1.2.3 电解池的工作原理-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 苏教版（2019）

优化探究 专题1　化学反应与能量变化 第二单元　化学能与电能的转化 第3课时　电解池的工作原理 [课程标准要求]　1.从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及变化、电流形成的过程和原理。2.建立电解过程的思维模型,理解电解的规律,会判断电解的产物,会书写电解的电极反应式和总反应式。 任务一　电解池的工作原理 任务二　电解规律 课时作业　巩固提升 任务一　电解池的工作原理 1.电解熔融态氯化钠的原理分析 (1)电解熔融态氯化钠原理图 (2)过程分析 ①通电前 熔融NaCl中存在的微粒有　　　　,这些微粒做无规则(或自由)运动。  ②通电后 离子移动方向: Na+移向　　极,Cl-移向　　极。  电极上发生的反应: 阴极:　　　　　　　　　　　,发生　　　　反应;  阳极:　　　　　　　　　　　,发生　　　　反应。  Na+、Cl- 阴 阳 2Na++2e-===2Na 还原 2Cl--2e-===Cl2↑ 氧化　 (3)分析结论 熔融的NaCl在　　　　作用下发生了　　　　　　　　　,分解生成了 　　　　　　　　。  电解反应方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　。  直流电 氧化还原反应 Na和Cl2 2NaCl 2Na+Cl2↑ 2.电解和电解池 (1)电解:在直流电的作用下,在两电极上分别发生　　　　　　和 　　 　　的过程。  氧化反应 还原反应 电能 定义 将　　　转化为　　　的装置  构成 条件 ①直流电源 ②两个 电极 ③电解质溶液或熔融电解质 ④形成闭合回路 化学能 电极 反应 阳极:发生氧化反应 阴极:发生还原反应 电子 流向 阳极→电源正极,电源负极→阴极(电流方向与电子流向相反) 离子 移动 方向 阳离子→阴极,阴离子→阳极 3.电解氯化铜溶液实验探究 (1)按如图所示装置完成实验,并填写下表。 实验现象 实验结论 电流计指针发生偏转 _________________________________ 与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层　　　　  　　　　　,阴极的电极反应式: Cu2++2e-===Cu  与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生,能使湿润的淀粉碘化钾试纸　　　  产生了　　　　,阳极的电极反应式: 2Cl--2e-===Cl2↑  说明电解质溶液导电,形成闭合回路 红色物质 析出金属铜 变蓝 氯气 (2)实验原理分析 ①氯化铜溶液中存在的离子有　　　　　　　　　　　　,通电前 这些离子在溶液中做自由运动。  ②通电时在电场的作用下,溶液中的离子做　　　　　　　　,即 　　　　趋向a极,　　　　　趋向b极。  ③a极(阳极)Cl-的　　　　性大于OH-,因而Cl-被　　　　为Cl2,b极(阴极)Cu2+的　　　性大于H+,因而Cu2+被　　　　为Cu。  Cu2+、Cl-、H+、OH- 定向运动 Cl-、OH- Cu2+、H+ 还原 氧化 氧化 还原 (1)电解池的两个电极必须是活泼性不同的电极。(　　) (2)电解池是把化学能转化为电能的装置。(　　) (3)电解质溶液导电的过程为物理过程。(　　) (4)电解池的阴极是指和直流电源负极相连的电极。(　　) (5)电解池在工作时,阴极上发生还原反应。(　　) (6)某些不能自发的氧化还原反应,可以通过电解来实现。(　　) × × × √ √ √ 如图所示是电解稀盐酸的装置,其中c、d为石墨电极。试回答下列问题: (1)a电极为　　　　,b电极为　　　　　　。  (2)c电极为　　　　,电极反应式为　　　　　　　　　　　,  发生了　　　　反应。  d电极为　　　　,电极反应式为　　　　　　　　　,  发生了　　　　　反应。  (3)电解过程中,氢离子向　　　(填“阴”或“阳”,下同)极移动,氯离子向 　　极移动。电解总反应式为　　　　　　　　　　　 　。  正极　 负极 阳极 2Cl--2e-===Cl2↑ 氧化 阴极 2H++2e-===H2↑ 还原 阴 阳 2HClH2↑+Cl2↑ 1.某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在图中,下列有关分析完全正确的是(　　) B 选项 A B C D a电极 阳极 阴极 阳极 阴极 d电极 正极 正极 负极 负极 Q离子 阳离子 阳离子 阴离子 阴离子 根据题图知,该装置有外接电源,属于电解池,根据电子流向知,c是负极,d是正极,a是阴极,b是阳极,电解时,电解质溶液中阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,则Q离子是阳离子,P离子是阴离子,故B正确。 2.如图中X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无味气体放出。表中符合这一情况的是(　　) A 选项 a极板 b极板 X电极 Z溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 负极 CuCl2 由通电后a极板质量增加可知,溶液中阳离子在a极板处析出,则a为阴极,X为负极,因B项中a极板处不析出金属,故可知B、C均错误;D中b极反应式为2Cl--2e-===Cl2,由题给信息b极板处有无色无味气体放出可知D错误。   电解池阴极和阳极的判断依据 任务二　电解规律 1.电极反应规律 (1)阴极:无论是惰性电极还是活泼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+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。 (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:活泼金属阳极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-。 2.分析电解问题的思维程序 (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、电荷是否守恒。 (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、离子浓度的变化、pH变化等。   (1)活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。 (2)电解的离子方程式中,若参与电极反应的H+或OH-是由水电离出来的,则用H2O作为反应物。 3.电解后溶液的复原规律 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液,请填写表格: 类型 电解质溶液 电极反应特点 pH变化 复原加 入的物质 电解水型 含氧酸(如H2SO4) 阴极:4H++4e- ===2H2↑ 阳极:2H2O-4e-===O2↑+4H+ 　   　　  强碱(如NaOH) 阴极:4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 阳极:4OH--4e-===2H2O+O2↑ 　  　 　  活泼金属的含氧酸盐溶液(如Na2SO4) 阴极:4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 阳极:2H2O-4e- ===O2↑+4H+ 　   　 　  减小 H2O 增大 H2O 不变 H2O 类型 电解质溶液 电极反应特点 pH 变化 复原加 入的物质 电解电解质型 无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液(如HCl、CuCl2) 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 　  　 　    活泼金属的无氧酸盐溶液(如NaCl) 阴极:2H2O+2e-===H2↑+2OH-阳极:电解质阴离子放电 　   　 　    不活泼金属的含氧酸盐溶液(如AgNO3、CuSO4) 阴极:电解质阳离子放电 阳极:2H2O-4e-===O2↑+4H+ 　   　 　  　 　  　 　  增大 电解质 增大 无氧酸 减小 金属氧 化物或 碳酸盐 4.电解池中的守恒规律 (1)基本原理 根据电子守恒,同一电路中各电极转移的电子数相等。 (2)解题方法 ①书写出各极的电极反应式(多种物质放电,按照放电顺序书写各个电极反应式)。 ②同一电路中转移的电子数是相等的,利用电子守恒使各电极得失电子数均相等,在各极反应式中建立联系。 (1)用石墨作电极电解氯化钠和硫酸铜的混合液,最初一段时间阴极和阳极生成的物质分别是铜和氯气。(　　) (2)用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na++e-===Na。(　　) (3)用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+。(　　) (4)用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag++2H2O4Ag+4H++O2↑。(　　) √ √ × √ (5)用铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu+2HClCuCl2+H2↑。 (　　) (6)电解任何物质,阳极失电子总数与阴极得电子总数相等。(　　) (7)用惰性电极电解盐酸、稀硫酸,H+放电,溶液的pH逐渐增大。(　　) √ √ × 1.下列装置的线路接通后,经过一段时间,溶液的pH明显下降的是(　　) D 该电池总反应式是Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,消耗H2SO4,c(H+)降低,pH增大,A不符合题意;该装置为电解池装置,总反应式是Cu+2H2O Cu(OH)2+H2↑,消耗H2O,c(OH-)增大,pH增大,B不符合题意;电解饱和食盐水,总反应式是2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,c(OH-)增大,pH增大,C不符合题意;电解CuSO4溶液的总反应式是2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4,溶液中c(H+)增大,pH降低,D符合题意。 2.为了加深对电解规律的理解,某同学做了以下探究,要求从H+、Cu2+、Na+、S、Cl- 5种离子中两两组成电解质,按下列要求进行电解: (1)以碳棒为电极,电解过程中电解质质量减少,水量不变,则采用的电解质是　　　　　　　　。若要恢复到电解前的状态,应加入的物质是 　　　　　　　　　　。  HCl、CuCl2　 HCl、CuCl2 (1)以碳棒为电极,电解过程中电解质质量减少,水量不变,则阳离子只能为H+、Cu2+,阴离子只能是Cl-,其电解质分别是HCl、CuCl2。 (2)以碳棒为电极,电解过程中电解质质量不变,水量减少,则采用的电解质是　　　　　 　　。若要恢复到电解前的状态,应加入的物质是　　　　　　　　。  Na2SO4、H2SO4 H2O (2)实质上是电解水,H+、OH-分别在两极上放电,其电解质是Na2SO4、H2SO4。 (3)以碳棒为阳极,铁棒为阴极,电解过程中电解质和水量都减少,则电解质是　　　　　　。若要恢复到电解前的状态,应加入的物质是 　　　　　　。  CuSO4、NaCl CuO或CuCO3、HCl (3)若电解质是CuSO4,2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑,若恢复到原状态,可加入CuO,也可加入CuCO3;若电解质是NaCl,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,要恢复到原状态可通入HCl。 电解后溶液pH的变化规律 (1)电解区域:①当阴极是由H+放电产生H2时,阴极区pH 变大;②当阳极是由OH-放电产生O2时,阳极区pH变小。 (2)电解质溶液:①电解过程中,既产生H2,又产生O2,实质是电解水,溶液浓度增大(饱和溶液除外),因而原溶液若呈酸性,则pH变小;原溶液若呈碱性,则pH变大;原溶液若呈中性,则pH不变。②电解过程中,无H2和O2产生,pH几乎不变。③电解过程中,只产生H2,溶液中OH-浓度增大,pH变大。④电解过程中,只产生O2,溶液中H+浓度增大,pH变小。 1.用惰性电极电解足量的下列溶液,一段时间后,再加入一定量的另一种物质(方括号内),不能使溶液与原来溶液一样的是(　　) A.CuCl2[CuCl2]　　　　　　 B.NaOH[H2O] C.NaCl[HCl] D.CuSO4[Cu(OH)2] D A项,CuCl2Cu+Cl2↑,故加入CuCl2可使CuCl2溶液复原;B项,电解NaOH溶液实质是电解水:2H2O 2H2↑+O2↑,故加水复原;C项, 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,减少的n(H2)∶n(Cl2)=1∶1,故加入HCl复原;D项,2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4,减少Cu、O两种原子,故不能加入含H元素的Cu(OH)2。 2.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++2H2O 2Cu+4H++O2↑ ②Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑ ③2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- ④2H2O2H2↑+O2↑ A.①②③ B.①②④　 C.②③④ D.②④ C 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,电解过程分为第一阶段:阳极上Cl-放电、阴极上Cu2+放电;第二阶段:阳极上Cl-放电,阴极上H+放电;第三阶段:阳极上OH-放电,阴极上H+放电。设溶液体积为1 L,c(CuSO4)=1 mol·L-1,c(NaCl)=3 mol·L-1,则n(CuSO4)=n(Cu2+)=1 mol,n(NaCl)=n(Cl-)=3 mol。根据转移电子守恒,第一阶段:阳极上Cl-放电、阴极上Cu2+放电,当铜离子完全消耗时转移电子的物质的量为2 mol,转移2 mol电子时消耗2 mol Cl-,所以Cl-还剩余1 mol,则此时发生的电池反应为②;第二阶段:阳极上Cl-放电,阴极上H+放电,当Cl-完全消耗前,发生的电池反应为③;第三阶段:阴极上H+放电,阳极上OH-放电生成O2,所以发生的电池反应为④。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [对点训练] 题组一　电解及其装置(电解池) 1.如图所示装置中,属于电解池的是(　　) 9 10 C 11 12 13 14 电解池是把电能转化为化学能的装置,A没有外加电源,属于原电池,故A错误;B装置也没有外加电源,故B错误;C为电解氯化铜溶液的装置图,故C正确;没有形成闭合回路,不能构成电解池,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 2.下列有关电解的说法错误的是(　　) A.与电源正极相连的是阳极 B.与电源负极相连的是阴极 C.在阴极上发生氧化反应 D.阴离子向阳极方向移动 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 与电源正极相连的是电解池的阳极,发生氧化反应,故A正确;与电源负极相连的是电解池的阴极,发生还原反应,故B正确、C错误;电解池中,电解质溶液中阴离子向阳极方向移动,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 3.下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法,正确的是(　　) A.电解过程中阳极的质量不断增加 B.电解过程中溶液的pH不断升高 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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 用惰性电极电解AgNO3溶液,电解总反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+ O2↑+4HNO3,阴极上析出Ag,阳极上放出O2,A、D错误;由于生成HNO3,溶液的pH降低,B错误;要使溶液恢复到电解前的状况要加入的物质应是Ag2O,C正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 题组二　电解规律 4.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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,阳离子的放电顺序:Cu2+>H+>Na+,阴离子的放电顺序:Cl->OH->酸根离子,因此用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,阳极Cl-先失电子生成Cl2,阴极Cu2+先得电子生成Cu,即最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是Cu和Cl2,C符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 5.在水中加等物质的量的Ag+、Ba2+、Na+、S、Cl-,将该溶液放入用惰性材料作电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物的质量比为(　　) A.35.5∶108 B.16∶1 C.108∶35.5 D.8∶1 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 在水中加等物质的量的Ag+、Ba2+、Na+、S、Cl-,Ag+和Cl-反应生成氯化银沉淀,Ba2+和S反应生成硫酸钡沉淀,故所得溶液中含Na+、N ,通电片刻,Na+、N均不放电,水提供的H+、OH-分别在阴极和阳极上放电,则氧化产物为氧气,还原产物为氢气,电极上得失电子数相等,该反应相当于电解水,故氧化产物与还原产物的质量比为8∶1,D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 6.用石墨作电极,电解1 mol·L-1下列物质的溶液,则电解前后溶液的pH保持不变的是(　　) A.硫酸　　　　　　　　 B.氢氧化钠 C.硫酸钠 D.氯化钠 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 用惰性电极电解硫酸溶液、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液的实质是电解水,浓度增大,硫酸溶液的pH减小,氢氧化钠溶液的pH增大,硫酸钠溶液的pH不变;电解氯化钠溶液时生成氢氧化钠,溶液的pH增大。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 7.甲、乙两同学,均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液,各通电一段时间后,甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1 mol CuO和0.1 mol Cu(OH)2,都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为(　　) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 14 加入0.1 mol CuO后溶液恢复到电解前的浓度,可知发生反应 2H2O+2CuSO42Cu+O2↑+2H2SO4　转移电子 2 mol 4 mol 0.1 mol 0.2 mol 故转移电子的总物质的量为0.2 mol; Cu(OH)2从组成上可看成CuO·H2O,加入0.1 mol Cu(OH)2后溶液恰好恢复到电解前的浓度,即电解了0.1 mol硫酸铜,并电解了0.1 mol H2O,由电解的总反应式可知, 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 2H2O+2CuSO42Cu+O2↑+2H2SO4　转移电子 2 mol　 4 mol 0.1 mol　　　 0.2 mol 2H2O2H2↑+O2↑　转移电子 2 mol　 4 mol 0.1 mol　　 0.2 mol 所以电解过程中共转移电子的物质的量为0.2 mol+0.2 mol=0.4 mol, 则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为0.2 mol∶ 0.4 mol=1∶2,B正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 [综合强化] 8.为探究电解的放电规律,进行如下实验: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 序号 阳极 材料 阴极 材料 电解质 阳极 产物 阴极 产物 ① 石墨 石墨 0.1 mol·L-1 CuCl2溶液 Cl2 Cu 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 铜 石墨 0.2 mol·L-1 CuSO4溶液 Cu2+ Cu ⑤ 石墨 石墨 熔融NaCl Cl2 Na 下列说法错误的是(　　) A.对比①②可知,阴极放电顺序是Cu2+>H+>Na+ B.对比①③可知,阳极放电顺序是Cl->OH->S C.对比③④可知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电 D.对比①⑤可知,电解得到金属只能用熔融态,不能用水溶液 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 ①中阳离子是Cu2+和H+,阴极产物是Cu,放电顺序:Cu2+>H+,②中阳离子是Na+和H+,阴极产物是H2,放电顺序:H+>Na+,综上所述,放电顺序:Cu2+>H+>Na+,A正确;根据①知道离子放电顺序:Cl->OH-,根据③知道离子放电顺序:OH->S,B正确;电解池的阳极若是活性电极,则金属电极本身失电子,发生氧化反应,对比③④可知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电,C正确;电解得到金属不一定只能用熔融态,如①中电解氯化铜溶液可以得到金属铜,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 9.利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是(　　)   A.a为直流电源的负极 B.阴极的电极反应式为2HS+2H2O C.阳极的电极反应式为SO2+2H2O-2e-===S+4H+ D.电解时,H+由阴极室通过阳离子交换膜转移到阳极室 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 SO2失去电子被氧化成S,所以SO2所在的区为阳极区,阳极与电源正极a相连,a为直流电源的正极,A错误;阴极得电子发生还原反应,电极反应式为2HS+2H++2e-===S2+2H2O,B错误;在阳极SO2失去电子被氧化成S,阳极的电极反应式为SO2+2H2O-2e-===S+4H+,C正确;阳离子交换膜只允许阳离子通过,电解时,阳离子移向阴极,所以H+由阳极室通过阳离子交换膜转移到阴极室,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 10.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电极上有气体逸出,d电极质量增大。符合上述实验结果的一项是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 选项 X Y A AgNO3 Na2CO3 B Cu(NO3)2 Pb(NO3)2 C FeSO4 Al2(SO4)3 D MgSO4 CuSO4 首先根据电源正、负极可知,a、c为阳极,b、d为阴极,然后根据用惰性电极电解时离子的放电顺序,阳离子的放电顺序(阴极):Ag+>Hg2+>Fe3+> Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+,阴离子的放电顺序(阳极):S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子,即可判断。A项,b电极上Ag+放电生成固体银,d电极上水放电生成H2和OH-,错误;B项,b电极上Cu2+放电生成固体铜,d电极上Pb2+放电生成固体铅,错误;C项,b电极上Fe2+放电生成固体铁,d电极上水放电生成H2和OH-,错误;D项,b电极上水放电生成H2和OH-,d电极上Cu2+放电生成固体铜,电极质量增大,正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 11.有三个烧杯,分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液,均以Pt作电极,将它们串联在一起电解一段时间,测得电极增重总和为2.8 g,这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为(　　) A.4∶1　　　　　　　　　 B.1∶1 C.4∶3 D.3∶4 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 C 串联电路中,相同时间内各电极得电子或失电子的物质的量相同,各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少,只要判断出生成何种气体及生成一定物质的量该气体所得失电子的物质的量,就可以通过得失电子守恒判断气体体积之比。第一个烧杯中放出Cl2,第二个烧杯中放出Cl2和H2,第三个烧杯中放出O2。在有1 mol电子转移时,生成的气体的物质的量分别是0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol和0.25 mol。所以共放出有色气体(Cl2)0.5 mol+0.5 mol=1 mol,无色气体(O2和H2)0.5 mol +0.25 mol=0.75 mol。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 12.如图所示为在直流电源的作用下电解CuSO4溶液的装置,其中A、B为石墨电极,a、b为电源的两极,当接通电源,通电一段时间后,将B电极取出,洗干净并干燥后称量,其质量增加了3.2 g,则: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 (1)a电极为电源的　　　极。  (2)写出电极反应式:A极: 　　　　　　　　　　　　,  B极:　 　　　　　　　　　　。  (3)若使反应后的溶液恢复到原来状态,则应该加入　　　　, 质量为　　　　g。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 正 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 2Cu2++4e-===2Cu CuO 4.0 B电极质量增加,则B电极为电解池的阴极,阴极发生还原反应,铜离子得到电子转化为铜单质,阴极与电源的负极相连,因此b电极为电源的负极、a电极为电源的正极。A电极为电解池的阳极,发生氧化反应,水失去电子转化为氧气和氢离子。应补充氧化铜使电解质溶液恢复到原来状态,阴极析出的铜的质量为3.2 g,而氧化铜中铜的质量分数为80%,因此需要补充的氧化铜的质量为4.0 g。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 13.25 ℃时,用石墨电极电解2.0 L 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液。5 min后,在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。回答下列问题: (1)发生氧化反应的是　　　极,电极反应式为　　　　　　　　　　。  (2)若电解后溶液的体积不变,则电解后溶液的pH为　　　　[pH=-lg c(H+)]。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 阳 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 1 (2)电解硫酸铜溶液时,反应生成铜、氧气和硫酸,电解的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,由题给信息5 min后,在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成及电解方程式可知电解后溶液中c(H+)== 0.1 mol·L-1,则溶液的pH=-lg 0.1=1。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 (3)若将溶液恢复到与电解前一样,则需加入　　　　mol的　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 0.1 CuO (3)电解后生成的0.1 mol Cu和0.05 mol O2脱离该体系,相当于0.1 mol CuO,因此若将溶液复原,则应加入0.1 mol CuO。 (4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极,当析出6.4 g Cu时,两铜片的质量相差　　　　g,电解液的pH　　　　(填“变小”“变大”或“不变”)。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 12.8 不变 (4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极,该装置为电镀池,阳极上铜失去电子发生氧化反应生成铜离子,阴极上铜离子得到电子发生还原反应生成铜,由得失电子守恒可知,若阴极上析出6.4 g铜,阳极溶解6.4 g铜,则电解后两铜片的质量差为6.4 g+6.4 g=12.8 g,由于溶液中氢离子浓度不变,则电解液的pH不变。 14.A、B、C为三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 阳离子 Na+、K+、Cu2+ 阴离子 S、OH- 图1所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨。 接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。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 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 负 4OH--4e-===2H2O+O2↑ (1)乙中c电极质量增加,则c处发生的电极反应为Cu2++2e-===Cu,即c电极为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极。而Cu2+只能和S结合,可以确定B为硫酸铜;由常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图,可以确定A为KOH或NaOH,C为Na2SO4或K2SO4。甲中为KOH或NaOH溶液,相当于电解H2O,阳极b处为OH-放电,即4OH--4e-===2H2O+ O2↑。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 (2)写出乙烧杯中反应的化学方程式:______________________________  　　　　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 2H2SO4 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+ (2)乙烧杯中是电解CuSO4溶液,反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。 (3)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? ____________________________________________________ 　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 能,因为硫酸铜溶液已转变为硫酸溶液,反应变为电解水的 反应 (3)乙中铜全部析出后,电解质变为H2SO4,所以电解反应仍能继续进行。 (4)若经过这一段时间后,要使丙恢复到原来的状态,需要进行的操作是 　　　　　　　　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 向丙烧杯中加入一定量水 $$