电解原理(人教版2019选择性必修1)(原卷版).docx

第二节 电解池
第1课时 电解原理

1.会描述电解池的工作原理，以变化观念书写电解池的电极反应式和总反应方程式。
2.熟悉电解规律和电解产物的判断方法，培养科学探究与创新意识。

一、 实验探究
1.【实验4-2】按下图所示装置完成实验，并填写下表。

实验现象
实验结论
与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层 .

与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸 .

2.实验原理分析
(1)通电时，在电场的作用下，溶液中的离子作 ，即 向a极迁移， 向b极迁移。
(2)a极电极反应式是 ，b极电极反应式是 ，总反应式是 。
(3)结论：在外接电源存在的条件下，借助电解池将 剂的电子转移给 剂。
二、电解原理
1.电解是使电流通过 或熔融电解质而在两个电极上引起 反应的过程。
2.电解池是将 转化为 的装置。
3.电极名称
（1）阴极：与电源 相连的电极，发生 反应；
（2）阳极：与电源 相连的电极，发生 反应。
4.电解池的构成条件：具有与 相连接的两个电极(阴极、阳极)，插入 溶液或熔融 中，形成 。
5.电子和离子移动方向
（1）电子：从电源 极流向电解池的 极，从电解池的 极流向电源的 极。
（2）离子：阳离子移向电解池的 极；阴离子移向电解池的 极。

探究任务一 电解时电极产物的判断
1．电解池阴、阳极的判断

2.电极产物的判断
(1)阳极产物的判断：
首先看电极，如果是活性电极，则电极材料失去电子，被溶解，溶液中的阴离子不失去电子。如果是惰性电极，则要看溶液中阴离子的失电子能力，根据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序： S2- >I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。
(2)阴极产物的判断：
直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(浓度大时)>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(浓度小时)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
3. 解答有关电解问题的步骤
(1)首先要判定是否为电解池，有外接直流电源则为电解池，否则不是电解池。
(2)对于电解池，首先要考虑阳极材料，若为惰性电极，溶液中的阴离子被氧化；若为活泼金属电极，则被氧化的是电极本身。
(3)若溶液中的阴、阳离子有多种，则要根据离子放电顺序判定什么离子先放电，什么离子后放电，并写出电极反应式。
(4)根据电极反应式解答相关问题。
【典例1】现用Pt作电极电解1 L浓度均为0.1 mol·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图，下列说法正确的是(　　)
A.电解开始时阴极有H2放出
B.电解开始时阳极上发生：Cu2++2e-=Cu
C.当电路中通过电子的量超过0.1 mol时，此时阴极放电的离子发生了变化
D.整个电解过程中， SO42-不参与电极反应
【变式训练1】 (2023·湖南师大附中高二月考)某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法不正确的是(　　)
A.电解过程中，铜电极上有H2产生
B.电解初期，总反应方程式为Cu+H2SO4CuSO4+H2↑
C.电解一段时间后，石墨电极上有铜析出
D.电解过程中，H+的浓度减小
探究任务二 使用惰性电极电解电解质溶液的基本类型
1.用惰性电极电解电解质溶液的基本类型
电解质
及类别
电极反应式
电解
物质
pH
变化
溶液复
原方法
H2SO4
含氧酸
阳极：4OH--4e-==2H2O+O2↑
阴极：4H++4e-==2H2↑
H2O
减小
加入
H2O
NaOH
强碱
增大
Na2SO4活泼金属的含氧酸盐
不变
HCl无氧酸，除HF外
阳极：2Cl--2e-==Cl2↑
阴极：2H++2e-==H2↑
HCl
增大
通入
HCl气体
CuCl2
不活泼金属的无氧酸盐，除氟化物外
阳极：2Cl--2e-==Cl2↑
阴极：Cu2++2e-==Cu
CuCl2
—
加入
CuCl2
NaCl
活泼金属的无氧酸盐
阳极：2Cl--2e-==Cl2↑
阴极：2H2O+2e-==H2↑+2OH-
NaCl、
H2O
增大
通入HCl
气体
CuSO4
不活泼金属的含氧酸盐
阳极：2H2O-4e-==O2↑+4H+
阴极：2Cu2++4e-==2Cu
CuSO4、
H2O
减小
加入
CuO或
CuCO3
2. 判断电极产物时的注意事项
(1)对阳极，首先看阳极材料是否为活性电极，若为活性电极，则阳极材料被溶解；若为惰性电极，则依据阴离子的放电顺序判断谁先放电，且注意溶液中OH－的存在。
(2)对阴极，不论阴极材料是什么，均按照阳离子的放电顺序判断谁先放电，且注意溶液中H＋的存在。
【典例2】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__________________。
【变式训练2】(2023·广东中山纪念中学高二检测)用惰性电极进行电解，下列说法正确的是(　　)
A.电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变
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

1．如下图所示装置中，属于电解池的是(　　)

2.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
3.下列关于电解池的叙述中，不正确的是(　　)
A.与电源正极相连的是电解池的阴极
B.电解池是电能转化为化学能的装置
C.溶液中的阳离子移向阴极
D.在电解池的阳极发生氧化反应
4.某校化学兴趣小组的同学在一次活动中做了一个“彩虹”实验。其装置如右图所示,在一U形管中装入含有紫色石蕊溶液的Na2SO4溶液,通直流电,一段时间后U形管内会形成一个倒立的三色“彩虹”,从左到右颜色的次序是(　　)
A.蓝、紫、红
B.红、蓝、紫
C.红、紫、蓝
D.紫、红、蓝
5.下图中能验证用惰性电极电解饱和氯化钠溶液(含酚酞)的电解产物的装置是(　　)

6.用石墨棒作电极，在Na+、Cu2+、Cl-、SO42-中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：
(1)当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质是　　　。 
(2)当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质是　　　。 
(3)当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质是　　　。 
(4)通过电子的物质的量与阴极析出金属的物质的量、阳极放出气体的物质的量之比为4∶2∶1时，电解质的化学式是　　　　　　。

1.把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3的混合物放入足量水中,经充分搅拌后,将所得溶液用石墨作为电极进行电解,阳极生成的物质是(　　)
A.H2　　 　B.Ag C.Cl2　　　D.O2
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
3.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]
4.在某电解质溶液里，用M和N作电极，通电一段时间后，发现M极质量减小，N极质量增大，符合这一情况的是(　　)
A.电解质溶液是稀硫酸
B.金属M是阳极，金属N是阴极
C.M和N是石墨电极
D.M是阴极，N是阳极
5. (2023·安徽合肥六校高二上学期期末)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
6.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
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.只有①②③
B.只有①②③④
C.只有①②③④⑤
D.①②③④⑤⑥
8.下图为以惰性电极进行电解的装置：

(1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式：
A：　 ， B：　 ， 总反应方程式：　 ；
C：　 ， D：　 ， 总反应方程式：　 ；
(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为　　　　　　　　　　　　　　。

9. (2023·福建厦门外国语学校高二检测)如下图所示，甲池的总反应式为N2H4+O2==N2+2H2O。下列说法正确的是(　　)

A.甲池中负极上发生的反应为N2H4-4e-==N2+4H+
B.乙池中石墨电极上发生的反应为2H2O-4e-==O2↑+4H+
C.甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小
D.甲池中每消耗0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出6.4 g固体
10.将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中溶液pH随时间t变化的曲线正确的是(不考虑Cl2的溶解)(　　)

11. (2023·山东昌邑文山中学高二检测)下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是(　　)

A.X是负极，Y是正极
B.Pt是阴极，Cu是阳极
C.CuSO4溶液的pH逐渐减小
D.CuSO4溶液的pH不变
12.将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解，且电解时间足够长。有以下结论：①溶液中几乎没有Br-；②电解质溶液为无色；③最终溶液显碱性；④K+、Na+和SO42-的浓度几乎没有变化。其中正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)(　　)
A.①②③ B.②③④
C.①②④ D.①③④
13.重铬酸钾又名红矾钾，是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子交换膜只允许阳离子透过)：

制备原理：2CrO42-(黄色)+2H+== Cr2O72- (橙色)+H2O。
(1)通电后阳极室产生的现象为　 ；
其电极反应式是　 。
(2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrO42-+4H2O==2Cr2O72-+4OH-+2H2↑+O2↑，若实验开始时在右室中加入38.8 g K2CrO4，t min后测得右室中K与Cr的物质的量之比为3∶2，则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为　　　　；此时电路中转移电子的物质的量为　　　　。 
14.A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：
阳离子
Na+、K+、Cu2+
阴离子
SO42-、OH-

上图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间(t)的关系图如上。据此回答下列问题：
(1)M为电源的　　　　(填“正”或“负”)极，电极b上发生的电极反应为　 。
(2)计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积　　　　。
(3)写出乙烧杯的电解总反应：  　。
(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行，为什么? 　 。
(5)要使丙恢复到原来的状态，操作是  　。