资源简介

4.2 电解池
知识图谱
电解原理及规律
知识精讲
一．电解原理
1．电解池的基本概念
（1）定义：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。
（2）装置的特点：电能转化为化学能。
（3）形成条件：①与电源相连的两个电极；②电解质溶液（或熔融电解质）；③形成闭合回路。
2．对于阴、阳极的判断及反应
3．电解时电极产物的判断（电解时物质放电规律）
（1）阳极上失电子的规律（阳极产物的判断）
应首先看电极材料是惰性电极，还是活性电极，如是惰性电极，则由溶液中的阴离子失电子，阴离子还原性越强越易失电子，阴离子放电顺序为；如是活性电极（金属活动性顺序表之前），则这些金属首先失去电子进入溶液，此时溶液中其他离子不再失电子。可总结为：
活泼阳极（阳极）>无氧酸根离子>>最高价含氧酸根离子>
注意：非最高价含氧酸根离子的放电能力一般比要强，如等。
（2）阴极上得电子的规律（阴极产物的判断）
阴极上只能由溶液中阳离子获得电子，阳离子氧化性越强越易得电子，阳离子放电顺序一般为：
（3）变价的金属
在作阳极发生氧化反应时电极反应为：
4．电解池电极方程式的书写
（1）根据已给出的两个电极方程式，写出总反应方程式：
只要使两个电极反应式得失电子数相等后，再将两式相加，消去相同的化学式即可。
（2）给出总方程式，要求写电极方程式，分为四步（可以与原电池的方法联合记忆）：
①判物质，标得失；②选离子，配电荷；③配个数，巧用水；④两式加，验总式。
（3）差值法书写电极反应式：
阴阳极反应式之和则为总反应的方程式。一般先写出反应的总方程式和较易写出的电
极反应式，然后用总方程式减去较易写出的电极反应式得较难写的电极反应式。
（4）根据信息给予的知识（如反应现象或反应装置），写出电极反应方程式
①首先要判定是否为电解池。
②对于电解池，首先要考虑阳极材料，若为惰性电极，溶液中的阴离子被氧化；若为活性电极，则被氧化的是电极本身。
③若溶液中阴阳离子有多种，则根据离子放电顺序来判定什么离子先放电，什么离子后放电，并写出电极方程式。
④如可以通过实验的现象直接判断出最终的电极产物，则可以根据判断出的反应物和产物先写出总反应方程式，之后利用差值法写出电极反应式。
（5）原电池电极反应式书写的注意：与原电池的电极反应式书写的注意事项接近。重点是不要忘记考虑电解质的酸碱环境。
二．电解质溶液电解时（均为惰性电极），pH变化情况，电解液复原所需加入物质及电解类型
三点剖析
一．考点：
1．会描述电解池的工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式。
2．熟悉电解规律和电解产物的判断方法。
二．重难点：电解池的工作原理。
三．易错点：
1．水溶液中，等离子不可能在阴极放电，即用电解相应水溶液的方法不可能得到K、Na、Mg、Al等活泼金属。
2．电解池的阴极不管是惰性电极还是活性电极，都是电解质溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电，电极本身不可能溶解。
3．电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少多少加多少。
电极的判断与电极方程式
例题1、 电解池中，阳极的电极材料一定（ ）
A.发生氧化反应 B.与电源正极相连 C.是铂电极 D.得电子
例题2、 三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO－，把二价镍氧化为三价镍。以下说法不正确的是（ ）
A.可用铁作阳极材料
B.电解过程中阴极附近溶液的pH升高
C.阳极反应方程式为：
D.1mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1mol电子
例题3、 臭氧是常见的强氧化剂，广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多，其中高压放电法和电解纯水法原理如下图所示，下列有关说法不正确的是（ ）
A.高压放电法，反应的原理为
B.高压放电出来的空气中，除含臭氧外还含有氮的氧化物
C.电解时，电极b周围发生的电极反应有和
D.电解时，H＋由电极a经聚合固体电解质膜流向电极b
随练1、 一种充电电池放电时的电极反应为；。当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是（ ）
A.H2O的还原 B.NiO(OH)的还原
C.H2的氧化 D.Ni(OH)2的氧化
随练2、 如图所示X、Y分别是直流电源的两极，Z溶液可能为：①稀硫酸；②NaOH溶液；③Na2SO4溶液；④CuCl2溶液；⑤NaCl溶液；⑥稀盐酸；⑦CuSO4溶液。
（1）若通电后发现a、b两电极上均有气体产生，且V(a)∶V(b)＝2∶1，则电极a为________极，发生的电极反应式为________，电极b为________极，发生的电极反应式为________，Z溶液可能为________(写序号，下同)。
若产生的气体体积比1∶1，则阳极的电极反应式为________，Z溶液可能为________。
（2）若通电后出现a电极的质量增加，b电极上有无色无味气体产生，则电极a为________极，发生的电极反应式为________，Z溶液可能为________。
（3）若通电后出现a电极的质量减少，b电极质量增加，且质量变化值相等。则该装置可能为________装置，Z溶液可能为________，a电极反应式为________。
随练3、 用石墨电极完成下列电解实验。
下列对实验现象的解释或推测不合理的是（ ）
A.a、d处：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B.b处：2Cl--2e-=Cl2↑
C.c处发生了反应：Fe-2e-=Fe2+
D.根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
离子的放电顺序
例题1、 从NO3－、SO42－、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。
（1）两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是________。
（2）若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是____________________________。
（3）两极分别放出气体，且体积比为1∶1，电解质的化学式可能是__________________________。
随练1、 3 用Pt电极电解含有0.1mol Cu2＋和0.1mol X3＋的溶液，阴极析出固体物质的质量m(g)与电路中通过电子的物质的量n(mol)的关系如图所示。则离子的氧化能力由大到小的排列正确的是（ ）
A.Cu2＋>X3＋>H＋ B.H＋>X3＋>Cu2＋
C.X3＋>H＋>Cu2＋ D.Cu2＋>H＋>X3＋
电解池基本计算
例题1、 请按要求回答下列问题。
（1）根据图1回答①②：
①打开K2，合并K1。
A电极可观察到的现象是__________________________；
B电极的电极反应式为_____________________________。
②打开K1，合并K2。
A电极可观察到的现象是___________________________________________；
B电极的电极反应式为______________________________________________；
（2）根据图2回答③④：
③将较纯净的CuSO4溶液放入如图所示的装置中进行电解，石墨电极上的电极反应式为_________________________，电解反应的离子方程式为___________________________；
④实验完成后，铜电极增重a g，石墨电极产生标准状况下的气体体积为________L。
例题2、 在水中加等物质的量的Ag＋、Ba2＋、Na＋、SO42－、NO3－、Cl－，将该溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中，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∶207 C.8∶1 D.108∶35.5
例题3、 常温下用石墨作电极，电解100mL 0.1 mol·L－1的Cu(NO3)2和0.1mol·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1.12L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pH＜1
C.阴极增重0.64 g D.所得溶液pH＞1
随练1、 同温、同压下，用惰性电极在U形管中电解下列物质的水溶液，消耗相同的电量，生成气体体积最大的是（ ）
A.饱和食盐水 B.CuCl2溶液 C.CuSO4溶液 D.NaOH溶液
随练2、 用惰性电极电解CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.0100mol，则阴极上析出Cu的质量为（ ）
A.0.64g B.1.28g C.2.56g D.5.12g
电解原理的应用
知识精讲
一．铜的电解精炼
1．电解法精炼铜的装置（如图）
2．电解法精炼铜的化学原理
阳极（粗铜）：
阴极（纯铜）：
说明：
（1）以铜为材料做的电极属于活性电极。在一般的电解条件下，活性阳极先于电解质溶液中的成分发生氧化反应。
（2）粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如等，也会同时失去电子，如：
；
但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等杂质，因为给出电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的铜失去电子变成离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥（阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料）。
（3）用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜，它的纯度可达到99.95%～99.98%。
二．电冶金：
1．金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来，如。
2．电冶金：电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属。
3．电解熔融的氯化钠。
阳极反应：；
阴极反应：；
总反应：。
三．电镀
1．电镀的涵义
电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。
2．电镀的目的
电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。
3．电镀的原理
电镀的原理与电解精炼铜的原理是一致的。电镀时，一般都是用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液；把待镀金属制品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极；用镀层金属作为阳极，与直流电源正极相连。通入低压直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，这些离子在阴极获得电子被还原成金属，覆盖在需要电镀的金属制品上。
四．氯碱工业
1．电解饱和食盐水反应原理
（1）实验步骤
按图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒作阳极，一根铁棒作阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。接通直流电源后，注意管内发生的现象。
（2）实验现象
阳极上有气泡逸出，气体呈黄绿色，有刺激性气味，使湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色，阳极区溶液由无色变为黄绿色。阴极上有气泡逸出，气体无色、无味。阴极区溶液由无色变为浅红色，红色逐渐加深、区域逐渐扩大。
（3）实验结论
用惰性材料作阳极，电解食盐的饱和溶液，生成。
阳极：（放电顺序：）
阴极：（放电顺序：）
在上述反应中，由于在阴极上得到电子而生成，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里的浓度增大而呈现碱性。
总反应：
2．离子交换膜法制烧碱
（1）离子交换膜电解槽的组成
由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。下图表示一个单元槽的示意图。
（2）阳离子交换膜的作用
将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（）通过，而阻止阴离子（、）和气体通过。这样既能防止阴极产生的和阳极产生的相混合而引起爆炸，又能避免和作用生成而影响烧碱的质量。
（3）离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程
三点剖析
一．考点：
1．熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式。
2．学会电解的有关计算。
二．重难点：电解的有关计算。
三．易错点：电镀规律“一多一少一不变”。一多指阴极上有镀层金属沉积，一少指阳极上有镀层金属溶解，一不变指电镀液浓度不变。
氯碱工业
例题1、 关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（ ）
A.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
例题2、 某同学在做电解食盐水的实验时，误用铜棒做两极材料，请判断下列说法正确的是（ ）
A.完全电解后，得到CuCl2溶液
B.电解完全并放置一段时间后，得到蓝色沉淀和NaCl溶液
C.电解一段时间后，NaCl溶液浓度可能变小
D.电解后溶液中的NaCl质量一定不变
随练1、 电解饱和食盐水的装置如图所示，若收集的H2为2L，则同样条件下收集的Cl2________(填“>”“＝”或“<”)2L，原因是_____________________________________。装置改进后，可用于制备NaOH溶液，若测定NaOH溶液的浓度，常用的方法为________________________。
电镀
例题1、 欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是（ ）
A.Ag和AgCl溶液 B.Ag和AgNO3溶液
C.Fe和AgNO3溶液 D.Pt和Ag2SO4溶液
例题2、 如图用铜锌原电池(电解质溶液为稀硫酸)在铁棒上电镀铜，下列叙述正确的是（ ）
A.铜在原电池中作负极，在电镀池中作阳极
B.原电池溶液增加的质量比电镀池阴极增加的质量大
C.锌棒每减少0.65 g，导线上转移的电子就为0.02 mol
D.电镀池中的电解质溶液可用ZnSO4溶液
随练1、 在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是（ ）
A.锌做阳极，镀件做阴极，溶液中含有Zn2＋
B.铂做阴极，镀件做阳极，溶液中含有Zn2＋
C.锌做阳极，镀件做阴极，溶液中含有Fe2＋
D.锌做阴极，镀件做阳极，溶液中含有Zn2＋
随练2、 欲在金属表面镀银，应把镀件接在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是（ ）
A.Ag和AgCl溶液 B.Ag和AgNO3溶液
C.Fe和AgNO3溶液 D.Pt和Ag2SO4溶液
电解精炼铜
例题1、 关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是（ ）
A.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B.电解液的成分都保持不变
C.阳极反应都只有 D.阴极反应都只有
随练1、 如图所示，通电5 min后，第③极增重2.16 g，此时CuSO4恰好电解完。设A池中原混合溶液的体积为200mL。
（1）电源F为________极；第②极为________极；B池为________池。
（2）A池中第②极上的电极反应式为___________________________________。
（3）通电前A池中原混合溶液Cu2＋的浓度为________。
电冶金属
例题1、 许多金属都可以通过电解的方法达到精炼的目的。下列有关该方法的叙述中，正确的是（ ）
A.含杂质的粗金属做阳极，与直流电源的正极相连
B.阴极只要是一种导体即可，与精炼过程无关
C.电解质溶液中除了含有精炼的金属的阳离子之外，绝对不能含有其他金属阳离子
D.在精炼过程中，电解质溶液的成分不发生任何变化
随练1、 金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是（ ）
A.阳极发生还原反应，其电极反应式为：
B.电解过程中，阳极质量减少与阴极质量增加相等
C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D.电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
拓展
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、 下图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a电极质量增加，b电极处有无色无味气体放出。符合这一情况的是表中的（ ）
A.A选项 B.B选项 C.C选项 D.D选项
3、 如图所示为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实现现象中正确的是（ ）
A.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
4、 电解CuCl2与NaCl的混合溶液，阴极上和阳极上最先析出的物质为（ ）
A.H2和Cl2 B.Cu和Cl2 C.H2和O2 D.Cu和O2
5、 用石墨作电极电解＋n价金属的硝酸盐溶液，当阴极上析出mg金属时，阳极上产生560mL(标准状况)气体，此金属的相对原子质量应为（ ）
A.10mn B.10m C.10n D.40mn
6、 用石墨作电极电解1mol·L－1 CuSO4溶液，当c(Cu2＋)为0.5mol·L－1时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状况（ ）
A.CuSO4 B.CuO
C.Cu(OH)2 D.CuSO4·5H2O
7、 下图能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是（ ）
A.A选项 B.B选项 C.C选项 D.D选项
8、 如图A为直流电源，B为浸泡饱和NaCl溶液和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色。请填空：
（1）电源A上的a为________极。
（2）滤纸B上发生的总化学方程式为________________________，欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为__________________________________，电极f上发生的反应为______________________________，槽中盛放的镀液可以是________或________。
9、 （1）粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________（填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应式为______________；
若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为
___________________________________________________________。
（2）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是________。
a．电能全部转化为化学能
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu2＋向阳极移动
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
10、 火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时（ ）
A.粗铜接电源负极 B.纯铜做阴极 C.杂质都将以单质形式沉积到池底
D.纯铜片增重2.56 g，电路中通过电子为0.04 mol
11、 把两个惰性电极插入500mL的AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积可以忽略)，电极上析出银的质量大约是（ ）
A.27mg B.54mg C.108mg D.216mg
答案解析
电解原理及规律
电极的判断与电极方程式
例题1、
【答案】 B
【解析】 阳极材料为活泼金属将直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。
例题2、
【答案】 A
【解析】 由题意知电极反应，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阴极溶液呈碱性，pH升高，故A错误，B正确；由Ni2＋→Ni3＋，失去1 mol e－，外电路中转移1 mol e－，即Cl－失去1 mol e－，H＋得到1 mol e－。
例题3、
【答案】 D
【解析】 高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似，其反应的原理为：3O22O3，因空气中还含有氮气，放电条件下，氮气也能与氧气反应，故有氮氧化物生成，A、B两项均正确；观察上图电解法制臭氧，可发现有氢气放出，必由水还原生成，发生还原反应，故a为阴极；同理，由水生成氧气和臭氧，发生氧化反应，C项正确；因b为阳极，电解质中的阳离子移向阴极，故D项错误。
随练1、
【答案】 D
【解析】 当为电池充电时，为电解池。与外电源正极连接的电极为电解池的阳极，发生反应为氧化反应，排除A、B选项；电极反应式应是将放电时的正极电极反应式逆回去：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2O(氧化反应，阳极)，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应，阴极)，故答案为D。
随练2、
【答案】 （1）阴；2H＋＋2e－===H2↑；阳；4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；①②③；2Cl－－2e－===Cl2↑；⑤⑥ （2）阴；Cu2＋＋2e－===Cu；⑦　（3）电镀；④⑦；Cu－2e－===Cu2＋
【解析】 （1）由题给信息，电解时两极均产生气体，若气体体积比为2∶1，则应为电解水型，a为阴极，产生氢气，b为阳极，产生氧气，Z溶液可能为可溶性强碱(如NaOH)、含氧酸(如H2SO4)或者活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4)；若产生气体体积比为1∶1，则可能为电解盐酸或NaCl溶液。阴、阳极产生的气体分别为H2和Cl2；（2）由电解现象可知，a有金属析出，则a为阴极，Z溶液为CuSO4溶液；（3）由a电极质量减少，b电极质量增加可知，该电解装置为电镀池，Z可能的溶液为CuCl2溶液或CuSO4溶液，电极a材料为纯铜。
随练3、
【答案】 B
【解析】 A、a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，破坏了水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大造成的，A正确，B、b处变红，局部褪色，说明是溶液中氢氧根和氯离子同时放电，分别产生氧气和氯气，氢离子浓度增大，酸性增强，氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性，B错误，C、c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，C正确，D、实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实睑二中也相当于形成三个电解池（一个球两面为不同的两极），m为电解池的阴极，另一球朝m的一面为阳极（n的背面），故相当于电镀，即m上有铜析出，D正确。答案选B。
离子的放电顺序
例题1、
【答案】 （1）H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2 （2）AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4　（3）HCl、BaCl2
【解析】 （1）组为电解水型，即阳极OH－放电，阴极H＋放电；（2）组阳极OH－放电，阴极排在H后的金属阳离子放电；（3）组气体体积比为1∶1，不是电解水型，经分析可得相应答案。
随练1、
【答案】 D
【解析】 有些同学没有认真分析，就将X3＋与Fe3＋联系起来，选择答案C。这其实是简单记忆阳离子放电顺序导致定势思维而造成的结果。本题的解题信息在图像中，一通电就有固体析出，且通过0.2 mol电子后，就再没有固体析出了，说明是Cu2＋放电的结果，X3＋不放电。故正确答案为D。
电解池基本计算
例题1、
【答案】 （1）①锌不断溶解；Cu2＋＋2e－===Cu
②A镀上一层红色的铜；Cu－2e－===Cu2＋
（2）③4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ ④0.175 a
【解析】 （1）①此时为原电池，锌为负极，不断溶解，B极为正极，反应为Cu2＋＋2e－===Cu。②此时为电解池，A极为阴极，反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故A极上镀上一层红色的铜，B极为阳极，反应为Cu－2e－===Cu2＋。
（2）③此时为惰性电极电解CuSO4，石墨极上的反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，总反应的离子方程式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，
④V(O2)＝××22.4 L＝L＝0.175 a L。
例题2、
【答案】 C
【解析】 溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀：Ag＋＋Cl－===AgCl↓、Ba2＋＋SO42－===BaSO4↓，最后溶液就成了NaNO3溶液；而电解NaNO3溶液，实质就是电解水，电解方程式为2H2O2H2↑＋O2↑。氧化产物和还原产物的质量之比为m(O2)∶m(H2)＝(1 mol×32 g·mol－1)∶(2 mol×2 g·mol－1)＝8∶1，即C项正确。
例题3、
【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－。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。则溶液中生成：c(H＋)＝0.3 mol·L－1，pH＜1。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pH与以上相等。
随练1、
【答案】 A
【解析】 电解饱和食盐水，两极分别产生氢气和氯气，假设转移2 mol电子，生成氢气和氯气各1 mol，共2 mol；而电解CuCl2溶液产生的气体只有氯气，转移2 mol电子，生成氯气1 mol；电解CuSO4溶液，产生的气体只有氧气，转移2 mol电子，生成氧气0.5 mol；电解NaOH溶液，两极分别产生氢气和氧气，转移2 mol电子，生成氢气1 mol、氧气0.5 mol，共1.5 mol。
随练2、
【答案】 B
【解析】 用惰性电极电解CuSO4溶液，在阳极产生的气体为O2，由4OH－－4e－===2H2O＋O2↑知，产生0.010 0 mol的O2转移0.040 0 mol电子，则根据Cu2＋＋2e－===Cu可推出应析出0.020 0 mol的铜，其质量为1.28 g。
电解原理的应用
氯碱工业
例题1、
【答案】 B
【解析】 电解食盐水时发生的反应：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
对照分析选项，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正确；阴极附近产生大量的OH－，滴加酚酞试液后变红色，C错误；电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。
例题2、
【答案】 B
【解析】 阳极反应Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应2H＋＋2e－===H2↑，余下OH－，一段时间之后Cu2＋会与OH－在两极之间部分反应生成Cu(OH)2，电解过程中不消耗NaCl，只消耗水，所以剩余的NaCl溶液浓度可能变大或不变(饱和溶液)，溶液中NaCl质量可能变小(饱和溶液，析出晶体)或不变。
随练1、
【答案】 <；电解生成的氯气与电解生成的NaOH发生了反应；酸碱中和滴定
【解析】 2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，在阳极区内产生的Cl2能溶于水，与阴极生成的NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O，使得部分的Cl2被消耗，所以同样条件下收集到的Cl2小于2 L。
电镀
例题1、
【答案】 B
【解析】 电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，A、D项中AgCl和Ag2SO4均为沉淀，只有B项符合要求。
例题2、
【答案】 C
【解析】 由图可判断，左边为原电池，活泼金属Zn作负极，则与负极相连的电极为阴极，发生还原反应，应该为镀件铁棒，目的为电镀铜，所以右边烧杯中的电解质溶液应为铜盐。左边烧杯中负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，右边烧杯中的阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu。原电池的正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，所以锌棒每减少0.65 g，导线上转移的电子就为0.02 mol，原电池溶液增加0.65 g－0.02 g===0.63 g，而阴极增加0.64 g。
随练1、
【答案】 A
【解析】 应用电镀池原理，可知镀件做阴极，镀层做阳极，溶液中含有 镀层的金属阳离子。
随练2、
【答案】 B
【解析】 电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，A项中AgCl和D项中Ag2SO4均为沉淀，只有B项符合要求。
电解精炼铜
例题1、
【答案】 D
【解析】 A项电镀时镀件作阴极；B项电解精炼铜时电解液成分改变；C项电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属(如锌)，则还会发生Zn－2e－===Zn2＋的反应。
随练1、
【答案】 （1）正；阳；电镀（2）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑（3）0.05 mol·L－1
【解析】 （1）由第③极增重2.16 g可知，①③是电解池的阴极，②④是电解池的阳极，E是电源的负极，F是电源的正极。又因为B池的阳极是银，电解质是硝酸银，故该池是电镀池。（2）A池中，第②极只发生反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。（3）因为第③极增重2.16 g是银的质量，即转移电子是2.16 g÷108 g·mol－1＝0.02 mol，而第①极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故原Cu2＋物质的量为0.02 mol×＝0.01 mol，故Cu2＋的物质的量浓度为0.05 mol·L－1。
电冶金属
例题1、
【答案】 A
【解析】 阳极要失电子，含杂质的粗金属做阳极，纯金属做阴极，若阴极用其他导体就会使需要精炼的金属覆盖在该导体上；粗金属中可能含有一些比较活泼的金属，失电子之后也会进入溶液，电解质溶液的成分可能会增加。
随练1、
【答案】 D
【解析】 本题为课本中“电解精炼铜”的迁移应用，A项阳极应发生氧化反应。C项溶液中的阳离子主要为Ni2＋，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，Cu、Pt在该条件下不失电子，阴极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，Fe2＋、Zn2＋在该条件下不得电子。比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。
拓展
1、
【答案】 C
【解析】 本题考查离子放电顺序的应用，考查考生的分析判断能力。电解盐酸的方程式为：2HClCl2↑＋H2↑，A选项错；电解CuSO4溶液的方程式为：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，B选项错；电解NaBr溶液的方程式为：2NaBr＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Br2，D选项错。
2、
【答案】 A
【解析】 由a电极质量增加，知溶液中阳离子在a电极放电析出，则a为阴极，X为负极；因B中a电极不析出金属，C中X为正极可否定，又由b电极处有无色无味气体放出，否定D。
3、
【答案】 D
【解析】 以石墨为电极电解Na2SO4溶液时，阳极(b极)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极(a极)：4H＋＋4e－===2H2↑，则a极附近溶液显碱性，b极附近溶液显酸性，滴加石蕊试液后，a极附近呈蓝色，b极附近呈红色。
4、
【答案】 B
【解析】 溶液中Cu2＋、H＋、Na＋移向阴极，Cu2＋先放电得到Cu；Cl－、OH－移向阳极，Cl－先放电得到Cl2。
5、
【答案】 A
【解析】 阳极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，当生成560 mL O2时转移0.1 mol电子，阴极为Mn＋得电子，即Mn＋＋ne－===M，根据反应中转移0.1 mol电子和生成m g金属，则＝，解得Mr(M)＝10mn。
6、
【答案】 B
【解析】 电解过程中的反应为：
阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；
阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu。
总反应为：2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑。
从溶液中析出的物质是Cu和O2，每放出1mol O2，即析出2mol Cu，Cu与O的物质的量之比为1∶1，所以，加入CuO可使溶液恢复原状。
7、
【答案】 D
【解析】 电解饱和食盐水时，阴极生成H2，收集时试管口向下，阳极生成Cl2，通入碘化钾淀粉溶液时，溶液变成蓝色，电子从直流电源负极流向电解池阴极。
8、
【答案】 （1）正（2）2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2；Zn－2e－===Zn2＋，Zn2＋＋2e－===Zn；ZnSO4；ZnCl2
【解析】 B上c点显红色，是由于2H＋2e－===H2↑破坏了水的电离平衡导致溶液显碱性所致，故c为电解池的阴极，从而确定电源A的两极，进而解决本题。
9、
【答案】 （1）c　Cu2＋＋2e－===Cu　Au、Ag以单质的形式沉积在c（阳极）下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解质溶液中　（2）bd
【解析】 （1）粗铜电解精炼时，粗铜作阳极与电源正极相连，所以粗铜板是图中电极c，d是阴极，发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu，Au、Ag不如铜活泼，以单质的形式沉积在c（阳极）下方，Fe比铜活泼，以Fe2＋的形式进入电解质溶液中。
（2）粗铜的电解精炼时，电能不可能全部转化为化学能，a错误；粗铜作阳极与电源正极相连，发生氧化反应，b正确；溶液中的Cu2＋向阴极移动，c错误；不活泼金属Ag、Pt、Au等金属在阳极沉积，可以回收，d正确。
10、
【答案】 B
【解析】 电解精炼时，粗铜接电源正极，纯铜做阴极；活动性Zn＞Cu，Zn－2e－===Zn2＋；纯铜片增重2.56 g，即0.04 mol，电路中通过的电子应为0.08 mol。
11、
【答案】 B
【解析】 本题考查的是有关电解反应的计算。首先应弄清楚两极的反应。阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；阴极没有氢气析出，则阴极反应为：Ag＋＋e－===Ag。OH－的消耗导致了H＋的增加，增加量为1×10－3 mol/L×0.5 L＝5×10－4 mol，即转移电子数5×10－4mol，析出银的质量为5×10－4 mol×108 g/mol＝0.054 g＝54 mg。

展开更多......

收起↑