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第二节　电解池
第1课时　电解原理
[核心素养发展目标]　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.建立电解过程的思维模型，理解电解的规律，判断电解的产物，书写电解的电极反应式和总反应式。
一、电解原理
1．实验探究：电解CuCl2溶液
(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
电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成____________
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，能使湿润的淀粉碘化钾试纸______
(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作自由运动。
②通电时在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即Cl－、OH－移向a极，Cu2＋、H＋移向b极。
③a极电极反应式是_______________________________________________________，
b极电极反应式是_________________________________________________________，
总反应式是CuCl2Cu＋Cl2↑。
④结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的________过程。
2．电解和电解池
(1)电解：使电流通过_____________________而在阳极、阴极引起____________反应的过程。
(2)电解池(也称电解槽)：在外接电源的作用下，将________转化为________的装置。
(3)电解池的电极名称。
阴极：与直流电源的________相连的电极，发生________反应；
阳极：与直流电源的________相连的电极，发生________反应。
(4)电解池的构成条件。
3．电解池的工作原理
接通电路后，电源、金属导线、阴极和阳极与电解质溶液形成闭合回路(如图所示)。
(1)电流方向：电源正极―→金属导线―→阳极―→电解质溶液―→阴极―→金属导线―→电源负极。
(2)电子、离子移动方向：在电解质溶液中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；在外电路中，电子由阳极―→正极，负极―→阴极。
特别提醒　①电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，是化学变化。②金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动，是物理变化。
(1)电解池的两个电极必须是两个活动性不同的电极(　　)
(2)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极(　　)
(3)在电解池中，电子从阳极流入电源正极(　　)
(4)电解质溶液的导电实验发生化学变化(　　)
(5)电解池的阳极发生还原反应(　　)
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。电解总方程式为____________________________________________________________。
如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。
电解池阴极和阳极的判断依据
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－。
特别提醒　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，用H2O作为反应物。
2．电解后溶液的复原规律
用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：
(1)电解H2O型
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 2H2O－4e－=== O2↑＋4H＋
阴极反应式 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
pH变化
复原加入物质 加入
(2)电解电解质型
电解质 HCl CuCl2
阳极反应式
阴极反应式
pH变化
复原加入物质
(3)电解质和水都发生电解型
电解质 NaCl CuSO4
阳极反应式
阴极反应式
pH变化
复原加入物质
特别提醒　电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。
3．电解池中的守恒规律
(1)基本原理
根据电子转移守恒，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)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(　　)
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＋、SO、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__________________________________________。
(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__________________________________________。
(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__________________________________________。
1．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
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
3.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
第二节　电解池
第1课时　电解原理
[核心素养发展目标]　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.建立电解过程的思维模型，理解电解的规律，判断电解的产物，书写电解的电极反应式和总反应式。
一、电解原理
1．实验探究：电解CuCl2溶液
(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
电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成闭合回路
与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质 析出金属铜
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变蓝 产生了氯气
(2)实验原理分析
①氯化铜溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前这些离子在溶液中作自由运动。
②通电时在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即Cl－、OH－移向a极，Cu2＋、H＋移向b极。
③a极电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，
b极电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu，
总反应式是CuCl2Cu＋Cl2↑。
④结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。
2．电解和电解池
(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。
(2)电解池(也称电解槽)：在外接电源的作用下，将电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的电极名称。
阴极：与直流电源的负极相连的电极，发生还原反应；
阳极：与直流电源的正极相连的电极，发生氧化反应。
(4)电解池的构成条件。
3．电解池的工作原理
接通电路后，电源、金属导线、阴极和阳极与电解质溶液形成闭合回路(如图所示)。
(1)电流方向：电源正极―→金属导线―→阳极―→电解质溶液―→阴极―→金属导线―→电源负极。
(2)电子、离子移动方向：在电解质溶液中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；在外电路中，电子由阳极―→正极，负极―→阴极。
特别提醒　①电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，是化学变化。②金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动，是物理变化。
(1)电解池的两个电极必须是两个活动性不同的电极(　　)
(2)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极(　　)
(3)在电解池中，电子从阳极流入电源正极(　　)
(4)电解质溶液的导电实验发生化学变化(　　)
(5)电解池的阳极发生还原反应(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×
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。电解总方程式为____________________________________________________________。
答案　(1)正极　负极　
(2)阳极　2Cl－－2e－===Cl2↑　氧化　阴极　2H＋＋2e－===H2↑　还原
(3)阴　阳　2HClH2↑＋Cl2↑
如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。
答案　③⑥
解析　根据电解池的构成条件逐个判断。①②⑤无外接直流电源，不能构成电解池；④无电解质溶液或熔融电解质；⑦中蔗糖属于非电解质，不能构成电解池；⑧没有形成闭合回路，不能构成电解池。
电解池阴极和阳极的判断依据
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－。
特别提醒　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，用H2O作为反应物。
2．电解后溶液的复原规律
用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：
(1)电解H2O型
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－=== O2↑＋2H2O 2H2O－4e－=== O2↑＋4H＋
阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
pH变化 减小 增大 不变
复原加入物质 加入H2O
(2)电解电解质型
电解质 HCl CuCl2
阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极反应式 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu
pH变化 增大
复原加入物质 HCl CuCl2
(3)电解质和水都发生电解型
电解质 NaCl CuSO4
阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极反应式 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Cu2＋＋4e－===2Cu
pH变化 增大 减小
复原加入物质 HCl CuO或CuCO3
特别提醒　电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。
3．电解池中的守恒规律
(1)基本原理
根据电子转移守恒，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)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(　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√　(7)×
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＋、SO、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__________________________________。
(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___________________________________。
(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__________________________________。
答案　(1)HCl、CuCl2　HCl、CuCl2
(2)Na2SO4、H2SO4　H2O
(3)CuSO4、NaCl　CuO或CuCO3、HCl
解析　(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)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)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＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，要恢复到原状态可通入HCl。
1．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
答案　C
解析　电解HCl、CuCl2溶液就是电解电解质本身，电解NaBr、CuSO4溶液时，电解质、水均被电解，分别属于放氢生碱型、放氧生酸型。
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　复原溶液，A应通HCl，B应加CuO或CuCO3，C应加H2O，D不需加任何物质。
3．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＋、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2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑。n(Cu)＝＝0.2 mol，n(O2)＝0.1 mol，在标准状况下其体积为2.24 L，D正确。

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