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第二节　电解池
第四章　化学反应与电能
基础课时 　电解原理
25
1.了解电解池的构造。能分析解释电解池的工作原理，设计简单的电解池。2.了解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和总反应式。
学习目标
一、电解原理
二、电解的规律
目
录
CONTENTS
课后巩固训练
一、电解原理
对点训练
(一)知识梳理
1.实验探究——电解CuCl2溶液
按下图所示装置完成实验，并填写下表。
实验现象 实验结论
与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层__________ 析出
________
与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸______ 产生了
______
红色物质
金属铜
变蓝
氯气
2.原理分析
(1)水溶液中，CuCl2发生电离：CuCl2===____________________；通电前，Cu2＋、Cl－作自由运动。
(2)通电时，Cu2＋、Cl－作定向运动，即________趋向a极(阳极)，__________趋向b极(阴极)。
(3)a极(阳极)电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b极(阴极)电极反应式是__________________________，总反应：__________________________。
(4)结论：外接电源提供电能，借助电解池将还原剂(如Cl－)的电子转移给氧化剂(如Cu2＋)。
Cu2＋＋2Cl－
Cl－
Cu2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
3.电解、电解池和放电
电解 使电流通过____________________________而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程
电解池 将电能转化为________的装置(也称电解槽)
放电 微粒在电极上失去/获得电子，发生氧化/还原反应的过程
电解质溶液(或熔融电解质)
化学能
(二)互动探究
下图所示为电解氯化铜溶液的装置及其产物。
【问题讨论】
问题1　通电前，CuCl2溶液中存在的离子有哪些？
问题2　在氯化铜溶液中除了Cu2＋和Cl－之外还有H＋和OH－，这两种离子为什么没有得到或失去电子？
提示　电解时，溶液中离子的放电先后顺序与离子的氧化性或还原性有关，氧化性强的阳离子先得电子被还原，还原性强的阴离子先失电子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得电子，而Cl－比OH－更容易失电子，可从氧化性强弱的角度比较得电子的顺序，从还原性强弱的角度比较失电子的顺序。
问题3　对于一个电解装置，如何确定阴阳极？
提示　接电源正极的一极为阳极，接电源负极的一极为阴极。
问题4　用右图装置电极CuSO4溶液(两电极均为铜电极)。分别写出电解CuSO4溶液的两极反应式。
提示　阳极反应式：Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu。
【探究归纳】
1.电解池的工作原理
接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。
2.电解池电极的判断
3.电解时电极产物的判断
注意　常见的惰性电极有石墨、Pt等。
1.如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是(　　)
A.a为负极，b为正极
B.a为阳极，b为阴极
C.电解过程中，d电极质量增加
D.电解过程中，氯离子浓度不变
解析　根据图示电流方向，先确定a是电源正极，b是电源负极；则c是电解池的阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中氯离子不断减少；d是电解池的阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，d电极质量不断增加。
C
2.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
解析　根据题图知，该装置有外接电源，所以属于电解池，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是阳离子，P是阴离子，B正确。
3.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________________________________。
BC
负
Cu2＋＋2e－===Cu
2Cl－－2e－===Cl2↑
Cu－2e－===Cu2＋
4.催化电解转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制有机物的原理如图所示。
(1)阴极主要还原产物为CH4和C2H4。写出阴极区CO2还原为C2H4的电极反应式：___________________________________________________________________。
(2)电解一段时间后，阳极区放出的气体成分为____________(填化学式)。
O2、CO2
【题后归纳】　电解池中方程式书写的3个关键点
(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，但书写总电解反应方程式时，弱电解质(如水)要写成化学式。
(2)电极反应的书写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，依据电荷守恒配平。
(3)要确保两极得失电子数目相等，且总反应注明条件“电解”。
二、电解的规律
对点训练
互动探究
问题2　若两极分别放出H2和O2，则符合条件的电解质有哪些(至少写出三种)
提示　HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2、Na2SO4等
问题3　若阴极析出金属、阳极放出O2，则符合条件的电解质有哪些？
提示　Cu(NO3)2、CuSO4。
问题4　若两极分别放出气体，且体积比为1∶1，则符合此条件的电解质有哪些？
提示　BaCl2、HCl、NaCl。
【探究归纳】
1.惰性电极电解电解质溶液的四种类型
(1)电解水型
(2)电解电解质型
(3)放H2生碱型
(4)放O2生酸型
5.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
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，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，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，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，正确。
6.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]
B
(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_____________________。
HCl、CuCl2
HCl、CuCl2
Na2SO4、H2SO4
H2O
CuSO4、NaCl
CuO或CuCO3、HCl
【题后归纳】　电解质溶液的恢复
(1)首先确定电极产物，如果是活性电极(金属活动性顺序中Ag以前的金属)，则电极材料失去电子，电极溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极，则应按照阴、阳离子在溶液中的放电顺序进行判断。
(2)恢复电解质溶液，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则。一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复电解质溶液，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3。但不能加入Cu(OH)2，因Cu(OH)2能与生成的H2SO4反应使水的量增加。加入物质的物质的量需根据电路中的得失电子守恒进行计算。
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)对电解池的认识
1.如图所示装置中，属于电解池的是(　　)
C
解析　装置A、B、D中无直流电源，且装置D中不能形成闭合回路，故A、B、D不属于电解池。
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，电解质溶液导电的过程是化学变化
④电解池两个电极材料可以相同
A.①②③④ B.③④ C.②③④ D.③
B
解析　电解池是将电能转变成化学能的装置，①错误；原电池是将化学能转变成电能的装置，②错误；金属和石墨均为自由电子导电，属于物理变化；电解质溶液导电的过程中在阴阳极发生氧化还原反应，实质是电解，属于化学变化，③正确；电解池连接外接电源，两个电极材料可以相同也可以不同，④正确。
(二)电解原理
3.关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是(　　)
A.装置名称：①是原电池，②是电解池
B.硫酸浓度变化：①增大，②减小
C.电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－===
2H2O＋O2↑，②中正极：Zn－2e－===Zn2＋
D.离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，
②中H＋向负极方向移动
B
解析　①为电解池，实质为电解水，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，硫酸的浓度增大；②为原电池，溶液中的氢离子移向正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的浓度减小。
4.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
B
解析　A项，电解稀硫酸溶液，阳极发生氧化反应，质量会减少，即M极质量减小；阴极发生还原反应放出氢气，N极质量不变，A不符合题意；B项，由题意可知，M电极溶解，则发生氧化反应，为阳极；N电极质量增加，溶液中的金属阳离子得电子在N电极上析出，发生还原反应，N为阴极，B符合题意；C项，如果M和N均是石墨电极，M极质量不会减小，故C不符合题意；D项，由题意可知，M电极溶解，则发生氧化反应，为阳极；N电极质量增加，溶液中的金属阳离子得电子在N电极上析出，发生还原反应，N为阴极，故D不符合题意。
(三)电解规律
5.用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是(　　)
A.Cu(NO3)2 B.NaOH
C.BaCl2 D.H2SO4
A
解析　A项，电解硝酸铜溶液时，阳极氢氧根离子放电，阴极上铜离子得电子生成Cu，所以溶液的pH下降，阴极质量增加；B项，电解氢氧化钠溶液时，阴极氢离子放电，阴极质量不变，阳极上氢氧根离子放电，溶液中氢氧化钠的浓度增大，pH上升；C项，电解氯化钡溶液，阴极氢离子放电，阴极质量不变，阳极上氯离子放电，所以电解质溶液的碱性增强，pH增大；D项，电解稀硫酸溶液，阳极氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，阴极质量不变，电解质溶液中溶质的量不变，溶剂的量减小，所以酸性增强，溶液的pH减小。
6.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
C
7.(2024·宜春宜丰中学高二期中)设NA为阿伏加德罗常数的值，用石墨棒作电极电解 CuSO4溶液，一段时间后，需加入 49 g Cu(OH)2固体才能使电解质溶液复原，则这段时间整个电路中转移的电子为(　　)
A.1 mol B.2 mol
C.4NA D.0.5NA
B
8.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：
(1)a电极为电源的________极。
(2)写出电极反应式：
A极_____________________________，B极_____________________________。
(3)若要使反应后的溶液恢复到原来状态，则应该加入____________________，加入____________________ g。
正
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
Cu2＋＋2e－===Cu
CuO(或CuCO3)
4.0(或6.2)
解析　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。(2)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。(3)应补充氧化铜或碳酸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，碳酸铜中铜的质量分数为51.61%，因此需补充碳酸铜6.2 g。
B级　素养培优练
9.下列说法错误的是(　　)
A.用惰性电极电解1 L 1 mol/L CuSO4 溶液，当加入 1 mol CuO 恢复电解前浓度时，电路中转移了2 mol e－
B.惰性电极电解 Na2SO4溶液，当转移2 mol电子时，可加入18 g 水恢复为原溶液
C.要实现以Ag置换出H2，可设计：阴、阳极为Ag，稀硫酸为电解质溶液的电解池
D.惰性电极电解100 mL 2 mol/L Cu(NO3)2溶液，当Cu2＋恰好电解完全时，生成0.2 mol硝酸
D
10.(2023·长沙南雅中学高二月考)用如图所示的装置进行电解，通电一段时间，发现湿润的淀粉 KI试纸的C端变为蓝色。下列说法正确的是(　　)
A.E为电源的正极
B.A中Fe发生溶解
C.反应装置每转移2 mol电子，石墨电极上生成22.4 L气体
D.B中Cu极反应为Cu－2e－===Cu2＋
D
解析　湿润的淀粉 KI试纸的C端变为蓝色，说明C端上碘离子失去电子变为碘单质，C端为阳极，则F为电源的正极，E为电源的负极，A错误；E为负极，则A中Fe为阴极，溶液中银离子在阴极得到电子变为银单质，B错误；题干中未说明气体所处状况，无法计算气体体积，C错误；F为正极，Cu为阳极，因此Cu极反应为Cu－2e－===Cu2＋，D正确。
11.(2024·北京八一学校高二期中)某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH＝1，0.1 mol/L的FeCl2溶液，实验记录如下(a、b代表电压数值)
序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物
Ⅰ x>a 电极附近出现黄色，有气泡产生 有Fe3＋、有Cl2
Ⅱ a>x≥b 电极附近出现黄色，无气泡产生 有Fe3＋、无Cl2
b>x≥0 无明显变化 无Fe3＋、无Cl2
下列说法中，不正确的是(　　)
A.Ⅰ中阳极附近的溶液可使KI淀粉试纸变蓝
B.由Ⅱ中阳极现象不能说明该电压下Cl－在阳极是否放电
C.Ⅱ中出现黄色可能是因为Fe2＋有还原性，在阳极放电产生Fe3＋
D.增加pH＝1，0.1 mol/L的NaCl溶液做对照实验进一步验证Cl－在阳极是否放电
D
解析　Ⅰ中阳极附近出现黄色，有气泡产生，说明生成了铁离子、氯气，铁离子、氯气能氧化碘化钾为碘单质； Ⅱ中出现黄色，无气泡产生，说明生成了铁离子，结合亚铁离子具有还原性，氯气也能氧化亚铁离子分析。Ⅰ中阳极生成了铁离子、氯气，铁离子、氯气能够氧化碘化钾为碘单质，使淀粉变蓝，A正确；Ⅱ中未检测出氯气，可能是因为氯离子在阳极失电子生成的氯气具有氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子使溶液变黄色，从而无氯气放出，因此该电压下氯离子在阳极是否放电仍需验证，B正确；由Ⅱ推测，Fe3＋产生的原因可能是Fe2＋在阳极放电，元素化合价升高，亚铁离子具有还原性，C正确；电解pH＝1的0.1 mol/L FeCl2溶液，电解pH＝1的NaCl溶液做对照试验，探究氯离子是否放电，需要在浓度相同的条件下进行，所以氯化钠溶液的浓度为0.2 mol/L，D错误。
12.Ⅰ.用如图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极)，供选择的有4组电解液，其体积均为500 mL，浓度均为2 mol/L。
组别 A槽 B槽
1 CuBr2溶液 NaOH溶液
2 AgNO3溶液 NaCl溶液
3 CuSO4溶液 CuCl2溶液
4 AlCl3溶液 Na2SO4溶液
(1)选择第1组电解液时，当c电极产生标况下22.4 L气体时，a极质量增加________ g。
(2)选择第2组电解液时，当b极生成4 g电解产物时，忽略电解前后电解液的体积变化，此时B槽中的c(OH－)＝________ mol/L(不考虑OH－与Cl2的反应)。
(3)选择第3组电解液时，当a、c两极电解产物的质量相等时，b极和d极产生的气体体积比为________(同温同压下，忽略气体的溶解)。
(4)选择第4组电解液时，此时该组A池的总反应的化学方程式为
__________________________________________________________。
64
1
1∶2
Ⅱ.氨电解法制氢气，利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
(5)电解过程中OH－的移动方向为________________ (填“从左往右”或“从右往左”)。
(6)阳极的电极反应式为_____________________________________________。
从右往左
2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
解析　(5)根据反应物以及两极产物，可以看出产生氢气的一极氢元素的化合价变化为＋1→0，发生还原反应，右侧应为阴极，产生氮气的一极氮元素的化合价变化为－3→0，发生氧化反应，左侧应为阳极。电解池中，阴离子向阳极移动，所以电解过程中OH－的移动方向为从右往左；(6)阳极上NH3变为N2，溶液环境为碱性，所以阳极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。基础课时25　电解原理
学习目标　1.了解电解池的构造。能分析解释电解池的工作原理，设计简单的电解池。2.了解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和总反应式。
一、电解原理
(一)知识梳理
1.实验探究——电解CuCl2溶液
按下图所示装置完成实验，并填写下表。
实验现象 实验结论
与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层____________ 析出______
与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸________ 产生了 ________
2.原理分析
(1)水溶液中，CuCl2发生电离：CuCl2===________________________
____________________________________；通电前，Cu2＋、Cl－作自由运动。
(2)通电时，Cu2＋、Cl－作定向运动，即__________趋向a极(阳极)，________趋向b极(阴极)。
(3)a极(阳极)电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b极(阴极)电极反应式是________________________________________________________________
________________________________________________________________，
总反应：_______________________________________________________。
(4)结论：外接电源提供电能，借助电解池将还原剂(如Cl－)的电子转移给氧化剂(如Cu2＋)。
3.电解、电解池和放电
电解 使电流通过_____________________________________ 而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程
电解池 将电能转化为____________的装置(也称电解槽)
放电 微粒在电极上失去/获得电子，发生氧化/还原反应的过程
(二)互动探究
下图所示为电解氯化铜溶液的装置及其产物。
【问题讨论】
问题1　通电前，CuCl2溶液中存在的离子有哪些？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
问题2　在氯化铜溶液中除了Cu2＋和Cl－之外还有H＋和OH－，这两种离子为什么没有得到或失去电子？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
问题3　对于一个电解装置，如何确定阴阳极？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
问题4　用下图装置电极CuSO4溶液(两电极均为铜电极)。分别写出电解CuSO4溶液的两极反应式。
________________________________________________________________
________________________________________________________________
【探究归纳】
1.电解池的工作原理
接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。
2.电解池电极的判断
3.电解时电极产物的判断
注意　常见的惰性电极有石墨、Pt等。
1.如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是(　　)
A.a为负极，b为正极
B.a为阳极，b为阴极
C.电解过程中，d电极质量增加
D.电解过程中，氯离子浓度不变
2.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(　　)
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
3.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______________________________________
________________________________________________________________。
4.催化电解转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制有机物的原理如图所示。
(1)阴极主要还原产物为CH4和C2H4。写出阴极区CO2还原为C2H4的电极反应式：________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)电解一段时间后，阳极区放出的气体成分为________(填化学式)。
【题后归纳】　电解池中方程式书写的3个关键点
(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，但书写总电解反应方程式时，弱电解质(如水)要写成化学式。
(2)电极反应的书写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，依据电荷守恒配平。
(3)要确保两极得失电子数目相等，且总反应注明条件“电解”。
二、电解的规律
互动探究
从Na＋、NO、SO、Cl－、Cu2＋、Ba2＋、H＋、I－中选出适当的离子组成可溶性电解质，应用惰性电极(石墨电极)对其溶液进行电解。
【问题讨论】
问题1　有下列两组离子：①Cu2＋、Na＋、H＋；②Cl－、I－、SO。电解时，移向阳极的离子是哪一组？离子放电的先后顺序是什么？移向阴极的离子是哪一组？离子放电的先后顺序是什么？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
问题2　若两极分别放出H2和O2，则符合条件的电解质有哪些(至少写出三种)
________________________________________________________________
________________________________________________________________
问题3　若阴极析出金属、阳极放出O2，则符合条件的电解质有哪些？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
问题4　若两极分别放出气体，且体积比为1∶1，则符合此条件的电解质有哪些？
________________________________________________________________
________________________________________________________________
【探究归纳】
1.惰性电极电解电解质溶液的四种类型
(1)电解水型
电解质类型 含氧酸，如H2SO4 可溶性强碱，如NaOH 活泼金属含氧酸盐，如KNO3
电极反应式及总反应式　　 阴极 阳极 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑
电解质溶液浓度 增大
溶液pH 减小 增大 不变
(2)电解电解质型
电解质类型 无氧酸，如HCl 不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2
电极反应式及总反应式 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑
电解质溶液浓度 减小
溶液pH 增大
(3)放H2生碱型
电解质(水溶液) 活泼金属的无氧酸盐(如NaCl、KCl)
电极反应式 及总反应式 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
电解质浓度 生成新电解质
溶液pH 增大
(4)放O2生酸型
电解质(水溶液) 不活泼金属的含氧酸盐[如CuSO4、Cu(NO3)2]
电极反应式 及总反应式 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
电解质浓度 生成新电解质
溶液pH 减小
5.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
6.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]
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种离子中两两恰当的组成电解质，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________。
【题后归纳】　电解质溶液的恢复
(1)首先确定电极产物，如果是活性电极(金属活动性顺序中Ag以前的金属)，则电极材料失去电子，电极溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极，则应按照阴、阳离子在溶液中的放电顺序进行判断。
(2)恢复电解质溶液，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则。一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复电解质溶液，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3。但不能加入Cu(OH)2，因Cu(OH)2能与生成的H2SO4反应使水的量增加。加入物质的物质的量需根据电路中的得失电子守恒进行计算。
：课后完成　第四章　基础课时25基础课时25　电解原理
学习目标　1.了解电解池的构造。能分析解释电解池的工作原理，设计简单的电解池。2.了解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和总反应式。
一、电解原理
(一)知识梳理
1.实验探究——电解CuCl2溶液
按下图所示装置完成实验，并填写下表。
实验现象 实验结论
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，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 产生了氯气
2.原理分析
(1)水溶液中，CuCl2发生电离：CuCl2===Cu2＋＋2Cl－；通电前，Cu2＋、Cl－作自由运动。
(2)通电时，Cu2＋、Cl－作定向运动，即Cl－趋向a极(阳极)，Cu2＋趋向b极(阴极)。
(3)a极(阳极)电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b极(阴极)电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu，总反应：CuCl2Cu＋Cl2↑。
(4)结论：外接电源提供电能，借助电解池将还原剂(如Cl－)的电子转移给氧化剂(如Cu2＋)。
3.电解、电解池和放电
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
电解池 将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)
放电 微粒在电极上失去/获得电子，发生氧化/还原反应的过程
(二)互动探究
下图所示为电解氯化铜溶液的装置及其产物。
【问题讨论】
问题1　通电前，CuCl2溶液中存在的离子有哪些？
提示　有Cu2＋、H＋、Cl－、OH－四种离子，因为存在CuCl2===Cu2＋＋2Cl－，H2O??H＋＋OH－。
问题2　在氯化铜溶液中除了Cu2＋和Cl－之外还有H＋和OH－，这两种离子为什么没有得到或失去电子？
提示　电解时，溶液中离子的放电先后顺序与离子的氧化性或还原性有关，氧化性强的阳离子先得电子被还原，还原性强的阴离子先失电子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得电子，而Cl－比OH－更容易失电子，可从氧化性强弱的角度比较得电子的顺序，从还原性强弱的角度比较失电子的顺序。
问题3　对于一个电解装置，如何确定阴阳极？
提示　接电源正极的一极为阳极，接电源负极的一极为阴极。
问题4　用右图装置电极CuSO4溶液(两电极均为铜电极)。分别写出电解CuSO4溶液的两极反应式。
提示　阳极反应式：Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu。
【探究归纳】
1.电解池的工作原理
接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。
2.电解池电极的判断
3.电解时电极产物的判断
注意　常见的惰性电极有石墨、Pt等。
1.如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是(　　)
A.a为负极，b为正极
B.a为阳极，b为阴极
C.电解过程中，d电极质量增加
D.电解过程中，氯离子浓度不变
答案　C
解析　根据图示电流方向，先确定a是电源正极，b是电源负极；则c是电解池的阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中氯离子不断减少；d是电解池的阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，d电极质量不断增加。
2.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(　　)
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
答案　B
解析　根据题图知，该装置有外接电源，所以属于电解池，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是阳离子，P是阴离子，B正确。
3.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________________________________。
答案　(1)BC　(2)负　Cu2＋＋2e－===Cu
(3)2Cl－－2e－===Cl2↑　CuCl2Cu＋Cl2↑
(4)Cu－2e－===Cu2＋
解析　(1)A中有自发的氧化还原反应：Zn＋CuCl2===ZnCl2＋Cu，所以为原电池，B、C均有外接电源，为电解池；(2)A池中总反应为Zn＋CuCl2===ZnCl2＋Cu，所以Zn电极失电子发生氧化反应为负极；Cu电极上铜离子得电子生成Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；(3)B中Pt电极与电源的正极相连为阳极，溶液中氯离子在阳极失电子被氧化，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；B中C电极为阴极，铜离子得电子被还原生成铜单质，所以总反应为CuCl2Cu＋Cl2↑；(4)C中铜电极与电源正极相连为阳极，铜失电子被氧化成铜离子，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。
4.催化电解转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制有机物的原理如图所示。
(1)阴极主要还原产物为CH4和C2H4。写出阴极区CO2还原为C2H4的电极反应式：__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)电解一段时间后，阳极区放出的气体成分为________(填化学式)。
答案　(1)2CO2＋12e－＋12HCO===C2H4＋12CO＋4H2O　(2)O2、CO2
解析　(1)阴极区CO2得电子和HCO反应生成C2H4、CO和H2O，电极反应式为2CO2＋12e－＋12HCO===C2H4＋12CO＋4H2O；(2)电解时，阳极上的H2O失去电子生成O2和H＋，H＋和HCO反应生成CO2和H2O，所以电解一段时间后，阳极区放出的气体成分为O2和CO2。
【题后归纳】　电解池中方程式书写的3个关键点
(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，但书写总电解反应方程式时，弱电解质(如水)要写成化学式。
(2)电极反应的书写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，依据电荷守恒配平。
(3)要确保两极得失电子数目相等，且总反应注明条件“电解”。
二、电解的规律
互动探究
从Na＋、NO、SO、Cl－、Cu2＋、Ba2＋、H＋、I－中选出适当的离子组成可溶性电解质，应用惰性电极(石墨电极)对其溶液进行电解。
【问题讨论】
问题1　有下列两组离子：①Cu2＋、Na＋、H＋；②Cl－、I－、SO。电解时，移向阳极的离子是哪一组？离子放电的先后顺序是什么？移向阴极的离子是哪一组？离子放电的先后顺序是什么？
提示　②　I－>Cl－> SO　①　Cu2＋>H＋>Na＋。
问题2　若两极分别放出H2和O2，则符合条件的电解质有哪些(至少写出三种)
提示　HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2、Na2SO4等
问题3　若阴极析出金属、阳极放出O2，则符合条件的电解质有哪些？
提示　Cu(NO3)2、CuSO4。
问题4　若两极分别放出气体，且体积比为1∶1，则符合此条件的电解质有哪些？
提示　BaCl2、HCl、NaCl。
【探究归纳】
1.惰性电极电解电解质溶液的四种类型
(1)电解水型
电解质类型 含氧酸，如H2SO4 可溶性强碱，如NaOH 活泼金属含氧酸盐，如KNO3
电极反应式及总反应式　　 阴极 阳极 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑
电解质溶液浓度 增大
溶液pH 减小 增大 不变
(2)电解电解质型
电解质类型 无氧酸，如HCl 不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2
电极反应式及总反应式 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑
电解质溶液浓度 减小
溶液pH 增大
(3)放H2生碱型
电解质(水溶液) 活泼金属的无氧酸盐(如NaCl、KCl)
电极反应式及总反应式 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
电解质浓度 生成新电解质
溶液pH 增大
(4)放O2生酸型
电解质(水溶液) 不活泼金属的含氧酸盐[如CuSO4、Cu(NO3)2]
电极反应式及总反应式 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
电解质浓度 生成新电解质
溶液pH 减小
5.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，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，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，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，正确。
6.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或CuCO3可以复原。
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种离子中两两恰当的组成电解质，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－，其电解质是HCl、CuCl2。(2)实质上是电解水，H＋、OH－分别在两极上放电，因此，其电解质是Na2SO4、H2SO4。(3)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。电解质是NaCl，2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，要恢复到原状态可通入HCl。
【题后归纳】　电解质溶液的恢复
(1)首先确定电极产物，如果是活性电极(金属活动性顺序中Ag以前的金属)，则电极材料失去电子，电极溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极，则应按照阴、阳离子在溶液中的放电顺序进行判断。
(2)恢复电解质溶液，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则。一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复电解质溶液，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3。但不能加入Cu(OH)2，因Cu(OH)2能与生成的H2SO4反应使水的量增加。加入物质的物质的量需根据电路中的得失电子守恒进行计算。
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)对电解池的认识
1.如图所示装置中，属于电解池的是(　　)
答案　C
解析　装置A、B、D中无直流电源，且装置D中不能形成闭合回路，故A、B、D不属于电解池。
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，电解质溶液导电的过程是化学变化
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　电解池是将电能转变成化学能的装置，①错误；原电池是将化学能转变成电能的装置，②错误；金属和石墨均为自由电子导电，属于物理变化；电解质溶液导电的过程中在阴阳极发生氧化还原反应，实质是电解，属于化学变化，③正确；电解池连接外接电源，两个电极材料可以相同也可以不同，④正确。
(二)电解原理
3.关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是(　　)
A.装置名称：①是原电池，②是电解池
B.硫酸浓度变化：①增大，②减小
C.电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中正极：Zn－2e－===Zn2＋
D.离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动
答案　B
解析　①为电解池，实质为电解水，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，硫酸的浓度增大；②为原电池，溶液中的氢离子移向正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的浓度减小。
4.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
答案　B
解析　A项，电解稀硫酸溶液，阳极发生氧化反应，质量会减少，即M极质量减小；阴极发生还原反应放出氢气，N极质量不变，A不符合题意；B项，由题意可知，M电极溶解，则发生氧化反应，为阳极；N电极质量增加，溶液中的金属阳离子得电子在N电极上析出，发生还原反应，N为阴极，B符合题意；C项，如果M和N均是石墨电极，M极质量不会减小，故C不符合题意；D项，由题意可知，M电极溶解，则发生氧化反应，为阳极；N电极质量增加，溶液中的金属阳离子得电子在N电极上析出，发生还原反应，N为阴极，故D不符合题意。
(三)电解规律
5.用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是(　　)
A.Cu(NO3)2 B.NaOH
C.BaCl2 D.H2SO4
答案　A
解析　A项，电解硝酸铜溶液时，阳极氢氧根离子放电，阴极上铜离子得电子生成Cu，所以溶液的pH下降，阴极质量增加；B项，电解氢氧化钠溶液时，阴极氢离子放电，阴极质量不变，阳极上氢氧根离子放电，溶液中氢氧化钠的浓度增大，pH上升；C项，电解氯化钡溶液，阴极氢离子放电，阴极质量不变，阳极上氯离子放电，所以电解质溶液的碱性增强，pH增大；D项，电解稀硫酸溶液，阳极氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，阴极质量不变，电解质溶液中溶质的量不变，溶剂的量减小，所以酸性增强，溶液的pH减小。
6.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
答案　C
解析　电解过程中阴极银离子放电，生成单质Ag，则阴极质量增加，A错误；由4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，生成硝酸，溶液的酸性增强，pH不断降低，B错误；由电解反应可知，从溶液中析出单质Ag和氧气，则可向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复电解前的状况，C正确；电解时只有阳极生成氧气，D错误。
7.(2024·宜春宜丰中学高二期中)设NA为阿伏加德罗常数的值，用石墨棒作电极电解 CuSO4溶液，一段时间后，需加入 49 g Cu(OH)2固体才能使电解质溶液复原，则这段时间整个电路中转移的电子为(　　)
A.1 mol B.2 mol
C.4NA D.0.5NA
答案　B
解析　用石墨棒作电极电解硫酸铜溶液时，首先铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜、铜离子消耗完后氢离子放电产生氢气，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电解总反应方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，电解一段时间后，需加入49 g氢氧化铜固体才能使电解质溶液复原，说明阴极析出铜和氢气的物质的量都为＝0.5 mol，则转移电子的物质的量为0.5 mol×2＋0.5 mol×2＝2 mol，故选B。
8.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：
(1)a电极为电源的________极。
(2)写出电极反应式：
A极__________________________________________________________，
B极__________________________________________________________。
(3)若要使反应后的溶液恢复到原来状态，则应该加入________，加入________ g。
答案　(1)正　(2)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
Cu2＋＋2e－===Cu　(3)CuO(或CuCO3)　4.0(或6.2)
解析　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。(2)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。(3)应补充氧化铜或碳酸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，碳酸铜中铜的质量分数为51.61%，因此需补充碳酸铜6.2 g。
B级　素养培优练
9.下列说法错误的是(　　)
A.用惰性电极电解1 L 1 mol/L CuSO4 溶液，当加入 1 mol CuO 恢复电解前浓度时，电路中转移了2 mol e－
B.惰性电极电解 Na2SO4溶液，当转移2 mol电子时，可加入18 g 水恢复为原溶液
C.要实现以Ag置换出H2，可设计：阴、阳极为Ag，稀硫酸为电解质溶液的电解池
D.惰性电极电解100 mL 2 mol/L Cu(NO3)2溶液，当Cu2＋恰好电解完全时，生成0.2 mol硝酸
答案　D
解析　A项反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋H2SO4，电解一段时间后，两个电极产物为Cu和氧气，即溶液中减少了等量的铜原子和氧原子，当加入 1 mol CuO，CuO可与生成的硫酸生成 CuSO4可以恢复电解前浓度时，电路中转移了 2 mol e－，A正确；B项实质为电解水，当 2 mol电子转移时，可加入18 g 水恢复，B正确；Ag与稀硫酸不反应，若要实现2Ag＋H2SO4(稀)===Ag2SO4＋H2↑，则需在电解池中进行，设计成双液电解池Ag连在电源的正极上做阳极，Ag失电子，发生氧化反应，阴极H＋得电子生成H2，C正确；D项，总的反应式为2Cu(NO3)2＋2H2O2Cu＋O2↑＋4HNO3，当Cu2＋恰好电解完全时，生成0.1 L×2 mol/L×2＝0.4 mol HNO3，D错误。
10.(2023·长沙南雅中学高二月考)用如图所示的装置进行电解，通电一段时间，发现湿润的淀粉 KI试纸的C端变为蓝色。下列说法正确的是(　　)
A.E为电源的正极
B.A中Fe发生溶解
C.反应装置每转移2 mol电子，石墨电极上生成22.4 L气体
D.B中Cu极反应为Cu－2e－===Cu2＋
答案　D
解析　湿润的淀粉 KI试纸的C端变为蓝色，说明C端上碘离子失去电子变为碘单质，C端为阳极，则F为电源的正极，E为电源的负极，A错误；E为负极，则A中Fe为阴极，溶液中银离子在阴极得到电子变为银单质，B错误；题干中未说明气体所处状况，无法计算气体体积，C错误；F为正极，Cu为阳极，因此Cu极反应为Cu－2e－===Cu2＋，D正确。
11.(2024·北京八一学校高二期中)某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH＝1，0.1 mol/L的FeCl2溶液，实验记录如下(a、b代表电压数值)
序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物
Ⅰ x>a 电极附近出现黄色，有气泡产生 有Fe3＋、有Cl2
Ⅱ a>x≥b 电极附近出现黄色，无气泡产生 有Fe3＋、无Cl2
b>x≥0 无明显变化 无Fe3＋、无Cl2
下列说法中，不正确的是(　　)
A.Ⅰ中阳极附近的溶液可使KI淀粉试纸变蓝
B.由Ⅱ中阳极现象不能说明该电压下Cl－在阳极是否放电
C.Ⅱ中出现黄色可能是因为Fe2＋有还原性，在阳极放电产生Fe3＋
D.增加pH＝1，0.1 mol/L的NaCl溶液做对照实验进一步验证Cl－在阳极是否放电
答案　D
解析　Ⅰ中阳极附近出现黄色，有气泡产生，说明生成了铁离子、氯气，铁离子、氯气能氧化碘化钾为碘单质； Ⅱ中出现黄色，无气泡产生，说明生成了铁离子，结合亚铁离子具有还原性，氯气也能氧化亚铁离子分析。Ⅰ中阳极生成了铁离子、氯气，铁离子、氯气能够氧化碘化钾为碘单质，使淀粉变蓝，A正确；Ⅱ中未检测出氯气，可能是因为氯离子在阳极失电子生成的氯气具有氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子使溶液变黄色，从而无氯气放出，因此该电压下氯离子在阳极是否放电仍需验证，B正确；由Ⅱ推测，Fe3＋产生的原因可能是Fe2＋在阳极放电，元素化合价升高，亚铁离子具有还原性，C正确；电解pH＝1的0.1 mol/L FeCl2溶液，电解pH＝1的NaCl溶液做对照试验，探究氯离子是否放电，需要在浓度相同的条件下进行，所以氯化钠溶液的浓度为0.2 mol/L，D错误。
12.Ⅰ.用如图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极)，供选择的有4组电解液，其体积均为500 mL，浓度均为2 mol/L。
组别 A槽 B槽
1 CuBr2溶液 NaOH溶液
2 AgNO3溶液 NaCl溶液
3 CuSO4溶液 CuCl2溶液
4 AlCl3溶液 Na2SO4溶液
(1)选择第1组电解液时，当c电极产生标况下22.4 L气体时，a极质量增加________ g。
(2)选择第2组电解液时，当b极生成4 g电解产物时，忽略电解前后电解液的体积变化，此时B槽中的c(OH－)＝________ mol/L(不考虑OH－与Cl2的反应)。
(3)选择第3组电解液时，当a、c两极电解产物的质量相等时，b极和d极产生的气体体积比为________(同温同压下，忽略气体的溶解)。
(4)选择第4组电解液时，此时该组A池的总反应的化学方程式为__________________________________________________________。
Ⅱ.氨电解法制氢气，利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
(5)电解过程中OH－的移动方向为________(填“从左往右”或“从右往左”)。
(6)阳极的电极反应式为___________________________________。
答案　(1)64　(2)1　(3)1∶2　(4)2AlCl3＋6H2O3Cl2↑＋3H2↑＋2Al(OH)3↓　(5)从右往左
(6)2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
解析　(1)由装置可知a、c作阴极，b、d作阳极，B中若为NaOH溶液，则c电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，产生标况下22.4 L气体时，转移2 mol电子，A中若为CuBr2溶液，则a极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，转移2 mol电子，生成1 mol Cu，a极质量增加64 g；(2)选择第2组电解液时，b极上的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；生成4 g电解产物即4 g氧气时，转移0.5 mol电子；此时B槽中阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，结合反应可知生成0.5 mol OH－；c(OH－)＝＝1 mol·L－1；(3)选择第3组电解液时，a、c两极均发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu；a、c两极电解产物的质量相等时，电路中转移电子数相等；b极发生反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；d极发生电极反应： 2Cl－－2e－===Cl2↑；结合电极反应可知转移等量电子时b极和d极产生的气体体积比为1∶2；(4)选择第4组电解液时，此时该组A池中电解氯化铝溶液，电池总反应为2AlCl3＋6H2O3Cl2↑＋3H2↑＋2Al(OH)3↓。(5)根据反应物以及两极产物，可以看出产生氢气的一极氢元素的化合价变化为＋1→0，发生还原反应，右侧应为阴极，产生氮气的一极氮元素的化合价变化为－3→0，发生氧化反应，左侧应为阳极。电解池中，阴离子向阳极移动，所以电解过程中OH－的移动方向为从右往左；(6)阳极上NH3变为N2，溶液环境为碱性，所以阳极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。

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