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第二節　電解池
第四章　化學反應與電能
基礎課時 　電解原理
25
1.了解電解池的構造。能分析解釋電解池的工作原理，設計簡單的電解池。2.了解電解的規律，會判斷電解的產物，會書寫電解的電極反應式和總反應式。
學習目標
一、電解原理
二、電解的規律
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
一、電解原理
對點訓練
(一)知識梳理
1.實驗探究——電解CuCl2溶液
按下圖所示裝置完成實驗，并填寫下表。
實驗現象 實驗結論
與負極相連的b極上逐漸覆蓋了一層__________ 析出
________
與正極相連的a極上有刺激性氣味的氣體產生，能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙______ 產生了
______
紅色物質
金屬銅
變藍
氯氣
2.原理分析
(1)水溶液中，CuCl2發生電離：CuCl2===____________________；通電前，Cu2＋、Cl－作自由運動。
(2)通電時，Cu2＋、Cl－作定向運動，即________趨向a極(陽極)，__________趨向b極(陰極)。
(3)a極(陽極)電極反應式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b極(陰極)電極反應式是__________________________，總反應：__________________________。
(4)結論：外接電源提供電能，借助電解池將還原劑(如Cl－)的電子轉移給氧化劑(如Cu2＋)。
Cu2＋＋2Cl－
Cl－
Cu2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
3.電解、電解池和放電
電解 使電流通過____________________________而在陽極、陰極引起氧化還原反應的過程
電解池 將電能轉化為________的裝置(也稱電解槽)
放電 微粒在電極上失去/獲得電子，發生氧化/還原反應的過程
電解質溶液(或熔融電解質)
化學能
(二)互動探究
下圖所示為電解氯化銅溶液的裝置及其產物。
【問題討論】
問題1　通電前，CuCl2溶液中存在的離子有哪些？
問題2　在氯化銅溶液中除了Cu2＋和Cl－之外還有H＋和OH－，這兩種離子為什么沒有得到或失去電子？
提示　電解時，溶液中離子的放電先后順序與離子的氧化性或還原性有關，氧化性強的陽離子先得電子被還原，還原性強的陰離子先失電子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得電子，而Cl－比OH－更容易失電子，可從氧化性強弱的角度比較得電子的順序，從還原性強弱的角度比較失電子的順序。
問題3　對于一個電解裝置，如何確定陰陽極？
提示　接電源正極的一極為陽極，接電源負極的一極為陰極。
問題4　用右圖裝置電極CuSO4溶液(兩電極均為銅電極)。分別寫出電解CuSO4溶液的兩極反應式。
提示　陽極反應式：Cu－2e－===Cu2＋，陰極反應式：Cu2＋＋2e－===Cu。
【探究歸納】
1.電解池的工作原理
接通外界電源后，電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極，經過陰、陽離子的定向運動形成內電路，再從電解池的陽極流出，并沿導線流回電源的正極，如圖所示。
2.電解池電極的判斷
3.電解時電極產物的判斷
注意　常見的惰性電極有石墨、Pt等。
1.如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關判斷正確的是(　　)
A.a為負極，b為正極
B.a為陽極，b為陰極
C.電解過程中，d電極質量增加
D.電解過程中，氯離子濃度不變
解析　根據圖示電流方向，先確定a是電源正極，b是電源負極；則c是電解池的陽極，電極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中氯離子不斷減少；d是電解池的陰極，電極反應為Cu2＋＋2e－===Cu，d電極質量不斷增加。
C
2.某同學將電解池工作時電子、離子流動方向及電極種類等信息表示在圖中，下列有關分析完全正確的是(　　)
B
選項 A B C D
a電極 陽極 陰極 陽極 陰極
d電極 正極 正極 負極 負極
Q離子 陽離子 陽離子 陰離子 陰離子
解析　根據題圖知，該裝置有外接電源，所以屬于電解池，根據電子流向知，c是負極，d是正極，a是陰極，b是陽極，電解時，電解質溶液中陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動，則Q是陽離子，P是陰離子，B正確。
3.如圖所示，A、B、C三個裝置的燒杯中分別盛有足量的CuCl2溶液。
(1)A、B、C三個裝置中屬于電解池的
是________。
(2)A池中Zn是________極，Cu極的電
極反應式為_____________________。
(3)B池中Pt棒上的電極反應為_______________________________。
B池中的總反應化學方程式為________________________________。
(4)C池中Cu極電極反應式為________________________________。
BC
負
Cu2＋＋2e－===Cu
2Cl－－2e－===Cl2↑
Cu－2e－===Cu2＋
4.催化電解轉化CO2可實現CO2資源化利用。電解CO2制有機物的原理如圖所示。
(1)陰極主要還原產物為CH4和C2H4。寫出陰極區CO2還原為C2H4的電極反應式：___________________________________________________________________。
(2)電解一段時間后，陽極區放出的氣體成分為____________(填化學式)。
O2、CO2
【題后歸納】　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，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質(如水)要寫成化學式。
(2)電極反應的書寫首先根據題干要求及信息大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H＋、OH－或H2O，依據電荷守恒配平。
(3)要確保兩極得失電子數目相等，且總反應注明條件“電解”。
二、電解的規律
對點訓練
互動探究
問題2　若兩極分別放出H2和O2，則符合條件的電解質有哪些(至少寫出三種)
提示　HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2、Na2SO4等
問題3　若陰極析出金屬、陽極放出O2，則符合條件的電解質有哪些？
提示　Cu(NO3)2、CuSO4。
問題4　若兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1，則符合此條件的電解質有哪些？
提示　BaCl2、HCl、NaCl。
【探究歸納】
1.惰性電極電解電解質溶液的四種類型
(1)電解水型
(2)電解電解質型
(3)放H2生堿型
(4)放O2生酸型
5.用惰性電極進行電解，下列說法正確的是(　　)
A.電解稀硫酸，實質上是電解水，故溶液pH不變
B.電解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小
C.電解Na2SO4溶液，在陰極上和陽極上生成氣體產物的物質的量之比為1∶2
D.電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上生成產物的物質的量之比為1∶1
D
解析　A項，電解稀硫酸時，實質上是電解水，溶劑的質量減少，溶質的質量不變，所以溶液的濃度增大，氫離子的濃度增大，溶液的pH變小，錯誤；B項，電解稀氫氧化鈉溶液時，實質上是電解水，溶劑的質量減少，溶質的質量不變，所以溶液的濃度增大，氫氧根離子的濃度增大，溶液的pH變大，錯誤；C項，電解硫酸鈉溶液時，實質上是電解水，陰極上氫離子得電子生成氫氣，陽極上氫氧根離子失電子生成氧氣，根據得失電子守恒，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為2∶1，錯誤；D項，電解氯化銅溶液時，陰極上銅離子得電子生成銅，陽極上氯離子失電子生成氯氣，根據得失電子守恒，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1∶1，正確。
6.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(方括號內的物質)，能使溶液恢復到原來的成分和濃度的是(　　)
A.AgNO3[AgNO3] B.NaOH[H2O]
C.KCl[KCl] D.CuSO4[Cu(OH)2]
B
(1)以碳棒為電極，電解過程中電解質質量減少，水量不變，則采用的電解質是_____________。若要恢復到電解前的狀態，應加入的物質是____________。
(2)以碳棒為電極，電解過程中電解質質量不變，水量減少，則采用的電解質是________________。若要恢復到電解前的狀態，應加入的物質是_________。
(3)以碳棒為陽極，鐵棒為陰極，電解過程中電解質和水量都減少，則電解質是__________________。若要恢復到電解前的狀態，應加入的物質是_____________________。
HCl、CuCl2
HCl、CuCl2
Na2SO4、H2SO4
H2O
CuSO4、NaCl
CuO或CuCO3、HCl
【題后歸納】　電解質溶液的恢復
(1)首先確定電極產物，如果是活性電極(金屬活動性順序中Ag以前的金屬)，則電極材料失去電子，電極溶解，溶液中的陰離子不能失電子。如果是惰性電極，則應按照陰、陽離子在溶液中的放電順序進行判斷。
(2)恢復電解質溶液，應遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原則。一般加入陰極產物與陽極產物的化合物。如用惰性電極電解CuSO4溶液，要恢復電解質溶液，可向電解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3。但不能加入Cu(OH)2，因Cu(OH)2能與生成的H2SO4反應使水的量增加。加入物質的物質的量需根據電路中的得失電子守恒進行計算。
課后鞏固訓練
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)對電解池的認識
1.如圖所示裝置中，屬于電解池的是(　　)
C
解析　裝置A、B、D中無直流電源，且裝置D中不能形成閉合回路，故A、B、D不屬于電解池。
2.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，電解質溶液導電的過程是化學變化
④電解池兩個電極材料可以相同
A.①②③④ B.③④ C.②③④ D.③
B
解析　電解池是將電能轉變成化學能的裝置，①錯誤；原電池是將化學能轉變成電能的裝置，②錯誤；金屬和石墨均為自由電子導電，屬于物理變化；電解質溶液導電的過程中在陰陽極發生氧化還原反應，實質是電解，屬于化學變化，③正確；電解池連接外接電源，兩個電極材料可以相同也可以不同，④正確。
(二)電解原理
3.關于如圖所示①②兩個裝置的敘述正確的是(　　)
A.裝置名稱：①是原電池，②是電解池
B.硫酸濃度變化：①增大，②減小
C.電極反應式：①中陽極：4OH－－4e－===
2H2O＋O2↑，②中正極：Zn－2e－===Zn2＋
D.離子移動方向：①中H＋向陰極方向移動，
②中H＋向負極方向移動
B
解析　①為電解池，實質為電解水，陽極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，硫酸的濃度增大；②為原電池，溶液中的氫離子移向正極，正極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的濃度減小。
4.在某電解質溶液里，用M和N作電極，通電一段時間后，發現M極質量減小，N極質量增大，符合這一情況的是(　　)
A.電解質溶液是稀硫酸
B.金屬M是陽極，金屬N是陰極
C.M和N都是石墨電極
D.M是陰極，N是陽極
B
解析　A項，電解稀硫酸溶液，陽極發生氧化反應，質量會減少，即M極質量減小；陰極發生還原反應放出氫氣，N極質量不變，A不符合題意；B項，由題意可知，M電極溶解，則發生氧化反應，為陽極；N電極質量增加，溶液中的金屬陽離子得電子在N電極上析出，發生還原反應，N為陰極，B符合題意；C項，如果M和N均是石墨電極，M極質量不會減小，故C不符合題意；D項，由題意可知，M電極溶解，則發生氧化反應，為陽極；N電極質量增加，溶液中的金屬陽離子得電子在N電極上析出，發生還原反應，N為陰極，故D不符合題意。
(三)電解規律
5.用惰性電極電解下列溶液，電解一段時間后，陰極質量增加，電解液的pH下降的是(　　)
A.Cu(NO3)2 B.NaOH
C.BaCl2 D.H2SO4
A
解析　A項，電解硝酸銅溶液時，陽極氫氧根離子放電，陰極上銅離子得電子生成Cu，所以溶液的pH下降，陰極質量增加；B項，電解氫氧化鈉溶液時，陰極氫離子放電，陰極質量不變，陽極上氫氧根離子放電，溶液中氫氧化鈉的濃度增大，pH上升；C項，電解氯化鋇溶液，陰極氫離子放電，陰極質量不變，陽極上氯離子放電，所以電解質溶液的堿性增強，pH增大；D項，電解稀硫酸溶液，陽極氫氧根離子放電，陰極上氫離子放電，陰極質量不變，電解質溶液中溶質的量不變，溶劑的量減小，所以酸性增強，溶液的pH減小。
6.下列有關用惰性電極電解AgNO3溶液一段時間后的說法，正確的是(　　)
A.電解過程中陽極的質量不斷增加
B.電解過程中溶液的pH不斷升高
C.此時向溶液中加入適量的Ag2O固體可使溶液恢復到電解前的狀況
D.電解后兩極產生的氣體體積比為2∶1
C
7.(2024·宜春宜豐中學高二期中)設NA為阿伏加德羅常數的值，用石墨棒作電極電解 CuSO4溶液，一段時間后，需加入 49 g Cu(OH)2固體才能使電解質溶液復原，則這段時間整個電路中轉移的電子為(　　)
A.1 mol B.2 mol
C.4NA D.0.5NA
B
8.如圖所示為在直流電源的作用下電解CuSO4溶液的裝置，其中A、B為石墨電極，a、b為電源的兩極，當接通電源，通電一段時間后，將B電極取出，洗干凈并干燥后稱量，其質量增加了3.2 g，則：
(1)a電極為電源的________極。
(2)寫出電極反應式：
A極_____________________________，B極_____________________________。
(3)若要使反應后的溶液恢復到原來狀態，則應該加入____________________，加入____________________ g。
正
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
Cu2＋＋2e－===Cu
CuO(或CuCO3)
4.0(或6.2)
解析　B電極質量增加，則B電極為電解池的陰極，陰極發生還原反應，銅離子得到電子轉化為銅單質，陰極與電源的負極相連，因此b電極為電源的負極、a電極為電源的正極。(2)A電極為電解池的陽極，發生氧化反應，水失去電子轉化為氧氣和氫離子。(3)應補充氧化銅或碳酸銅使電解質溶液恢復到原來狀態，陰極析出的銅的質量為3.2 g，而氧化銅中銅的質量分數為80%，因此需要補充的氧化銅的質量為4.0 g，碳酸銅中銅的質量分數為51.61%，因此需補充碳酸銅6.2 g。
B級　素養培優練
9.下列說法錯誤的是(　　)
A.用惰性電極電解1 L 1 mol/L CuSO4 溶液，當加入 1 mol CuO 恢復電解前濃度時，電路中轉移了2 mol e－
B.惰性電極電解 Na2SO4溶液，當轉移2 mol電子時，可加入18 g 水恢復為原溶液
C.要實現以Ag置換出H2，可設計：陰、陽極為Ag，稀硫酸為電解質溶液的電解池
D.惰性電極電解100 mL 2 mol/L Cu(NO3)2溶液，當Cu2＋恰好電解完全時，生成0.2 mol硝酸
D
10.(2023·長沙南雅中學高二月考)用如圖所示的裝置進行電解，通電一段時間，發現濕潤的淀粉 KI試紙的C端變為藍色。下列說法正確的是(　　)
A.E為電源的正極
B.A中Fe發生溶解
C.反應裝置每轉移2 mol電子，石墨電極上生成22.4 L氣體
D.B中Cu極反應為Cu－2e－===Cu2＋
D
解析　濕潤的淀粉 KI試紙的C端變為藍色，說明C端上碘離子失去電子變為碘單質，C端為陽極，則F為電源的正極，E為電源的負極，A錯誤；E為負極，則A中Fe為陰極，溶液中銀離子在陰極得到電子變為銀單質，B錯誤；題干中未說明氣體所處狀況，無法計算氣體體積，C錯誤；F為正極，Cu為陽極，因此Cu極反應為Cu－2e－===Cu2＋，D正確。
11.(2024·北京八一學校高二期中)某同學使用石墨電極，在不同電壓(x)下電解pH＝1，0.1 mol/L的FeCl2溶液，實驗記錄如下(a、b代表電壓數值)
序號 電壓/V 陽極現象 檢驗陽極產物
Ⅰ x>a 電極附近出現黃色，有氣泡產生 有Fe3＋、有Cl2
Ⅱ a>x≥b 電極附近出現黃色，無氣泡產生 有Fe3＋、無Cl2
b>x≥0 無明顯變化 無Fe3＋、無Cl2
下列說法中，不正確的是(　　)
A.Ⅰ中陽極附近的溶液可使KI淀粉試紙變藍
B.由Ⅱ中陽極現象不能說明該電壓下Cl－在陽極是否放電
C.Ⅱ中出現黃色可能是因為Fe2＋有還原性，在陽極放電產生Fe3＋
D.增加pH＝1，0.1 mol/L的NaCl溶液做對照實驗進一步驗證Cl－在陽極是否放電
D
解析　Ⅰ中陽極附近出現黃色，有氣泡產生，說明生成了鐵離子、氯氣，鐵離子、氯氣能氧化碘化鉀為碘單質； Ⅱ中出現黃色，無氣泡產生，說明生成了鐵離子，結合亞鐵離子具有還原性，氯氣也能氧化亞鐵離子分析。Ⅰ中陽極生成了鐵離子、氯氣，鐵離子、氯氣能夠氧化碘化鉀為碘單質，使淀粉變藍，A正確；Ⅱ中未檢測出氯氣，可能是因為氯離子在陽極失電子生成的氯氣具有氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子使溶液變黃色，從而無氯氣放出，因此該電壓下氯離子在陽極是否放電仍需驗證，B正確；由Ⅱ推測，Fe3＋產生的原因可能是Fe2＋在陽極放電，元素化合價升高，亞鐵離子具有還原性，C正確；電解pH＝1的0.1 mol/L FeCl2溶液，電解pH＝1的NaCl溶液做對照試驗，探究氯離子是否放電，需要在濃度相同的條件下進行，所以氯化鈉溶液的濃度為0.2 mol/L，D錯誤。
12.Ⅰ.用如圖裝置進行電解實驗(a、b、c、d均為鉑電極)，供選擇的有4組電解液，其體積均為500 mL，濃度均為2 mol/L。
組別 A槽 B槽
1 CuBr2溶液 NaOH溶液
2 AgNO3溶液 NaCl溶液
3 CuSO4溶液 CuCl2溶液
4 AlCl3溶液 Na2SO4溶液
(1)選擇第1組電解液時，當c電極產生標況下22.4 L氣體時，a極質量增加________ g。
(2)選擇第2組電解液時，當b極生成4 g電解產物時，忽略電解前后電解液的體積變化，此時B槽中的c(OH－)＝________ mol/L(不考慮OH－與Cl2的反應)。
(3)選擇第3組電解液時，當a、c兩極電解產物的質量相等時，b極和d極產生的氣體體積比為________(同溫同壓下，忽略氣體的溶解)。
(4)選擇第4組電解液時，此時該組A池的總反應的化學方程式為
__________________________________________________________。
64
1
1∶2
Ⅱ.氨電解法制氫氣，利用電解原理，將氨轉化為高純氫氣，其裝置如圖所示。
(5)電解過程中OH－的移動方向為________________ (填“從左往右”或“從右往左”)。
(6)陽極的電極反應式為_____________________________________________。
從右往左
2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
解析　(5)根據反應物以及兩極產物，可以看出產生氫氣的一極氫元素的化合價變化為＋1→0，發生還原反應，右側應為陰極，產生氮氣的一極氮元素的化合價變化為－3→0，發生氧化反應，左側應為陽極。電解池中，陰離子向陽極移動，所以電解過程中OH－的移動方向為從右往左；(6)陽極上NH3變為N2，溶液環境為堿性，所以陽極的電極反應式為2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。基礎課時25　電解原理
學習目標　1.了解電解池的構造。能分析解釋電解池的工作原理，設計簡單的電解池。2.了解電解的規律，會判斷電解的產物，會書寫電解的電極反應式和總反應式。
一、電解原理
(一)知識梳理
1.實驗探究——電解CuCl2溶液
按下圖所示裝置完成實驗，并填寫下表。
實驗現象 實驗結論
與負極相連的b極上逐漸覆蓋了一層____________ 析出______
與正極相連的a極上有刺激性氣味的氣體產生，能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙________ 產生了 ________
2.原理分析
(1)水溶液中，CuCl2發生電離：CuCl2===________________________
____________________________________；通電前，Cu2＋、Cl－作自由運動。
(2)通電時，Cu2＋、Cl－作定向運動，即__________趨向a極(陽極)，________趨向b極(陰極)。
(3)a極(陽極)電極反應式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b極(陰極)電極反應式是________________________________________________________________
________________________________________________________________，
總反應：_______________________________________________________。
(4)結論：外接電源提供電能，借助電解池將還原劑(如Cl－)的電子轉移給氧化劑(如Cu2＋)。
3.電解、電解池和放電
電解 使電流通過_____________________________________ 而在陽極、陰極引起氧化還原反應的過程
電解池 將電能轉化為____________的裝置(也稱電解槽)
放電 微粒在電極上失去/獲得電子，發生氧化/還原反應的過程
(二)互動探究
下圖所示為電解氯化銅溶液的裝置及其產物。
【問題討論】
問題1　通電前，CuCl2溶液中存在的離子有哪些？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
問題2　在氯化銅溶液中除了Cu2＋和Cl－之外還有H＋和OH－，這兩種離子為什么沒有得到或失去電子？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
問題3　對于一個電解裝置，如何確定陰陽極？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
問題4　用下圖裝置電極CuSO4溶液(兩電極均為銅電極)。分別寫出電解CuSO4溶液的兩極反應式。
________________________________________________________________
________________________________________________________________
【探究歸納】
1.電解池的工作原理
接通外界電源后，電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極，經過陰、陽離子的定向運動形成內電路，再從電解池的陽極流出，并沿導線流回電源的正極，如圖所示。
2.電解池電極的判斷
3.電解時電極產物的判斷
注意　常見的惰性電極有石墨、Pt等。
1.如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關判斷正確的是(　　)
A.a為負極，b為正極
B.a為陽極，b為陰極
C.電解過程中，d電極質量增加
D.電解過程中，氯離子濃度不變
2.某同學將電解池工作時電子、離子流動方向及電極種類等信息表示在圖中，下列有關分析完全正確的是(　　)
選項 A B C D
a電極 陽極 陰極 陽極 陰極
d電極 正極 正極 負極 負極
Q離子 陽離子 陽離子 陰離子 陰離子
3.如圖所示，A、B、C三個裝置的燒杯中分別盛有足量的CuCl2溶液。
(1)A、B、C三個裝置中屬于電解池的是________。
(2)A池中Zn是________極，Cu極的電極反應式為________________________________________________________________。
(3)B池中Pt棒上的電極反應為______________________________________。
B池中的總反應化學方程式為______________________________________
________________________________________________________________。
(4)C池中Cu極電極反應式為______________________________________
________________________________________________________________。
4.催化電解轉化CO2可實現CO2資源化利用。電解CO2制有機物的原理如圖所示。
(1)陰極主要還原產物為CH4和C2H4。寫出陰極區CO2還原為C2H4的電極反應式：________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)電解一段時間后，陽極區放出的氣體成分為________(填化學式)。
【題后歸納】　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，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質(如水)要寫成化學式。
(2)電極反應的書寫首先根據題干要求及信息大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H＋、OH－或H2O，依據電荷守恒配平。
(3)要確保兩極得失電子數目相等，且總反應注明條件“電解”。
二、電解的規律
互動探究
從Na＋、NO、SO、Cl－、Cu2＋、Ba2＋、H＋、I－中選出適當的離子組成可溶性電解質，應用惰性電極(石墨電極)對其溶液進行電解。
【問題討論】
問題1　有下列兩組離子：①Cu2＋、Na＋、H＋；②Cl－、I－、SO。電解時，移向陽極的離子是哪一組？離子放電的先后順序是什么？移向陰極的離子是哪一組？離子放電的先后順序是什么？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
問題2　若兩極分別放出H2和O2，則符合條件的電解質有哪些(至少寫出三種)
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問題3　若陰極析出金屬、陽極放出O2，則符合條件的電解質有哪些？
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問題4　若兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1，則符合此條件的電解質有哪些？
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【探究歸納】
1.惰性電極電解電解質溶液的四種類型
(1)電解水型
電解質類型 含氧酸，如H2SO4 可溶性強堿，如NaOH 活潑金屬含氧酸鹽，如KNO3
電極反應式及總反應式　　 陰極 陽極 總反應式：2H2O2H2↑＋O2↑
電解質溶液濃度 增大
溶液pH 減小 增大 不變
(2)電解電解質型
電解質類型 無氧酸，如HCl 不活潑金屬無氧酸鹽，如CuCl2
電極反應式及總反應式 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 總反應式：2HClH2↑＋Cl2↑ 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 總反應式：CuCl2Cu＋Cl2↑
電解質溶液濃度 減小
溶液pH 增大
(3)放H2生堿型
電解質(水溶液) 活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl、KCl)
電極反應式 及總反應式 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 總反應式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
電解質濃度 生成新電解質
溶液pH 增大
(4)放O2生酸型
電解質(水溶液) 不活潑金屬的含氧酸鹽[如CuSO4、Cu(NO3)2]
電極反應式 及總反應式 陽極：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu 總反應式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
電解質濃度 生成新電解質
溶液pH 減小
5.用惰性電極進行電解，下列說法正確的是(　　)
A.電解稀硫酸，實質上是電解水，故溶液pH不變
B.電解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小
C.電解Na2SO4溶液，在陰極上和陽極上生成氣體產物的物質的量之比為1∶2
D.電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上生成產物的物質的量之比為1∶1
6.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(方括號內的物質)，能使溶液恢復到原來的成分和濃度的是(　　)
A.AgNO3[AgNO3] B.NaOH[H2O]
C.KCl[KCl] D.CuSO4[Cu(OH)2]
7.為了加深對電解規律的理解，某同學做了以下探究，要求從H＋、Cu2＋、Na＋、SO、Cl－5種離子中兩兩恰當的組成電解質，按下列要求進行電解：
(1)以碳棒為電極，電解過程中電解質質量減少，水量不變，則采用的電解質是________。若要恢復到電解前的狀態，應加入的物質是________。
(2)以碳棒為電極，電解過程中電解質質量不變，水量減少，則采用的電解質是________。若要恢復到電解前的狀態，應加入的物質是________。
(3)以碳棒為陽極，鐵棒為陰極，電解過程中電解質和水量都減少，則電解質是________。若要恢復到電解前的狀態，應加入的物質是________。
【題后歸納】　電解質溶液的恢復
(1)首先確定電極產物，如果是活性電極(金屬活動性順序中Ag以前的金屬)，則電極材料失去電子，電極溶解，溶液中的陰離子不能失電子。如果是惰性電極，則應按照陰、陽離子在溶液中的放電順序進行判斷。
(2)恢復電解質溶液，應遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原則。一般加入陰極產物與陽極產物的化合物。如用惰性電極電解CuSO4溶液，要恢復電解質溶液，可向電解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3。但不能加入Cu(OH)2，因Cu(OH)2能與生成的H2SO4反應使水的量增加。加入物質的物質的量需根據電路中的得失電子守恒進行計算。
：課后完成　第四章　基礎課時25基礎課時25　電解原理
學習目標　1.了解電解池的構造。能分析解釋電解池的工作原理，設計簡單的電解池。2.了解電解的規律，會判斷電解的產物，會書寫電解的電極反應式和總反應式。
一、電解原理
(一)知識梳理
1.實驗探究——電解CuCl2溶液
按下圖所示裝置完成實驗，并填寫下表。
實驗現象 實驗結論
與負極相連的b極上逐漸覆蓋了一層紅色物質 析出金屬銅
與正極相連的a極上有刺激性氣味的氣體產生，能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍 產生了氯氣
2.原理分析
(1)水溶液中，CuCl2發生電離：CuCl2===Cu2＋＋2Cl－；通電前，Cu2＋、Cl－作自由運動。
(2)通電時，Cu2＋、Cl－作定向運動，即Cl－趨向a極(陽極)，Cu2＋趨向b極(陰極)。
(3)a極(陽極)電極反應式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b極(陰極)電極反應式是Cu2＋＋2e－===Cu，總反應：CuCl2Cu＋Cl2↑。
(4)結論：外接電源提供電能，借助電解池將還原劑(如Cl－)的電子轉移給氧化劑(如Cu2＋)。
3.電解、電解池和放電
電解 使電流通過電解質溶液(或熔融電解質)而在陽極、陰極引起氧化還原反應的過程
電解池 將電能轉化為化學能的裝置(也稱電解槽)
放電 微粒在電極上失去/獲得電子，發生氧化/還原反應的過程
(二)互動探究
下圖所示為電解氯化銅溶液的裝置及其產物。
【問題討論】
問題1　通電前，CuCl2溶液中存在的離子有哪些？
提示　有Cu2＋、H＋、Cl－、OH－四種離子，因為存在CuCl2===Cu2＋＋2Cl－，H2O??H＋＋OH－。
問題2　在氯化銅溶液中除了Cu2＋和Cl－之外還有H＋和OH－，這兩種離子為什么沒有得到或失去電子？
提示　電解時，溶液中離子的放電先后順序與離子的氧化性或還原性有關，氧化性強的陽離子先得電子被還原，還原性強的陰離子先失電子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得電子，而Cl－比OH－更容易失電子，可從氧化性強弱的角度比較得電子的順序，從還原性強弱的角度比較失電子的順序。
問題3　對于一個電解裝置，如何確定陰陽極？
提示　接電源正極的一極為陽極，接電源負極的一極為陰極。
問題4　用右圖裝置電極CuSO4溶液(兩電極均為銅電極)。分別寫出電解CuSO4溶液的兩極反應式。
提示　陽極反應式：Cu－2e－===Cu2＋，陰極反應式：Cu2＋＋2e－===Cu。
【探究歸納】
1.電解池的工作原理
接通外界電源后，電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極，經過陰、陽離子的定向運動形成內電路，再從電解池的陽極流出，并沿導線流回電源的正極，如圖所示。
2.電解池電極的判斷
3.電解時電極產物的判斷
注意　常見的惰性電極有石墨、Pt等。
1.如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關判斷正確的是(　　)
A.a為負極，b為正極
B.a為陽極，b為陰極
C.電解過程中，d電極質量增加
D.電解過程中，氯離子濃度不變
答案　C
解析　根據圖示電流方向，先確定a是電源正極，b是電源負極；則c是電解池的陽極，電極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中氯離子不斷減少；d是電解池的陰極，電極反應為Cu2＋＋2e－===Cu，d電極質量不斷增加。
2.某同學將電解池工作時電子、離子流動方向及電極種類等信息表示在圖中，下列有關分析完全正確的是(　　)
選項 A B C D
a電極 陽極 陰極 陽極 陰極
d電極 正極 正極 負極 負極
Q離子 陽離子 陽離子 陰離子 陰離子
答案　B
解析　根據題圖知，該裝置有外接電源，所以屬于電解池，根據電子流向知，c是負極，d是正極，a是陰極，b是陽極，電解時，電解質溶液中陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動，則Q是陽離子，P是陰離子，B正確。
3.如圖所示，A、B、C三個裝置的燒杯中分別盛有足量的CuCl2溶液。
(1)A、B、C三個裝置中屬于電解池的是________。
(2)A池中Zn是________極，Cu極的電極反應式為__________________________________________________________。
(3)B池中Pt棒上的電極反應為_______________________________。
B池中的總反應化學方程式為________________________________。
(4)C池中Cu極電極反應式為________________________________。
答案　(1)BC　(2)負　Cu2＋＋2e－===Cu
(3)2Cl－－2e－===Cl2↑　CuCl2Cu＋Cl2↑
(4)Cu－2e－===Cu2＋
解析　(1)A中有自發的氧化還原反應：Zn＋CuCl2===ZnCl2＋Cu，所以為原電池，B、C均有外接電源，為電解池；(2)A池中總反應為Zn＋CuCl2===ZnCl2＋Cu，所以Zn電極失電子發生氧化反應為負極；Cu電極上銅離子得電子生成Cu，電極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu；(3)B中Pt電極與電源的正極相連為陽極，溶液中氯離子在陽極失電子被氧化，電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑；B中C電極為陰極，銅離子得電子被還原生成銅單質，所以總反應為CuCl2Cu＋Cl2↑；(4)C中銅電極與電源正極相連為陽極，銅失電子被氧化成銅離子，電極反應式為Cu－2e－===Cu2＋。
4.催化電解轉化CO2可實現CO2資源化利用。電解CO2制有機物的原理如圖所示。
(1)陰極主要還原產物為CH4和C2H4。寫出陰極區CO2還原為C2H4的電極反應式：__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)電解一段時間后，陽極區放出的氣體成分為________(填化學式)。
答案　(1)2CO2＋12e－＋12HCO===C2H4＋12CO＋4H2O　(2)O2、CO2
解析　(1)陰極區CO2得電子和HCO反應生成C2H4、CO和H2O，電極反應式為2CO2＋12e－＋12HCO===C2H4＋12CO＋4H2O；(2)電解時，陽極上的H2O失去電子生成O2和H＋，H＋和HCO反應生成CO2和H2O，所以電解一段時間后，陽極區放出的氣體成分為O2和CO2。
【題后歸納】　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，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質(如水)要寫成化學式。
(2)電極反應的書寫首先根據題干要求及信息大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H＋、OH－或H2O，依據電荷守恒配平。
(3)要確保兩極得失電子數目相等，且總反應注明條件“電解”。
二、電解的規律
互動探究
從Na＋、NO、SO、Cl－、Cu2＋、Ba2＋、H＋、I－中選出適當的離子組成可溶性電解質，應用惰性電極(石墨電極)對其溶液進行電解。
【問題討論】
問題1　有下列兩組離子：①Cu2＋、Na＋、H＋；②Cl－、I－、SO。電解時，移向陽極的離子是哪一組？離子放電的先后順序是什么？移向陰極的離子是哪一組？離子放電的先后順序是什么？
提示　②　I－>Cl－> SO　①　Cu2＋>H＋>Na＋。
問題2　若兩極分別放出H2和O2，則符合條件的電解質有哪些(至少寫出三種)
提示　HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2、Na2SO4等
問題3　若陰極析出金屬、陽極放出O2，則符合條件的電解質有哪些？
提示　Cu(NO3)2、CuSO4。
問題4　若兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1，則符合此條件的電解質有哪些？
提示　BaCl2、HCl、NaCl。
【探究歸納】
1.惰性電極電解電解質溶液的四種類型
(1)電解水型
電解質類型 含氧酸，如H2SO4 可溶性強堿，如NaOH 活潑金屬含氧酸鹽，如KNO3
電極反應式及總反應式　　 陰極 陽極 總反應式：2H2O2H2↑＋O2↑
電解質溶液濃度 增大
溶液pH 減小 增大 不變
(2)電解電解質型
電解質類型 無氧酸，如HCl 不活潑金屬無氧酸鹽，如CuCl2
電極反應式及總反應式 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 總反應式：2HClH2↑＋Cl2↑ 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 總反應式：CuCl2Cu＋Cl2↑
電解質溶液濃度 減小
溶液pH 增大
(3)放H2生堿型
電解質(水溶液) 活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl、KCl)
電極反應式及總反應式 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 總反應式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
電解質濃度 生成新電解質
溶液pH 增大
(4)放O2生酸型
電解質(水溶液) 不活潑金屬的含氧酸鹽[如CuSO4、Cu(NO3)2]
電極反應式及總反應式 陽極：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu 總反應式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
電解質濃度 生成新電解質
溶液pH 減小
5.用惰性電極進行電解，下列說法正確的是(　　)
A.電解稀硫酸，實質上是電解水，故溶液pH不變
B.電解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小
C.電解Na2SO4溶液，在陰極上和陽極上生成氣體產物的物質的量之比為1∶2
D.電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上生成產物的物質的量之比為1∶1
答案　D
解析　A項，電解稀硫酸時，實質上是電解水，溶劑的質量減少，溶質的質量不變，所以溶液的濃度增大，氫離子的濃度增大，溶液的pH變小，錯誤；B項，電解稀氫氧化鈉溶液時，實質上是電解水，溶劑的質量減少，溶質的質量不變，所以溶液的濃度增大，氫氧根離子的濃度增大，溶液的pH變大，錯誤；C項，電解硫酸鈉溶液時，實質上是電解水，陰極上氫離子得電子生成氫氣，陽極上氫氧根離子失電子生成氧氣，根據得失電子守恒，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為2∶1，錯誤；D項，電解氯化銅溶液時，陰極上銅離子得電子生成銅，陽極上氯離子失電子生成氯氣，根據得失電子守恒，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1∶1，正確。
6.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(方括號內的物質)，能使溶液恢復到原來的成分和濃度的是(　　)
A.AgNO3[AgNO3] B.NaOH[H2O]
C.KCl[KCl] D.CuSO4[Cu(OH)2]
答案　B
解析　A項，4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，脫離反應體系的物質是4Ag＋O2，相當于2Ag2O，所以應當加入適量Ag2O才能復原(加入AgNO3，會使NO的量增加)。B項，2H2O2H2↑＋O2↑，脫離反應體系的是2H2＋O2，相當于2H2O，加入適量水可以復原。C項，2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，脫離反應體系的是H2＋Cl2，相當于2HCl，應通入適量HCl氣體才能復原(加入鹽酸時，同時也增加了水)。D項，2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑，脫離反應體系的是2Cu＋O2，相當于2CuO，加入適量CuO或CuCO3可以復原。
7.為了加深對電解規律的理解，某同學做了以下探究，要求從H＋、Cu2＋、Na＋、SO、Cl－5種離子中兩兩恰當的組成電解質，按下列要求進行電解：
(1)以碳棒為電極，電解過程中電解質質量減少，水量不變，則采用的電解質是________。若要恢復到電解前的狀態，應加入的物質是________。
(2)以碳棒為電極，電解過程中電解質質量不變，水量減少，則采用的電解質是________。若要恢復到電解前的狀態，應加入的物質是________。
(3)以碳棒為陽極，鐵棒為陰極，電解過程中電解質和水量都減少，則電解質是________。若要恢復到電解前的狀態，應加入的物質是________。
答案　(1)HCl、CuCl2　HCl、CuCl2
(2)Na2SO4、H2SO4　H2O
(3)CuSO4、NaCl　CuO或CuCO3、HCl
解析　(1)以碳棒為電極，電解過程中電解質質量減少，水量不變，則陽離子只能為H＋、Cu2＋，陰離子只能是Cl－，其電解質是HCl、CuCl2。(2)實質上是電解水，H＋、OH－分別在兩極上放電，因此，其電解質是Na2SO4、H2SO4。(3)電解質是CuSO4，2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑，若恢復到原狀態，可加入CuO，也可加入CuCO3。電解質是NaCl，2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，要恢復到原狀態可通入HCl。
【題后歸納】　電解質溶液的恢復
(1)首先確定電極產物，如果是活性電極(金屬活動性順序中Ag以前的金屬)，則電極材料失去電子，電極溶解，溶液中的陰離子不能失電子。如果是惰性電極，則應按照陰、陽離子在溶液中的放電順序進行判斷。
(2)恢復電解質溶液，應遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原則。一般加入陰極產物與陽極產物的化合物。如用惰性電極電解CuSO4溶液，要恢復電解質溶液，可向電解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3。但不能加入Cu(OH)2，因Cu(OH)2能與生成的H2SO4反應使水的量增加。加入物質的物質的量需根據電路中的得失電子守恒進行計算。
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)對電解池的認識
1.如圖所示裝置中，屬于電解池的是(　　)
答案　C
解析　裝置A、B、D中無直流電源，且裝置D中不能形成閉合回路，故A、B、D不屬于電解池。
2.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，電解質溶液導電的過程是化學變化
④電解池兩個電極材料可以相同
A.①②③④ B.③④
C.②③④ D.③
答案　B
解析　電解池是將電能轉變成化學能的裝置，①錯誤；原電池是將化學能轉變成電能的裝置，②錯誤；金屬和石墨均為自由電子導電，屬于物理變化；電解質溶液導電的過程中在陰陽極發生氧化還原反應，實質是電解，屬于化學變化，③正確；電解池連接外接電源，兩個電極材料可以相同也可以不同，④正確。
(二)電解原理
3.關于如圖所示①②兩個裝置的敘述正確的是(　　)
A.裝置名稱：①是原電池，②是電解池
B.硫酸濃度變化：①增大，②減小
C.電極反應式：①中陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中正極：Zn－2e－===Zn2＋
D.離子移動方向：①中H＋向陰極方向移動，②中H＋向負極方向移動
答案　B
解析　①為電解池，實質為電解水，陽極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，硫酸的濃度增大；②為原電池，溶液中的氫離子移向正極，正極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的濃度減小。
4.在某電解質溶液里，用M和N作電極，通電一段時間后，發現M極質量減小，N極質量增大，符合這一情況的是(　　)
A.電解質溶液是稀硫酸
B.金屬M是陽極，金屬N是陰極
C.M和N都是石墨電極
D.M是陰極，N是陽極
答案　B
解析　A項，電解稀硫酸溶液，陽極發生氧化反應，質量會減少，即M極質量減小；陰極發生還原反應放出氫氣，N極質量不變，A不符合題意；B項，由題意可知，M電極溶解，則發生氧化反應，為陽極；N電極質量增加，溶液中的金屬陽離子得電子在N電極上析出，發生還原反應，N為陰極，B符合題意；C項，如果M和N均是石墨電極，M極質量不會減小，故C不符合題意；D項，由題意可知，M電極溶解，則發生氧化反應，為陽極；N電極質量增加，溶液中的金屬陽離子得電子在N電極上析出，發生還原反應，N為陰極，故D不符合題意。
(三)電解規律
5.用惰性電極電解下列溶液，電解一段時間后，陰極質量增加，電解液的pH下降的是(　　)
A.Cu(NO3)2 B.NaOH
C.BaCl2 D.H2SO4
答案　A
解析　A項，電解硝酸銅溶液時，陽極氫氧根離子放電，陰極上銅離子得電子生成Cu，所以溶液的pH下降，陰極質量增加；B項，電解氫氧化鈉溶液時，陰極氫離子放電，陰極質量不變，陽極上氫氧根離子放電，溶液中氫氧化鈉的濃度增大，pH上升；C項，電解氯化鋇溶液，陰極氫離子放電，陰極質量不變，陽極上氯離子放電，所以電解質溶液的堿性增強，pH增大；D項，電解稀硫酸溶液，陽極氫氧根離子放電，陰極上氫離子放電，陰極質量不變，電解質溶液中溶質的量不變，溶劑的量減小，所以酸性增強，溶液的pH減小。
6.下列有關用惰性電極電解AgNO3溶液一段時間后的說法，正確的是(　　)
A.電解過程中陽極的質量不斷增加
B.電解過程中溶液的pH不斷升高
C.此時向溶液中加入適量的Ag2O固體可使溶液恢復到電解前的狀況
D.電解后兩極產生的氣體體積比為2∶1
答案　C
解析　電解過程中陰極銀離子放電，生成單質Ag，則陰極質量增加，A錯誤；由4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，生成硝酸，溶液的酸性增強，pH不斷降低，B錯誤；由電解反應可知，從溶液中析出單質Ag和氧氣，則可向溶液中加入適量的Ag2O固體可使溶液恢復電解前的狀況，C正確；電解時只有陽極生成氧氣，D錯誤。
7.(2024·宜春宜豐中學高二期中)設NA為阿伏加德羅常數的值，用石墨棒作電極電解 CuSO4溶液，一段時間后，需加入 49 g Cu(OH)2固體才能使電解質溶液復原，則這段時間整個電路中轉移的電子為(　　)
A.1 mol B.2 mol
C.4NA D.0.5NA
答案　B
解析　用石墨棒作電極電解硫酸銅溶液時，首先銅離子在陰極得到電子發生還原反應生成銅、銅離子消耗完后氫離子放電產生氫氣，水分子在陽極失去電子發生氧化反應生成氧氣和氫離子，電解總反應方程式為2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，電解一段時間后，需加入49 g氫氧化銅固體才能使電解質溶液復原，說明陰極析出銅和氫氣的物質的量都為＝0.5 mol，則轉移電子的物質的量為0.5 mol×2＋0.5 mol×2＝2 mol，故選B。
8.如圖所示為在直流電源的作用下電解CuSO4溶液的裝置，其中A、B為石墨電極，a、b為電源的兩極，當接通電源，通電一段時間后，將B電極取出，洗干凈并干燥后稱量，其質量增加了3.2 g，則：
(1)a電極為電源的________極。
(2)寫出電極反應式：
A極__________________________________________________________，
B極__________________________________________________________。
(3)若要使反應后的溶液恢復到原來狀態，則應該加入________，加入________ g。
答案　(1)正　(2)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
Cu2＋＋2e－===Cu　(3)CuO(或CuCO3)　4.0(或6.2)
解析　B電極質量增加，則B電極為電解池的陰極，陰極發生還原反應，銅離子得到電子轉化為銅單質，陰極與電源的負極相連，因此b電極為電源的負極、a電極為電源的正極。(2)A電極為電解池的陽極，發生氧化反應，水失去電子轉化為氧氣和氫離子。(3)應補充氧化銅或碳酸銅使電解質溶液恢復到原來狀態，陰極析出的銅的質量為3.2 g，而氧化銅中銅的質量分數為80%，因此需要補充的氧化銅的質量為4.0 g，碳酸銅中銅的質量分數為51.61%，因此需補充碳酸銅6.2 g。
B級　素養培優練
9.下列說法錯誤的是(　　)
A.用惰性電極電解1 L 1 mol/L CuSO4 溶液，當加入 1 mol CuO 恢復電解前濃度時，電路中轉移了2 mol e－
B.惰性電極電解 Na2SO4溶液，當轉移2 mol電子時，可加入18 g 水恢復為原溶液
C.要實現以Ag置換出H2，可設計：陰、陽極為Ag，稀硫酸為電解質溶液的電解池
D.惰性電極電解100 mL 2 mol/L Cu(NO3)2溶液，當Cu2＋恰好電解完全時，生成0.2 mol硝酸
答案　D
解析　A項反應為2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋H2SO4，電解一段時間后，兩個電極產物為Cu和氧氣，即溶液中減少了等量的銅原子和氧原子，當加入 1 mol CuO，CuO可與生成的硫酸生成 CuSO4可以恢復電解前濃度時，電路中轉移了 2 mol e－，A正確；B項實質為電解水，當 2 mol電子轉移時，可加入18 g 水恢復，B正確；Ag與稀硫酸不反應，若要實現2Ag＋H2SO4(稀)===Ag2SO4＋H2↑，則需在電解池中進行，設計成雙液電解池Ag連在電源的正極上做陽極，Ag失電子，發生氧化反應，陰極H＋得電子生成H2，C正確；D項，總的反應式為2Cu(NO3)2＋2H2O2Cu＋O2↑＋4HNO3，當Cu2＋恰好電解完全時，生成0.1 L×2 mol/L×2＝0.4 mol HNO3，D錯誤。
10.(2023·長沙南雅中學高二月考)用如圖所示的裝置進行電解，通電一段時間，發現濕潤的淀粉 KI試紙的C端變為藍色。下列說法正確的是(　　)
A.E為電源的正極
B.A中Fe發生溶解
C.反應裝置每轉移2 mol電子，石墨電極上生成22.4 L氣體
D.B中Cu極反應為Cu－2e－===Cu2＋
答案　D
解析　濕潤的淀粉 KI試紙的C端變為藍色，說明C端上碘離子失去電子變為碘單質，C端為陽極，則F為電源的正極，E為電源的負極，A錯誤；E為負極，則A中Fe為陰極，溶液中銀離子在陰極得到電子變為銀單質，B錯誤；題干中未說明氣體所處狀況，無法計算氣體體積，C錯誤；F為正極，Cu為陽極，因此Cu極反應為Cu－2e－===Cu2＋，D正確。
11.(2024·北京八一學校高二期中)某同學使用石墨電極，在不同電壓(x)下電解pH＝1，0.1 mol/L的FeCl2溶液，實驗記錄如下(a、b代表電壓數值)
序號 電壓/V 陽極現象 檢驗陽極產物
Ⅰ x>a 電極附近出現黃色，有氣泡產生 有Fe3＋、有Cl2
Ⅱ a>x≥b 電極附近出現黃色，無氣泡產生 有Fe3＋、無Cl2
b>x≥0 無明顯變化 無Fe3＋、無Cl2
下列說法中，不正確的是(　　)
A.Ⅰ中陽極附近的溶液可使KI淀粉試紙變藍
B.由Ⅱ中陽極現象不能說明該電壓下Cl－在陽極是否放電
C.Ⅱ中出現黃色可能是因為Fe2＋有還原性，在陽極放電產生Fe3＋
D.增加pH＝1，0.1 mol/L的NaCl溶液做對照實驗進一步驗證Cl－在陽極是否放電
答案　D
解析　Ⅰ中陽極附近出現黃色，有氣泡產生，說明生成了鐵離子、氯氣，鐵離子、氯氣能氧化碘化鉀為碘單質； Ⅱ中出現黃色，無氣泡產生，說明生成了鐵離子，結合亞鐵離子具有還原性，氯氣也能氧化亞鐵離子分析。Ⅰ中陽極生成了鐵離子、氯氣，鐵離子、氯氣能夠氧化碘化鉀為碘單質，使淀粉變藍，A正確；Ⅱ中未檢測出氯氣，可能是因為氯離子在陽極失電子生成的氯氣具有氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子使溶液變黃色，從而無氯氣放出，因此該電壓下氯離子在陽極是否放電仍需驗證，B正確；由Ⅱ推測，Fe3＋產生的原因可能是Fe2＋在陽極放電，元素化合價升高，亞鐵離子具有還原性，C正確；電解pH＝1的0.1 mol/L FeCl2溶液，電解pH＝1的NaCl溶液做對照試驗，探究氯離子是否放電，需要在濃度相同的條件下進行，所以氯化鈉溶液的濃度為0.2 mol/L，D錯誤。
12.Ⅰ.用如圖裝置進行電解實驗(a、b、c、d均為鉑電極)，供選擇的有4組電解液，其體積均為500 mL，濃度均為2 mol/L。
組別 A槽 B槽
1 CuBr2溶液 NaOH溶液
2 AgNO3溶液 NaCl溶液
3 CuSO4溶液 CuCl2溶液
4 AlCl3溶液 Na2SO4溶液
(1)選擇第1組電解液時，當c電極產生標況下22.4 L氣體時，a極質量增加________ g。
(2)選擇第2組電解液時，當b極生成4 g電解產物時，忽略電解前后電解液的體積變化，此時B槽中的c(OH－)＝________ mol/L(不考慮OH－與Cl2的反應)。
(3)選擇第3組電解液時，當a、c兩極電解產物的質量相等時，b極和d極產生的氣體體積比為________(同溫同壓下，忽略氣體的溶解)。
(4)選擇第4組電解液時，此時該組A池的總反應的化學方程式為__________________________________________________________。
Ⅱ.氨電解法制氫氣，利用電解原理，將氨轉化為高純氫氣，其裝置如圖所示。
(5)電解過程中OH－的移動方向為________(填“從左往右”或“從右往左”)。
(6)陽極的電極反應式為___________________________________。
答案　(1)64　(2)1　(3)1∶2　(4)2AlCl3＋6H2O3Cl2↑＋3H2↑＋2Al(OH)3↓　(5)從右往左
(6)2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
解析　(1)由裝置可知a、c作陰極，b、d作陽極，B中若為NaOH溶液，則c電極反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，產生標況下22.4 L氣體時，轉移2 mol電子，A中若為CuBr2溶液，則a極反應為Cu2＋＋2e－===Cu，轉移2 mol電子，生成1 mol Cu，a極質量增加64 g；(2)選擇第2組電解液時，b極上的反應為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；生成4 g電解產物即4 g氧氣時，轉移0.5 mol電子；此時B槽中陰極反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，結合反應可知生成0.5 mol OH－；c(OH－)＝＝1 mol·L－1；(3)選擇第3組電解液時，a、c兩極均發生反應：Cu2＋＋2e－===Cu；a、c兩極電解產物的質量相等時，電路中轉移電子數相等；b極發生反應：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；d極發生電極反應： 2Cl－－2e－===Cl2↑；結合電極反應可知轉移等量電子時b極和d極產生的氣體體積比為1∶2；(4)選擇第4組電解液時，此時該組A池中電解氯化鋁溶液，電池總反應為2AlCl3＋6H2O3Cl2↑＋3H2↑＋2Al(OH)3↓。(5)根據反應物以及兩極產物，可以看出產生氫氣的一極氫元素的化合價變化為＋1→0，發生還原反應，右側應為陰極，產生氮氣的一極氮元素的化合價變化為－3→0，發生氧化反應，左側應為陽極。電解池中，陰離子向陽極移動，所以電解過程中OH－的移動方向為從右往左；(6)陽極上NH3變為N2，溶液環境為堿性，所以陽極的電極反應式為2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。

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