资源简介 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、电解原理在电化学上，把与电源正极相连的电极称为阳极，与电源负极相连的电极称为阴极。1．实验探究：电解CuCl2溶液实验现象 实验结论电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成闭合回路石墨电极b上逐渐覆盖了一层红色物质 析出金属铜石墨电极a上有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 产生了氯气分析上述变化的原理：(1)通电前，CuCl2溶液中存在的离子有____________________。(2)通电后，Cl－向________极移动，写出阳极的电极反应式：__________________________，发生反应的类型为________(填“氧化反应”或“还原反应”)。(3)通电后，Cu2＋向________极移动，写出阴极的电极反应式：__________________________，发生反应的类型为________________(填“氧化反应”或“还原反应”)。(4)在氯化铜溶液中H＋和OH－，这两种离子为什么没有得到或失去电子？答案 (1)Cu2＋、H＋、Cl－、OH－(2)阳 2Cl－－2e－===Cl2↑ 氧化反应(3)阴 Cu2＋＋2e－===Cu 还原反应(4)Cu2＋比H＋更易得到电子，故H＋没有得到电子；Cl－比OH－更容易失去电子，故OH－没有失去电子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：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。(3)电解池的构成条件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。3．电解原理(1)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极( )(2)电解质溶液的导电实验发生了化学变化( )(3)原电池的负极和电解池的阳极均发生氧化反应( )(4)电解池中电子的流向是负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极( )(5)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现( )(6)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程( )答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√1．如图为用惰性电极电解CuCl2溶液并验证其产物的实验装置，则下列说法不正确的是( )A．电源a极为负极B．KI-淀粉溶液会变蓝色C．Cl－向电极Ⅱ区域移动D．电极Ⅰ上发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋答案 D解析 由题图知，电极Ⅱ处生成氯气为阳极，对应的b为电源正极；则a为电源负极，Ⅰ为阴极，电解CuCl2溶液，阴极铜离子放电生成Cu，阳极氯离子放电生成Cl2。2．(2023·福建石狮一中月考)某同学为了使反应HCl＋Ag―→AgCl＋H2↑能进行，设计了下列四个实验，如图所示，你认为可行的方案是( )答案 C3．如图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。答案 ③⑥解析 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。二、电解规律1．放电规律(1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等)时，离子的放电顺序：①阳极：溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。②阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>……(2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)时，电极本身先放电，电极反应式为M－ne－===Mn＋。2．用惰性电极电解电解质溶液的规律(1)电解水型电解质 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 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－pH变化 减小 增大 不变复原加入物质 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－===CupH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－ Cu2＋＋2e－===CupH变化 增大 减小复原加入物质 HCl CuO或CuCO3(一)电极产物的判断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)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D．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．Cu和Cl2C．H2和O2 D．Cu和O2答案 B解析 由题意知，溶液中存在H＋、Cu2＋、Na＋、SO、NO、Cl－、OH－。根据离子的放电顺序，阳离子为Cu2＋>H＋>Na＋，阴离子为Cl－>OH－>SO、NO，则最初一段时间，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。(二)电解后电解质溶液的复原3．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物质(方括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )A．AgNO3溶液[AgOH(s)]B．K2SO4溶液[H2O(l)]C．KCl溶液[HCl(g)]D．CuSO4溶液[CuCO3(s)]答案 A解析 电解AgNO3溶液，Ag＋在阴极放电生成Ag，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，结合元素守恒可知，应加入Ag2O使溶液恢复到原来的成分和浓度，A错误；电解K2SO4溶液，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，水电离出的H＋在阴极放电生成H2，实质为电解水，加入一定量的H2O(l)能使溶液恢复到原来的成分和浓度，B正确；电解KCl溶液，水电离出的H＋在阴极放电生成H2，Cl－在阳极放电生成Cl2，结合元素守恒可知，加入一定量的HCl(g)能使溶液恢复到原来的成分和浓度，C正确；电解CuSO4溶液，Cu2＋在阴极放电生成Cu，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，结合元素守恒可知，应加入一定量的CuO使溶液恢复到原来的成分和浓度，由于CuCO3(s)与硫酸反应生成CuSO4、CO2和H2O，CO2从溶液中逸出，加入一定量的CuCO3(s)也可以使溶液恢复到原来的成分和浓度，D正确。4．用石墨电解含有溶质0.1 mol的CuSO4溶液，在阴、阳两极各收集到2.24 L气体(标准状况下)后停止电解，若要恢复原电解质，溶液需要加入的物质和物质的量分别是________、________。答案 Cu(OH)2 0.1 mol(或CuO、H2O 0.1 mol、0.1 mol)三、电解池电极反应式的书写↓↓确定阴极、阳极上的放电物质及放电顺序↓↓1．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________(填序号)。①2Cu2＋＋2H2O 2Cu＋4H＋＋O2↑②Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑③2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－④2H2O2H2↑＋O2↑答案 ②③④2．用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：___________________________________________________________________；阴极反应式：__________________________________________________________________；总反应离子方程式：_____________________________________________________________。答案 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg(OH)2↓ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑3．以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式：__________________________________________________________________；阴极反应式：___________________________________________________________________；总反应方程式：_________________________________________________________________。答案 2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑(选择题1～9题，每小题5分，10～12题，每小题7分，共66分)题组一 电解及其装置(电解池)1．(2023·宁夏吴忠中学期中)下列关于电解池的说法错误的是( )A．电解池是一种将电能转化成化学能的装置B．非自发的氧化还原反应可通过电解实现C．电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应D．电解池放电时，电极本身不会参加电极反应答案 D解析 电解池中阳极若为活泼金属，在反应中失去电子而被氧化，D错误。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 Da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，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。3．(2023·安徽宿州期中联考)关于如图所示的①、②两个装置的叙述，正确的是( )A．①是原电池，②是电解池B．①中阳极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋， ②中正极反应：2H＋＋2e－===H2↑C．硫酸浓度变化：①减小，②增大D．离子移动方向：①中H＋向阴极移动，②中H＋向负极移动答案 B解析 装置①右侧石墨电极为阳极，阳极是H2O电离出的OH－放电，阳极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；装置②中Cu作正极，正极上H＋被还原，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，B正确；装置①中相当于电解水，硫酸浓度增大；装置②中消耗H＋，硫酸浓度减小，C错误；电解池工作时，阳离子向阴极移动，原电池中阳离子向正极移动，D错误。4．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、碘化钾淀粉溶液和紫色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( )选项 A B C D阳极 蓝 白 红 蓝阴极 白 蓝 蓝 蓝答案 D解析 阳极上I－优先放电生成I2，使淀粉溶液变蓝，阴极上H2O电离出的H＋放电后，使溶液中的c(H＋)5.如图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴紫色石蕊溶液。下列实验现象正确的是( )A．电极a附近呈红色，电极b附近呈蓝色B．电极a附近呈蓝色，电极b附近呈红色C．逸出气体的体积，电极a的小于电极b的D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出具有刺激性气味的气体答案 B解析 电极a为阴极，H2O电离出的H＋放电，c(OH－)增大，电极附近溶液变蓝色；电极b为阳极，H2O电离出的OH－放电，c(H＋)增大，电极附近溶液变红色，A项不正确、B项正确；电极a产生H2，电极b产生O2，H2的体积是O2体积的2倍，故C、D项不正确。6．中国科学家最近开发了一种从空气中提取水制取H2的新技术，即利用太阳能、风能等绿色能源驱动电解槽装置吸收空气中的水分并将获得的水分解成H2和O2。下列说法正确的是( )A．该装置工作时仅涉及两种能量转化B．阳极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑C．该装置获得H2、O2的物质的量之比为2∶1D．该装置工作时阳离子向阳极迁移答案 C解析 该装置工作时涉及风能转化为电能、太阳能转化为电能以及电能再转化为化学能的能量转化，故A错误；阳极水电离出的OH－失去电子转化为氧气，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，故B错误；该装置分解水的总方程式为2H2OO2↑＋2H2↑，获得H2、O2的物质的量之比为2∶1，故C正确；电解池工作时阳离子向阴极迁移，故D错误。题组二 电解规律7．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．氯化钠答案 C解析 用惰性电极电解硫酸、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。8．(2023·湖北襄阳一中月考)用惰性电极电解下列溶液(足量)，电解一段时间后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是( )A．CuCl2溶液 B．AgNO3溶液C．H2SO4溶液 D．KCl溶液答案 C解析 用惰性电极电解CuCl2溶液时，阴极析出Cu，阳极生成Cl2，要使溶液复原应加入适量CuCl2，A错误；用惰性电极电解AgNO3溶液时，阴极析出Ag，阳极生成O2，要使溶液复原应加入适量Ag2O，B错误；用惰性电极电解H2SO4溶液时，阳极生成O2，阴极生成H2，相当于电解水，要使溶液复原应加入适量水，C正确；用惰性电极电解KCl溶液时，生成KOH、H2、Cl2，要使溶液复原应通入适量HCl气体，D错误。9.现用铂电极电解1 L浓度均为0.1 mol·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图所示，下列说法正确的是( )A．电解开始时阴极有H2放出B．电解开始时阳极上发生：Cu2＋＋2e－===CuC．整个电解过程中，SO不参与电极反应D．当电路中通过电子的量超过0.1 mol时，此时阴极放电的离子发生了变化答案 C解析 因为Cu2＋得电子能力强于H＋，所以电解开始时阴极有Cu析出，A错误；电解时阳极失电子，B错误；SO失电子能力弱于OH－，在水溶液中没有机会失电子，所以整个电解过程中SO不参与电极反应，C正确；当电路中通过电子的量超过0.2 mol时，Cu2＋在阴极放电完成，此时阴极放电的离子为H＋，D错误。10．按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是( )A．F表示反应生成Cu的物质的量B．E表示反应实际消耗H2O的物质的量C．E表示反应生成O2的物质的量D．F表示反应生成H2SO4的物质的量答案 B解析 电解实质是2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，则每通过4 mol e－，生成2 mol Cu、1 mol O2、2 mol H2SO4，消耗2 mol H2O，故B正确。11．某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据两极放电离子的来源不同，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是( )A．阴极自始至终只析出H2B．阳极先析出Cl2，后析出O2C．电解的最后阶段为电解水D．溶液的pH不断增大，最后为7答案 D解析 由题意可知n(H＋)∶n(Cl－)＝2∶3，在阴极H＋放电，在阳极先是Cl－放电，然后是H2O电离出的OH－放电；反应开始时，H＋、Cl－在两极放电，相当于电解HCl；H2SO4电离出的H＋放电完全后，在两极放电的是由水电离出的H＋和剩余的Cl－，相当于电解NaCl的水溶液；Cl－放电完全后，在两极放电的是由水电离出的H＋和OH－，相当于电解水；随着电解的进行，溶液的pH不断增大，最后溶质是NaOH和Na2SO4，所以溶液的pH不会为7，D符合题意。12．如图甲为将Pt电极置于含有Cu2＋和Ag＋均为0.05 mol·L－1的电解液中(阴离子为NO)，乙是甲装置电解过程中转移电子数与阴极的质量变化的关系图。下列说法错误的是( )A．过程Ⅰ中阴极上有金属银析出B．过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液的pH均降低C．过程Ⅱ中阳极上有氧气放出D．过程Ⅱ析出的固体质量是过程Ⅰ的2倍答案 D解析 将Pt电极置于含有Cu2＋和Ag＋均为0.05 mol·L－1的电解液中(阴离子为NO)，在阴极上先发生反应：Ag＋＋e－===Ag，银离子放电完全，设溶液体积是1 L，可以认为产生0.05 mol银，质量是5.4 g，然后是铜离子放电：Cu2＋＋2e－===Cu，铜离子放电完全，产生0.05 mol Cu，质量为3.2 g，过程Ⅰ，在阴极上有金属银析出，A正确；开始阶段，在阴极上是金属阳离子放电，阳极上是H2O电离出的OH－放电，到了后期，相当于电解水，3个过程中溶液的pH均降低，B正确；电解过程中，阳极上始终是H2O电离出的OH－失电子，发生氧化反应，产生氧气，C正确；由上述分析可知，过程Ⅱ析出的固体质量不是过程Ⅰ的2倍，D错误。13．(20分)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________。(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_________________________________________________________。答案 (1)正极 (2)阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 氧化 阴极 2H＋＋2e－===H2↑ 还原(3)阴 阳 2HClH2↑＋Cl2↑14．(14分)某小组同学利用如图装置对电解氯化铜溶液的实验进行了研究。装置 现象电解一段时间后，阳极石墨表面产生气体，阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色(1)甲认为电解过程中阳极产生的________是溶液变绿的原因，写出产生该物质的电极反应式：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)乙改用如图装置，在相同条件下电解CuCl2溶液，对溶液变色现象继续探究。装置 现象电解相同时间后，阳极石墨表面产生气泡，溶液仍为蓝色；阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色乙通过对现象分析证实了甲的观点不是溶液变绿的主要原因，乙否定甲的依据是________________________________________________________________________。(3)乙继续查阅资料：ⅰ.电解CuCl2溶液时可能产生[CuCl2]－，[CuCl2]－掺杂Cu2＋后呈黄色；ⅱ.稀释含[CuCl2]－的溶液生成CuCl白色沉淀。据此乙认为：电解过程中，产生的[CuCl2]－掺杂Cu2＋后呈黄色，与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。乙进行如下实验：a．取电解后绿色溶液2 mL，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。b．另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加2 mL浓盐酸，加热获得含[CuCl2]－的黄色溶液。c．冷却后向上述溶液……d．取c中2 mL溶液，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。①a的目的是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。②写出b中生成[CuCl2]－的离子方程式：_____________________________________________________________________________________________________________。③补充c中必要的操作及现象：_____________________________________________________________________________________________________________________。乙据此得出结论：电解时阴极附近生成[CuCl2]－是导致溶液变绿的原因。答案 (1)Cl2 2Cl－－2e－===Cl2↑(2)阳极附近溶液仍为蓝色(3)①证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－ ②Cu2＋＋4Cl－＋Cu2[CuCl2]－ ③加入CuCl2蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同解析 (1)电解过程中阳极发生氧化反应，溶液中的氯离子放电生成氯气：2Cl－－2e－===Cl2↑，氯气溶于水，溶液可能呈绿色。(2)阳极生成了氯气，但阳极附近溶液仍为蓝色，说明不是生成氯气的缘故。(3)①根据信息，取电解后绿色溶液2 mL，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀，说明电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－，故a的目的是证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－。③c的步骤就是证明电解时阴极附近生成[CuCl2]－是导致溶液变绿的原因，因此操作及现象为加入CuCl2蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同。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、电解原理在电化学上，把与电源正极相连的电极称为______，与电源负极相连的电极称为______。1．实验探究：电解CuCl2溶液实验现象 实验结论电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成________石墨电极b上逐渐覆盖了一层________石墨电极a上有__________的气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸________分析上述变化的原理：(1)通电前，CuCl2溶液中存在的离子有____________________。(2)通电后，Cl－向________极移动，写出阳极的电极反应式：_______________________，发生反应的类型为________(填“氧化反应”或“还原反应”)。(3)通电后，Cu2＋向________极移动，写出阴极的电极反应式：_________________________，发生反应的类型为____________________(填“氧化反应”或“还原反应”)。(4)在氯化铜溶液中H＋和OH－，这两种离子为什么没有得到或失去电子？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________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：将________转化为________的装置(也称电解槽)。(3)电解池的构成条件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。3．电解原理(1)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极( )(2)电解质溶液的导电实验发生了化学变化( )(3)原电池的负极和电解池的阳极均发生氧化反应( )(4)电解池中电子的流向是负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极( )(5)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现( )(6)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程( )1．如图为用惰性电极电解CuCl2溶液并验证其产物的实验装置，则下列说法不正确的是( )A．电源a极为负极B．KI 淀粉溶液会变蓝色C．Cl－向电极Ⅱ区域移动D．电极Ⅰ上发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋2．(2023·福建石狮一中月考)某同学为了使反应HCl＋Ag―→AgCl＋H2↑能进行，设计了下列四个实验，如图所示，你认为可行的方案是( )3．如图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。二、电解规律1．放电规律(1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等)时，离子的放电顺序：①阳极：溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。②阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>……(2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)时，电极本身先放电，电极反应式为M－ne－===Mn＋。2．用惰性电极电解电解质溶液的规律(1)电解水型电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋阴极反应式 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－pH变化复原加入物质(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(一)电极产物的判断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)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)22．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．Cu和Cl2C．H2和O2 D．Cu和O2(二)电解后电解质溶液的复原3．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物质(方括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )A．AgNO3溶液[AgOH(s)]B．K2SO4溶液[H2O(l)]C．KCl溶液[HCl(g)]D．CuSO4溶液[CuCO3(s)]4．用石墨电解含有溶质0.1 mol的CuSO4溶液，在阴、阳两极各收集到2.24 L气体(标准状况下)后停止电解，若要恢复原电解质，溶液需要加入的物质和物质的量分别是________、________。三、电解池电极反应式的书写↓↓↓↓1．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________(填序号)。①2Cu2＋＋2H2O电解,2Cu＋4H＋＋O2↑②Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑③2Cl－＋2H2O 电解,H2↑＋Cl2↑＋2OH－④2H2O电解,2H2↑＋O2↑2．用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：_________________________________________________________________；阴极反应式：_________________________________________________________________；总反应离子方程式：___________________________________________________________。3．以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式：_________________________________________________________________；阴极反应式：_________________________________________________________________；总反应方程式：_______________________________________________________________。(共66张PPT)第四章 第二节第1课时 电解原理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。核心素养发展目标一、电解原理二、电解规律三、电解池电极反应式的书写课时对点练内容索引电解原理一在电化学上，把与电源正极相连的电极称为_____，与电源负极相连的电极称为_____。1.实验探究：电解CuCl2溶液阳极阴极实验现象 实验结论电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成_________石墨电极b上逐渐覆盖了一层_________ ____________石墨电极a上有___________的气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸_____ ___________闭合回路红色物质析出金属铜刺激性气味变蓝产生了氯气分析上述变化的原理：(1)通电前，CuCl2溶液中存在的离子有______________________。(2)通电后，Cl－向___极移动，写出阳极的电极反应式：____________________，发生反应的类型为_________(填“氧化反应”或“还原反应”)。(3)通电后，Cu2＋向___极移动，写出阴极的电极反应式：__________________，发生反应的类型为_________(填“氧化反应”或“还原反应”)。(4)在氯化铜溶液中H＋和OH－，这两种离子为什么没有得到或失去电子？Cu2＋、H＋、Cl－、OH－阳2Cl－－2e－===Cl2↑氧化反应阴Cu2＋＋2e－===Cu还原反应答案 Cu2＋比H＋更易得到电子，故H＋没有得到电子；Cl－比OH－更容易失去电子，故OH－没有失去电子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：将______转化为_______的装置(也称电解槽)。(3)电解池的构成条件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。电解质溶液(或熔融电解质)氧化还原电能化学能3.电解原理正极氧化阴负极还原阳(1)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极(2)电解质溶液的导电实验发生了化学变化(3)原电池的负极和电解池的阳极均发生氧化反应(4)电解池中电子的流向是负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极(5)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(6)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程正误判断×√√√√√1.如图为用惰性电极电解CuCl2溶液并验证其产物的实验装置，则下列说法不正确的是A.电源a极为负极B.KI-淀粉溶液会变蓝色C.Cl－向电极Ⅱ区域移动D.电极Ⅰ上发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋应用体验√由题图知，电极Ⅱ处生成氯气为阳极，对应的b为电源正极；则a为电源负极，Ⅰ为阴极，电解CuCl2溶液，阴极铜离子放电生成Cu，阳极氯离子放电生成Cl2。2.(2023·福建石狮一中月考)某同学为了使反应HCl＋Ag―→AgCl＋H2↑能进行，设计了下列四个实验，如图所示，你认为可行的方案是应用体验√3.如图所示装置中属于电解池的是______(填序号)。应用体验③⑥①②⑤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。返回电解规律二1.放电规律(1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等)时，离子的放电顺序：①阳极：溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。②阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>……(2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)时，电极本身先放电，电极反应式为M－ne－===Mn＋。2.用惰性电极电解电解质溶液的规律(1)电解水型电解质 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 ________________ 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－pH变化 _____ _____ _____复原加入物质 _____2H＋＋2e－===H2↑减小增大不变H2O(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 _____ ______2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑Cu2＋＋2e－===Cu增大HClCuCl2(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 ____ _____________2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O－4e－===O2↑＋4H＋2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－Cu2＋＋2e－===Cu增大减小HClCuO或CuCO3(一)电极产物的判断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)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2应用体验√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.Cu和Cl2C.H2和O2 D.Cu和O2应用体验√(二)电解后电解质溶液的复原3.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物质(方括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是A.AgNO3溶液[AgOH(s)]B.K2SO4溶液[H2O(l)]C.KCl溶液[HCl(g)]D.CuSO4溶液[CuCO3(s)]应用体验√电解AgNO3溶液，Ag＋在阴极放电生成Ag，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，结合元素守恒可知，应加入Ag2O使溶液恢复到原来的成分和浓度，A错误；电解K2SO4溶液，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，水电离出的H＋在阴极放电生成H2，实质为电解水，加入一定量的H2O(l)能使溶液恢复到原来的成分和浓度，B正确；电解KCl溶液，水电离出的H＋在阴极放电生成H2，Cl－在阳极放电生成Cl2，结合元素守恒可知，加入一定量的HCl(g)能使溶液恢复到原来的成分和浓度，C正确；电解CuSO4溶液，Cu2＋在阴极放电生成Cu，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，结合元素守恒可知，应加入一定量的CuO使溶液恢复到原来的成分和浓度，由于CuCO3(s)与硫酸反应生成CuSO4、CO2和H2O，CO2从溶液中逸出，加入一定量的CuCO3(s)也可以使溶液恢复到原来的成分和浓度，D正确。4.用石墨电解含有溶质0.1 mol的CuSO4溶液，在阴、阳两极各收集到2.24 L气体(标准状况下)后停止电解，若要恢复原电解质，溶液需要加入的物质和物质的量分别是_____________________、________________________________。应用体验Cu(OH)2 (或CuO、H2O)0.1 mol(或0.1 mol、0.1 mol)返回电解池电极反应式的书写三判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极↓分析电解质溶液或熔融电解质的组成，找全离子并分为阴、阳离子两组↓确定阴极、阳极上的放电物质及放电顺序分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要遵循原子守恒和电荷守恒↓↓最后写出总反应方程式思考交流1.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________(填序号)。②③④思考交流2.用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：___________________；阴极反应式：____________________________________；总反应离子方程式：_______________________________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg(OH)2↓思考交流3.以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式：______________________________；阴极反应式：_________________；总反应方程式：____________________________。2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋2H＋＋2e－===H2↑返回课时对点练123456789题组一 电解及其装置(电解池)1.(2023·宁夏吴忠中学期中)下列关于电解池的说法错误的是A.电解池是一种将电能转化成化学能的装置B.非自发的氧化还原反应可通过电解实现C.电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应D.电解池放电时，电极本身不会参加电极反应√1011121314对点训练电解池中阳极若为活泼金属，在反应中失去电子而被氧化，D错误。选项 A B C Da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1234567891011121314√对点训练1234567891011121314对点训练根据题图知，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。3.(2023·安徽宿州期中联考)关于如图所示的①、②两个装置的叙述，正确的是A.①是原电池，②是电解池B.①中阳极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，②中正极反应：2H＋＋2e－===H2↑C.硫酸浓度变化：①减小，②增大D.离子移动方向：①中H＋向阴极移动，②中H＋向负极移动√1234567891011121314对点训练1234567891011121314对点训练装置①右侧石墨电极为阳极，阳极是H2O电离出的OH－放电，阳极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；装置②中Cu作正极，正极上H＋被还原，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，B正确；装置①中相当于电解水，硫酸浓度增大；装置②中消耗H＋，硫酸浓度减小，C错误；电解池工作时，阳离子向阴极移动，原电池中阳离子向正极移动，D错误。选项 A B C D阳极 蓝 白 红 蓝阴极 白 蓝 蓝 蓝4.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、碘化钾淀粉溶液和紫色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1234567891011121314对点训练√1234567891011121314对点训练阳极上I－优先放电生成I2，使淀粉溶液变蓝，阴极上H2O电离出的H＋放电后，使溶液中的c(H＋)5.如图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴紫色石蕊溶液。下列实验现象正确的是A.电极a附近呈红色，电极b附近呈蓝色B.电极a附近呈蓝色，电极b附近呈红色C.逸出气体的体积，电极a的小于电极b的D.一电极逸出无味气体，另一电极逸出具有刺激性气味的气体1234567891011121314对点训练√1234567891011121314对点训练电极a为阴极，H2O电离出的H＋放电，c(OH－)增大，电极附近溶液变蓝色；电极b为阳极，H2O电离出的OH－放电，c(H＋)增大，电极附近溶液变红色，A项不正确、B项正确；电极a产生H2，电极b产生O2，H2的体积是O2体积的2倍，故C、D项不正确。6.中国科学家最近开发了一种从空气中提取水制取H2的新技术，即利用太阳能、风能等绿色能源驱动电解槽装置吸收空气中的水分并将获得的水分解成H2和O2。下列说法正确的是A.该装置工作时仅涉及两种能量转化B.阳极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑C.该装置获得H2、O2的物质的量之比为2∶1D.该装置工作时阳离子向阳极迁移1234567891011121314对点训练√1234567891011121314对点训练该装置工作时涉及风能转化为电能、太阳能转化为电能以及电能再转化为化学能的能量转化，故A错误；阳极水电离出的OH－失去电子转化为氧气，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，故B错误；该装置分解水的总方程式为2H2O O2↑＋2H2↑，获得H2、O2的物质的量之比为2∶1，故C正确；电解池工作时阳离子向阴极迁移，故D错误。题组二 电解规律7.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√1234567891011121314对点训练用惰性电极电解硫酸、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。8.(2023·湖北襄阳一中月考)用惰性电极电解下列溶液(足量)，电解一段时间后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是A.CuCl2溶液 B.AgNO3溶液C.H2SO4溶液 D.KCl溶液√1234567891011121314对点训练1234567891011121314用惰性电极电解CuCl2溶液时，阴极析出Cu，阳极生成Cl2，要使溶液复原应加入适量CuCl2，A错误；用惰性电极电解AgNO3溶液时，阴极析出Ag，阳极生成O2，要使溶液复原应加入适量Ag2O，B错误；用惰性电极电解H2SO4溶液时，阳极生成O2，阴极生成H2，相当于电解水，要使溶液复原应加入适量水，C正确；用惰性电极电解KCl溶液时，生成KOH、H2、Cl2，要使溶液复原应通入适量HCl气体，D错误。对点训练9.现用铂电极电解1 L浓度均为0.1 mol·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图所示，下列说法正确的是A.电解开始时阴极有H2放出B.电解开始时阳极上发生：Cu2＋＋2e－===CuC.整个电解过程中， 不参与电极反应D.当电路中通过电子的量超过0.1 mol时，此时阴极放电的离子发生了变化1234567891011121314√对点训练1234567891011121314因为Cu2＋得电子能力强于H＋，所以电解开始时阴极有Cu析出，A错误；电解时阳极失电子，B错误；对点训练当电路中通过电子的量超过0.2 mol时，Cu2＋在阴极放电完成，此时阴极放电的离子为H＋，D错误。10.按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是A.F表示反应生成Cu的物质的量B.E表示反应实际消耗H2O的物质的量C.E表示反应生成O2的物质的量D.F表示反应生成H2SO4的物质的量1234567891011121314综合强化√1234567891011121314电解实质是2CuSO4＋2H2O 2Cu＋O2↑＋2H2SO4，则每通过4 mol e－，生成2 mol Cu、1 mol O2、2 mol H2SO4，消耗2 mol H2O，故B正确。综合强化11.某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据两极放电离子的来源不同，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是A.阴极自始至终只析出H2B.阳极先析出Cl2，后析出O2C.电解的最后阶段为电解水D.溶液的pH不断增大，最后为7√1234567891011121314综合强化1234567891011121314综合强化由题意可知n(H＋)∶n(Cl－)＝2∶3，在阴极H＋放电，在阳极先是Cl－放电，然后是H2O电离出的OH－放电；反应开始时，H＋、Cl－在两极放电，相当于电解HCl；H2SO4电离出的H＋放电完全后，在两极放电的是由水电离出的H＋和剩余的Cl－，相当于电解NaCl的水溶液；Cl－放电完全后，在两极放电的是由水电离出的H＋和OH－，相当于电解水；随着电解的进行，溶液的pH不断增大，最后溶质是NaOH和Na2SO4，所以溶液的pH不会为7，D符合题意。12.如图甲为将Pt电极置于含有Cu2＋和Ag＋均为0.05 mol·L－1的电解液中(阴离子为 )，乙是甲装置电解过程中转移电子数与阴极的质量变化的关系图。下列说法错误的是A.过程Ⅰ中阴极上有金属银析出B.过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液的pH均降低C.过程Ⅱ中阳极上有氧气放出D.过程Ⅱ析出的固体质量是过程Ⅰ的2倍1234567891011121314综合强化√1234567891011121314综合强化将Pt电极置于含有Cu2＋和Ag＋均为0.05 mol·L－1的电解液中(阴离子为)，在阴极上先发生反应：Ag＋＋e－===Ag，银离子放电完全，设溶液体积是1 L，可以认为产生0.05 mol银，质量是5.4 g，然后是铜离子放电：Cu2＋＋2e－===Cu，铜离子放电完全，产生0.05 mol Cu，质量为3.2 g，过程Ⅰ，在阴极上有金属银析出，A正确；1234567891011121314综合强化开始阶段，在阴极上是金属阳离子放电，阳极上是H2O电离出的OH－放电，到了后期，相当于电解水，3个过程中溶液的pH均降低，B正确；电解过程中，阳极上始终是H2O电离出的OH－失电子，发生氧化反应，产生氧气，C正确；由上述分析可知，过程Ⅱ析出的固体质量不是过程Ⅰ的2倍，D错误。13.(20分)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_____。(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_______________________。1234567891011121314综合强化正极阳极2Cl－－2e－===Cl2↑氧化阴极2H＋＋2e－===H2↑还原阴阳14.(14分)某小组同学利用如图装置对电解氯化铜溶液的实验进行了研究。1234567891011121314综合强化装置 现象 电解一段时间后，阳极石墨表面产生气体，阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色(1)甲认为电解过程中阳极产生的____是溶液变绿的原因，写出产生该物质的电极反应式：__________________。Cl22Cl－－2e－===Cl2↑1234567891011121314综合强化电解过程中阳极发生氧化反应，溶液中的氯离子放电生成氯气：2Cl－－2e－===Cl2↑，氯气溶于水，溶液可能呈绿色。装置 现象 电解相同时间后，阳极石墨表面产生气泡，溶液仍为蓝色；阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色(2)乙改用如图装置，在相同条件下电解CuCl2溶液，对溶液变色现象继续探究。1234567891011121314综合强化乙通过对现象分析证实了甲的观点不是溶液变绿的主要原因，乙否定甲的依据是______________________。阳极附近溶液仍为蓝色1234567891011121314综合强化阳极生成了氯气，但阳极附近溶液仍为蓝色，说明不是生成氯气的缘故。(3)乙继续查阅资料：ⅰ.电解CuCl2溶液时可能产生[CuCl2]－，[CuCl2]－掺杂Cu2＋后呈黄色；ⅱ.稀释含[CuCl2]－的溶液生成CuCl白色沉淀。据此乙认为：电解过程中，产生的[CuCl2]－掺杂Cu2＋后呈黄色，与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。1234567891011121314综合强化乙进行如下实验：a.取电解后绿色溶液2 mL，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。b.另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加2 mL浓盐酸，加热获得含[CuCl2]－的黄色溶液。c.冷却后向上述溶液……d.取c中2 mL溶液，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。①a的目的是___________________________________________________。1234567891011121314综合强化证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－1234567891011121314综合强化根据信息，取电解后绿色溶液2 mL，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀，说明电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－，故a的目的是证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－。②写出b中生成[CuCl2]－的离子方程式：______________________________________。③补充c中必要的操作及现象：___________________________________________________________。乙据此得出结论：电解时阴极附近生成[CuCl2]－是导致溶液变绿的原因。1234567891011121314综合强化Cu2＋＋4Cl－＋Cu2[CuCl2]－加入CuCl2蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同c的步骤就是证明电解时阴极附近生成[CuCl2]－是导致溶液变绿的原因，因此操作及现象为加入CuCl2蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同。返回 展开更多...... 收起↑ 资源预览 当前文档不提供在线查看服务，请下载使用！
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