資源簡介

第二節　電解池
學習目標 重點難點
1.從宏觀和微觀的角度理解電解池中的反應及其變化、電流形成的過程和原理。會書寫電解的電極反應式和總反應式。 2.通過對氯堿工業、電鍍、電解精煉銅、電冶金等原理的分析,認識電能與化學能之間的能量轉化。 3.建立電解應用問題的分析思維模型和電解相關計算的思維模型,加深對電解原理的理解和應用。 重 點 1.電解原理。 2.電解反應的分析與表征。
難 點 電解池思維模型的構建
第1課時　電解原理
新知探究(一)——電解原理
(一)探究電解CuCl2溶液
1.實驗現象及結論
按如圖所示裝置完成實驗,并填寫下表。
實驗現象 實驗結論
電流表指針發生偏轉 說明電解質溶液導電,形成　　　
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.實驗原理分析
(1)氯化銅溶液中存在的離子有　　　　　　、H+、OH-,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,溶液中的離子作定向運動,即Cl-、OH-移向a極,Cu2+、H+移向b極。
(3)a極電極反應式是　　　　　　　　　　,
b極電極反應式是　　　　　　　　　　,
總反應式是Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑。
(二)電解和電解池
1.電解:使電流通過　　　　　　　(或熔融電解質)而在陽極、陰極引起　　　　　　反應的過程。
2.電解池:將　　　　轉化為　　　　　的裝置。
3.電解池的電極名稱
(1)陰極:與直流電源　　　　相連的電極,發生　　　　反應;
(2)陽極:與直流電源　　　　相連的電極,發生　　　　反應。
4.電解池的構成條件
(1)具有直流電源;
(2)兩個電極(陰極、陽極);
(3)電解質溶液或熔融電解質;
(4)形成閉合回路。
5.電子和離子移動方向
電子 從電源　 　　　流向電解池的　　　 　,從電解池的　　　　流向電源的　　　　
離子 陽離子移向電解池的　　　　;陰離子移向電解池的　　　　
[微點撥]　①電解質溶液導電實際上是電解過程,發生氧化還原反應,是化學變化。②金屬導電是因為在電場作用下,自由電子發生定向移動,是物理變化。
(三)電解時電極產物的判斷
[題點多維訓練]
1.(2025·天津高二期末)用石墨電極電解CuCl2溶液如圖所示,Cu2+向左側電極遷移。
下列分析正確的是 (　　)
A.通電時陰極極板增重
B.通電使CuCl2發生電離
C.a端所連電極上發生氧化反應
D.常溫下,電路中每轉移2 mol e-得到22.4 L Cl2
2.某同學為了使反應2HCl+2Ag2AgCl+H2↑能進行,設計了下列四個實驗,如圖所示,你認為可行的方案是 (　　)
3.如圖所示是電解稀鹽酸的裝置,其中c、d為石墨電極。試回答下列問題:
(1)a電極為　　　　,b電極為　　　　。
(2)c電極為　　　　,電極反應式為　　　　　　　　　　,發生了　　　　反應。
d電極為　　　　,電極反應式為　　　　　　　　　　,發生了　　　　反應。
(3)電解過程中,氫離子向　　　　(填“陰”或“陽”,下同)極移動,氯離子向　　　　極移動。電解總方程式為 　。
|思維建模|電解池的陰、陽極的判斷方法
新知探究(二)——電解規律及電解方程式的書寫
導學設計　
將兩根碳棒分別跟直流電源的正極和負極相連接,浸入U形管內的CuCl2溶液中,再接通直流電,如圖。過一段時間后,再把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的電極附近。
1.實驗兩電極的現象是什么
2.實驗中CuCl2溶液中通電前離子如何運動 通電后離子如何運動 根據實驗現象和氯化銅溶液的組成成分以及原有知識分析推斷兩極生成物的名稱。
3.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或失電子
4.電解一段時間后,要使溶液恢復到電解前的狀態,應加入的物質是什么
[系統融通知能]
1.電極反應規律
陰 極 無論是惰性電極還是活潑電極都不參與電極反應,發生反應的是溶液中的陽離子。陽離子放電順序: Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
陽 極 溶液中還原性強的陰離子失去電子被氧化,或者電極材料本身失去電子被氧化而溶入溶液中,其放電順序:活潑金屬陽極>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子>F-
[微點撥]　①活性電極一般指Pt、Au以外的金屬電極。②電解的離子方程式中,若參與電極反應的H+或OH-是由水電離出來的,用H2O作為反應物。
2.用惰性電極電解電解質溶液的規律
類型 電極反應特點 實例 電解對象 復原 pH
電解 水型 陽極生成O2,陰極生成H2,實質電解水 NaOH 水 加入水 增大
H2SO4 水 加入水 減小
Na2SO4 水 加入水 不變
電解質 分解型 電解質電離出的陰、 陽離子分別在兩極放電 HCl 電解質 加入HCl 增大
CuCl2 電解質 CuCl2 增大
放H2 生堿型 陰極:H2O放H2 生堿陽極:陰離子放電 NaCl 電解質和水 加入HCl 增大
放O2 生酸型 陰極:陽離子放電 陽極:H2O放O2生酸 CuSO4 電解質 和水 加入CuO 或者CuCO3 減小
[微點撥]　電解后溶液的復原,從溶液中放出的氣體和生成的沉淀,按照原子個數比組成具體物質再加入溶液即可。遵循“少什么加什么,少多少加多少”的原則。
3.電解池中電極反應式的書寫
(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(如水等)一般要寫成化學式。
(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。同時要確保兩極得失電子數目相等,且總反應注明條件“電解”。
[題點多維訓練]
題點(一)　電解反應規律
1.用惰性電極電解稀硫酸、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,最初一段時間陰極和陽極上析出的物質分別是 (　　)
A.H2和Cl2 B.H2和O2
C.Cu和Cl2 D.Cu和O2
2.(2025·天津濱海新區期中)pH=a的某電解質溶液中,插入兩支惰性電極,通直流電一段時間后,溶液的pH>a,則該電解質可能是 (　　)
A.Na2SO4 B.H2SO4 C.KCl D.AgNO3
3.用陽極X和陰極Y電解Z的水溶液,電解一段時間后,再加入W,能使溶液恢復到電解前的狀態,符合題意的一組是 (　　)
選項 X Y Z W
A C Fe NaCl H2O
B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液
C C C H2SO4 H2O
D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶體
4.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+、S、Cl-5種離子中兩兩組成電解質,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 　　　　　　　　　。
題點(二)　電解方程式的書寫
5.以石墨為電極材料,電解CuSO4溶液,下列分析不正確的是 (　　)
A.通電使CuSO4發生電離,S、OH-向陽極移動
B.陽極電極反應:2H2O-4e-O2↑+4H+
C.通電一段時間后,陰極質量增加
D.若Cu為陽極材料,此電極反應為Cu-2e-Cu2+
6.按要求書寫電極反應式和總反應式。
(1)用惰性電極電解MgCl2溶液
陽極反應式: 　;
陰極反應式: 　;
總反應離子方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)以鋁材為陽極,電解H2SO4溶液,鋁材表面形成氧化膜
陽極反應式: 　;
陰極反應式: 　;
總反應離子方程式: 　。
(3)用有機陽離子、Al2C和AlC組成的離子液體作電解液時,可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應接電源的　　　　極,已知電鍍過程中不產生其他離子且有機陽離子不參與電極反應,陰極反應式為　　　　　　　　　　　　　　　。若改用AlCl3水溶液作電解液,則陰極產物為　　　　。
第1課時　電解原理
新知探究(一)
(一)1.閉合回路　紅色物質　金屬銅　變藍　氯氣
2.(1)Cu2+、Cl-　(3)2Cl--2e-Cl2↑　Cu2++2e-Cu
(二)1.電解質溶液　氧化還原　2.電能　化學能
3.(1)負極　還原　(2)正極　氧化
5.負極　陰極　陽極　正極　陰極　陽極
[題點多維訓練]
1.選A　由Cu2+向左側遷移可知,左側石墨電極為陰極,通電時陰極電極反應為Cu2++2e-Cu,則該電極極板增重,故A正確;電解質的電離是在水分子或受熱熔融條件下,而不需要通電,故B錯誤;由A項可知,a為電源的負極,a端所連電極即陰極上發生還原反應,故C錯誤;常溫下不是標準狀況,則電路中每轉移2 mol e-得到1 mol Cl2,但其體積大于22.4 L,故D錯誤。
2.選C　Ag與鹽酸不反應,所以要使反應2HCl+2Ag2AgCl+H2↑能進行,應該設計成電解池,Ag失電子發生氧化反應,Ag作陽極,氫離子得電子發生還原反應,電解質溶液中氫離子放電,則符合條件的是C。
3.(1)正極　負極　(2)陽極　2Cl--2e-Cl2↑　氧化　陰極
2H++2e-H2↑　還原　(3)陰　陽　2HClH2↑+Cl2↑
新知探究(二)
[導學設計]
1.提示:與直流電源負極相連的碳棒上逐漸覆蓋一層紅色的銅,與直流電源正極相連的碳棒上有氣泡產生,使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變成藍色。
2.提示:通電前,Cu2+、Cl-在溶液中作自由運動。通電時,Cu2+和Cl-發生了定向運動。根據實驗現象可知,與電源負極相連的一極有Cu生成,與電源正極相連的一極有Cl2生成。
3.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。
4.提示:應加入CuCl2。
[題點多維訓練]
1.選C　由題意知,溶液中存在H+、Cu2+、Na+、S、N、Cl-、OH-。陽離子的放電順序:Cu2+>H+>Na+,陰離子的放電順序:Cl->OH->酸根離子,因此用惰性電極電解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,陽極Cl-先失電子生成Cl2,陰極Cu2+先得電子生成Cu,即最初一段時間陰極和陽極上析出的物質分別是Cu和Cl2。
2.選C　電解類型分為放氧生酸型,放氫生堿型、電解電解質型、電解水型,電解pH=a的某電解質溶液,溶液的pH>a,故電解后的溶液的堿性增強,由此分析。電解Na2SO4溶液其實就是電解水,水減少,Na2SO4濃度增大,Na2SO4是強酸強堿鹽,溶液顯中性,故A不符合題意;電解硫酸,相當于電解水,水減少,c(H+)增大,酸性增強,pH下降,故B不符合題意;電解氯化鉀,電解質和水都參加反應,總的化學方程式:2KCl+2H2OCl2↑+H2↑+2KOH,由于生成了氫氧化鉀,堿性增強,溶液pH增大,故C符合題意;電解硝酸銀,陰極反應式:Ag++e-Ag,陽極反應式:2H2O-4e-4H++O2↑,溶液c(H+)增大,酸性增強,pH下降,故D不符合題意。
3.選C　A.電解食鹽水,生成NaOH、H2、Cl2,加水顯然不能恢復電解前的狀態,應通入適量的HCl氣體;B.電解CuSO4溶液時,S的物質的量沒變,加CuSO4溶液不能復原;C.電解H2SO4溶液實質是電解水,再加適量水,可恢復原狀;D.實質是鐵上電鍍銀,AgNO3溶液濃度不變,不需加AgNO3晶體。
4.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-,其電解質分別是HCl、CuCl2。(2)實質上是電解水,H+、OH-分別在兩極上放電,其電解質分別是Na2SO4、H2SO4。(3)若電解質是CuSO4,2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑,若恢復到原狀態,可加入CuO,也可加入CuCO3;若電解質是NaCl,2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,要恢復到原狀態可通入HCl。
答案:(1)HCl、CuCl2　HCl、CuCl2　(2)Na2SO4、H2SO4　H2O
(3)CuSO4、NaCl　CuO或CuCO3、HCl
5.選A　以石墨為電極材料,電解CuSO4溶液,CuSO4的電離無需通電,故A錯誤;陽極上是水放電,電極反應為2H2O-4e-O2↑+4H+,故B正確;陰極上是銅離子得到電子,析出金屬銅,質量增大,故C正確;活潑金屬作陽極,陽極本身失電子,若Cu為陽極材料,此電極反應Cu-2e-Cu2+,故D正確。
6.(1)2Cl--2e-Cl2↑
2H2O+2e-+Mg2+H2↑+Mg(OH)2↓
Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑
(2)2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+
2H++2e-H2↑　2Al+3H2OAl2O3+3H2↑
(3)負　4Al2C+3e-Al+7AlC　H2
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第二節　電解池
學習目標 重點難點
1.從宏觀和微觀的角度理解電解池中的反應及其變化、電流形成的過程和原理。會書寫電解的電極反應式和總反應式。 2.通過對氯堿工業、電鍍、電解精煉銅、電冶金等原理的分析，認識電能與化學能之間的能量轉化。 3.建立電解應用問題的分析思維模型和電解相關計算的思維模型，加深對電解原理的理解和應用。 重點 1.電解原理。
2.電解反應的分析與表征。
難點 電解池思維模型的
構建
第1課時　電解原理
新知探究(一) 電解原理
新知探究(二) 電解規律及電解
方程式的書寫
課時跟蹤檢測
目錄
新知探究(一) 電解原理
(一)探究電解CuCl2溶液
1.實驗現象及結論
按如圖所示裝置完成實驗，并填寫下表。
實驗現象 實驗結論
電流表指針發生偏轉 說明電解質溶液導電，
形成__________
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______
閉合回路
紅色物質
變藍
氯氣
金屬銅
2.實驗原理分析
(1)氯化銅溶液中存在的離子有 、H+、OH-，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，溶液中的離子作定向運動，即Cl-、OH-移向a極，Cu2+、H+移向b極。
(3)a極電極反應式是 ，b極電極反應式是 ，總反應式是Cu2++2Cl- Cu+Cl2↑。
Cu2+、Cl-
2Cl--2e-==Cl2↑
Cu2++2e-==Cu
(二)電解和電解池
1.電解:使電流通過 (或熔融電解質)而在陽極、陰極引起
反應的過程。
2.電解池:將 轉化為 的裝置。
3.電解池的電極名稱
(1)陰極:與直流電源 相連的電極，發生 反應；
(2)陽極:與直流電源 相連的電極，發生 反應。
電解質溶液
氧化還原
電能
化學能
負極
還原
正極
氧化
4.電解池的構成條件
(1)具有直流電源；
(2)兩個電極(陰極、陽極)；
(3)電解質溶液或熔融電解質；
(4)形成閉合回路。
5.電子和離子移動方向
[微點撥]　①電解質溶液導電實際上是電解過程，發生氧化還原反應，是化學變化。②金屬導電是因為在電場作用下，自由電子發生定向移動，是物理變化。
電子 從電源 流向電解池的 ，從電解池的_____
流向電源的_____
離子 陽離子移向電解池的 ；陰離子移向電解池的_____
負極
陰極
陽極
正極
陰極
陽極
(三)電解時電極產物的判斷
[題點多維訓練]
√
1.(2025·天津高二期末)用石墨電極電解CuCl2溶液如圖所示，Cu2+向左側電極遷移。
下列分析正確的是(　　)
A.通電時陰極極板增重 B.通電使CuCl2發生電離
C.a端所連電極上發生氧化反應
D.常溫下，電路中每轉移2 mol e-得到22.4 L Cl2
解析:由Cu2+向左側遷移可知，左側石墨電極為陰極，通電時陰極電極反應為Cu2++2e-==Cu，則該電極極板增重，故A正確；電解質的電離是在水分子或受熱熔融條件下，而不需要通電，故B錯誤；由A項可知，a為電源的負極，a端所連電極即陰極上發生還原反應，故C錯誤；常溫下不是標準狀況，則電路中每轉移2 mol e-得到1 mol Cl2，但其體積大于22.4 L，故D錯誤。
√
2.某同學為了使反應2HCl+2Ag==2AgCl+H2↑能進行，設計了下列四個實驗，如圖所示，你認為可行的方案是 (　　)
解析:Ag與鹽酸不反應，所以要使反應2HCl+2Ag==2AgCl+H2↑能進行，應該設計成電解池，Ag失電子發生氧化反應，Ag作陽極，氫離子得電子發生還原反應，電解質溶液中氫離子放電，則符合條件的是C。
3.如圖所示是電解稀鹽酸的裝置，其中c、d為石墨電極。
試回答下列問題:
(1)a電極為　　　，b電極為　　　。
(2)c電極為　　　，電極反應式為　　　　　　　　，發生了　　　反應。
d電極為　　　，電極反應式為　　　　　　　　，發生了　　　反應。
(3)電解過程中，氫離子向　　　(填“陰”或“陽”，下同)極移動，氯離子向
　　極移動。電解總方程式為　 。
正極
負極
陽極
2Cl--2e-==Cl2↑
氧化
陰極
2H++2e-==H2↑
還原
陰
陽
2HCl H2↑+Cl2↑
|思維建模|電解池的陰、陽極的判斷方法
新知探究(二) 電解規律及電解
方程式的書寫
導學設計
將兩根碳棒分別跟直流電源的正極和負極相連接，浸入U形管
內的CuCl2溶液中，再接通直流電，如圖。過一段時間后，再把濕
潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的電極附近。
1.實驗兩電極的現象是什么
提示:與直流電源負極相連的碳棒上逐漸覆蓋一層紅色的銅，與直流電源正極相連的碳棒上有氣泡產生，使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變成藍色。
2.實驗中CuCl2溶液中通電前離子如何運動 通電后離子如何運動 根據實驗現象和氯化銅溶液的組成成分以及原有知識分析推斷兩極生成物的名稱。
提示:通電前，Cu2+、Cl-在溶液中作自由運動。通電時，Cu2+和Cl-發生了定向運動。根據實驗現象可知，與電源負極相連的一極有Cu生成，與電源正極相連的一極有Cl2生成。
3.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或失電子
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。
4.電解一段時間后，要使溶液恢復到電解前的狀態，應加入的物質是什么
提示:應加入CuCl2。
1.電極反應規律
[系統融通知能]
陰極 無論是惰性電極還是活潑電極都不參與電極反應，發生反應的是溶液中的陽離子。陽離子放電順序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)
>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
陽極 溶液中還原性強的陰離子失去電子被氧化，或者電極材料本身失去電子被氧化而溶入溶液中，其放電順序:活潑金屬陽極>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子>F-
[微點撥]　①活性電極一般指Pt、Au以外的金屬電極。②電解的離子方程式中，若參與電極反應的H+或OH-是由水電離出來的，用H2O作為反應物。
2.用惰性電極電解電解質溶液的規律
類型 電極反應特點 實例 電解對象 復原 pH
電解 水型 陽極生成O2，陰極生成H2，實質電解水 NaOH 水 加入水 增大
H2SO4 水 加入水 減小
Na2SO4 水 加入水 不變
電解質分 解型 電解質電離出的陰、陽離子分別在兩極放電 HCl 電解質 加入HCl 增大
CuCl2 電解質 CuCl2 增大
放H2 生堿型 陰極:H2O放H2 生堿陽極:陰離子放電 NaCl 電解質 和水 加入HCl 增大
放O2 生酸型 陰極:陽離子放電陽極: H2O放O2生酸 CuSO4 電解質 和水 加入CuO 或者CuCO3 減小
[微點撥]　電解后溶液的復原，從溶液中放出的氣體和生成的沉淀，按照原子個數比組成具體物質再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原則。
3.電解池中電極反應式的書寫
(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(如水等)一般要寫成化學式。
(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。同時要確保兩極得失電子數目相等，且總反應注明條件“電解”。
[題點多維訓練]
√
題點(一)　電解反應規律
1.用惰性電極電解稀硫酸、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段時間陰極和陽極上析出的物質分別是(　　)
A.H2和Cl2 B.H2和O2
C.Cu和Cl2 D.Cu和O2
解析:由題意知，溶液中存在H+、Cu2+、Na+、S、N、Cl-、OH-。陽離子的放電順序:Cu2+>H+>Na+，陰離子的放電順序:Cl->OH->酸根離子，因此用惰性電極電解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，陽極Cl-先失電子生成Cl2，陰極Cu2+先得電子生成Cu，即最初一段時間陰極和陽極上析出的物質分別是Cu和Cl2。
2.(2025·天津濱海新區期中)pH=a的某電解質溶液中，插入兩支惰性電極，通直流電一段時間后，溶液的pH>a，則該電解質可能是 (　　)
A.Na2SO4 B.H2SO4
C.KCl D.AgNO3
√
解析:電解類型分為放氧生酸型，放氫生堿型、電解電解質型、電解水型，電解pH=a的某電解質溶液，溶液的pH>a，故電解后的溶液的堿性增強，由此分析。電解Na2SO4溶液其實就是電解水，水減少，Na2SO4濃度增大，Na2SO4是強酸強堿鹽，溶液顯中性，故A不符合題意；電解硫酸，相當于電解水，水減少，c(H+)增大，酸性增強，pH下降，故B不符合題意；電解氯化鉀，電解質和水都參加反應，總的化學方程式:2KCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2KOH，由于生成了氫氧化鉀，堿性增強，溶液pH增大，故C符合題意；電解硝酸銀，陰極反應式:
Ag++e-==Ag，陽極反應式:2H2O-4e-==4H++O2↑，溶液c(H+)增大，酸性增強，pH下降，故D不符合題意。
√
3.用陽極X和陰極Y電解Z的水溶液，電解一段時間后，再加入W，能使溶液恢復到電解前的狀態，符合題意的一組是 (　　)
選項 X Y Z W
A C Fe NaCl H2O
B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液
C C C H2SO4 H2O
D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶體
解析:A.電解食鹽水，生成NaOH、H2、Cl2，加水顯然不能恢復電解前的狀態，應通入適量的HCl氣體；B.電解CuSO4溶液時，S的物質的量沒變，加CuSO4溶液不能復原；C.電解H2SO4溶液實質是電解水，再加適量水，可恢復原狀；D.實質是鐵上電鍍銀，AgNO3溶液濃度不變，不需加AgNO3晶體。
4.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+、S、Cl-5種離子中兩兩組成電解質，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　 。
解析: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-，其電解質分別是HCl、CuCl2。
(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 　。
解析:實質上是電解水，H+、OH-分別在兩極上放電，其電解質分別是Na2SO4、H2SO4。
HCl、CuCl2
HCl、CuCl2
Na2SO4、H2SO4
H2O
4.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+、S、Cl-5種離子中兩兩組成電解質，按下列要求進行電解:
(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
　 。
解析:若電解質是CuSO4，2CuSO4+2H2O 2H2SO4+2Cu+O2↑，若恢復到原狀態，可加入CuO，也可加入CuCO3；若電解質是NaCl，2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，要恢復到原狀態可通入HCl。
CuSO4、NaCl
CuO或CuCO3、HCl
題點(二)　電解方程式的書寫
5.以石墨為電極材料，電解CuSO4溶液，下列分析不正確的是(　　)
A.通電使CuSO4發生電離，S、OH-向陽極移動
B.陽極電極反應:2H2O-4e-==O2↑+4H+
C.通電一段時間后，陰極質量增加
D.若Cu為陽極材料，此電極反應為Cu-2e-==Cu2+
解析:以石墨為電極材料，電解CuSO4溶液，CuSO4的電離無需通電，故A錯誤；陽極上是水放電，電極反應為2H2O-4e-==O2↑+4H+，故B正確；陰極上是銅離子得到電子，析出金屬銅，質量增大，故C正確；活潑金屬作陽極，陽極本身失電子，若Cu為陽極材料，此電極反應Cu-2e-==Cu2+，故D正確。
√
6.按要求書寫電極反應式和總反應式。
(1)用惰性電極電解MgCl2溶液
陽極反應式:　 ；
陰極反應式:　 ；
總反應離子方程式:　　　 　　　　 　　　　　　　　　。
(2)以鋁材為陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜
陽極反應式:　 ；
陰極反應式:　 ；
總反應離子方程式:　 。
2Cl--2e-==Cl2↑
2H2O+2e-+Mg2+==H2↑+Mg(OH)2↓
Mg2++2Cl-+2H2O Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑
2Al-6e-+3H2O==Al2O3+6H+
2H++2e-==H2↑
2Al+3H2O Al2O3+3H2↑
(3)用有機陽離子、Al2C和AlC組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應接電源的　　極，已知電鍍過程中不產生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，陰極反應式為　　　　　　　　　　　　。若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產物為　　。
負
4Al2C+3e-==Al+7AlC　
H2
課時跟蹤檢測
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√
12
一、選擇題
1.下列有關電解的說法錯誤的是(　　)
A.與電源正極相連的是陽極
B.與電源負極相連的是陰極
C.在陰極上發生氧化反應
D.陰離子向陽極方向移動
15
14
解析:電解池中與電源正極相連的是陽極，故A正確；電解池中與電源負極相連的是陰極，故B正確；陰極發生還原反應，故C錯誤；電解池溶液中的陰離子向陽極移動，故D正確。
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2.下列裝置分別通電一段時間后，溶液的質量增加的是 (　　)
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解析:A項中總反應為2H2O 2H2↑+O2↑，B項中總反應為CuCl2 Cu+Cl2↑，A、B兩項中溶液質量都減少；C項中，Cu作陽極，失去電子發生氧化反應生成Cu2+，溶液中的Cu2+在Fe電極(陰極)得到電子生成Cu，溶液的質量基本不變；D項中總反應為2Ag+Cu(NO3)2 2AgNO3+Cu，溶液的質量增加。
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3.把等物質的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3混合物放入足量水中，經充分攪拌后，將所得溶液用石墨作電極進行電解，陽極生成的物質是 (　　)
A.H2 B.Ag C.Cl2 D.O2
15
14
解析:Na2SO4、NaCl、AgNO3三種物質等物質的量混合放入水中，經攪拌后，生成AgCl沉淀，溶液中的離子是Na+、S、N，通電時陽極是H2O電離出的OH-放電，放出氧氣。
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4.(2025·南陽高二檢測)用惰性電極電解下列各組中的三種溶液，電解過程中，溶液的pH變化依次為減小、不變、增大的是(不考慮氣體的溶解) (　　)
A.HCl、HNO3、K2SO4
B.AgNO3、CuCl2、Cu(NO3)2
C.CaCl2、KOH、NaNO3
D.CuSO4、Na2SO4、KCl
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解析:電解HCl溶液時生成氯氣和氫氣，為電解電解質型，電解HNO3溶液時生成氫氣和氧氣，為電解水型，電解K2SO4溶液時生成氫氣和氧氣，為電解水型，溶液的pH變化依次為增大、減小、不變，故A錯誤。電解AgNO3溶液會生成硝酸、銀和氧氣，溶液的pH減小；氯化銅溶液呈酸性，電解CuCl2溶液會生成銅和氯氣，CuCl2溶液濃度減小，銅離子水解產生的氫離子濃度減小，溶液的pH增大；電解Cu(NO3)2溶液會生成銅、硝酸和氧氣，溶液的pH減小，故B錯誤。電解CaCl2溶液時生成氫氧化鈣、氯氣和氫氣，電解KOH溶液時生成氫氣和氧氣，為電解水型，電解NaNO3溶液時生成氫氣和氧氣，為電解水型，溶液的pH變化依次為增大、增大、不變，故C錯誤。電解CuSO4溶液時生成銅、氧氣和硫酸，電解Na2SO4溶液時生成氫氣和氧氣，為電解水型，電解KCl溶液時生成氫氣、氯氣和氫氧化鉀，溶液的pH變化依次為減小、不變、增大，故D正確。
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5.(2025·北京豐臺高二期中)以石墨作電極，電解AgNO3溶液，可在兩極分別得到Ag和O2，下列說法正確的是 (　　)
A.Ag附著在陽極:Ag++e-==Ag B.O2生成說明氧化性:N>OH-
C.電解過程中溶液的酸性將逐漸減弱
D.電路中每轉移2 mol電子，可生成2 mol Ag和0.5 mol O2
15
14
解析:陰極上銀離子放電:Ag++e-==Ag，故A錯誤；O2生成說明OH-先放電，則還原性:N16
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6.(2025·重慶高二期末)如圖為用直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴酚酞溶液。下列實驗現象中錯誤的是 (　　)
A.電解一段時間后溶質的物質的量濃度增大
B.停止通電后充分攪拌，整個溶液將顯紅色
C.逸出氣體的體積，a電極的大于b電極的
D.將a電極換為Cu實驗現象相同
15
14
解析:電解硫酸鈉相當于電解水，則電解一段時間后，溶質濃度增大，故A正確；電解一段時間后，仍然是硫酸鈉溶液，顯中性，不顯紅色，故B錯誤；a極產生氫氣，b極產生氧氣，轉移相同電子數，氫氣較多，故C正確；a極為陰極，換為銅，不影響電極反應，故D正確。
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7.若某電能與化學能的轉化裝置(電解池或原電池)中發生的總反應離子方程式是Cu+2H+==Cu2++H2↑，則關于該裝置的說法正確的是 (　　)
A.該裝置可能是原電池，也可能是電解池
B.該裝置只能是原電池，且電解質溶液為硝酸
C.該裝置只能是電解池，且金屬銅為該電解池的陽極
D.該裝置只能是電解池，電解質溶液不可能是鹽酸
15
14
解析:由于銅和鹽酸、硫酸不反應，說明Cu+2H+==Cu2++H2↑是非自發的氧化還原反應，則不能為原電池，只能為電解池，銅作電解池的陽極，鹽酸或稀硫酸作電解液，不能用硝酸，硝酸作電解液時反應生成氮的氧化物，故C符合題意。
16
√
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8.利用活性石墨電極電解CuCl2溶液，進行如圖所示實驗。實驗進行一段時間后，下列說法正確的是 (　　)
A.陽極石墨棒覆蓋一層紅色的銅
B.a處出現黃色渾濁，說明氧化性Cl2C.b處試紙先變紅后褪色，說明Cl2有酸性和漂白性
D.c處反應為2OH-+Cl2==ClO-+Cl-+H2O
15
14
解析:由圖可知，陰極石墨棒覆蓋一層紅色的銅，而陽極石墨棒上產生黃綠色氣體，故A錯誤；a處出現黃色渾濁，反應原理為Na2S+Cl2==2NaCl+S↓，故可說明氧化性Cl2>S，故B錯誤；通入濕潤的藍色石蕊試紙先變紅后褪色，說明氯氣與水反應后溶液呈酸性，并具有漂白性，故C錯誤；c處NaOH為吸收氯氣，該反應的離子方程式為2OH-+Cl2==ClO-+Cl-+H2O，故D正確。
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√
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9.鋁及鋁合金經過陽極氧化，鋁表面能生成幾十微米厚的氧化鋁膜。某研究性學習小組模擬工業法對鋁片表面進行氧化處理，按照如圖所示裝置連接，電解40 min后取出鋁片，用水沖洗，放在水蒸氣中封閉處理20~30 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有關說法正確的是 (　　)
A.電解時，電子從電源負極→導線→鋁極，鉛極→導線→電源正極
B.在電解過程中，H+向鋁片移動，S向鉛片移動
C.電解過程陽極周圍溶液的pH基本不變
D.電解的總反應為2Al+3H2O Al2O3+3H2↑
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解析:電子流向和電流流向相反，電解時電子從電源負極→導線→鉛極，鋁極→導線→電源正極，A錯誤；在電解過程中，氫離子向陰極移動，硫酸根離子向陽極移動，B錯誤；電解時，陽極是活潑金屬鋁電極時，陽極反應式為2Al-6e-+3H2O==Al2O3+6H+，陽極周圍溶液的pH下降，C錯誤；陰極是氫離子得電子，所以電解的總反應式可表示為2Al+3H2O Al2O3+3H2↑，D正確。
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10.甲、乙兩同學，均用惰性電極電解相同濃度的硫酸銅溶液，各通電一段時間后，甲、乙分別向所得的溶液中加入0.1 mol CuO和0.1 mol Cu(OH)2，都恰好使溶液恢復到電解前的濃度。則甲、乙在電解過程中轉移的電子的物質的量之比為 (　　)
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4
15
14
解析:加入0.1 mol CuO后恢復到電解前的濃度，可知發生反應
2H2O+2CuSO4 2Cu+O2↑+2H2SO4　轉移電子
　　　　　　　　 2 　　　　　　　 　 4
　　　　　　　　 0.1　　　　　　　 　0.2
故轉移電子的總物質的量為0.2 mol；
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Cu(OH)2從組成上可看成CuO·H2O，加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復到電解前的濃度，即電解了0.1 mol硫酸銅，并電解了0.1 mol H2O，由上述電解的總反應式可知，
2H2O 2H2↑+O2↑　轉移電子
2 　　　　 4
0.1　　　 0.2
所以電解過程中共轉移電子的物質的量為0.2 mol+0.2 mol=0.4 mol，則甲、乙在電解過程中轉移的電子的物質的量之比為0.2 mol∶0.4 mol=1∶2，B正確。
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11.某溶液中含有兩種溶質CuSO4和NaCl，它們的物質的量之比為2∶1，用石墨作電極電解該混合溶液時，下列敘述不正確的是 (　　)
A.陽極先析出Cl2后析出O2
B.陽極析出Cl2時，陰極析出的一定只有Cu
C.電解最后階段為電解水
D.電解最后階段溶液中pH會增大
15
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√
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解析:陰離子放電能力Cl->OH-，故陽極上先析出Cl2，假設NaCl的物質的量是1 mol，CuSO4 的物質的量是2 mol，當Cl-放電完全時，轉移1 mol電子。陽離子放電能力:Cu2+>H+，陰極先發生反應:Cu2++2e-==Cu，Cu2+放電完全時要轉移
4 mol電子，故Cl-放電完全時，只有四分之一Cu2+放電產生Cu單質，因此陰極析出的一定只有Cu，A和B均正確；電解到最后，Cl-、Cu2+放電完全，為OH-、H+放電，OH-、H+是水電離產生，電解最后階段為電解水，C正確；后期電解水，導致電解產生的硫酸溶液濃度增大，溶液酸性增強，則溶液pH會減小，D錯誤。
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12.(2025·北師大附中高二期中)為探究電解過程中離子的放電規律，某研究小組進行下列實驗:
15
14
序 號 陽極材料 陰極材料 熔融電解質或電解質溶液 陽極產物 陰極產物
① 石墨 石墨 熔融NaCl Cl2 Na
② 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 NaCl溶液 Cl2 H2
③ 石墨 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 O2 Cu
④ 銅 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 Cu2+ Cu
⑤ 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 CuCl2溶液 Cl2 Cu
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√
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下列說法不正確的是 (　　)
A.對比②⑤可知，陰極上離子放電順序是Cu2+>H+>Na+
B.對比③⑤可知，陽極上離子放電順序是Cl->OH->S
C.對比③④可知，陽極是銅時，會先于溶液中的離子放電
D.對比①⑤可知，電解得到金屬只能用熔融態，不能用水溶液
15
14
解析:根據②得氫離子的氧化性強于鈉離子，根據⑤得銅離子的氧化性強于氫離子，陰極上得電子能力強(氧化性強)的離子優先放電，所以對比②⑤可知，陰極上離子放電順序是Cu2+>H+>Na+，A正確；根據③得陽極上離子放電順序是OH->S，根據⑤知陽極上離子放電順序是Cl->OH-，所以陽極上離子放電順序是Cl->OH->S，B正確；電解池的陽極若是金屬電極，則金屬電極本身失電子，發生氧化反應，對比③④可知，陽極是銅時，會先于溶液中的離子放電，C正確；電解得到金屬不一定只能用熔融態，電解氯化銅溶液可得到金屬銅，D錯誤。
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3
13.某化學學習興趣小組利用如圖裝置可制作簡易的燃料電池，電極Ⅰ、電極Ⅱ均為石墨電極，下列說法不正確的是 (　　)
A.實驗開始時，若斷開K2、閉合K1，電流表指針不發生偏轉
B.斷開K1、閉合K2，一段時間后，電極Ⅰ附近溶液變紅
C.電解一段時間后，斷開K2、閉合K1，電極Ⅰ的反應式為
O2+4e-+4H+==2H2O
D.將Na2SO4溶液換成NaCl溶液也能制作成燃料電池
15
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√
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解析:根據題干裝置圖和需制作簡易的燃料電池的要求可知，首先需斷開K1，閉合K2，此時電極Ⅰ為陽極，電極反應為2H2O-4e-==4H++O2↑，電極Ⅱ為陰極，電極反應為2H2O+2e-==H2↑+2OH-，然后斷開K2，閉合K1，此時裝置變為氫氧燃料電池，電極Ⅰ為正極，電極反應為O2+4H++4e-==2H2O，電極Ⅱ為負極，電極反應為H2-2e-==2H+，據此分析解題。實驗開始時，若斷開K2、閉合K1，此時兩石墨電極上還未產生H2和O2，故不能形成燃料電池，故電流表指針不發生偏轉，A正確；由分析可知，斷開K1、閉合K2，此時電極Ⅰ為陽極，電極反應為2H2O-4e-==4H++O2↑，電極Ⅱ為陰極，電極反應為2H2O+2e-==H2↑+2OH-，故一段時間后，電極Ⅱ附近溶液變紅，B錯誤；由分析可知，電解一段時間后，斷開K2、閉合K1，電極Ⅰ的反應式為O2+4H++4e-==2H2O，C正確；若將Na2SO4溶液換成NaCl溶液，則陽極上產生Cl2、陰極上產生H2，故也能制作成H2和Cl2的燃料電池，D正確。
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14.(8分)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。
14
15
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)寫出電極反應式:A極 　 ，B極　 。
解析: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。
正
2H2O-4e-==O2↑+4H+
Cu2++2e-==Cu
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14.(8分)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:
(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。
14
15
CuO
4.0
解析:應補充氧化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。
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15.(10分)(2025·德州高二月考)通過控制開關可利用同一裝置
發生不同的化學反應。
某課外活動小組用如圖所示裝置進行實驗，試回答下列問題:
(1)若開始時開關K與a連接，則B極的電極反應式為　 。
14
15
解析:若開始時開關K與a連接，則構成原電池，鐵作負極，B極Fe失電子生成Fe2+，電極反應式為Fe-2e-==Fe2+。
(2)若開始時開關K與b極連接，則總反應的離子方程式為
　 。
解析:若開始時開關K與b極連接，則構成電解池，鐵作陰極，所以電解的實質是電解飽和食鹽水，生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣，總反應的離子方程式為2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-。
Fe-2e-==Fe2+
2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-
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15.(10分)(2025·德州高二月考)通過控制開關可利用同一裝置
發生不同的化學反應。
某課外活動小組用如圖所示裝置進行實驗，試回答下列問題:
(3)若開始時開關K與b連接，下列說法正確的是____(填字母)。
A.溶液中Na+向A極移動
B.從A極處逸出的氣體能使濕潤的KI淀粉試紙變藍
C.反應一段時間后加適量鹽酸可恢復到電解前電解質溶液的濃度
D.若標準狀況下B極產生2.24 L氣體，則有0.2 mol電子通過溶液
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B
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解析:若開始時開關K與b連接，則構成電解池，A極石墨作陽極，B極鐵作陰極。電解池中，陽離子向陰極移動，則溶液中Na+向B極移動，A不正確；在A極，2Cl--2e-==Cl2↑，則逸出的Cl2能使濕潤的KI淀粉試紙變藍，B正確；在電解過程中，陽極生成Cl2，陰極生成H2，反應一段時間后通適量氯化氫氣體可恢復到電解前電解質溶液的濃度，若加入鹽酸，相當于又加水，溶液的濃度偏小，C不正確；若標準狀況下B極產生2.24 L氣體，則導線上有0.2 mol電子轉移，但電子不能通過溶液，D不正確。
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15.(10分)(2025·德州高二月考)通過控制開關可利用同一裝置
發生不同的化學反應。
某課外活動小組用如圖所示裝置進行實驗，試回答下列問題:
(4)可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫，工作示意圖如圖。
通過控制開關連接K1或K2，可交替得到H2和O2。
①制H2時，連接　　　。產生H2的電極反應式是
　 。 ②改變開關連接方式，可得O2。
③結合①和②中電極3的電極反應式，說明電極3的作用:
______________________________________________________________________
　 。
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K1
2H2O+2e-==H2↑+2OH-
①中電極3發生Ni(OH)2-e-+OH-==NiOOH+H2O，制氫氣時消耗電極1產生OH-，
②中電極3發生NiOOH+H2O+e-==Ni(OH)2+OH-，制氧氣時補充電極2消耗OH-
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解析:①制H2時，水電離出的H+在陰極得電子生成H2，則應連接K1。產生H2的電極反應式是2H2O+2e-==H2↑+2OH-。③連接K1時，電極3中Ni(OH)2失電子生成NiOOH，連接K2時，NiOOH得電子生成Ni(OH)2，則電極3的作用:①中電極3發生Ni(OH)2-e-+OH-==NiOOH+H2O，制氫氣時消耗電極1產生OH-，②中電極3發生NiOOH+H2O+e-==Ni(OH)2+OH-，制氧氣時補充電極2消耗OH-。
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16.(8分)己二腈[NC(CH2)4CN]是一種重要的化工產品，工業上先以丙烯為原料制備丙烯腈(CH2 CHCN)，再用丙烯腈電合成己二腈(已知丙烯腈難溶于水，易溶于有機溶劑)，總反應式為4CH2 ==CHCN+2H2O 2NC(CH2)4CN+O2↑。模擬工業電合成己二腈的裝置如圖所示。
回答下列問題:
(1)陽極的電極反應式:
　 。
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解析:如題圖所示，與電源正極相連的電極為陽極，與電源負極相連的電極為陰極。(1)陽極水失去電子生成氫離子和氧氣，故X為O2，電極反應式為2H2O-4e-==O2↑+4H+；
2H2O-4e-==O2↑+4H+
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16.(8分)己二腈[NC(CH2)4CN]是一種重要的化工產品，工業上先以丙烯為原料制備丙烯腈(CH2 CHCN)，再用丙烯腈電合成己二腈(已知丙烯腈難溶于水，易溶于有機溶劑)，總反應式為4CH2 ==CHCN+2H2O 2NC(CH2)4CN+O2↑。模擬工業電合成己二腈的裝置如圖所示。
(2)離子交換膜是_________　　　　
(填“陽離子”或“陰離子”)交換膜。
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解析:陰極丙烯腈得電子生成己二腈，消耗氫離子，故氫離子向陰極移動，離子交換膜為陽離子交換膜；
陽離子　
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16.(8分)己二腈[NC(CH2)4CN]是一種重要的化工產品，工業上先以丙烯為原料制備丙烯腈(CH2 CHCN)，再用丙烯腈電合成己二腈(已知丙烯腈難溶于水，易溶于有機溶劑)，總反應式為4CH2 ==CHCN+2H2O 2NC(CH2)4CN+O2↑。模擬工業電合成己二腈的裝置如圖所示。
(3)丙烯腈在陰極轉化為己二腈分三步:請用離子方程式表述相關過程。
第一步:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
第二步:[CH2CH2CN]-+CH2==CHCN→[NCCH(CH2)3CN]-
第三步:　　　　　　 　　　　　　　　　　。
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CH2==CHCN+2e-+H+==[CH2CH2CN]-　
[NCCH(CH2)3CN]-+H+==NC(CH2)4CN
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解析:第一步應為丙烯腈在陰極得電子的反應，反應式為CH2==CHCN+2e-+H+==[CH2CH2CN]-；第二步:[CH2CH2CN]-與丙烯腈反應得到[NCCH(CH2)3CN]-；
第三步:[NCCH(CH2)3CN]-與氫離子反應得到己二腈，離子方程式為[NCCH(CH2)3CN]-+H+==NC(CH2)4CN。
16課時跟蹤檢測(三十一)　電解原理
一、選擇題
1.下列有關電解的說法錯誤的是 (　　)
A.與電源正極相連的是陽極
B.與電源負極相連的是陰極
C.在陰極上發生氧化反應
D.陰離子向陽極方向移動
2.下列裝置分別通電一段時間后,溶液的質量增加的是 (　　)
3.把等物質的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3混合物放入足量水中,經充分攪拌后,將所得溶液用石墨作電極進行電解,陽極生成的物質是 (　　)
A.H2 B.Ag C.Cl2 D.O2
4.(2025·南陽高二檢測)用惰性電極電解下列各組中的三種溶液,電解過程中,溶液的pH變化依次為減小、不變、增大的是(不考慮氣體的溶解) (　　)
A.HCl、HNO3、K2SO4
B.AgNO3、CuCl2、Cu(NO3)2
C.CaCl2、KOH、NaNO3
D.CuSO4、Na2SO4、KCl
5.(2025·北京豐臺高二期中)以石墨作電極,電解AgNO3溶液,可在兩極分別得到Ag和O2,下列說法正確的是 (　　)
A.Ag附著在陽極:Ag++e-Ag
B.O2生成說明氧化性:N>OH-
C.電解過程中溶液的酸性將逐漸減弱
D.電路中每轉移2 mol電子,可生成2 mol Ag和0.5 mol O2
6.(2025·重慶高二期末)如圖為用直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴酚酞溶液。下列實驗現象中錯誤的是 (　　)
A.電解一段時間后溶質的物質的量濃度增大
B.停止通電后充分攪拌,整個溶液將顯紅色
C.逸出氣體的體積,a電極的大于b電極的
D.將a電極換為Cu實驗現象相同
7.若某電能與化學能的轉化裝置(電解池或原電池)中發生的總反應離子方程式是Cu+2H+Cu2++H2↑,則關于該裝置的說法正確的是 (　　)
A.該裝置可能是原電池,也可能是電解池
B.該裝置只能是原電池,且電解質溶液為硝酸
C.該裝置只能是電解池,且金屬銅為該電解池的陽極
D.該裝置只能是電解池,電解質溶液不可能是鹽酸
8.利用活性石墨電極電解CuCl2溶液,進行如圖所示實驗。實驗進行一段時間后,下列說法正確的是 (　　)
A.陽極石墨棒覆蓋一層紅色的銅
B.a處出現黃色渾濁,說明氧化性Cl2C.b處試紙先變紅后褪色,說明Cl2有酸性和漂白性
D.c處反應為2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2O
9.鋁及鋁合金經過陽極氧化,鋁表面能生成幾十微米厚的氧化鋁膜。
某研究性學習小組模擬工業法對鋁片表面進行氧化處理,按照如圖所示裝置連接,電解40 min后取出鋁片,用水沖洗,放在水蒸氣中封閉處理20~30 min,即可得到更加致密的氧化膜。下列有關說法正確的是 (　　)
A.電解時,電子從電源負極→導線→鋁極,鉛極→導線→電源正極
B.在電解過程中,H+向鋁片移動,S向鉛片移動
C.電解過程陽極周圍溶液的pH基本不變
D.電解的總反應為2Al+3H2OAl2O3+3H2↑
10.甲、乙兩同學,均用惰性電極電解相同濃度的硫酸銅溶液,各通電一段時間后,甲、乙分別向所得的溶液中加入0.1 mol CuO和0.1 mol Cu(OH)2,都恰好使溶液恢復到電解前的濃度。則甲、乙在電解過程中轉移的電子的物質的量之比為 (　　)
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4
11.某溶液中含有兩種溶質CuSO4和NaCl,它們的物質的量之比為2∶1,用石墨作電極電解該混合溶液時,下列敘述不正確的是 (　　)
A.陽極先析出Cl2后析出O2
B.陽極析出Cl2時,陰極析出的一定只有Cu
C.電解最后階段為電解水
D.電解最后階段溶液中pH會增大
12.(2025·北師大附中高二期中)為探究電解過程中離子的放電規律,某研究小組進行下列實驗:
序 號 陽極 材料 陰極 材料 熔融電解質或電解質溶液 陽極 產物 陰極 產物
① 石墨 石墨 熔融NaCl Cl2 Na
② 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 NaCl溶液 Cl2 H2
③ 石墨 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 O2 Cu
④ 銅 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 Cu2+ Cu
⑤ 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 CuCl2溶液 Cl2 Cu
下列說法不正確的是 (　　)
A.對比②⑤可知,陰極上離子放電順序是Cu2+>H+>Na+
B.對比③⑤可知,陽極上離子放電順序是Cl->OH->S
C.對比③④可知,陽極是銅時,會先于溶液中的離子放電
D.對比①⑤可知,電解得到金屬只能用熔融態,不能用水溶液
13.某化學學習興趣小組利用如圖裝置可制作簡易的燃料電池,電極Ⅰ、電極Ⅱ均為石墨電極,下列說法不正確的是 (　　)
A.實驗開始時,若斷開K2、閉合K1,電流表指針不發生偏轉
B.斷開K1、閉合K2,一段時間后,電極Ⅰ附近溶液變紅
C.電解一段時間后,斷開K2、閉合K1,電極Ⅰ的反應式為O2+4e-+4H+2H2O
D.將Na2SO4溶液換成NaCl溶液也能制作成燃料電池
二、非選擇題
14.(8分)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。
15.(10分)(2025·德州高二月考)通過控制開關可利用同一裝置發生不同的化學反應。某課外活動小組用如圖所示裝置進行實驗,試回答下列問題:
(1)若開始時開關K與a連接,則B極的電極反應式為 　。
(2)若開始時開關K與b極連接,則總反應的離子方程式為 　。
(3)若開始時開關K與b連接,下列說法正確的是　　　　　(填字母)。
A.溶液中Na+向A極移動
B.從A極處逸出的氣體能使濕潤的KI淀粉試紙變藍
C.反應一段時間后加適量鹽酸可恢復到電解前電解質溶液的濃度
D.若標準狀況下B極產生2.24 L氣體,則有0.2 mol電子通過溶液
(4)可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫,工作示意圖如圖。通過控制開關連接K1或K2,可交替得到H2和O2。
①制H2時,連接　　　　。產生H2的電極反應式是 　。
②改變開關連接方式,可得O2。
③結合①和②中電極3的電極反應式,說明電極3的作用: 　。
16.(8分)己二腈[NC(CH2)4CN]是一種重要的化工產品,工業上先以丙烯為原料制備丙烯腈(CH2CHCN),再用丙烯腈電合成己二腈(已知丙烯腈難溶于水,易溶于有機溶劑),總反應式為4CH2CHCN+2H2O2NC(CH2)4CN+O2↑。模擬工業電合成己二腈的裝置如圖所示。
回答下列問題:
(1)陽極的電極反應式: 　。
(2)離子交換膜是　　　　(填“陽離子”或“陰離子”)交換膜。
(3)丙烯腈在陰極轉化為己二腈分三步:請用離子方程式表述相關過程。
第一步:　　　　　　　　　　　　　　　　。
第二步:[CH2CH2CN]-+CH2CHCN[NCCH(CH2)3CN]-
第三步:　　　　　　　　　　　　　　　　。
課時跟蹤檢測(三十一)
1.選C　電解池中與電源正極相連的是陽極,故A正確;電解池中與電源負極相連的是陰極,故B正確;陰極發生還原反應,故C錯誤;電解池溶液中的陰離子向陽極移動,故D正確。
2.選D　A項中總反應為2H2O2H2↑+O2↑,B項中總反應為CuCl2Cu+Cl2↑,A、B兩項中溶液質量都減少;C項中,Cu作陽極,失去電子發生氧化反應生成Cu2+,溶液中的Cu2+在Fe電極(陰極)得到電子生成Cu,溶液的質量基本不變;D項中總反應為2Ag+Cu(NO3)22AgNO3+Cu,溶液的質量增加。
3.選D　Na2SO4、NaCl、AgNO3三種物質等物質的量混合放入水中,經攪拌后,生成AgCl沉淀,溶液中的離子是Na+、S、N,通電時陽極是H2O電離出的OH-放電,放出氧氣。
4.選D　電解HCl溶液時生成氯氣和氫氣,為電解電解質型,電解HNO3溶液時生成氫氣和氧氣,為電解水型,電解K2SO4溶液時生成氫氣和氧氣,為電解水型,溶液的pH變化依次為增大、減小、不變,故A錯誤。電解AgNO3溶液會生成硝酸、銀和氧氣,溶液的pH減小;氯化銅溶液呈酸性,電解CuCl2溶液會生成銅和氯氣,CuCl2溶液濃度減小,銅離子水解產生的氫離子濃度減小,溶液的pH增大;電解Cu(NO3)2溶液會生成銅、硝酸和氧氣,溶液的pH減小,故B錯誤。電解CaCl2溶液時生成氫氧化鈣、氯氣和氫氣,電解KOH溶液時生成氫氣和氧氣,為電解水型,電解NaNO3溶液時生成氫氣和氧氣,為電解水型,溶液的pH變化依次為增大、增大、不變,故C錯誤。電解CuSO4溶液時生成銅、氧氣和硫酸,電解Na2SO4溶液時生成氫氣和氧氣,為電解水型,電解KCl溶液時生成氫氣、氯氣和氫氧化鉀,溶液的pH變化依次為減小、不變、增大,故D正確。
5.選D　陰極上銀離子放電:Ag++e-Ag,故A錯誤;O2生成說明OH-先放電,則還原性:N6.選B　電解硫酸鈉相當于電解水,則電解一段時間后,溶質濃度增大,故A正確;電解一段時間后,仍然是硫酸鈉溶液,顯中性,不顯紅色,故B錯誤;a極產生氫氣,b極產生氧氣,轉移相同電子數,氫氣較多,故C正確;a極為陰極,換為銅,不影響電極反應,故D正確。
7.選C　由于銅和鹽酸、硫酸不反應,說明Cu+2H+Cu2++H2↑是非自發的氧化還原反應,則不能為原電池,只能為電解池,銅作電解池的陽極,鹽酸或稀硫酸作電解液,不能用硝酸,硝酸作電解液時反應生成氮的氧化物,故C符合題意。
8.選D　由圖可知,陰極石墨棒覆蓋一層紅色的銅,而陽極石墨棒上產生黃綠色氣體,故A錯誤;a處出現黃色渾濁,反應原理為Na2S+Cl22NaCl+S↓,故可說明氧化性Cl2>S,故B錯誤;通入濕潤的藍色石蕊試紙先變紅后褪色,說明氯氣與水反應后溶液呈酸性,并具有漂白性,故C錯誤;c處NaOH為吸收氯氣,該反應的離子方程式為2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2O,故D正確。
9.選D　電子流向和電流流向相反,電解時電子從電源負極→導線→鉛極,鋁極→導線→電源正極,A錯誤;在電解過程中,氫離子向陰極移動,硫酸根離子向陽極移動,B錯誤;電解時,陽極是活潑金屬鋁電極時,陽極反應式為2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+,陽極周圍溶液的pH下降,C錯誤;陰極是氫離子得電子,所以電解的總反應式可表示為2Al+3H2OAl2O3+3H2↑,D正確。
10.選B　加入0.1 mol CuO后恢復到電解前的濃度,可知發生反應
　　　　　2H2O+2CuSO42Cu+O2↑+2H2SO4　轉移電子
　　　　　　　　　　　　 　2 　　　　　　　　　4
　　　　　　　　　　　　　0.1　　　　　　　　　0.2
故轉移電子的總物質的量為0.2 mol;Cu(OH)2從組成上可看成CuO·H2O,加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復到電解前的濃度,即電解了0.1 mol硫酸銅,并電解了0.1 mol H2O,由上述電解的總反應式可知,
2H2O2H2↑+O2↑　轉移電子
2 　　　　　　　　　　　　4
0.1　　　　　　　　　　　0.2
所以電解過程中共轉移電子的物質的量為0.2 mol+0.2 mol=0.4 mol,則甲、乙在電解過程中轉移的電子的物質的量之比為0.2 mol∶0.4 mol=1∶2,B正確。
11.選D　陰離子放電能力Cl->OH-,故陽極上先析出Cl2,假設NaCl的物質的量是1 mol,CuSO4 的物質的量是2 mol,當Cl-放電完全時,轉移1 mol電子。陽離子放電能力:Cu2+>H+,陰極先發生反應:Cu2++2e-Cu,Cu2+放電完全時要轉移4 mol電子,故Cl-放電完全時,只有四分之一Cu2+放電產生Cu單質,因此陰極析出的一定只有Cu,A和B均正確;電解到最后,Cl-、Cu2+放電完全,為OH-、H+放電,OH-、H+是水電離產生,電解最后階段為電解水,C正確;后期電解水,導致電解產生的硫酸溶液濃度增大,溶液酸性增強,則溶液pH會減小,D錯誤。
12.選D　根據②得氫離子的氧化性強于鈉離子,根據⑤得銅離子的氧化性強于氫離子,陰極上得電子能力強(氧化性強)的離子優先放電,所以對比②⑤可知,陰極上離子放電順序是Cu2+>H+>Na+,A正確;根據③得陽極上離子放電順序是OH->S,根據⑤知陽極上離子放電順序是Cl->OH-,所以陽極上離子放電順序是Cl->OH->S,B正確;電解池的陽極若是金屬電極,則金屬電極本身失電子,發生氧化反應,對比③④可知,陽極是銅時,會先于溶液中的離子放電,C正確;電解得到金屬不一定只能用熔融態,電解氯化銅溶液可得到金屬銅,D錯誤。
13.選B　根據題干裝置圖和需制作簡易的燃料電池的要求可知,首先需斷開K1,閉合K2,此時電極Ⅰ為陽極,電極反應為2H2O-4e-4H++O2↑,電極Ⅱ為陰極,電極反應為2H2O+2e-H2↑+2OH-,然后斷開K2,閉合K1,此時裝置變為氫氧燃料電池,電極Ⅰ為正極,電極反應為O2+4H++4e-2H2O,電極Ⅱ為負極,電極反應為H2-2e-2H+,據此分析解題。實驗開始時,若斷開K2、閉合K1,此時兩石墨電極上還未產生H2和O2,故不能形成燃料電池,故電流表指針不發生偏轉,A正確;由分析可知,斷開K1、閉合K2,此時電極Ⅰ為陽極,電極反應為2H2O-4e-4H++O2↑,電極Ⅱ為陰極,電極反應為2H2O+2e-H2↑+2OH-,故一段時間后,電極Ⅱ附近溶液變紅,B錯誤;由分析可知,電解一段時間后,斷開K2、閉合K1,電極Ⅰ的反應式為O2+4H++4e-2H2O,C正確;若將Na2SO4溶液換成NaCl溶液,則陽極上產生Cl2、陰極上產生H2,故也能制作成H2和Cl2的燃料電池,D正確。
14.解析:(1)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。
答案:(1)正　(2)2H2O-4e-O2↑+4H+
Cu2++2e-Cu　(3)CuO　4.0
15.解析:(1)若開始時開關K與a連接,則構成原電池,鐵作負極,B極Fe失電子生成Fe2+,電極反應式為Fe-2e-Fe2+。
(2)若開始時開關K與b極連接,則構成電解池,鐵作陰極,所以電解的實質是電解飽和食鹽水,生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣,總反應的離子方程式為2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。
(3)若開始時開關K與b連接,則構成電解池,A極石墨作陽極,B極鐵作陰極。電解池中,陽離子向陰極移動,則溶液中Na+向B極移動,A不正確;在A極,2Cl--2e-Cl2↑,則逸出的Cl2能使濕潤的KI淀粉試紙變藍,B正確;在電解過程中,陽極生成Cl2,陰極生成H2,反應一段時間后通適量氯化氫氣體可恢復到電解前電解質溶液的濃度,若加入鹽酸,相當于又加水,溶液的濃度偏小,C不正確;若標準狀況下B極產生2.24 L氣體,則導線上有0.2 mol電子轉移,但電子不能通過溶液,D不正確。(4)①制H2時,水電離出的H+在陰極得電子生成H2,則應連接K1。產生H2的電極反應式是2H2O+2e-H2↑+2OH-。③連接K1時,電極3中Ni(OH)2失電子生成NiOOH,連接K2時,NiOOH得電子生成Ni(OH)2,則電極3的作用:①中電極3發生Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O,制氫氣時消耗電極1產生OH-,②中電極3發生NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,制氧氣時補充電極2消耗OH-。
答案:(1)Fe-2e-Fe2+　(2)2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-　(3)B　(4)K1　2H2O+2e-H2↑+2OH-　①中電極3發生Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O,制氫氣時消耗電極1產生OH-,②中電極3發生NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,制氧氣時補充電極2消耗OH-
16.解析:如題圖所示,與電源正極相連的電極為陽極,與電源負極相連的電極為陰極。(1)陽極水失去電子生成氫離子和氧氣,故X為O2,電極反應式為2H2O-4e-O2↑+4H+;(2)陰極丙烯腈得電子生成己二腈,消耗氫離子,故氫離子向陰極移動,離子交換膜為陽離子交換膜;(3)第一步應為丙烯腈在陰極得電子的反應,反應式為CH2CHCN+2e-+H+[CH2CH2CN]-;第二步:[CH2CH2CN]-與丙烯腈反應得到[NCCH(CH2)3CN]-;第三步:[NCCH(CH2)3CN]-與氫離子反應得到己二腈,離子方程式為[NCCH(CH2)3CN]-+H+NC(CH2)4CN。
答案:(1)2H2O-4e-O2↑+4H+　(2)陽離子
(3) CH2CHCN+2e-+H+[CH2CH2CN]-
[NCCH(CH2)3CN]-+H+NC(CH2)4CN
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