第二节 电解池
第1课时 电解原理
【新课探究】
学习任务
课前自主预习
1.(1)阴极 还原反应 Cu2++2e-Cu 有红色物质析出 阳极 氧化反应 2Cl--2e-Cl2↑ 有黄绿色气体生成 (2)CuCl2Cu+Cl2↑ (3)阳 阴
2.(1)电解质溶液(或熔融电解质) 氧化还原
(2)电能 化学能 电解槽
[问题思考] (1)提示:无关,电解池的阴阳极只与外接电源的正负极有关,连接外接电源正极的一极一定为阳极,连接外接电源负极的一极一定为阴极。
(2)提示:增强溶液的导电性。
知识迁移应用
例1 D [解析] 根据②可知,氢离子的氧化性强于钠离子,根据⑤可知,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,阴极放电顺序:Cu2+>H+>Na+,故A正确;根据③可知,阳极上离子放电顺序:OH->S,根据⑤可知,阳极上离子放电顺序:Cl->OH-,所以阳极离子放电顺序:Cl->OH->S,故B正确;电解池的阳极若是活性电极,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,故C正确;对比①⑤可知,电解得到金属不一定只能用熔融态,电解氯化铜溶液也能得到金属铜,故D错误。
例2 B [解析] 电极6质量增加,则表明电极6为阴极,b为负极,a为正极,从而得出1、3、5为阳极,2、4、6为阴极。电极6发生反应Cu2++2e-Cu,电路中通过电子的物质的量为×2=0.02 mol。电极2为阴极,发生反应2H2O+2e-2OH-+H2↑,电路中通过0.02 mol电子,则电极2析出H2的物质的量为0.01 mol,在标准状况下的体积为224 mL,A正确;电极3为阳极,发生反应2H2O-4e-O2↑+4H+,产生的气体产物为O2,物质的量为0.005 mol,含有的共用电子对数目为0.01NA,B不正确;AgNO3溶液中,电极5为阳极,发生反应Ag-e-Ag+,电路中通过0.02 mol电子时,生成0.02 mol Ag+,忽略离子的扩散,盐桥中进入左侧AgNO3溶液中N的数目为0.02NA,C正确;电解Na2SO4溶液的实质是电解水,H2O~2e-,电路中通过0.02 mol电子时,电解
0.01 mol H2O,为使装Na2SO4溶液的电解池恢复到电解前状态,需加入H2O的质量为0.18 g,D正确。
例3 (1)原电池 CH3OH+8OH--6e-C+6H2O
(2)阴极 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3
(3)280 D 1.60
(4)减小 增大
[解析] (1)甲池为原电池,通入CH3OH的电极为负极,电极反应式为CH3OH+8OH--6e-C+6H2O。
(2)乙池中电解AgNO3溶液,其中C作阳极,Ag作阴极,总反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。
(3)根据各电极上转移的电子数相同,得n(Ag)=4n(O2)=2n(Cu),故V(O2)=× mol×22.4 L·mol-1=0.28 L=280 mL,m(Cu)=× mol×64 g·mol-1=1.60 g。
(4)若丙中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,则丙中总反应2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,溶液pH增大,而甲中总反应为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O,溶液pH减小。
【课堂评价】
1.(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)×
[解析] (2)由有机阳离子、Al2C和AlC构成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝,阴离子发生得电子的还原反应,钢制品应接电源的负极。
(3)阳极如果是活性电极,电极本身参加反应。
(5)电解过程中阴离子向阳极定向移动,阳离子向阴极定向移动。
(6)电解盐酸,pH变大;电解稀硫酸,实际是电解水,硫酸浓度增大,pH变小。
(7)电解池中电子从电源负极流向电解池阴极。
2.B [解析] a、d处试纸变蓝,说明溶液显碱性,水得到电子生成氢气和OH-,氢氧根离子浓度增大,试纸变蓝,A正确;若b处只发生反应2Cl--2e-Cl2↑,不能解释b处变红,局部褪色的现象,B错误;c处为阳极,铁失去电子生成亚铁离子,C正确;实验一中ac形成电解池,db形成电解池,所以实验二中相当于形成三个电解池(一个球两面为不同的两极),m处为电解池的阴极,n的背面为阳极,m处能析出铜,D正确。
3.A [解析] 用石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,阴极先后发生两个反应:Cu2++2e-Cu,2H++2e-H2↑。从收集到O2为2.24 L可推知上述电解过程中共转移0.4 mol 电子,而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子,所以Cu2+共得到0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol电子,电解前Cu2+的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 mol,电解前c(Cu2+)==0.2 mol·L-1。电解前后分别有以下守恒关系:c(K+)+2c(Cu2+)=c(N),c(K+)+c(H+)=c(N),不难算出:电解前c(K+)=0.2 mol·L-1,电解后c(H+)=0.4 mol·L-1。第二节 电解池
第1课时 电解原理
1.C [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.C [解析] Ag与盐酸不能自发反应,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.D [解析] 电解HCl溶液生成氯气和氢气,电解HNO3溶液生成氢气和氧气,电解K2SO4溶液生成氢气和氧气,电解过程中三种溶液的pH变化依次为升高、降低、不变,故A错误。电解AgNO3溶液生成硝酸、银和氧气,溶液的pH降低;氯化铜溶液呈酸性,电解CuCl2溶液生成铜和氯气,电解后溶液浓度减小,铜离子水解平衡逆移,溶液的pH增大;电解Cu(NO3)2溶液生成铜、硝酸和氧气,溶液的pH降低,故B错误。电解CaCl2溶液生成氢氧化钙、氯气和氢气,电解KOH溶液生成氢气和氧气,电解NaNO3溶液生成氢气和氧气,电解过程中三种溶液的pH变化依次为升高、升高、不变,故C错误。电解CuSO4溶液生成铜、氧气和硫酸,电解Na2SO4溶液生成氢气和氧气,电解KCl溶液生成氢气、氯气和氢氧化钾,电解过程中三种溶液的pH变化依次为降低、不变、升高,故D正确。
4.C [解析] 为制备NiCl2,a电极上Ni失电子产生Ni2+,a是电解池的阳极,接外电源的正极,溶液中的氯离子在左池与Ni2+结合生成NiCl2,所以氯离子需能由右池进入左池,则离子交换膜为阴离子交换膜,A、B错误;a电极上Ni失电子产生Ni2+,b电极为阴极,阴极上氢离子得电子生成氢气,所以总反应为Ni+2HClNiCl2+H2↑,C正确;电解过程若用NaCl溶液代替盐酸,则右池中水放电产生氢氧根离子,氢氧根离子进入左池,使Ni2+沉淀,降低产率,D错误。
5.B [解析] 阴极可以放电的依次为0.01 mol Ag+、0.01 mol Cu2+和H2O,阳极可以放电的只有水。当阴极生成标准状况下1.12 L H2时,Ag+、Cu2+已全部析出,电路中通过电子:n(e-)=0.05 mol×2+0.01 mol+0.01 mol×2=0.13 mol,阴极增加质量为0.01 mol×108 g·mol-1+0.01 mol×64 g·mol-1=1.72 g;因为当Ag+、Cu2+全部析出以后,相当于电解水,n(H+)不再增加,所以生成的H+的物质的量浓度应根据反应掉0.01 mol Ag+和0.01 mol Cu2+时转移的电子的物质的量来计算,则溶液中生成c(H+)=0.3 mol·L-1,pH<1。当阳极生成1.12 L O2时,电路中通过电子:n(e-)=0.05 mol×4=0.2 mol,此时Ag+、Cu2+已全部析出,阴极质量增加1.72 g,c(H+)为0.3 mol·L-1,pH<1。
6.D [解析] 等物质的量浓度的硫酸铜和氯化钠的混合溶液,含有离子为Cu2+、Na+、H+、Cl-、S、OH-,用惰性电极电解,在阴极上阳离子放电顺序为Cu2+>H+(水)>Na+ ,在阳极上阴离子放电顺序为Cl->OH->S,所以刚开始阴极和阳极上分别析出的物质是Cu和Cl2。
7.B [解析] a极为阴极,水放电生成氢气和氢氧根离子,b为阳极,氯离子放电生成氯气;a处生成氢氧根离子,溶液显碱性,使pH试纸变蓝,A正确;b处生成氯气,氯气和水反应生成次氯酸,次氯酸具有漂白性,能使试纸褪色,B错误;c为电解池阳极,铁为活泼电极,发生氧化反应生成亚铁离子:Fe-2e-Fe2+,C正确;d为阴极,水放电生成氢气和氢氧根离子:2H2O+2e-H2↑+2OH-,D正确。
8.(1)Ba(NO3)2、H2SO4、HNO3
(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4
(3)HCl、BaCl2 (4)CuCl2
[解析] 阴极上阳离子放电顺序为Ag+>Cu2+>H+>Ba2+,阳极上阴离子放电顺序为Cl->OH-(水)>含氧酸根离子。(1)当阴极放出H2、阳极放出O2时,阴极为H+或水放电,阳极为水放电,则溶液中的阴离子为硫酸根离子或硝酸根离子,阳离子是H+或Ba2+,BaSO4为沉淀,所以电解质是Ba(NO3)2、H2SO4、HNO3。(2)当阴极析出金属时,阴极为Cu2+或Ag+放电,阳极放出O2,阳极为水放电,则溶液中的阴离子为硫酸根离子或硝酸根离子,电解质是AgNO3、
Cu(NO3)2、CuSO4。(3)若两极分别放出气体,且体积比为1∶1,则阴极放出H2,阳极放出Cl2,阴极为H+或水放电,溶液中的阳离子为H+或Ba2+,阳极为Cl-放电,溶液中的阴离子为Cl-,所以电解质为HCl、BaCl2。(4)电解过程中既无O2也无H2放出,则阴极上析出金属,阴极为Cu2+或Ag+放电,阳极上产生氯气,阳极为Cl-放电,AgCl为沉淀,则电解质应为CuCl2。
9.A [解析] 用石墨电极电解等体积的NaCl和CuSO4混合溶液,阴极离子放电顺序是Cu2+>H+(水),阳极上离子放电顺序是Cl->OH-(水),由电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线图可知,电解过程中分三段:第一阶段是Cl-和Cu2+参与反应,Cu2+浓度减小,水解平衡逆移,酸性减弱;第二阶段是水和Cu2+参与反应,反应生成酸;第三阶段实质是电解水,硫酸浓度增大。根据图像所示,AB段溶液pH增大,相当于电解CuCl2溶液;BC段溶液pH降低,是Cl-反应完全后,相当于电解硫酸铜溶液,CD段相当于电解水。根据分析,Cl-反应完,Cu2+还有剩余,所以整个过程中两电极反应:2Cl--2e-Cl2↑、2H2O+2e-H2↑+2OH-不可能同时出现,A正确;根据以上分析,电解至C点时,在电解液中应加入CuCl2固体和CuO固体才可使电解液恢复,B错误;Cu2+水解使溶液显酸性,随着电解的进行,AB段Cu2+的浓度降低,水解得到H+浓度减小,酸性减弱,pH增大,C错误;因为第二阶段阳极上H2O失电子的同时,阴极上仍然为Cu2+得电子,所以原混合溶液中NaCl和CuSO4的浓度之比不是2∶1,D错误。
10.B [解析] 电子不能经过电解质溶液或熔融的电解质,故该装置中电子移动方向:“负极”→阴极即石墨1,再由阳极即石墨2→“正极”,A错误;若X是Na2SO4,则阴极即石墨1上电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,阳极即石墨2上电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,故电解一段时间后,向U形管两端滴入酚酞,只有石墨1电极附近的溶液呈红色,B正确;若X是AgNO3,则阴极即石墨1上电极反应为Ag++e-Ag,阳极即石墨2上电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,电解一段时间后,电解液由AgNO3溶液变为HNO3和AgNO3的混合液,由于HNO3的氧化性强于AgNO3,即电解液的氧化性增强,C错误;若X是NaOH,石墨2即阳极发生氧化反应,该电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,D错误。
11.(1)正 (2)Ag 2.16 (3)2 1
(4)不变 不变 增大 减小
[解析] (1)电解5.00%的硫酸,实际上是电解其中的水,因此在该电解池中发生反应:2H2O2H2↑+O2↑,V(H2)∶V(O2)=2∶1,据此结合题图中收集到的气体量可确定d极为阴极,则电源的N极为负极,M极为正极。(2)在336 mL(标准状况)气体中,V(H2)=×336 mL=224 mL,为0.01 mol;V(O2)=×336 mL=112 mL,为0.005 mol,说明电路中有0.02 mol电子移动,因此在b极(Pt、阴极)产生Ag的质量为0.02 mol×108 g·mol-1=2.16 g。(3)n(e-)∶n(Ag)∶n(O2)∶n(H2)=0.02∶0.02∶0.005∶0.01=2∶2∶∶1。(4)由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液组成的电解池,通电一定时间后,在Pt电极上放电所消耗溶液中Ag+的物质的量等于Ag电极被氧化给溶液补充的Ag+的物质的量,因此AgNO3溶液的浓度不变,溶液的pH也不变。电解5.00%的硫酸,由于其中的水发生电解,因此硫酸浓度增大,H+的浓度增大,溶液的pH减小。
12.(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电极为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极。为形成溶液,Cu2+只能和S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处为阴离子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。(4)丙中相当于电解水,要使丙恢复到原来的状态,应加入一定量水。第1课时 电解原理
◆ 学习任务 电解原理
1.[2024·广东中山高二期中] 如图所示装置中属于电解池的是 ( )
A.③④⑥⑦⑧ B.③④⑤⑥
C.③⑥ D.③⑥⑧
2.某同学为了使反应2HCl+2Ag2AgCl+H2↑能进行,设计了如图所示的四个实验,你认为可行的方案是 ( )
3.[2024·江西南昌高二期中] 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变化依次为降低、不变、升高的是 ( )
A.HCl溶液、HNO3溶液、K2SO4溶液
B.AgNO3溶液、CuCl2溶液、Cu(NO3)2溶液
C.CaCl2溶液、KOH溶液、NaNO3溶液
D.CuSO4溶液、Na2SO4溶液、KCl溶液
4.因镍与盐酸反应缓慢,工业上以镍和盐酸为原料,利用离子膜电解技术制取氯化镍(NiCl2),其原理如图所示。电解过程需不断往b极区补充盐酸。下列说法正确的是 ( )
A.a接外电源的负极
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.总反应为Ni+2HClNiCl2+H2↑
D.电解过程可用NaCl溶液代替盐酸
5.常温下用石墨作电极,电解100 mL 0.1 mol·L-1的Cu(NO3)2和0.1 mol·L-1的AgNO3组成的混合溶液,当某一电极上生成的气体在标准状况下的体积为1.12 L时,假设溶液体积不变,下列说法正确的是 ( )
A.阴极质量增加1.4 g
B.所得溶液pH<1
C.阴极质量增加2.8 g
D.所得溶液pH>1
6.用惰性电极电解等物质的量浓度的硫酸铜和氯化钠的混合溶液,刚开始阴极和阳极上分别析出的物质是 ( )
A.H2和Cl2 B.H2和O2
C.Cu和O2 D.Cu和Cl2
7.用石墨电极完成如图所示电解实验,下列对实验现象的描述或解释不合理的是 ( )
A.a处试纸变蓝
B.b处一定变红
C.c处:Fe-2e-Fe2+
D.d处:2H2O+2e-H2↑+2OH-
8.(8分)从N、S、Cl-、Cu2+、Ba2+、Ag+、H+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)(2分)若两极分别放出H2和O2,电解质可能为 。(填化学式,下同)
(2)(2分)若阴极析出金属,阳极放出O2,电解质可能为 。
(3)(2分)若两极分别放出气体,且体积比为1∶1,电解质可能为 。
(4)(2分)若既无O2也无H2放出,则电解质可能为 。
9.将NaCl溶液和CuSO4溶液等体积混合后用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线如图所示,则下列说法正确的是 ( )
A.整个过程中,电极反应2Cl--2e-Cl2↑与2H2O+2e-H2↑+2OH-不可能同时发生
B.电解至C点时,加入适量CuCl2固体即可使电解质溶液恢复至电解前
C.AB段表示电解过程中,由于H+被还原而导致溶液pH增大
D.原混合溶液中NaCl和CuSO4的物质的量浓度之比恰好为2∶1
10.某学习小组用如图所示装置进行相关电解实验,下列说法正确的是 ( )
A.该装置中电子移动方向:“负极”→石墨1→X溶液→石墨2→“正极”
B.若X是Na2SO4,电解一段时间后,向U形管两端滴入酚酞,只有石墨1电极附近的溶液呈红色
C.若X是AgNO3,电解一段时间后,电解液的氧化性减弱
D.若X是NaOH,石墨2的电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑
11.(20分)下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后,在c、d两极上共收集到336 mL(标准状况)气体。请回答下列问题:
(1)(2分)直流电源中,M为 极。
(2)(4分)Pt电极上生成的物质是 ,其质量为 g。
(3)(6分)电源输出电子的物质的量与电极b、c、d分别生成的气体或固体物质的物质的量之比为2∶ ∶ ∶ 。
(4)(8分)AgNO3溶液的浓度 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),AgNO3溶液的pH ,硫酸的浓度 ,硫酸的pH 。
12.(10分)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 S、OH-
图Ⅰ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Ⅱ所示。据此回答下列问题:
(1)(4分)M为电源的 (填“正”或“负”)极,电极b上发生的电极反应为 。
(2)(2分)写出乙烧杯中的反应方程式: 。
(3)(2分)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)(2分)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 。 (共114张PPT)
第1课时 电解原理
学习任务 电解原理
学习任务 电解原理
【课前自主预习】
1.电解装置(以电解 溶液为例)
(1)按图完成实验并填空
阴极
还原反应
有红色物质析出
阳极
氧化反应
有黄绿色气体生成
(2)电池总反应：___________________。
(3)电解池中离子的定向移动：阴离子移向____极，阳离子移向____极。
阳
阴
2.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：将______转化为________的装置(也称________)。
电解质溶液(或熔融电解质)
氧化还原
电能
化学能
电解槽
(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。
［问题思考］
(1)电解池的阴阳极与电极材料的活性是否有关？
提示：无关，电解池的阴阳极只与外接电源的正负极有关，连接外接
电源正极的一极一定为阳极，连接外接电源负极的一极一定为阴极。
(2)用惰性电极(如碳棒)电解水时，往往向水中加入稀硫酸，其目的
是什么？
提示：增强溶液的导电性。
【核心知识讲解】
1.电解原理
2.电解池阴、阳极的判断方法
3.电解产物的判断方法
4.用惰性电极电解电解质溶液的规律
类型 实例 电极反应式和总 反应 溶液 变化 溶液复
原方法
电解 水型 含氧酸 阳极： 阴极： 总反应： 减小 加水
类型 实例 电极反应式和总 反应 溶液 变化 溶液复
原方法
电解水型 强碱 阳极： 阴极： 总反应： 增大 加水
续表
类型 实例 电极反应式和总 反应 溶液 变化 溶液复
原方法
电解 水型 活泼金属的含氧酸盐 阳极： 阴极： 总反应： 不变 加水
续表
类型 实例 电极反应式和总 反应 溶液 变化 溶液复
原方法
电解电 解质型 无氧酸 (氢氟酸 除外) 阳极： 阴极： 总反应： 增大 通入
气体
续表
类型 实例 电极反应式和总 反应 溶液 变化 溶液复
原方法
电解电 解质型 不活泼金 属的无氧 酸盐 阳极： 阴极： 总反应： — 加
固体
续表
类型 实例 电极反应式和总 反应 溶液 变化 溶液复
原方法
放氢生 碱型 活泼金属的无氧酸盐 阳极： 阴极： 总反应： 增大 通入
气体
续表
类型 实例 电极反应式和总 反应 溶液 变化 溶液复
原方法
放氧生 酸型 不活 泼金 属的 含氧 酸盐 阳极： 阴极： 总反应： 减小 加入
固体
续表
［注意］ 电解质溶液的复原
若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“出什么加什么”
(即一般加入阴极产物与阳极产物形成的化合物)的原则。如用惰性电
极电解盐酸(足量)一段时间后，若要使溶液复原，应通入气体而
不能加入盐酸。再如用惰性电极电解溶液，要恢复原溶液的浓
度，可向电解后的溶液中加入，也可以加入，但不能加入
、，因为这两种物质与生成的反应后使
水量增加。
【知识迁移应用】
例1 为探究电解过程中的放电规律，某研究小组进行下列实验：
序号 阳极材料 阴极材料 电解质 阳极 产物 阴极
产物
① 石墨 石墨 熔融
② 石墨 石墨 溶液
③ 石墨 石墨 溶液
④ 铜 石墨 溶液
⑤ 石墨 石墨 溶液
下列说法不正确的是( )
A.对比②⑤可知，阴极放电顺序：
B.对比③⑤可知，阳极放电顺序：
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
√
序号 阳极材料 阴极材料 电解质 阳极 产物 阴极
产物
① 石墨 石墨 熔融
② 石墨 石墨 溶液
③ 石墨 石墨 溶液
④ 铜 石墨 溶液
⑤ 石墨 石墨 溶液
[解析] 根据②可知，氢离子的氧化性强于钠离子，根据⑤可知，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，阴极放电顺序： ，故A正确；
序号 阳极材料 阴极材料 电解质 阳极 产物 阴极
产物
① 石墨 石墨 熔融
② 石墨 石墨 溶液
③ 石墨 石墨 溶液
④ 铜 石墨 溶液
⑤ 石墨 石墨 溶液
根据③可知，阳极上离子放电顺序： ，根据⑤可知，阳极上离子
放电顺序： ，所以阳极离子放电顺序： ，故B
正确；
序号 阳极材料 阴极材料 电解质 阳极 产物 阴极
产物
① 石墨 石墨 熔融
② 石墨 石墨 溶液
③ 石墨 石墨 溶液
④ 铜 石墨 溶液
⑤ 石墨 石墨 溶液
电解池的阳极若是活性电极，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，故C正确；
对比①⑤可知，电解得到金属不一定只能用熔融态，电解氯化铜溶液也能得
到金属铜，故D错误。
序号 阳极材料 阴极材料 电解质 阳极 产物 阴极
产物
① 石墨 石墨 熔融
② 石墨 石墨 溶液
③ 石墨 石墨 溶液
④ 铜 石墨 溶液
⑤ 石墨 石墨 溶液
例2 ［2024·重庆一中高二月考］ 设 代表阿伏伽德罗常数的值。
如图所示电路中，电极6质量增加 时，下列叙述不正确的是
( )
A.电极2上析出的气体在标准状况下的体积为
B.电极3上产生的气体产物中含有的共用电子对数目为
C.忽略离子的扩散，盐桥中进入左侧溶液中 数目为
D.为使装溶液的电解池恢复到电解前状态，需加入 的质量为
√
[解析] 电极6质量增加，则表明电极6为阴极，为负极， 为正极，从而得
出1、3、5为阳极，2、4、6为阴极。电极6发生反应 ，电
路中通过电子的物质的量为 。
电极2为阴极，发生反应
，电路中通过
电子，则电极2析出的物质的量为
，在标准状况下的体积为
，A正确；
电极3为阳极，发生反应 ，产生的气体产物为，
物质的量为 ，含有的共用电子对数目为 ，B不正确；
溶液中，电极5为阳极，发生反应，电路中通过
电子时，生成 ，忽略离子的扩散，盐桥中进入左侧
溶液中 的数目为，C正确；
电解溶液的实质是电解水，
，电路中通过 电子时，
电解，为使装 溶液的
电解池恢复到电解前状态，需加入的质量为 ，D正确。
［能力拓展］ 解答有关电解问题的步骤
(1)首先要判定是否为电解池，有外接直流电源则为电解池，否则不
是电解池。
(2)对于电解池，首先要考虑阳极材料，若为惰性电极，溶液中的阴
离子被氧化；若为活泼金属电极，则被氧化的是电极本身。
(3)若溶液中的阴、阳离子有多种，则要根据离子放电顺序判定什么
离子先放电，什么离子后放电，并写出电极反应式。
(4)根据电极反应式解答相关问题。
例3 ［2024·重庆沙坪坝区高二期末］ 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：
(1)甲池为________(填“原电池”或“电解池”)，通入 一极的电极
反应式为____________________________________。
原电池
[解析] 甲池为原电池，通入 的电极为负极，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”)，乙池总反应式为_____________________________________。
阴极
[解析] 乙池中电解溶液，其中C作阳极， 作阴极，总反应
式为 。
(3)当乙池中B极质量增加时，甲池中理论上消耗 的体积为
_____(标准状况下)，丙池中___(填“C”或“D”)极析出_____ 铜。
280
D
1.60
[解析] 根据各电极上转移的电子数相同，得 ，
故 ，
。
(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成 溶液，电键闭合一段时间
后，甲中溶液的 将______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；丙中
溶液的 将______。
减小
增大
[解析] 若丙中电极不变，将其溶液换成 溶液，则丙中总反应
，溶液 增大，而甲中总
反应为，溶液 减小。
［归纳总结］
1.解答与电解有关的计算题的基本步骤
(1)正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)。
(2)当溶液中有多种离子共存时,先要根据离子放电顺序确定离子放电
的先后。
(3)根据得失电子守恒进行相关计算。
2.电极反应式
的书写步骤
3.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)得阳(极)失”加上得失电子数目，最后根据
电解质溶液酸碱性补上、或，依据电荷守恒配平。
(3)酸性溶液中不能出现，碱性溶液中不能出现。
(4)在确保两极得失电子数目相等的情况下，阴、阳两极电极反应式
相加得总反应，且总反应注明条件“电解”。
4.电化学的有关计算
(1)计算的原则
①阳极还原剂失去的电子数阴极氧化剂得到的电子数。
②串联电路中通过各电极的电子总数相等。
③电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。
(2)计算的方法
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1) 能设计成电解池( )
√
(2)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、
和 构成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝，钢制品应
接电源的正极( )
×
[解析] 由有机阳离子、和 构成的离子液体作电解液时,可
在钢制品上电镀铝，阴离子发生得电子的还原反应，钢制品应接电
源的负极。
(3)阳极不管是什么材料,电极本身都不反应( )
×
[解析] 阳极如果是活性电极,电极本身参加反应。
(4)电解任何物质，阳极失电子总数与阴极得电子总数相等( )
√
(5)电解过程中阴离子向阴极定向移动( )
×
[解析] 电解过程中阴离子向阳极定向移动,阳离子向阴极定向移动。
(6)用惰性电极电解盐酸、稀硫酸,放电,溶液的 逐渐增大( )
×
[解析] 电解盐酸, 变大;电解稀硫酸,实际是电解水,硫酸浓度增大，
变小。
(7)电解池中电子从电源负极流向电解池阳极( )
×
[解析] 电解池中电子从电源负极流向电解池阴极。
2.［2024·北京一〇一中学高二统练］用石墨电极完成下列电解实验。
实验一 实验二
装置 ____________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________
现象 、处试纸变蓝; 处变红, 局部褪色; 处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生;
处有气泡产生……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A.、处：
B.处：
C.处发生了反应：
D.根据实验一的原理,实验二中 处能析出铜
√
[解析] 、 处试纸变蓝，说明溶液显碱性，水得到电子生成氢气和
，氢氧根离子浓度增大，试纸变蓝，A正确；
若 处只发生反应 ，不能解释 处变红，局部褪色
的现象，B错误；
处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，C正确；
实验一中 形成电解池， 形成电解池，所以实验二中相当于形成
三个电解池 (一个球两面为不同的两极)，处为电解池的阴极， 的
背面为阳极， 处能析出铜，D正确。
3.［2024·辽宁沈阳高二期末］ 和的混合溶液
中 ，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时
间后，两极均收集到 气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍
为 ，不考虑水解，下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中为
B.上述电解过程中共转移 电子
C.电解得到的的物质的量为
D.电解后溶液中为
√
[解析] 用石墨作电极电解和 的混合溶液，阳极反应式为
，阴极先后发生两个反应：,
。从收集到为 可推知上述电解过程中共转移
电子，而在生成 的过程中转移电子，所以共得
到 电子，电解前的物质的量和电解得到的
的物质的量都为 ，电解前 。
电解前后分别有以下守恒关系：，
，不难算出：电解前，电解后
。
1.［2024·江苏徐州一中高二期中］一种电化学装置的工作原理：首
先，太阳能转化为电能，先对碱性镍铁二次电池充电，实现电能储
存；当镍铁电池充电完成后，过剩的电能再接着用于电解水，实现
氢能储存。下列说法不正确的是( )
A.镍铁电池充电时， 从B电极移向A电极
B.镍铁电池充电完成后，继续通电所产生的气体Ⅰ为
C.镍铁电池放电时理论上每消耗，失去 电子
D.镍铁电池放电时，正极附近溶液的 增大
√
[解析] 由题意可知，放电时，A电极为原电池的正极，在水分子作用下
在正极得到电子发生还原反应生成 和氢氧根离子，电极反
应式为 ，B电极为负极，碱性条件下
铁在负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化亚铁，电极反应式为
；
充电时，与光伏电池的正极相连的A电极为电解池的阳极，碱性条件下
在阳极失去电子发生氧化反应生成 和水，B电极为阴极，
氢氧化亚铁在阴极得到电子发生还原反应生成铁和氢氧根离子，当镍铁电
池充电完成 后，继续通电，氢氧根离子
在阳极电极 上失去电子发生氧化
反应生成氧气和水，水在阴极电极
上得到电子发生还原反应生成氢气
和氢氧根离子。
由分析可知，镍铁电池充电时，A电极为电解池的阳极，B电极为阴极，氢
氧根离子从阴极电极移向阳极电极 ，故A正确；
当镍铁电池充电完成后，继续通电，氢氧根离子在阳极 电极 上失去电子
发生氧化反应生成氧气和水，则继续通电所产生的气体Ⅰ为氧气，故B正确；
由得失电子数目守恒可知，镍铁电池放电时，理论上每消耗
时，失去 电子，故C错误；
由分析可知，放电时，A电极为原电池的正极，电极反应式为
， 浓度增大，正极附近溶液的 增大，故D正确。
2.［2024·福建漳州十校高二期中］一种以和 为电极、
水溶液为电解质的电池如图所示。放电时， 可插入
层间形成 。下列说法错误的是( )
A.充电总反应：
B.充电阳极反应：
C.放电时 电极为正极
D.放电时 由负极向正极迁移
√
[解析] 以和 为电极的原电池，可知为负极，为正极，
因此 转化为， 转化为 ；放电时阳离子移向
正极，阴离子移向负极，由此解题。
放电总反应为
，充电总反应为
，A错误；
充电时转化为 ，失去电子，电极反应式为
，B正确；
放电时为负极， 为正极，
C正确；
放电时， 由负极向正极迁移，
D正确。
3.二氧化碳的再利用是实现温室气体减排的重要途径之一。在硫酸中利用
电催化可将 同时转化为多种燃料，其原理如图所示，下列说法错误的是
( )
A.一段时间后，阴极区溶液质量会减少
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.电极上的电极反应式为
D.若阴极只生成和 ，则电路中转移电子
的物质的量为
√
[解析] 电极为阳极，电极反应式为 ，由电荷
守恒可知，氢离子由左侧向右侧迁移，则离子交换膜为阳离子交换膜，
故B、C正确；
阴极区进入的二氧化碳和氢离子的质量和大于生成的、、、
的总质量，阴极区溶液质量会增加，故A错误；
二氧化碳生成和时，碳元素均由价降低为 价，若阴极只生
成和 ，则电路中转移电子的物质的量为
，故D正确。
4.硬水除垢可以让循环冷却水系统稳定
运行。某科研团队改进了主动式电化学
硬水处理技术，原理如图所示(其中 为
有机物)。下列说法不正确的是( )
A.电极A为阳极，发生氧化反应
B.处理过程中 可循环利用
C.处理后的水垢主要沉降在阴极附近
D.当外电路通过时，电极A上产生的气体为
√
[解析] 电极B为阴极，水放电产生氢气和氢氧根离子，电极反应式为
；电极A为阳极，氯离子放电产生氯气，氯气
与水的反应为可逆反应，次氯酸将有机物 氧化生成，阳极还有 放
电产生氧气。
由上述分析可知电极A为阳极，发生氧化
反应，A正确；
阳极产生氯气，氯气与水反应生成次氯酸
和， 能将有机物氧化为二氧化碳
和 水，自身被还原为氯离子， 可
以循环利用，B正确；
硬水中存在镁离子、钙离子和碳酸氢根离子，阴极放电产生氢氧根离子，
氢氧根离子与镁离子结合生成氢氧化镁，氢氧根离子与碳酸氢根离子反应
生成碳酸根离子，钙离子与碳酸根离子
结合生成碳酸钙，氢氧化镁和碳酸
钙主要沉降在阴极附近，C正确；
A极除氯离子放电生成 外，还有水放电
生成氧气，当外电路通过 时，A
电极处产生的气体体积无法确定，D错误。
5.［2024·北京丰台区高二期中］电化学原理在污染治理方面有着重要的作用。
Ⅰ.煤在直接燃烧前要进行脱硫处理。采用电解法脱硫的基本原理如图所示，
利用电极反应将转化为， 再将煤中的含硫物质(主要成分是
)氧化为 和
。
已知：两电极为完全相同的惰性电极。
回答下列问题：
(1) 为电源的______(填“正极”
或“负极”)。
正极
[解析] 根据图示可知在电解时，电极上失去电子变为 ，则
电极为阳极，与电极相连的电极为电源正极， 电极为电源负极。
(2)电解池工作时，观察到 电极上有无色气体产生，写出电极反应
式：__________________。
[解析] 为电解池的阴极，发生得电子的还原反应产生无色气体，
电极反应式： 。
(3)电解池工作时，混合液中 的物质的量______(填“变大”“变小”
或“不变”，下同)。
变大
[解析] 根据电解池中的反应
可知，电解过程中 的物质的量不断变大。
(4)电解过程中，混合溶液中
的 将______。
变小
[解析] 在电解过程中生成
，消耗 ，生成
；由阳极反应
生成，根据得失电子守恒，阳极生成，
则阴极消耗 ；因此总体来看，电解过程中浓度增大，
变小。
Ⅱ.电解还原法处理酸性含铬废水：以铁板作阴、阳极，电解含铬废
水的示意图如图所示。
(5)电解开始时，A连接的铁板电极上主要发生的电极反应为_______
___________。
[解析] 铁板作阴、阳极，电解
含铬废水，与B连接的铁板电极上
产生 ，发生还原反应，作阴极，
则与A连接的铁板电极发生氧化反
应，电极反应式为 。
(6)产生的将还原为
的离子方程式为_________________
_______________________________。
[解析] 阳极产生的将还原
为 的离子方程式为
。
(7)随着电解的进行，阳极铁板会发生钝化，表面形成 钝
化膜，使电解池不能正常工作。将阴极铁板与阳极铁板交换使用，
一段时间后，钝化膜消失。结合
有关反应，解释钝化膜消失的原因：
_______________________________
_______________________________
_______________________________
______________________________。
阴极产生 ，
阴、阳极铁板交换使用时，将钝
化膜还原：
[解析] 阴极产生 ，阴、阳极铁板交换使用
时，将钝化膜还原： ，所以钝
化膜消失。
练习册
学习任务 电解原理
1.［2024·广东中山高二期中］如图所示装置中属于电解池的是
( )
A.③④⑥⑦⑧
B.③④⑤⑥
C.③⑥
D.③⑥⑧
√
[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.某同学为了使反应 能进行,设计了如
图所示的四个实验,你认为可行的方案是( )
A. B. C. D.
[解析] 与盐酸不能自发反应,所以要使反应
能进行,应该设计成电解池, 失电子发生氧化反应, 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.［2024·江西南昌高二期中］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 变化依次为降低、不变、升高的是( )
A.溶液、溶液、 溶液
B.溶液、溶液、 溶液
C.溶液、溶液、 溶液
D.溶液、溶液、 溶液
√
[解析] 电解溶液生成氯气和氢气，电解 溶液生成氢气和氧
气，电解溶液生成氢气和氧气，电解过程中三种溶液的 变
化依次为升高、降低、不变，故A错误。
电解 溶液生成硝酸、银和氧气，溶液的降低；氯化铜溶液
呈酸性，电解 溶液生成铜和氯气，电解后溶液浓度减小，铜离子
水解平衡逆移，溶液的 增大；电解溶液生成铜、硝酸和
氧气，溶液的 降低，故B错误。
电解溶液生成氢氧化钙、氯气和氢气，电解 溶液生成氢气
和氧气，电解 溶液生成氢气和氧气，电解过程中三种溶液的
变化依次为升高、升高、不变，故C错误。
电解 溶液生成铜、氧气和硫酸，电解溶液生成氢气和氧
气，电解 溶液生成氢气、氯气和氢氧化钾，电解过程中三种溶液
的 变化依次为降低、不变、升高，故D正确。
4.因镍与盐酸反应缓慢，工业上以镍和盐酸为原料，利用离子膜电解
技术制取氯化镍，其原理如图所示。电解过程需不断往 极区
补充盐酸。下列说法正确的是( )
A. 接外电源的负极
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.总反应为
D.电解过程可用 溶液代替盐酸
√
[解析] 为制备，电极上 失电子产生， 是电解池的阳极，接外
电源的正极，溶液中的氯离子在左池与结合生成 ，所以氯离子需
能由右池进入左池，则离子交换膜为阴离子交换膜，A、B错误；
电极上 失电子产生， 电极为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，
所以总反应为 ，C正确；
电解过程若用 溶液代替盐酸，则右池中水放电
产生氢氧根离子，氢氧根离子进入左池，使 沉淀，
降低产率，D错误。
5.常温下用石墨作电极，电解的 和
的 组成的混合溶液，当某一电极上生成的气体在
标准状况下的体积为 时，假设溶液体积不变，下列说法正确的
是( )
A.阴极质量增加 B.所得溶液
C.阴极质量增加 D.所得溶液
√
[解析] 阴极可以放电的依次为、和 ，阳极
可以放电的只有水。当阴极生成标准状况下时， 、 已全
部析出，电路中通过电子：
，阴极增加质量为
；
因为当、全部析出以后，相当于电解水， 不再增加，所以
生成的的物质的量浓度应根据反应掉和 时转
移的电子的物质的量来计算，则溶液中生成，。
当阳极生成 时，电路中通过电子：，
此时、 已全部析出，阴极质量增加，为，
。
6.用惰性电极电解等物质的量浓度的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，刚
开始阴极和阳极上分别析出的物质是( )
A.和 B.和 C.和 D.和
[解析] 等物质的量浓度的硫酸铜和氯化钠的混合溶液,含有离子为
、、、、、 ，用惰性电极电解，在阴极上阳
离子放电顺序为(水) ，在阳极上阴离子放电顺序为
，所以刚开始阴极和阳极上分别析出的物质是
和 。
√
7.用石墨电极完成如图所示电解实验，下列对实验现象的描述或解释
不合理的是( )
A. 处试纸变蓝
B. 处一定变红
C.处：
D.处：
√
[解析] 极为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子， 为阳极，氯离子放电
生成氯气； 处生成氢氧根离子，溶液显碱性，使试纸变蓝，A正确；
处生成氯气，氯气和水反应生成次氯酸，次氯酸具有漂白性，能使试纸褪
色，B错误；
为电解池阳极，铁为活泼电极，发生氧化
反应生成亚铁离子：，C正确；
为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子：
，D正确。
8.(8分)从、、、、、、 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)(2分)若两极分别放出和 ，电解质可能为__________________
_______。(填化学式，下同)
、、
[解析] 阴极上阳离子放电顺序为 ，阳极上
阴离子放电顺序为(水) 含氧酸根离子。
8.(8分)从、、、、、、 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)(2分)若两极分别放出和 ，电解质可能为__________________
_______。(填化学式，下同)
、、
当阴极放出、阳极放出时，阴极为 或水放电，阳极为
水放电，则溶液中的阴离子为硫酸根离子或硝酸根离子，阳离子是
或，为沉淀，所以电解质是、、 。
从、、、、、、 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。
(2)(2分)若阴极析出金属，阳极放出 ，电解质可能为____________
__________________ 。
、、
[解析] 当阴极析出金属时，阴极为或放电，阳极放出 ，
阳极为水放电，则溶液中的阴离子为硫酸根离子或硝酸根离子，电
解质是、、 。
从、、、、、、 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。
(3)(2分)若两极分别放出气体，且体积比为 ，电解质可能为
_____________ 。
、
[解析] 若两极分别放出气体，且体积比为，则阴极放出 ，阳
极放出，阴极为或水放电，溶液中的阳离子为或 ，阳
极为放电，溶液中的阴离子为，所以电解质为、 。
从、、、、、、 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。
(4)(2分)若既无也无 放出，则电解质可能为______。
[解析] 电解过程中既无也无 放出，则阴极上析出金属，阴极为
或放电，阳极上产生氯气，阳极为放电， 为沉淀，
则电解质应为 。
9.将溶液和 溶液等体积混合后用石墨电极
进行电解,电解过程中,溶液随时间 变化的曲线如
图所示,则下列说法正确的是( )
A.整个过程中,电极反应 与
不可能同时发生
B.电解至C点时,加入适量 固体即可使电解质溶液恢复至电解前
C.段表示电解过程中,由于 被还原而导致溶液 增大
D.原混合溶液中和 的物质的量浓度之比恰好为
√
[解析] 用石墨电极电解等体积的和 混合溶液，阴极离子放电顺
序是 (水)，阳极上离子放电顺序是 (水)，由电解过程中，
溶液随时间 变化的曲线图可知，电解过程中分三段：
第一阶段是和参与反应， 浓度减小，水解平衡逆移，酸性减弱；
第二阶段是水和 参与反应，反应生成酸；
第三阶段实质是电解水，硫酸浓度增大。
根据图像所示，段溶液增大，相当于电解
溶液；段溶液降低，是 反应完全后，
相当于电解硫酸铜溶液， 段相当于电解水。
根据分析，反应完， 还有剩余，所以整个过程中两电极反应：
、 不可能同时出现，A正确；
根据以上分析，电解至C点时，在电解液中应加入固体和 固体才可
使电解液恢复，B错误；
水解使溶液显酸性，随着电解的进行，段 的浓度降低，水解得
到浓度减小，酸性减弱， 增大，C错误；
因为第二阶段阳极上 失电子的同时，阴极
上仍然为得电子，所以原混合溶液中
和的浓度之比不是 ，D错误。
10.某学习小组用如图所示装置进行相关电解实验，下列说法正确的是( )
A.该装置中电子移动方向：“负极” 石墨
溶液 石墨 “正极”
B.若是，电解一段时间后，向 形管两
端滴入酚酞，只有石墨1电极附近的溶液呈红色
C.若是 ，电解一段时间后，电解液的
氧化性减弱
D.若是 ，石墨2的电极反应式为
√
[解析] 电子不能经过电解质溶液或熔融的电解质，故该装置中电子移动方
向：“负极” 阴极即石墨1，再由阳极即石墨 “正极”，A错误；
若是 ，则阴极即石墨1上电极反应为
，阳极即石墨2
上电极反应为 ，
故电解一段时间后，向 形管两端滴入酚酞，
只有石墨1电极附近的溶液呈红色，B正确；
若是 ，则阴极即石墨1上电极反应为 ，阳极即石墨
2上电极反应为 ，电解一段时间后，电解液由
溶液变为 和的混合液，
由于 的氧化性强于 ，
即电解液的氧化性增强，C错误；
若是 ，石墨2即阳极发生氧化反应，
该电极反应式为 ，
D错误。
11.(20分)下图中电极、分别为 电极和
电极，电极、 都是石墨电极。通电一段
时间后，在、 两极上共收集到
(标准状况)气体。请回答下列问题：
(1)(2分)直流电源中， 为____极。
正
[解析] 电解 的硫酸，实际上是电解其中的水,因此在该电解池中发生
反应： ， ，据此结合题图中收集
到的气体量可确定极为阴极，则电源的 极为负极， 极为正极。
[解析] 在 (标准状况)气体中， ，
为 ；，为，说明电路
中有 电子移动，因此在极、阴极产生 的质量为
。
通电一段时间后，在、 两极上共收集
到 (标准状况)气体。
(2)(4分) 电极上生成的物质是____，
其质量为_____ 。
2.16
(3)(6分)电源输出电子的物质的量与电极、、 分别生成的气体或
固体物质的物质的量之比为 _____∶____∶_____。
2
1
[解析] 。
(4)(8分) 溶液的浓度______(填“增大”
“减小”或“不变”，下同)， 溶液的
______，硫酸的浓度______，硫酸的 ______。
不变
不变
增大
减小
[解析] 由(阳)电极、(阴)电极和 溶液组成的电解池，通电一定
时间后，在电极上放电所消耗溶液中的物质的量等于 电极被氧化
给溶液补充的的物质的量，因此 溶液的浓度不变，溶液的也
不变。电解 的硫酸，由于其中的水发生电解，因此硫酸浓度增大，
的浓度增大，溶液的 减小。
12.(10分)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 、、
阴离子 、
图Ⅰ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 电极质量增加。常温
下各烧杯中溶液的 与电解时间 的关系如
图Ⅱ所示。据此回答下列问题：
(1)(4分)为电源的____(填“正”或“负”)极，电极
上发生的电极反应为__________________________。
负
[解析] 乙中电极质量增加，则 处发生的电极反应为，
即 电极为阴极，由此可推出为阳极， 为阴极，为负极，为正极。
为形成溶液，只能和 结合，可以确定B为硫酸铜；
由常温下各烧杯中溶液的与电解时间 的关系图，可以确定A为或
，C为或。
甲中为或 溶液，相当于
电解，阳极处为阴离子
放电，即
。
(2)(2分)写出乙烧杯中的反应方程式：
_____________________________________。
[解析] 乙烧杯中是电解 溶液，反应方程式为
。
(3)(2分)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？_______________________________________
___________________。
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
[解析] 乙中铜全部析出后，电解质变为 ，所以电解反应仍能
继续进行。
(4)(2分)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________________________。
向丙烧杯中加入一定量水
[解析] 丙中相当于电解水，要使丙恢复到原来的状态，应加入一定
量水。
快速核答案
新课探究
学习任务 电解原理
【课前自主预习】
1.（1）阴极 还原反应 有红色物质析出
阳极 氧化反应 有黄绿色气体生成
（2） （3）阳 阴
2.（1）电解质溶液（或熔融电解质） 氧化还原
（2）电能 化学能 电解槽
［问题思考］
（1）提示：无关，电解池的阴阳极只与外接电源的正负极有关，连
接外接电源正极的一极一定为阳极，连接外接电源负极的一极一定
为阴极。 （2）提示：增强溶液的导电性。
【知识迁移应用】
例1 D 例2 B 例3 （1）原电池
（2）阴极
（3）280 D 1.60
（4）减小 增大
课堂评价
1.（1）√ （2）× （3）× （4）√ （5）× （6）×
（7）× 2.B 3.A
练习册
1.C 2.C 3.D 4.C 5.B 6.D 7.B
8.（1）、、 （2）、、
（3）、 （4）
9.A 10.B
11.（1）正 （2） 2.16 （3）2 1
（4）不变 不变 增大 减小
12.（1）负
（2）
（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第二节 电解池
第1课时 电解原理
◆ 学习任务 电解原理
【课前自主预习】
1.电解装置(以电解CuCl2溶液为例)
(1)按图完成实验并填空
(2)电池总反应: 。
(3)电解池中离子的定向移动:阴离子移向 极,阳离子移向 极。
2.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:将 转化为 的装置(也称 )。
(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。
[问题思考]
(1)电解池的阴阳极与电极材料的活性是否有关
(2)用惰性电极(如碳棒)电解水时,往往向水中加入稀硫酸,其目的是什么
【核心知识讲解】
1.电解原理
2.电解池阴、阳极的判断方法
3.电解产物的判断方法
4.用惰性电极电解电解质溶液的规律
类型 实例 电极反应式和总反应 溶液pH变化 溶液复原方法
电解水型 含氧酸 H2SO4 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑ 阴极:2H++2e-H2↑ 总反应:2H2O2H2↑+O2↑ 减小 加水
强碱 NaOH 阳极:4OH--4e-2H2O+O2↑ 阴极:2H2O+2e-2OH-+H2↑ 总反应:2H2O2H2↑+O2↑ 增大
活泼金属的 含氧酸盐 KNO3 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑ 阴极:2H2O+2e-2OH-+H2↑ 总反应:2H2O2H2↑+O2↑ 不变
电解电解 质型 无氧酸 (氢氟酸 除外) HCl 阳极:2Cl--2e-Cl2↑ 阴极:2H++2e-H2↑ 总反应:2HClH2↑+Cl2↑ 增大 通入HCl气体
不活泼金属 的无氧酸盐 CuCl2 阳极:2Cl--2e-Cl2↑ 阴极:C+2e-Cu 总反应:CuCl2Cu+Cl2↑ — 加CuCl2固体
放氢生碱型 活泼金属的 无氧酸盐 NaCl 阳极:2Cl--2e-Cl2↑ 阴极:2H2O+2e-H2↑+2OH- 总反应:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH 增大 通入HCl气体
放氧生酸型 不活泼金属 的含氧酸盐 AgNO3 阳极:2H2O-4e-4H++O2↑ 阴极:Ag++e-Ag 总反应:4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3 减小 加入Ag2O固体
[注意] 电解质溶液的复原
若要使电解后的溶液恢复到原状态,应遵循“出什么加什么”(即一般加入阴极产物与阳极产物形成的化合物)的原则。如用惰性电极电解盐酸(足量)一段时间后,若要使溶液复原,应通入HCl气体而不能加入盐酸。再如用惰性电极电解CuSO4溶液,要恢复原溶液的浓度,可向电解后的溶液中加入CuO,也可以加入CuCO3,但不能加入Cu(OH)2 、Cu2(OH)2CO3,因为这两种物质与生成的H2SO4反应后使水量增加。
【知识迁移应用】
例1 为探究电解过程中的放电规律,某研究小组进行下列实验:
序号 阳极 材料 阴极 材料 电解质 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-1NaCl溶液 Cl2 H2
③ 石墨 石墨 0.2 mol·L-1CuSO4溶液 O2 Cu
④ 铜 石墨 0.2 mol·L-1CuSO4溶液 Cu2+ Cu
⑤ 石墨 石墨 0.1 mol·L-1CuCl2溶液 Cl2 Cu
下列说法不正确的是 ( )
A.对比②⑤可知,阴极放电顺序:Cu2+>H+>Na+
B.对比③⑤可知,阳极放电顺序: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
例2 [2024·重庆一中高二月考] 设NA代表阿伏伽德罗常数的值。如图所示电路中,电极6质量增加0.64 g时,下列叙述不正确的是 ( )
A.电极2上析出的气体在标准状况下的体积为224 mL
B.电极3上产生的气体产物中含有的共用电子对数目为0.02NA
C.忽略离子的扩散,盐桥中进入左侧AgNO3溶液中N数目为0.02NA
D.为使装Na2SO4溶液的电解池恢复到电解前状态,需加入H2O的质量为0.18 g
[能力拓展] 解答有关电解问题的步骤
(1)首先要判定是否为电解池,有外接直流电源则为电解池,否则不是电解池。
(2)对于电解池,首先要考虑阳极材料,若为惰性电极,溶液中的阴离子被氧化;若为活泼金属电极,则被氧化的是电极本身。
(3)若溶液中的阴、阳离子有多种,则要根据离子放电顺序判定什么离子先放电,什么离子后放电,并写出电极反应式。
(4)根据电极反应式解答相关问题。
例3 [2024·重庆沙坪坝区高二期末] 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:
(1)甲池为 (填“原电池”或“电解池”),通入CH3OH一极的电极反应式为
。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为 (填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”),乙池总反应式为 。
(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时,甲池中理论上消耗O2的体积为 mL(标准状况下),丙池中 (填“C”或“D”)极析出 g铜。
(4)若丙池中电极不变,将其溶液换成NaCl溶液,电键闭合一段时间后,甲中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”,下同);丙中溶液的pH将 。
[归纳总结]
1.解答与电解有关的计算题的基本步骤
(1)正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)。
(2)当溶液中有多种离子共存时,先要根据离子放电顺序确定离子放电的先后。
(3)根据得失电子守恒进行相关计算。
2.电极反应式的书写步骤
3.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)在确保两极得失电子数目相等的情况下,阴、阳两极电极反应式相加得总反应,且总反应注明条件“电解”。
4.电化学的有关计算
(1)计算的原则
①阳极还原剂失去的电子数=阴极氧化剂得到的电子数。
②串联电路中通过各电极的电子总数相等。
③电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。
(2)计算的方法
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑能设计成电解池 ( )
(2)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2C和AlC构成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝,钢制品应接电源的正极 ( )
(3)阳极不管是什么材料,电极本身都不反应 ( )
(4)电解任何物质,阳极失电子总数与阴极得电子总数相等 ( )
(5)电解过程中阴离子向阴极定向移动 ( )
(6)用惰性电极电解盐酸、稀硫酸,H+放电,溶液的pH逐渐增大 ( )
(7)电解池中电子从电源负极流向电解池阳极 ( )
2.[2024·北京一〇一中学高二统练] 用石墨电极完成下列电解实验。
实验一 实验二
装置
现象 a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是 ( )
A.a、d处:2H2O+2e-H2↑+2OH-
B.b处:2Cl--2e-Cl2↑
C.c处发生了反应:Fe-2e-Fe2+
D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜
3.[2024·辽宁沈阳高二期末] 500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(N)=0.6 mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24 L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500 mL,不考虑水解,下列说法正确的是 ( )
A.原混合溶液中c(K+)为0.2 mol·L-1
B.上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol
D.电解后溶液中c(H+)为0.2 mol·L-1
