【化学】10-11学年同步学案（人教版选修4）：第四章 第三节 电解池

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第三节　电解池
重难点一 电解池电极的判断
重难点二 原电池、电解池、电镀池的比较
原电池 电解池 电镀池
定义 将化学能转变成电能的装置 将电能转变成化学能的装置 应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的装置
装置举例
形成条件 ①活泼性不同的两电极②电解质溶液(电极插入其中，并与电极自发发生氧化还原反应) ③形成闭合电路 ①两电极接直流电源②两电极插入电解质溶液③形成闭合电路 ①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极②电镀液必须含有镀层金属的离子(电镀过程浓度不变)
电极名称 负极：氧化反应，金属或H2失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子 阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子 阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中镀层金属阳离子得电子(在电镀控制的条件下，水电离产生的H＋及OH－一般不放电)
电子流向 负极正极 电源负极阴极电源正极阳极 同电解池
(1)同一原电池的正、负极发生的电极反应得、失电子数相等。(2)同一电解池的阴极、阳极发生的电极反应中得、失电子数相等。(3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算
重难点三 电解原理的口诀
分电极(判断阴、阳极)，
析溶液(分析电解质溶液中含有哪些离子)；
判流向(判断电子流动方向、离子移动方向)，
断微粒(确定在两极上反应的各是什么微粒)；
写电极(书写电极反应方程式)
写方程(书写电解质电解的化学方程式)。
重难点四 以惰性电极电解电解质溶液的规律
类型 电极反应特点 实例 电解物质 电解质溶液浓度 pH 电解质溶液复原
电解[来源:21世纪教育网21世纪教育网水型 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑21世纪教育网21世纪教育网[来源:21世纪教育网阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ NaOH21世纪教育网21世纪教育网21世纪教育网 水21世纪教育网 增大 增大21世纪教育网 水
H2SO4 水 增大 减小 水
Na2SO4 水 增大 不变 水
电解电解质型 电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电 HCl 电解质 减小 增大 氯化氢
CuCl2 电解质 减小 氯化铜
放H2生碱型 阴极：放出H2生成碱阳极：电解质阴离子放电 NaCl 电解质和水 生成新电解质 增大 氯化氢
放O2生酸型 阴极：电解质阳离子放电阳极：OH－放电生成酸 CuSO4 电解质和水 生成新电解质 减小 氧化铜
重难点五 原电池及电解池的设计与计算
1．化学反应设计原则
电解是最强有力的氧化还原手段，一些非自发进行的氧化还原反应可通过电解来实现，原电池反应则以自发进行的氧化还原反应为基础，实现物质与能量的转换。
2．电化学计算
电化学计算除依据化学方程式外，最好是用守恒法，即根据电子守恒关系或由此推导出的比例关系。
无论是原电池还是电解池，无论是一个“池”还是多个“池”任意串联，在电路和电极
上单位时间内通过的电量相同。
例1　如图，是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列判断正确的是(　　)
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
答案　C
解析　由电流方向可知，a端为电源正极，对应c为阳极，而b端为电源负极，对应d为阴极，则c电极上有Cl2析出，d电极上有Cu析出。
1．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，若为金属电极，则被氧化的是电极本身。
2．若溶液中的阴、阳离子有多种，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，并写出电极方程式。
3．注意根据电子流向和电流流向判断电极是相反的。
例2　用石墨做电极，电解1 mol/L下列物质的溶液，则溶液中的pH保持不变的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．HCl B．NaOH C．Na2SO4 D．NaCl
答案　C
解析　用石墨做电极，电解HCl(aq)时，H＋放电产生H2，使溶液中c(H＋)减小，pH增大，所以A不符；用石墨做电极，电解NaOH(aq)时，实质为电解水，使溶液中c(OH－)增大，pH增大，所以B不符；用石墨做电极，电解NaCl(aq)时，生成NaOH，溶液中c(OH－)增大，pH增大，则D不符；只有电解Na2SO4(aq)时，实质为电解水，溶液仍为中性，pH不变，故选项C正确。
用惰性电极电解时，要使溶液的pH保持不变，则电解质必须是活泼金属的含氧酸盐，因为活泼金属的含氧酸盐不能水解，溶液呈中性，电解的实质为电解水，所以不影响水的电离平衡，溶液仍为中性。
例3　关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是(　　)
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
答案　B
解析　电解食盐水时发生的反应：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
对照分析选项，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正确；阴极附近产生大量的OH－，滴加酚酞后变红色，C错误；电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。
电解饱和食盐水氯碱工业原理是电解知识的重要核心内容，也是高考的热点，此题体现了《考试大纲》中要求的将试题所给的新信息与课内已学过的有关知识结合起来解决问题的能力。
例4　用铂电极电解CuCl2与CuSO4的混合溶液(浓度均为2 mol/L)50 mL，当阴极析出9.6 g固体时，标准状况下阳极得到的气体是(　　)
A．3.36 L　　 B．2.8 L　　 C．6.72 L 　 　D．4.48 L
答案　B
解析　阴极：Cu2＋——Cu——2e－
64 g 2 mol
9.6 g 0.3 mol
阳极首先是Cl－失电子，但Cl－失电子数最多为2 mol/L×0.05 L×2×|0－(－1)|＝0.2 mol，产生0.1 mol Cl2，按得失电子数相等，显然还有(0.3－0.2) mol电子是水电离的OH－失去的，由4OH－～O2～4e－知
n(O2)＝＝0.025 mol。
故阳极得到的气体为(0.1＋0.025) mol×22.4 L·mol－1＝2.8 L。
有关电解的计算，首先必须分析好两极上放电的微粒及放电顺序，再利用电子守恒进行
相关计算。
　根据下表对电解池与原电池进行比较思考、交流并填写表中空白。
电解池 原电池
电极名称 阴极(与电源负极相连) 阳极(与电源正极相连) 负极(电子流出的电极) 正极(电子流入的电极)
电极反应(氧化、还原) 还原反应 氧化反应 氧化反应 还原反应
能量转变 将电能转变为化学能 将化学能转变为电能
反应进行是自发的还是不自发的 反应不能自发进行 反应能够自发进行
1．A　2.D
3．原电池是将化学能转变为电能的装置，电解池是将电能转变为化学能的装置，例如锌铜原电池，在锌电极上发生氧化反应，称为负极，在铜电极上发生还原反应，称为正极。
负极：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)
正极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)
电子通过外电路由负极流向正极。
例如电解CuCl2溶液的装置，
与电源正极相连的电极叫做阳极，与电源负极相连的电极叫做阴极。
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)
电子通过外电路由阳极流向阴极。
4．电镀是把待镀金属制品作阴极，把镀层金属作阳极；电解精炼铜是把纯铜板作阴极，粗铜板作阳极，通过类似电镀的方法把铜电镀到纯铜板上去，而粗铜中的杂质留在阳极泥或电解液中，从而达到精炼铜的目的。其电极反应式为：
阳极(粗铜)：Cu－2e－===Cu2＋(氧化反应)
阴极(精铜)：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)
5．电解饱和食盐水溶液时的电极反应式为：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
总反应为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，故从阴极析出1.42 L H2时，阳极析出1.42 L Cl2。
6．解：(1)电解XCl2溶液总反应为：
XCl2　　　　X　＋　Cl2↑
M(X)·1 mol 22.4 L
3．2 g 1.12 L
故M(X)＝＝64 g/mol
即X的相对原子质量为64。
(2)由题意可得关系式：
2e－　～　Cl2
2 mol 22.4 L
n(e－) 1.12 L
n(e－)＝＝0.1 mol
即电路中有0.1 mol电子通过。
1．下列不存在电能转化为化学能的是(　　)　　　　　　　　　　　　　
A．电离 B．电解 C．电镀 D．电冶(电解冶炼)
答案　A
解析　电离不需要通电，在水溶液或熔化状态下就可以发生电离。
2．若某装置中发生如下反应：Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，关于该装置的有关说法不正确的是(　　)
A．该装置一定为原电池 B．该装置一定为电解池
C．金属铜为电解池的阳极 D．电解质溶液可能是硫酸溶液
答案　A
解析　由于Cu置换H2是非自发进行的氧化还原反应，因此不可能是原电池，一定是利用电解原理将电能转化为化学能。由反应式知Cu被氧化，则Cu作阳极，溶液中的H＋被还原为H2。
3．把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为(　　)
A．1∶2∶3 B．3∶2∶1 C．6∶3∶1 D．6∶3∶2
答案　D
解析　假设电路中通过1 mol电子，根据K＋―→K(得1e－)、Mg2＋―→Mg(得2e－)、Al3＋―→Al(得3e－)，析出K、Mg、Al的物质的量分别为、、，物质的量之比为∶∶＝6∶3∶2。
4．用石墨电极电解100 mL H2SO4和CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到 2.24 L气体(标况)，则原溶液中c(Cu2＋)为(　　)
A．1 mol/L B．2 mol/L C．3 mol/L D．4 mol/L
答案　A
解析　由题意知，阴极首先是Cu2＋放电，然后是H＋放电，故2H＋＋2e－―→H2↑
0．2 mol　0.2 mol　2.24 L
而阳极始终为OH－放电
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
　0.4 mol　　　2.24 L
故阴极上Cu2＋得e－：0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol
Cu2＋　＋　2e－===Cu
0．1 mol　0.2 mol
c(Cu2＋)＝＝1 mol/L
5．某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是(　　)
A．铅笔端作阳极，发生还原反应 B．铂片端作阴极，发生氧化反应
C．铅笔端有少量的氯气产生 D．a点是负极，b点是正极
答案　D
解析　本题实际是对以铂片、铅笔(石墨)为电极电解NaCl的实验的讨论。在电解时铅笔作阴极连在电源的负极。铅笔这一极的电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑(或2H++2e-===H2↑)，这样在铅笔走过的地方就有较多的OH-产生，所以会出现红色字迹。综合分析知D正确。
6．由于
Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色、纯净的Fe(OH)2沉淀，应用右图所示电解实验可制得白色、纯净的Fe(OH)2沉淀，两电极的材料分别为石墨和铁。
(1)a电极材料应为　　，电极反应式为：
________________________________________________________________________。
(2)电解液c可以是(填编号)　　　。
A．纯水 B．NaCl溶液 C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液
(3)d为苯，其作用为________________，在加入苯之前对c应作何简单处理？____________。
答案　(1)Fe　Fe－2e－===Fe2＋　(2)BC　(3)隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧化　加热除去溶解的O2
解析　要得到Fe(OH)2，需得到Fe2＋和OH－，故(1)中Fe应作阳极，石墨作阴极，电极反应式较易写出。
电解液c必须符合以下放电要求：
阳极(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋
阴极(石墨)：2H＋＋2e－===H2↑
故c可以为NaCl溶液或NaOH溶液。
7．如图所示，A、B、C三个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。
(1)A、B、C三个装置中属于原电池的是________(填标号，下同)，属于电解池的是
________。
(2)A池中Zn是E极，发生________反应(填“氧化”或“还原”，下同)，电极反应式
为________________________________________________________________________；
Cu是________极，发生________反应，电极反应式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
A中总反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(3)B池中C是__________极，发生__________反应，电极反应为
________________________________________________________________________；
Pt是________极，发生________反应，电极反应为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
B池中总反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(4)C池中Zn是________极，发生________反应，电极反应为________；Cu是________极，发生________反应，电极反应为________，反应过程中，溶液浓度________(填“变大”“变小”或“不变”)。
答案　(1)A　B、C
(2)负　氧化　Zn－2e－===Zn＋　正　还原
Cu2＋＋2e－===Cu　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
(3)阴　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　阳　氧化
2Cl－－2e－===Cl2↑　CuCl2Cu＋Cl2↑
(4)阴　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　阳　氧化
Cu－2e－===Cu2＋　不变
解析　判断装置是原电池还是电解池，关键是看它有没有外接直流电源，有则为电解池，无则为原电池，由此可知A为原电池，B和C为电解池，且C较为特殊，实际为电镀铜的装置。
原电池中电极分为正、负极，金属相对活泼的作负极，失电子发生氧化反应，金属性相对较不活泼的作正极，易知A中Zn作负极失电子被氧化，发生反应为Zn－2e－===Zn2＋；Cu为正极，电解液中阳离子在正极上得电子被还原，发生反应为Cu2＋＋2e－===Cu，A池总反应为上述两个半反应的和，即Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。
电解池中规定与直流电源负极相连的电极为阴极，与直流电源正极相连的电极叫阳极，在外电场作用下溶液中H＋和Cu2＋均移向阴极C棒，但因盐溶液中阳离子得电子能力Cu2＋＞H＋，因而发生还原反应Cu2＋＋2e－===Cu。同时溶液中失电子能力较强的Cl－在阳极Pt表面被氧化，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，总方程式为CuCl2Cu＋Cl2↑。
装置C中阳极为活性电极Cu，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反应：Cu－2e－===Cu2＋，生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子，而阴极上发生还原反应Cu2＋＋2e－===Cu，两极反应速率相等，溶液中其他离子不发生反应，因而溶液浓度维持不变。
第1课时　电解原理
1．关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是(　　)
A．原电池中失去电子的一极为负极
B．电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极
C．原电池中相对活泼的一极为正极
D．电解池中发生氧化反应的一极为阳极
答案　C
解析　根据两池的结构与反应原理可确定，原电池中相对活泼的一极为负极。
2．为将反应2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)(　　)
答案　B
解析　A项电解质溶液为NaOH，Al与之反应实质不是与H＋反应，生成产物是AlO而不是Al3＋；C项Al与稀HNO3反应产生的为NO；D项为电能转变为化学能。
规律总结　(1)电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程。
(2)电解质溶液的导电，是化学变化，将不能自发进行的氧化还原反应变得能够发生。
3．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是(　　)
A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小
C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
答案　D
解析　电解稀H2SO4，实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减小，浓度增大，故溶液pH减小，A不正确；电解稀NaOH溶液，阳极消耗OH－，阴极消耗H＋，实质也是电解水，NaOH溶液浓度增大，故溶液的pH增大，B不正确；电解Na2SO4溶液时，在阳极发生反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，在阴极发生反应：4H＋＋4e－===2H2↑，由于两电极通过的电量相等，故析出H2与O2的物质的量之比为2∶1，C不正确；电解CuCl2溶液时，阴极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，两极通过电量相等时，Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1，D正确。
4．某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和MgCl2，对该溶液以惰性电极进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式。
答案　第一阶段的反应：CuCl2Cu＋Cl2↑
第二阶段的反应：2H2O2H2↑＋O2↑
解析　该溶液由Cu(NO3)2、MgCl2和H2O三种物质组成，其中含有H＋、Cu2＋、Mg2＋ 三种阳离子和NO、Cl－、OH－三种阴离子。
H＋、Cu2＋、Mg2＋ 在阴极上放电的先后顺序是Cu2＋＞H＋＞Mg2＋，NO、Cl－、OH－在阳极上放电的先后顺序是Cl－＞OH－＞NO。溶液中的OH－和H＋均来自难电离的H2O。电极反应式为：
第一阶段　阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
第二阶段　阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
将电极反应式合并得电解反应的化学方程式。
总结　溶液中多种离子存在时，必须分清放电顺序，再利用电荷守恒，才能解决电解问
题。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．电解下列物质的水溶液时，在阳极无气体放出的是(　　)
A．AgNO3 B．CuCl2 C．NaOH D．Na2S
答案　D
解析　A、B、C阳极分别放出O2、Cl2、O2。
2．某学生欲完成反应2HCl＋2Ag===2AgCl↓＋H2↑而设计了下列四个实验，你认为可行的是(　　)
答案　C
解析　题给反应是一个不能自发进行的氧化还原反应，必须借助电解手段才能使之发生。B、D两装置不是电解池，显然不能使之发生；A装置是电解池，但Ag棒作阴极而不参与反应，其电解池反应不是题给反应，A装置不能使题给反应发生；C装置是电解池，Ag棒作阳极而参与反应，其电解池反应是题给的反应，C装置能使题给的反应发生。
3．电解池中，阳极的电极材料一定(　　)
A．发生氧化反应 B．与电源正极相连 C．是铂电极 D．得电子
答案　B
解析　阳极材料若为活泼金属将直接发生氧化反应，若为惰性金属或碳棒，则看电解质溶液中阴离子放电顺序。
4．同一溶液中的下列离子，在电解过程中最容易失去电子的是(　　)
A．OH－ B．I－ C．Cl － D．SO
答案　B
5．用铂电极电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是(　　)
A．稀NaOH溶液 B．盐酸 C．MgSO4溶液 D．AgNO3溶液
答案　AC
解析　B项中Cl－比OH－更易放电，阳极上得到Cl2；D项中Ag＋比H＋更易放电，阴极上得到Ag。
6．电解CuCl2与NaCl的混合溶液，阴极上和阳极上最先析出的物质为(　　)
A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2
答案　B
解析　溶液中Cu2＋、H＋、Na＋移向阴极，Cu2＋先放电得到Cu；Cl－、OH－移向阳极，Cl－先放电得到Cl2。
7．根据下列反应框图填空，已知反应①是工业上生产化合物D的反应，反应⑤是实验室鉴定化合物E的反应。
(1)单质L是________。
(2)化合物B是________。
(3)图中除反应①以外，还有两个用于工业生产的反应，是________________和______________(填代号)。它们的化学反应方程式分别是______________和______________。
答案　(1)H2　(2)H2O　(3)②　④
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2Ca(OH)2＋2Cl2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O
解析　在中学化学常见的重要反应中，工业上按分解反应类型来生产物质的反应，很容易想到用碳酸钙分解反应制备CaO和CO2；经反应⑤检验E，同时又生成CaCO3则E为CO2，G为Ca(OH)2，B为H2O；又有反应②电解A的水溶液得到三种物质，结合电解原理知，A和H2O中各有一种离子在电极上放电而得到两种单质，又H可与Ca(OH)2反应又生成三种物质，不难联想到工业上制取漂白粉的反应原理2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，则H为Cl2，A为NaCl，L为H2，反应的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
8．现代生活中，人们越来越注意微量元素的摄入，碘元素对人体健康有着至关重要的作用。若缺少碘元素，则会造成幼儿痴呆、发育不良，成人则易患甲状腺肿大。为了预防碘缺乏病，我国规定每千克食盐中应含有40～50 mg KIO3。已知KIO3可用电解方法制得，原理是：以石墨为阳极，以不锈钢为阴极，在一定的电流和温度下，电解KI溶液。总反应的化学方程式为：KI＋3H2OKIO3＋3H2↑，则两极的电极反应式分别为：
阳极：
________________________________________________________________________；
阴极：
________________________________________________________________________。
答案　I－＋3H2O－6e－===IO＋6H＋
6H＋＋6e－===3H2↑
解析　根据电解总反应的方程式可知，阳极：I－失去电子转化为IO；阴极：水电离出的H＋得到电子生成H2，由此可写出两极的电极反应式，阳极：I－＋3H2O－6e－===IO＋6H＋；阴极：6H＋＋6e－===3H2↑。
9．如下图，已知M是一块用石蕊试液浸过的滤纸，当电路接通足够的时间后，a端显蓝色，b端显红色。且知甲中的电极材料是锌和银，乙中的电极材料是铂和铜，乙中两电极不发生变化。
请根据上述条件和现象回答：
(1)甲、乙两池分别是什么装置？请写出其名称：
甲__________；乙____________。
(2)请写出A、B、C、D的电极名称、电极材料和电极反应式：
电极名称 电极材料 电极反应式
A
B
C
D
(3)写出甲、乙两池中总反应的化学方程式：
甲________________________________________________________________________；
乙________________________________________________________________________。
答案　(1)原电池　电解池
(2)
A 负极 锌 Zn－2e－===Zn2＋
B 正极 银 Cu2＋＋2e－===Cu
C 阳极 铂 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D 阴极 铜 4H＋＋4e－===2H2↑
(3)Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu
2H2O2H2↑＋O2↑
解析　由于a端显蓝色，b端显红色，说明电解H2O时a端生成OH－，b端生成H＋，且a端H＋放电，b端OH－放电，因此甲为原电池，且A端为锌，B端为银，乙为电解池，两极均不变化，则C为铂，D为铜。
第2课时　电解原理的应用
1．下列关于铜电极的叙述中，正确的是(　　)
A．铜锌原电池中铜是正极
B．用电解法精炼粗铜时，纯铜作阳极
C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D．电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极
答案　AC
解析　铜锌原电池中铜不如锌活泼，应作正极，A项正确；用电解法精炼铜时粗铜作阳极， 铜不断溶解，在阴极Cu2＋得电子生成Cu，B项不正确；电镀铜时铜作阳极，C项正确；D选项电解稀硫酸制H2、O2时，若铜作阳极，则失电子的是铜，不能得到氧气。
规律总结　在原电池中，不活泼的金属作正极；在电镀池中，镀层金属作阳极，镀件作阴极；电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极。
2.
某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得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
答案　B
解析　电解饱和食盐水的方程式为2NaCl＋2H2O电解,2NaOH＋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。
规律总结　1.简单装置中各电极产物间的计算
在一个装置中进行电解时，各电极产物不同，但各电极反应中所得到或失去的电子数相等。根据此标准可对各电极产物、溶液中的产物，以及反应消耗的物质进行计算。
2．复杂装置中(指多个装置串联连接)各电极产物的判断
在串联电解装置中，各电极电子转移数目相等。据此，可计算各电极产物，溶液中的c(H＋)、c(OH－)的变化。
3．常见的电极产物中计算关系式
物质：　H2～O2～Cl2～Cu～Ag～H＋～OH－～e－
n(mol) 2　　1　 2　　2　 4　　4　　4　 4
3．下列有关工业生产的叙述正确的是(　　)
A．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率
B．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2SO4时放出的热量
C．电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室
D．电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小
答案　D
解析　A项中减小NH3的浓度，正向与逆向反应速率均减小；B项中接触室中安装热交换器是为了利用反应：2SO2＋O22SO3的热量；C项中Cl2为阳极室产物。
4．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)＝____________。
(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后溶液中仍有Cl－，则电解后溶液的pH＝__________。
答案　(1)负　(2)0.025 mol/L
(3)13
解析　①要注意电解的阶段性。如含Cl－的溶液中Cl－电解完后继续通电会使OH－放电，Cu2＋在阴极上被电解完全后H＋又会放电等。②电极反应式和总反应方程式、电解产物物质的量与得失电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。
(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＋已被电解完。由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005 mol，则：
c(CuSO4)＝0.005 mol÷0.2 L＝0.025 mol/L。
（3）由4e－～4OH－知，A中生成0.02 mol OH－，则：c(OH－)＝0.1 mol/L，pH＝13。
1．如图所示的装置能够组成电解池的是(　　)
答案　CD
2．依据下图判断，下列叙述正确的是(　　)
A．Ⅰ是原电池，Ⅱ是电镀装置
B．Ⅰ、Ⅱ装置中锌极上均发生氧化反应
C．Ⅱ、Ⅲ装置中，铜极均发生氧化反应而溶解
D．Ⅱ、Ⅲ装置中Cu2＋浓度基本不变
答案　A
解析　仔细观察三个装置，Ⅰ为原电池，电极反应为：
负极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋
正极(Cu)：Cu2＋＋2e－===Cu
Ⅱ为电镀池；电极反应为：
阳极(Cu)：Cu－2e－===Cu2＋
阴极(Zn)：Cu2＋＋2e－===Cu
Ⅲ为电解池，电极反应为：
阳极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
3．工业上电解熔融NaCl与电解食盐水都能直接得到的物质是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A．Na B．Cl2 C．H2 D．NaOH
答案　B
4．用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是(　　)
A．CuSO4 B．H2SO4 C．CuCl2 D．NaCl
答案　B
解析　当电解池的电极是惰性电极时，阳极不溶解，电解过程的本质是电解溶剂水或电解质或二者都发生反应。电池的反应分别为：
A．2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
B．2H2O2H2↑＋O2↑
C．CuCl2Cu＋Cl2↑
D．2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH
所以B的实质是电解水。
5．在冶金工业中，常用电解法得到钠、镁、铝等金属，其原因是(　　)
A．都是轻金属 B．都是活泼金属
C．成本低廉 D．这些金属的化合物熔点较低
答案　B
解析　金属冶炼方法的选取主要依据是金属的活泼性强弱，不活泼的金属可以用热分解法制备，如加热氧化汞；比较活泼的金属用热还原法制备，如用焦炭炼铁；活泼的金属离子很难被其他还原剂还原，只能用电解方法制备。由于钠、镁、铝是活泼金属，所以只能用电解法。
6．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．Pt和Ag2CO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液
答案　B
解析　电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，利用其阳极溶解提供镀层金属，也可用惰性电极材料作阳极，镀层金属则由电镀液提供；电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，由于A、C、D中AgCl、Ag2CO3和Ag2SO4均为沉淀，只有B符合要求。
7．将浓度均为 2 mol/L的AgNO3和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：
(1)这段时间内直流电源共输出多少摩尔电子？
(2)电解后铜离子的浓度为多少？(忽略溶液体积的变化)。
答案　(1)1.05 mol　(2)1.5 mol/L
解析　(1)由题意可知：n(AgNO3)＝1 mol，n[Cu(NO3)2]＝1 mol，析出铜的物质的量n(Cu)＝0.025 mol。只有Ag完全析出后，Cu才会析出。由Ag＋＋e－===Ag知，析出Ag电源输出的电子的物质的量为1 mol，再由Cu2＋＋2e－===Cu，知析出0.025mol Cu，电源输出的电子的物质的量为0.05 mol，所以电源输出电子的物质的量总和为1 mol＋0.05 mol＝1.05 mol。
(2)因为2Ag＋＋2e－===2Ag　Cu－2e－===Cu2＋，所以析出1 mol Ag，铜电极就有×1 mol＝0.5 mol 转变为Cu2＋，用Cu电极电解Cu(NO3)2溶液，c(Cu2＋)不变，故c(Cu2＋)＝＝1.5 mol/L。
8．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有不同的电解液；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。图中B装置中盛有1 L 2 mol·L－1 Na2SO4溶液，A装置中盛有1 L 2 mol/L AgNO3溶液。通电一段时间后，Pt片上有气体生成。试回答：
(1)电源上X极为________极。
(2)B池中阳极的电极反应式是________。
(3)标准状况时，如果在A中共收集到0.56 L气体，则A池中的pH为________。
答案　(1)负　(2)Cu－2e－===Cu2＋　(3)1
解析　该题考查电解池的原理及有关电极反应的计算。要求会判断装置的类型，确定阴极和阳极，并进行电极反应计算。主要考查观察能力、逻辑思维能力等。
(1)解题的切入点是“通电一段时间后，Pt片上有气体生成”，显然是溶液中的氢氧根离子失电子放出的氧气，由此确定Pt片是阳极，依次类推，石墨是阴极，Cu是阳极，Fe是阴极。所以X是负极，Y是正极。
(2)B池中阳极是Cu，其附近聚集有较多的OH－和SO，但失电子能力：Cu＞OH－＞SO，所以有反应Cu－2e－===Cu2＋。
(3)Pt片上的电极反应式为2OH－－2e－===H2O＋1/2O2↑，可求得：n(OH－)＝0.1 mol，由水电离出的H＋和OH－相等，所以c(H＋)＝0.1 mol/L，pH＝1。
9．请从图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的氢气的体积(大于25 mL)，并检验氯气的氧化性。
(1) A极发生的电极反应式是
________________________________________________________________________；
B极发生的电极反应式是
________________________________________________________________________。
(____)→(____)→(____)→(____)→(____)→M
(3)设计检测上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为：____接____、____接A，B接____、____接____。
(4)实验中，在盛有KI淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
答案　(1)2H＋＋2e－===H2↑　2Cl－－2e－===Cl2↑
(2)A　B　J　K　(3)H　F　G　D　E　C
(4)Cl2＋2I－===2Cl－＋I2
解析　对于解答实验题，首先要明确实验的目的是什么，然后围绕实验目的去设计实验步骤，连接实验仪器，回答实验问题。同时还要提高观察能力，若观察不仔细，会造成实验失败。本题融电解、实验、计算于一体。
(1)要达到电解食盐水的目的，则电解池中铁棒必须接上电源的负极而成为阴极，碳棒则接上电源的正极而成为阳极，反之，铁作阳极则Fe2＋进入溶液，无法实现电解食盐水的目的。
(2)电源负极接电解池的铁棒，碳棒接电流计“－”端，“＋”端接电源正极。
D、E→D、E→C相应装置的作用；
（4）Cl2＋2I－===2Cl－＋I2
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