第18期 电解池-【数理报】新教材2023-2024学年高二化学选择性必修1同步学案（人教版2019）

书 例１铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几 十微米的氧化铝膜．某研究性学习小组模拟工业法对铝 片表面进行氧化处理．他们的实验步骤如下： ａ．铝片的预处理，取出一定大小的铝片，依次用苯、 酒精擦洗铝片的表面． ｂ．用水冲洗经有机物擦洗的铝片，浸入 ６０℃ ～ ７０℃的２ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ溶液中，约１ｍｉｎ后，取出用水 冲洗干净，再用钼酸铵溶液处理以抑制电解生成的氧化 铝被电解质溶液———硫酸溶解． ｃ．阳极氧化．以铅为阴极，铝片为阳极，以硫酸溶液 为电解液，按照下图连接电解装置，电解４０ｍｉｎ后取出 铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理２０～３０ｍｉｎ，即 可得到更加致密的氧化膜． 试回答下列问题： （１）下列有关说法正确的是 （填序号）． Ａ．电解时电流从电源正极→导线→铝极，铅极→导 线→电源负极 Ｂ．在电解过程中，Ｈ＋向阳极移动，ＳＯ２－４ 向阴极移 动 Ｃ．电解过程中阳极周围的ｐＨ明显增大 Ｄ．电解的总反应式可表示为：２Ａｌ＋６Ｈ＋ 通电 ２Ａｌ３＋ ＋３Ｈ２↑ （２）阴极的电极反应式为 ． 解析：（１）电流从电源正极流出，经过电解池的阳 极，再经过电解池的阴极，最后回到电源的负极，Ａ正 确；电解过程中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移 动，Ｂ错误；该电解池中，阳极是金属铝反应：３Ｈ２Ｏ＋２Ａｌ －６ｅ－ Ａｌ２Ｏ３＋６Ｈ ＋，阴极是 Ｈ＋放电：６Ｈ＋ ＋６ｅ  － ３Ｈ２↑，所以ｐＨ明显增大的区域是阴极，而不是阳 极，Ｃ错误；依据电极反应式可知电解的总反应式是： ２Ａｌ＋３Ｈ２Ｏ 通电 Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２↑，Ｄ选项错误． （２）阴极的电极反应式为２Ｈ＋＋２ｅ－ Ｈ２↑． 答案：（１）Ａ　（２）２Ｈ＋＋２ｅ－ Ｈ２↑ 例２某化学研究小组以铜为电 极电解饱和食盐水，探究过程如下： 【实验１】如右图装置，电源接通 后，与电池负极相连的铜丝上有大量 气泡产生；与电池正极相连的铜丝由 粗变细．电解开始３０ｓ内，阳极附近 出现白色浑浊，然后开始出现橙黄色 浑浊，此时测定溶液的 ｐＨ约为１０．随着沉淀量的逐渐 增加，橙黄色沉淀慢慢聚集在试管底部，溶液始终未出 现蓝色． 【实验２】将实验１中试管底部的橙黄色沉淀取出， 分别装在两支小试管中，以后的操作和现象如下： 序号 操作 现象 ① 滴入稀硝酸溶液 沉淀溶解，有无色气泡产生，最 终得到蓝色溶液 ② 滴入稀硫酸溶液 橙黄色沉淀转变为紫红色不溶 物，溶液呈现蓝色 【阅读资料】常见铜的化合物颜色如下： 物质 颜色 物质 颜色 氯化铜 固体呈棕色，浓溶液呈 绿色，稀溶液呈蓝色 氢氧化亚铜 （不稳定） 橙黄色 碱式氯化铜 绿色 氢氧化铜 蓝色 氧化亚铜 砖红色或橙黄色 氯化亚铜 白色 请回答下列问题： （１）铜的常见正化合价为 、 ，最终 试管底部橙黄色沉淀的化学式为 ． （２）阴极上发生的反应为 ； 阳极上发生的反应为 ． 解析：实验１中，阳极附近首先出现白色浑浊，此浑 浊是氯化亚铜，所以阳极反应为铜失去电子得到 Ｃｕ＋， Ｃｕ＋结合溶液中的Ｃｌ－生成ＣｕＣｌ白色沉淀，电极反应是 Ｃｕ－ｅ－ ＋Ｃｌ－ ＣｕＣｌ↓，阴极是溶液中的阳离子反 应，即为：２Ｈ＋＋２ｅ－ Ｈ２↑或２Ｈ２Ｏ＋２ｅ － Ｈ２↑ ＋２ＯＨ－，则电解质溶液显碱性，白色沉淀 ＣｕＣｌ要转化 为橙黄色的氢氧化亚铜，又由于氢氧化亚铜不稳定，所 以最终生成的橙黄色沉淀是 Ｃｕ２Ｏ，溶液中并没有生成 Ｃｕ２＋．实验２中，Ｃｕ２Ｏ和硝酸发生氧化还原反应，＋１价 的铜被氧化成蓝色的 Ｃｕ２＋，硝酸被还原为 ＮＯ气体， Ｃｕ２Ｏ和稀硫酸则为在酸性条件下的歧化反应，生成 Ｃｕ２＋和Ｃｕ． 答案：（１）＋１　＋２（不写“＋”不得分）　Ｃｕ２Ｏ （２）２Ｈ＋ ＋２ｅ－ Ｈ２↑或２Ｈ２Ｏ＋２ｅ － Ｈ２↑ ＋２ＯＨ－　Ｃｕ＋Ｃｌ－－ｅ－ ＣｕＣｌ↓ 书 由于电解质溶液的种类不同，电解后溶液的成分、 溶液的酸碱性或溶液的浓度会发生改变，如何使电解一 段时间后的电解质溶液恢复到原来的状况，是学电解知 识的一类问题．本文以惰性电极为例，结合不同的电解 类型分析如下： 例１用惰性电极电解 ＮａＯＨ溶液，一段时间后，再 加入以下何种物质会使电解质溶液恢复到原状况 （　　） Ａ．Ｈ２Ｏ　　Ｂ．Ｎａ２Ｏ　　Ｃ．Ｎａ　　Ｄ．ＮａＯＨ 解析：首先要清楚 ＮａＯＨ溶液中的离子种类，再弄 清离子的放电顺序，分析生成的产物，以便确定所加的 物质． 溶液中的阴离子：ＯＨ－，阳离子：Ｎａ＋、Ｈ＋，根据优先 放电顺序，阴极是Ｈ＋得电子，电极反应式为：２Ｈ＋＋２ｅ  － Ｈ２↑，阳极是 ＯＨ －失电子，４ＯＨ－ －４ｅ－ ２Ｈ２Ｏ＋ Ｏ２↑．据此可知，电解ＮａＯＨ溶液实际是电解水，所以加 入水可以