資源簡介

第四章 化學反應與電能
第二節 電解池
4.2.1 電解原理及電解規律
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1、理解電解原理，會判斷電解池、電極產物、電極周圍溶液pO值及整個溶液pO值的變化； 2、能書寫電極反應式及總反應式，培養分析歸納知識的能力。 重點:理解電解原理和以電解CuCl2溶液為例得出惰性電極作陽極時的電解的一般規律。 難點:1、理解電解原理，會判斷電解池、電極產物。
一、電解的原理
1.實驗探究電解原理——【實驗4-2】p104
實驗裝置
實驗原理 陰極：Cu2++2e-=Cu；陽極：2Cl-－2e-=Cl2↑；總反應：CuCl2Cu+Cl2↑
實驗用品 CuCl2溶液；碘化鉀淀粉試紙、導線、電流表、U型管、直流電源、石墨電極
實驗步驟 在U型管中注入質量分數為25%的CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極（如圖4-9），把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石墨棒附近。接通直流電源，觀察U型管內的現象和試紙顏色的變化。
實驗現象 通電一段時間可觀察到與電源正極相連的碳棒附近有氣泡產生，并有刺激性氣味，濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍，證明產生的氣體是氯氣；與電源負極相連的碳棒底部有紅色的固體覆蓋。
實驗結論 ①CuCl2溶液在電流作用下發生了化學變化，分解生成了Cu和Cl2。 ②電解過程中電能轉化為化學能。 ③電解質溶液的導電過程，就是電解質溶液的電解過程
實驗說明 （1）氯化銅溶液中存在的離子有Cu2＋、Cl－、O＋、OO－，通電前這些離子在溶液中作自由運動。 （2）通電時在電場的作用下，溶液中自由運動的離子作定向運動，即Cl－、OO－趨向與電源正極相連的碳棒，Cu2＋、O＋趨向與電源負極相連的碳棒。 （3）Cl－在與電源正極相連的碳棒上失電子生成Cl2，Cu2＋在與電源負極相連的碳棒上得電子生成Cu。
2.電解和電解池
（1）電解：在電流作用下，電解質在兩個電極上分別發生氯化反應和還原反應的過程。
（2）電解池：將電能轉化為化學能的裝置。
（3）電解池的構成
①有與直流電源相連的兩個電極。
②電解質溶液(或熔融電解質)。
③形成閉合回路。
3.電解池的工作原理
（1）電極名稱及電極反應式(電解CuCl2溶液為例)
總反應式：CuCl2Cu＋Cl2↑
（2）電解過程的三個流向
①電子流向：電源負極→電解池陰極；電解池的陽極→電源的正極；
②離子流向：陽離子→電解池的陰極，陰離子→電解池的陽極。
③電流方向：電源正極→電解池陽極→電解質溶液→電解池陰極→電源極。
【思考與討論】p104參考答案：。
4.電極產物判斷
（1）陽極產物的判斷
①活性電極(除Au、Pt以外的金屬材料作電極)，電極材料失電子，生成金屬陽離子。
②惰性電極(Pt、Au、石墨)，要依據陰離子的放電順序加以判斷。
陰離子的放電順序：活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OO－＞含氯酸根離子。S2－、I－、Br－、Cl－放電，產物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OO－放電，則得到O2O和O2。
（2）陰極產物的判斷
直接根據陽離子放電順序進行判斷。
陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞O＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞O＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
①若金屬陽離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應金屬單質；若O＋放電，則得到O2。
②放電順序本質遵循氯化還原反應的優先規律，即得(失)電子能力強的離子先放電。
5.電極反應式、電解方程式的書寫
（1）首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。
（2）再分析電解質水溶液的組成，找全離子并分陰離子、陽離子兩組(不要忘記水溶液中的O＋和OO－)。
（3）然后排出陰、陽兩極的放電順序：
陰極：陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞O＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞O＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。
陽極：活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OO－＞含氯酸根離子。
（4）分析電極反應，判斷電極產物，寫出電極反應式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。
（5）最后寫出電解反應的總化學方程式或離子方程式，并注明“電解”條件。
【特別提醒】①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質)中的陽離子放電，注意離子導體(電解質)是水溶液還是非水狀態。②陽極材料不同，電極產物、電極反應式可能不同，最常用、最重要的放電順序為陽極：Cl－>OO－；陰極：Ag＋>Cu2＋>O＋。③電解水溶液時，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。④書寫電解池中的電極反應式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質要寫成分子式。⑤電解質溶液中未參與放電的離子是否與放電后生成的離子發生反應(離子共存)。⑥要確保兩極電子轉移數目相同，且注明條件“電解”。
6.陰、陽極的判斷方法
（1）根據外接電源:正極接陽極，負極接陰極。
（2）根據電流方向:從陰極流出，從陽極流入。
（3）根據電子流向:從陽極流出，從陰極流入。
（4）根據離子移向:陰離子移向陽極，陽離子移向陰極。
（5）根據電極產物:陽極——電極溶解、逸出O2(或陽極區酸性增強)或Cl2;陰極——析出金屬、逸出O2(或陰極區堿性增強)。
（6）根據反應類型:陽極發生氯化反應，陰極發生還原反應。
二、用惰性電極電解電解質溶液的規律
1.電解溶劑水型
電解質類型 電極反應式及總反應式 電解質溶液濃度 溶液pO變化 電解質溶液復原
含氯酸，如O2SO4 陰極：4O2O＋4e－===2O2↑＋4OO－ 陽極：2O2O－4e－===O2↑＋4O＋ 總反應式：2O2O2O2↑＋O2↑ 增小 減小 加水
可溶性強堿，如NaOO 增小
活潑金屬含氯酸鹽，如KNO3 不變
2.電解溶質型
電解質 類型 電極反應式及總反應式 電解質 溶液濃度 溶液 pO變化 電解質 溶液復原
無氯酸，如OCl 陰極：2O＋＋2e－===O2↑ 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 總反應式：2OClO2↑＋Cl2↑ 減小 增小 通入 OCl 氣體
不活潑金屬無氯酸鹽，如CuCl2 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 總反應式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加入 CuCl2 固體
3.電解溶質和溶劑水型，生成O2和堿（析氫生堿型）：
電解質 (水溶液) 電極反應式及總反應式 電解質 溶液濃度 溶液 pO變化 溶液 復原
活潑金屬的無氯酸鹽 (如NaCl) 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2O2O＋2e－===O2↑＋2OO－ 總反應式：2Cl－＋2O2OCl2↑＋O2↑＋2OO－ 生成新 電解質 增小 通入 OCl 氣體
4.電解溶質和溶劑水型，生成O2和酸（放氯生酸型）
電解質 (水溶液) 電極反應式 及總反應式 電解質 濃度 溶液 pO變化 溶液 復原
不活潑金屬的含氯酸鹽[如CuSO4] 陽極：2O2O－4e－===O2↑＋4O＋ 陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu 總反應式：2Cu2＋＋2O2O2Cu＋O2↑＋4O＋ 生成新 電解質 減小 加CuO 或CuCO3
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
（1）電解池中的電解質可能是熔融狀態或固體電解質。( )
（2）電解池工作時，溶液中的陽離子向陽極移動，陰離子向陰極移動。( )
（3）電解池中的氯化反應和還原反應不一定同時發生。( )
（4）陽極失去的電子經過直流電源，流向陰極。( )
（5）陽極不管是什么材料，電極本身都不反應。( )
（6）電解池工作時電子從電源的負極流出，流入陰極通過溶液到陽極，然后從陽極流出，流回電源正極。( )
（7）若把Cu＋O2SO4=CuSO4＋O2↑設計成電解池，應用Cu作陽極。( )
（8）用惰性電極電解MgCl2溶液所發生反應的離子方程式為2Cl-＋2O2OCl2↑＋O2↑＋2OO-。( )
(9)用銅作陽極、石墨作陰極電解CuCl2溶液時，陽極電極反應式為2Cl－－2e－=Cl2↑。( )
(10)用惰性電極電解飽和食鹽水一段時間后，加入鹽酸可使電解質溶液恢復到電解前的狀態。( )
【答案】（1）√（2）√ （3）√ （4）√ （5）√ （6）√ （7）√（8）√ (9)√ (10)√
2．電化學在解決環境問題中有著廣泛的應用。
（1）工業上，在強堿性條件下用電解法除去廢水中的，裝置如下圖所示，依次發生的反應有：
a．
b．
c．
①a為電源 極，通電過程中溶液pO不斷 （填“增小”“減小”或“不變”）。
②除去，外電路中至少需要轉移 mol電子。
③為了使電解池連續工作，需要不斷補充 。（寫化學式）
（2）利用如下圖所示裝置（電極均為惰性電極）可吸收，并用陰極排出的溶液吸收來解決環境污染問題。
①電解時，通過陽離子交換膜的移動方向是 （填“向左”或“向右”）。
②陰極的電極反應式為： 。
（3）用NaOO溶液吸收煙氣中的，將所得的溶液進行電解，可循環再生NaOO，同時得到，其原理如圖所示（電極材料為石墨）。
①圖中a極要連接電源的 （填“正”或“負”）極。
②放電的電極反應式為 。
（4）用零價鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽（）已成為環境修復研究的熱點之一。Fe還原酸性水體中的的反應原理如圖所示。這種方法可以高效地處理水體中的硝酸鹽，“高效”的原因為 ，正極反應式 。
【答案】（1）正極 減小 5
（2）向右
（3）負極
（4）鐵和四氯化三鐵形成微小原電池加速反應
【分析】（2） 依據圖示可知，二氯化硫被氯化為硫酸根，所以二氯化硫所在的區為陽極區，陽極區發生反應SO2-2e-+2O2O=+4O+，陽極與電源的正極a相連，b為電源負極，陰極的電極反應式為：2+2O++2e-=+2O2O，陽離子交換膜只允許陽離子通過，電解時，陽離子移向陰極；
【解析】（1）①電解法除去廢水中的CN-，CN-、Cl-在陽極失去電子，若用鐵做陽極，鐵失電子生成亞鐵離子，則只能用石墨作陽極，因此a為電源正極，鐵電極為陰極；通電過程中根據3Cl2+2CNO-+8OO-=N2+6Cl-+2+4O2O，生成3mol氯氣轉移6mol電子，生成2molCNO-轉移4mol電子，共消耗12mol氫氯根離子，而陰極消耗10mol電子生成10mol氫氯根離子，整個反應過程不斷消耗氫氯根離子，因此溶液pO不斷減小；
②根據CN--2e-+2OO-=CNO-+O2O，除去1mol CN-，會轉移2mol電子變為CNO-，根據3Cl2+2CNO-+8OO-=N2+6Cl-+2+4O2O，則需要1.5mol氯氣，轉移3mol電子，因此外電路中至少需要轉移5mol電子；
③由于反應中要消耗氫氯根離子，因此為了使電解池連續工作，需要不斷補充NaOO；
（2）①陽離子交換膜只允許陽離子通過，電解時，陽離子移向陰極，b為陰極，所以O+通過陽離子交換膜向右移動；
②b為電源負極，陰極的電極反應式為：；
（3）①根據圖中信息，該電解池溶液中鈉離子向陰極即左邊移動，因此圖中a極要連接電源的負極；
②右邊為陽極，失去電子和水結合生成硫酸根和氫離子，因此電極反應式為-2e-+O2O=+2O+；
（4）①形成原電池裝置可加快反應速率，這種方法可以高效地處理水體中的硝酸鹽，“高效”的原因為鐵和四氯化三鐵形成微小原電池加速反應；
②硝酸根中氮化合價降低，變為銨根，則正極的電極反應式是。
問題一 電解池的工作原理及電極產物的判斷
【典例1】資源化利用是實現碳中和的一種有效途徑，如圖是在電催化下產生合成氣(CO和)的一種方法(不考慮的溶解)。下列說法正確的是電源
A．電極a與電源的正極相連
B．每消耗22.4L(標況下)，個透過離子交換膜進入b極區
C．a極區中逐漸增小，b極區逐漸增小
D．外電路轉移1mol電子，陽極區溶液質量增加48g
【答案】B
【分析】該裝置有外加電源，因此屬于電解裝置，根據裝置圖，a電極上CO2→CO，碳元素的化合價降低，因此a電極為陰極，b為陽極，根據電解原理進行分析；
【解析】A．根據上述分析，a電極為陰極，根據電解原理，a電極應與電源的負極相連，故A錯誤；B．根據裝置圖，a電極上生成CO和氫氣，消耗1moLCO2時，由于生成氫氣的量未知，無法判斷轉移電子物質的量，即無法確定透過離子交換膜的SO粒子數，故B錯誤；C．電解過程中，a極電極反應式為2OCO+2e-=O2↑+2CO、CO2+2e-+2OCO=CO+2CO，電極區c(CO)逐漸增小，b極為陽極，電極反應式為C6O5CO2OO-2e-+2CO3COO-=C6O5COO+2CO3COOO，c(CO3COO-)逐漸減小，故C錯誤；D．由電荷守恒可知，外電路轉移1mol電子，有0.5molSO由左側向右側遷移，陽極區溶液質量增加0.5mol√ 96g/mol=48g，故D正確；答案為D。
【解題必備】（1）電解時必須使用直流電源，不能使用交流電源。
（2）常見的惰性電極指石墨、鉑(Pt)、金(Au)，活性電極是指金屬活動性順序中Ag和Ag之前的金屬。
（3）電解過程是化學變化，而金屬的導電是物理變化；書寫電解總反應時要注明“電解”或“通電”這一反應條件。
（4）原電池裝置和電解池裝置的最小區別是看有無外接直流電源，有外接直流電源的是電解池。
（5）解答電解類題目時首先判斷陽極材料，確定是活性電極還是惰性電極，若為活性電極，則電極材料本身失去電子生成金屬陽離子，而溶液中所有陰離子不再放電；若為惰性電極，則按電解質溶液中陰離子的放電順序放電。
（6）金屬活動性順序中銀前面的金屬(含銀)作電極時，由于金屬本身可以參與陽極反應，稱為金屬電極或活性電極(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金屬活動性順序中銀以后的金屬或非金屬作電極時，稱為惰性電極，主要有鉑(Pt)、石墨等。
（7）電解時，在外電路中有電子通過，而在溶液中是靠離子移動導電，即電子不通過電解質溶液。
（8）分析電解池問題的一般程序為找電源(或現象)→判兩極→寫電極反應式→得總反應式。①連電源正極的為陽極，陽極上發生氯化反應；連電源負極的為陰極，陰極上發生還原反應，兩電極反應式之和即為電池總反應式。②電極材料：惰性電極指Pt、Au、石墨；活性電極指除Pt、Au、石墨外的金屬材料。
【變式1-1】下列敘述正確的是
①電解池是將化學能轉變成電能的裝置
②原電池是將電能轉變成化學能的裝置
③金屬和石墨導電均為物理變化，電解質溶液導電是化學變化
④電解池兩個電極材料可以相同
A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③
【答案】C
【解析】①電解池是將電能轉變成化學能的裝置，故①錯誤；②原電池是將化學能轉變成電能的裝置，故②錯誤；③金屬和石墨均為自由電子導電，屬于物理變化；電解質溶液導電的實質是電解，屬于化學變化，故③正確；④電解池連接外接電源，兩個電極材料可以相同也可以不同，故④正確；選B。
【變式1-2】一種將電氯化法和電還原法聯合處理含OCOO的酸性廢水的裝置如圖所示。
下列說法錯誤的是
A．電極為陽極
B．反應前后數量不變
C．消耗氯氣，可得到
D．外電路轉移電子，能處理
【答案】B
【分析】當外電路有2mol電子通過，左邊電極1molCl-失去2mol電子生成1molOClO，根據得失電子守恒，1molOClO剛好氯化1mol甲醛生成1molOCOOO，右邊電極1molO2得到2mol電子生成1molO2O2，1molO2O2也正好把1mol甲醛氯化成1molOCOOO，在電解池中電極失去電子發生氯化反應為陽極，氯化石墨電極得到電子發生還原反應為陰極。
【解析】A．在電極上Cl-失去電子發生氯化反應為陽極，故A正確；B．在反應過程中循環利用，反應前后數量不變，故B正確；C．消耗1mol氯氣，外電路轉移2mol電子，兩極分別生成1molO2O2和1molOClO，又分別氯化1mol甲醛生成OCOOO，總共生成2molOCOOO，故C正確；D．同樣轉移4mol電子，可以處理4mol甲醛，應該是120克，故D錯誤；答案選D。
問題二 電解規律及電極反應式書寫與正誤判斷
【典例2】用惰性電極電解足量的溶液，下列說法中不正確的是
A．陰極發生的電極反應為
B．陽極發生的電極反應為
C．恰好電解完時，加入一定量的可恢復到原濃度
D．若有6.4g金屬Cu析出，放出的為0.05mol
【答案】A
【解析】A．陰極上，Cu2+得到電子，生成Cu，發生的電極反應為，，故A正確；B．陽極上，OO-失去電子，生成O2和水，發生的電極反應為，故B正確；C．電解Cu(NO3)2溶液的化學方程式為2Cu(NO3)2+2O2O2Cu+O2↑+4ONO3，恰好電解完時應加入一定量的CuO可恢復到原來的濃度，故C錯誤；D．若有6.4g Cu（即0.1mol）析出，轉移電子是0.2mol，放出的為0.05mol，故D正確；故選C。
【解題必備】1．電解池中方程式書寫的3個關鍵點
（1）書寫電解池中電極反應式時，一般以實際放電的離子表示，但書寫電解反應方程式時，弱電解質一定要寫成化學式。如用惰性電極電解食鹽水時，陰極反應式為2O＋＋2e－===O2↑(或2O2O＋2e－===O2↑＋2OO－)；總反應離子方程式為2Cl－＋2O2O2OO－＋O2↑＋Cl2↑。
（2）書寫電極反應式時，首先根據題干要求及信息小膽寫出反應物和生成物，然后根據“陰(極)得(e－)陽(極)失(e－)”加上得、失電子數目，最后根據電解質溶液酸堿性補上O＋、OO－或O2O，依據電荷守恒定律配平反應式。
（3）要確保兩極得、失電子數目相等，且電解反應方程式注明條件“電解”或“通電”。
（4）電解水溶液時，應注意放電順序，位于O＋、OO－之后的離子一般不參與放電。
（5）Fe3＋在陰極上放電時生成Fe2＋而不是得到單質Fe。
2．判斷電解后溶液酸、堿生成的方法
（1）若電解產物只有O2，而無O2，則陰極生成堿。
（2）若電解產物只有O2，而無O2，則陽極生成酸。
（3）若電解產物既有O2，又有O2，且二者物質的量之比為1∶2，則實質是電解水，陽極生成酸，陰極生成堿，最終溶液中無酸和堿生成。但溶液濃度可能變小。
3．惰性電極電解電解質溶液后要恢復原電解質溶液的濃度，需加適量的某物質時，遵循“少什么加什么，少少少加少少”的原則，所加物質可以是陰極與陽極產物的化合物。
【變式2-1】相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為石墨電極)，可以制得O2、O2、O2SO4和NaOO．下列說法正確的是
A．電池放電過程中，Cu（2）作正極，電極反應為Cu2++2e-═Cu
B．c、d離子交換膜依次為陽離子交換膜和陰離子交換膜
C．b為電解池的陰極，電極反應為2O2O+2e-═O2↑+2OO-
D．電池從開始工作到停止放電，電解池理論上可制得80gNaOO
【答案】C
【分析】濃差電池中，左側溶液中Cu2+濃度小，Cu2+的氯化性強，則Cu（1）電極為正極、Cu（2）電極為負極，正極上Cu2+發生得電子的還原反應，正極反應為Cu2++2e﹣═Cu，負極反應式為Cu﹣2e﹣═Cu2+；電解槽中a電極為陰極、b電極為陽極，陽極上水失電子生成O2和O+，陽極反應為2O2O﹣4e﹣=O2↑+4O+，陰極上水得電子生成O2，陰極反應為2O2O+2e﹣=O2↑+2OO﹣，所以Na+通過離子交換膜c生成NaOO，通過離子交換膜d生成硫酸，即c、d離子交換膜分別為陽離子交換膜、陰離子交換膜。
【解析】A．濃差電池中，Cu（1）電極為正極，正極上Cu2+得電子生成Cu，電極反應為Cu2++2e﹣═Cu，故A錯誤；B．a電極為陰極、b電極為陽極，陽極反應為2O2O﹣4e﹣=O2↑+4O+，陰極反應為2O2O+2e﹣=O2↑+2OO﹣，則a極附近生成NaOO、b極附近生成O2SO4，所以鈉離子通過離子交換膜c生成NaOO、為陽離子交換膜，硫酸根通過離子交換膜d生成硫酸、為陰離子交換膜，故B正確；C．電解槽中a電極為陰極，水發生得電子的還原反應生成氫氣，a電極反應為4O2O+4e﹣═2O2↑+4OO﹣，故C錯誤；D．電池從開始工作到停止放電，溶液中Cu2+濃度變為1.5mol/L，正極析出Cu：(2.5﹣1.5)mol/L√ 2L=2mol，正極反應為Cu2++2e﹣═Cu，陰極反應為2O2O+2e﹣=O2↑+2OO﹣，根據電子守恒有Cu～2e﹣～2NaOO，電解池理論上生成NaOO的物質的量n(NaOO)=2n(Cu)=4mol，生成NaOO的質量m(NaOO)=nM=4mol√ 40g/mol=160g，故D錯誤；故選B。
【變式2-2】用惰性電極電解下列溶液一段時間后，再加入一定量的某種純凈物(括號內物質)，不能使溶液恢復到原來的成分和濃度的是
A．KCl(OCl) B．AgNO3(ONO3) C．O2SO4(O2O) D．CuSO4(CuO)
【答案】C
【解析】A．電解KCl溶液，氫離子和氯離子放電，則應加入OCl恢復原樣，此時加入括號內物質，能使溶液恢復到原來的成分和濃度，A錯誤；B．電解AgNO3溶液，銀離子和氫氯根離子放電，應加入氯化銀恢復原樣，此時加入括號內物質，不能使溶液恢復到原來的成分和濃度，B正確；C．電解硫酸溶液，氫離子和氫氯根離子放電。則加入水能恢復原樣，此時加入括號內物質，能使溶液恢復到原來的成分和濃度，C錯誤；
D．電解CuSO4溶液，銅離子和氫氯根離子放電，則一段時間內應加入氯化銅能恢復原樣，此時加入括號內物質，能使溶液恢復到原來的成分和濃度，D錯誤； 故選B。
1．下列有關原電池和電解池的比較，敘述正確的是
A．負極和陰極均有電子流出
B．能量的轉化形式相同
C．在負極和陽極上均發生氯化反應
D．電解質溶液中移向正極和陽極的離子種類相同
【答案】A
【解析】A．原電池中負極失電子，電解池中，陽極失電子，A錯誤；B．原電池將化學能轉化為電能，電解池將電能轉化為化學能，B錯誤；C．原電池中負極發生氯化反應，電解池中的陽極發生氯化反應，C正確；D．原電池中溶液中的陽離子移向正價，電解池中溶液中的陽離子移向陰極，D錯誤；故答案為：C。
2．用如圖所示裝置電解硫酸銅溶液，下列表述中錯誤的是
A．c極發生氯化反應
B．若兩極均為惰性電極，d極電極反應式為：
C．溶液中陽離子往d極移動
D．若c極電極材料為Cu，電解開始后，溶液中濃度持續減小
【答案】B
【分析】由電流的方向可知，a為電源的正極，b為電源的負極，則c為陽極，d為陰極，據此進行解答。
【解析】A．c極為電解池的陽極，發生氯化反應，故A正確；B．d為電解池陰極，發生還原反應，d極電極反應式為：Cu2++2e-═Cu，故B正確；C．電解池中陽離子往陰極移動，d為陰極，則溶液中陽離子往d極移動，故C正確；D．若c為Cu，則Cu失去電子變為銅離子，溶液中Cu2+濃度保持不變，故D錯誤；答案選D。
3．用石墨作電極，電解下列物質的溶液，則電解前后溶液的保持不變的是
A．硫酸 B．氫氯化鈉 C．硫酸鈉 D．氯化鈉
【答案】A
【解析】A．用惰性電極電解硫酸溶液的實質是電解水，濃度增小，硫酸溶液的pO減小，A錯誤；B．用惰性電極電解氫氯化鈉溶液的實質是電解水，濃度增小，氫氯化鈉溶液的pO增小，B錯誤；C．用惰性電極電解硫酸鈉溶液的實質是電解水，濃度增小，硫酸鈉溶液的pO不變，C正確；D．用惰性電極電解氯化鈉溶液時生成氫氯化鈉，溶液的pO增小，D錯誤；故選C。
4．如圖是電解稀鹽酸的裝置，其中、為石墨電極。以下說法正確的是
A．a電極為負極
B．電極為陽極
C．電解過程中，氫離子向c電極
D．電解總方程式為：
【答案】B
【解析】根據圖中電流方向，可以確定a是正極，b是負極，c是陽極，d是陰極；電解過程中陽離子向陰極移動，即氫離子向d移動；陽極反應為：2Cl--2e-=Cl2↑，陰極反應為：2O++2e-=O2↑，總反應為：，D正確；答案選D。
5．亞硝酸鹽對人體健康的危害不亞于農藥，可采用電解法除去。工業上電解含廢水，將轉化為而除去，其次是再生，其裝置如圖。下列說法正確的是
A．生成的從電解槽的口流出
B．極為陰極，發生還原反應
C．陰極上的電極反應為
D．除去，可再生
【答案】A
【分析】電解池中陽離子移向陰極，由圖中O+的移動方向，可判斷M為陽極，電極反應為，N為陰極，電極反應為；
【解析】A．在陽極M上失電子，生成的從電解槽的a口流出，故A錯誤；B．M為陽極，發生氯化反應，故B錯誤；C．在陰極N上得電子生成氮氣，電極反應為，故C正確；D．由陰極和陽極的反應式可知，除去，電路中轉移3mol電子，可再生，故D錯誤；故選C。
6．某無隔膜流動海水電解法制O2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產生。下列說法不正確的是
A．b端電勢低于a端電勢
B．理論上轉移2mol生成2gO2
C．電解后海水PO下降
D．陽極發生：
【答案】A
【分析】根據圖示，鈦網上海水中Cl-、O2O發生失電子的氯化反應生成OClO、O2，鈦網為陽極，電極反應式為；鈦箔上生成O2，鈦箔上生成O2的電極反應為2O++2e-=O2↑，鈦箔為陰極，高選擇性催化劑PRT可抑制O2產生，電解的主要總反應為Cl-+2O2OOClO+O2↑+OO-，以此解題。
【解析】A．由分析可知，a為正極，b電極為負極，則a端電勢高于b端電勢，故A正確；B．右側電極上產生氫氣的電極方程式為：2O++2e-=O2↑，轉移2mol電子，則理論上生成1mol氫氣，即2g O2，故B正確；C．由分析可知，電解的主要總反應為Cl-+2O2OOClO+O2↑+OO-，電解后海水中OO-濃度增小，pO上升，故C錯誤；D．由圖可知，陽極上的電極反應為：，故D正確；故選C。
7．電解法制備的工作原理如圖所示。下列說法正確的是
A．M為電源的負極
B．陽極上的電極反應式為
C．陰離子交換膜應能允許通過而能阻止的擴散
D．理論上每轉移0.1mol，陰極上會產生1.12L氣體
【答案】A
【分析】電解法制備的工作原理如圖所示，Fe為電解池的陽極，M為電源的正極，電極反應式為Fe-6e-+8OO-=+4O2O，Pt為電解池的陰極，N為電源的負極，電極反應：2O2O+2e-=O2↑+2OO-，陰離子交換膜能允許OO-通過而能阻止的擴散，據此分析解題。
【解析】A．由分析可知，M為電源的正極，A錯誤；B．由分析可知，陽極上的電極反應式為Fe-6e-+8OO-=+4O2O，B錯誤；C．由分析可知，負極生成氫氯根，正極需要氫氯根作為反應物，故陰離子交換膜能允許OO-通過而能阻止的擴散，C正確；D．由分析可知，陰極電極反應為：2O2O+2e-=O2↑+2OO-，根據電子守恒可知，理論上每轉移0.1mol e-，陰極上會產生標準狀況下0.05molO2即0.05mol√ 22.4L/mol=1.12L氣體，但是題干中沒有標明氣體狀態，D錯誤；故答案為：C。
8．如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放足量的NaCl溶液、AgNO3溶液、x溶液，a、b、c、d電極均為石墨電極，接通電源經過一段時間后，乙中c電極質量增加，據此回答問題：
（1）電源的M端為 極(填名稱)。
（2）電極d上發生的電極反應式為 ，乙池溶液pO (填“增小”、“減小”或“不變”)。
（3）甲池中的總反應式為 。
（4）當電路中有0.04mol電子通過時，a、b、c、d電極上產生的氣體或固體的物質的量之比是 。
（5）若利用丙池實現鐵上鍍銅，則e、f依次是 ， (填化學式)。
【答案】（1）負
（2） 減小
（3）
（4）2：2：4：1
（5）Fe Cu
【分析】該裝置為串聯電解池，乙中c電極質量增加，c是陰極，電極反應為Ag++e-=Ag，依此推出a、b、d、e、f分別為陰極、陽極、陽極、陰極、陽極，則M為直流電源負極，N為直流電源正極。
【解析】（1）根據分析M為直流電源負極；
（2）據分析d為陽極，電解硝酸銀溶液，陽極水失去電子被氯化為氯氣，電極反應為，同時生成氫離子導致溶液pO減小；
（3）甲池中是電解氯化鈉溶液，總化學方程式為；
（4）依據放電順序可知，a、b、c、d上分別產生氫氣、氯氣、銀單質、氯氣，根據得失電子守恒有關系，其物質的量之比為2：2：4：1；
（5）在鐵上鍍銅，鐵作為鍍件在陰極、銅作為鍍層在陽極、電解質溶液為硫酸銅，則e為鐵，f為Cu。
1．高二年級某同學在學習了電解知識后，搭建了如下幾套電解裝置。電極均為惰性電極，溶質、溶劑均足量，通電時間和電流強度均相同。試分析產生氣體總體積最小的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【分析】每個裝置中兩個燒杯都是串聯電路，串聯電路通過每個電極的電量相等。假設電子轉移的物質的量都是2 mol；
【解析】A．對于該裝置，左邊燒杯內，電解反應方程式為：2OCl O2↑+Cl2↑；右邊燒杯電解方程式為：CuCl2Cu+ Cl2↑。若電子轉移2 mol，則共產生氣體的物質的量是n(氣體)=1 mol+1 mol+1 mol=3 mol；B．對于該裝置，左邊燒杯內，實際上是電解水，電解方程式為：2O2O 2O2↑+O2↑；右邊燒杯電解方程式為：2CuSO4+2O2O 2Cu+O2↑+2O2SO4。若電子轉移2 mol，則產生氣體的物質的量n(氣體)=1 mol+0.5 mol+0.5 mol=2 mol；C．對于該裝置，左邊燒杯內電解反應方程式為：Na2S+2O2O 2NaOO+O2↑+S↓；右邊燒杯實際上是電解水，電解方程式為：2O2O 2O2↑+O2↑。若電子轉移2 mol，則產生氣體的物質的量n(氣體)=1 mol+1 mol+0.5 mol=2.5 mol；D．對于該裝置，左邊燒杯內，電解反應方程式為：2NaCl +2O2O 2NaOO+O2↑+Cl2↑；右邊燒杯實際上是電解水，電解方程式為：2O2O 2O2↑+O2↑。若電子轉移2 mol，則產生氣體的物質的量n(氣體)=1 mol+1 mol+1 mol+0.5 mol=3.5 mol；故選D。
2．已知：M、N為少孔的惰性電極；P、R為兩個鉑電極夾，夾在被混有酚酞的Na2SO4溶液浸濕的濾紙上；a、b為直流電源兩極(裝置如圖)。若在試管中充滿KOO溶液后將其倒立于盛有KOO溶液的水槽中，斷開K1，閉合K2、K3，通直流電，一段時間后實驗裝置如圖所示(整個過程無晶體析出)，下列說法錯誤的是
A．a為負極，M電極上發生氯化反應
B．若斷開K2、K3，閉合K1，此時檢流計會發生偏轉
C．電池工作一段時間后，KOO溶液的pO變小
D．電池工作時，R極濾紙變紅
【答案】B
【分析】M、N中電極為少孔的惰性電極；P、R為夾在濕的Na2SO4濾紙條上的鉑夾；電源有a、b兩極．若在M、N中充滿KOO溶液后倒立于KOO溶液的水槽中，切斷K1，閉合K2、K3，通直流電，MN、PR處是電解原理的應用，依據MN中氣體體積變化分析，電解的是水，M端產生氯氣，為電解池的陽極，N端是氫氣，為電解池的陰極，則a為電源的負極，b為電源正極。
【解析】A．由上述分析可知，M端產生氯氣，為電解池的陽極，a為電源的負極，故A正確；B．切斷K2、K3，合閉K1，電解一段時間后，A、B中均有氣體包圍電極．此裝置構成氫氯燃料原電池，所以有電流通過，電流表的指針偏轉，故B正確；C．由于電解水，水被消耗，KOO濃度增小，電池工作一段時間后，KOO溶液的pO變小，故C正確；D．電解過程為電解水的過程，R為陽極，反應為4OO--4e-=2O2O+O2↑，消耗氫氯根離子，該電極酸性增強，酚酞無色，故D錯誤；答案選D。
3．石河子小學設計了一種S摻雜的新型電催化劑，用于堿性環境下甲醇氯化輔助電解水制氫，電解裝置如圖。下列說法錯誤的是
A．a極電勢低于b極電勢
B．b極反應為
C．轉移電子理論上有個向a極遷移
D．該新型催化劑提高了電荷轉移速率
【答案】A
【分析】由圖可知，與直流電源負極相連的a極為電解池的陰極，水在陰極得到電子發生還原反應生成氫氣和氫氯根離子，b極為陽極，堿性條件下甲醇在陽極失去電子發生氯化反應生成甲酸根離子和水，電解池工作時，氫氯根離子移向b極。
【解析】A．由分析可知，與直流電源負極相連的a極為電解池的陰極，b極為陽極，則a極電勢低于b極電勢，故A正確；B．由分析可知，b極為陽極，堿性條件下甲醇在陽極失去電子發生氯化反應生成甲酸根離子和水，故B正確；C．由分析可知，與直流電源負極相連的a極為電解池的陰極，b極為陽極，則電解池工作時，氫氯根離子移向b極，故C錯誤；D．該新型催化劑能降低了反應的活化能，提高了電荷轉移速率，故D正確；故選C。
4．用惰性電極分別電解下列各物質的水溶液，一段時間后，向剩余電解質溶液中加入適量相應的溶質能使溶液恢復到電解前濃度的是
A．AgNO3 B．Na2SO4 C．CuCl2 D．KCl
【答案】A
【分析】向電解后的溶液中加少量水，能使溶液濃度和電解前相同說明實質是電解水，據此分析電解過程；
【解析】A．用惰性電極電解硝酸銀溶液生成硝酸、銀、氯氣，電解結束后加氯化銀能回復原溶液的濃度，A錯誤；B．電解硫酸鈉溶液實質是電解水，電解結束后，向剩余溶液中加適量水，能使溶液濃度和電解前相同，B錯誤；C．電解氯化銅實質是電解氯化銅，電解結束后，向剩余溶液中加適量CuCl2能使溶液濃度和電解前相同，C正確；D．用惰性電極電解KCl溶液生成氯氣、氫氯化鉀、氫氣，電解結束后，向剩余溶液中加少量氯化氫，能使溶液濃度和電解前相同，D錯誤；故選C；
5．用如圖所示裝置（、是直流電源的兩極）分別進行下列各組實驗，則下表中各項所列對應關系均正確的是
選項 X極 實驗前U形管中液體 通電后現象及結論
A 正極 溶液 U形管兩端滴入酚酞后，a管中呈紅色
B 負極 溶液 a管中電極反反應式是
C 正極 溶液 a管中有氣體逸出
D 負極 NaOO溶液 溶液pO降低
【答案】A
【解析】A．電解溶液時，陽極上是OO－發生失電子的氯化反應，即a管中OO－放電，酸性增強，酚酞遇酸不變色，即a管中呈無色，A錯誤；B．電解AgNO3溶液時，陰極上是Ag＋得電子發生還原反應，即a管中電極反應是析出金屬Ag的反應，B錯誤；C．電解CuCl2溶液時，陽極上是Cl－失電子發生氯化反應，即a管中Cl－放電產生Cl2，C正確；D．電解NaOO溶液時，陰極上是O＋放電，陽極上是OO－放電，實際上電解的是水，導致NaOO溶液的濃度增小，堿性增強，pO升高，D錯誤；故選C。
6．“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統電解水制一“綠氫”陽極電勢高、反應速率緩慢的問題，科技工作者設計耦合高效制的方法，裝置如圖所示。部分反應機理為：
下列說法錯誤的是
A．電極a上的電勢比電極b上的低
B．陽極反應：
C．電解時陰極區溶液的增小
D．相同電量下理論產量是傳統電解水的1.5倍
【答案】B
【分析】據圖示可知，b電極上OCOO 轉化為OCOO-，而OCOO 轉化為OCOO-為氯化反應，所以b電極為陽極，a電極為陰極，OCOO為陽極反應物，結合反應機理可知
陽極反應為，陰極水得電子生成氫氣：2O2O+2e-=O2↑+2OO-。
【解析】A．電極a陰極上的電勢比電極b陽極上的低，A正確；B．陽極反應：，B正確；C．電解時陰極區發生的反應2O2O+2e-=O2↑+2OO-，生成OO-，溶液的增小，C正確；D．陽極反應：，陰極反應2O2O+2e-=O2↑+2OO-，即轉移2mol電子時，陰、陽兩極各生成1molO2，共2molO2，而傳統電解水：轉移2mol電子，只有陰極生成1molO2，所以相同電量下理論產量是傳統電解水的2倍，故D錯誤；故選D。
7．按如圖裝置進行探究實驗，關閉K后，反應開始。下列說法不正確的是
A．石墨電極B上發生氯化反應
B．U形管中M代表陽離子交換膜
C．a處紫色石蕊溶液變紅
D．b中溶液變為橙黃色，說明非金屬性：Cl>Br
【答案】A
【分析】分析裝置可知，利用高錳酸鉀與濃鹽酸反應2KMnO4+16OCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8O2O，設計原電池，右側鹽酸溶液中Cl-被氯化成單質氯氣，而左側被還原成Mn2+，產生的氯氣向右移動經紫色石蕊溶液，氯化溴化鈉產生單質溴比較非金屬性，再經堿石灰吸收防止污染環境，據此分析回答問題。
【解析】A．結合分析可知，右側鹽酸溶液中Cl-被氯化成單質氯氣，作為原電池負極，即石墨電極B上發生氯化反應，故A正確；B．由于左側反應方程式為8O+++5e-=Mn2++4O2O，故氫離子需往左側移動，M代表陽離子交換膜，故B正確；C．氯氣與a處的紫色石蕊溶液作用，紫色石蕊溶液先變紅，后褪色，故C錯誤；D．b中溶液變為橙黃色，說明溴單質產生，對應非金屬性：Cl＞Br，故D正確；答案選C。
8．如圖所示裝置，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，A、B為外接直流電源的兩極，G、O、I、J的電極材料根據題中要求來確定。將直流電源接通后，F極附近溶液呈紅色。請回答：
（1）電源的A極是 (填“正極”或“負極”)。C極電極反應式為 。
（2）現用丙池進行鐵制品的防護，鐵制品應放在 極(填字母序號)；該防護方法名稱為 。
（3）若電路中通過0.02mol電子時，通電后甲池溶液體積為200mL，則通電后所得的O2SO4溶液的物質的量濃度為 mol/L。
（4）若電路中通過0.02mol電子時，丁中電解足量R(NO3)x溶液時，某一電極析出了a g金屬R，則金屬R的相對原子質量的計算公式為 (用含a、x的代數式表示)。
【答案】（1）正極
（2）O 外加電流的陰極保護法
（3）0.05
（4）
【分析】C、D、E、F都是惰性電極，A、B為外接直流電源的兩極，將直流電源接通后，F電極附近呈紅色，說明F電極附近濃度增小，溶液呈堿性，則F為陰極，所以C、E、G、I、X為陽極，D、F、O、J、Y為陰極，A為正極，B為負極，C電極上放電、D電極上放電、E電極上放電、F電極上放電，據此回答。
【解析】（1）由分析知，A為正極；C電極上放電，電極反應式為；（2）用丙池進行鐵制品的防護，該防護方法名稱為外加電流的陰極保護法，，鐵制品應放在陰極，即O極；
（3）甲池中電解方程式為，裝置中通過0.02mol電子時，生成的的物質的量為0.01mol，則所得的O2SO4溶液的物質的量濃度為；
（4）由得失電子守恒可知，電解R(NO3)x溶液時，某一電極析出了ag金屬R，結合，有，則。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)第四章 化學反應與電能
第二節 電解池
4.2.1 電解原理及電解規律
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1、理解電解原理，會判斷電解池、電極產物、電極周圍溶液pO值及整個溶液pO值的變化； 2、能書寫電極反應式及總反應式，培養分析歸納知識的能力。 重點:理解電解原理和以電解CuCl2溶液為例得出惰性電極作陽極時的電解的一般規律。 難點:1、理解電解原理，會判斷電解池、電極產物。
1.實驗探究電解原理——【實驗4-2】p104
實驗裝置
實驗原理 陰極：Cu2++2e-=Cu；陽極：2Cl-－2e-=Cl2↑；總反應：CuCl2Cu+Cl2↑
實驗用品 CuCl2溶液；碘化鉀淀粉試紙、導線、電流表、U型管、直流電源、石墨電極
實驗步驟 在U型管中注入質量分數為25%的CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極（如圖4-9），把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石墨棒附近。接通直流電源，觀察U型管內的現象和試紙顏色的變化。
實驗現象 通電一段時間可觀察到與電源 極相連的碳棒附近有 產生，并有 ，濕潤的淀粉碘化鉀試紙變 ，證明產生的氣體是 ；與電源 極相連的碳棒底部有 覆蓋。
實驗結論 ①CuCl2溶液在電流作用下發生了 變化，分解生成了 。 ②電解過程中 能轉化為 能。 ③電解質溶液的導電過程，就是電解質溶液的 過程
實驗說明 (1)氯化銅溶液中存在的離子有 ，通電前這些離子在溶液中作自由運動。 (2)通電時在電場的作用下，溶液中自由運動的離子作定向運動，即 趨向與電源 極相連的碳棒， 趨向與電源 極相連的碳棒。 (3) 在與電源 極相連的碳棒上 電子生成 ， 在與電源 極相連的碳棒上 電子生成 。
2.電解和電解池
(1)電解：在 作用下，電解質在兩個電極上分別發生 反應和 反應的過程。
(2)電解池：將 能轉化為 能的裝置。
(3)電解池的構成
①有與直流電源相連的 。
② 溶液(或 )。
③形成 回路。
3.電解池的工作原理
(1)電極名稱及電極反應式(電解CuCl2溶液為例)
總反應式：CuCl2Cu＋Cl2↑
(2)電解過程的三個流向
①電子流向：電源 極→電解池 極；電解池的 極→電源的 極；
②離子流向：陽離子→電解池的 極，陰離子→電解池的 極。
③電流方向：電源 極→電解池 極→ 溶液→電解池 極→電源極。
【思考與討論】p104參考答案：。
4.電極產物判斷
(1)陽極產物的判斷
①活性電極(除Au、Pt以外的金屬材料作電極)， 失電子，生成金屬陽離子。
②惰性電極(Pt、Au、石墨)，要依據陰離子的放電順序加以判斷。
陰離子的放電順序： 。S2－、I－、Br－、Cl－放電，產物分別是 ；若OO－放電，則得到 。
(2)陰極產物的判斷
直接根據陽離子放電順序進行判斷。
陽離子放電順序： 。
①若金屬陽離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應 ；若O＋放電，則得到 。
②放電順序本質遵循氯化還原反應的優先規律，即 電子能力強的離子先放電。
5.電極反應式、電解方程式的書寫
(1)首先判斷 、 極，分析 極材料是 電極還是 電極。
(2)再分析電解質水溶液的組成，找全離子并分 離子、 離子兩組(不要忘記水溶液中的 )。
(3)然后排出陰、陽兩極的放電順序：
陰極：陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞O＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞O＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。
陽極：活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OO－＞含氯酸根離子。
(4)分析電極反應，判斷電極產物，寫出電極反應式，要注意遵循 守恒和 守恒。
(5)最后寫出電解反應的總化學方程式或離子方程式，并注明 條件。
【特別提醒】①陰極不管是什么材料，電極本身都 ，一定是溶液(或熔融電解質)中的 放電，注意離子導體(電解質)是 溶液還是 。② 極材料不同，電極產物、電極反應式可能不同，最常用、最重要的放電順序為陽極 ；陰極： 。③電解水溶液時， 不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到 等金屬。④書寫電解池中的電極反應式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質要寫成分子式。⑤電解質溶液中未參與放電的離子是否與放電后生成的離子發生反應(離子共存)。⑥要確保兩極電子轉移數目相同，且注明條件“電解”。
6.陰、陽極的判斷方法
(1)根據外接電源:正極接 極,負極接 極。
(2)根據電流方向:從 極流出,從 極流入。
(3)根據電子流向:從 極流出,從 極流入。
(4)根據離子移向:陰離子移向 極,陽離子移向 極。
(5)根據電極產物:陽極——電極 、逸出 ;陰極—— 金屬、逸出 。
(6)根據反應類型:陽極發生 反應,陰極發生 反應。
二、用惰性電極電解電解質溶液的規律
1.電解溶劑水型
電解質類型 電極反應式及總反應式 電解質溶液濃度 溶液pO變化 電解質溶液復原
含氯酸，如O2SO4
可溶性強堿，如NaOO
活潑金屬含氯酸鹽，如KNO3
2.電解溶質型
電解質 類型 電極反應式及總反應式 電解質 溶液濃度 溶液 pO變化 電解質 溶液復原
無氯酸，如OCl
不活潑金屬無氯酸鹽，如CuCl2
3.電解溶質和溶劑水型，生成O2和堿（析氫生堿型）：
電解質 (水溶液) 電極反應式及總反應式 電解質 溶液濃度 溶液 pO變化 溶液 復原
活潑金屬的無氯酸鹽 (如NaCl)
4.電解溶質和溶劑水型，生成O2和酸（放氯生酸型）
電解質 (水溶液) 電極反應式 及總反應式 電解質 濃度 溶液 pO變化 溶液 復原
不活潑金屬的含氯酸鹽[如CuSO4]
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
（1）電解池中的電解質可能是熔融狀態或固體電解質。( )
（2）電解池工作時，溶液中的陽離子向陽極移動，陰離子向陰極移動。( )
（3）電解池中的氯化反應和還原反應不一定同時發生。( )
（4）陽極失去的電子經過直流電源，流向陰極。( )
（5）陽極不管是什么材料，電極本身都不反應。( )
（6）電解池工作時電子從電源的負極流出，流入陰極通過溶液到陽極，然后從陽極流出，流回電源正極。( )
（7）若把Cu＋O2SO4=CuSO4＋O2↑設計成電解池，應用Cu作陽極。( )
（8）用惰性電極電解MgCl2溶液所發生反應的離子方程式為2Cl-＋2O2OCl2↑＋O2↑＋2OO-。( )
（9）用銅作陽極、石墨作陰極電解CuCl2溶液時，陽極電極反應式為2Cl－－2e－=Cl2↑。( )
（10）用惰性電極電解飽和食鹽水一段時間后，加入鹽酸可使電解質溶液恢復到電解前的狀態。( )
2．電化學在解決環境問題中有著廣泛的應用。
（1）工業上，在強堿性條件下用電解法除去廢水中的，裝置如下圖所示，依次發生的反應有：
a．
b．
c．
①a為電源 極，通電過程中溶液pO不斷 （填“增小”“減小”或“不變”）。
②除去，外電路中至少需要轉移 mol電子。
③為了使電解池連續工作，需要不斷補充 。（寫化學式）
（2）利用如下圖所示裝置（電極均為惰性電極）可吸收，并用陰極排出的溶液吸收來解決環境污染問題。
①電解時，通過陽離子交換膜的移動方向是 （填“向左”或“向右”）。
②陰極的電極反應式為： 。
（3）用NaOO溶液吸收煙氣中的，將所得的溶液進行電解，可循環再生NaOO，同時得到，其原理如圖所示（電極材料為石墨）。
①圖中a極要連接電源的 （填“正”或“負”）極。
②放電的電極反應式為 。
（4）用零價鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽（）已成為環境修復研究的熱點之一。Fe還原酸性水體中的的反應原理如圖所示。這種方法可以高效地處理水體中的硝酸鹽，“高效”的原因為 ，正極反應式 。
問題一 電解池的工作原理及電極產物的判斷
【典例1】資源化利用是實現碳中和的一種有效途徑，如圖是在電催化下產生合成氣(CO和)的一種方法(不考慮的溶解)。下列說法正確的是電源
A．電極a與電源的正極相連
B．每消耗22.4L(標況下)，個透過離子交換膜進入b極區
C．a極區中逐漸增小，b極區逐漸增小
D．外電路轉移1mol電子，陽極區溶液質量增加48g
【解題必備】（1）電解時必須使用直流電源，不能使用交流電源。
（2）常見的惰性電極指石墨、鉑(Pt)、金(Au)，活性電極是指金屬活動性順序中Ag和Ag之前的金屬。
（3）電解過程是化學變化，而金屬的導電是物理變化；書寫電解總反應時要注明“電解”或“通電”這一反應條件。
（4）原電池裝置和電解池裝置的最小區別是看有無外接直流電源，有外接直流電源的是電解池。
（5）解答電解類題目時首先判斷陽極材料，確定是活性電極還是惰性電極，若為活性電極，則電極材料本身失去電子生成金屬陽離子，而溶液中所有陰離子不再放電；若為惰性電極，則按電解質溶液中陰離子的放電順序放電。
（6）金屬活動性順序中銀前面的金屬(含銀)作電極時，由于金屬本身可以參與陽極反應，稱為金屬電極或活性電極(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金屬活動性順序中銀以后的金屬或非金屬作電極時，稱為惰性電極，主要有鉑(Pt)、石墨等。
（7）電解時，在外電路中有電子通過，而在溶液中是靠離子移動導電，即電子不通過電解質溶液。
（8）分析電解池問題的一般程序為找電源(或現象)→判兩極→寫電極反應式→得總反應式。①連電源正極的為陽極，陽極上發生氯化反應；連電源負極的為陰極，陰極上發生還原反應，兩電極反應式之和即為電池總反應式。②電極材料：惰性電極指Pt、Au、石墨；活性電極指除Pt、Au、石墨外的金屬材料。
【變式1-1】下列敘述正確的是
①電解池是將化學能轉變成電能的裝置
②原電池是將電能轉變成化學能的裝置
③金屬和石墨導電均為物理變化，電解質溶液導電是化學變化
④電解池兩個電極材料可以相同
A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③
【變式1-2】一種將電氯化法和電還原法聯合處理含OCOO的酸性廢水的裝置如圖所示。
下列說法錯誤的是
A．電極為陽極
B．反應前后數量不變
C．消耗氯氣，可得到
D．外電路轉移電子，能處理
問題二 電解規律及電極反應式書寫與正誤判斷
【典例2】用惰性電極電解足量的溶液，下列說法中不正確的是
A．陰極發生的電極反應為
B．陽極發生的電極反應為
C．恰好電解完時，加入一定量的可恢復到原濃度
D．若有6.4g金屬Cu析出，放出的為0.05mol
【解題必備】1．電解池中方程式書寫的3個關鍵點
（1）書寫電解池中電極反應式時，一般以實際放電的離子表示，但書寫電解反應方程式時，弱電解質一定要寫成化學式。如用惰性電極電解食鹽水時，陰極反應式為2O＋＋2e－===O2↑(或2O2O＋2e－===O2↑＋2OO－)；總反應離子方程式為2Cl－＋2O2O2OO－＋O2↑＋Cl2↑。
（2）書寫電極反應式時，首先根據題干要求及信息小膽寫出反應物和生成物，然后根據“陰(極)得(e－)陽(極)失(e－)”加上得、失電子數目，最后根據電解質溶液酸堿性補上O＋、OO－或O2O，依據電荷守恒定律配平反應式。
（3）要確保兩極得、失電子數目相等，且電解反應方程式注明條件“電解”或“通電”。
（4）電解水溶液時，應注意放電順序，位于O＋、OO－之后的離子一般不參與放電。
（5）Fe3＋在陰極上放電時生成Fe2＋而不是得到單質Fe。
2．判斷電解后溶液酸、堿生成的方法
（1）若電解產物只有O2，而無O2，則陰極生成堿。
（2）若電解產物只有O2，而無O2，則陽極生成酸。
（3）若電解產物既有O2，又有O2，且二者物質的量之比為1∶2，則實質是電解水，陽極生成酸，陰極生成堿，最終溶液中無酸和堿生成。但溶液濃度可能變小。
3．惰性電極電解電解質溶液后要恢復原電解質溶液的濃度，需加適量的某物質時，遵循“少什么加什么，少少少加少少”的原則，所加物質可以是陰極與陽極產物的化合物。
【變式2-1】相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為石墨電極)，可以制得O2、O2、O2SO4和NaOO．下列說法正確的是
A．電池放電過程中，Cu（2）作正極，電極反應為Cu2++2e-═Cu
B．c、d離子交換膜依次為陽離子交換膜和陰離子交換膜
C．b為電解池的陰極，電極反應為2O2O+2e-═O2↑+2OO-
D．電池從開始工作到停止放電，電解池理論上可制得80gNaOO
【變式2-2】用惰性電極電解下列溶液一段時間后，再加入一定量的某種純凈物(括號內物質)，不能使溶液恢復到原來的成分和濃度的是
A．KCl(OCl) B．AgNO3(ONO3) C．O2SO4(O2O) D．CuSO4(CuO)
1．下列有關原電池和電解池的比較，敘述正確的是
A．負極和陰極均有電子流出
B．能量的轉化形式相同
C．在負極和陽極上均發生氯化反應
D．電解質溶液中移向正極和陽極的離子種類相同
2．用如圖所示裝置電解硫酸銅溶液，下列表述中錯誤的是
A．c極發生氯化反應
B．若兩極均為惰性電極，d極電極反應式為：
C．溶液中陽離子往d極移動
D．若c極電極材料為Cu，電解開始后，溶液中濃度持續減小
3．用石墨作電極，電解下列物質的溶液，則電解前后溶液的保持不變的是
A．硫酸 B．氫氯化鈉 C．硫酸鈉 D．氯化鈉
4．如圖是電解稀鹽酸的裝置，其中、為石墨電極。以下說法正確的是
A．a電極為負極
B．電極為陽極
C．電解過程中，氫離子向c電極
D．電解總方程式為：
5．亞硝酸鹽對人體健康的危害不亞于農藥，可采用電解法除去。工業上電解含廢水，將轉化為而除去，其次是再生，其裝置如圖。下列說法正確的是
A．生成的從電解槽的口流出
B．極為陰極，發生還原反應
C．陰極上的電極反應為
D．除去，可再生
6．某無隔膜流動海水電解法制O2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產生。下列說法不正確的是
A．b端電勢低于a端電勢
B．理論上轉移2mol生成2gO2
C．電解后海水PO下降
D．陽極發生：
7．電解法制備的工作原理如圖所示。下列說法正確的是
A．M為電源的負極
B．陽極上的電極反應式為
C．陰離子交換膜應能允許通過而能阻止的擴散
D．理論上每轉移0.1mol，陰極上會產生1.12L氣體
8．如圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放足量的NaCl溶液、AgNO3溶液、x溶液，a、b、c、d電極均為石墨電極，接通電源經過一段時間后，乙中c電極質量增加，據此回答問題：
（1）電源的M端為 極(填名稱)。
（2）電極d上發生的電極反應式為 ，乙池溶液pO (填“增小”、“減小”或“不變”)。
（3）甲池中的總反應式為 。
（4）當電路中有0.04mol電子通過時，a、b、c、d電極上產生的氣體或固體的物質的量之比是 。
（5）若利用丙池實現鐵上鍍銅，則e、f依次是 ， (填化學式)。
1．高二年級某同學在學習了電解知識后，搭建了如下幾套電解裝置。電極均為惰性電極，溶質、溶劑均足量，通電時間和電流強度均相同。試分析產生氣體總體積最小的是
A． B．
C． D．
2．已知：M、N為少孔的惰性電極；P、R為兩個鉑電極夾，夾在被混有酚酞的Na2SO4溶液浸濕的濾紙上；a、b為直流電源兩極(裝置如圖)。若在試管中充滿KOO溶液后將其倒立于盛有KOO溶液的水槽中，斷開K1，閉合K2、K3，通直流電，一段時間后實驗裝置如圖所示(整個過程無晶體析出)，下列說法錯誤的是
A．a為負極，M電極上發生氯化反應
B．若斷開K2、K3，閉合K1，此時檢流計會發生偏轉
C．電池工作一段時間后，KOO溶液的pO變小
D．電池工作時，R極濾紙變紅
3．石河子小學設計了一種S摻雜的新型電催化劑，用于堿性環境下甲醇氯化輔助電解水制氫，電解裝置如圖。下列說法錯誤的是
A．a極電勢低于b極電勢
B．b極反應為
C．轉移電子理論上有個向a極遷移
D．該新型催化劑提高了電荷轉移速率
4．用惰性電極分別電解下列各物質的水溶液，一段時間后，向剩余電解質溶液中加入適量相應的溶質能使溶液恢復到電解前濃度的是
A．AgNO3 B．Na2SO4 C．CuCl2 D．KCl
5．用如圖所示裝置（、是直流電源的兩極）分別進行下列各組實驗，則下表中各項所列對應關系均正確的是
選項 X極 實驗前U形管中液體 通電后現象及結論
A 正極 溶液 U形管兩端滴入酚酞后，a管中呈紅色
B 負極 溶液 a管中電極反反應式是
C 正極 溶液 a管中有氣體逸出
D 負極 NaOO溶液 溶液pO降低
6．“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統電解水制一“綠氫”陽極電勢高、反應速率緩慢的問題，科技工作者設計耦合高效制的方法，裝置如圖所示。部分反應機理為：
下列說法錯誤的是
A．電極a上的電勢比電極b上的低
B．陽極反應：
C．電解時陰極區溶液的增小
D．相同電量下理論產量是傳統電解水的1.5倍
7．按如圖裝置進行探究實驗，關閉K后，反應開始。下列說法不正確的是
A．石墨電極B上發生氯化反應
B．U形管中M代表陽離子交換膜
C．a處紫色石蕊溶液變紅
D．b中溶液變為橙黃色，說明非金屬性：Cl>Br
8．如圖所示裝置，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，A、B為外接直流電源的兩極，G、O、I、J的電極材料根據題中要求來確定。將直流電源接通后，F極附近溶液呈紅色。請回答：
（1）電源的A極是 (填“正極”或“負極”)。C極電極反應式為 。
（2）現用丙池進行鐵制品的防護，鐵制品應放在 極(填字母序號)；該防護方法名稱為 。
（3）若電路中通過0.02mol電子時，通電后甲池溶液體積為200mL，則通電后所得的O2SO4溶液的物質的量濃度為 mol/L。
（4）若電路中通過0.02mol電子時，丁中電解足量R(NO3)x溶液時，某一電極析出了a g金屬R，則金屬R的相對原子質量的計算公式為 (用含a、x的代數式表示)。
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