高二化学人教版选修四导学案
第四章
第三节
电解池的应用及金属的电化学腐蚀与防护
【学习目标】
1、了解原电池的应用———氯碱工业、电镀、粗铜的精炼
2、认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。
【主干知识精讲】
一、电解原理的应用
1、氯碱工业：电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气
(1)电极反应
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑
(氧化反应)
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑
(还原反应)
(2)总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子反应方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气
2、电镀：
(1)含义：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方法，叫做电镀，是一种特殊的电解
(2)原理：电镀时，通常把待镀金属(镀件)作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。在直流电的作用下，
阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极获得电子被还原成金属，在镀件表面覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。
如：在铁上镀铜(如下图)，
电解液为可溶性铜盐溶液，如CuSO4溶液
阳极(纯铜)：Cu－2e—Cu2+
阴极(镀件)：Cu2+＋2e—Cu
(3)电镀时，电解质溶液的浓度保持不变；阳极减少的质量和阴极增加的质量相等；阳极失电子总数和阴极得电子总数相等
(
CuSO
4
Cu
Fe
)
(
CuSO
4
粗铜
纯铜
)
3、铜的电解精炼
(1)原理：电解精炼粗铜时，通常把纯铜作阴极，把粗通板(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等)作阳极，用CuSO4溶液作电解质溶液，当通
以直流电时，作为阳极的粗铜逐渐溶解，在阴极上析出纯铜，这样可得符合电气工业要求的纯度达99.95%～99.98%的铜
(2)电极反应：阳极(粗铜)：Zn－2e—Zn2+，Fe－2e—Fe2+，Ni－2e—Ni2+，Cu－2e—Cu2+
阴极(精铜)：Cu2+＋2e—Cu
(3)如何实现除杂？在精炼池的阳极，含杂质的铜不断溶解，比铜更活泼的Zn、Fe、Ni等也会失去电子，但Ag、Au等金属杂质由
于失去电子能力较弱，难以在阳极溶解，所以它们会以单质的形式沉积在精炼池底，形成“阳极泥”。“阳极泥”经分离后可以得到
Ag、Au等贵重金属。在阴极，由于溶液中的Zn2+、Fe2+、Ni2+、H+等离子得到电子的能力均比Cu2+弱，且物质的量浓度均比Cu2+
小，所以只有Cu2+在阴极获得电子而析出Cu，这样，在阴极就得到了纯铜。长时间电解后，电解质溶液的Cu2+浓度中有所减小，
且引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去杂质
(4)铜的电解精炼时，电解质溶液的Cu2+浓度中有所减小；阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等；阳极失电子总数和阴极得电
子总数相等
4、电冶金：利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等
(1)冶炼钠：2NaCl2Na＋Cl2↑
(2)冶炼镁：MgCl2Mg＋Cl2↑
(3)冶炼铝：2Al2O34Al＋3O2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
注：①电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高
②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电
【练习1】
1、利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是( )
A．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C．在铁片上镀铜时，X是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
2、使用氯化钠作原料可以得到多种产品。
(1)实验室用惰性电极电解100mL0.1mol·L－1NaCl溶液，若阴阳两极均得到112mL气体(标准状况)，则所得溶液的物质的量浓度是
______________(忽略反应前后溶液体积的变化)
(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，设计了如图的装置。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
(3)实验室中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。某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取
较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较长时间不变色。该同学换上的电解材料是__________(用元素符号表示)，总的反应式是___________
3、工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是( )
已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解
②氧化性：Ni2＋(高浓度)＞H＋＞Ni2＋(低浓度)
A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少
C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH
D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变
4、用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电
极材料为石墨)。
(1)图中a极要连接电源的______________(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是_________________
(2)SO放电的电极反应式为_____________________
(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因_____________________________
二、金属的腐蚀和防护
1、金属腐蚀内容：金属的腐蚀是指金属或者合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程
2、金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应
3、金属腐蚀的类型：
(1)化学腐蚀——金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀
化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生
(2)电化学腐蚀——不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应。比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学
腐蚀。电化学腐蚀过程有微弱电流产生
(3)化学腐蚀与电化学腐蚀
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟非金属单质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
4、电化学腐蚀的分类————以钢铁的腐蚀为例进行分析
(1)析氢腐蚀——腐蚀过程中不断有氢气放出
①条件：潮湿空气中形成的水膜，水膜酸性较强(pH≤4.3)
(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体)
②电极反应：负极：
Fe－2e—Fe2+
正极：2H+＋2e—H2
↑
总式：Fe＋2H+Fe2+＋H2
↑
(2)吸氧腐蚀——反应过程吸收氧气
(吸氧腐蚀更普遍)
①条件：水膜酸性很弱或呈中性
②电极反应：负极：2Fe－4e—2Fe2+
正极：O2＋4e—＋2H2O4OH—
总式：2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2
生成的
Fe(OH)2被空气中的O2氧化，生成
Fe(OH)3，
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3
Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·xH2O
(铁锈主要成分)
5、判断金属腐蚀快慢的规律
(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀
(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中
(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快
6、金属的防护
(1)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等
(2)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法
(3)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理
a．负极：比被保护金属活泼的金属
b．正极：被保护的金属设备
c．应用：在被保护的钢铁设备上装上若干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备，负极：锌块被腐蚀；正极：钢铁设备被保护
②外加电流的阴极保护法—电解原理
a．阴极：被保护的金属设备
b．阳极：惰性金属或石墨
c．应用：把被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，均存在于电解质溶液中，接上外加直流电源。通电后电子
大量在钢铁设备上积累，抑制了钢铁失去电子的反应
7、两种保护方法的比较：外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法
【练习2】
1、判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀( )
(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样( )
(3)干燥环境下金属不被腐蚀( )
(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( )
(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋( )
(6)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用( )
(7)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀( )
2、如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为( )
A．②①③④⑤⑥
B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥
D．⑤③②④①⑥
3、下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是( )
A．图1中，铁钉易被腐蚀
B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现
C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极
4、如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是( )
A．碳表面发生氧化反应
B．钢铁被腐蚀的最终产物为FeO
C．生活中钢铁制品的腐蚀以图②所示为主
D．图②中，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
5、利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是( )
A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管液面高于b管液面
C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
三、应对电化学定量计算的三种方法
1、计算类型：原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物
的量与电量关系的计算等
2、三种方法
(1)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如：以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2～2H2～2Cu～4Ag～M
阳极产物 阴极产物
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。
【练习3】
1、两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解过程中阴极没有H2放出，且电解
液在电解前后体积变化可以忽略不计)，电极上析出银的质量最大为( )
A．27mg
B．54mg
C．106mg
D．216mg
2、将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考
虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为( )
A．4×10－3mol·L－1
B．2×10－3mol·L－1
C．1×10－3mol·L－1
D．1×10－7mol·L－1
3、500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6mol·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2.24L
气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是( )
A．原混合溶液中c(K＋)为0.2mol·L－1
B．上述电解过程中共转移0.2mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.05mol
D．电解后溶液中c(H＋)为0.2mol·L－1
4、在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g。试回答下列问题。
(1)电源中X电极为直流电源的________极。
(2)pH变化：A：________，B：________，C：________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)通电5min时，B中共收集224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电
解前后溶液体积无变化)。
(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为__________(设电解前后溶液体积无变化)
四、原电池与电解池的组合装置：将原电池和电解池结合在一起，或几个电解池串联在一起，综合考查化学反应中的能量变化、氧
化还原反应、化学实验和化学计算等知识，是高考试卷中电化学部分的重要题型。解答该类试题时电池种类的判断是关键，整
个电路中各个电池工作时电子守恒是数据处理的法宝
1、多池串联装置中电池类型的判断
(1)直接判断：非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。如：A为原电池，B为电解池
(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断：原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则
一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，
电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图：A为电解池，B为原电池
(3)根据电极反应现象判断：在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。
如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极，
甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应
2、有关概念的分析判断：在确定了原电池和电解池后，电极的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动、
pH的变化及电解质溶液的恢复等，只要按照各自的规律分析就可以了
3、综合装置中的有关计算：原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：①串联电
路中各支路电流相等；②并联电路中总电流等于各支路电流之和。在此基础上分析处理其他各种数据
图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2
mol电子转移，则Zn极溶解6.5
g，Cu极上析出H2
2.24
L(标准状况)，Pt极上析出Cl2
0.1
mol，C极上析出Cu6.4
g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶液pH变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。
【练习4】
1、已知：锂离子电池的总反应为LixC＋Li1－xCoO2
C＋LiCoO2，锂硫电池的总反应为2Li＋S
Li2S。有关上述两种电池
说法正确的是( )
A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移
B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应
C．理论上两种电池的比能量相同
D．上图表示用锂离子电池给锂硫电池充电
2、某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则( )
A．电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ
B．电极Ⅰ发生还原反应
C．电极Ⅱ逐渐溶解
D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu
3、某同学按下图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当K闭合时，SO从右向左通过交换膜
移向A极。下列分析正确的是( )
A．溶液中c(A2＋)减小
B．B极的电极反应：B－2e－===B2＋
C．Y电极上有H2产生，发生还原反应
D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀
4、如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B
为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答：
(1)B极是电源的________，一段时间后，甲中溶液颜色________，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这
表明____________________________________________，在电场作用下向Y极移动
(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为_____________________________
(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应该是________(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是________溶液。当乙中溶液的pH是13时(此
时乙溶液体积为500
mL)，丙中镀件上析出银的质量为________，甲中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)
(4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式是________________________________
五、可充电电池的反应规律(二次电池)
铅蓄电池电池总反应为：Pb
(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
2PbSO4(s)＋2H2O(l)
放电电极反应：负极(Pb)：
Pb
(s)＋SO42—(aq)—2e—PbSO4(s)
(氧化反应)
正极(PbO2)：
PbO2(s)＋4H+＋SO42—(aq)＋2ePbSO4(s)＋2H2O(l)
(还原反应)
充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应：
阴极：PbSO4(s)＋2e—Pb(s)＋SO42—(aq)
(还原反应)
阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)—2e—PbO2(s)＋4H+＋SO42—(aq)
(氧化反应)
规律：①可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应
②放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上互逆。将负(正)极反应式变方向
并将电子移向即得出阴(阳)极反应式
③放电总反应和充电总反应在形式上互逆(但不是可逆反应)
④二次电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接外接电源的负极；同理，原正极连接
电源的正极，作阳极。简记为：负连负，正连正
【练习5】
1、铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法不正确的是(
)
A.
电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe
B.
电池放电时，负极反应为
Fe+2OH--2e-Fe(OH)2
C.
电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D.
电池充电时，阳极反应为：
2Ni(OH)2+2OH--2e-Ni2O3
+
3H2O
2、目前市场上的手提应急灯，主要是“无液干粉”铅酸蓄电池，其原理是将有腐蚀性的浓硫酸灌注到硅胶凝胶中去，使电解质溶液
不易发生泄漏，大大改善了电池的性能，所用的原料仍然是铅——二氧化铅——硫酸。下列关于该铅酸蓄电池的说法正确的( )
A.
充电时电源的正极接蓄电池标“+”的一极
B.
“无液干粉”铅酸蓄电池彻底改变了原来的铅酸蓄电池的反应原理
C.
放电时在铅酸蓄电池的负极发生还原反应
D.
充电时铅酸蓄电池上标有“-”的电极发生氧化反应
【课后作业】
1、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
2、火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。
在电解精炼时( )
A．粗铜接电源负极
B．纯铜作阳极
C．杂质都将以单质形式沉积到池底
D．纯铜片增重2.56
g，电路中通过电子为0.08
mol
3、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
4、某溶液中含有溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解溶液时，根据电极产物，可明显分为三个
阶段。下列叙述不正确的是( )
A．阴极只析出H2
B．阳极先析出Cl2，后析出O2
C．电解最后阶段为电解水
D．溶液pH不断增大，最后为7
5、观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是( )
A．装置①工业上可用于生产金属钠，电解过程中石墨电极产生金属，此法也可用于生产活泼金属镁、铝等
B．装置②中随着电解的进行左边电极会产生红色的铜，并且电流表示数不断变小
C．装置③中的离子交换膜只允许阳离子、阴离子和小分子水通过
D．装置④的待镀铁制品应与电源正极相连
6、用惰性电极电解饱和食盐水，当电源提供给0.2
mol电子时停止通电。若此溶液体积为2L，则所得电解液的pH是( )
A．1
B．8
C．13
D．14
7、以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上产生气体的物质的量为0.010
0
mol，则阴极上析出Cu的质量为( )
A．0.64
g
B．1.28
g
C．2.56
g
D．5.12
g
8、在水中加等物质的量的Ag＋、Ba2＋、Na＋、SO、NO、Cl－，将该溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化
产物与还原产物的质量比为( )
A．35.5∶108
B．16∶207
C．8∶1
D．108∶35.5
9、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．阴极增重1.4
g
B．所得溶液pH<1
C．阴极增重0.64
g
D．所得溶液pH>1
10、以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( )
A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用
11、用两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解，当有1×10－3
mol的OH－放电时，溶液显浅蓝色，则下列叙述正确的是( )
A．阳极上析出3.6
mL
O2(标准状况)
B．阴极上析出32
mg
Cu
C．阴极上析出11.2
mL
H2(标准状况)
D．阳极和阴极质量都无变化
12、下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是( )
A．④>②>①>③
B．②>①>③>④
C．④>②>③>①
D．③>②>④>①
13、如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一
段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是( )
A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应
B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀
C．墨水回升时，碳电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．具支试管中溶液pH减小
14、相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是( )
15、如下图所示，当线路接通时，发现M(用石蕊试液浸润过的滤纸)a端显蓝色，b端显红色，且知甲中电极材料是锌、银，乙中
电极材料是铂、铜，且乙中两极不发生变化。回答：
(1)装置名称：甲是__________，乙是____________
(2)电极名称及电极材料：A_________，_________；B_________，_________；C_________，_________；D_________，_________
16、下图是一个电化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH2K2CO3＋6H2O
(1)请回答图中甲、乙两池的名称。甲池是__________装置，乙池是__________装置
(2)请回答下列电极的名称：通入CH3OH的电极名称是__________，B(石墨)电极的名称是____________
(3)写出电极反应式：通入O2的电极的电极反应式是______________________________________________
A(Fe)电极的电极反应式为__________________________________________________
(4)乙池中反应的化学方程式为______________________________________________
17、用惰性电极按下图中装置完成实验，其中A、B两烧杯分别盛放200
g
10%
NaOH溶液和足量CuSO4溶液。通电一段时间后，
c极上有Cu析出，又测得A烧杯溶液中NaOH的质量分数为10.23%。试回答下列问题：
(1)电源的P极为________极
(2)b极产生气体的体积为________L(标准状况)
(3)c极上析出Cu的质量为________g
(4)d极上所发生的电极反应为_______________________________
18、新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷
燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。
回答下列问题：
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为__________________________、_______________________
(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是________________，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_______
(3)若每个电池中甲烷通入量均为1
L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为________________(法拉第常数F＝
9.65×104
C·mol－1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。
(4)若每个电池中甲烷通入量均为0.28
L(标准状况)，且反应完全，则最多能产生的氢气体积为________L(标准状况)，若氯化钠溶
液的体积为100
mL，则电解所得溶液的pH＝________(忽略电解前后溶液体积变化)。
19、电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下，电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳两极均为惰性电极。
(1)A极为________，电极反应式为________________________________________
(2)B极为________，电极反应式为________________________________________
20、氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐
水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
完成下列填空：
(1)离子交换膜的作用为_______________________________________、____________________________________
(2)精制饱和食盐水从图中________位置补充，氢氧化钠溶液从图中________位置流出。(选填“a”“b”“c”或“d”)
【高二化学人教版选修四导学案
第四章
第三节
电解池的应用及金属的电化学腐蚀与防护】答案
【练习1】
1、CD
解析 氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，溶液中Cu2＋浓度变小。
2、(1)0.1mol·L－1 (2)B
(3)Fe Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑
解析 (1)n(H2)＝n(Cl2)＝0.005
mol，参加反应的n(NaCl)＝0.01
mol，说明NaCl恰好电解完毕，溶液变为NaOH溶液，n(NaOH)＝n(NaCl)＝0.01
mol，c(NaOH)＝0.1
mol·L－1。
(2)电解饱和氯化钠溶液的总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，题目要求使Cl2被完全吸收，则氯气必须在下部的电极上产生，下部的电极是阳极，推出b为电源的正极，另一极为负极a。生成的Cl2与阴极区产生的NaOH反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，则消毒液的主要成分是NaClO、NaCl。
(3)题目要求通过电解法制取Fe(OH)2，电解质溶液是NaCl溶液，必须通过电极反应产生Fe2＋和OH－。根据电极发生反应的特点，选择铁作阳极，铁发生氧化反应产生Fe2＋；溶液中的阳离子Na＋、H＋向阴极移动，根据放电顺序，阴极H＋放电产生氢气，H＋来源水的电离，反应式2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。在电场作用下，阳极产生的Fe2＋与阴极产生的OH－在定向移动的过程中相遇，发生复分解反应生成Fe(OH)2沉淀。将阳极反应式、阴极反应式叠加得到总的反应式：Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑。
3、B
解析 电极反应式为
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
阴极：Ni2＋＋2e－===Ni
2H＋＋2e－===H2↑
A项正确；B项，由于C中Ni2＋、H＋不断减少，Cl－通过阴离子膜从C移向B，A中OH－不断减少，Na＋通过阳离子膜从A移向B，所以B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H＋的氧化性大于Ni2＋(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl－放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。
4、(1)负 硫酸
(2)SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
(3)H2O??H＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强
解析 根据Na＋、SO的移向判断阴、阳极。Na＋移向阴极区，a应接电源负极，b应接电源正极，其电极反应式分别为
阳极：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
所以从C口流出的是H2SO4，在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡，c(H＋)减小，c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。
【练习2】
1、(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
(7)√
2、C
解析 ①是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢。其电极反应式：负极Fe－2e－===Fe2＋，正极2H2O＋O2＋4e－===4OH－。②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。
3、C解析 A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。
4、CD解析 A项，碳作正极，应发生还原反应；B项，钢铁被腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2O；C项，生活中钢铁制品以发生吸氧腐蚀为主。
5、C
解析 根据装置图判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为
左边 负极：Fe－2e－===Fe2＋
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
右边 负极：Fe－2e－===Fe2＋
正极：2H＋＋2e－===H2↑
a、b处的pH均增大，C错误。
正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。
【练习3】
1、B解析 首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应：阳极4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；阴极4Ag＋＋4e－===4Ag，电解的总反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。由电解的总反应式可知，电解过程中生成的n(Ag)＝n(HNO3)＝n(H＋)＝(10－3mol·L－1－10－6mol·L－1)×0.5L≈5×10－4mol，m(Ag)＝5×10－4mol×108g·mol－1＝0.054g＝54mg。
2、A解析 根据2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，得：n(H＋)＝2n(H2SO4)＝2n(Cu)＝2×＝0.002mol，c(H＋)＝＝4×10－3mol·L－1。
3、A
解析 石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑。从收集到O2为2.24L这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4mol电子，而在生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子，所以Cu2＋共得到0.4mol－0.2mol＝0.2mol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0.1mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO)，不难算出：电解前c(K＋)＝0.2mol·L－1，电解后c(H＋)＝0.4mol·L－1。
4、(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025mol·L－1 (4)13
解析 (1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。(2)电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋浓度基本不变，pH不变。(3)通电5min时，C中析出0.02molAg，电路中通过0.02mol电子。B中共收集0.01mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04mol电子，电子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，则4x＋4y＝0.02mol(电子转移守恒)，x＋3y＝0.01mol(气体体积之和)，解得x＝y＝0.0025mol，所以n(CuSO4)＝2×0.0025mol＝0.005mol，c(CuSO4)＝0.005mol÷0.2L＝0.025mol·L－1。(4)通电5min时，A中放出0.01molH2，溶液中生成0.02molKOH，c(OH－)＝0.02mol÷0.2L＝0.1mol·L－1，pH＝13。
【练习4】
1、B。锂离子电池放电时，为原电池，阳离子Li＋向正极移动，A错误。锂硫电池充电时，为电解池，锂电极发生还原反应生成Li，B正确。电池的比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的多少，两种电池材料不同，显然其比能量不同，C错误。由图可知，锂离子电池的电极材料为C和LiCoO2，应为该电池放电完全所得产物，而锂硫电池的电极材料为Li和S，应为充电完全所得产物，故此时应为锂硫电池给锂离子电池充电的过程，D错误。
2、A。当多个池串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他池作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A.电子移动方向：电极Ⅰ→A→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方向相反，A正确。B.原电池负极在工作中失去电子，被氧化，发生氧化反应，B错误。C.原电池正极得电子，铜离子在电极Ⅱ上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，C错误。D.电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，D错误。
3、D[解析] 根据SO从右向左通过交换膜移向A极，则A极为负极，故A极的电极反应为A－2e－===A2＋，溶液中c(A2＋)增大，A错误；B极为正极，发生还原反应，B错误；Y电极为阳极，为Cl－放电，发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，有Cl2产生，C错误；右边U形管中最初为电解AlCl3溶液，X电极为H＋放电，c(H＋)减小，c(OH－)增大，且Al3＋移向X极，因此会产生Al(OH)3白色胶状沉淀，D正确。
4、(1)负极 逐渐变浅 氢氧化铁胶体粒子带正电荷
(2)1∶2∶2∶2
(3)镀件 AgNO3 5.4
g 变小
(4)Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋
解析：(1)F极附近呈红色，说明F是阴极，E是阳极，则A为正极，B为负极。甲中因Cu2＋放电使溶液颜色变浅。丁中Y极附近颜色变深，说明Fe(OH)3胶粒向阴极移动，即Fe(OH)3胶粒带正电荷。(2)C、D、E、F的电极产物分别为O2、Cu、Cl2、H2，由于电路中通过的电量相等，所以其物质的量之比为1∶2∶2∶2。(3)乙中溶液pH＝13，生成n(NaOH)＝0.1
mol·L－1×0.5
L＝0.05
mol，电路中通过的电子的物质的量为0.05
mol，所以丙中镀件上析出银的质量为0.05
mol×108
g·mol－1＝5.4
g。(4)当活泼金属作阳极时，金属先于溶液中的阴离子放电而溶解，故甲中发生反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu。
【练习5】
1、〖答案〗C〖解析〗由放电时的反应可以得出铁失去电子作负极，Ni2O3
得到电子作正极，A正确；电池放电时负极反应为Fe+2OH--2e-Fe(OH)2，充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，所以电池充电过程时阴极反应为Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-，因此电池充电过程中，阴极附近溶液的pH会升高，B正确、C错；同理分析可知D正确。
2、A 【解析】放电过程是原电池反应，正极上得到电子发生还原反应，原电池中的正极连接电源正极作电解池阳极，充电过程是电解池，原电池中的负极铅连接电源负极作电解池阴极，A正确；“无液干粉”铅酸蓄电池和原来的铅酸蓄电池的反应原理是一样的，B错；放电时铅酸蓄电池的负极发生氧化反应，C错；充电时铅酸蓄电池上标有“-”的电极和电源的负极相连，是电解池的阴极，发生还原反应，D错。
【课后作业】
1．B
2.D
3．B
4．D
5．B
6.C
7．B
8．C
9．B
10、C
11、B
12、A
13、C
14、C
15．(1)原电池 电解池
(2)负极 Zn 正极 Ag 阳极 Pt 阴极 Cu
16．(1)原电池 电解池 (2)负极 阳极
(3)O2＋4e－＋2H2O===4OH－
4Ag＋＋4e－===4Ag
(4)4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3
17、(1)负 (2)2.8 (3)16
(4)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
解析：m(NaOH)＝200
g×10%＝20
g。电解后溶液的质量为＝195.5
g。被电解的水的质量为200
g－195.5
g＝4.5
g，其物质的量为0.25
mol。由此可知，b极产生的O2为0.125
mol，其在标准状况下的体积为2.8
L。根据电子得失守恒得：0.125
mol×4＝n(Cu)×2，解得n(Cu)＝0.25
mol，则m(Cu)＝16
g。
18、(1)2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
(2)H2 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(3)×8×9.65×104
C·mol－1＝3.45×104
C 4
(4)1.12 14
[解析] (1)总反应式为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，正极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，则负极反应式由总反应式减正极反应式得到；(2)由图可看出通入甲烷的一极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为氢气；(3)1
mol甲烷被氧化失去8
mol电子，电量为(8×96
500)
C，因题中虽有两个燃料电池，但为串联电路，电子的传递只能用一个池的甲烷量计算，1
L甲烷为1/22.4
mol，可求理论上通过电解池的电量；甲烷失电子数是Cl－失电子数的8倍，则得到氯气的体积为4
L(CH4～8e－～8Cl－～4Cl2)。
解析：甲烷失电子数同样是H＋得电子数的8倍，则得到氢气的体积为0.28
L×4＝1.12
L(CH4～8e－～8H＋～4H2)；甲烷失电子数也是OH－的8倍，则c(OH－)＝＝1.0
mol·L－1，所以溶液pH＝14。
19、(1)阳极 CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO＋6H2O (2)阴极 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
解析：H2产生是因为H2O电离的H＋在阴极上得电子，即6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，所以B极为阴极，A极为阳极，电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋8OH－===N2↑＋CO＋6H2O。
20、(1)能得到纯度更高的氢氧化钠溶液 阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生反应而爆炸
(2)a d
[解析] (1)图中的离子交换膜只允许阳离子通过，是阳离子交换膜，不能使阴离子和气体通过，这样就可以阻止阳极的Cl－和产生的Cl2进入阴极室，使在阴极区产生的NaOH纯度更高；同时可以阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生反应而爆炸。
(2)随着电解的进行，溶质NaCl不断消耗，所以应该及时补充。精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充，由于阴极H＋不断放电，附近的溶液显碱性，氢氧化钠溶液从图中d位置流出；水不断消耗，所以从b位置不断加入蒸馏水，从c位置流出的是稀的NaCl溶液。高二化学人教版选修四导学案
电解原理
(
CuCl
2
溶液
C
C
×
)【学习目标】
1、理解电解原理，能判断电解池、电镀池的电极名称和书写电极反应式
2、掌握电解池中阴、阳极的放电顺序，电极反应式的书写及有关计算
【主干知识精讲】
一、电解池的工作原理
1、实验探究：与电源正极相连的电极叫阳极，与电源负极相连的电极叫阴极；若烧杯中的液体为
CuCl2溶液，合上电源开关，能否看到小灯泡发光？
2、实验现象
阳极上：有黄绿色的气体产生，且该气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝，经检验该物质是Cl2
阴极上：石墨棒上有红色物质析出，经检验该物质是Cu
3、两电极上发生的反应
阳极：
；反应类型：
反应
阴极：
；反应类型：
反应
总反应式：
二、电解的知识规律
1、电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能
2、电解池：把电能转化为化学能的装置，叫做电解池，也叫电解槽
3、放电：当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化或还原反应的过程，称为放电
4、电解池的构成条件：①直流电源
②两个电极
③电解质溶液或熔融态溶液
④形成闭合回路
5、电解池中电子、电流和离子的移动
(1)电子流向：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极
(2)电流流向：与电子流向相反
(3)离子迁移：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极
6、阴、阳极的判断
(1)根据外接电源的正、负极判断：电源正极连接阳极；电源负极连接阴极
(2)根据电极产物判断：电极溶解、逸出O2(或电极区变酸性)或逸出Cl2的为阳极；析出金属、逸出H2(或电极区变碱性)的为阴极
(3)根据离子迁移的方向来判断：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极
(4)根据电极发生的反应类型来判断：发生氧化反应的一极是阳极，发生还原反应的一极是阴极
7、电极类型：金属活动顺序表中银以前的金属(含银)做电极时，由于金属电极本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如
Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动顺序表中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要由铂(Pt)、石墨等
【注意】
①电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液
②在CuCl2的电解池装置中，电子流动方向从电源的
极沿着导线到达
极，从
极沿着导线回到电源的
极
③在溶液中电子有没有从阴极直接到达阳极呢？
。溶液中的
在电场作用下到达阴极，得到从电源负极流出的电
子；溶液中的
在电场作用下到达阳极，失去了电子流向电源的正极。就是说：在电解质溶液中依靠
的定
向移动而形成闭合回路的
④对CuCl2溶液而言，溶液中是否只有Cu2+和Cl－两种离子呢？
。水电离出少量的H＋和OH－在电场作用下是否也要
做定向移动呢？通电时，溶液中的
两种离子都要向阴极移动，
都要向阳极移动
⑤电解是最强的氧化还原手段，许多非自发进行的氧化还原反应在电解条件下得以发生
⑥电解质溶液(或熔融态电解质)的导电过程，就是电解质溶液(或熔融态电解质)被电解的过程
三、电解时电极产物的判断
1、阳极产物的判断：阳极吸引的是阴离子，比较阴离子还原性的大小
首先看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，电极
被溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子；若阳极材料为惰性电极(Pt、石墨)，则根据阴离子的放电顺序来判断：
阴离子放电顺序：
S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子
2、阴极产物的判断：阴极吸引的是阳离子，比较阳离子氧化性的大小
直接根据阳离子的放电顺序进行判断阳离子放电顺序：
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(指水电离的)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
【注意】①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中阳离子放电
②电解水溶液时，K+～Al3+不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属单质
③电解水溶液时，Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+浓度较大时在H+之前放电
3、电极方程式的书写
【练习1】用惰性电极电解下列电解质溶液，请你分析下列问题
①CuCl2：阳极：
；阴极：
总方程式：
；电解质浓度
，pH
电解对象：
，要把电解质溶液复原，加
②HCl：阳极：
；阴极：
总方程式：
；电解质浓度
，pH
电解对象：
，要把电解质溶液复原，加
【小结】经过总方程式发现以上两个电解池反应的电解对象都是
，这一类电解反应称为电解电解质型
③NaCl：阳极：
；阴极：
总方程式：
；电解质浓度
，pH
电解对象：
，要把电解质溶液复原，加
④MgCl2：阳极：
；阴极：
总方程式：
；电解质浓度
，pH
电解对象：
，要把电解质溶液复原，加
⑤AlCl3：阳极：
；阴极：
总方程式：
；电解质浓度
，pH
电解对象：
，要把电解质溶液复原，加
【小结】经过总方程式发现该电解池反应的电解对象是
，这一类电解反应称为放H2生碱型
⑥CuSO4：阳极：
；阴极：
总方程式：
；电解质浓度
，pH
电解对象：
，要把电解质溶液复原，加
⑦AgNO3：阳极：
；阴极：
总方程式：
；电解质浓度
，pH
电解对象：
，要把电解质溶液复原，加
【小结】经过总方程式发现该电解池反应的电解对象是
，这一类电解反应称为放O2生酸型
⑧NaOH：阳极：
；阴极：
总方程式：
；电解质浓度
，pH
电解对象：
，要把电解质溶液复原，加
⑨H2SO4：阳极：
；阴极：
总方程式：
；电解质浓度
，pH
电解对象：
，要把电解质溶液复原，加
⑩Na2SO4：阳极：
阴极
总方程式：
电解质浓度
，pH
电解对象：
，要把电解质溶液复原，加
。
【小结】经过总方程式发现以上三个电解池反应的电解对象都是
，要把电解质溶液复原，加
；这一类电解反应称为电解水型
【练习2】用铜电极电解下列电解质溶液，请你分析下列问题
①H2SO4：阳极
；阴极：
总方程式：
②ZnSO4：阳极
；阴极：
总方程式：
③CuSO4：阳极
；阴极：
【课后作业】
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
2、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
3、若某装置发生如下反应：Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，关于该装置的有关说法正确的是( )
A．该装置一定为原电池
B．该装置为电解池
C．若为原电池，Cu为正极
D．电解质溶液可能是硝酸溶液
4、有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是( )
A．甲中负极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B．乙中阳极反应式为Ag＋＋e－===Ag
C．丙中H＋向碳棒方向移动
D．丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体
5、下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中错误的是( )
A．电解饱和食盐水
阴极：Na＋＋e－===Na
B．电解CuSO4溶液
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
C．电解熔融NaCl
阴极：Na＋＋e－===Na
D．电解NaOH溶液
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
6、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－＋2H＋H2↑＋Cl2↑
④2H2O2H2↑＋O2↑
A．①②③
B．①②④
C．②③④
D．②④
7、用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成，则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的
有( )
①该溶液的pH可能增大；
②该溶液的pH可能减小；
③该溶液的pH可能不变；
④该溶液的浓度可能增大；
⑤该溶液的浓度可能不变；
⑥该溶液的浓度可能减小
A．①②③
B．①②③④
C．①②③④⑤
D．全部
8、Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。
下列说法正确的是( )
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1
mol电子转移时，有0.1
mol
Cu2O生成
9、下图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a电极质量增加，b电极处有无色无味气体放出。符合这一情况的是表中的(
)
a
b
X
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
10、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，则电解质可能是( )
A．NaOH
B．H2SO4
C．AgNO3
D．Na2SO4
11、电解100
mL含c(H＋)＝0.30
mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04
mol电子时，理论上析出金属质量最大的是( )
A．0.10
mol/L
Ag＋
B．0.20
mol/L
Zn2＋
C．0.20
mol/L
Cu2＋
D．0.20
mol/L
Pb2＋
12、下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法正确的是( )
A．电解过程中阴极质量不断减小
B．电解过程中溶液的pH不断升高
C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1
13、某同学为了使反应2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑能进行，设计了如图所示的实验，你认为可行的方案是( )
14、如图，烧杯中的溶质均足量，a、b、c、d、e均为石墨电极，通电一段时间后，a电极上有红色物质析出，以下说法正确的是(
)
A．e电极上可以析出使湿润淀粉KI试纸变蓝的气体
B．c电极周围溶液变红
C．A烧杯内溶液的pH升高
D．B烧杯中加一定量的KCl固体可恢复原状
15、用惰性电极实施电解，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减小
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
16、如图a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解(电解液足量)。下列说法正确的是
( )
A．甲中a的电极反应式为：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．电解时向乙中滴入酚酞溶液，c电极附近变红
C．向乙中加入适量盐酸，溶液组成可以恢复
D．当b极有64
g
Cu析出时，d电极产生2
g气体
17、某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是( )
A．该装置将化学能转化为光能和电能
B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移
C．每生成1
mol
O2，有44
g
CO2被还原
D．a电极的反应为3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O
18、如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中。下列分析正确的是( )
A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法
D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001
mol
气体
19、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附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象描述正确
的是( )
A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体
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
20、用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1
molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度
和pH。则下列说法正确的是( )
A．电解过程中阴极没有气体生成
B．电解过程中转移的电子的物质的量为0.4mol
C．原CuSO4溶液的浓度为0.1mol·L－1
D．电解过程中阳极收集到的气体体积为2.24L(标况下)
21、在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O?CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如下图所示。
下列说法不正确的是( )
A．X是电源的负极
B．阴极的电极反应式是H2O＋2e－===H2＋O2－
CO2＋2e－===CO＋O2－
C．总反应可表示为H2O＋CO2H2＋CO＋O2
D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1
22、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
准状态)气体。回答：
(1)直流电源中，M为__________极。
(2)Pt电极上生成的物质是______，其质量为______g。
(3)电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2∶______∶______∶___________
(4)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_____
(5)若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的硫酸________g
【高二化学人教版选修四导学案
第四章
第二节
电解原理】答案
1．C 2．B 3．B
4．C 5．A 6．D 7.C 8.A
9．A
10、A
11、C解析：该反应中Ag失电子被氧化；H＋得电子被还原生成H2，所以用Ag作阳极，电解含Cl－的溶液即可。
12、C解析：根据金属活动性顺序可知：排在氢以后的金属为Ag和Cu，而Zn和Pb排在H以前，所以Ag＋、Cu2＋的氧化性比H＋大，应优先于H＋放电而析出，因为0.01
mol
Ag的质量小于0.02
mol
Cu的质量，所以C项正确。
13、C解析：用惰性电极电解AgNO3溶液，电极反应式为：阴极：4Ag＋＋4e－===4Ag，阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。总反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。在阴极上有Ag生成，所以阴极质量不断增加。电解产生了HNO3，pH不断减小。加入Ag2O后，Ag2O＋2HNO3===2AgNO3＋H2O，恰好可使溶液恢复至电解前的状况。
14、B解析：先根据A烧杯中的变化判断电源的正负极，a电极上析出铜，连接电源负极，因此可以判断出，b、d为阳极，
c、e为阴极，e上应该析出铜，A相当于电镀装置，通电一段时间后溶液保持不变，B中总反应是：2KCl＋2H2O2KOH＋Cl2↑＋H2↑，因此电解后要恢复原状，应该通入HCl气体
15、AD
16、AD解析：本题易误选C，在电解液足量的情况下，电解过程中只逸出H2和Cl2，只需补充氢和氯两种元素即可，不能加入盐酸，因为盐酸中有H2O，应通入适量HCl气体才能达到目的。
17、B[解析]该装置为电解装置，模拟“人工树叶”，故为电能转化为化学能，A项错误；b极连接电源的正极，为阳极，H＋为阳离子，在电解池中向a极(阴极)区移动，B项正确；右侧H2O→O2发生的是氧化反应，每生成1
mol
O2，转移4
mol电子，C3H8O中碳元素的化合价是－2，3CO2→C3H8O，转移18
mol电子，故生成1
mol
O2消耗
2/3
mol
CO2，C项错误；a电极发生的是还原反应：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D项错误
18、B。K1闭合构成原电池，铁是活泼的金属，铁棒是负极，铁失去电子，发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋；石墨棒是正极，溶液中的氧气得到电子转化为OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，A不正确，B正确。K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电产生氢气，铁不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法；石墨棒是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，两极电极反应式分别为2H＋＋2e－===H2↑、2Cl－－2e－===Cl2↑，电路中通过0.002NA个电子时，两极均产生
0.001
mol气体，共计是0.002
mol气体，C、D均不正确。
19、D解析 SO、OH－移向b极，在b极OH－放电，产生O2，b极附近c(H＋)>c(OH－)，石蕊溶液变红。Na＋、H＋移向a极，在a极H＋放电产生H2，a极附近c(OH－)>c(H＋)，石蕊溶液变蓝。所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体。A、B、C均错。
20、BD解析 由2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑知，如CuSO4未电解完，加CuO即可复原，而加入Cu(OH)2相当于加入CuO·H2O，故CuSO4电解完后，还电解了部分水。电解析出了0.1molCu，转移电子0.2mol，而电解0.1molH2O转移电子0.2mol，故转移的电子的总物质的量为0.4mol。
21、D。A项，根据图示，X极产物为H2和CO，是H2O与CO2的还原产物，可判断在X极上发生还原反应，由此判断X极为电源的负极，A项正确；B项，根据题意，电解质为固体金属氧化物，可以传导O2－，故在阴极上发生的反应为H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－，B项正确；C项，根据电极产物及B项发生的电极反应可知，该反应的总反应方程式为H2O＋CO2H2＋CO＋O2，C项正确；D项，根据C项的电解总反应方程式可知，阴、阳两极生成的气体的物质的量之比为2∶1，D项错误。
22．(1)正 (2)Ag 2.16 (3)2 1
(4)不变 不变 增大 减小 (5)45.18
