名称是阳极。
(3)写出下列电极反应式：通入O2电极： O2＋4e－＋2H2O===4OH－ ；
A(Fe)电极： 4Ag＋＋4e－===4Ag 。
(4)乙池中反应的化学方程式为 4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3 。
解析：根据题意，甲池是一个燃料电池，则乙池为电解池，在甲池中CH3OH发生氧化反应，为原电池的负极，O2发生还原反应，为原电池的正极，A与CH3OH极相连为电解池的阴极，B为阳极，电极反应式为：
甲池：负极：2CH3OH－12e－＋16OH－===2CO＋12H2O，
正极：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－
乙池：阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，
阴极：4Ag＋＋4e－===4Ag
总反应：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。
14．CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示。
(1)a为电源的负(填“正”或“负”)极。
(2)电极A的反应式为 CO2＋2e－===CO＋O2－ ，电极B生成乙烯的反应式为 2CH4＋2O2－－4e－===C2H4＋2H2O 。
(3)若生成的乙烯和乙烷的体积比为2?1，则消耗CH4和CO2的体积比为6?5。
解析：(1)电极A上CO2变为CO，发生还原反应，为阴极，则a为电源的负极。(2)电极A为阴极，发生还原反应，反应式为CO2＋2e－===CO＋O2－；电极B为阳极，生成乙烯的反应式为2CH4＋2O2－－4e－===C2H4＋2H2O。(3)令生成的乙烯和乙烷分别为2体积和1体积，根据得失电子守恒，发生的总反应为6CH4＋5CO2===2C2H4＋C2H6＋5H2O＋5CO，即消耗CH4和CO2的体积比为6?5。
15．课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装置按如图连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题：
(1)电源A极的名称是正极。
(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是 CuCl2Cu＋Cl2↑ 。
(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是1?1(相同状况下)。
(4)欲用丙装置精炼铜，G应该是粗铜(填“纯铜”或“粗铜”)。
(5)已知氢氧化铁胶体中含有带正电荷的红褐色的粒子，那么装置丁中的现象是Y极附近红褐色变深。
解析：将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明F极生成了OH－，惰性电极电解饱和食盐水，阴极的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，F极为阴极。则可以知道A为电源正极，B为电源负极。C、E、G、X均为阳极，D、F、H、Y均为阴极。
(1)由上述分析知，A为电源正极。
(2)用惰性电极电解CuCl2溶液，在阴极为Cu2＋得到电子生成Cu，阳极为Cl－失去电子得到Cl2，化学方程式为CuCl2Cu＋Cl2↑。
(3)惰性电极电解饱和食盐水，化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，生成气体的体积比为1?1。
(4)电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，G为阳极。
(5)电解过程中，带有负电荷的粒子向阳极移动，带有正电荷的粒子向阴极移动。氢氧化铁胶体中含有带正电荷的红褐色的粒子，该粒子会向阴极移动，阴极为Y电极，则Y极附近红褐色变深。
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