第二节 电解池
学习目标 重点难点
1.从宏观和微观的角度理解电解池中的反应及其变化、电流形成的过程和原理。会书写电解的电极反应式和总反应式。 2.通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析,认识电能与化学能之间的能量转化。 3.建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型,加深对电解原理的理解和应用。 重 点 1.电解原理。 2.电解反应的分析与表征。
难 点 电解池思维模型的构建
第1课时 电解原理
新知探究(一)——电解原理
(一)探究电解CuCl2溶液
1.实验现象及结论
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 说明电解质溶液导电,形成
与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层 析出
与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生,能使湿润的碘化钾淀粉试纸 产生了
2.实验原理分析
(1)氯化铜溶液中存在的离子有 、H+、OH-,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Cl-、OH-移向a极,Cu2+、H+移向b极。
(3)a极电极反应式是 ,
b极电极反应式是 ,
总反应式是Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑。
(二)电解和电解池
1.电解:使电流通过 (或熔融电解质)而在阳极、阴极引起 反应的过程。
2.电解池:将 转化为 的装置。
3.电解池的电极名称
(1)阴极:与直流电源 相连的电极,发生 反应;
(2)阳极:与直流电源 相连的电极,发生 反应。
4.电解池的构成条件
(1)具有直流电源;
(2)两个电极(阴极、阳极);
(3)电解质溶液或熔融电解质;
(4)形成闭合回路。
5.电子和离子移动方向
电子 从电源 流向电解池的 ,从电解池的 流向电源的
离子 阳离子移向电解池的 ;阴离子移向电解池的
[微点拨] 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。
(三)电解时电极产物的判断
[题点多维训练]
1.(2025·天津高二期末)用石墨电极电解CuCl2溶液如图所示,Cu2+向左侧电极迁移。
下列分析正确的是 ( )
A.通电时阴极极板增重
B.通电使CuCl2发生电离
C.a端所连电极上发生氧化反应
D.常温下,电路中每转移2 mol e-得到22.4 L Cl2
2.某同学为了使反应2HCl+2Ag2AgCl+H2↑能进行,设计了下列四个实验,如图所示,你认为可行的方案是 ( )
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 。
|思维建模|电解池的阴、阳极的判断方法
新知探究(二)——电解规律及电解方程式的书写
导学设计
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。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.实验两电极的现象是什么
2.实验中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。
3.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或失电子
4.电解一段时间后,要使溶液恢复到电解前的状态,应加入的物质是什么
[系统融通知能]
1.电极反应规律
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+
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-
[微点拨] 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.用惰性电极电解电解质溶液的规律
类型 电极反应特点 实例 电解对象 复原 pH
电解 水型 阳极生成O2,阴极生成H2,实质电解水 NaOH 水 加入水 增大
H2SO4 水 加入水 减小
Na2SO4 水 加入水 不变
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 加入HCl 增大
CuCl2 电解质 CuCl2 增大
放H2 生碱型 阴极:H2O放H2 生碱阳极:阴离子放电 NaCl 电解质和水 加入HCl 增大
放O2 生酸型 阴极:阳离子放电 阳极:H2O放O2生酸 CuSO4 电解质 和水 加入CuO 或者CuCO3 减小
[微点拨] 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.电解池中电极反应式的书写
(1)书写电解池中电极反应式时,一般以实际放电的离子表示,但书写总电解反应方程式时,弱电解质(如水等)一般要写成化学式。
(2)电极反应的书写首先根据题干要求及信息大胆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。同时要确保两极得失电子数目相等,且总反应注明条件“电解”。
[题点多维训练]
题点(一) 电解反应规律
1.用惰性电极电解稀硫酸、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是 ( )
A.H2和Cl2 B.H2和O2
C.Cu和Cl2 D.Cu和O2
2.(2025·天津滨海新区期中)pH=a的某电解质溶液中,插入两支惰性电极,通直流电一段时间后,溶液的pH>a,则该电解质可能是 ( )
A.Na2SO4 B.H2SO4 C.KCl D.AgNO3
3.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
4.为了加深对电解规律的理解,某同学做了以下探究,要求从H+、Cu2+、Na+、S、Cl-5种离子中两两组成电解质,按下列要求进行电解:
(1)以碳棒为电极,电解过程中电解质质量减少,水量不变,则采用的电解质是 。若要恢复到电解前的状态,应加入的物质是 。
(2)以碳棒为电极,电解过程中电解质质量不变,水量减少,则采用的电解质是 。若要恢复到电解前的状态,应加入的物质是 。
(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 。
题点(二) 电解方程式的书写
5.以石墨为电极材料,电解CuSO4溶液,下列分析不正确的是 ( )
A.通电使CuSO4发生电离,S、OH-向阳极移动
B.阳极电极反应:2H2O-4e-O2↑+4H+
C.通电一段时间后,阴极质量增加
D.若Cu为阳极材料,此电极反应为Cu-2e-Cu2+
6.按要求书写电极反应式和总反应式。
(1)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: 。
(2)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: 。
(3)用有机阳离子、Al2C和AlC组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的 极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为 。
第1课时 电解原理
新知探究(一)
(一)1.闭合回路 红色物质 金属铜 变蓝 氯气
2.(1)Cu2+、Cl- (3)2Cl--2e-Cl2↑ Cu2++2e-Cu
(二)1.电解质溶液 氧化还原 2.电能 化学能
3.(1)负极 还原 (2)正极 氧化
5.负极 阴极 阳极 正极 阴极 阳极
[题点多维训练]
1.选A 由Cu2+向左侧迁移可知,左侧石墨电极为阴极,通电时阴极电极反应为Cu2++2e-Cu,则该电极极板增重,故A正确;电解质的电离是在水分子或受热熔融条件下,而不需要通电,故B错误;由A项可知,a为电源的负极,a端所连电极即阴极上发生还原反应,故C错误;常温下不是标准状况,则电路中每转移2 mol e-得到1 mol Cl2,但其体积大于22.4 L,故D错误。
2.选C Ag与盐酸不反应,所以要使反应2HCl+2Ag2AgCl+H2↑能进行,应该设计成电解池,Ag失电子发生氧化反应,Ag作阳极,氢离子得电子发生还原反应,电解质溶液中氢离子放电,则符合条件的是C。
3.(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↑
新知探究(二)
[导学设计]
1.提示: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,使湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色。
2.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.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。
4.提示:应加入CuCl2。
[题点多维训练]
1.选C 由题意知,溶液中存在H+、Cu2+、Na+、S、N、Cl-、OH-。阳离子的放电顺序:Cu2+>H+>Na+,阴离子的放电顺序:Cl->OH->酸根离子,因此用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,阳极Cl-先失电子生成Cl2,阴极Cu2+先得电子生成Cu,即最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是Cu和Cl2。
2.选C 电解类型分为放氧生酸型,放氢生碱型、电解电解质型、电解水型,电解pH=a的某电解质溶液,溶液的pH>a,故电解后的溶液的碱性增强,由此分析。电解Na2SO4溶液其实就是电解水,水减少,Na2SO4浓度增大,Na2SO4是强酸强碱盐,溶液显中性,故A不符合题意;电解硫酸,相当于电解水,水减少,c(H+)增大,酸性增强,pH下降,故B不符合题意;电解氯化钾,电解质和水都参加反应,总的化学方程式:2KCl+2H2OCl2↑+H2↑+2KOH,由于生成了氢氧化钾,碱性增强,溶液pH增大,故C符合题意;电解硝酸银,阴极反应式:Ag++e-Ag,阳极反应式:2H2O-4e-4H++O2↑,溶液c(H+)增大,酸性增强,pH下降,故D不符合题意。
3.选C A.电解食盐水,生成NaOH、H2、Cl2,加水显然不能恢复电解前的状态,应通入适量的HCl气体;B.电解CuSO4溶液时,S的物质的量没变,加CuSO4溶液不能复原;C.电解H2SO4溶液实质是电解水,再加适量水,可恢复原状;D.实质是铁上电镀银,AgNO3溶液浓度不变,不需加AgNO3晶体。
4.解析:(1)以碳棒为电极,电解过程中电解质质量减少,水量不变,则阳离子只能为H+、Cu2+,阴离子只能是Cl-,其电解质分别是HCl、CuCl2。(2)实质上是电解水,H+、OH-分别在两极上放电,其电解质分别是Na2SO4、H2SO4。(3)若电解质是CuSO4,2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑,若恢复到原状态,可加入CuO,也可加入CuCO3;若电解质是NaCl,2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,要恢复到原状态可通入HCl。
答案:(1)HCl、CuCl2 HCl、CuCl2 (2)Na2SO4、H2SO4 H2O
(3)CuSO4、NaCl CuO或CuCO3、HCl
5.选A 以石墨为电极材料,电解CuSO4溶液,CuSO4的电离无需通电,故A错误;阳极上是水放电,电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,故B正确;阴极上是铜离子得到电子,析出金属铜,质量增大,故C正确;活泼金属作阳极,阳极本身失电子,若Cu为阳极材料,此电极反应Cu-2e-Cu2+,故D正确。
6.(1)2Cl--2e-Cl2↑
2H2O+2e-+Mg2+H2↑+Mg(OH)2↓
Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑
(2)2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+
2H++2e-H2↑ 2Al+3H2OAl2O3+3H2↑
(3)负 4Al2C+3e-Al+7AlC H2
1 / 7(共61张PPT)
第二节 电解池
学习目标 重点难点
1.从宏观和微观的角度理解电解池中的反应及其变化、电流形成的过程和原理。会书写电解的电极反应式和总反应式。 2.通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。 3.建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用。 重点 1.电解原理。
2.电解反应的分析与表征。
难点 电解池思维模型的
构建
第1课时 电解原理
新知探究(一) 电解原理
新知探究(二) 电解规律及电解
方程式的书写
课时跟踪检测
目录
新知探究(一) 电解原理
(一)探究电解CuCl2溶液
1.实验现象及结论
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 说明电解质溶液导电，
形成__________
与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层 __________ 析出________
与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸______ 产生了______
闭合回路
红色物质
变蓝
氯气
金属铜
2.实验原理分析
(1)氯化铜溶液中存在的离子有 、H+、OH-，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Cl-、OH-移向a极，Cu2+、H+移向b极。
(3)a极电极反应式是 ，b极电极反应式是 ，总反应式是Cu2++2Cl- Cu+Cl2↑。
Cu2+、Cl-
2Cl--2e-==Cl2↑
Cu2++2e-==Cu
(二)电解和电解池
1.电解:使电流通过 (或熔融电解质)而在阳极、阴极引起
反应的过程。
2.电解池:将 转化为 的装置。
3.电解池的电极名称
(1)阴极:与直流电源 相连的电极，发生 反应；
(2)阳极:与直流电源 相连的电极，发生 反应。
电解质溶液
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
(1)具有直流电源；
(2)两个电极(阴极、阳极)；
(3)电解质溶液或熔融电解质；
(4)形成闭合回路。
5.电子和离子移动方向
[微点拨] 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。
电子 从电源 流向电解池的 ，从电解池的_____
流向电源的_____
离子 阳离子移向电解池的 ；阴离子移向电解池的_____
负极
阴极
阳极
正极
阴极
阳极
(三)电解时电极产物的判断
[题点多维训练]
√
1.(2025·天津高二期末)用石墨电极电解CuCl2溶液如图所示，Cu2+向左侧电极迁移。
下列分析正确的是( )
A.通电时阴极极板增重 B.通电使CuCl2发生电离
C.a端所连电极上发生氧化反应
D.常温下，电路中每转移2 mol e-得到22.4 L Cl2
解析:由Cu2+向左侧迁移可知，左侧石墨电极为阴极，通电时阴极电极反应为Cu2++2e-==Cu，则该电极极板增重，故A正确；电解质的电离是在水分子或受热熔融条件下，而不需要通电，故B错误；由A项可知，a为电源的负极，a端所连电极即阴极上发生还原反应，故C错误；常温下不是标准状况，则电路中每转移2 mol e-得到1 mol Cl2，但其体积大于22.4 L，故D错误。
√
2.某同学为了使反应2HCl+2Ag==2AgCl+H2↑能进行，设计了下列四个实验，如图所示，你认为可行的方案是 ( )
解析:Ag与盐酸不反应，所以要使反应2HCl+2Ag==2AgCl+H2↑能进行，应该设计成电解池，Ag失电子发生氧化反应，Ag作阳极，氢离子得电子发生还原反应，电解质溶液中氢离子放电，则符合条件的是C。
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
2HCl H2↑+Cl2↑
|思维建模|电解池的阴、阳极的判断方法
新知探究(二) 电解规律及电解
方程式的书写
导学设计
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。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.实验两电极的现象是什么
提示: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，使湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色。
2.实验中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.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或失电子
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。
4.电解一段时间后，要使溶液恢复到电解前的状态，应加入的物质是什么
提示:应加入CuCl2。
1.电极反应规律
[系统融通知能]
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+
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-
[微点拨] 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.用惰性电极电解电解质溶液的规律
类型 电极反应特点 实例 电解对象 复原 pH
电解 水型 阳极生成O2，阴极生成H2，实质电解水 NaOH 水 加入水 增大
H2SO4 水 加入水 减小
Na2SO4 水 加入水 不变
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 加入HCl 增大
CuCl2 电解质 CuCl2 增大
放H2 生碱型 阴极:H2O放H2 生碱阳极:阴离子放电 NaCl 电解质 和水 加入HCl 增大
放O2 生酸型 阴极:阳离子放电阳极: H2O放O2生酸 CuSO4 电解质 和水 加入CuO 或者CuCO3 减小
[微点拨] 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.电解池中电极反应式的书写
(1)书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质(如水等)一般要写成化学式。
(2)电极反应的书写首先根据题干要求及信息大胆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。同时要确保两极得失电子数目相等，且总反应注明条件“电解”。
[题点多维训练]
√
题点(一) 电解反应规律
1.用惰性电极电解稀硫酸、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是( )
A.H2和Cl2 B.H2和O2
C.Cu和Cl2 D.Cu和O2
解析:由题意知，溶液中存在H+、Cu2+、Na+、S、N、Cl-、OH-。阳离子的放电顺序:Cu2+>H+>Na+，阴离子的放电顺序:Cl->OH->酸根离子，因此用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，阳极Cl-先失电子生成Cl2，阴极Cu2+先得电子生成Cu，即最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是Cu和Cl2。
2.(2025·天津滨海新区期中)pH=a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极，通直流电一段时间后，溶液的pH>a，则该电解质可能是 ( )
A.Na2SO4 B.H2SO4
C.KCl D.AgNO3
√
解析:电解类型分为放氧生酸型，放氢生碱型、电解电解质型、电解水型，电解pH=a的某电解质溶液，溶液的pH>a，故电解后的溶液的碱性增强，由此分析。电解Na2SO4溶液其实就是电解水，水减少，Na2SO4浓度增大，Na2SO4是强酸强碱盐，溶液显中性，故A不符合题意；电解硫酸，相当于电解水，水减少，c(H+)增大，酸性增强，pH下降，故B不符合题意；电解氯化钾，电解质和水都参加反应，总的化学方程式:2KCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2KOH，由于生成了氢氧化钾，碱性增强，溶液pH增大，故C符合题意；电解硝酸银，阴极反应式:
Ag++e-==Ag，阳极反应式:2H2O-4e-==4H++O2↑，溶液c(H+)增大，酸性增强，pH下降，故D不符合题意。
√
3.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
解析:A.电解食盐水，生成NaOH、H2、Cl2，加水显然不能恢复电解前的状态，应通入适量的HCl气体；B.电解CuSO4溶液时，S的物质的量没变，加CuSO4溶液不能复原；C.电解H2SO4溶液实质是电解水，再加适量水，可恢复原状；D.实质是铁上电镀银，AgNO3溶液浓度不变，不需加AgNO3晶体。
4.为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H+、Cu2+、Na+、S、Cl-5种离子中两两组成电解质，按下列要求进行电解:
(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是 。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是 。
解析:以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则阳离子只能为H+、Cu2+，阴离子只能是Cl-，其电解质分别是HCl、CuCl2。
(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是 。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是 。
解析:实质上是电解水，H+、OH-分别在两极上放电，其电解质分别是Na2SO4、H2SO4。
HCl、CuCl2
HCl、CuCl2
Na2SO4、H2SO4
H2O
4.为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H+、Cu2+、Na+、S、Cl-5种离子中两两组成电解质，按下列要求进行电解:
(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
。
解析:若电解质是CuSO4，2CuSO4+2H2O 2H2SO4+2Cu+O2↑，若恢复到原状态，可加入CuO，也可加入CuCO3；若电解质是NaCl，2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，要恢复到原状态可通入HCl。
CuSO4、NaCl
CuO或CuCO3、HCl
题点(二) 电解方程式的书写
5.以石墨为电极材料，电解CuSO4溶液，下列分析不正确的是( )
A.通电使CuSO4发生电离，S、OH-向阳极移动
B.阳极电极反应:2H2O-4e-==O2↑+4H+
C.通电一段时间后，阴极质量增加
D.若Cu为阳极材料，此电极反应为Cu-2e-==Cu2+
解析:以石墨为电极材料，电解CuSO4溶液，CuSO4的电离无需通电，故A错误；阳极上是水放电，电极反应为2H2O-4e-==O2↑+4H+，故B正确；阴极上是铜离子得到电子，析出金属铜，质量增大，故C正确；活泼金属作阳极，阳极本身失电子，若Cu为阳极材料，此电极反应Cu-2e-==Cu2+，故D正确。
√
6.按要求书写电极反应式和总反应式。
(1)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: 。
(2)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: 。
2Cl--2e-==Cl2↑
2H2O+2e-+Mg2+==H2↑+Mg(OH)2↓
Mg2++2Cl-+2H2O Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑
2Al-6e-+3H2O==Al2O3+6H+
2H++2e-==H2↑
2Al+3H2O Al2O3+3H2↑
(3)用有机阳离子、Al2C和AlC组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的 极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。
负
4Al2C+3e-==Al+7AlC
H2
课时跟踪检测
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
√
12
一、选择题
1.下列有关电解的说法错误的是( )
A.与电源正极相连的是阳极
B.与电源负极相连的是阴极
C.在阴极上发生氧化反应
D.阴离子向阳极方向移动
15
14
解析:电解池中与电源正极相连的是阳极，故A正确；电解池中与电源负极相连的是阴极，故B正确；阴极发生还原反应，故C错误；电解池溶液中的阴离子向阳极移动，故D正确。
16
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
2.下列装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是 ( )
15
14
解析:A项中总反应为2H2O 2H2↑+O2↑，B项中总反应为CuCl2 Cu+Cl2↑，A、B两项中溶液质量都减少；C项中，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项中总反应为2Ag+Cu(NO3)2 2AgNO3+Cu，溶液的质量增加。
16
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
3.把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3混合物放入足量水中，经充分搅拌后，将所得溶液用石墨作电极进行电解，阳极生成的物质是 ( )
A.H2 B.Ag C.Cl2 D.O2
15
14
解析:Na2SO4、NaCl、AgNO3三种物质等物质的量混合放入水中，经搅拌后，生成AgCl沉淀，溶液中的离子是Na+、S、N，通电时阳极是H2O电离出的OH-放电，放出氧气。
16
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
4.(2025·南阳高二检测)用惰性电极电解下列各组中的三种溶液，电解过程中，溶液的pH变化依次为减小、不变、增大的是(不考虑气体的溶解) ( )
A.HCl、HNO3、K2SO4
B.AgNO3、CuCl2、Cu(NO3)2
C.CaCl2、KOH、NaNO3
D.CuSO4、Na2SO4、KCl
15
14
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:电解HCl溶液时生成氯气和氢气，为电解电解质型，电解HNO3溶液时生成氢气和氧气，为电解水型，电解K2SO4溶液时生成氢气和氧气，为电解水型，溶液的pH变化依次为增大、减小、不变，故A错误。电解AgNO3溶液会生成硝酸、银和氧气，溶液的pH减小；氯化铜溶液呈酸性，电解CuCl2溶液会生成铜和氯气，CuCl2溶液浓度减小，铜离子水解产生的氢离子浓度减小，溶液的pH增大；电解Cu(NO3)2溶液会生成铜、硝酸和氧气，溶液的pH减小，故B错误。电解CaCl2溶液时生成氢氧化钙、氯气和氢气，电解KOH溶液时生成氢气和氧气，为电解水型，电解NaNO3溶液时生成氢气和氧气，为电解水型，溶液的pH变化依次为增大、增大、不变，故C错误。电解CuSO4溶液时生成铜、氧气和硫酸，电解Na2SO4溶液时生成氢气和氧气，为电解水型，电解KCl溶液时生成氢气、氯气和氢氧化钾，溶液的pH变化依次为减小、不变、增大，故D正确。
15
14
16
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
5.(2025·北京丰台高二期中)以石墨作电极，电解AgNO3溶液，可在两极分别得到Ag和O2，下列说法正确的是 ( )
A.Ag附着在阳极:Ag++e-==Ag B.O2生成说明氧化性:N>OH-
C.电解过程中溶液的酸性将逐渐减弱
D.电路中每转移2 mol电子，可生成2 mol Ag和0.5 mol O2
15
14
解析:阴极上银离子放电:Ag++e-==Ag，故A错误；O2生成说明OH-先放电，则还原性:N16
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
6.(2025·重庆高二期末)如图为用直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴酚酞溶液。下列实验现象中错误的是 ( )
A.电解一段时间后溶质的物质的量浓度增大
B.停止通电后充分搅拌，整个溶液将显红色
C.逸出气体的体积，a电极的大于b电极的
D.将a电极换为Cu实验现象相同
15
14
解析:电解硫酸钠相当于电解水，则电解一段时间后，溶质浓度增大，故A正确；电解一段时间后，仍然是硫酸钠溶液，显中性，不显红色，故B错误；a极产生氢气，b极产生氧气，转移相同电子数，氢气较多，故C正确；a极为阴极，换为铜，不影响电极反应，故D正确。
16
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
12
11
13
3
7.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应离子方程式是Cu+2H+==Cu2++H2↑，则关于该装置的说法正确的是 ( )
A.该装置可能是原电池，也可能是电解池
B.该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸
C.该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极
D.该装置只能是电解池，电解质溶液不可能是盐酸
15
14
解析:由于铜和盐酸、硫酸不反应，说明Cu+2H+==Cu2++H2↑是非自发的氧化还原反应，则不能为原电池，只能为电解池，铜作电解池的阳极，盐酸或稀硫酸作电解液，不能用硝酸，硝酸作电解液时反应生成氮的氧化物，故C符合题意。
16
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
8.利用活性石墨电极电解CuCl2溶液，进行如图所示实验。实验进行一段时间后，下列说法正确的是 ( )
A.阳极石墨棒覆盖一层红色的铜
B.a处出现黄色浑浊，说明氧化性Cl2C.b处试纸先变红后褪色，说明Cl2有酸性和漂白性
D.c处反应为2OH-+Cl2==ClO-+Cl-+H2O
15
14
解析:由图可知，阴极石墨棒覆盖一层红色的铜，而阳极石墨棒上产生黄绿色气体，故A错误；a处出现黄色浑浊，反应原理为Na2S+Cl2==2NaCl+S↓，故可说明氧化性Cl2>S，故B错误；通入湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色，说明氯气与水反应后溶液呈酸性，并具有漂白性，故C错误；c处NaOH为吸收氯气，该反应的离子方程式为2OH-+Cl2==ClO-+Cl-+H2O，故D正确。
16
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
9.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，S向铅片移动
C.电解过程阳极周围溶液的pH基本不变
D.电解的总反应为2Al+3H2O Al2O3+3H2↑
15
14
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析: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，阳极反应式为2Al-6e-+3H2O==Al2O3+6H+，阳极周围溶液的pH下降，C错误；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正确。
15
14
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
√
10.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
15
14
解析:加入0.1 mol CuO后恢复到电解前的浓度，可知发生反应
2H2O+2CuSO4 2Cu+O2↑+2H2SO4 转移电子
2 4
0.1 0.2
故转移电子的总物质的量为0.2 mol；
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
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，由上述电解的总反应式可知，
2H2O 2H2↑+O2↑ 转移电子
2 4
0.1 0.2
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。
15
14
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
11.某溶液中含有两种溶质CuSO4和NaCl，它们的物质的量之比为2∶1，用石墨作电极电解该混合溶液时，下列叙述不正确的是 ( )
A.阳极先析出Cl2后析出O2
B.阳极析出Cl2时，阴极析出的一定只有Cu
C.电解最后阶段为电解水
D.电解最后阶段溶液中pH会增大
15
14
√
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
15
14
解析:阴离子放电能力Cl->OH-，故阳极上先析出Cl2，假设NaCl的物质的量是1 mol，CuSO4 的物质的量是2 mol，当Cl-放电完全时，转移1 mol电子。阳离子放电能力:Cu2+>H+，阴极先发生反应:Cu2++2e-==Cu，Cu2+放电完全时要转移
4 mol电子，故Cl-放电完全时，只有四分之一Cu2+放电产生Cu单质，因此阴极析出的一定只有Cu，A和B均正确；电解到最后，Cl-、Cu2+放电完全，为OH-、H+放电，OH-、H+是水电离产生，电解最后阶段为电解水，C正确；后期电解水，导致电解产生的硫酸溶液浓度增大，溶液酸性增强，则溶液pH会减小，D错误。
16
12
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
13
3
12.(2025·北师大附中高二期中)为探究电解过程中离子的放电规律，某研究小组进行下列实验:
15
14
序 号 阳极材料 阴极材料 熔融电解质或电解质溶液 阳极产物 阴极产物
① 石墨 石墨 熔融NaCl Cl2 Na
② 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 NaCl溶液 Cl2 H2
③ 石墨 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 O2 Cu
④ 铜 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 Cu2+ Cu
⑤ 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 CuCl2溶液 Cl2 Cu
16
12
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
13
3
下列说法不正确的是 ( )
A.对比②⑤可知，阴极上离子放电顺序是Cu2+>H+>Na+
B.对比③⑤可知，阳极上离子放电顺序是Cl->OH->S
C.对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电
D.对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液
15
14
解析:根据②得氢离子的氧化性强于钠离子，根据⑤得铜离子的氧化性强于氢离子，阴极上得电子能力强(氧化性强)的离子优先放电，所以对比②⑤可知，阴极上离子放电顺序是Cu2+>H+>Na+，A正确；根据③得阳极上离子放电顺序是OH->S，根据⑤知阳极上离子放电顺序是Cl->OH-，所以阳极上离子放电顺序是Cl->OH->S，B正确；电解池的阳极若是金属电极，则金属电极本身失电子，发生氧化反应，对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电，C正确；电解得到金属不一定只能用熔融态，电解氯化铜溶液可得到金属铜，D错误。
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
13.某化学学习兴趣小组利用如图装置可制作简易的燃料电池，电极Ⅰ、电极Ⅱ均为石墨电极，下列说法不正确的是 ( )
A.实验开始时，若断开K2、闭合K1，电流表指针不发生偏转
B.断开K1、闭合K2，一段时间后，电极Ⅰ附近溶液变红
C.电解一段时间后，断开K2、闭合K1，电极Ⅰ的反应式为
O2+4e-+4H+==2H2O
D.将Na2SO4溶液换成NaCl溶液也能制作成燃料电池
15
14
16
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:根据题干装置图和需制作简易的燃料电池的要求可知，首先需断开K1，闭合K2，此时电极Ⅰ为阳极，电极反应为2H2O-4e-==4H++O2↑，电极Ⅱ为阴极，电极反应为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，然后断开K2，闭合K1，此时装置变为氢氧燃料电池，电极Ⅰ为正极，电极反应为O2+4H++4e-==2H2O，电极Ⅱ为负极，电极反应为H2-2e-==2H+，据此分析解题。实验开始时，若断开K2、闭合K1，此时两石墨电极上还未产生H2和O2，故不能形成燃料电池，故电流表指针不发生偏转，A正确；由分析可知，断开K1、闭合K2，此时电极Ⅰ为阳极，电极反应为2H2O-4e-==4H++O2↑，电极Ⅱ为阴极，电极反应为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，故一段时间后，电极Ⅱ附近溶液变红，B错误；由分析可知，电解一段时间后，断开K2、闭合K1，电极Ⅰ的反应式为O2+4H++4e-==2H2O，C正确；若将Na2SO4溶液换成NaCl溶液，则阳极上产生Cl2、阴极上产生H2，故也能制作成H2和Cl2的燃料电池，D正确。
15
14
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
14.(8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。
14
15
解析: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。
(2)写出电极反应式:A极 ，B极 。
解析: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。
正
2H2O-4e-==O2↑+4H+
Cu2++2e-==Cu
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
14.(8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:
(3)若要使反应后的溶液恢复到原来状态，则应该
加入 ，加入 g。
14
15
CuO
4.0
解析: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。
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
15.(10分)(2025·德州高二月考)通过控制开关可利用同一装置
发生不同的化学反应。
某课外活动小组用如图所示装置进行实验，试回答下列问题:
(1)若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为 。
14
15
解析:若开始时开关K与a连接，则构成原电池，铁作负极，B极Fe失电子生成Fe2+，电极反应式为Fe-2e-==Fe2+。
(2)若开始时开关K与b极连接，则总反应的离子方程式为
。
解析:若开始时开关K与b极连接，则构成电解池，铁作阴极，所以电解的实质是电解饱和食盐水，生成氢氧化钠、氯气和氢气，总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-。
Fe-2e-==Fe2+
2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
15.(10分)(2025·德州高二月考)通过控制开关可利用同一装置
发生不同的化学反应。
某课外活动小组用如图所示装置进行实验，试回答下列问题:
(3)若开始时开关K与b连接，下列说法正确的是____(填字母)。
A.溶液中Na+向A极移动
B.从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
C.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质溶液的浓度
D.若标准状况下B极产生2.24 L气体，则有0.2 mol电子通过溶液
14
15
B
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:若开始时开关K与b连接，则构成电解池，A极石墨作阳极，B极铁作阴极。电解池中，阳离子向阴极移动，则溶液中Na+向B极移动，A不正确；在A极，2Cl--2e-==Cl2↑，则逸出的Cl2能使湿润的KI淀粉试纸变蓝，B正确；在电解过程中，阳极生成Cl2，阴极生成H2，反应一段时间后通适量氯化氢气体可恢复到电解前电解质溶液的浓度，若加入盐酸，相当于又加水，溶液的浓度偏小，C不正确；若标准状况下B极产生2.24 L气体，则导线上有0.2 mol电子转移，但电子不能通过溶液，D不正确。
14
15
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
15.(10分)(2025·德州高二月考)通过控制开关可利用同一装置
发生不同的化学反应。
某课外活动小组用如图所示装置进行实验，试回答下列问题:
(4)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。
通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。
①制H2时，连接 。产生H2的电极反应式是
。 ②改变开关连接方式，可得O2。
③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用:
______________________________________________________________________
。
14
15
K1
2H2O+2e-==H2↑+2OH-
①中电极3发生Ni(OH)2-e-+OH-==NiOOH+H2O，制氢气时消耗电极1产生OH-，
②中电极3发生NiOOH+H2O+e-==Ni(OH)2+OH-，制氧气时补充电极2消耗OH-
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:①制H2时，水电离出的H+在阴极得电子生成H2，则应连接K1。产生H2的电极反应式是2H2O+2e-==H2↑+2OH-。③连接K1时，电极3中Ni(OH)2失电子生成NiOOH，连接K2时，NiOOH得电子生成Ni(OH)2，则电极3的作用:①中电极3发生Ni(OH)2-e-+OH-==NiOOH+H2O，制氢气时消耗电极1产生OH-，②中电极3发生NiOOH+H2O+e-==Ni(OH)2+OH-，制氧气时补充电极2消耗OH-。
14
15
16
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
14
15
16.(8分)己二腈[NC(CH2)4CN]是一种重要的化工产品，工业上先以丙烯为原料制备丙烯腈(CH2 CHCN)，再用丙烯腈电合成己二腈(已知丙烯腈难溶于水，易溶于有机溶剂)，总反应式为4CH2 ==CHCN+2H2O 2NC(CH2)4CN+O2↑。模拟工业电合成己二腈的装置如图所示。
回答下列问题:
(1)阳极的电极反应式:
。
16
解析:如题图所示，与电源正极相连的电极为阳极，与电源负极相连的电极为阴极。(1)阳极水失去电子生成氢离子和氧气，故X为O2，电极反应式为2H2O-4e-==O2↑+4H+；
2H2O-4e-==O2↑+4H+
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
14
15
16.(8分)己二腈[NC(CH2)4CN]是一种重要的化工产品，工业上先以丙烯为原料制备丙烯腈(CH2 CHCN)，再用丙烯腈电合成己二腈(已知丙烯腈难溶于水，易溶于有机溶剂)，总反应式为4CH2 ==CHCN+2H2O 2NC(CH2)4CN+O2↑。模拟工业电合成己二腈的装置如图所示。
(2)离子交换膜是_________
(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。
16
解析:阴极丙烯腈得电子生成己二腈，消耗氢离子，故氢离子向阴极移动，离子交换膜为阳离子交换膜；
阳离子
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
14
15
16.(8分)己二腈[NC(CH2)4CN]是一种重要的化工产品，工业上先以丙烯为原料制备丙烯腈(CH2 CHCN)，再用丙烯腈电合成己二腈(已知丙烯腈难溶于水，易溶于有机溶剂)，总反应式为4CH2 ==CHCN+2H2O 2NC(CH2)4CN+O2↑。模拟工业电合成己二腈的装置如图所示。
(3)丙烯腈在阴极转化为己二腈分三步:请用离子方程式表述相关过程。
第一步: 。
第二步:[CH2CH2CN]-+CH2==CHCN→[NCCH(CH2)3CN]-
第三步: 。
16
CH2==CHCN+2e-+H+==[CH2CH2CN]-
[NCCH(CH2)3CN]-+H+==NC(CH2)4CN
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
14
15
解析:第一步应为丙烯腈在阴极得电子的反应，反应式为CH2==CHCN+2e-+H+==[CH2CH2CN]-；第二步:[CH2CH2CN]-与丙烯腈反应得到[NCCH(CH2)3CN]-；
第三步:[NCCH(CH2)3CN]-与氢离子反应得到己二腈，离子方程式为[NCCH(CH2)3CN]-+H+==NC(CH2)4CN。
16课时跟踪检测(三十一) 电解原理
一、选择题
1.下列有关电解的说法错误的是 ( )
A.与电源正极相连的是阳极
B.与电源负极相连的是阴极
C.在阴极上发生氧化反应
D.阴离子向阳极方向移动
2.下列装置分别通电一段时间后,溶液的质量增加的是 ( )
3.把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3混合物放入足量水中,经充分搅拌后,将所得溶液用石墨作电极进行电解,阳极生成的物质是 ( )
A.H2 B.Ag C.Cl2 D.O2
4.(2025·南阳高二检测)用惰性电极电解下列各组中的三种溶液,电解过程中,溶液的pH变化依次为减小、不变、增大的是(不考虑气体的溶解) ( )
A.HCl、HNO3、K2SO4
B.AgNO3、CuCl2、Cu(NO3)2
C.CaCl2、KOH、NaNO3
D.CuSO4、Na2SO4、KCl
5.(2025·北京丰台高二期中)以石墨作电极,电解AgNO3溶液,可在两极分别得到Ag和O2,下列说法正确的是 ( )
A.Ag附着在阳极:Ag++e-Ag
B.O2生成说明氧化性:N>OH-
C.电解过程中溶液的酸性将逐渐减弱
D.电路中每转移2 mol电子,可生成2 mol Ag和0.5 mol O2
6.(2025·重庆高二期末)如图为用直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴酚酞溶液。下列实验现象中错误的是 ( )
A.电解一段时间后溶质的物质的量浓度增大
B.停止通电后充分搅拌,整个溶液将显红色
C.逸出气体的体积,a电极的大于b电极的
D.将a电极换为Cu实验现象相同
7.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应离子方程式是Cu+2H+Cu2++H2↑,则关于该装置的说法正确的是 ( )
A.该装置可能是原电池,也可能是电解池
B.该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸
C.该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极
D.该装置只能是电解池,电解质溶液不可能是盐酸
8.利用活性石墨电极电解CuCl2溶液,进行如图所示实验。实验进行一段时间后,下列说法正确的是 ( )
A.阳极石墨棒覆盖一层红色的铜
B.a处出现黄色浑浊,说明氧化性Cl2C.b处试纸先变红后褪色,说明Cl2有酸性和漂白性
D.c处反应为2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2O
9.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,S向铅片移动
C.电解过程阳极周围溶液的pH基本不变
D.电解的总反应为2Al+3H2OAl2O3+3H2↑
10.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
11.某溶液中含有两种溶质CuSO4和NaCl,它们的物质的量之比为2∶1,用石墨作电极电解该混合溶液时,下列叙述不正确的是 ( )
A.阳极先析出Cl2后析出O2
B.阳极析出Cl2时,阴极析出的一定只有Cu
C.电解最后阶段为电解水
D.电解最后阶段溶液中pH会增大
12.(2025·北师大附中高二期中)为探究电解过程中离子的放电规律,某研究小组进行下列实验:
序 号 阳极 材料 阴极 材料 熔融电解质或电解质溶液 阳极 产物 阴极 产物
① 石墨 石墨 熔融NaCl Cl2 Na
② 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 NaCl溶液 Cl2 H2
③ 石墨 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 O2 Cu
④ 铜 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 Cu2+ Cu
⑤ 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 CuCl2溶液 Cl2 Cu
下列说法不正确的是 ( )
A.对比②⑤可知,阴极上离子放电顺序是Cu2+>H+>Na+
B.对比③⑤可知,阳极上离子放电顺序是Cl->OH->S
C.对比③④可知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电
D.对比①⑤可知,电解得到金属只能用熔融态,不能用水溶液
13.某化学学习兴趣小组利用如图装置可制作简易的燃料电池,电极Ⅰ、电极Ⅱ均为石墨电极,下列说法不正确的是 ( )
A.实验开始时,若断开K2、闭合K1,电流表指针不发生偏转
B.断开K1、闭合K2,一段时间后,电极Ⅰ附近溶液变红
C.电解一段时间后,断开K2、闭合K1,电极Ⅰ的反应式为O2+4e-+4H+2H2O
D.将Na2SO4溶液换成NaCl溶液也能制作成燃料电池
二、非选择题
14.(8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)若要使反应后的溶液恢复到原来状态,则应该加入 ,加入 g。
15.(10分)(2025·德州高二月考)通过控制开关可利用同一装置发生不同的化学反应。某课外活动小组用如图所示装置进行实验,试回答下列问题:
(1)若开始时开关K与a连接,则B极的电极反应式为 。
(2)若开始时开关K与b极连接,则总反应的离子方程式为 。
(3)若开始时开关K与b连接,下列说法正确的是 (填字母)。
A.溶液中Na+向A极移动
B.从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
C.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质溶液的浓度
D.若标准状况下B极产生2.24 L气体,则有0.2 mol电子通过溶液
(4)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如图。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。
①制H2时,连接 。产生H2的电极反应式是 。
②改变开关连接方式,可得O2。
③结合①和②中电极3的电极反应式,说明电极3的作用: 。
16.(8分)己二腈[NC(CH2)4CN]是一种重要的化工产品,工业上先以丙烯为原料制备丙烯腈(CH2CHCN),再用丙烯腈电合成己二腈(已知丙烯腈难溶于水,易溶于有机溶剂),总反应式为4CH2CHCN+2H2O2NC(CH2)4CN+O2↑。模拟工业电合成己二腈的装置如图所示。
回答下列问题:
(1)阳极的电极反应式: 。
(2)离子交换膜是 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。
(3)丙烯腈在阴极转化为己二腈分三步:请用离子方程式表述相关过程。
第一步: 。
第二步:[CH2CH2CN]-+CH2CHCN[NCCH(CH2)3CN]-
第三步: 。
课时跟踪检测(三十一)
1.选C 电解池中与电源正极相连的是阳极,故A正确;电解池中与电源负极相连的是阴极,故B正确;阴极发生还原反应,故C错误;电解池溶液中的阴离子向阳极移动,故D正确。
2.选D A项中总反应为2H2O2H2↑+O2↑,B项中总反应为CuCl2Cu+Cl2↑,A、B两项中溶液质量都减少;C项中,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项中总反应为2Ag+Cu(NO3)22AgNO3+Cu,溶液的质量增加。
3.选D Na2SO4、NaCl、AgNO3三种物质等物质的量混合放入水中,经搅拌后,生成AgCl沉淀,溶液中的离子是Na+、S、N,通电时阳极是H2O电离出的OH-放电,放出氧气。
4.选D 电解HCl溶液时生成氯气和氢气,为电解电解质型,电解HNO3溶液时生成氢气和氧气,为电解水型,电解K2SO4溶液时生成氢气和氧气,为电解水型,溶液的pH变化依次为增大、减小、不变,故A错误。电解AgNO3溶液会生成硝酸、银和氧气,溶液的pH减小;氯化铜溶液呈酸性,电解CuCl2溶液会生成铜和氯气,CuCl2溶液浓度减小,铜离子水解产生的氢离子浓度减小,溶液的pH增大;电解Cu(NO3)2溶液会生成铜、硝酸和氧气,溶液的pH减小,故B错误。电解CaCl2溶液时生成氢氧化钙、氯气和氢气,电解KOH溶液时生成氢气和氧气,为电解水型,电解NaNO3溶液时生成氢气和氧气,为电解水型,溶液的pH变化依次为增大、增大、不变,故C错误。电解CuSO4溶液时生成铜、氧气和硫酸,电解Na2SO4溶液时生成氢气和氧气,为电解水型,电解KCl溶液时生成氢气、氯气和氢氧化钾,溶液的pH变化依次为减小、不变、增大,故D正确。
5.选D 阴极上银离子放电:Ag++e-Ag,故A错误;O2生成说明OH-先放电,则还原性:N6.选B 电解硫酸钠相当于电解水,则电解一段时间后,溶质浓度增大,故A正确;电解一段时间后,仍然是硫酸钠溶液,显中性,不显红色,故B错误;a极产生氢气,b极产生氧气,转移相同电子数,氢气较多,故C正确;a极为阴极,换为铜,不影响电极反应,故D正确。
7.选C 由于铜和盐酸、硫酸不反应,说明Cu+2H+Cu2++H2↑是非自发的氧化还原反应,则不能为原电池,只能为电解池,铜作电解池的阳极,盐酸或稀硫酸作电解液,不能用硝酸,硝酸作电解液时反应生成氮的氧化物,故C符合题意。
8.选D 由图可知,阴极石墨棒覆盖一层红色的铜,而阳极石墨棒上产生黄绿色气体,故A错误;a处出现黄色浑浊,反应原理为Na2S+Cl22NaCl+S↓,故可说明氧化性Cl2>S,故B错误;通入湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色,说明氯气与水反应后溶液呈酸性,并具有漂白性,故C错误;c处NaOH为吸收氯气,该反应的离子方程式为2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2O,故D正确。
9.选D 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,阳极反应式为2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+,阳极周围溶液的pH下降,C错误;阴极是氢离子得电子,所以电解的总反应式可表示为2Al+3H2OAl2O3+3H2↑,D正确。
10.选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 4
0.1 0.2
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,由上述电解的总反应式可知,
2H2O2H2↑+O2↑ 转移电子
2 4
0.1 0.2
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。
11.选D 阴离子放电能力Cl->OH-,故阳极上先析出Cl2,假设NaCl的物质的量是1 mol,CuSO4 的物质的量是2 mol,当Cl-放电完全时,转移1 mol电子。阳离子放电能力:Cu2+>H+,阴极先发生反应:Cu2++2e-Cu,Cu2+放电完全时要转移4 mol电子,故Cl-放电完全时,只有四分之一Cu2+放电产生Cu单质,因此阴极析出的一定只有Cu,A和B均正确;电解到最后,Cl-、Cu2+放电完全,为OH-、H+放电,OH-、H+是水电离产生,电解最后阶段为电解水,C正确;后期电解水,导致电解产生的硫酸溶液浓度增大,溶液酸性增强,则溶液pH会减小,D错误。
12.选D 根据②得氢离子的氧化性强于钠离子,根据⑤得铜离子的氧化性强于氢离子,阴极上得电子能力强(氧化性强)的离子优先放电,所以对比②⑤可知,阴极上离子放电顺序是Cu2+>H+>Na+,A正确;根据③得阳极上离子放电顺序是OH->S,根据⑤知阳极上离子放电顺序是Cl->OH-,所以阳极上离子放电顺序是Cl->OH->S,B正确;电解池的阳极若是金属电极,则金属电极本身失电子,发生氧化反应,对比③④可知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电,C正确;电解得到金属不一定只能用熔融态,电解氯化铜溶液可得到金属铜,D错误。
13.选B 根据题干装置图和需制作简易的燃料电池的要求可知,首先需断开K1,闭合K2,此时电极Ⅰ为阳极,电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,电极Ⅱ为阴极,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,然后断开K2,闭合K1,此时装置变为氢氧燃料电池,电极Ⅰ为正极,电极反应为O2+4H++4e-2H2O,电极Ⅱ为负极,电极反应为H2-2e-2H+,据此分析解题。实验开始时,若断开K2、闭合K1,此时两石墨电极上还未产生H2和O2,故不能形成燃料电池,故电流表指针不发生偏转,A正确;由分析可知,断开K1、闭合K2,此时电极Ⅰ为阳极,电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,电极Ⅱ为阴极,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,故一段时间后,电极Ⅱ附近溶液变红,B错误;由分析可知,电解一段时间后,断开K2、闭合K1,电极Ⅰ的反应式为O2+4H++4e-2H2O,C正确;若将Na2SO4溶液换成NaCl溶液,则阳极上产生Cl2、阴极上产生H2,故也能制作成H2和Cl2的燃料电池,D正确。
14.解析:(1)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。(2)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。(3)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。
答案:(1)正 (2)2H2O-4e-O2↑+4H+
Cu2++2e-Cu (3)CuO 4.0
15.解析:(1)若开始时开关K与a连接,则构成原电池,铁作负极,B极Fe失电子生成Fe2+,电极反应式为Fe-2e-Fe2+。
(2)若开始时开关K与b极连接,则构成电解池,铁作阴极,所以电解的实质是电解饱和食盐水,生成氢氧化钠、氯气和氢气,总反应的离子方程式为2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。
(3)若开始时开关K与b连接,则构成电解池,A极石墨作阳极,B极铁作阴极。电解池中,阳离子向阴极移动,则溶液中Na+向B极移动,A不正确;在A极,2Cl--2e-Cl2↑,则逸出的Cl2能使湿润的KI淀粉试纸变蓝,B正确;在电解过程中,阳极生成Cl2,阴极生成H2,反应一段时间后通适量氯化氢气体可恢复到电解前电解质溶液的浓度,若加入盐酸,相当于又加水,溶液的浓度偏小,C不正确;若标准状况下B极产生2.24 L气体,则导线上有0.2 mol电子转移,但电子不能通过溶液,D不正确。(4)①制H2时,水电离出的H+在阴极得电子生成H2,则应连接K1。产生H2的电极反应式是2H2O+2e-H2↑+2OH-。③连接K1时,电极3中Ni(OH)2失电子生成NiOOH,连接K2时,NiOOH得电子生成Ni(OH)2,则电极3的作用:①中电极3发生Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O,制氢气时消耗电极1产生OH-,②中电极3发生NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,制氧气时补充电极2消耗OH-。
答案:(1)Fe-2e-Fe2+ (2)2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- (3)B (4)K1 2H2O+2e-H2↑+2OH- ①中电极3发生Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O,制氢气时消耗电极1产生OH-,②中电极3发生NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,制氧气时补充电极2消耗OH-
16.解析:如题图所示,与电源正极相连的电极为阳极,与电源负极相连的电极为阴极。(1)阳极水失去电子生成氢离子和氧气,故X为O2,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+;(2)阴极丙烯腈得电子生成己二腈,消耗氢离子,故氢离子向阴极移动,离子交换膜为阳离子交换膜;(3)第一步应为丙烯腈在阴极得电子的反应,反应式为CH2CHCN+2e-+H+[CH2CH2CN]-;第二步:[CH2CH2CN]-与丙烯腈反应得到[NCCH(CH2)3CN]-;第三步:[NCCH(CH2)3CN]-与氢离子反应得到己二腈,离子方程式为[NCCH(CH2)3CN]-+H+NC(CH2)4CN。
答案:(1)2H2O-4e-O2↑+4H+ (2)阳离子
(3) CH2CHCN+2e-+H+[CH2CH2CN]-
[NCCH(CH2)3CN]-+H+NC(CH2)4CN
6 / 6
