4.2 电解池 第1课时 电解原理（讲义）化学人教版选择性必修1

本讲义聚焦电解原理核心知识点，系统梳理电解池构成、电子与离子移动规律、电极反应书写及惰性电极电解溶液的四种类型，衔接第三章水溶液离子平衡，为后续电化学应用搭建学习支架。 通过CuCl2电解实验探究、电极反应模型建构（科学思维）和分层题型设计，学生可提升实验分析与推理能力（科学探究与实践）。课中辅助教师高效授课，课后助力学生通过随学随练与综合应用查漏补缺，强化知识结构化。

第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 第1课时 电解原理 课标要点 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其变化、电流形成的过程和原理。 2．建立对电解过程的系统分析认识的思维模型，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。 学习重难点 重点：理解电解原理；惰性电极电解溶液的一般规律。 难点：不同材料作阳极电解产物的判断、电解质溶液变化分析。 知识点 电解原理 1．电解的概念 在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 2．电解池及其构成 (1)电解池：将电能转化为化学能的装置。 (2)电解池的构成 ①直流电源； ②有与直流电源相连的两个电极； ③电解质溶液(或熔融电解质)； ④形成闭合回路。 3．电解原理 ①电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极； ②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。 ③电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→电解池阴极→电源极。 4．电解原理的实验探究 (1)实验装置： （2） 实验步骤：在U型管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极(如图4-9)，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒附近。接通直流电源，观察U型管内的现象和试纸颜色的变化。 （3） 实验现象：通电一段时间可观察到与电源正极相连的碳棒附近有气泡产生，并有刺激性气味，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，证明产生的气体是氯气；与电源负极相连的碳棒底部有红色的固体覆盖。 （4） 实验结论： ①CuCl2溶液在电流作用下发生了化学变化，分解生成了Cu和Cl2。 ②电解过程中电能转化为化学能。 ③电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。 （5） 电极方程式 阳极：2Cl-－2e-=Cl2↑ 阴极：Cu2++2e-=Cu 总反应式：CuCl2Cu+Cl2↑ 特别提醒 电解质溶液的导电过程实质上就是其电解过程。 在电解池中电子流向：电子由电源的负极→电解池的阴极，再由电解质溶液→电解池的阳极→电源正极。 溶液中离子的移动方向：溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 随学随练 1．下列关于电解池的叙述不正确的是(　　) A．在电解池的阴极发生还原反应 B．与电源负极相连的是电解池的阳极 C．电解池溶液中的阴离子移向电解池的阳极 D．电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极 【答案】B 【解析】A．电解池中，与外接电源负极相连的为阴极，阳离子在阴极得电子发生还原反应，故A正确；B.电解池中，与外接电源负极相连的为阴极，故B错误；C.电解池中，阴离子移向电解池的阳极，阳离子移向电解池的阴极，故C正确；D.电解池中，电子从电源的负极经导线流入电解池的阴极，故D正确。 2．下列叙述正确的是( ) ①电解池是将化学能转变成电能的装置 ②原电池是将电能转变成化学能的装置 ③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化 ④电解池两个电极材料可以相同 A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③ 【答案】B 【解析】①电解池是将电能转变成化学能的装置，故①错误；②原电池是将化学能转变成电能的装置，故②错误；③金属和石墨均为自由电子导电，属于物理变化；电解质溶液导电的实质是电解，属于化学变化，故③正确；④电解池连接外接电源，两个电极材料可以相同也可以不同，故④正确；选B。 3．下列说法中正确的是( ) A．电解氯化铜溶液就是氯化铜的电离 B．电解氯化铜溶液是化学变化，不通电也能发生 C．氯化铜溶液是强电解质 D．电解是最强的氧化还原手段，不能自发进行的氧化还原也可以发生 【答案】D 【解析】A、电解氯化铜溶液就是电解氯化铜本身，电解总反应方程式为：CuCl2Cu＋Cl2↑，氯化铜是强电解质，完全电离：，故A错误；B、电解氯化铜溶液是化学变化，需要通电才能发生，故B错误； C、氯化铜是强电解质，溶液是混合物，故C错误； D、电解池反应是外加电源强迫下的氧化还原反应，不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现，故D正确。故选D。 知识点 电解池电极方程式的书写(重点) 1．首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 2．再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。 3．然后排出阴、阳两极的放电顺序： 阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。 阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。 4．分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 5.最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。 教材延伸 1．书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写电解反应方程式时，弱电解质一定要写成化学式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 2．书写电极反应式时，首先根据题干要求及信息大胆写出反应物和生成物，然后根据“阴(极)得(e－)阳(极)失(e－)”加上得、失电子数目，最后根据电解质溶液酸碱性补上H＋、OH－或H2O，依据电荷守恒定律配平反应式。 3．要确保两极得、失电子数目相等，且电解反应方程式注明条件“电解”或“通电”。 4．电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。 5.Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋而不是得到单质Fe。 随学随练 1．下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中错误的是(　　) A．电解饱和食盐水，阴极：Na＋＋e－===Na B．电解CuSO4溶液，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu C．电解熔融NaCl，阴极：Na＋＋e－===Na D．电解NaOH溶液，阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 【答案】A 【解析】A中电解饱和食盐水时，阴极应是H2O电离出的H＋得电子放出H2。 2．用如图装置完成电解实验，对实验现象的解释或推测合理的是(　　) A．a处的试纸变红 B．b电极是正极 C．a处发生的电极反应：Fe－2e－===Fe2＋ D．b处发生的电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ 【答案】D 【解析】A．在a极水中的H＋得电子发生还原反应，同时生成OH－，溶液碱性增强，a处的pH试纸变蓝，故A错误；B.b电极是电解池的阳极，故B错误；C.在a极水中的H＋得电子发生还原反应，发生的电极反应为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故C错误；D.在b极Cl－失电子发生氧化反应，发生的电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，故D正确。 3．用电解法制取KIO3的方法是以石墨和铁为电极电解KI溶液，反应方程式为KI+3H2OKIO3+3H2↑。下列说法中正确的是(　　) A．电解时石墨作阴极 B．电解时阳极上产生H2 C．电解过程中阴极溶液pH升高 D．阴极的电极反应式：I--6e-+3H2O= IO3- +6H+ 【答案】C 【解析】电解时，铁作阴极，石墨作阳极，若铁作阳极，则铁放电，A项错误；阳极发生氧化反应，I-失电子被氧化，电极反应式为I--6e-+3H2O=IO3-+6H+，B、D两项错误；阴极水放电，2H2O+2e-=H2↑+2OH-，溶液的pH升高，C项正确。 知识点 惰性电极电解溶液的几种类型 1．电解水型 电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH变化 电解质溶液复原 含氧酸，如H2SO4 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 减小 加水 可溶性强碱，如NaOH 增大 活泼金属含氧酸盐，如KNO3 不变 2．电解质分解型 电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH变化 电解质溶液复原 无氧酸，如HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 减小 增大 通入HCl气体 不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加入CuCl2固体 3．放氧生酸型 电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度 溶液pH变化 溶液复原 不活泼金属的含氧酸盐[如CuSO4] 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新 电解质 减小 加CuO或CuCO3 4．放氢生碱型 电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH变化 溶液复原 活泼金属的无氧酸盐(如NaCl) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－==H2↑＋2OH－ 总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新 电解质 增大 通入HCl气体 特别提醒 1．“活泼电极”一般指Pt、Au以外的金属。 2．最常用的放电顺序：阳极：活泼金属＞Cl－＞OH－；阴极：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋。 随学随练 1．用石墨作电极，电解1mol·L-1下列物质的溶液，则电解前后溶液的保持不变的是( ) A．硫酸 B．氢氧化钠 C．硫酸钠 D．氯化钠 【答案】C 【解析】A．用惰性电极电解硫酸溶液的实质是电解水，浓度增大，硫酸溶液的pH减小，A错误；B．用惰性电极电解氢氧化钠溶液的实质是电解水，浓度增大，氢氧化钠溶液的pH增大，B错误；C．用惰性电极电解硫酸钠溶液的实质是电解水，浓度增大，硫酸钠溶液的pH不变，C正确；D．用惰性电极电解氯化钠溶液时生成氢氧化钠，溶液的pH增大，D错误；故选C。 2．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NaOH溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小 C．电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1：2 D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1：1 【答案】D 【解析】A项，电解稀硫酸时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢离子的浓度增大，溶液的pH变小，故A错误；B项，电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH变大，故B错误；C项，电解硫酸钠溶液时，实质上是电解水，阴极上氢离子得电子生成氢气，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为2：1，故C错误；D项，电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1，故D正确；故选D。 3．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，不可能发生的反应有(　　) A．2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑ B．Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑ C．2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ D．2H2O2H2↑＋O2↑ 【答案】C 【解析】设混合溶液的体积为4 L，CuSO4和NaCl的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3 mol和1 mol，根据转移电子守恒，第一阶段：阳极上氯离子放电，阴极上铜离子放电，电解方程式是Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑，氯离子完全反应时，剩余2.5 mol铜离子；第二阶段：阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，电解方程式是2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑；第三阶段：阳极上氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，电解方程式是2H2O2H2↑＋O2↑。 拓展 电解池原理及电极产物的判断 1．判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 2．分析电解质水溶液的全部离子并分为阴、阳两组。 3．根据放电顺序写出电极反应式 (1)阴极(与电极材料无关)： (2)阳极(与电极材料有关)： (3)总化学方程式或离子方程式 书写反应的总离子方程式时，要注意：若参与电极反应的H＋(或OH－)是由水电离出来的，应用水的分子式表示。 活学活用 1．用惰性电极电解等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是( ) A．H2和Cl2 B．Ag和Cl2 C．H2和O2 D．Ag和O2 【答案】C 【解析】由于等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液发生反应生成硝酸钠和氯化银沉淀，故所得溶液为硝酸钠溶液，电解硝酸钠溶液相当于电解水型，含有H+、Na+两种阳离子，且放电的先后顺序为：H+、Na+，故阴极上首先发生的电极反应为：2H++2e-= H2↑，溶液中的阴离子有：OH-、NO3-，且放电的先后顺序为：OH-、NO3-，故阳极上首先发生的电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，故用惰性电极电解AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是H2和O2；故选C。 2．以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。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溶液类似于电解NaCl溶液，阳极反应式为2I－－2e－===I2，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。阴极逸出氢气，且阴极附近溶液(含酚酞)显碱性而呈红色，A、B项都正确；阳极生成I2，使阳极附近溶液(含淀粉)变蓝，C项正确；由于电解生成了OH－，故溶液的pH变大，D项错误。 3．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。符合这一情况的是表中的(　　) 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 【答案】A 【解析】由a极板质量增加知，溶液中阳离子在a极板处析出，则a为阴极，X为负极，因B中a极板处不析出金属、C中X为正极可知B、C均错误；又由b极板处有无色无味气体放出可知D错误。 拓展 电解方程式书写及电解规律 1．电解池电极方程式的书写：以电解Cu(NO3)2溶液为例 2．电解规律 判断电解后溶液酸、碱生成的方法 (1)若电解产物只有H2，而无O2，则阴极生成碱。 (2)若电解产物只有O2，而无H2，则阳极生成酸。 (3)若电解产物既有O2，又有H2，且二者物质的量之比为1∶2，则实质是电解水，阳极生成酸，阴极生成碱，最终溶液中无酸和碱生成。但溶液浓度可能变大。 活学活用 1．下列装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是(　　) 【答案】D 【解析】A池中总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，B池中总反应为CuCl2Cu＋Cl2↑，A、B两池中溶液质量都减少；C池中，Cu作阳极，失去电子发生氧化反应生成Cu2＋，溶液中的Cu2＋在Fe电极(阴极)得到电子生成Cu，溶液的质量基本不变；D池中总反应为2Ag＋Cu(NO3)22AgNO3＋Cu，溶液的质量增加。 2．铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理，按照如图所示装置连接，电解40 min后取出铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理20～30 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法正确的是(　　) A．电解时，电子从电源负极→导线→铝极，铅极→导线→电源正极 B．在电解过程中，H＋向铝片移动，SO向铅片移动 C．电解过程阳极周围溶液的pH下降 D．电解的总反应为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ 【答案】D 【解析】电子流向和电流流向相反，电解时电子从电源负极→导线→铅极，铝极→导线→电源正极，A错误；在电解过程中，氢离子向阴极移动，硫酸根离子向阳极移动，B错误；电解时，阳极是活泼金属铝电极时，放电的是电极本身，pH基本不变，C错误；阳极是活泼金属铝电极，金属铝在该极失电子，阴极是氢离子得电子，所以电解的总反应式可表示为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，D正确。 3．如图甲所示的电解池中，Pt电极位于含Cu(NO3)2和AgNO3均为0.05 mol·L－1的电解液中，图乙是该电解过程中转移电子数与阴极质量的变化关系图。下列说法错误的是(　　) A．过程Ⅰ，在阴极上析出金属银 B．过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，溶液的pH均降低 C．过程Ⅱ，阳极上有氧气放出 D．过程Ⅱ析出固体的质量是过程Ⅰ析出固体的质量的2倍 【答案】D 【解析】过程Ⅰ发生反应：4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋，过程Ⅱ发生反应：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，过程Ⅲ发生反应：2H2O2H2↑＋O2↑。因为氧化性：Ag＋>Cu2＋，故在阴极上Ag＋先放电，析出金属银，A项正确；过程Ⅰ、Ⅱ发生的电解反应中均有H＋生成，溶液中c(H＋)增大，pH降低，过程Ⅲ发生的电解反应是电解水的反应，溶液中c(H＋)增大，pH降低，B项正确；过程Ⅱ中阳极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，C项正确；过程Ⅱ析出的Cu和过程Ⅰ析出的Ag的物质的量相同，则析出Cu与Ag的质量比为64∶108，D项错误。 题型 电解原理及其分析 ▌例1 用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是(　　) 选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论 A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低 【答案】C 【解析】电解Na2SO4溶液时，阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，即a管中OH－放电，酸性增强，酸遇酚酞不变色，即a管中呈无色，A错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋发生得电子的还原反应，即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl－发生失电子的氧化反应，即b管中Cl－放电，产生Cl2，C正确；电解NaOH溶液时，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强。 解题贴士 1．阴极：与电极材料无关，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：活性金属电极，金属电极失电子被溶解，生成对应金属阳离子。惰性电极(Pt、Au、C)溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，其放电顺序：金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。 3．电极反应式的书写步骤： ①看电极：主要看阳极是何类型的电极，若为活性电极，电极本身被氧化；若为惰性电极，溶液或融化状态的电解质中的阴离子被氧化。阴极一般不参与反应。 ②看离子：搞清溶液或融化状态的电解质中有哪些阳离子、阴离子，首先排出放电顺序，然后书写电极反应式。 ③书写时一定不要忘了水的电离，水溶液中始终有H＋和OH－，放电顺序中H＋和OH－之后的离子一般不参与电极反应。 ④两个电极反应式所带的电荷必相等。 ⑤书写时可依据总的反应式和某一电极反应式来写另一电极反应式。用总的反应式减去某一电极反应式就等于另一电极反应式。 4．电解的几种类型：电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型；电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型；电解不活泼金属的含氧酸盐，放氧生酸型；电解活泼金属(K/Ca/Na)的无氧酸盐，放氢生碱型。 ▌对点练1-1 如图为直流电源电解稀硫酸钠溶液的装置。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。 ▌对点练1-2 石河子大学设计了一种S掺杂的新型电催化剂，用于碱性环境下甲醇氧化辅助电解水制氢，电解装置如图。下列说法错误的是( ) A．a极电势低于b极电势 B．b极反应为CH3OH+5OH--4e-=HCOO-＋4H2O C．转移2mol电子理论上有2NA个OH-向a极迁移 D．该新型催化剂提高了电荷转移速率 【答案】C 【解析】由图可知，与直流电源负极相连的a极为电解池的阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，b极为阳极，碱性条件下甲醇在阳极失去电子发生氧化反应生成甲酸根离子和水，电解池工作时，氢氧根离子移向b极。A．由分析可知，与直流电源负极相连的a极为电解池的阴极，b极为阳极，则a极电势低于b极电势，故A正确；B．由分析可知，b极为阳极，碱性条件下甲醇在阳极失去电子发生氧化反应生成甲酸根离子和水，故B正确；C．由分析可知，与直流电源负极相连的a极为电解池的阴极，b极为阳极，则电解池工作时，氢氧根离子移向b极，故C错误；D．该新型催化剂能降低了反应的活化能，提高了电荷转移速率，故D正确；故选C。 题型 电解前后溶液分析 ▌例2 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 【答案】D 【解析】A项，电解氯化铜，在两极上分别产生金属铜和氯气，电解质复原加入氯化铜即可，故A错误；B项，电解氢氧化钾的实质是电解水，所以电解质复原加入水即可，故B错误；C项，电解硫酸钠的实质是电解水，所以电解质复原加入水即可，故C错误；D项，电解硝酸银两极上产生的是金属银和氧气，所以电解质复原加氧化银即可，电解含1mol溶质硝酸银的溶液，会析出金属银1mol，根据银元素守恒，所以加入0.5mol Ag2O后即可复原，故D正确；故选D。 解题贴士 用惰性电极电解不同的电解质溶液时 电解质的组成 无氧酸(除HF)、不活泼金属的无氧酸盐(F－除外) 不活泼金属的含氧酸盐、活泼金属的无氧酸盐 含氧酸、可溶性碱、活泼金属的含氧酸盐 被电解的物质 电解质本身 电解质和水都发生变化 电解水 实例 CuCl2、HBr、HCl NaCl、CuSO4、AgNO3 H2SO4、NaOH、KNO3 惰性电极电解电解质溶液后要恢复原电解质溶液的浓度，需加适量的某物质时，遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则，所加物质可以是阴极与阳极产物的化合物。 ▌对点练2-1 用石墨作电极电解0.1 mol·L－1的CuSO4溶液，当有0.4 mol电子通过电路时，发现阴极增重6.4 g，则要使电解后的溶液恢复到电解前状态，则可向电解后的溶液中加入(　　) A．0.1 mol Cu(OH)2 B．0.1 mol CuO C．0.2 mol CuO D．0.1 mol CuO和0.2 mol H2O 【答案】A 【解析】该过程转移0.4 mol电子，则阳极应该生成0.1 mol氧气，理论上阴极应该生成0.2 mol铜，但实际上阴极生成的铜为＝0.1 mol，故铜离子不足，阴极生成0.1 mol铜后，氢离子继续放电，生成氢气0.1 mol。因此应该补充0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，或补充0.1 mol Cu(OH)2，A项正确。 ▌对点练2-2 用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是(　　) 组号 X Y Z W A C Fe NaCl H2O B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液 C C C H2SO4 H2O D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体 【答案】C 【解析】据加入电解反应方程式生成阴、阳极产物化合后的物质，可复原溶液知，A应通HCl，B加CuO，C加H2O，D不需加任何物质。 题型 有关电解的计算 ▌例3 500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3－)= 6.0 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22．4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是(　　) A．原混合溶液中c(K+)为1 mol·L-1 B．上述电解过程中共转移2 mol电子 C．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D．电解后溶液中c(H+)为4 mol·L-1 【答案】D 【解析】用石墨作电极电解混合溶液，阳极发生氧化反应2H2O-4e-=O2↑+4H+，由于两个电极都收集到了气体，因此阴极反应式为：Cu2++2e-=Cu，4H++4e-=2H2↑。由于两极均收集到22．4 L气体(标准状况)，即1 mol气体，故转移电子的物质的量为4 mol；其中生成1molH2需要转移电子为2mol，则转移另外2mol电子需Cu2+的物质的量为1 mol，浓度为2mol·L−1，生成Cu单质为1 mol；根据溶液中电荷守恒可知c(K＋)=6.0 mol·L－1-2 mol·L－1×2=2 mol·L－1；由于阳极生成氧气，同时生成4 mol H+，而阴极上只消耗了2 mol，因此电解后溶液中的H+物质的量为2 mol，由于电解后溶液的体积为500 mL，因此电解后溶液中c(H＋)为4 mol·L－1。故A、B、C错误，D正确。 解题贴士 1．计算依据——三个相等 (1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。 (2)同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。 (3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。 2．计算方法——三种常用方法 (1)根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中分阶段电解的计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式：4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2～2H2～2Cu～4Ag。 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 3．在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1．60×10－19C来计算电路中通过的电量。 ▌对点练3-1 常温下用石墨作电极，电解100 mL 0.1 mol·L－1的Cu(NO3)2和0.1 mol·L－1的AgNO3组成的混合溶液，当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12 L 时，假设溶液体积不变，下列说法正确的是(　　) A．阴极增重1.4 g B．所得溶液中的c(H＋)＝0.3 mol·L－1 C．阴极增重0.64 g D．所得溶液中的c(H＋)<0.3 mol·L－1 【答案】B 【解析】阴极可以放电的离子依次为0.01 mol Ag＋、0.01 mol Cu2＋，阳极可以放电的阴离子只有OH－。①当阳极生成1.12 L O2时，电路中通过电子：n(e－)＝0.05 mol×4＝0.2 mol，此时Ag＋、Cu2＋已全部析出，质量：0.01 mol×108 g·mol－1＋0.01 mol×64 g·mol－1＝1.72 g；因为当Ag＋、Cu2＋全部析出以后，相当于电解水，H＋不再增加。所以生成的H＋所带电荷与0.01 mol Ag＋、0.01 mol Cu2＋所带电荷相等。则溶液中c(H＋)＝0.3 mol·L－1。②当阴极生成1．12 L H2时，表明Ag＋、Cu2＋已经放电完全。阴极增重、溶液中c(H＋)与以上相等。 ▌对点练3-2 将含有0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出19.2 g Cu；此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)(　　) A．3.36 L B．5.6 L C．6.72 L D．13.44 L 【答案】B 【解析】根据电解原理，阴、阳两极发生的电极反应为阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。由题意知，在阴极上析出Cu：＝0.3 mol，则转移电子0.6 mol，根据电子得失守恒分析，阳极上除Cl－放电外，OH－也会放电产生O2，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，经计算可知得到Cl2 0.2 mol，得到O2 0.05 mol，故阳极放出气体的体积为 (0.2 mol＋0.05 mol)×22.4 L·mol－1＝5.6 L。 题型 串联电化学装置 ▌例4 在如图所示的装置中，通电5 min后，铜电极的质量增加2．16 g。试回答下列问题： (1)电源中X极为直流电源的________极。 (2)溶液pH的变化情况：A________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B________，C________。 (3)通电5 min后，B装置中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前该装置溶液中CuSO4的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。 【答案】(1)阴　纯铜　Cu2＋＋2e－===Cu　阳　粗铜 Cu－2e－===Cu2＋　CuSO4溶液(其他合理答案也可) (2)红　(3)4．48 L　1.0 mol·L－1　 【解析】根据实验现象分析出电源的正负极，进而确定三个电解池中电极的名称是解题的关键。 (1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应生成Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，故Y极是电源的正极，X极是电源的负极。 (2)A装置中，电解KCl溶液生成KOH，溶液的pH增大；B装置中，电解CuSO4溶液生成H2SO4，电解K2SO4溶液的实质是电解水，溶液的pH减小；C装置中，电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋的浓度基本不变，溶液的pH不变。 (3)通电5 min后，C中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol电子。B装置中共收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子，与事实不符。因此，B装置中的电解过程分为两个阶段，先电解CuSO4溶液生成O2，然后实质是电解水，生成O2和H2，即B装置中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，生成H2的物质的量为2y，则4x＋4y＝0.02 mol(电子守恒)，x＋3y＝0.01 mol，解得x＝y＝0.002 5 mol，所以n(CuSO4)＝2×0.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝0.005 mol÷0.2 L＝0.025 mol·L－1。 综合应用 解题贴士 (1)多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。 (2)与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生的反应。 ▌对点练4-1 利用电化学原理可同时将SO2、CO变废为宝，装置如图所示(电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是( ) A．a为负极，发生氧化反应，电极反应式为：SO2+2H2O-2e-=SO42-＋4H＋ B．装置工作时，电子从c极流入b极，然后经溶液流入a极 C．d电极反应式为CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O D．若b极消耗32gO2，则Y中左侧溶液质量减轻36g 【答案】B 【解析】由图可知X是燃料电池，a是负极，b是正极；而Y池是电解池，d是阴极，c是阳极。A．a为负极，二氧化硫失去电子发生氧化反应和水生成硫酸，电极反应式为：SO2+2H2O-2e-=SO42-＋4H＋，A正确；B．装置工作时，c极为阳极，b极为正极，所以电子从c极流入b极，但是不能经过溶液，溶液中导电是通过离子的移动，故B错误；C．d电极为阴极发生还原反应，电极反应式为：CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O，C正确；D． 若b极消耗32gO2，O2物质的量为1mol，转移电子的物质的量为1mol×4=4mol，Y中左侧水放电生成32g氧气和4mol氢离子，氢离子穿过质子交换膜向右铡d电极移动，所以Y中左侧溶液质量减轻等于32g+4g=36g，故D正确；故选B。 ▌对点练4-2 如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的NaCl溶液、AgNO3溶液、x溶液，a、b、c、d电极均为石墨电极，接通电源经过一段时间后，乙中c电极质量增加，据此回答问题： (1)电源的M端为 极(填名称)。 (2)电极d上发生的电极反应式为 ，乙池溶液pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)甲池中的总反应式为 。 (4)当电路中有0.04mol电子通过时，a、b、c、d电极上产生的气体或固体的物质的量之比是 。 (5)若利用丙池实现铁上镀铜，则e、f依次是 ， (填化学式)。 【答案】(1)负 (2)2H2O-4e-=O2↑＋4H＋ 减小 (3)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑+Cl2↑ (4)2：2：4：1 (5)Fe Cu 【解析】该装置为串联电解池，乙中c电极质量增加，c是阴极，电极反应为Ag++e-=Ag，依此推出a、b、d、e、f分别为阴极、阳极、阳极、阴极、阳极，则M为直流电源负极，N为直流电源正极。 (1)根据分析M为直流电源负极； (2)据分析d为阳极，电解硝酸银溶液，阳极水失去电子被氧化为氧气，电极反应为2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，同时生成氢离子导致溶液pH减小； (3)甲池中是电解氯化钠溶液，总化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑+Cl2↑； (4)依据放电顺序可知，a、b、c、d上分别产生氢气、氯气、银单质、氧气，根据得失电子守恒有关系，其物质的量之比为2：2：4：1； (5)在铁上镀铜，铁作为镀件在阴极、铜作为镀层在阳极、电解质溶液为硫酸铜，则e为铁，f为Cu。 基础通关 1．电解CuCl2和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上首先析出的物质分别是(　　) A．Cu和Cl2 B．H2和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2 【答案】A 【解析】在CuCl2和NaCl溶液中，Cu2＋、Na＋、H＋向阴极移动，因Cu2＋氧化性最强，则阴极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu，而Cl－、OH－向阳极移动，因Cl－的还原性比OH－强，所以阳极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，故电解时阴极、阳极首先析出的物质分别为Cu和Cl2。 2．用石墨做电极电解CuCl2溶液，下列说法正确的是( ) A．在阳极上析出金属铜 B．在阴极上析出金属铜 C．在阴极上产生有刺激性气味的气体 D．阳极上发生还原反应 【答案】B 【解析】根据电解原理，阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极发生还原反应：Cu2＋＋2e－=Cu。因此阳极上产生有刺激性气味的气体氯气，在阴极上析出铜。故B符合题意。 3．用石墨作电极，电解1 mol·L－1下列物质的溶液，溶液中的pH保持不变的是(　　) A．HCl B．NaOH C．Na2SO4 D．NaCl 【答案】C 【解析】用石墨作电极，电解HCl(aq)时，H＋放电产生H2，使溶液中c(H＋)减小，pH增大，所以A不符合；用石墨作电极，电解NaOH(aq)时，实质为电解水，使溶液中c(OH－)增大，pH增大，所以B不符合；用石墨作电极，电解NaCl(aq)时，生成NaOH，溶液中c(OH－)增大，pH增大，则D不符合；只有电解Na2SO4(aq)时，实质为电解水，溶液仍为中性，pH不变，故选项C正确。 4．若某装置发生如下反应：Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，关于该装置的有关说法正确的是(　　) A．该装置一定为原电池 B．该装置为电解池 C．若为原电池，Cu为正极 D．电解质溶液可能是硝酸溶液 【答案】B 【解析】已知反应为非自发的氧化还原反应，故该装置应为电解池，而非原电池，但电解质不能为HNO3，否则得电子的为NO，而非H＋得电子放出H2。 5．用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述中错误的是( ) A．c极发生氧化反应 B．若两极均为惰性电极，d极电极反应式为：Cu2++2e-═Cu C．溶液中阳离子往d极移动 D．若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中Cu2+浓度持续减小 【答案】D 【解析】由电流的方向可知，a为电源的正极，b为电源的负极，则c为阳极，d为阴极。A．c极为电解池的阳极，发生氧化反应，故A正确；B．d为电解池阴极，发生还原反应，d极电极反应式为：Cu2++2e-═Cu，故B正确；C．电解池中阳离子往阴极移动，d为阴极，则溶液中阳离子往d极移动，故C正确；D．若c为Cu，则Cu失去电子变为铜离子，溶液中Cu2+浓度保持不变，故D错误；故选D。 6．用如图所示装置用石墨电极电解氯化铜溶液，Y电极上产生能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的黄绿色气体。下列判断正确的是( ) A．a为电源正极 B．X电极质量增加 C．Y电极若换成Cu，电极反应质量不变 D．X电极表面发生氧化反应 【答案】B 【解析】Y电极上产生能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的黄绿色气体，即产生氯气，则Y为阳极，与Y相连的b为电源正极，X为阴极，与X相连的a为电源负极。A项，根据分析可知a为电源负极，故A错误；B项，X为阴极，铜离子在阴极被还原生成铜单质，所以X电极质量增加，故B正确；C项，Y为阳极，若换成Cu，则Cu被氧化生成铜离子，电极质量减小，故C错误；D项，X为阴极，电极表面得电子发生还原反应，故D错误；故选B。 7．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】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。 8．要实现反应：Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是( ) A． B． C． D． 【答案】C 【解析】实现Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑反应，因Cu与稀盐酸常温下不反应，则应设计为电解池，Cu为阳极，电解质为HCl。A．应设计为电解池，该装置为原电池，铁做负极，铜做正极，氢离子在正极得电子生成氢气，故A错误； B．应设计为电解池，该装置中虽然铜的活泼性大于银，但铜与盐酸不能自发进行氧化还原反应，故B错误；C．电解池中Cu为阳极，电解质为HCl，符合题意，故C正确；D．电解池中C为阳极，不符合题意，故D错误；故选C。 9．将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt)，用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊溶液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是(　　) A B C D 阳极 蓝 白 红 蓝 阴极 白 蓝 蓝 蓝 【答案】D 【解析】阳极据放电顺序发生的电极反应为2I－－2e－===I2，I2遇淀粉变蓝。阴极发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，使石蕊溶液变蓝。 10．用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是( ) A．AgNO3 B．Na2SO4 C．CuCl2 D．KCl 【答案】C 【解析】向电解后的溶液中加少量水，能使溶液浓度和电解前相同说明实质是电解水，据此分析电解过程；A．用惰性电极电解硝酸银溶液生成硝酸、银、氧气，电解结束后加氧化银能回复原溶液的浓度，A错误；B．电解硫酸钠溶液实质是电解水，电解结束后，向剩余溶液中加适量水，能使溶液浓度和电解前相同，B错误；C．电解氯化铜实质是电解氯化铜，电解结束后，向剩余溶液中加适量CuCl2能使溶液浓度和电解前相同，C正确；D．用惰性电极电解KCl溶液生成氯气、氢氧化钾、氢气，电解结束后，向剩余溶液中加少量氯化氢，能使溶液浓度和电解前相同，D错误；故选C。 11．用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的(　　) A．CuSO4 B．H2O C．CuO D．CuSO4·5H2O 【答案】C 【解析】用石墨电极电解CuSO4溶液，发生反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，电解质溶液的恢复依据“出什么，加什么”的原则，应向溶液中加入适量的CuO，C项正确。 12．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纯净物(括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( ) A．KCl(HCl) B．AgNO3(HNO3) C．H2SO4(H2O) D．CuSO4(CuO) 【答案】B 【解析】A．电解KCl溶液，氢离子和氯离子放电，则应加入HCl恢复原样，此时加入括号内物质，能使溶液恢复到原来的成分和浓度，A错误；B．电解AgNO3溶液，银离子和氢氧根离子放电，应加入氧化银恢复原样，此时加入括号内物质，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度，B正确；C．电解硫酸溶液，氢离子和氢氧根离子放电。则加入水能恢复原样，此时加入括号内物质，能使溶液恢复到原来的成分和浓度，C错误；D．电解CuSO4溶液，铜离子和氢氧根离子放电，则一段时间内应加入氧化铜能恢复原样，此时加入括号内物质，能使溶液恢复到原来的成分和浓度，D错误； 故选B。 13．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纯净物(方括号内的物质)，能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 【解析】A项，4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，脱离反应体系的物质是4Ag＋O2，相当于2Ag2O，所以应当加入适量Ag2O才能复原(加入AgNO3，会使NO的量增加)；B项，2H2O2H2↑＋O2↑　脱离反应体系的是2H2＋O2，相当于2H2O，加入适量水可以复原；C项，2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，脱离反应体系的是H2＋Cl2，相当于2HCl，应通入适量HCl气体才能复原(加入盐酸时，同时也增加了水)；　D项，2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑，脱离反应体系的是2Cu＋O2，相当于2CuO，加入适量CuO可以复原。 14．在标准状况下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生12.8 g铜时，阳极放出的气体是(　　) A．1.12 L H2 B．1.12 L O2 C．2.24 L H2 D．2.24 L O2 【答案】D 【解析】溶液中有Cu2＋、H＋及SO、OH－四种离子，得电子能力Cu2＋>H＋，失电子能力OH－>SO，阴极反应为2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑。n(Cu)＝12．8 g÷64 g·mol－1＝0.2 mol，n(O2)＝0.1 mol，在标准状况下体积为2．24 L，D正确。 15．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定时间，测得电极增重总和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 【答案】C 【解析】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该气体一定物质的量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。 16．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．1 mol·L－1 B．2 mol·L－1 C．3 mol·L－1 D．4 mol·L－1 【答案】A 【解析】分析电解H2SO4、CuSO4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知，两极产生的气体为H2、O2各0.1 mol，O2是由OH－失去0.4 mol电子而得到，H2是由H＋得到0.2 mol电子而生成。由得失电子守恒知，还有0.2 mol电子是Cu2＋得到的，故Cu2＋的物质的量是0.1 mol，则Cu2＋的物质的量浓度为＝1 mol·L－1。 17．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．b为直流电源的正极 B．将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变 C．阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋ D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室 【答案】C 【解析】二氧化硫被氧化为硫酸根离子，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极与电源正极相连，则b为电源负极，故A错误；将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式发生改变，故B错误；阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，故C正确；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到阴极室，故D错误。 18．载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气。某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置中得电子的电极发生的反应是2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－。下列判断错误的是(　　) A．上述电化学装置相当于电解池 B．上述装置进行的总反应为2CO2===2CO＋O2 C．反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强 D．失电子的电极发生的反应是4OH－－4e－===2H2O＋O2 【答案】C 【解析】该电化学装置是利用电能转化为化学能，符合电解池原理，所以题述电化学装置相当于电解池，故A正确；该电池中，阴极的电极反应式为2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－，阳极上OH－失电子生成氧气，得失电子数相同条件下，将两个电极反应式相加即得电解池总反应式：2CO2===2CO＋O2，故B正确；阴极反应生成的OH－在阳极完全反应，电解池总反应为2CO2===2CO＋O2，所以反应结束后该电化学装置中的电解质溶液的碱性不变，故C错误；阳极上OH－失电子生成氧气供给呼吸，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2，故D正确。 19．如图是CO2经电催化还原为CH4的装置示意图。下列说法不正确的是(　　) A．该过程是电能转化为化学能的过程 B．铜电极的电极反应式为CO2＋8HCO＋8e－===CH4＋8CO＋2H2O C．一段时间后，①池中n(KHCO3)不变 D．一段时间后，②池中溶液的pH一定下降 【答案】C 【解析】该装置连接有电源，则该过程是电能转化为化学能的过程，A项正确；二氧化碳转化为甲烷的反应过程中，碳元素的化合价降低，在铜电极上发生还原反应，电极反应式为CO2＋8HCO＋8e－===CH4＋8CO＋2H2O，B项正确；由于①池溶液中的碳酸氢根离子被消耗，故一段时间后，碳酸氢钾的物质的量减少，C项错误；①池中的铜电极为阴极，发生还原反应，②池中的铂电极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－===O2＋2H2O，该过程中有H＋生成，故溶液的pH降低，D项正确。 20．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)①b为电源的________极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)。 ②Z池中e为________极。 ③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d________e(用“→”或“←”填空)。 (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。 21．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： 阳离子 Na＋、K＋、Cu2＋ 阴离子 SO、OH－ 图1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。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)写出乙烧杯中的反应方程式：________________________________________________。 (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？ ________________________________________________________________________。 (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__________________ _______________________________________________________________________________。 【答案】 (1)负　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (2)2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 (3)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 (4)向丙烧杯中加入一定量水 【解析】 (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SO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处为阴离子OH－放电，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。(2)乙烧杯中是电解CuSO4溶液，反应方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。(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。 素养提升 22．过硫酸铵[(NH4)2S2O8]可用作氧化剂、漂白剂。利用电解法在两极分别生产过硫酸铵和过氧化氢的装置如图所示。下列说法错误的是( ) A．a为外接电源的负极 B．电解总反应：O2+2H++2SO42- H2O2+S2O82- C．阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代 D．电解池工作时，I室溶液质量理论上逐渐减小 【答案】C 【解析】S元素化合价由＋6价升高为＋7价，化合价升高被氧化，故右侧Pt电极为阳极，b为外接电源正极，a为外接电源负极，左侧Pt电极为阴极。A项，a为外接电源的负极，A正确；B项，阴极氧气被还原，阳极硫酸根被氧化，电解总反应正确，B正确；C项，根据阳极产物可知，反应需要消耗硫酸根，阴离子交换膜不可用阳离子交换膜替代，C错误；D项，电解池工作时，I室溶液中氢离子移向阴极，硫酸根移向阳极，消耗硫酸，I室溶液质量理论上逐渐减小，D正确；故选C。 23．科学家利用多晶铜高效催化电解CO2制乙烯，原理如图所示。已知：电解前后电解液浓度几乎不变。下列说法正确的是( ) A．铂电极为阳极，产生的气体是O2和CO2 B．铜电极的电极反应式为2CO2+12HCO3-+12e-=C2H4+12CO32-+4H2O C．通电过程中，溶液中HCO3-通过阴离子交换膜向右槽移动 D．当电路中通过0.6 mol电子时，理论上能产生C2H41．12L 【答案】A 【解析】该电解池的总反应方程式为2CO2+2H2O=C2H4+3O2，铜电极为阴极，该电极的电极方程式为14CO2+8H2O+12e-=C2H4+12HCO3-，铂电极为阳极，该电极的电极方程式为12HCO3--12e-=12CO2↑+3O2↑+6H2O。A项，铂电极为阳极，产生的气体是O2和CO2，故A正确；B项，铜电极的电极方程式为14CO2+8H2O+12e-=C2H4+12HCO3-，故B错误；C项，HCO3-在铂电极发生反应，并且电解前后电解液浓度几乎不变，所以溶液中HCO3-通过阴离子交换膜向左槽移动，故C错误；D项，由铜电极电极方程式分析可知，当电路中通过0.6 mol电子时，理论上能产生0.05mol C2H4，在标况下，0.05molC2H4的体积为1．12L，该题目没有说明条件为标况，故D错误；故选A。 24．一种用于发动机SCR系统的电解尿素(H2NCONH2)混合装置(X、Y为石墨电极，隔膜仅阻止气体通过)如图，下列说法不正确的是( ) A．装置工作时，电子由Y极流入，X极流出 B．Y极发生还原反应 C．X极的电极反应式为H2NCONH2+8OH--6e- = N2↑+CO32-+6H2O D．若用铅酸蓄电池为电源，理论上消耗49 g H2SO4时，此装置中有0.5mol H2生成 【答案】D 【解析】该电池反应时中，氮元素化合价由-3价变为0价，H元素化合价由+1价变为0价，所以生成氮气的电极X是阳极，生成氢气的电极Y是阴极，阳极反应式为H2NCONH2+8OH--6e- = N2↑+CO32-+6H2O，阴极反应式为2H2O+2e-═H2↑+2OH-。A项，该装置为电解池，由分析可知电极X是阳极，Y是阴极，阳极与原电池中正极相连，阴极与负极相连，由电子由负极流向正极，则电子由Y极流入，X极流出，故A正确；B项，Y为阴极得电子发生还原反应，阴极反应式为2H2O+2e-═H2↑+2OH-，故B正确；C项，该电池反应时中，氮元素化合价由-3价变为0价，H元素化合价由+1价变为0价，X是阳极，阳极反应式为H2NCONH2+8OH--6e- = N2↑+CO32-+6H2O，故C正确；D项，铅酸蓄电池的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，每消耗2mol H2SO4转移2mol电子，理论上消耗49 g H2SO4即物质的量为，转移0.5mol电子，由2H2O+2e-═H2↑+2OH-，可知有0.25mol H2生成，故D错误；故选D。 25．一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是( ) A．b为直流电源的负极 B．阴极反应式为2H++2e-=H2↑ C．工作时，乙池中溶液的pH减小 D．若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成5.6mL气体 【答案】C 【解析】该装置制备高纯Cr和硫酸，甲池中Cr电极上Cr3+得电子发生还原反应，则Cr为阴极，阴极电极反应式为Cr3++3e-=Cr；阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，从而实现目的，据此分析解答。A. 该装置制备高纯Cr和硫酸，甲池中Cr电极上Cr3+得电子发生还原反应，则Cr为阴极，连接阴极的电极a为负极，则b为正极，A项错误；B. 阴极反应式为Cr3++3e-=Cr；阳极反应式为2H2O−4e−=O2↑+4H+，B项错误；C. 甲池中硫酸根离子通过交换膜进入乙池、丙中生成的氢离子通过交换膜进入乙池，所以导致乙池中硫酸浓度增大，溶液的pH减小，C项正确；D. 若有1 mol离子通过A膜，则丙池生成1mol氢离子，根据氢离子和氧气关系知，理论上阳极生成气体0.25mol，但没有指明为标准状况，不能计算氧气的体积，D项错误；故选C。 26．已知：M、N为多孔的惰性电极；P、R为两个铂电极夹，夹在被混有酚酞的Na2SO4溶液浸湿的滤纸上；a、b为直流电源两极(装置如图)。若在试管中充满KOH溶液后将其倒立于盛有KOH溶液的水槽中，断开K1，闭合K2、K3，通直流电，一段时间后实验装置如图所示(整个过程无晶体析出)，下列说法错误的是( ) A．a为负极，M电极上发生氧化反应 B．若断开K2、K3，闭合K1，此时检流计会发生偏转 C．电池工作一段时间后，KOH溶液的pH变大 D．电池工作时，R极滤纸变红 【答案】D 【解析】M、N中电极为多孔的惰性电极；P、R为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹；电源有a、b两极．若在M、N中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中，切断K1，闭合K2、K3，通直流电，MN、PR处是电解原理的应用，依据MN中气体体积变化分析，电解的是水，M端产生氧气，为电解池的阳极，N端是氢气，为电解池的阴极，则a为电源的负极，b为电源正极。A．由上述分析可知，M端产生氧气，为电解池的阳极，a为电源的负极，故A正确；B．切断K2、K3，合闭K1，电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极．此装置构成氢氧燃料原电池，所以有电流通过，电流表的指针偏转，故B正确；C．由于电解水，水被消耗，KOH浓度增大，电池工作一段时间后，KOH溶液的pH变大，故C正确；D．电解过程为电解水的过程，R为阳极，反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑，消耗氢氧根离子，该电极酸性增强，酚酞无色，故D错误；故选D。 27．Co是磁性合金的重要材料，也是维生素重要的组成元素。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、B均为离子交换膜)。下列说法正确的是( ) A．A为阴离子交换膜，B为阳离子交换膜 B．若去掉膜A，石墨电极的电极反应不变 C．当电路中转移2mol电子时，阳极产生 D．若产品室，阴极溶液质量减少13g 【答案】D 【解析】由图可知，Co为阴极，电极反应式为Co2++2e-=Co，石墨为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+。A．氯离子透过B膜进入盐酸溶液，故B膜为阴离子交换膜，阳极生成氢离子，氢离子透过A膜进入盐酸，故A膜为阳离子交换膜，A错误；B．若去掉膜A，则阳极室的电解质溶液为硫酸和盐酸的混合溶液，此时石墨电极的电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，发生改变，B错误；C．根据电子守恒可知，当电路中转移2mol电子时，阳极产生O2的物质的量为：=0.5mol，由于题干未告知气体所处的状态，故无法计算其体积，C错误；D．若产品室Δn(HCl)═0.2mol，则有0.2mol氯离子透过交换膜B进入盐酸溶液，析出Co0.1mol，阴极室质量减少0.1mol×59g/mol+0.2mol×35.5g/mol=13g，D正确；故选D。 28．在下图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，则下列说法不正确的是( ) A．丙中Ag电极连接的是电源的正极 B．向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态 C．电解过程中丙中溶液pH无变化 D．标准状况下当甲中产生4.48L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6g 【答案】B 【解析】由题干信息，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，即乙池中左侧电极为阴极：电极反应为：Cu2++2e-=Cu，乙池中右侧电极为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，甲池中左侧电极为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，右侧电极为阳极，电极反应为：2Cl-- 2e-=Cl2↑，丙池中左侧Cu电极为阴极，电极反应为：Ag++e-=Ag，右侧Ag电极为阳极，电极反应为：Ag-e-=Ag+，据此分析解题。A．由分析可知，丙中Ag电极为阳极，连接的是电源的正极，A正确；B．由分析可知，甲池阴极的电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极的电极反应为：2Cl-- 2e-=Cl2↑，总反应为：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-，则向甲中通入适量的HCl，可使溶液恢复到电解前的状态，加盐酸会增大水的量，不能达到目的，B错误；C．由分析可知，电解过程中丙中溶液AgNO3的浓度保持不变，故溶液中pH无变化，C正确；D．标准状况下当甲中产生4．48L气体时即产生的H2和Cl2的物质的量之和为：=0.2mol，则n(H2)=0.1mol，转移的电子的物质的量为0.2mol，丙中Cu电极质量增加0.2mol×108g/mol=21.6g，D正确；故选B 29．常温下用惰性电极电解200 mL 氯化钠、硫酸铜的混合溶液，所得气体的体积随时间变化如下图所示，根据图中信息回答下列问题。(气体体积已换算成标准状况下的体积，且忽略气体在水中的溶解和溶液体积的变化) (1)曲线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示阳极产生气体的变化。 (2)氯化钠的物质的量浓度为________，硫酸铜的物质的量浓度为________。 (3)t2时所得溶液的pH为________。 【答案】 (1)Ⅱ　(2)0.1 mol·L－1　0.1 mol·L－1　　(3)1 【解析】 (1)阴极上Cu2＋首先放电，故开始时，阴极上无气体生成，故Ⅱ表示阳极产生气体的变化。 (2)0～t1时间内阳极发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，n(Cl2)＝＝0.01 mol，n(NaCl)＝n(Cl－)＝2n(Cl2)＝0.02 mol，c(NaCl)＝＝0.1 mol·L－1；阴极上依次发生反应Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，阳极上依次发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑、4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，由图可知V(H2)＝0.672 L，V(Cl2)＝0.224 L，V(O2)＝0.448 L，由得失电子守恒可知×2＋c(Cu2＋)×0.2 L×2＝×2＋×4，解得c(Cu2＋)＝0.1 mol·L－1。 (3)由4OH－～O2～4H＋可得：n(H＋)＝×4＝0.02 mol，则溶液中的c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，pH＝1。 迁移创新 30．电化学修复技术是近年迅速发展的一种污染土壤绿色原位修复技术。处理土壤重金属污染时，在污染土壤区域插入电极(下图)，土壤中污染物定向迁移，富集在电极区域，再通过其他方法(电镀、沉淀/共沉淀、抽出、离子交换树脂等)去除。下列说法正确的是( ) A．H+在阳极区反应 B．土壤中胶体粒子不带电 C．阴极区抽提物发生的是阴离子交换 D．金属离子在碱性区域去除 【答案】D 【解析】A项，H+在阴极区得电子产生氢气，A错误；B项，土壤中污染物定向迁移，说明土壤中胶体粒子带电，B错误；C项，阳离子定向移动到了有极区，故阴极区抽提物发生的是阳离子交换，C错误；D项，金属离子在碱性区域产生氢氧化物而去除，D正确；故选D。 31．用一种新型H2O2液态燃料电池(乙池)电解催化氮气制备铵盐和硝酸盐(甲池)的工作原理示意图如下(c、d均为石墨电极)。下列说法正确的是( ) A．乙池中若生成15molm气体，则甲池a、b两极共消耗8molN2 B．甲池中H+从b极区通过质子交换膜转移至a极区 C．一段时间后，乙池中c电极区的pH增大 D．甲池a极反应式为：N2＋12OH--10e-=2NO3-＋6H2O 【答案】A 【解析】由图可知，甲池为电解池，a极氮元素价态升高失电子，故a极为阳极，电极反应为：N2-10e-+6H2O=2NO3-+12H+，b极为阴极，电极反应为：N2+8H++6e-=2NH4+，故H2O2液态燃料电池(乙池)中，c极为负极，过氧化氢失电子生成氧气，电极反应为：H2O2-2e-=O2↑+2H+，d极为正极，电极反应为：H2O2+2e-+2H+=2H2O。A．由分析可知，乙池中若生成15molm气体即O2，电路上转移电子为30mol，则甲池a、b两极共消耗N2为()=8mol，A正确；B．由分析可知，甲池中a为阳极，b为阴极，故甲池中H+从a极区通过质子交换膜转移至b极区，B错误；C．由分析可知，c极为负极，过氧化氢失电子生成氧气，电极反应为：H2O2-2e-=O2↑+2H+，故一段时间后，乙池中c电极区的pH减小，C错误；D．由分析可知，甲池a极反应式为：N2-10e-+6H2O=2NO3-+12H+，D错误；故选A。 32．电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答下列问题： (1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则电解池中X极现象为______，电极反应式为______，电解NaCl溶液的离子方程式是______。 (2)如要在铁上镀银，电解液选用硝酸银，则X电极的材料是______，电极反应式是______。 (3)若Y极为铜锌合金，X极为纯铜，且电解质溶液中含有足量的Cu2+，通电一段时间后，若阳极恰好完全溶解，此时阴极质量增加7.68g，溶液质量增加0.03g，则合金中Cu、Zn的物质的量之比为______。 【答案】(1)产生气泡，溶液变红 2H++2e-=H2↑ 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ (2)铁 Ag++e-=Ag (3)3：1 【解析】(1)和电源的负极相连的电极X极是阴极，该电极上氢离子发生得电子的还原反应，即2H++2e-=H2↑，氢离子浓度减小，氢氧根离子浓度增大，酚酞试液变红；和电源的正极相连的电极Y极是阳极，该电极上氯离子发生失电子的氧化反应，即Cl--2e-=Cl2↑，所以电解NaCl溶液的离子方程式是2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；(2)铁上电镀银，电解池的阴极材料是铁，电解液选用硝酸银，Ag+在阴极得电子被还原，电极反应式是Ag++e-=Ag；(3)从装置中看Y电极是阳极，X电极是阴极，锌比铜活泼，优先铜放电，然后铜再放电。反应过程  阳极：Zn-2e-=Zn2+ ，Cu-2e-=Cu2+，阴极：Cu2+ +2e-=Cu；第一个阶段，溶液质量增加，第二阶段溶液质量不变；设合金中铜锌的物质的量分别是x 、y，所以由电子转移守恒可得：65g/moly-64g/moly=0.03g，64g/mol(x+y)=7.68g，x=0.09mol，y=0.03mol，  所以可得x：y = 3︰1 。 33．某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流表的指针发生了偏转。 请回答下列问题： (1)乙池为___________ (填“原电池”“电解池”“电镀池”)，A电极的电极反应式为：___________ 。 (2)丙池中F电极为___________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，写出电解时总反应的离子方程式___________。 (3)当乙池中C极质量变化10.8 g时，甲池中B电极理论上消耗O2的体积为___________mL(标准状况)。 (4)一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是___________(填选项字母)。 A．Cu B．CuO C．Cu(OH)2 D．Cu2(OH)2CO3 (5)若丙池通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和PH(不考虑CO2的溶解)，则电解过程中转移的电子___________mol， 若电解后溶液的体积为400ml，则所得溶液中氢离子的浓度___________。 【答案】(1)电解池 CH3OH + 8OH- -6e-= CO32-+ 6H2O (2)阴极 2Cu2++2H2O4H++2Cu+O2↑ (3)560 (4)A (5)0.6 1 mol/L 【解析】甲池为燃料电池，CH3OH为负极、发生氧化反应，电极反应式为CH3OH+8OH--6e-= CO32- +6H2O，氧气为正极发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则乙、丙装置为电解池：乙中C为阳极，D为阴极，阳极上Ag失电子生成银离子，即Ag-e-=Ag+，阴极上铜离子得电子生成Cu；丙池中石墨E电极为阳极，石墨F电极是阴极，即惰性电极电解硫酸铜，化学方程式为2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑。(1)乙池为电解池，A电极的电极反应式为：CH3OH + 8OH- -6e-= CO32-+ 6H2O； (2)丙池中F电极与燃料电池A电极即负极相连，故为阴极，电解时总反应方程式为：2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑，故其离子方程式为：2Cu2++2H2O4H++2Cu+O2↑； (3)由分析可知，乙池C电极中的电极反应方程式为：Ag-e-=Ag+，故当乙池中C极质量变化10.8 g时，电路中流过的电子为：，甲池中B电极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故理论上消耗O2的体积为 =560mL； (4) 由分析可知，乙池中电解时阳极反应式为：Ag-e-=Ag+，阴极反应式为：Cu2++2e-=Cu，从乙池中出来的为Cu单质，故一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是Cu，Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，故选A； (5) 碱式碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，所以加入0.1mol碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]相当于加入0.2molCuO、0.1molH2O，根据生成物知，阴极上铜离子和氢离子放电、阳极上氢氧根离子放电，根据Cu原子、H原子守恒得阴极上析出n(Cu)=0.2mol、n(H2)=0.1mol，则转移电子的物质的量=0.2mol×2+0.1mol×2=0.6mol，根据Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++3H2O+CO2↑可知，n(H+)=0.4mol，故若电解后溶液的体积为400ml，则所得溶液中氢离子的浓度为：。 学科网(北京)股份有限公司7 / 39 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 第1课时 电解原理 课标要点 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其变化、电流形成的过程和原理。 2．建立对电解过程的系统分析认识的思维模型，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。 学习重难点 重点：理解电解原理；惰性电极电解溶液的一般规律。 难点：不同材料作阳极电解产物的判断、电解质溶液变化分析。 知识点 电解原理 1．电解的概念 在________作用下，电解质在两个电极上分别发生________反应和________反应的过程。 2．电解池及其构成 (1)电解池：将________能转化为________能的装置。 (2)电解池的构成 ①直流电源； ②有与直流电源相连的________________； ③________溶液(或________________)； ④形成________回路。 3．电解原理 ①电子流向：电源_____极→电解池_____极；电解池的_____极→电源的_____极； ②离子流向：阳离子→电解池的_____极，阴离子→电解池的_____极。 ③电流方向：电源_____极→电解池_____极→__________溶液→电解池_____极→电源极。 4．电解原理的实验探究 (1)实验装置： （2） 实验步骤：在U型管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极(如图4-9)，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒附近。接通直流电源，观察U型管内的现象和试纸颜色的变化。 （3） 实验现象：通电一段时间可观察到与电源_____极相连的碳棒附近有________产生，并有________________，湿润的淀粉碘化钾试纸变_____，证明产生的气体是________；与电源_____极相连的碳棒底部有________________覆盖。 （4） 实验结论： ①CuCl2溶液在电流作用下发生了________变化，分解生成了________。 ②电解过程中_____能转化为________能。 ③电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的________过程。 （5） 电极方程式 阳极：________________ 阴极：________________ 总反应式：________________________ 特别提醒 电解质溶液的导电过程实质上就是其电解过程。 在电解池中电子流向：电子由电源的负极→电解池的阴极，再由电解质溶液→电解池的阳极→电源正极。 溶液中离子的移动方向：溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 随学随练 1．下列关于电解池的叙述不正确的是(　　) A．在电解池的阴极发生还原反应 B．与电源负极相连的是电解池的阳极 C．电解池溶液中的阴离子移向电解池的阳极 D．电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极 2．下列叙述正确的是( ) ①电解池是将化学能转变成电能的装置 ②原电池是将电能转变成化学能的装置 ③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化 ④电解池两个电极材料可以相同 A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③ 3．下列说法中正确的是( ) A．电解氯化铜溶液就是氯化铜的电离 B．电解氯化铜溶液是化学变化，不通电也能发生 C．氯化铜溶液是强电解质 D．电解是最强的氧化还原手段，不能自发进行的氧化还原也可以发生 知识点 电解池电极方程式的书写(重点) 1．首先判断_____、_____极，分析_____极材料是__________电极还是__________电极。 2．再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分_____离子、_____离子两组(不要忘记水溶液中的__________)。 3．然后排出阴、阳两极的放电顺序： 阴极：阳离子放电顺序：Ag＋_____Fe3＋_____Cu2＋_____H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。 阳极：活泼电极_____S2－_____I－_____Br－_____Cl－_____OH－＞含氧酸根离子。S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是_______________；若OH－放电，则得到__________。 4．分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循_____守恒和_____守恒。 5.最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明_____条件。 教材延伸 1．书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写电解反应方程式时，弱电解质一定要写成化学式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 2．书写电极反应式时，首先根据题干要求及信息大胆写出反应物和生成物，然后根据“阴(极)得(e－)阳(极)失(e－)”加上得、失电子数目，最后根据电解质溶液酸碱性补上H＋、OH－或H2O，依据电荷守恒定律配平反应式。 3．要确保两极得、失电子数目相等，且电解反应方程式注明条件“电解”或“通电”。 4．电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。 5.Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋而不是得到单质Fe。 随学随练 1．下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中错误的是(　　) A．电解饱和食盐水，阴极：Na＋＋e－===Na B．电解CuSO4溶液，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu C．电解熔融NaCl，阴极：Na＋＋e－===Na D．电解NaOH溶液，阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 2．用如图装置完成电解实验，对实验现象的解释或推测合理的是(　　) A．a处的试纸变红 B．b电极是正极 C．a处发生的电极反应：Fe－2e－===Fe2＋ D．b处发生的电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ 3．用电解法制取KIO3的方法是以石墨和铁为电极电解KI溶液，反应方程式为KI+3H2OKIO3+3H2↑。下列说法中正确的是(　　) A．电解时石墨作阴极 B．电解时阳极上产生H2 C．电解过程中阴极溶液pH升高 D．阴极的电极反应式：I--6e-+3H2O= IO3- +6H+ 知识点 惰性电极电解溶液的几种类型 1．电解水型 电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH变化 电解质溶液复原 含氧酸，如H2SO4 阴极：4H2O＋4e－==__________ 阳极：2H2O－4e－==__________ 总反应式：2H2O_________ _____ _____ _____ 可溶性强碱，如NaOH _____ 活泼金属含氧酸盐，如KNO3 _____ 2．电解质分解型 电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH变化 电解质溶液复原 无氧酸，如HCl 阴极：2H＋＋2e－===_____ 阳极：2Cl－－2e－===_____ 总反应式：2HCl__________ _____ _____ 通入_____气体 不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===_____ 阳极：2Cl－－2e－===_____ 总反应式：CuCl2_________ 加入_____固体 3．放氧生酸型 电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度 溶液pH变化 溶液复原 不活泼金属的含氧酸盐[如CuSO4] 阳极：2H2O－4e－===__________ 阴极：2Cu2＋＋4e－===_____ 总反应式：2Cu2＋＋2H2O_______________ 生成新 电解质 _____ 加_____或_____ 4．放氢生碱型 电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH变化 溶液复原 活泼金属的无氧酸盐(如NaCl) 阳极：2Cl－－2e－===_____ 阴极：2H2O＋2e－==__________ 总反应式：2Cl－＋2H2O_________ 生成新 电解质 _____ 通入____气体 特别提醒 1．“活泼电极”一般指Pt、Au以外的金属。 2．最常用的放电顺序：阳极：活泼金属＞Cl－＞OH－；阴极：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋。 随学随练 1．用石墨作电极，电解1mol·L-1下列物质的溶液，则电解前后溶液的保持不变的是( ) A．硫酸 B．氢氧化钠 C．硫酸钠 D．氯化钠 2．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NaOH溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小 C．电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1：2 D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1：1 3．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，不可能发生的反应有(　　) A．2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑ B．Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑ C．2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ D．2H2O2H2↑＋O2↑ 拓展 电解池原理及电极产物的判断 1．判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 2．分析电解质水溶液的全部离子并分为阴、阳两组。 3．根据放电顺序写出电极反应式 (1)阴极(与电极材料无关)： (2)阳极(与电极材料有关)： (3)总化学方程式或离子方程式 书写反应的总离子方程式时，要注意：若参与电极反应的H＋(或OH－)是由水电离出来的，应用水的分子式表示。 活学活用 1．用惰性电极电解等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是( ) A．H2和Cl2 B．Ag和Cl2 C．H2和O2 D．Ag和O2 2．以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。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 3．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。符合这一情况的是表中的(　　) 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 拓展 电解方程式书写及电解规律 1．电解池电极方程式的书写：以电解Cu(NO3)2溶液为例 2．电解规律 判断电解后溶液酸、碱生成的方法 (1)若电解产物只有H2，而无O2，则阴极生成碱。 (2)若电解产物只有O2，而无H2，则阳极生成酸。 (3)若电解产物既有O2，又有H2，且二者物质的量之比为1∶2，则实质是电解水，阳极生成酸，阴极生成碱，最终溶液中无酸和碱生成。但溶液浓度可能变大。 活学活用 1．下列装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是(　　) 2．铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理，按照如图所示装置连接，电解40 min后取出铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理20～30 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法正确的是(　　) A．电解时，电子从电源负极→导线→铝极，铅极→导线→电源正极 B．在电解过程中，H＋向铝片移动，SO向铅片移动 C．电解过程阳极周围溶液的pH下降 D．电解的总反应为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ 3．如图甲所示的电解池中，Pt电极位于含Cu(NO3)2和AgNO3均为0.05 mol·L－1的电解液中，图乙是该电解过程中转移电子数与阴极质量的变化关系图。下列说法错误的是(　　) A．过程Ⅰ，在阴极上析出金属银 B．过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，溶液的pH均降低 C．过程Ⅱ，阳极上有氧气放出 D．过程Ⅱ析出固体的质量是过程Ⅰ析出固体的质量的2倍 题型 电解原理及其分析 ▌例1 用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是(　　) 选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论 A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低 解题贴士 1．阴极：与电极材料无关，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：活性金属电极，金属电极失电子被溶解，生成对应金属阳离子。惰性电极(Pt、Au、C)溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，其放电顺序：金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。 3．电极反应式的书写步骤： ①看电极：主要看阳极是何类型的电极，若为活性电极，电极本身被氧化；若为惰性电极，溶液或融化状态的电解质中的阴离子被氧化。阴极一般不参与反应。 ②看离子：搞清溶液或融化状态的电解质中有哪些阳离子、阴离子，首先排出放电顺序，然后书写电极反应式。 ③书写时一定不要忘了水的电离，水溶液中始终有H＋和OH－，放电顺序中H＋和OH－之后的离子一般不参与电极反应。 ④两个电极反应式所带的电荷必相等。 ⑤书写时可依据总的反应式和某一电极反应式来写另一电极反应式。用总的反应式减去某一电极反应式就等于另一电极反应式。 4．电解的几种类型：电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型；电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型；电解不活泼金属的含氧酸盐，放氧生酸型；电解活泼金属(K/Ca/Na)的无氧酸盐，放氢生碱型。 ▌对点练1-1 如图为直流电源电解稀硫酸钠溶液的装置。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 ▌对点练1-2 石河子大学设计了一种S掺杂的新型电催化剂，用于碱性环境下甲醇氧化辅助电解水制氢，电解装置如图。下列说法错误的是( ) A．a极电势低于b极电势 B．b极反应为CH3OH+5OH--4e-=HCOO-＋4H2O C．转移2mol电子理论上有2NA个OH-向a极迁移 D．该新型催化剂提高了电荷转移速率 题型 电解前后溶液分析 ▌例2 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 解题贴士 用惰性电极电解不同的电解质溶液时 电解质的组成 无氧酸(除HF)、不活泼金属的无氧酸盐(F－除外) 不活泼金属的含氧酸盐、活泼金属的无氧酸盐 含氧酸、可溶性碱、活泼金属的含氧酸盐 被电解的物质 电解质本身 电解质和水都发生变化 电解水 实例 CuCl2、HBr、HCl NaCl、CuSO4、AgNO3 H2SO4、NaOH、KNO3 惰性电极电解电解质溶液后要恢复原电解质溶液的浓度，需加适量的某物质时，遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则，所加物质可以是阴极与阳极产物的化合物。 ▌对点练2-1 用石墨作电极电解0.1 mol·L－1的CuSO4溶液，当有0.4 mol电子通过电路时，发现阴极增重6.4 g，则要使电解后的溶液恢复到电解前状态，则可向电解后的溶液中加入(　　) A．0.1 mol Cu(OH)2 B．0.1 mol CuO C．0.2 mol CuO D．0.1 mol CuO和0.2 mol H2O ▌对点练2-2 用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是(　　) 组号 X Y Z W A C Fe NaCl H2O B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液 C C C H2SO4 H2O D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体 题型 有关电解的计算 ▌例3 500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3－)= 6.0 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22．4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是(　　) A．原混合溶液中c(K+)为1 mol·L-1 B．上述电解过程中共转移2 mol电子 C．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D．电解后溶液中c(H+)为4 mol·L-1 解题贴士 1．计算依据——三个相等 (1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。 (2)同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。 (3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。 2．计算方法——三种常用方法 (1)根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中分阶段电解的计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式：4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2～2H2～2Cu～4Ag。 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 3．在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1．60×10－19C来计算电路中通过的电量。 ▌对点练3-1 常温下用石墨作电极，电解100 mL 0.1 mol·L－1的Cu(NO3)2和0.1 mol·L－1的AgNO3组成的混合溶液，当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12 L 时，假设溶液体积不变，下列说法正确的是(　　) A．阴极增重1.4 g B．所得溶液中的c(H＋)＝0.3 mol·L－1 C．阴极增重0.64 g D．所得溶液中的c(H＋)<0.3 mol·L－1 ▌对点练3-2 将含有0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出19.2 g Cu；此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)(　　) A．3.36 L B．5.6 L C．6.72 L D．13.44 L 题型 串联电化学装置 ▌例4 在如图所示的装置中，通电5 min后，铜电极的质量增加2．16 g。试回答下列问题： (1)电源中X极为直流电源的________极。 (2)溶液pH的变化情况：A________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B________，C________。 (3)通电5 min后，B装置中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前该装置溶液中CuSO4的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。 综合应用 解题贴士 (1)多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。 (2)与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生的反应。 ▌对点练4-1 利用电化学原理可同时将SO2、CO变废为宝，装置如图所示(电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是( ) A．a为负极，发生氧化反应，电极反应式为：SO2+2H2O-2e-=SO42-＋4H＋ B．装置工作时，电子从c极流入b极，然后经溶液流入a极 C．d电极反应式为CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O D．若b极消耗32gO2，则Y中左侧溶液质量减轻36g ▌对点练4-2 如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的NaCl溶液、AgNO3溶液、x溶液，a、b、c、d电极均为石墨电极，接通电源经过一段时间后，乙中c电极质量增加，据此回答问题： (1)电源的M端为 极(填名称)。 (2)电极d上发生的电极反应式为 ，乙池溶液pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)甲池中的总反应式为 。 (4)当电路中有0.04mol电子通过时，a、b、c、d电极上产生的气体或固体的物质的量之比是 。 (5)若利用丙池实现铁上镀铜，则e、f依次是 ， (填化学式)。 基础通关 1．电解CuCl2和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上首先析出的物质分别是(　　) A．Cu和Cl2 B．H2和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2 2．用石墨做电极电解CuCl2溶液，下列说法正确的是( ) A．在阳极上析出金属铜 B．在阴极上析出金属铜 C．在阴极上产生有刺激性气味的气体 D．阳极上发生还原反应 3．用石墨作电极，电解1 mol·L－1下列物质的溶液，溶液中的pH保持不变的是(　　) A．HCl B．NaOH C．Na2SO4 D．NaCl 4．若某装置发生如下反应：Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，关于该装置的有关说法正确的是(　　) A．该装置一定为原电池 B．该装置为电解池 C．若为原电池，Cu为正极 D．电解质溶液可能是硝酸溶液 5．用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述中错误的是( ) A．c极发生氧化反应 B．若两极均为惰性电极，d极电极反应式为：Cu2++2e-═Cu C．溶液中阳离子往d极移动 D．若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中Cu2+浓度持续减小 6．用如图所示装置用石墨电极电解氯化铜溶液，Y电极上产生能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的黄绿色气体。下列判断正确的是( ) A．a为电源正极 B．X电极质量增加 C．Y电极若换成Cu，电极反应质量不变 D．X电极表面发生氧化反应 7．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 8．要实现反应：Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是( ) A． B． C． D． 9．将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt)，用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊溶液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是(　　) A B C D 阳极 蓝 白 红 蓝 阴极 白 蓝 蓝 蓝 10．用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是( ) A．AgNO3 B．Na2SO4 C．CuCl2 D．KCl 11．用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的(　　) A．CuSO4 B．H2O C．CuO D．CuSO4·5H2O 12．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纯净物(括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( ) A．KCl(HCl) B．AgNO3(HNO3) C．H2SO4(H2O) D．CuSO4(CuO) 13．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纯净物(方括号内的物质)，能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] 14．在标准状况下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生12.8 g铜时，阳极放出的气体是(　　) A．1.12 L H2 B．1.12 L O2 C．2.24 L H2 D．2.24 L O2 15．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定时间，测得电极增重总和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 16．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．1 mol·L－1 B．2 mol·L－1 C．3 mol·L－1 D．4 mol·L－1 17．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．b为直流电源的正极 B．将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变 C．阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋ D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室 18．载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气。某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置中得电子的电极发生的反应是2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－。下列判断错误的是(　　) A．上述电化学装置相当于电解池 B．上述装置进行的总反应为2CO2===2CO＋O2 C．反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强 D．失电子的电极发生的反应是4OH－－4e－===2H2O＋O2 19．如图是CO2经电催化还原为CH4的装置示意图。下列说法不正确的是(　　) A．该过程是电能转化为化学能的过程 B．铜电极的电极反应式为CO2＋8HCO＋8e－===CH4＋8CO＋2H2O C．一段时间后，①池中n(KHCO3)不变 D．一段时间后，②池中溶液的pH一定下降 20．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)①b为电源的________极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)。 ②Z池中e为________极。 ③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d________e(用“→”或“←”填空)。 (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：___________________________________________。 21．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： 阳离子 Na＋、K＋、Cu2＋ 阴离子 SO、OH－ 图1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。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)写出乙烧杯中的反应方程式：________________________________________________。 (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？ ________________________________________________________________________。 (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__________________ _______________________________________________________________________________。 素养提升 22．过硫酸铵[(NH4)2S2O8]可用作氧化剂、漂白剂。利用电解法在两极分别生产过硫酸铵和过氧化氢的装置如图所示。下列说法错误的是( ) A．a为外接电源的负极 B．电解总反应：O2+2H++2SO42- H2O2+S2O82- C．阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代 D．电解池工作时，I室溶液质量理论上逐渐减小 23．科学家利用多晶铜高效催化电解CO2制乙烯，原理如图所示。已知：电解前后电解液浓度几乎不变。下列说法正确的是( ) A．铂电极为阳极，产生的气体是O2和CO2 B．铜电极的电极反应式为2CO2+12HCO3-+12e-=C2H4+12CO32-+4H2O C．通电过程中，溶液中HCO3-通过阴离子交换膜向右槽移动 D．当电路中通过0.6 mol电子时，理论上能产生C2H41．12L 24．一种用于发动机SCR系统的电解尿素(H2NCONH2)混合装置(X、Y为石墨电极，隔膜仅阻止气体通过)如图，下列说法不正确的是( ) A．装置工作时，电子由Y极流入，X极流出 B．Y极发生还原反应 C．X极的电极反应式为H2NCONH2+8OH--6e- = N2↑+CO32-+6H2O D．若用铅酸蓄电池为电源，理论上消耗49 g H2SO4时，此装置中有0.5mol H2生成 25．一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是( ) A．b为直流电源的负极 B．阴极反应式为2H++2e-=H2↑ C．工作时，乙池中溶液的pH减小 D．若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成5.6mL气体 26．已知：M、N为多孔的惰性电极；P、R为两个铂电极夹，夹在被混有酚酞的Na2SO4溶液浸湿的滤纸上；a、b为直流电源两极(装置如图)。若在试管中充满KOH溶液后将其倒立于盛有KOH溶液的水槽中，断开K1，闭合K2、K3，通直流电，一段时间后实验装置如图所示(整个过程无晶体析出)，下列说法错误的是( ) A．a为负极，M电极上发生氧化反应 B．若断开K2、K3，闭合K1，此时检流计会发生偏转 C．电池工作一段时间后，KOH溶液的pH变大 D．电池工作时，R极滤纸变红 27．Co是磁性合金的重要材料，也是维生素重要的组成元素。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、B均为离子交换膜)。下列说法正确的是( ) A．A为阴离子交换膜，B为阳离子交换膜 B．若去掉膜A，石墨电极的电极反应不变 C．当电路中转移2mol电子时，阳极产生 D．若产品室，阴极溶液质量减少13g 28．在下图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，则下列说法不正确的是( ) A．丙中Ag电极连接的是电源的正极 B．向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态 C．电解过程中丙中溶液pH无变化 D．标准状况下当甲中产生4.48L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6g 29．常温下用惰性电极电解200 mL 氯化钠、硫酸铜的混合溶液，所得气体的体积随时间变化如下图所示，根据图中信息回答下列问题。(气体体积已换算成标准状况下的体积，且忽略气体在水中的溶解和溶液体积的变化) (1)曲线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示阳极产生气体的变化。 (2)氯化钠的物质的量浓度为________，硫酸铜的物质的量浓度为________。 (3)t2时所得溶液的pH为________。 迁移创新 30．电化学修复技术是近年迅速发展的一种污染土壤绿色原位修复技术。处理土壤重金属污染时，在污染土壤区域插入电极(下图)，土壤中污染物定向迁移，富集在电极区域，再通过其他方法(电镀、沉淀/共沉淀、抽出、离子交换树脂等)去除。下列说法正确的是( ) A．H+在阳极区反应 B．土壤中胶体粒子不带电 C．阴极区抽提物发生的是阴离子交换 D．金属离子在碱性区域去除 31．用一种新型H2O2液态燃料电池(乙池)电解催化氮气制备铵盐和硝酸盐(甲池)的工作原理示意图如下(c、d均为石墨电极)。下列说法正确的是( ) A．乙池中若生成15molm气体，则甲池a、b两极共消耗8molN2 B．甲池中H+从b极区通过质子交换膜转移至a极区 C．一段时间后，乙池中c电极区的pH增大 D．甲池a极反应式为：N2＋12OH--10e-=2NO3-＋6H2O 32．电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答下列问题： (1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则电解池中X极现象为______，电极反应式为______，电解NaCl溶液的离子方程式是______。 (2)如要在铁上镀银，电解液选用硝酸银，则X电极的材料是______，电极反应式是______。 (3)若Y极为铜锌合金，X极为纯铜，且电解质溶液中含有足量的Cu2+，通电一段时间后，若阳极恰好完全溶解，此时阴极质量增加7.68g，溶液质量增加0.03g，则合金中Cu、Zn的物质的量之比为______。 33．某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流表的指针发生了偏转。 请回答下列问题： (1)乙池为___________ (填“原电池”“电解池”“电镀池”)，A电极的电极反应式为：___________ 。 (2)丙池中F电极为___________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，写出电解时总反应的离子方程式___________。 (3)当乙池中C极质量变化10.8 g时，甲池中B电极理论上消耗O2的体积为___________mL(标准状况)。 (4)一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是___________(填选项字母)。 A．Cu B．CuO C．Cu(OH)2 D．Cu2(OH)2CO3 (5)若丙池通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和PH(不考虑CO2的溶解)，则电解过程中转移的电子___________mol， 若电解后溶液的体积为400ml，则所得溶液中氢离子的浓度___________。 学科网(北京)股份有限公司7 / 39 学科网（北京）股份有限公司 $