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第07讲 电解池的原理

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知识精讲

实验探究——电解CuCl2溶液
实验操作
实验现象
实验分析

电流表指针发生偏转
电解质溶液导电，形成闭合回路
b极上逐渐覆盖了一层红色物质
析出金属铜，Cu2+ + 2e- === Cu
a极上产生刺激性气味的气体，使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝
产生了氯气，2Cl- - 2e- === Cl2↑
电解CuCl2溶液的总反应：CuCl2 Cu + Cl2↑

一、电解、电解池、放电
1．电解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而引起氧化还原反应的过程叫做电解。
2．电解池：把电能转化为化学能的装置，叫做电解池，也叫电解槽。
3. 放电：当离子到达电极时，失去/获得电子，发生氧化/还原反应的过程，称为放电。

二、电解池的基本规律
构成条件
①直流电源；②两个电极；③闭合回路；④电解质溶液或熔融电解质

电极
阳极
与电源_______相连，发生_______反应
阴极
与电源_______相连，发生_______反应
离子流向
阴离子移向______；阳离子移向______
电子流向
电源____极流向电解池____极；电解池____极流向电源____极

三、阴、阳极的放电顺序
1. 阳极放电顺序
（1）若是活性电极做阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应；
（2）若是 Pt、Au、C等惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电。
即：活泼金属＞S2-＞I -＞Br -＞Cl -＞OH-＞SO42-等（含氧酸根离子）＞F-。
2. 阴极放电顺序
（1）阴极上放电的总是溶液(或熔融电解质)中的阳离子，与电极材料无关；
（2）氧化性强的离子先放电，放电顺序如下：
Ag+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。

四、电极方程式的书写
1. 写出溶液中存在的离子并比较放电顺序
2. 根据氧化还原或题目信息，判断产物并写出电极反应

五、常见电解类型的电解规律
类型
电解质
反应式
溶液pH
复原方法
电解水型
H2SO4
阴极：_________________________
阳极：_________________________
总反应：_______________________
______
______
NaOH
______
Na2SO4
______
电解
电解质型
CuCl2
阴极：_________________________
阳极：_________________________
总反应：_______________________
______
______
放H2
生碱型
NaCl
阴极：_________________________
阳极：_________________________
总反应：_______________________
______
______
放O2
生酸型
CuSO4
阴极：_________________________
阳极：_________________________
总反应：_______________________
______
______

对点训练

题型一：放电顺序与放电产物的判断
【变1】（2021·福建福州·高二期中）用惰性电极电解等物质的量Na2SO4、AgNO3、KCl的混合液，最先从阴极和阳极上析出的物质分别是
A．H2和Cl2 B．Ag和Cl2 C．H2和O2 D．Ag和O2

题型二：电极方程式的书写
【例3】（2021·宁夏·银川市第六中学高二月考）用情性电极电解下列溶液
（1）电解KNO3溶液阳极反应___________
（2）电解CuCl2溶液阴极反应___________
（3）电解氢氧化钠溶液的总反应___________
（4）电解CuSO4与NaCl混合溶液开始时阳极反应___________，阴极反应___________

题型三：电解池中的计算
【例4】（2019·陕西·渭南市三贤中学高二期中）如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05 mol·L−1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 mol·L−1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是

A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1
C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1

题型四：电解池的基本原理
【例5】（2019·黑龙江·牡丹江一中高三月考）某实验小组用石墨作电极进行如下实验，实验观察到：a、d处试纸变蓝；b处变红，并局部褪色；c处无明显变化。下列说法中错误的是

A．a极为阴极，发生的电极反应为2H＋＋2e－=H2↑
B．b极为阳极，涉及的反应有2Cl－－2e－=Cl2↑、Cl2＋H2OHCl＋HClO
C．电解过程中，a点电势低于c点电势，所以电子由a点移向c点
D．若将铁丝改成铜丝，其余条件相同，电解一段时间后，能发现c处附近变蓝

题型五：电解池的分段电解
【变9-2】（2021·黑龙江实验中学高二期中）400 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)=0.6 mol·L-1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为400 mL，下列说法正确的是
A．原混合溶液中c(K+)为0.1 mol·L-1
B．上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol
D．电解后溶液中c(H+)为0.2 mol·L-1

【变7】（2021·江苏·泰州中学高二期中）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案(原理如图)，下列说法不正确的是

A．电源a端为负极
B．Fe3+对总反应起催化作用
C．阳极发生的电极反应式为2HCl-2e-=2H++Cl2
D．电路中转移1mol电子，需要消耗11.2LO2(标准状况)

题型六：电解质溶液的复原
【变10-2】（2020·江西南昌·高二期中）用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态，向溶液中加入(　　)

A．0.1 mol CuO B．0.1 mol CuCO3
C．0.075 mol Cu(OH)2 D．0.05 mol Cu2(OH)2CO3

题型七：原电池与电解池串联
【例11】（2021·福建三明·高二期中）液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图甲所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。以该燃料电池为电源电解足量饱和CuCl2溶液的装置如图乙所示。下列说法错误的是

A．甲中b电极为正极
B．理论上当燃料电池消耗0.15molO2时，乙中c电极增重19.2g
C．a电极的电极反应式为：N2H4-4e−+4OH−=N2+4H2O
D．燃料电池甲中OH−通过阴离子交换膜向a电极方向移动

提分特训

【题1】（2021·全国·高二）用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是
A．H2和Cl2 B．H2和O2 C．Cu和Cl2 D．Cu和O2

【题2】（2021·山东·高二期末）如图所示电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c、d均为铂电极，在电解过程中b电极有气体逸出，d电极质量增大。符合上述实验结果的一项是

X
Y
A
AgNO3
Na2CO3
B
Cu(NO3)2
Pb(NO3)2
C
FeSO4
Al2(SO4)3
D
MgSO4
CuSO4
A．A B．B C．C D．D

【题3】（2021·河南南阳·高二期中）用惰性电极电解下列各组中的三种溶液，电解过程中，溶液中pH依次为减小、不变、增大的是
A．HCl、HNO3、K2SO4 B．AgNO3、CuCl2、 Cu(NO3)2
C．CaCl2、 KOH、NaNO3 D．CuSO4、Na2SO4、KCl

【题4】（2020·云南·会泽县第一中学校高二期末）用石墨电极完成下列电解实验。
实验装置
实验现象

a处试纸变蓝；
b处变红，局部褪色；
c处无明显变化；
d处试纸变蓝
下列对实验现象的解释或推测不合理的是
A．a为电解池的阴极 B．b处有氯气生成，且与水反应生成了盐酸和次氯酸
C．c处发生了反应：Fe-3e－ = Fe3+ D．d处：2H2O+2e－=H2↑+2OH－

【题5】（2021·黑龙江·哈师大附中高一期末）在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作电极进行电解，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况下)，则原混合液中Cu2＋的物质的量浓度为
A．0.1 mol·L-1 B．0.2 mol·L-1 C．1 mol·L-1 D．2 mol·L-1

【题7】（2018·黑龙江·伊美区第二中学高二期末）如图所示，A、B、C三个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。

(1)A、B、C三个装置中属于电解池的是__。
(2)A池中Zn是__极，Cu极的电极反应式为__。
(3)B池中Pt棒上的电极反应为__。B池中的总反应化学方程式为__。
(4)C池中Cu极电极反应式为__。

【题9】（2021·福建·三明一中高二开学考试）回答下列问题
（1）请你将反应设计成原电池，并回答下列问题：
①该电池的正极材料可以是___________，也可选用___________等代替。
②画出你所设计的双液原电池的装置图，并标注出电极材料和电解质溶液。___________
③写出电极反应式：负极___________，正极___________。
④该电池负极材料质量减重3.2g，则电路中通过的电子的数目为___________。
（2）从、、Na+、Cu2+、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。(注意：请填写满足条件的所有电解质的化学式)
①若两极分别放出H2和O2时，电解质可能为___________(填化学式，下同)。
②若阴极析出金属，阳极放出气体，电解质可能为___________。
③若两极分别放出气体，且气体体积比为1∶1时，电解质只能为___________。

提分作业

【练1】（2020·全国·高二课时练习）用惰性电极电解CuSO4和NaCl 的混合溶液，开始时阴极和阳极上分别
析出的物质是
A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2

【练2】（2021·全国·高二课时练习）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都是石墨电极 D．M是阴极，N是阳极

【练3】（2019·山西阳泉·高二期末）用石墨电极电解稀硫酸的过程中，溶液pH的变化情况为
A．逐渐减小 B．逐渐增大 C．不改变 D．先减小，后增大

【练4】（2017·贵州凯里·高二期末）用惰性电极电解饱和食盐水，下列说法正确的是
A．电解过程中， Cl－向阳极方向移动，发生还原反应
B．电解一段时间后，阴极附近溶液pH增大
C．电解池中的总反应为：2H++2Cl－＝H2↑+Cl2↑
D．欲使电解池中的溶液恢复到电解前状态，应加入适量浓盐酸

【练5】（2017·湖北·高二月考）用石墨作电极完全电解含1 mol溶质X的溶液后，向溶液中加入一定量的物质Y能使电解液恢复到起始状态是
选项
X溶液
物质Y
A
CuCl2
1 mol Cu(OH)2
B
KOH
1 mol KOH
C
Na2SO4
1 mol H2SO4
D
AgNO3
0.5 mol Ag2O
A．A B．B C．C D．D

【练6】（2021·陕西省黄陵县中学高二期末）如图所示，A、B、C三个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。

(1)A、B、C三个装置中属于电解池的是_______。
(2)A池中Zn是_______极，Cu极的电极反应式为_______。
(3)B池中的总反应化学方程式为_______，若将B池的溶液换成饱和的食盐水，当电路中通过1mol电子时两极共产生的气体体积为_______(标准状况)。
(4)C池中Cu极电极反应式为_______。
(5)某化学学习小组在学完原电池后，以Zn+Fe2+=Zn2++Fe为电池总反应设计电池，该电池的正极反应式为_______。

【练7】（2021·河北·唐山一中高二期中）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时。观察到电流表的指针发生了偏转。

请回答下列问题：
（1）甲池为___________(填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)，通入电极的电极反应式为___________。
（2）乙池中A(石墨)电极的名称为___________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)。总反应的离子方程式为___________。
（3）当乙池中B极质量增加21.6g时，甲池中理论上消耗的体积为___________mL(标准状况下)，丙池中___________极析出___________g铜。
（4）若丙池中电极不变，将其溶液换成溶液，电键闭合一段时向后。甲中溶液的pH将___________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。