第二节 电能转化为化学能——电解
第1课时 电解的原理
1．下列装置中属于电解池的是( )
解析：选C A项装置是原电池；B项装置既不能构成原电池(两电极相同)也不能构成电解池(无直流电源)；C项装置是电解池；D项装置不能形成闭合回路，故不能构成原电池。
2．电解池中，阳极一定( )
A．发生氧化反应 B．与电源正极相连
C．是铂电极 D．得电子
解析：选B 阳极材料若为活泼金属则直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。
3．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
解析：选A 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。
4．某同学欲完成2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的是( )
解析：选C 银在金属活动性顺序中位于氢之后，因此Ag不能直接与盐酸反应，可利用电解的方式使反应得以进行。根据元素化合价的变化，Ag须失电子成为Ag＋，因此Ag为阳极。
5．用石墨电极电解某酸溶液时，在相同条件下，阴、阳两极收集到的气体的体积之比是2∶1，则下列结论正确的是( )
A．阴极上一定产生H2，阳极上一定产生O2
B．该酸可能是盐酸
C．电解后溶液的酸性减弱
D．阳极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
解析：选A 电解酸溶液时，H＋在阴极上放电产生H2，又因阴、阳两极收集到的气体的体积之比是2∶1，可知阳极上一定产生O2，故该酸为含氧酸，电解该酸溶液的实质是电解水，则电解后溶液的酸性增强。
6.如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是( )
A．逸出气体的体积(标准状况下)，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
解析：选D 由图可知a为阴极，b为阳极，由于电极为石墨，且在溶液中存在的微粒为Na＋、SO、H＋和OH－，故电极反应为阳极4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；阴极4H＋＋4e－===2H2↑，两极均产生无色、无味气体，且阳极气体比阴极气体少；由于阳极附近
OH－减少，故溶液呈酸性，由于阴极附近H＋减少，故溶液呈碱性，故滴入石蕊溶液，阳极附近显红色，阴极附近显蓝色。
7．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
解析：选C 电解时只生成氢气和氧气，则电解质所含的阳离子在H＋之后放电，阴离子应该在OH－之后放电。电解HCl溶液的方程式为2HClCl2↑＋H2↑，A项错误；电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，B项错误；电解NaBr溶液的方程式为2NaBr＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Br2，D项错误。
8．以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( )
A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体
C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小
解析：选D 以石墨为电极，电解KI溶液时，阴离子在阳极的放电能力I－>OH－，阳离子在阴极的放电能力H＋>K＋，所以该电解反应为2KI＋2H2OI2＋H2↑＋2KOH。由于在溶液中含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附近碘单质遇淀粉，溶液变为蓝色；在阴极由于产生氢气，溶液显碱性，遇酚酞，溶液变为红色。因为产生了碱，溶液碱性增强，所以溶液的pH变大。
9．如下图装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，a极附近溶液呈红色。
(1)电源的负极是________，B中的阳极是________。
(2)电极质量增加的是________，A溶液的pH______________________________________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)B装置用U形管的原因是______________________________________________。
解析：题给装置是电解装置，根据现象推断，a、b为惰性电极，a附近溶液显红色，即a附近溶液呈碱性。则a极析出H2，发生还原反应，是阴极。故电源X是负极，Y是正极。在A装置中，铂极是阴极，铜极是阳极。阳极活性电极本身放电，阴极是Cu2＋放电，即阳极：Cu－2e－===Cu2＋(氧化反应)，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)，故A装置是典型的电镀装置，pH无变化，各离子浓度也无变化。B用U形管是为了让H2和Cl2分开，防止爆炸。电解方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
答案：(1)X b (2)Pt 不变 (3)防止H2、Cl2混合后发生爆炸
10．用惰性电极电解下列电解质溶液：①硫酸；②盐酸；③NaOH溶液；④Na2SO4溶液；⑤CuCl2溶液；⑥NaCl溶液；⑦CuSO4溶液。
请依据所学知识回答下列问题(填序号)：
(1)阴极反应与①相同的有________，与⑤相同的有________。
(2)阳极反应与①相同的有________，与②相同的有________。
(3)写出电解下列溶液的化学方程式：
③_____________________________________________________________________；
⑥_____________________________________________________________________；
⑦_____________________________________________________________________。
(4)只有水被电解的是________，只有电解质本身被电解的是________，电解质和水都被电解的是________。
(5)电解后溶液的pH显著增大的是________，减小的是________。
(6)欲使溶液⑥电解后复原需______________，欲使电解后的⑦复原需加入________。
答案：(1)②③④⑥ ⑦ (2)③④⑦ ⑤⑥
(3)2H2O2H2↑＋O2↑
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑
(4)①③④ ②⑤ ⑥⑦ (5)②③⑥ ①⑦
(6)通入HCl气体 CuO
1．同温、同压下，用惰性电极在U形管中电解下列物质的水溶液，消耗相同的电量，生成气体体积最大的是( )
A．饱和食盐水 B．CuCl2溶液
C．CuSO4溶液 D．NaOH溶液
解析：选A 电解饱和食盐水，两极分别产生氢气和氯气，假设转移2 mol电子，生成氢气和氯气各1 mol，共2 mol；而电解CuCl2溶液产生的气体只有氯气，转移2 mol电子，生成氯气1 mol；电解CuSO4溶液，产生的气体只有氧气，转移2 mol电子，生成氧气0.5 mol；电解NaOH溶液，两极分别产生氢气和氧气，转移2 mol电子，生成氢气1 mol、氧气0.5 mol，共1.5 mol。
2．下列有关水的电解实验的说法中不正确的是( )
A．为提高水的电解速率，可以在水中加入少量的氯化钠
B．若在水中加入少量的硫酸钠，电解结束后溶液的pH将会保持不变
C．电解过程中，阴极区附近溶液的pH会增大
D．当电解产生氧气1.12 L(标准状况)时，转移电子的物质的量为0.2 mol
解析：选A 氯化钠是电解质，加入少量的氯化钠后，电解速率加快，但是电解时氯离子要失电子，阳极得到氯气；加入少量的硫酸钠，实为电解水，硫酸钠浓度增大，但溶液的pH将会保持不变；电解过程中，阴极区氢离子得电子，氢氧根离子浓度增大，溶液的pH增大；产生1 mol氧气转移4 mol e－，故产生氧气1.12 L(标准状况)时，转移电子的物质的量为0.2 mol。
3.某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法错误的是( )
A．电解初期，石墨电极上有H2产生
B．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大
C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出
D．电解初期，总反应方程式为Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑
解析：选B 电解初期，阳极发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋；阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。电解一段时间后，成为电镀铜，溶液中离子浓度及pH等不再
变化。
4．按图甲所示装置进行实验，若乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量，则下列叙述正确的是( )
A．F表示反应生成Cu的物质的量
B．E表示反应消耗H2O的物质的量
C．E表示反应生成O2的物质的量
D．F表示反应生成H2SO4的物质的量
解析：选B 题图甲装置中发生的反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，当转移4 mol电子时，消耗H2O 2 mol，生成的Cu、O2和H2SO4的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol。
5．下图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b选项
X
Y
A
MgSO4
CuSO4
B
AgNO3
Pb(NO3)2
C
FeSO4
Al2(SO4)3
D
CuSO4
AgNO3
解析：选D 题意表明电极b、d上没有气体逸出，所电解的盐溶液中金属元素，应该在金属活动顺序表中(H)以后，只有D符合题意。
6．将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解，且电解时间足够长。有以下结论：①溶液中几乎没有Br－；②电解质溶液为无色；③最终溶液显碱性；
④K＋、Na＋和SO的浓度几乎没有变化。正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)( )
A．①②③ B．仅③
C．①④ D．均正确
解析：选A 溶液中存在的阴离子有：Cl－、Br－、SO、OH－，阳离子有：K＋、
Cu2＋、Na＋、H＋。因用惰性电极电解足够长时间，阴离子首先放电的是Br－：2Br－－2e－===Br2，其次是Cl－：2Cl－－2e－===Cl2↑，最后是OH－：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，SO在溶液中不放电，阳离子首先放电的是Cu2＋：Cu2＋＋2e－===Cu，其次是H＋：2H＋＋2e－===H2↑。所以先电解CuBr2，阳极生成Br2，阴极析出Cu，当CuBr2电解完毕时，相当于继续电解HCl(H＋来源于水)，当Cl－消耗尽时，则继续电解水。由于Cu2＋转化为Cu，电解液变为无色；Cl－放电时，水电离出的H＋放电，使溶液中的OH－浓度增大；由于电解足够长时间，水被消耗，K＋、Na＋、SO浓度会增大。
7．如下图所示，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是( )
a极板
b极板
x电极
z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
解析：选A 由题意知a极板质量增加，a应为阴极，则b为阳极，x为电源的负极，y为电源正极。A选项中a极板为阴极，b极板为阳极，参考各个选项知，A项符合，电解时，a极有Cu附着，b极有O2放出；B项不符合，电解时a极无质量变化；C项阳极为Fe，为活性电极，电解时Fe在阳极放电溶解，无气体生成，故C项不符合；D项电解时，Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色有刺激气味的气体，与题意不符合。
8．将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，若在一极析出0.3 mol Cu，此时在另一极上产生的气体体积(标准状况)为( )
A．4.48 L B．5.6 L C．6.72 L D．7.84 L
解析：选B AgNO3和KCl反应后，溶液中能发生放电的离子为0.4 mol Cu2＋、0.4 mol Cl－及H＋和OH－；阴极生成0.3 mol Cu时，转移电子0.6 mol。阳极先发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，0.4 mol Cl－放电消耗 0.4 mol电子，生成0.2 mol Cl2；再发生反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，消耗0.2 mol电子，生成0.05 mol O2，故阳极共生成气体0.25 mol，体积为5.6 L(标准状况)。
9.如图为持续电解含有一定量CaCl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极)，A为电流表。电解一段时间t1后，将CO2连续通入电解液中。
(1)电解时，F极发生________反应，电极反应式为__________________，E极发生________反应，电极反应式为________________，电解总反应式为____________________________________________。
(2)电解池中产生的现象：
①_______________________________________________________________________。
②_______________________________________________________________________。
③_______________________________________________________________________。
解析：溶液中含有Ca2＋、H＋、Cl－、OH－，通电时，Ca2＋、H＋移向阴极，H＋放电能力比Ca2＋强，在E极上发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，OH－富集在阴极(E极)，则使阴极区溶液变红；Cl－、OH－移向阳极，Cl－在阳极放电，2Cl－－2e－===Cl2↑，总反应方程式为
2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑，通电一段时间后，溶液碱性增强，通入CO2后，生成CaCO3沉淀，继续通入CO2沉淀消失，生成易溶于水的Ca(HCO3)2。
答案：(1)氧化 2Cl－－2e－===Cl2↑ 还原 2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(2)①通电后E极处溶液呈红色 ②通电时，E极、F极均有气体生成 ③通入CO2时，溶液中先出现白色沉淀，继续通入CO2沉淀又消失。
10.如图所示，甲烧杯中盛有100 mL 0.50 mol·L－1 AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.25 mol·L－1 CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9 g，则
(1)电源E为________极，F为________极。
(2)A极的电极反应式为________________________________________________，
析出物质________mol。
(3)B极的电极反应式为________________________________________________，
析出气体________mL(标准状况)。
(4)C极的电极反应式为____________________________________________________，
析出物质________mol。
解析：由电解一段时间后A极比C极重，可知A极上有Ag析出，C极上有Cu析出，若A极上析出银的物质的量为n(Ag)，则C极上析出Cu的物质的量为n(Ag)，有关系式108 g·mol－1·n(Ag)－64 g·mol－1·n(Ag)×＝1.9 g，n(Ag)＝0.025 mol。由此可知，两电解池内的电解质均是足量的，故两池电极反应式分别为：A极：Ag＋＋e－===Ag；B极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；C极：Cu2＋＋2e－===Cu；D极：2Cl－－2e－===Cl2↑。A、C两极析出物质的量分别为0.025 mol 和0.012 5 mol，B极析出O2的体积为：0.006 25 mol×22.4 L·mol－1＝0.14 L＝140 mL。
答案：(1)负 正 (2)4Ag＋＋4e－===4Ag 0.025
(3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 140
(4)Cu2＋＋2e－===Cu 0.012 5
第2节 电能转化为化学能——电解
第1课时 电解的原理
[课标要求]
1．了解电解池的构成。
2．了解电解池的电极名称，会写电极反应方程式。
3．掌握电解池工作时，溶液中阴阳离子的放电顺序。
1．电解池组成“三条件”
(1)外接电源以及与电源相连的两个电极；
(2)电解质溶液；
(3)闭合回路。
2．电解池阴、阳极“四特点”
阳极—外接直流电源正极—流出电子—发生氧化反应—阴离子移向；
阴极—外接直流电源负极—流入电子—发生还原反应—阳离子移向。
3．离子放电“两顺序”(惰性电极)
阳极：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－；
阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Sn2＋>Zn2＋>H＋水>Al3＋。
1．电解熔融NaCl
(1)实验现象：通电后，在石墨片周围有气泡产生，在铁片上生成银白色金属。
(2)实验分析：①熔融氯化钠中存在的微粒Na＋、Cl－。
②通电后离子的运动方向：阳离子Na＋(填离子符号)移向铁电极，阴离子Cl－(填离子符号)移向石墨电极。
③电极上发生的变化：铁电极：2Na＋＋2e－===2Na，
石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑。
(3)实验结论：熔融的氯化钠在电流作用下发生了化学变化，分解生成了钠和氯气。
2．电解
让直流电通过电解质溶液或熔融电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
3．电解池
(1)概念：将电能转化为化学能的装置。
(2)构成条件
①直流电源以及与电源相连的两电极；
②电解质溶液或熔融状态的电解质；
③形成闭合回路。
(3)电极及电极反应
①阳极：发生氧化反应的电极；
阴极：发生还原反应的电极。
②电极反应：在电极上进行的半反应，它可以表示电极上物质的变化情况和电子的转移情况。
4．电解池工作原理
(1)电极反应类型
阳极→氧化反应；阴极→还原反应。
(2)电子流向：电源负极→阴极；阳极→电源正极。
(3)电流方向：电源正极→阳极；阴极→电源负极。
(4)离子流向：阳离子→阴极；阴离子→阳极。
用石墨作电极电解CuCl2溶液。
(1)通电前溶液中存在哪些离子？这些离子怎样运动？
提示：由CuCl2电离出的Cu2＋、Cl－、H2O电离出的少量H＋、OH－，这些离子作自由移动。
(2)通电后离子怎样移动？
提示：Cu2＋、H＋向阴极移动，Cl－、OH－向阳极移动。
(3)在两极各是什么离子发生反应？产物分别是什么？
提示：Cu2＋、H＋应在阴极发生还原反应，由于氧化性Cu2＋>H＋，则Cu2＋首先被还原生成铜：Cu2＋＋2e－===Cu；Cl－、OH－应在阳极发生氧化反应，由于还原性Cl－>OH－，Cl－首先被氧化生成氯气：2Cl－－2e－===Cl2↑，即阴极产物是铜，阳极产物是氯气。
1．电解池电极的判断
2．电解池的工作原理
接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。
3．电解产物的判断方法
(1)阳极产物的判断：首先看电极材料。
①若为活性电极(除Au、Pt石墨以外的金属材料)，则电极材料失电子，电极溶解生成相应的金属阳离子。
②若为惰性电极(Au、Pt、石墨)，则依据溶液中阴离子的失电子能力加以判断。
离子放电(失电子)顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>SO(等含氧酸根离子)。
(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电(得电子)顺序判断，生成相应的金属单质(或氢气)Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。
[特别提醒] ①当溶液中的Zn2＋的浓度远大于水溶液中H＋浓度时，得电子能力为
Zn2＋>H＋。
②K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋只在熔融状态下放电，在水溶液中不放电。
1.如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图，下列有关判断正确的是( )
A．通过该装置可以将化学能转变为电能
B．石墨电极为正极
C．Na＋在铁极上得到电子被还原为钠原子
D．铁电极为阳极
解析：选C 该装置为电解装置，电能转化为化学能，石墨电极作阳极，铁电极为阴极。
2.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
解析：选C 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溶液电极反应为阳极(c电极)2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极(d电极)Cu2＋＋
2e－===Cu，故C项正确。
1．电解方程式的书写步骤
以用石墨作电极电解CuSO4溶液为例。
第一步：明确溶液中存在的离子。阳离子：Cu2＋、H＋；阴离子：OH－、SO。
第二步：判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序。阴极：Cu2＋>H＋；阳极：OH－>SO。
第三步：写出电极反应式和总的电解方程式。
阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu；
阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
根据得失电子数相等，两极反应式相加得总方程式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
2．电解规律
类型
电解质类别
电极反应
电解质
复原
电解
水型
含氧酸，
如H2SO4
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
阳极：4OH－－4e－===
2H2O＋O2↑
电解化学方程式：
2H2O2H2↑＋O2↑
加水
可溶性强碱，
如NaOH
活泼金属
含氧酸盐，
如KNO3
电解
电解
质自
身型
无氧酸，
如HCl
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
电解化学方程式：
2HClH2↑＋Cl2↑
加溶质
(如HCl)
不活泼金属
无氧酸盐，
如CuCl2
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
电解化学方程式：
CuCl2Cu＋Cl2↑
加溶质
(如CuCl2)
放H2
生碱
型
活泼金属
无氧酸盐，
如NaCl
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
电解离子方程式：
2Cl－＋2H2O
Cl2↑＋H2↑＋2OH－
加HCl
放O2
生酸
型
不活泼金属
含氧酸盐，
如CuSO4
阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu
阳极：4OH－－4e－===
2H2O＋O2↑
电解离子方程式：
2Cu2＋＋2H2O
2Cu＋O2↑＋4H＋
加CuO
1．用铂做电极电解下列物质的水溶液，电解方程式正确的是( )
A．CuSO4溶液：2H2O2H2↑＋O2↑
B．稀硫酸：2H2O2H2↑＋O2↑
C．CuCl2溶液：2CuCl2＋2H2O2Cu＋O2↑＋4HCl
D．NaCl溶液：2NaCl2Na＋Cl2↑
解析：选B 当电解池的电极是惰性电极时，阳极不溶解。A项，正确的电解方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4；B项，实质是电解水，电解方程式正确；C项，正确的电解方程式为CuCl2Cu＋Cl2↑；D项，电解的是NaCl溶液，而不是熔融NaCl，正确的电解方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。
2．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质(括号内物质)，电解液基本不变的是( )
A．CuCl2(CuSO4) B．NaOH(NaOH)
C．NaCl(HCl) D．CuSO4[Cu(OH)2]
解析：选C C中电解NaCl溶液时NaOH仍留在原溶液中，H2、Cl2逸出，则损失了H、Cl两种元素，且物质的量之比是1∶1，故加入HCl是正确的；A中电解CuCl2溶液时，损失了Cu和Cl两种元素，加入CuSO4不能弥补Cl－，而多了SO；B中电解NaOH溶液时，损失了H、O两种元素，若加入NaOH则增加了Na；D中电解CuSO4溶液时，损失了Cu、O两种元素，若加入Cu(OH)2则增加了H2O。
3．写出用惰性电极电解下列溶液的电极反应式和总反应方程式：
(1)电解NaCl溶液：
阳极：______________________________________________________________；
阴极：_______________________________________________________________。
总反应式：_____________________________________________________________。
(2)电解CuSO4溶液：
阳极：_______________________________________________________________；
阴极：_________________________________________________________________。
总反应式：______________________________________________________________。
答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑
2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH
(2)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 2Cu2＋＋4e－===2Cu 2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
[三级训练·节节过关]
1．下列是电解不同物质的电极反应，其中错误的是( )
A．电解饱和食盐水
阴极：Na＋＋e－===Na
B．电解Na2SO4溶液
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．电解熔融NaCl
阴极：Na＋＋e－===Na
D．电解NaOH溶液
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
解析：选A A项中电解饱和食盐水时，阴极应是H2O电离出的H＋得电子放出H2。
2．用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是( )
①CuSO4 ②AgNO3 ③BaCl2 ④H2SO4
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
解析：选A 阴极质量增加，应是金属阳离子在阴极放电；电解液pH下降，应是OH－在阳极放电。
3．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有( )
①2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑
②Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
③2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
④2H2O2H2↑＋O2↑
A．①②③ B．①②④
C．②③④ D．②④
解析：选C 阴极阳离子的放电先后顺序为Cu2＋、H＋，阳极阴离子放电的先后顺序为Cl－、OH－，通电时首先发生的反应为Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑，Cu2＋全部还原后，Cl－还有剩余，此时阴极放电的离子是H2O电离产生的H＋，因此反应为：2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑，当Cl－全部氧化后，溶液中的溶质为Na2SO4、NaOH，继续通电实质是电解水：2H2O2H2↑＋O2↑，故正确选项为C。
4．用惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液，下列说法中不正确的是( )
A．阴极发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu
B．阳极发生的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．若有6.4 g金属Cu析出，放出的O2为0.05 mol
D．恰好电解完时，加入一定量的Cu(NO3)2溶液可恢复到原来的浓度
解析：选D 惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液，阴极的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，若有6.4 g金属Cu(即0.1 mol)析出，转移电子0.2 mol，放出的O2为0.2 mol÷4＝0.05 mol，恰好电解完时，应加入一定量的CuO溶液可恢复到原来的浓度，A、B、C正确，D错误。
5．从NO、SO、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等离子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)两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是
_________________________________________________(至少答一种，下同)；
(2)若阴极析出金属、阳极放出O2时，电解质的化学式可能是_____________________________________________________________；
(3)两极分别放出气体，且体积比为1∶1，电解质的化学式可能是________________________________________________________________________。
解析：(1)该题找两极分别放出H2和O2的电解质，其阳离子是H＋或比H＋放电能力弱的Ba2＋；阴离子是OH－或比OH－放电能力弱的SO、NO，则分别由阳离子和阴离子组成的可溶性电解质符合题意。(2)阴极上的阳离子应是比H＋放电能力强的Cu2＋、Ag＋，阳极上阴离子应是放电能力弱于OH－的NO、SO，由阳离子和阴离子组成的可溶性电解质，即符合题意。(3)阴极放出的是H2，阳极是Cl－放电生成Cl2。
答案：(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2
(2)Cu(NO3)2、CuSO4、AgNO3
(3)HCl、BaCl2
1．下列装置中属于电解池的是( )
解析：选C A项装置是原电池；B项装置既不能构成原电池(两电极相同)也不能构成电解池(无直流电源)；C项装置是电解池；D项装置不能形成闭合回路，故不能构成原电池。
2．电解池中，阳极一定( )
A．发生氧化反应 B．与电源正极相连
C．是铂电极 D．得电子
解析：选B 阳极材料若为活泼金属则直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。
3．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
解析：选A 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。
4．某同学欲完成2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的是( )
解析：选C 银在金属活动性顺序中位于氢之后，因此Ag不能直接与盐酸反应，可利用电解的方式使反应得以进行。根据元素化合价的变化，Ag须失电子成为Ag＋，因此Ag为阳极。
5．用石墨电极电解某酸溶液时，在相同条件下，阴、阳两极收集到的气体的体积之比是2∶1，则下列结论正确的是( )
A．阴极上一定产生H2，阳极上一定产生O2
B．该酸可能是盐酸
C．电解后溶液的酸性减弱
D．阳极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
解析：选A 电解酸溶液时，H＋在阴极上放电产生H2，又因阴、阳两极收集到的气体的体积之比是2∶1，可知阳极上一定产生O2，故该酸为含氧酸，电解该酸溶液的实质是电解水，则电解后溶液的酸性增强。
6.如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是( )
A．逸出气体的体积(标准状况下)，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
解析：选D 由图可知a为阴极，b为阳极，由于电极为石墨，且在溶液中存在的微粒为Na＋、SO、H＋和OH－，故电极反应为阳极4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；阴极4H＋＋4e－===2H2↑，两极均产生无色、无味气体，且阳极气体比阴极气体少；由于阳极附近OH－减少，故溶液呈酸性，由于阴极附近H＋减少，故溶液呈碱性，故滴入石蕊溶液，阳极附近显红色，阴极附近显蓝色。
7．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
解析：选C 电解时只生成氢气和氧气，则电解质所含的阳离子在H＋之后放电，阴离子应该在OH－之后放电。电解HCl溶液的方程式为2HClCl2↑＋H2↑，A项错误；电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，B项错误；电解NaBr溶液的方程式为2NaBr＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Br2，D项错误。
8．以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( )
A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体
C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小
解析：选D 以石墨为电极，电解KI溶液时，阴离子在阳极的放电能力I－>OH－，阳离子在阴极的放电能力H＋>K＋，所以该电解反应为2KI＋2H2OI2＋H2↑＋2KOH。由于在溶液中含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附近碘单质遇淀粉，溶液变为蓝色；在阴极由于产生氢气，溶液显碱性，遇酚酞，溶液变为红色。因为产生了碱，溶液碱性增强，所以溶液的pH变大。
9．如下图装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，a极附近溶液呈红色。
(1)电源的负极是________，B中的阳极是________。
(2)电极质量增加的是________，A溶液的pH______________________________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)B装置用U形管的原因是______________________________________________。
解析：题给装置是电解装置，根据现象推断，a、b为惰性电极，a附近溶液显红色，即a附近溶液呈碱性。则a极析出H2，发生还原反应，是阴极。故电源X是负极，Y是正极。在A装置中，铂极是阴极，铜极是阳极。阳极活性电极本身放电，阴极是Cu2＋放电，即阳极：Cu－2e－===Cu2＋(氧化反应)，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)，故A装置是典型的电镀装置，pH无变化，各离子浓度也无变化。B用U形管是为了让H2和Cl2分开，防止爆炸。电解方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
答案：(1)X b (2)Pt 不变 (3)防止H2、Cl2混合后发生爆炸
10．用惰性电极电解下列电解质溶液：①硫酸；②盐酸；③NaOH溶液；④Na2SO4溶液；⑤CuCl2溶液；⑥NaCl溶液；⑦CuSO4溶液。
请依据所学知识回答下列问题(填序号)：
(1)阴极反应与①相同的有________，与⑤相同的有________。
(2)阳极反应与①相同的有________，与②相同的有________。
(3)写出电解下列溶液的化学方程式：
③_____________________________________________________________________；
⑥_____________________________________________________________________；
⑦_____________________________________________________________________。
(4)只有水被电解的是________，只有电解质本身被电解的是________，电解质和水都被电解的是________。
(5)电解后溶液的pH显著增大的是________，减小的是________。
(6)欲使溶液⑥电解后复原需______________，欲使电解后的⑦复原需加入________。
答案：(1)②③④⑥ ⑦ (2)③④⑦ ⑤⑥
(3)2H2O2H2↑＋O2↑
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑
(4)①③④ ②⑤ ⑥⑦ (5)②③⑥ ①⑦
(6)通入HCl气体 CuO
1．同温、同压下，用惰性电极在U形管中电解下列物质的水溶液，消耗相同的电量，生成气体体积最大的是( )
A．饱和食盐水 B．CuCl2溶液
C．CuSO4溶液 D．NaOH溶液
解析：选A 电解饱和食盐水，两极分别产生氢气和氯气，假设转移2 mol电子，生成氢气和氯气各1 mol，共2 mol；而电解CuCl2溶液产生的气体只有氯气，转移2 mol电子，生成氯气1 mol；电解CuSO4溶液，产生的气体只有氧气，转移2 mol电子，生成氧气0.5 mol；电解NaOH溶液，两极分别产生氢气和氧气，转移2 mol电子，生成氢气1 mol、氧气0.5 mol，共1.5 mol。
2．下列有关水的电解实验的说法中不正确的是( )
A．为提高水的电解速率，可以在水中加入少量的氯化钠
B．若在水中加入少量的硫酸钠，电解结束后溶液的pH将会保持不变
C．电解过程中，阴极区附近溶液的pH会增大
D．当电解产生氧气1.12 L(标准状况)时，转移电子的物质的量为0.2 mol
解析：选A 氯化钠是电解质，加入少量的氯化钠后，电解速率加快，但是电解时氯离子要失电子，阳极得到氯气；加入少量的硫酸钠，实为电解水，硫酸钠浓度增大，但溶液的pH将会保持不变；电解过程中，阴极区氢离子得电子，氢氧根离子浓度增大，溶液的pH增大；产生1 mol氧气转移4 mol e－，故产生氧气1.12 L(标准状况)时，转移电子的物质的量为0.2 mol。
3.某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法错误的是( )
A．电解初期，石墨电极上有H2产生
B．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大
C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出
D．电解初期，总反应方程式为Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑
解析：选B 电解初期，阳极发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋；阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。电解一段时间后，成为电镀铜，溶液中离子浓度及pH等不再变化。
4．按图甲所示装置进行实验，若乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量，则下列叙述正确的是( )
A．F表示反应生成Cu的物质的量
B．E表示反应消耗H2O的物质的量
C．E表示反应生成O2的物质的量
D．F表示反应生成H2SO4的物质的量
解析：选B 题图甲装置中发生的反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，当转移4 mol电子时，消耗H2O 2 mol，生成的Cu、O2和H2SO4的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol。
5．下图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b选项
X
Y
A
MgSO4
CuSO4
B
AgNO3
Pb(NO3)2
C
FeSO4
Al2(SO4)3
D
CuSO4
AgNO3
解析：选D 题意表明电极b、d上没有气体逸出，所电解的盐溶液中金属元素，应该在金属活动顺序表中(H)以后，只有D符合题意。
6．将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解，且电解时间足够长。有以下结论：①溶液中几乎没有Br－；②电解质溶液为无色；③最终溶液显碱性；
④K＋、Na＋和SO的浓度几乎没有变化。正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)( )
A．①②③ B．仅③
C．①④ D．均正确
解析：选A 溶液中存在的阴离子有：Cl－、Br－、SO、OH－，阳离子有：K＋、Cu2＋、Na＋、H＋。因用惰性电极电解足够长时间，阴离子首先放电的是Br－：2Br－－2e－===Br2，其次是Cl－：2Cl－－2e－===Cl2↑，最后是OH－：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，SO在溶液中不放电，阳离子首先放电的是Cu2＋：Cu2＋＋2e－===Cu，其次是H＋：2H＋＋2e－===H2↑。所以先电解CuBr2，阳极生成Br2，阴极析出Cu，当CuBr2电解完毕时，相当于继续电解HCl(H＋来源于水)，当Cl－消耗尽时，则继续电解水。由于Cu2＋转化为Cu，电解液变为无色；Cl－放电时，水电离出的H＋放电，使溶液中的OH－浓度增大；由于电解足够长时间，水被消耗，K＋、Na＋、SO浓度会增大。
7．如下图所示，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是( )
a极板
b极板
x电极
z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
解析：选A 由题意知a极板质量增加，a应为阴极，则b为阳极，x为电源的负极，y为电源正极。A选项中a极板为阴极，b极板为阳极，参考各个选项知，A项符合，电解时，a极有Cu附着，b极有O2放出；B项不符合，电解时a极无质量变化；C项阳极为Fe，为活性电极，电解时Fe在阳极放电溶解，无气体生成，故C项不符合；D项电解时，Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色有刺激气味的气体，与题意不符合。
8．将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，若在一极析出0.3 mol Cu，此时在另一极上产生的气体体积(标准状况)为( )
A．4.48 L B．5.6 L C．6.72 L D．7.84 L
解析：选B AgNO3和KCl反应后，溶液中能发生放电的离子为0.4 mol Cu2＋、0.4 mol Cl－及H＋和OH－；阴极生成0.3 mol Cu时，转移电子0.6 mol。阳极先发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，0.4 mol Cl－放电消耗 0.4 mol电子，生成0.2 mol Cl2；再发生反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，消耗0.2 mol电子，生成0.05 mol O2，故阳极共生成气体0.25 mol，体积为5.6 L(标准状况)。
9.如图为持续电解含有一定量CaCl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极)，A为电流表。电解一段时间t1后，将CO2连续通入电解液中。
(1)电解时，F极发生________反应，电极反应式为__________________，E极发生________反应，电极反应式为________________，电解总反应式为____________________________________________。
(2)电解池中产生的现象：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
解析：溶液中含有Ca2＋、H＋、Cl－、OH－，通电时，Ca2＋、H＋移向阴极，H＋放电能力比Ca2＋强，在E极上发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，OH－富集在阴极(E极)，则使阴极区溶液变红；Cl－、OH－移向阳极，Cl－在阳极放电，2Cl－－2e－===Cl2↑，总反应方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑，通电一段时间后，溶液碱性增强，通入CO2后，生成CaCO3沉淀，继续通入CO2沉淀消失，生成易溶于水的Ca(HCO3)2。
答案：(1)氧化 2Cl－－2e－===Cl2↑ 还原 2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(2)①通电后E极处溶液呈红色 ②通电时，E极、F极均有气体生成 ③通入CO2时，溶液中先出现白色沉淀，继续通入CO2沉淀又消失。
10.如图所示，甲烧杯中盛有100 mL 0.50 mol·L－1 AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.25 mol·L－1 CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9 g，则
(1)电源E为________极，F为________极。
(2)A极的电极反应式为________________________________________________，
析出物质________mol。
(3)B极的电极反应式为________________________________________________，
析出气体________mL(标准状况)。
(4)C极的电极反应式为____________________________________________________，
析出物质________mol。
解析：由电解一段时间后A极比C极重，可知A极上有Ag析出，C极上有Cu析出，若A极上析出银的物质的量为n(Ag)，则C极上析出Cu的物质的量为n(Ag)，有关系式108 g·mol－1·n(Ag)－64 g·mol－1·n(Ag)×＝1.9 g，n(Ag)＝0.025 mol。由此可知，两电解池内的电解质均是足量的，故两池电极反应式分别为：A极：Ag＋＋e－===Ag；B极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；C极：Cu2＋＋2e－===Cu；D极：2Cl－－2e－===Cl2↑。A、C两极析出物质的量分别为0.025 mol 和0.012 5 mol，B极析出O2的体积为：0.006 25 mol×22.4 L·mol－1＝0.14 L＝140 mL。
答案：(1)负 正 (2)4Ag＋＋4e－===4Ag 0.025
(3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 140
(4)Cu2＋＋2e－===Cu 0.012 5
第二节 电能转化为化学能——电解
第1课时 电解原理
【教学目标】
1、通过电能转化为化学能的实例-----电解和电镀的教学活动，了解电极原理、电解和电镀的重要性。
2、了解日常所用的手机、数码相机等产品的充电、放电原理。
3、通过对实验现象的观察、分析和推理，培养学生的实验能力、观察能力、思维能力。
【教学过程】
一、电解原理和其他电化学知识一样是中学化学重要理论之一,它是无机化学中很重要的知识,既涉及理论知识,又与元素化合物知识密切相关,是高考的重点考查点,在工农业生产日常生活、科技领域中用途广泛，故占有重要的地位。学习电解原理等电化学理论，将为学生升学、就业、解决生产与生活中的实际问题打下良好的基础。“电解原理”的学习，是在学生已经学习和掌握了金属活动性顺序、氧化还原以及阴（阳）离子还原性（氧化性）的相对强弱的比较、电解质的电离、离子反应、原电池原理以及化学化学反应中的物质变化和能量变化等知识的基础上安排的，是电化学知识的深化和发展，具有一定的科学性。它可使学生在接受新知识中有旧知识作基础，缓解学习困难，体现知识梯度的合理性。
二、电解原理
1．电解定义
在直流电作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
2．能量转化形式
电能转化为化学能。
3．电解池
(1)构成条件
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融电解质)。
③形成闭合回路。
(2)电极名称及电极反应(如图)
(3)电子和离子移动方向
①电子：从电源负极流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。
②离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。
三、教师的问题解答：
1．电极
阳极—与电源正极相连
阴极—与电源负极相连
隋性电极—只导电,不参与氧化还原反应(C/Pt/Au)
活性电极—既导电又参与氧化还原反应(Cu/Ag)
问：通电前和通电时分别发生了怎样的过程？
通电前：CuCl2=Cu2++2Cl- H2O H++OH-
通电中：阳离子（Cu2+,H+）向阴极移动被还原；
阴离子（Cl-,OH-）向阳极移动被氧化
讲：即在电极上分别发生了氧化还原反应，称电极反应。
2．电极反应( 阳氧阴还 )
阳极：2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)
阴极：Cu2++2e-=Cu(还原)
总电极方程式：___________________
放电：阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。
3．电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程叫电解。
讲：所以电解质导电的实质便是——电解
电解池：借助电流引起氧化还原反应的装置，即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽。
问：构成电解池的条件是什么？
电源、电极、电解质构成闭和回路。
思考：
电解CuCl2水溶液为何阳极是Cl-放电而不是OH-放电，阴极放电的是Cu2+而不是H+ ？
4．离子的放电顺序
阴极：（阳离子在阴极上的放电顺序(得e-)）
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
阳极(1)是惰性电极时：阴离子在阳极上的放电顺序（失e-）
S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)>F-(SO32-/MnO4->OH-)
(2) 是活性电极时：电极本身溶解放电
问：放电能力弱于H+和OH–的物质在水溶液中放电吗？
否，但亚铁离子浓度远大于氢离子浓度时,亚铁离子放电。
5.电解时电子通过电解质溶液吗？
电解质溶液通电电解时，在外电路中有电子通过，而溶液中是依靠离子定向移动，形成了电流
6.电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？
一定有化学反应发生，因为在电解池的两极发生了氧化还原反应，有电子转移，生成了新物质，所以一定有化学反应发生
7.在电解时，电子和离子是如何移动的？
电子：从电源负极流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。
离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。
问：电解水时为了增强水的导电性常常需加入氢氧化钠或稀硫酸，为什么？可以加食盐吗？
练习：电解碘化汞、硝酸铜、氯化锌、盐酸、硫酸、氢氧化钠的电极方程式。
8．电解规律：
（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型。
问：初中电解水时加硫酸或氢氧化钠增强导电性，影响水的电解吗？
电解硫酸和氢氧化钠时为何H2和O2之比大于2？氧气溶解度大于氢气
又为何硫酸一定大于2，而氢氧化钠可能等于2？硫酸根可能放电。
（2）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极析出不活泼金属，放氧生酸型。
练习：电解硫酸铜方程式。加入下列哪些物质可以恢复到硫酸铜原来的溶液：氧化铜、氢氧化铜、铜、碳酸铜。
（3）电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型。
（4）电解活泼金属（K/Ca/Na）的无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出非金属，放氢生碱型。
9．电解中电极附近溶液pH值的变化。
（1）电极区域 A．阴极H+放电产生H2，阴极区域pH变大。
B．阳极OH-放电产生O2，阳极区域pH变小。
（2）电解质溶液中 A．电解过程中,既产生H2,又产生O2,则原溶液呈酸性的pH变小,原溶液呈碱性的pH变大,原溶液呈中性的pH不变（浓度变大）。
B．电解过程中, 无H2和O2产生, pH几乎不变。但象CuCl2变大
C．电解过程中,只产生H2, pH变大。
D．电解过程中,只产生O2, pH变小。
过渡：如果把阳极换成铜棒，阳极发生的反应就是铜自身溶解，如果电解质是硫酸，阴极析出的是什么？也是铜，这就是我们的铜的电解精炼法。
四、【板书】一、电解的原理
（一）概念
1、电解：
2、电解池：
3、构成电解池的条件：
（1）外加直流电源
（2）两个固体电极
阴极：发生还原反应的电极。
与电源“+”相连的电极，
得到电子的电极，
阳离子移到的电极。
阳极：发生氧化反应的电极。
与电源“—”相连的电极，
失去电子的电极，
阴离子移到的电极。
（3）电解质溶液或熔融电解质
（4）构成闭合的电路
（3）电解质溶液或熔融电解质
（4）构成闭合的电路
（二）电极产物的判断和电极方程式的书写
阴极：2Na+ +2 e- = 2Na
阳极：2Cl- — 2e- = Cl2↑
总方程式：2Na+ + 2Cl- 2Na + Cl2↑（离子方程式）
2NaCl 2Na + Cl2↑（化学方程式）
（1）明确电解液中存在的离子
（2）是哪些离子得失电子
放电顺序：
阴极：阳离子得电子顺序：
Ag+>Hg2+> Fe3+>Cu2+> H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> H+（水）Al3+>Mg2+>Na + >Ca2+> K +
阳极：阴离子失电子顺序：活性电极﹥阴离子。即：
Cu>Hg >Ag>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>（ NO3－、SO42－含氧酸根）
五、检测题
1. 用石墨棒作阳极、铁棒作阴极电解熔融的氯化钠，下列说法中正确的是( )
A．石墨周围有大量的Na＋
B．铁棒质量增加
C．电子通过电解质溶液由石墨棒流向铁棒
D．铁棒电极发生氧化反应
2. 用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间，溶液的pH变小，并且在阳极得到0.56 L气体，阴极得到1.12 L气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是( )
A．稀盐酸 B．KNO3溶液
C．CuSO4溶液 D．稀硫酸
3. 如下图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是( )
A．X极是电源负极，Y极是电源正极
B．a极的电极反应是2Cl－－2e－===Cl2↑
C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大
D．Pt极上有6.4 g Cu析出时，b极产生2.24 L(标准状况)气体
4. 如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色、无味气体放出。符合这一情况的是附表中的
( )
a极板
b极板
X电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
5. 下列有关电解原理的应用的说法正确的是( )
A．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝
B．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极
C．电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
D．在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连
参考答案
1. 【解析】阴离子移向阳极(石墨)，发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阳离子移向阴极，发生还原反应：2Na＋＋2e－===2Na；电子不能通过电解质溶液，熔融的电解质是由于自由移动的离子定向移动而导电。
【答案】D
2. 【解析】阳极与阴极产生的气体体积之比为＝，相当于电解水，pH变小说明电解了含氧酸的水溶液。
【答案】D
3. 【解析】b极附近溶液显红色，所以b极上的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。则Y为电源负极，X为正极，Pt为电解池阳极，Cu为阴极；a为阳极，b为阴极；C项，2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐变小；D项，Pt极上发生氧化反应，不会有Cu析出。
【答案】B
4. 【解析】通电后a极板质量增加，说明有金属析出，a极为电解池的阴极，X为电源负极，B、C均不符合；又b极放出的是无色无味的气体， D不符合。
【答案】A
5. 【解析】电解法制铝是采用氧化铝作原料，而不是氯化铝，故A项错误；电解精炼铜，粗铜作阳极，精铜作阴极，故B项错误；电解食盐水，阴极是氢离子得电子析出氢气，电极反应式书写正确；电镀时，被镀制品作阴极，与电源负极相连，故D项错误。
【答案】C
课件29张PPT。第二节 电能转化为化学能——电解
第2课时 电解原理的应用
1．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法正确的是( )
A．铁表面镀锌，铁作阳极
B．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑
C．电解法精炼粗铜，用精铜作阳极
D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁
解析：选B 选项A，铁应该作阴极。选项B，电解饱和食盐水时，Cl－在阳极失去电子变为Cl2。选项C，电解法精炼粗铜，应该用精铜作阴极，粗铜作阳极。选项D，电解MgCl2饱和溶液，发生的化学反应为MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋Cl2↑＋H2↑，不会产生金属镁。
2．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是( )
A．电解时以精铜为阳极，以CuSO4溶液为电解液
B．电解时阴极发生还原反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu－2e－===Cu2＋
D．电解结束后，电解质溶液的浓度保持不变
解析：选B 电解时精铜为阴极，粗铜为阳极，A项错误；溶液中Cu2＋在阴极上得电子，发生还原反应，B项正确；粗铜应该连接电源正极，C项错误；阳极上Fe、Zn、Cu失电子，阴极上只有Cu2＋得电子，电解结束后，电解质溶液中的Cu2＋浓度减小，D项错误。
3.如图是电解饱和NaCl溶液的实验装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断中正确的是( )
A．a为正极、b为负极
B．c为阴极、d为阳极
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
解析：选A 由电子流向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极，c极：
2Cl－－2e－===Cl2↑；d极：2H＋＋2e－===H2↑，因此，B、C、D项均错。
4．用电化学方法提取废弃定影液中的银，同时使处理后的溶液中不引入其他新的重金属离子，下列方案正确的是( )
解析：选D 要用电化学方法提取废弃定影液中的银，同时使处理后的溶液中不引入其他新的重金属离子，则应该用电解原理，因此阴极应该是银，阳极可以是惰性电极，例如碳棒，答案选D。
5．如图所示能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(图中电极均为惰性电极)( )
解析：选D 与电源正极相连的是电解池的阳极，阳极发生氧化反应，失去的电子回到正极；与电源负极相连的是电解池的阴极，阴极发生还原反应，接受负极输出的电子。据此判断，D图右电极为阳极，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，可观察到碘化钾淀粉溶液变蓝；左电极为阴极，发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，可观察到阴极区溶液变红，收集的气体经点燃可证明为氢气。
6．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，则下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
解析：选D 电解时阴极发生还原反应，A项错误；电解过程中，阳极Zn、Fe、Ni依次失去电子生成阳离子进入溶液；Cu、Pt不如Ni活泼不被氧化，沉入槽底成为阳极泥，阴极只析出Ni，B项错误，D项正确；电解后溶液中仍有少量的Ni2＋，C项错误。
7.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨做电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制取有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
解析：选B 电解饱和食盐水的方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，NaOH在阴极区生成，Cl2在阳极区生成。按照该学生制作的竖直的家用环保型消毒装置，若将阳极置于上方，则氯气一生成即逸出，不能完全与NaOH作用。显然，应将阳极置于下方，阴极置于上方，下方阳极生成的氯气通过溶液时即可很好地被阴极生成的NaOH吸收。反应为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。还应注意的是图中电极a、b是电源的电极而非电解池的电极。与电解装置上方阴极相连的a为电源的负极，则b为正极。
8.如图所示，某工厂采用电解法处理含铬(Cr2O)酸性废水，其中，耐酸电解槽以铁板作阴、阳极，电解后，溶液中的Cr2O全部变为Cr3＋，下列说法不正确的是( )
A．M与电源的正极相连
B．出液口排出的溶液中还含有Fe3＋
C．N极电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
D．阴极区附近溶液pH降低
解析：选D A项，电解含铬(Cr2O)酸性废水，溶液中的H＋在阴极放电产生H2，所以N与电源的负极相连，作阴极，M与电源的正极连接，作阳极，正确；B项，阳极Fe失去电子变为Fe2＋，然后与溶液中的Cr2O发生反应变为Fe3＋，Cr2O则被还原变为
Cr3＋，所以出液口排出的溶液中含有Cr3＋、Fe3＋，正确；C项，在阴极N极，溶液中的
H＋得到电子变为H2，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，正确；D项，在阴极区，由于H＋得到电子变为H2，附近溶液的酸性减弱，溶液pH升高，错误。
9．将浓度均为2 mol·L－1的AgNO3与Cu(NO3)2溶液各0.5 L混合，以铜为电极进行电解，一段时间后阴极上有1.6 g铜析出，试计算此时：
(1)直流电源已输出________mol电子。
(2)溶液中c(Cu2＋)为________mol·L－1。
解析：(1)阴极有Cu析出时，Ag＋已完全放电，所以直流电源已输出电子为2 mol·L－1×0.5 L＋×2＝1.05 mol。(2)因用铜做电极，当Ag＋、Cu2＋在阴极析出时，阳极铜亦同时溶解成为Cu2＋，最终使Cu2＋增加。c(Cu2＋)＝
＝1.5 mol·L－1。
答案：(1)1.05 (2)1.5
10．电解原理在化学工业中有广泛的应用。如图表示一个电解池，装有电解液c；A、B分别是两块电极板，通过导线与直流电源相连。
(1)若A、B都是惰性电极，电解质溶液c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞溶液，试判断
①a是________极(填“正”或“负”)，B是________极(填“阴”或“阳”)；
②A电极上的电极反应式为________________________________________________，
B电极上的电极反应式为___________________________________________________；
③检验A电极产物的方法是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)如用电解法精炼粗铜，电解液c选用CuSO4溶液，则
①A电极的材料是________，主要电极反应式为_________________________________
____________________________________；
②B电极的材料是________，电极反应式为___________________________________。
解析：电流从正极流出，流入电解池的阳极，所以a是正极，B是阴极；A电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，B电极的反应式为2H＋＋2e－===H2↑；检验Cl2的方法一般用湿润的淀粉碘化钾试纸，Cl2能使试纸变蓝，也可以用湿润的有色布条或纸条，Cl2能使其退色。
答案：(1)①正 阴
②2Cl－－2e－=== Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑
③把湿润的淀粉碘化钾试纸放在A电极附近，试纸变蓝
(2)①粗铜 Cu－2e－=== Cu2＋
②精铜 Cu2＋＋2e－=== Cu
1．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )
A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液
C．Fe和AgNO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液
解析：选B 电镀槽中，要求镀件作阴极，镀层金属作阳极，电镀液采用含有镀层金属离子的盐溶液，A、D项中AgCl和Ag2SO4均难溶于水，只有B项符合要求。
2．下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )
解析：选C 锌铜原电池中锌作负极，铜作正极，A正确；电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜(或精铜)作阴极，B正确；镀件上镀铜时，铜作阳极，镀件作阴极，C错误；电解氯化铜溶液时，石墨作阳极，铜作阴极，D正确。
3．工业电解饱和食盐水的装置如下图所示，下列有关说法不正确的是( )
A．装置中的离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过
B．装置中出口①处的物质是氢气，出口②处的物质是氯气
C．较浓的氢氧化钠溶液从出口B处导出
D．转移0.8 mol电子时产生氢气8.96 L(标准状况)
解析：选B 若装置中的离子交换膜让阴离子通过，则在阴极区产生的NaOH中混有NaCl，导致电解产物不纯，A项正确；装置出口①处(阳极)的物质为氯气，出口②处(阴极)的物质是氢气，B项错误；氢氧化钠溶液在装置右侧生成，较浓的氢氧化钠溶液从出口B处导出，C项正确；当转移0.8 mol电子时产生氢气0.4 mol，即8.96 L(标准状况)，D项
正确。
4.如图所示的电解池中，a、b、c、d都是石墨电极，通电一段时间后，a、b、c、d各电极上生成物物质的量之比是( )
A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1
C．2∶4∶4∶1 D．2∶1∶2∶1
解析：选A a为阴极，Cu2＋得电子生成Cu，b为阳极，Cl－失电子生成Cl2；c为阴极，Ag＋得电子生成Ag，d为阳极，OH－失电子生成O2。根据得失电子守恒，四种产物之间的关系为2Cu—2Cl2—4Ag—O2。
5．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的状态(不考虑二氧化碳的溶解)，则电解过程中共转移电子的物质的量为( )
A．0.4 mol B．0.5 mol
C．0.6 mol D．0.8 mol
解析：选C 电解硫酸铜溶液时，第一阶段：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，第二阶段：2H2O2H2↑＋O2↑，如果只按第一阶段的电解反应，只需要加入CuO或CuCO3就可以，但是现在加入的是Cu2(OH)2CO3，相当于多加了水(0.1 mol H2O)，0.1 mol 的水应该是第二阶段的反应消耗的，该阶段转移了0.2 mol 电子，第一阶段转移了0.4 mol 电子，所以总共转移电子0.6 mol。
6．1 L 0.1 mol·L－1 AgNO3溶液在以Ag作阳极，Fe作阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16 g时，下列判断(设电解按理论进行，溶液不蒸发)正确的是( )
A．溶液的浓度变为0.08 mol·L－1
B．阳极上产生112 mL O2(标准状况)
C．转移的电子数是1.204×1022个
D．反应中有0.01 mol的Ag被氧化
解析：选C 由题意知，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag，阳极反应：Ag－e－===Ag＋，由阴极增重2.16 g知，n(Ag)＝n(e－)＝n(Ag＋)＝2.16 g/108 g·mol－1＝0.02 mol。A项，此装置是在铁上镀银，AgNO3溶液浓度不变，错误；B项，由阳极反应知，阳极上没有O2生成，错误；C项，n(e－)＝0.02 mol，N(e－)＝n(e－)×NA＝1.204×1022，正确；D项，反应中被氧化的银为0.02 mol，错误。
7.2015年8月天津自贸区危险品仓库起火引发爆炸，产生的CN－污染可用右图所示装置除去含CN－废水中的CN－，控制溶液pH为9～10并加入食盐，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是( )
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
解析：选D pH＝9～10为碱性溶液，反应方程式中不能出现H＋，故D错。
8．电解降解法可用于治理水体硝酸盐污染，将NO降解成N2的电解装置如下图所示。下列说法正确的是( )
A．电源的正极为b
B．电解时H＋从膜右侧迁移到膜左侧
C．Ag-Pt电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
D．若转移的电子数为1.204×1024，生成N2 5.6 g
解析：选D A项，Ag-Pt作阴极，b连接电源负极，错误；C项，阴极得电子，错误；B项，阳离子向阴极移动，故质子应是由左侧向右侧迁移，错误；D项，根据N原子守恒可知2NO～N2～10e－，转移电子数为1.204×1024，即2 mol电子生成N2 0.2 mol，其N2的质量为5.6 g，正确。
9．如下图为相互串联的甲、乙两个电解池，请回答：
(1)甲池为用电解原理精炼铜的装置，A极材料是________，电极反应为________________________________________________________________________，
B极材料是________，电解质溶液为________。
(2)乙池中滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈________色，电极反应为________________。
(3)反应中甲池阴极增重12.8 g，则乙池阳极放出的气体在标准状况下的体积为________。
(4)此时乙池剩余液体为400 mL，则电解后得到的溶液中c(OH－)为____________。
解析：(1)电解精炼铜时阴极是精铜，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu；阳极是粗铜，发生反应Cu－2e－===Cu2＋，电解质溶液是含Cu2＋的盐溶液。(2)乙池中Fe作阴极，发生2H＋＋2e－===H2↑。(3)甲池阴极发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，当阴极增重12.8 g时电路中通过了0.4 mol电子，乙池阳极发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，产生0.2 mol Cl2。(4)乙池中发生的总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，当转移0.4 mol电子时，产生的n(OH－)＝0.4 mol，则c(OH－)＝＝＝1 mol·L－1。
答案：(1)纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu 粗铜 硫酸铜溶液
(2)红 2H＋＋2e－===H2↑
(3)4.48 L
(4)1 mol·L－1
10．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答下列问题：
(1)工业冶炼铝的化学方程式是_____________________________________________。
阴极反应式：__________________________________________________________。
若阳极转移电子0.6 mol生成Al的质量是________ g。
(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是_____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)工业产品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根离子，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如下图所示。
①该电解槽的阳极反应是________________________________________________。
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，原因为_____________________________
________________________________________________________________________。
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口________(填“A”或“B”)导出。
解析：(1)工业冶炼铝反应原理是2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，Al3＋在阴极放电。因Al3＋～Al～3e－，两电极电子转移数目相等，故当n(e－)＝0.6 mol时，n(Al)＝0.2 mol，则m(Al)＝5.4 g。(3)离子交换膜法电解提纯KOH时，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极反应为4H＋＋4e－===2H2↑。电解过程中阳极附近的K＋通过阳离子交换膜向阴极移动，含氧酸根离子不能通过离子交换膜。一段时间后，阴极附近K＋、OH－的浓度增大，从B处(阴极区)得到溶液，蒸发结晶后可得较纯净的KOH。
答案：(1)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
Al3＋＋3e－===Al 5.4
(2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
②H＋放电，促进水的电离，c(OH－)增大 ③
第2节 电能转化为化学能——电解
第2课时 电解原理的应用
[课标要求]
1．掌握工业电解饱和食盐水制取烧碱、氢气和氯气的原理。
2．了解电镀、电解精炼的原理及应用。
3．能够应用电解原理判断离子的氧化性或还原性强弱并进行相关计算。
1．电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑
＋Cl2↑，其中阳极产物为Cl2，阴极产物为NaOH和H2。
2．电解精炼铜时，粗铜做阳极，精铜做阴极，含有铜离子的溶液为电解
质溶液。
3．电镀时，镀层金属做阳极，镀件做阴极，含镀层金属阳离子的电解质
溶液做电镀液。
以下为电解NaCl溶液的装置示意图，填写下面空格。
(1)实验现象
①阳极上有黄绿色有刺激性气味的气体产生。
②阴极上有气体产生，阴极附近溶液变红色。
(2)实验结论：用惰性电极电解饱和食盐水，生成H2、Cl2和NaOH。
(3)放电顺序及电极反应
①阳极离子放电顺序：Cl－>OH－，
电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。
②阴极离子放电顺序：H＋>Na＋，
电极反应：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)。
(4)电解反应的化学方程式
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
[特别提醒] 因为阳极产物Cl2和阴极产物H2会发生反应，Cl2和NaOH会发生反应，因此氯碱工业中常用特殊的电解槽电解饱和食盐水，为避免电解产物之间发生反应常用阳离子交换膜将两极溶液分开，阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。
1．关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
D．电解时铁作阳极
解析：选B 阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，因此阳极区加入KI，因Cl2将I－氧化为I2，溶液呈棕色；阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑，H＋放电则OH－增多，溶液呈碱性，使酚酞溶液变红；若用铁作阳极，电极本身被氧化，不能得到氯气。
2．某小组设计电解饱和食盐水的装置如右图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是( )
A．铜电极附近观察到黄绿色气体
B．石墨电极附近溶液先变红
C．溶液中的Na＋向石墨电极移动
D．铜电极上发生还原反应
解析：选D A项，电解饱和食盐水时，若电极为惰性电极，则两极分别产生氯气和氢气，而现在Cu作电极时仍产生两种气体，说明Cu为阴极，石墨为阳极，则石墨电极附近有氯气产生，错误；B项，石墨为阳极，Cu为阴极，氢离子在阴极放电生成氢气，则铜电极附近溶液先变红，错误；C项，电解池中的阳离子向阴极移动，所以钠离子向Cu极移动，错误；D项，铜电极为阴极，发生还原反应，正确。
1．铜的电解精练
(1)装置
(2)电极反应式
阳极：Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。
(3)杂质变化
①铜的电解精炼过程中，Zn、Ni、Fe等比铜活泼的金属在阳极放电变成金属阳离子进入溶液，电极反应式分别为Zn：Zn－2e－===Zn2＋；Ni：Ni－2e－===Ni2＋；
Fe：Fe－2e－===Fe2＋。
②不如铜活泼的银、金、铂等金属不放电与其他不溶性杂质混在一起沉积在电解池的底部，形成阳极泥。
[特别提醒]
(1)粗铜中含Zn、Fe、Ag等杂质，同时间段内两电极质量改变不相等，但两电极通过电量相等。
(2)电解过程中，阴离子浓度不变，Cu2＋浓度减小，Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋浓度增大。
2．电镀
(1)概念
应用电解原理，在金属或非金属表面上镀上一薄层其他金属或合金的过程称为电镀。
(2)目的
增强金属的抗腐蚀能力、耐磨性或改善金属制品的外观。
(3)示例
电镀时，镀层金属做阳极，待镀金属制品做阴极，含镀层金属阳离子的溶液做电镀液。
铁钉上镀铜如下所示：
阴极
待镀的金属制品：铁钉
阳极
镀层金属：铜
电镀液
含有镀层金属离子的盐溶液：CuSO4溶液
装置图
电极
反应
阳极：Cu－2e－===Cu2＋
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
[特别提醒] 电镀的特点：“一多、一少、一不变”。
(1)一多：是指阴极上有镀层金属沉积；
(2)一少：是指阳极上有镀层金属溶解；
(3)一不变：是指电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)精炼铜装置中，粗铜做阴极，精铜做阳极。(×)
(2)精炼铜后，电解质溶液中含Zn2＋、Cu2＋、Ag＋、Fe2＋等阳离子。(×)
(3)精炼铜过程中，电解质溶液中Cu2＋不变。(×)
(4)精炼铜装置中，阴极得到32 g铜，阳极电子转移1 mol。(√)
(5)精炼铜过程中，OH－在阳极放电，Cu2＋在阴极放电。(×)
2．下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是( )
A．粗铜板作阳极
B．电解时，阳极发生氧化反应，阴极反应为
Cu2＋＋2e－===Cu
C．粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥
D．电解铜的纯度可达99.95%～99.98%
解析：选C Fe、Zn、Ni比Cu活泼，电解时首先放电，不会形成阳极泥。
3．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是( )
A．锌做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有锌离子
B．铂做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子
C．铁做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有亚铁离子
D．锌做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有亚铁离子
解析：选A 根据电镀原理，应用镀层金属做阳极，镀件做阴极，含有镀层金属离子的电解质溶液做电镀液。
4．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( )
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B．电解液的成分都保持不变
C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋
D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu
解析：选D A项电镀时镀件作阴极；B项电解精炼铜时电解液成分改变；C项电解精炼铜时，若有比铜活泼的金属杂质(如锌)，则阳极还会发生Zn－2e－===Zn2＋的反应。
1．计算方法
有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的pH及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法：
电子守恒
法计算
用于串联电路，通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等
总反应
式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算
关系式
计算
根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需要的关系式
2.等量关系
(1)当电流通过一个或多个串联的电解池时， 它们皆处于同一闭合电路中，所以各池的电流强度相等，同一时间内通过的电子的物质的量相等。
(2)常见电化学计算的对应关系：
H2～Cl2～O2～Cu～2Ag～2H＋～2OH－。
如电解中析出气体时，在同温同压下析出各气体物质的量之比为n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)＝1∶1∶0.5。
1．把两个惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中，通入直流电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是( )
A．27 mg B．54 mg
C．108 mg D．216 mg
解析：选B 由题意知电解AgNO3溶液时，阳极生成O2和HNO3，阴极生成Ag，n(H＋)＝cV＝10－3×0.5＝5×10－4 (mol)，若设生成Ag为x，则
Ag ～ H＋
1 mol 1 mol
x 5×10－4 mol
x＝5×10－4 mol，m(Ag)＝5×10－4 mol×108 g·mol－1＝0.054 g＝54 mg。
2．如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答：
(1)电源中X极是________(填“正”或“负”)极。
(2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况)气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝_____________________________ mol·L－1。
(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液的c(OH－)＝________ mol·L－1。
解析：(1)铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。
(2)C中铜极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子。由4e－～O2，可知B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL。但B中共收集到224 mL气体，说明还有112 mL气体是H2，即Cu2＋全部在阴极放电后，H＋接着放电产生了112 mL H2，则通过0.01 mol 电子时，Cu2＋已完全变为Cu单质。
由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005 mol，
则c(CuSO4)＝＝0.025 mol·L－1。
(3)由4e－～4OH－知，A中生成0.02 mol OH－，
c(OH－)＝0.1 mol·L－1。
答案：(1)负 (2)0.025 (3)0.1
[三级训练·节节过关]
1．下列描述中，不符合生产实际的是( )
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
解析：选A 电解池的阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋移动到阴极上发生Fe2＋＋2e－===Fe，使得到的Al不纯。
2．电镀在工业上有着广泛的应用，可以镀锌、镀铜、镀金等。利用如图所示装置可以将铜牌变为银牌，即在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法中正确的是( )
A．通电后，Ag＋向阳极移动
B．银片与电源负极相连
C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag
D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
解析：选C 铜牌上镀银，银为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均能溶解，铜牌不可能恢复如初。
3．按下面甲图装置进行实验，若图乙的x轴表示流入电极的电子的量，则y轴不可能表示的情况是( )
A．c(Ag＋) B．c(NO)
C．溶液的pH D．银棒质量
解析：选D 此装置为铁上镀银，电镀一段时间后，c(Ag＋)、c(NO)、溶液的pH基本不变，而银棒质量减小。
4．粗铜性脆，要加工成铜丝非常困难，粗铜必须经过电解精炼方能被广泛利用。下列关于粗铜精炼的叙述中正确的是( )
A．粗铜与电源的正极相连
B．电解过程中，电解质溶液中的Cu2＋浓度保持不变
C．电解后，溶液中存在的阳离子只有H＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥毫无价值
解析：选A 当粗铜中的杂质Zn、Fe、Ni等在阳极溶解时，Cu2＋在阴极上被还原，因而溶液中Cu2＋的浓度有所降低，B项错误；电解后，溶液中存在的Fe2＋、Zn2＋和Ni2＋等阳离子的氧化性弱于Cu2＋而不被还原，C项错误；阳极泥的成分是在阳极上没有放电的Ag、Au、Pt，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，可以作为提炼这些重金属的原料，D项
错误。
5.电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，其中a为电解质溶液，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
(1)X的电极名称是________(填写“阳极”或“阴极”)。
(2)若X、Y都是惰性电极。a是饱和食盐水，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，一段时间后，Y极上的电极反应式为_____________________________________。
(3)若X、Y都是惰性电极，a是CuSO4溶液，电解一段时间后，阳极上产生气体的体积为0.224 L(标准状况下)，则阴极上析出金属的质量为________g。
(4)若要用该装置电解精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则Y电极的材料是________。
(5)若要用电镀方法在铁表面镀一层金属银，应该选择的方案是________。(填字母编号)
方案
X
Y
a溶液
A
银
石墨
AgNO3
B
银
铁
AgNO3
C
铁
银
Fe(NO3)3
D
铁
银
AgNO3
解析：(1)X电极与电源的负极相连，为阴极。(2)Y电极连接电源的正极，故为电解池的阳极，发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑。(3)阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，生成0.224 L氧气，失去电子的物质的量为×4＝0.04 mol，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，根据得失电子守恒，析出铜的质量为×64 g·mol－1＝1.28 g。(4)电解精炼铜时，粗铜为阳极连接电源的正极，即Y电极为粗铜。(5)电镀时，镀件为阴极，A、B项错误；镀层金属为阳极，而含镀层金属离子的溶液为电镀液，C项错误，D项正确。
答案：(1)阴极 (2)2Cl－－2e－===Cl2↑
(3)1.28 (4)粗铜 (5)D
1．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法正确的是( )
A．铁表面镀锌，铁作阳极
B．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑
C．电解法精炼粗铜，用精铜作阳极
D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁
解析：选B 选项A，铁应该作阴极。选项B，电解饱和食盐水时，Cl－在阳极失去电子变为Cl2。选项C，电解法精炼粗铜，应该用精铜作阴极，粗铜作阳极。选项D，电解MgCl2饱和溶液，发生的化学反应为MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋Cl2↑＋H2↑，不会产生金
属镁。
2．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是( )
A．电解时以精铜为阳极，以CuSO4溶液为电解液
B．电解时阴极发生还原反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu－2e－===Cu2＋
D．电解结束后，电解质溶液的浓度保持不变
解析：选B 电解时精铜为阴极，粗铜为阳极，A项错误；溶液中Cu2＋在阴极上得电子，发生还原反应，B项正确；粗铜应该连接电源正极，C项错误；阳极上Fe、Zn、Cu失电子，阴极上只有Cu2＋得电子，电解结束后，电解质溶液中的Cu2＋浓度减小，D项错误。
3.如图是电解饱和NaCl溶液的实验装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断中正确的是( )
A．a为正极、b为负极
B．c为阴极、d为阳极
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
解析：选A 由电子流向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极，c极：2Cl－－2e－===Cl2↑；d极：2H＋＋2e－===H2↑，因此，B、C、D项均错。
4．用电化学方法提取废弃定影液中的银，同时使处理后的溶液中不引入其他新的重金属离子，下列方案正确的是( )
解析：选D 要用电化学方法提取废弃定影液中的银，同时使处理后的溶液中不引入其他新的重金属离子，则应该用电解原理，因此阴极应该是银，阳极可以是惰性电极，例如碳棒，答案选D。
5．如图所示能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(图中电极均为惰性电极)( )
解析：选D 与电源正极相连的是电解池的阳极，阳极发生氧化反应，失去的电子回到正极；与电源负极相连的是电解池的阴极，阴极发生还原反应，接受负极输出的电子。据此判断，D图右电极为阳极，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，可观察到碘化钾淀粉溶液变蓝；左电极为阴极，发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，可观察到阴极区溶液变红，收集的气体经点燃可证明为氢气。
6．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，则下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
解析：选D 电解时阴极发生还原反应，A项错误；电解过程中，阳极Zn、Fe、Ni依次失去电子生成阳离子进入溶液；Cu、Pt不如Ni活泼不被氧化，沉入槽底成为阳极泥，阴极只析出Ni，B项错误，D项正确；电解后溶液中仍有少量的Ni2＋，C项错误。
7.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨做电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制取有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
解析：选B 电解饱和食盐水的方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，NaOH在阴极区生成，Cl2在阳极区生成。按照该学生制作的竖直的家用环保型消毒装置，若将阳极置于上方，则氯气一生成即逸出，不能完全与NaOH作用。显然，应将阳极置于下方，阴极置于上方，下方阳极生成的氯气通过溶液时即可很好地被阴极生成的NaOH吸收。反应为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。还应注意的是图中电极a、b是电源的电极而非电解池的电极。与电解装置上方阴极相连的a为电源的负极，则b为正极。
8.如图所示，某工厂采用电解法处理含铬(Cr2O)酸性废水，其中，耐酸电解槽以铁板作阴、阳极，电解后，溶液中的Cr2O全部变为Cr3＋，下列说法不正确的是( )
A．M与电源的正极相连
B．出液口排出的溶液中还含有Fe3＋
C．N极电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
D．阴极区附近溶液pH降低
解析：选D A项，电解含铬(Cr2O)酸性废水，溶液中的H＋在阴极放电产生H2，所以N与电源的负极相连，作阴极，M与电源的正极连接，作阳极，正确；B项，阳极Fe失去电子变为Fe2＋，然后与溶液中的Cr2O发生反应变为Fe3＋，Cr2O则被还原变为Cr3＋，所以出液口排出的溶液中含有Cr3＋、Fe3＋，正确；C项，在阴极N极，溶液中的H＋得到电子变为H2，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，正确；D项，在阴极区，由于H＋得到电子变为H2，附近溶液的酸性减弱，溶液pH升高，错误。
9．将浓度均为2 mol·L－1的AgNO3与Cu(NO3)2溶液各0.5 L混合，以铜为电极进行电解，一段时间后阴极上有1.6 g铜析出，试计算此时：
(1)直流电源已输出________mol电子。
(2)溶液中c(Cu2＋)为________mol·L－1。
解析：(1)阴极有Cu析出时，Ag＋已完全放电，所以直流电源已输出电子为2 mol·L－1×0.5 L＋×2＝1.05 mol。(2)因用铜做电极，当Ag＋、Cu2＋在阴极析出时，阳极铜亦同时溶解成为Cu2＋，最终使Cu2＋增加。c(Cu2＋)＝＝1.5 mol·L－1。
答案：(1)1.05 (2)1.5
10．电解原理在化学工业中有广泛的应用。如图表示一个电解池，装有电解液c；A、B分别是两块电极板，通过导线与直流电源相连。
(1)若A、B都是惰性电极，电解质溶液c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞溶液，试判断
①a是________极(填“正”或“负”)，B是________极(填“阴”或“阳”)；
②A电极上的电极反应式为________________________________________________，
B电极上的电极反应式为___________________________________________________；
③检验A电极产物的方法是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)如用电解法精炼粗铜，电解液c选用CuSO4溶液，则
①A电极的材料是________，主要电极反应式为_________________________________
____________________________________；
②B电极的材料是________，电极反应式为___________________________________。
解析：电流从正极流出，流入电解池的阳极，所以a是正极，B是阴极；A电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，B电极的反应式为2H＋＋2e－===H2↑；检验Cl2的方法一般用湿润的淀粉碘化钾试纸，Cl2能使试纸变蓝，也可以用湿润的有色布条或纸条，Cl2能使其退色。
答案：(1)①正 阴
②2Cl－－2e－=== Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑
③把湿润的淀粉碘化钾试纸放在A电极附近，试纸变蓝
(2)①粗铜 Cu－2e－=== Cu2＋
②精铜 Cu2＋＋2e－=== Cu
1．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )
A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液
C．Fe和AgNO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液
解析：选B 电镀槽中，要求镀件作阴极，镀层金属作阳极，电镀液采用含有镀层金属离子的盐溶液，A、D项中AgCl和Ag2SO4均难溶于水，只有B项符合要求。
2．下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )
解析：选C 锌铜原电池中锌作负极，铜作正极，A正确；电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜(或精铜)作阴极，B正确；镀件上镀铜时，铜作阳极，镀件作阴极，C错误；电解氯化铜溶液时，石墨作阳极，铜作阴极，D正确。
3．工业电解饱和食盐水的装置如下图所示，下列有关说法不正确的是( )
A．装置中的离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过
B．装置中出口①处的物质是氢气，出口②处的物质是氯气
C．较浓的氢氧化钠溶液从出口B处导出
D．转移0.8 mol电子时产生氢气8.96 L(标准状况)
解析：选B 若装置中的离子交换膜让阴离子通过，则在阴极区产生的NaOH中混有NaCl，导致电解产物不纯，A项正确；装置出口①处(阳极)的物质为氯气，出口②处(阴极)的物质是氢气，B项错误；氢氧化钠溶液在装置右侧生成，较浓的氢氧化钠溶液从出口B处导出，C项正确；当转移0.8 mol电子时产生氢气0.4 mol，即8.96 L(标准状况)，D项正确。
4.如图所示的电解池中，a、b、c、d都是石墨电极，通电一段时间后，a、b、c、d各电极上生成物物质的量之比是( )
A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1
C．2∶4∶4∶1 D．2∶1∶2∶1
解析：选A a为阴极，Cu2＋得电子生成Cu，b为阳极，Cl－失电子生成Cl2；c为阴极，Ag＋得电子生成Ag，d为阳极，OH－失电子生成O2。根据得失电子守恒，四种产物之间的关系为2Cu—2Cl2—4Ag—O2。
5．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的状态(不考虑二氧化碳的溶解)，则电解过程中共转移电子的物质的量为( )
A．0.4 mol B．0.5 mol
C．0.6 mol D．0.8 mol
解析：选C 电解硫酸铜溶液时，第一阶段：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，第二阶段：2H2O2H2↑＋O2↑，如果只按第一阶段的电解反应，只需要加入CuO或CuCO3就可以，但是现在加入的是Cu2(OH)2CO3，相当于多加了水(0.1 mol H2O)，0.1 mol 的水应该是第二阶段的反应消耗的，该阶段转移了0.2 mol 电子，第一阶段转移了0.4 mol 电子，所以总共转移电子0.6 mol。
6．1 L 0.1 mol·L－1 AgNO3溶液在以Ag作阳极，Fe作阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16 g时，下列判断(设电解按理论进行，溶液不蒸发)正确的是( )
A．溶液的浓度变为0.08 mol·L－1
B．阳极上产生112 mL O2(标准状况)
C．转移的电子数是1.204×1022个
D．反应中有0.01 mol的Ag被氧化
解析：选C 由题意知，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag，阳极反应：Ag－e－===Ag＋，由阴极增重2.16 g知，n(Ag)＝n(e－)＝n(Ag＋)＝2.16 g/108 g·mol－1＝0.02 mol。A项，此装置是在铁上镀银，AgNO3溶液浓度不变，错误；B项，由阳极反应知，阳极上没有O2生成，错误；C项，n(e－)＝0.02 mol，N(e－)＝n(e－)×NA＝1.204×1022，正确；D项，反应中被氧化的银为0.02 mol，错误。
7.2015年8月天津自贸区危险品仓库起火引发爆炸，产生的CN－污染可用右图所示装置除去含CN－废水中的CN－，控制溶液pH为9～10并加入食盐，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是( )
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
解析：选D pH＝9～10为碱性溶液，反应方程式中不能出现H＋，故D错。
8．电解降解法可用于治理水体硝酸盐污染，将NO降解成N2的电解装置如下图所示。下列说法正确的是( )
A．电源的正极为b
B．电解时H＋从膜右侧迁移到膜左侧
C．Ag-Pt电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
D．若转移的电子数为1.204×1024，生成N2 5.6 g
解析：选D A项，Ag-Pt作阴极，b连接电源负极，错误；C项，阴极得电子，错误；B项，阳离子向阴极移动，故质子应是由左侧向右侧迁移，错误；D项，根据N原子守恒可知2NO～N2～10e－，转移电子数为1.204×1024，即2 mol电子生成N2 0.2 mol，其N2的质量为5.6 g，正确。
9．如下图为相互串联的甲、乙两个电解池，请回答：
(1)甲池为用电解原理精炼铜的装置，A极材料是________，电极反应为________________________________________________________________________，
B极材料是________，电解质溶液为________。
(2)乙池中滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈________色，电极反应为________________。
(3)反应中甲池阴极增重12.8 g，则乙池阳极放出的气体在标准状况下的体积为________。
(4)此时乙池剩余液体为400 mL，则电解后得到的溶液中c(OH－)为____________。
解析：(1)电解精炼铜时阴极是精铜，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu；阳极是粗铜，发生反应Cu－2e－===Cu2＋，电解质溶液是含Cu2＋的盐溶液。(2)乙池中Fe作阴极，发生2H＋＋2e－===H2↑。(3)甲池阴极发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，当阴极增重12.8 g时电路中通过了0.4 mol电子，乙池阳极发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，产生0.2 mol Cl2。(4)乙池中发生的总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，当转移0.4 mol电子时，产生的n(OH－)＝0.4 mol，则c(OH－)＝＝＝1 mol·L－1。
答案：(1)纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu 粗铜 硫酸铜溶液
(2)红 2H＋＋2e－===H2↑
(3)4.48 L
(4)1 mol·L－1
10．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答下列问题：
(1)工业冶炼铝的化学方程式是_____________________________________________。
阴极反应式：__________________________________________________________。
若阳极转移电子0.6 mol生成Al的质量是________ g。
(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是_____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)工业产品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根离子，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如下图所示。
①该电解槽的阳极反应是________________________________________________。
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，原因为_________________________________
________________________________________________________________________。
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口________(填“A”或“B”)导出。
解析：(1)工业冶炼铝反应原理是2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，Al3＋在阴极放电。因Al3＋～Al～3e－，两电极电子转移数目相等，故当n(e－)＝0.6 mol时，n(Al)＝0.2 mol，则m(Al)＝5.4 g。(3)离子交换膜法电解提纯KOH时，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极反应为4H＋＋4e－===2H2↑。电解过程中阳极附近的K＋通过阳离子交换膜向阴极移动，含氧酸根离子不能通过离子交换膜。一段时间后，阴极附近K＋、OH－的浓度增大，从B处(阴极区)得到溶液，蒸发结晶后可得较纯净的KOH。
答案：(1)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
Al3＋＋3e－===Al 5.4
(2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
②H＋放电，促进水的电离，c(OH－)增大 ③B
第二节 电能转化为化学能——电解
第2课时 电解原理的应用
【教学目标】
1.了解电冶金、氯碱工业、电镀和电解精炼的原理。
2.学会应用电解的原理解决实际问题。
3.能够应用电解原理判断离子的氧化性或还原性强弱。
【教学过程】
本节课是在复习电解原理和规律后，在理解电解原理的基础上了解相关化工生产方面的应用，如电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气，铜的电解精炼，电镀，电冶金等。通过学习进一步理解电解原理，加深对氧化还原反应的认识，提高辩证思维能力，同时帮助学生牢固树立理论联系实际的学风。
一、电解原理的应用
1、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气
【实验】
在U形管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极（如图）。把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。接通直流电源后，注意观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。
现象：
电极反应：
阳极：
阴极：
电解食盐水的总反应为：
工业上利用这一反应原理，制取NaOH、Cl2和H2。
注意 在上面的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO，H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中，为避免这几种产物混合，需要使反应在特殊的电解槽中进行。
2、铜的电解精炼：
如右图为电解法精炼铜的装置，其中阳极为 ，阴极为 ，电解质溶液为 溶液，粗铜中含Fe、Zn、Ni、Ag、Pt、Au等少量杂质金属。
阳极发生的主要反应为： －。（杂质Fe、Zn、Ni也发生电极反应：Fe＝Fe2＋＋2e－。Zn＝Zn2＋＋2e－，Ni＝Ni2＋＋2e－。由于Pt、Ag、Au的金属性比Cu弱且量又少，这三种金属不反应，以单质的形式沉积在底部，得到阳极泥）。
阴极的反应为 。（由于Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋得电子能力比 Cu2＋弱且量又少，故Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋不反应，以离子的形式留在溶液中，经过上述反应，粗铜中的杂质被除去，变成了精铜，能满足作为导线的要求，这就是铜的精炼）。
3、电镀
二、【活动·探究】
根据电解原理和铜的精炼的操作，利用如下材料：铁制品、铜片、CuSO4溶液、导线、直流电源，试设计一个实验，在铁钉表面镀上一层铜。
思路：铜的精炼中，粗铜为阳极，Cu失电子变成以Cu2＋，溶液中的Cu2＋在阴极得电子，生成Cu单质，即在阴极上析出了铜。故要在铁制品表面镀铜，可让 做阳极， 为阴极， 溶液为电解质溶液，设计成如下图所示的装置。
现象：
电极反应：
阳极：
阴极：
该过程就是电镀。
(1)电镀：。
(2)构成要素：
电极：
电镀溶液：
三、【典例解析】
例1、如下图装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，a极附近溶液呈红色。
(1)试分析电源的正负极、CuSO4溶液的pH变化及CuSO4溶液中各离子浓度的变化情况。
（2）其中B装置为何要用U形管？
（3）若电源输出电子0.5mol，求A中析出铜多少克，B中产生气体多少升。
解析：此题是典型的电解装置，根据现象不难推断，a、b为惰性电极，a附近溶液红色，即a附近溶液碱性，析出H2，发生还原反应，是阴极，故电源X是负极，Y是正极。在A装置中，铂极是阴极，铜极是阳极，阳极是Cu，活性电极本身放电，阴极是Cu2＋放电，即阳极：Cu－2e－＝Cu2＋(氧化反应)，阴极：Cu2＋＋2e－＝Cu（还原反应），故A装置是典型的电镀装置，pH无变化，各离子浓度也无变化。B用U形管是为了让H2和Cl2分开，防止爆炸，电解方程式：2NaCl＋2H2O＝
根据电子守恒，故在A装置中转移电子数也为0.5mol，故析出Cu为0.25mol，质量为：0.25mol×64g/mol=16g ，在B中转移电子数也为0.5mol, 产生气体为：L/mol=11.2L 答案：(1)X是负极， Y是正极。pH无变化，各离子浓度也无变化。
(2)防止H2、Cl2接触爆炸。
(3)16g、11.2L。
例2、请用下图所示仪器装置设计一个包括：电解饱和食盐水并测定电解时产生的氢气的体积和检验氯气的氧化性的实验装置。
(1)所选仪器连接时，各接口的顺序是（填各接口的代号字母）：A接 、 接 ；B 接 、 接 。
(2)实验时，装置中的石墨电极接电源的 极，所发生的反应为 ；铁电极接电源的 极，所发生的反应为 ；此电解总反应方程式为 。
(3)实验测得产生的氢气体积（已折算成标准状况）为5.60mL，电解后溶液的体积恰好为50.0mL，则溶液的pH 值为 。
解析：本题考查按实验要求设计组装合理实验装置的能力，并根据制得的H2的体积，计算电解后溶液的pH值。
根据电解饱和食盐水阳极所发生的反应式：2Cl－―2e－＝Cl2↑，为防止电极被腐蚀，实验中一般选用石墨作阳极。阴极发生的是水电离出的H＋离子被还原，2H＋＋2e－＝H2↑，从而破坏水的电离平衡，在阴极区域里形成氢氧化钠，显碱性，阴极通常使用铁电极。电解的总是反应方程式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
原题U型管反应器中的两个电极未限定哪个是阳极或阴极，可任意选用。而反应器两边连接哪些仪器及其连接顺序，取决于A、B为哪种电极以及电极产物和实验要求。
设A上电极为铁质阴极、B上电极为石墨阳极，则反应器两边所选用的各仪器接口连接顺序为：A接贮气瓶的G端，把水挤入量筒，用量筒测量出的水量，以测定产生的H2体积。B接洗气瓶的D端，生成的Cl2氧化洗气瓶里的淀粉KI溶液，以证明其氧化性，多余的Cl2通入烧杯里的C导管，借助氢氧化钠吸收Cl2，防止污染大气。
已知电解产生H25.6mL，相当于
2NaCl＋2H2O=2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2mol 1mol
x 0.00025mol
x＝2×0.00025mol＝0.0005mol
c(OH－)＝
pOH=2 ∴pH＝14－2＝12。
答案：(1)A接G、F接H；B接D、E接C。
(2)正极，2Cl－―2e－＝Cl2↑；负极，2H＋＋ 2e－＝H2↑；2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(3)pH=12.
四、电解质溶液用惰性电极电解的规律小结：
电解
类型
举 例
电极反应
溶液pH变化
溶液复原方法
物质类别
实例
仅溶剂
水电解
含氧酸
H2SO4
阳极：4OH—-4e—=O2↑+2H2O
阴极：4H++4e—=2H2↑
减小
H2O
强碱
NaOH
不变
活泼金属的含氧酸盐
Na2SO4
增大
仅溶质
电解
无氧酸
HCl
阳极2Cl—-2e—=Cl2↑阴极：4H++4e—=2H2↑
增大
HCl
不活泼金属的无氧酸盐
CuCl2
阳极2Cl—-2e—=Cl2↑
阴极：Cu2++2e—=Cu
增大
CuCl2
溶质和溶剂同时电解
活泼金属的无氧酸盐
NaCl
阳极2Cl—-2e—=Cl2↑阴极：
2H2O+2e—=H2↑+2OH-
减小
HCl
不活泼金属的含氧酸盐
CuSO4
阴极：2Cu2++4e—=2Cu
阳极：4OH—-4e—=O2↑+2H2O
增大
CuO
五、原电池、电解池、电镀池判定规律
1.若无外接电源， 可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”
先看电极：两极为导体且活泼性不同
再看溶液：两极插入电解质溶液中
后看回路：形成闭合回路或两极接触
若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同，则为电镀池，其余情况为电解池。
2.需注意的几个问题：
（1）阳极：镀层金属。阴极：待镀的金属制品。电镀液：用含有镀层金属离子的溶液。
（2）阴极：必须可以导电，且表面洁净、光滑
（3）为了使镀层均匀、美观，电镀液中镀层离子的浓度时刻保持稳定，常制成络离子
（4）实质：阳极参加反应的电解
六、
检测题
1. 现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中正确的是
A．b是阳离子交换膜，允许Na＋通过
B．从A口出来的是NaOH溶液
C．阴极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．Na2SO4溶液从G口加入
2. 下列各情况，在其中Fe片腐蚀由慢到快的顺序是
A．(4)(3)(1)(2)(5) B．(5)(1)(2)(4)(3)
C．(4)(2)(1)(3)(5) D．(5)(2)(1)(3)(4)
3. 铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O，研读下图，下列判断不正确的是
A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4+2H2O-2e-═PbO2+4H++SO42－
B．当电路中转移0.2mol电子时，I中消耗的H2SO4为0.2mol
C．K闭合时，II中SO42-向c电极迁移
D．K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为正极
4. 用指定材料做阳极和阴极来电解一定物质的量浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液复原。则合适的组合是
阳极
阴极
溶液甲
物质乙
A.Pt
Pt
NaOH
NaOH固体
B.铜
铁
CuSO4
CuO
C.石墨
Pt
NaCl
盐酸
D.Pt
Pt
H2SO4
H2O
5. 用惰性电极电解下列物质的溶液，经过一段时间，溶液的物质的量浓度增大，pH不变的是
A．NaBr B．CuSO4 C．HCl D．Na2SO4
参考答案
1. 【解析】：A．阴极生成氢气和OH-，在阴极一侧放置阳离子交换膜，只允许通过阳离子，生成NaOH，故A正确；B．A为阳极是氢氧根离子放电产生的气体是氧气，同时生成氢离子，则阳极附近生成硫酸，则从A口出来的是H2SO4溶液，故B错误；C．阴极附近时H+放电生成氢气，反应式为2H++2e-═H2↑，故C错误；D．NaOH在阴极附近生成，硫酸在阳极生成，则Na2SO4溶液从F口加入，故D错误；故选A。根据两极上的反应判断生成物是解题关键；电解饱和Na2SO4溶液时，阳极附近是OH-放电，生成氧气，阴极附近时H+放电生成氢气，由于装置中放置了离子交换膜，在两极分别生成NaOH和H2SO4，需在阳极室一侧放置阴离子交换膜，只允许通过阴离子，在阴极一侧放置阳离子交换膜，只允许通过阳离子，接电源正极的是阳极，即B放出氧气，C生成氢气，以此解题。
【答案】A
2. 【解析】根据图知，(2)(3)装置是原电池，在(2)中，金属铁做负极，(3)中金属铁作正极，做负极的腐蚀速率快，并且两个电极金属活泼性相差越大，负极金属腐蚀速率越快，正极被保护，并且原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀，所以(2)＞(3)，(4)(5)装置是电解池，(4)中金属铁为阴极，(5)中金属铁为阳极，阳极金属被腐蚀速率快，阴极被保护，即(5)＞(4)，根据电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀，并且原电池的正极金属腐蚀速率快于电解池的阴极金属腐蚀速率，所以Fe片腐蚀由慢到快的顺序是(4)(3)(1)(2)(5)；故选A。
明确原电池和电解池原理是解本题关键，作原电池负极和电解池阳极的金属易被腐蚀，作原电池正极或电解池阴极的金属易被保护，金属腐蚀快慢顺序是：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀，据此判断。
【答案】A
3. 【解析】A．K闭合时Ⅰ为原电池，Ⅱ为电解池，Ⅱ中发生充电反应，d电极为阳极发生氧化反应，其反应式为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，故A正确； B．在上述总反应式中，得失电子总数为2e-，当电路中转移0.2mol电子时，可以计算出Ⅰ中消耗的硫酸的量为0.2mol，故B正确；C．K闭合时d是阳极，阴离子向阳极移动，故C错误；D．K闭合一段时间，也就是充电一段时间后Ⅱ可以作为原电池，由于c表面生成Pb，放电时做电源的负极，d表面生成PbO2，做电源的正极，故D正确；故选C。
电极反应式的书写为解答该题的关键；K闭合时，Ⅰ装置是原电池，Ⅱ是电解池，则a为正极、b为负极、c为阴极、d为阳极，以此可书写电极反应式，其中b电极反应为Pb-2e-+SO42-=PbSO4 ，a电极反应为PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O，c电极反应为PbSO4+2e-=Pb+SO42-，d电极方程式为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，以此解答该题。
【答案】C
4. 【解析】要使电解后溶液恢复原状，应该遵循“析出什么加入什么”原则；A．Pt作电极电解NaOH溶液时，阴极上生成氢气，阳极上生成氧气，实质上析出的物质相当于水，要使电解后溶液恢复原状，应该加入适量的水，故A错误；B．用Cu作阳极、Fe作阴极电解硫酸铜溶液，阳极上Cu失电子进入溶液，阴极上铜离子放电生成Cu，所以实质上是电镀，电解质溶液中溶质及其浓度不变，不需要加入物质，故B错误；C．用C作阳极、Pt作阴极电解氯化钠溶液，阴极上生成氢气、阳极上生成氯气，所以析出的物质相当于HCl，要使溶液恢复原状，需要通入适量HCl，故C错误；D．用Pt作电极电解稀硫酸，阴极上生成氢气，阳极上生成氧气，实质上析出的物质相当于水，所以加入适量水能使电解后溶液恢复原状，故D正确；故选D。
【答案】D
5. 【解析】A．电解溴化钠，溶液中氢离子、溴离子放电，导致溶液中氢氧化钠的浓度增大，溶液的pH值增大，故A错误；B．电解硝酸铜，溶液中铜离子和氢氧根离子放电，所以溶液中氢氧根离子浓度逐渐减小，pH值逐渐变小，故B错误；C．电解盐酸，溶液中氢离子、氯离子放电生成氢气和氯气，所以溶液中盐酸浓度降低，pH增大，故C错误；D．电解硫酸钠溶液，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，相当于电解水，导致溶液中硫酸钠的浓度增大，但溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度不变，所以溶液的pH值保持不变，故D正确；故选D。
电解时，根据溶液中离子放电顺序判断电解后溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度的相对大小如何改变，如果电解后溶液中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度，溶液呈酸性，如果氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，溶液呈碱性，如果两者相等则溶液呈中性，据此回答。
【答案】D
课件32张PPT。
