2016-2017学年高二化学上册课时检测题8.doc

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第3课时　电解池的工作原理
[学习目标定位]　1.会描述电解池的工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和电解反应方程式。2.熟悉电解规律和电解产物的判断方法。
一　电解池的工作原理

1．如图为工业上电解熔融氯化钠生产金属钠的装置示意图。容器中盛有熔融的氯化钠，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，两个电极分别与电源的正极和负极相连。
(1)通电前，熔融NaCl中存在的微粒有Na＋、Cl－，这些微粒的运动状态是自由移动。
(2)通电后离子运动方向：阳离子Na＋(填离子符号)移向铁电极，发生还原反应；阴离子Cl－(填离子符号)移向石墨电极，发生氧化反应。电极上发生的变化是①铁电极：2Na＋＋2e－===2Na；②石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑。
(3)由以上分析可知：熔融的NaCl在直流电源作用下发生了氧化还原反应，分解生成了Na和Cl2。
2．电解和电解池
(1)电解是在直流电作用下，在两个电极上发生氧化还原反应的过程。
(2)电解池是将电能转化为化学能的装置。
(3)电极名称
阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应；
阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。
(4)根据以上分析，你认为构成电解池的条件有哪些？
答案　电解池的构成条件：具有与直流电源相连接的两个电极(阴极、阳极)，插入电解质溶液或熔融电解质中，形成闭合回路。
归纳总结
原电池的工作原理
(1)电解池的工作原理示意图

(2)电解质导电的过程就是电解质的电解过程。

1．如下图所示装置中，属于电解池的是(　　)

答案　C
解析　判断某装置是否为电解池，要以构成电解池的三个基本条件为标准。构成电解池的三个条件：①有与直流电源相连的两个电极；②有电解质溶液或熔融态电解质；③能形成闭合回路。
2．下列关于电解池的叙述中，正确的是(　　)
A．电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的
B．金属导线中，电子从电源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源的正极
C．在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动
D．相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相等
答案　D
二　酸、碱、盐溶液的电解规律

1．按如图所示装置完成实验，并回答下列问题：

(1)实验过程中，观察到的现象是
①电流计指针发生偏转；②与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质；③与正极相连的a极一侧有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉­KI试纸变蓝。
(2)实验结论是电解质CuCl2溶液在导电过程中，有铜析出，有氯气生成。
(3)实验原理分析
①氯化铜溶液中的电离过程有a.CuCl2===Cu2＋＋2Cl－，b.H2OH＋＋OH－；溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前，这些离子在溶液中自由移动。
②通电时，在电场的作用下，溶液中的离子做定向移动，即Cl－、OH－趋向a极，Cu2＋、H＋趋向b极。
③a极电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b极电极反
应式是Cu2＋＋2e－===Cu，电解反应方程式是CuCl2Cu＋Cl2↑。
2．有下列两组离子：①Cu2＋、Na＋、H＋、Ag＋；②Cl－、I－、SO、OH－。用惰性电极电解时，移向阳极的是②(填序号)，放电先后顺序是I－>Cl－>OH－>SO；移向阴极的是①(填序号)，放电先后顺序是Ag＋>Cu2＋>H＋>Na＋。
3．用惰性电极电解下列酸、碱、盐电解质溶液：①H2SO4；②HCl；③NaOH；④Na2SO4；⑤CuCl2；⑥NaCl；⑦CuSO4。回答下列问题：
(1)阴极反应式与①相同的有②③④⑥(填序号，下同)，其电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑；与⑤相同的有⑦，其电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu。
(2)阳极反应式与①相同的有③④⑦，其电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；与②相同的有⑤⑥，其电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑。
(3)写出下列电解反应的化学方程式：
③2H2O2H2↑＋O2↑；
⑥2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
⑦2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑。
(4)只是水发生电解的是①③④，只是电解质本身发生电解的是②⑤，电解质和水都发生电解的是⑥⑦。
(5)电解后溶液的pH显著增大的是②③⑥，减小的是①⑦，不变的是④⑤。
(6)欲使电解的溶液复原，只加入水的是①③④，只加入电解质本身的是②⑤；欲使电解后的⑥复原需通入HCl气体，欲使电解后的⑦复原需加入CuO。
归纳总结
1．分析电解问题的基本方法思路
(1)通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H＋和OH－)。
(2)通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电(注意活泼金属作阳极时优先放电)。
(3)正确书写电极反应式，要注意原子数、电荷数是否守恒。
(4)能结合题目要求分析电解时的各种变化情况，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。
2．电极反应规律
(1)阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序：Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋……
(2)阳极：溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。其放电顺序：金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。
3．惰性电极电解规律
类型
电解质溶液
电极反应特点
电解水型
含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐溶液
阴极：
4H＋＋4e－===2H2↑
阳极：
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
电解电解质型
无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
放H2
生碱型
活泼金属(K、Ca、Na)的无氧酸盐
阴极：放出H2生成碱
阳极：电解质阴离子放电
放O2生酸型
不活泼金属的含氧酸盐溶液
阴极：电解质阳离子放电
阳极：OH－放电生成酸

3．用惰性电极电解AgNO3溶液，下列说法不正确的是(　　)
A．电解过程中阴极质量不断增加
B．电解过程中溶液的pH不断降低
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
答案　D
解析　解决有关电解问题首先注意电极材料，在此基础上写出电极反应式和电解反应方程式，根据电解反应方程式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化，分析溶液的pH变化必须注意原溶液的pH情况。用惰性电极电解AgNO3溶液，电解反应方程式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。阴极上析出Ag，阳极上放出O2，故A正确、D错误；由于生成HNO3溶液，pH应不断降低，B正确；要使溶液恢复到电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复到电解前的状况，C正确。

4．如图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是(　　)
A．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
B．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
C．逸出气体的体积，a极的小于b极的
D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
答案　B
解析　a极为阴极，H2O电离出的H＋放电，促进H2O的电离平衡向右移动，c(OH－)增大，石蕊溶液变蓝色，b极为阳极，H2O电离出的OH－放电，c(H＋)增大，石蕊溶液变红色，A项不正确、B项正确；a极产生H2，b极产生O2，H2的体积是O2体积的2倍，故C、D项不正确。

1．下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是(　　)
A．电解池是一种将电能转变成化学能的装置
B．电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应
C．电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
D．与原电池不同，电解池放电时，电极本身不会参加电极反应
答案　D
2．用惰性电极电解下列溶液，其中随着电解的进行，溶液pH逐渐减小的是(　　)
①氯化钠溶液　②硫酸铜溶液　③氢氧化钠溶液　④稀硫酸　⑤稀盐酸　⑥硫酸钠溶液
A．①③⑤ B．②④⑤ C．②④ D．②④⑥
答案　C
3．以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是(　　)
A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体
C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小
答案　D
解析　以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。
4．甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒，请回答下列问题：

(1)若两池中均为CuSO4溶液，反应一段时间后：
①有红色物质析出的是甲池中的________棒，乙池中的________棒。
②乙池中阳极的电极反应式是___________________________________________。
(2)若两池中均为饱和NaCl溶液：
①写出乙池中总反应的离子方程式_________________________________________。
②甲池中碳棒电极上电极反应式是________________________________________，
乙池中碳棒电极上电极反应属于________(填“氧化反应”或“还原反应”)。
答案　(1)①碳(或C)　铁(或Fe)　②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)①2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
②2H2O＋O2＋4e－===4OH－　氧化反应
解析　甲为原电池，乙为电解池，
(1)若两池中均为CuSO4溶液，则有
甲
乙
(2)若均为NaCl溶液，则有
甲
乙
40分钟课时作业
[经典基础题]

题组1　电解池的电极名称的判断
1．关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是(　　)
A．原电池中失去电子的一极为负极
B．电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极
C．原电池中相对活泼的一极为正极
D．电解池中发生氧化反应的一极为阳极
答案　C
解析　根据两池的结构与反应原理可确定，原电池中相对活泼的一极为负极。
2．电解池中，阳极的电极材料一定(　　)
A．发生氧化反应 B．与电源正极相连
C．是铂电极 D．得电子
答案　B
解析　阳极材料为活泼金属，发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。
题组2　电解原理
3．下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是(　　)
A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2
B．NaOH、CuSO4、H2SO4
C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2
D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
答案　C
解析　本题考查离子放电顺序的应用，考查学生的分析判断能力。电解盐酸的方程式为2HClCl2↑＋H2↑，电解CuCl2溶液的方程式为CuCl2Cu＋Cl2↑，A选项错；电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，B选项错；电解NaBr溶液的方程式为2NaBr＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Br2，D选项错。
4．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　)
A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O]
C．KCl[KCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
答案　B
5．如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法中正确的是(　　)

A．X是负极，Y是正极
B．b电极的电极反应式为Na＋＋e－===Na
C．CuSO4溶液的pH逐渐减小
D．CuSO4溶液的pH不变
答案　C
解析　根据题意，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色，说明b极上有H2产生，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，即b为阴极，则Y为负极，X为正极，A、B错误；X为正极，则Pt作阳极，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，c(OH－)不断减小，则c(H＋)不断增大，溶液的pH逐渐减小，C正确，D错误。
题组3　电极反应式　电解方程式的书写
6．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
答案　C
解析　由图知，甲、丙为原电池，甲中Zn为负极，负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A错；丙中Fe为负极，C为正极，H＋向正极移动，C正确；乙、丁为电解池，乙中Ag作阳极，本身失电子，B错；D中放电顺序：I－>Cl－，开始产生I2，D错。
7．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
答案　D
解析　设混合溶液中CuSO4和NaCl的物质的量分别为1 mol和3 mol，根据放电顺序可看作是1 mol CuCl2、1 mol NaCl和1 mol Na2SO4，首先是电解CuCl2溶液，Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑，其次电解NaCl溶液，2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑，最后电解NaOH和Na2SO4的混合液，电解方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，故选D。
题组4　原电池、电解池的比较
8．关于下图所示①、②两个装置的叙述，正确的是(　　)

A．装置名称：①是原电池，②是电解池
B．硫酸浓度变化：①增大，②减小
C．电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中正极：Zn－2e－===Zn2＋
D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动
答案　B
解析　①中有外加电源，为电解池，②为原电池，A错误；①中电解水，硫酸浓度增大，②中负极材料消耗硫酸，硫酸浓度减小，B正确；②中正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，C错误；②中H＋向正极移动，D错误。
9.如图中，两电极上发生的电极反应为a极：Cu2＋＋2e－===Cu；b极：Fe－2e－===Fe2＋。下列说法不正确的是(　　)
A．装置中电解质溶液一定含有Cu2＋
B．该装置一定是化学能转化为电能
C．a、b可能是同种电极材料
D．a极上一定发生还原反应
答案　B
解析　该装置既可构成原电池，也可构成电解池。当构成原电池时，a极材料是活动性比铁差的金属或石墨，b极为铁，电解质溶液含Cu2＋；当构成电解池时，a极作阴极，b极作阳极且必须是铁电极，电解液中含Cu2＋。
10．将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是(　　)

A．Cu电极上发生还原反应
B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
C．片刻后甲池中c(SO)增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
答案　A
解析　K闭合后，Zn作原电池的负极，Cu作原电池的正极，Cu电极上发生还原反应；B选项中电子流向是由负极到正极，但a→b这一环节是溶液中的离子导电，电子并没沿此路径流动；C选项中SO浓度基本保持不变，只是盐桥中的Cl－和K＋分别向甲、乙两烧杯中移动；D选项中滤纸a点是阴极，H＋放电，溶液中OH－浓度增大，显碱性，滤纸a点变红色。
[能力提升题]
11．从NO、SO、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。
(1)两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是
________________________________________________________________________。
(2)若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是____________________________。
(3)两极分别放出气体，且体积比为1∶1，电解质的化学式可能是__________________。
答案　(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2
(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4　(3)HCl、BaCl2
解析　(1)组为电解水型，即阳极OH－放电，阴极H＋放电。(2)组阳极OH－放电，阴极排在H后的金属阳离子放电。(3)组气体体积比为1∶1，不是电解水型，经分析可得相应答案。
12．如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。

(1)①电源上b为________极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”，下同)。
②Z池中e为________极。
③连接Y、Z池线路中，电子流动的方向是d________e(填“→”或“←”)。
(2)①写出c极上反应的电极反应式：________________________
________________________________________________。
②写出Y池中总反应的化学方程式：____________________________
____________________________________________
________________________________________________________________________。
③写出Z池中e极上反应的电极反应式：___________________________
_____________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)①负　②阳　③←
(2)①2Cl－－2e－===Cl2↑
②2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
③Cu－2e－===Cu2＋
解析　d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应式分别为Cu2＋＋2e－===Cu、Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。
13．如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)写出下列电极反应式：
通入O2电极：_____________________
___________________________________________________；
A(Fe)电极：___________________________
_____________________________________________。
(4)乙池中反应的化学方程式为__________________________
________________________________________________________________________。
答案　(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
解析　根据题意，甲池是一个燃料电池，则乙池为电解池，在甲池中CH3OH发生氧化反应，为原电池的负极，O2发生还原反应，为原电池的正极，A与CH3OH极相连，为电解池的阴极，B为阳极，电极反应式为
甲池：负极：2CH3OH－12e－＋16OH－===2CO＋12H2O
正极：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－
乙池：阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
阴极：4Ag＋＋4e－===4Ag
总反应：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。
14．某温度下，取一定质量的硫酸铜溶液，用石墨作电极进行电解，当阳极产生标准状况下气体1.12 L时，CuSO4恰好被完全电解，得到密度为1.2 g·cm－3 的溶液200 mL。求：
(1)阴极的电极反应式为__________________________
______________________________________________。
总反应的离子方程式为___________________________
_____________________________________________。
(2)电解后所得溶液的pH为________。
(3)若要使电解后所得溶液恢复至电解前的原状态，需要加入何种物质(只要求写出一种)，其化学式为________，加入物质的质量为________g。
答案　(1)Cu2＋＋2e－===Cu　2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋　(2)0　(3)CuO　8(或CuCO3　12.4)
解析　由n(O2)＝0.05 mol可知通过的电子n(e－)＝0.2 mol，产生的n(H＋)＝0.2 mol，原CuSO4的物质的量为n(CuSO4)＝0.1 mol，电解消耗的H2O为0.1 mol即1.8 g。(2)c(H＋)＝＝1 mol·L－1，pH＝0。(3)电解产物是0.1 mol Cu和0.05 mol O2，加入0.1 mol(8 g)CuO或0.1 mol(12.4 g)CuCO3均可使溶液恢复到原状态。

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

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