资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
第20讲 电解池及其原理
(
模块导航
)
(
模块一
电解原理
)
1．电解和电解池
(1)电解是电流通过电解质溶液而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程；
(2)电解池是将电能转化为化学能的装置；
构成条件为：必须连接有直流电源，要有电极(阴、阳极)，以及电解质溶液或熔融电解质。
2．电解池的工作原理
(1)以惰性电极电解CuCl2溶液为例分析
电解池基础模型 惰性电极电解CuCl2溶液
(2)电解过程的三个流向
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→阴极→负极。
(3)电解池中阴阳极的判断
判断方法 与电源连接方式 电子流动方向 离子移动方向 反应类型 电极现象
阳极 与电源正极相连 电子流出 阴离子移向 氧化反应 溶解或产生有色气体
阴极 与电源负极相连 电子流入 阳离子移向 还原反应 析出金属或产生氢气
【归纳总结】
1．放电指的是电极上的得、失电子。
2．活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。
3．阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电，注意离子导体(电解质)是水溶液还是非水状态。
4．电解水溶液时，K+~Al3+不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
5．书写电解池中的电极反应时，要以实际放电的离子表示，但书写电解总反应方程式时，弱电解质要写成分子式。
6．电解质溶液中未参与放电的离子是否与放电后生成的离子发生反应(离子共存)。
7．要确保两极电子转移的数目相同，且注明条件“电解”。
【例1 】请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
（1）电解池中的电解质可能是熔融状态或固体电解质。( )
（2）电解池工作时，溶液中的阳离子向阳极移动，阴离子向阴极移动。( )
（3）电解池中的氧化反应和还原反应不一定同时发生。( )
（4）阳极失去的电子经过直流电源，流向阴极。( )
（5）阳极不管是什么材料，电极本身都不反应。( )
（6）电解池工作时电子从电源的负极流出，流入阴极通过溶液到阳极，然后从阳极流出，流回电源正极。( )
（7）若把Cu＋H2SO4=CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极。( )
（8）用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为2Cl-＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH-。( )
(9)用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。( )
(10)用惰性电极电解饱和食盐水一段时间后，加入盐酸可使电解质溶液恢复到电解前的状态。( )
【答案】（1）√（2）×（3）×（4）×（5）×（6）×（7）√（8）×(9)×(10)×
【例2】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↑
(
题型归纳
)
【题型1 电解原理】
1.1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。
1.2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。
1.3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。
1.4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：
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，溶液中浓度持续减小
【答案】D
【分析】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，据此进行解答。
【解析】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；
答案选D。
(
模块
二
电解规律
)
1．电解规律
(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－。
【归纳总结】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．以惰性电极“电解KCl溶液”为例，完成下列表格：
第一步：写出溶液中存在的离子 K+ 、 H+ 、Cl- 、 OH-
第二步：比较放电顺序 阳极 Cl-优先放电，在阳极生成Cl2。
阴极 H+优先放电，在阴极生成H2。
第三步：写出电极反应 阳极 2Cl－－2e－=Cl2↑
阴极 2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－
第四步：写出电解方程式 2KCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2KOH
3．用惰性电极电解电解质溶液的四种类型
(1)电解H2O型
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极反应式 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
电解方程式 2H2O2H2↑＋O2↑
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
电解方程式 2HClH2↑＋Cl2↑ CuCl2Cu＋Cl2↑
pH变化 增大
复原加入物质 加入HCl 加入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
电解方程式 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑
pH变化 增大 减小
复原加入物质 加入HCl 加入CuO或CuCO3
(
模块
三
电解池电极反应式的书写
)
1．基本电极反应式的书写
用惰性电极电解NaCl溶液 总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH ＋ Cl2↑＋ H2↑
阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑)
用惰性电极电解CuSO4溶液 总反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
阳极 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)
阴极 2Cu2＋＋4e－===2Cu
用惰性电极电解熔融MgCl2 总反应：MgCl2(熔融)Mg＋ Cl2↑
阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极 Mg2＋＋2e－===Mg
2．提取“信息”书写电极反应式
铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜 总反应：2Al ＋3H2OAl2O3＋3H2↑
阳极 2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
阴极 6H＋＋6e－===3H2↑
用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4 总反应：2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋H2↑＋2KOH
阳极 2MnO－2e－===2MnO
阴极 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。 阳极 Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl
阴极 4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl
3．多膜电解池方程式书写及分析
(1)双膜三室处理吸收液(吸收了烟气中的SO2)(或污水)
阳极室：HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋或SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
吸收液(或污水)：Na＋穿过阳膜进入阴极室(左室)；HSO和SO穿过阴膜进入阴极室(右室)。
阴极室：2H2O＋4e－===2OH－＋H2↑
HSO ＋ OH－===SO＋H2O
产品： 阳极室 较浓的硫酸 阴极室 左室亚硫酸钠
(2)三膜四室制备硼酸[H3BO3( 一元弱酸)]
阳极室：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
产品室：H＋＋B(OH)===H3BO3＋ H2O
原料室：B(OH)穿过阴膜进入产品室，Na＋穿过阳膜进入阴极室
阴极室：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
(
题型归纳
)
【题型2 电解规律的应用】
2.1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，
2.2用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A．电解氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小
B．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
C．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1
D．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：2
【答案】C
【解析】A．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，所以氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH值变大，选项A错误；
B．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，所以氢离子的浓度增大，溶液的pH值变小，选项B错误；
C．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，选项C正确；
D．电解硫酸钠溶液，实质电解水，阳极生成氧气，阴极生成氢气，则阴极和阳极析出产物的物质的量之比为2：1，选项D错误；
答案选C。
2.3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。
2.4四个电解装置都以Pt做电极，它们分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是(　　)
选项 A B C D
电解质溶液 HCl CuSO4 KOH BaCl2
pH变化 减小 增大 增大 不变
【答案】C
【解析】电解盐酸，溶质HCl的量减少，溶剂的量不变，所以酸性减弱，pH增大，A项错误；电解CuSO4溶液生成硫酸、金属铜和氧气，溶液酸性增强，pH减小，B项错误；电解氢氧化钾溶液的实质是电解水，溶质的量不变，溶剂减少，碱性增强，pH增大，C项正确；电解氯化钡溶液得到氢氧化钡、氢气和氯气，溶液碱性增强，pH增大，D项错误。
2.5如图所示，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极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是(　　)
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】由题意知a极板质量增加，a应为阴极，则b为阳极，x为电源负极，y为电源正极，参考各个选项知，A项符合，电解时，a极板有Cu附着，b极板有O2放出；B项不符合，电解时a极板无质量变化；C项不符合，阳极为Fe，为活性电极，电解时Fe在阳极放电溶解，无气体生成；D项不符合，电解时，Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色有刺激气味的气体。
2.6科学家最近采用石墨烯为电极材料设计一种新型绿色处理尾气中NH3的方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示。下列说法错误的是(　　)。
A．上述装置工作时，H+向阴极迁移，阳极上发生氧化反应
B．阴极区反应包括Fe3++e-=Fe2+、4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
C．电解总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O
D．电路上转移0.3 mol电子，理论上处理3.4 g氨气
【答案】D
【解析】在电解池中，阳离子向阴极迁移，阳极上发生氧化反应，A项正确；阴极区发生的电极反应为Fe3++e-=Fe2+，O2氧化亚铁离子，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，B项正确；阳极区发生的反应为2NH3-6e-=N2+6H+，将阴、阳极区反应相加得到总反应式，C项正确；转移0.3 mol电子，理论上处理0.1 mol NH3，相当于1.7 g NH3，D项错误。
(
模块
四
分层训练
)
1．下列有关原电池和电解池的比较，叙述正确的是
A．负极和阴极均有电子流出
B．能量的转化形式相同
C．在负极和阳极上均发生氧化反应
D．电解质溶液中移向正极和阳极的离子种类相同
【答案】C
【解析】A．原电池中负极失电子，电解池中，阳极失电子，A错误；B．原电池将化学能转化为电能，电解池将电能转化为化学能，B错误；C．原电池中负极发生氧化反应，电解池中的阳极发生氧化反应，C正确；D．原电池中溶液中的阳离子移向正价，电解池中溶液中的阳离子移向阴极，D错误；故答案为：C。
2．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：
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，溶液中浓度持续减小
【答案】D
【分析】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，据此进行解答。
【解析】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；答案选D。
3．用石墨作电极，电解下列物质的溶液，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。
4．如图是电解稀盐酸的装置，其中、为石墨电极。以下说法正确的是
A．a电极为负极
B．电极为阳极
C．电解过程中，氢离子向c电极
D．电解总方程式为：
【答案】D
【解析】根据图中电流方向，可以确定a是正极，b是负极，c是阳极，d是阴极；电解过程中阳离子向阴极移动，即氢离子向d移动；阳极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极反应为：2H++2e-=H2↑，总反应为：，D正确；答案选D。
5．亚硝酸盐对人体健康的危害不亚于农药，可采用电解法除去。工业上电解含废水，将转化为而除去，其次是再生，其装置如图。下列说法正确的是
A．生成的从电解槽的口流出
B．极为阴极，发生还原反应
C．阴极上的电极反应为
D．除去，可再生
【答案】C
【分析】电解池中阳离子移向阴极，由图中H+的移动方向，可判断M为阳极，电极反应为，N为阴极，电极反应为；
【解析】A．在阳极M上失电子，生成的从电解槽的a口流出，故A错误；B．M为阳极，发生氧化反应，故B错误；C．在阴极N上得电子生成氮气，电极反应为，故C正确；D．由阴极和阳极的反应式可知，除去，电路中转移3mol电子，可再生，故D错误；故选C。
6．某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法不正确的是
A．b端电势低于a端电势
B．理论上转移2mol生成2gH2
C．电解后海水PH下降
D．阳极发生：
【答案】C
【分析】根据图示，钛网上海水中Cl-、H2O发生失电子的氧化反应生成HClO、O2，钛网为阳极，电极反应式为；钛箔上生成H2，钛箔上生成H2的电极反应为2H++2e-=H2↑，钛箔为阴极，高选择性催化剂PRT可抑制O2产生，电解的主要总反应为Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，以此解题。
【解析】A．由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，故A正确；B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，转移2mol电子，则理论上生成1mol氢气，即2g H2，故B正确；C．由分析可知，电解的主要总反应为Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，电解后海水中OH-浓度增大，pH上升，故C错误；D．由图可知，阳极上的电极反应为：，故D正确；故选C。
7．电解法制备的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．M为电源的负极
B．阳极上的电极反应式为
C．阴离子交换膜应能允许通过而能阻止的扩散
D．理论上每转移0.1mol，阴极上会产生1.12L气体
【答案】C
【分析】电解法制备的工作原理如图所示，Fe为电解池的阳极，M为电源的正极，电极反应式为Fe-6e-+8OH-=+4H2O，Pt为电解池的阴极，N为电源的负极，电极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴离子交换膜能允许OH-通过而能阻止的扩散，据此分析解题。
【解析】A．由分析可知，M为电源的正极，A错误；B．由分析可知，阳极上的电极反应式为Fe-6e-+8OH-=+4H2O，B错误；C．由分析可知，负极生成氢氧根，正极需要氢氧根作为反应物，故阴离子交换膜能允许OH-通过而能阻止的扩散，C正确；D．由分析可知，阴极电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，根据电子守恒可知，理论上每转移0.1mol e-，阴极上会产生标准状况下0.05molH2即0.05mol×22.4L/mol=1.12L气体，但是题干中没有标明气体状态，D错误；故答案为：C。
8．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
【分析】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。
【解析】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；答案选D。
9．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
C．转移电子理论上有个向a极迁移
D．该新型催化剂提高了电荷转移速率
【答案】C
【分析】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。
【解析】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。
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
【分析】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；
【解析】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．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） 减小
（3）
（4）2：2：4：1
（5）Fe Cu
【分析】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。
【解析】（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，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；
（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。
12．如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极，G、H、I、J的电极材料根据题中要求来确定。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。请回答：
（1）电源的A极是 (填“正极”或“负极”)。C极电极反应式为 。
（2）现用丙池进行铁制品的防护，铁制品应放在 极(填字母序号)；该防护方法名称为 。
（3）若电路中通过0.02mol电子时，通电后甲池溶液体积为200mL，则通电后所得的H2SO4溶液的物质的量浓度为 mol/L。
（4）若电路中通过0.02mol电子时，丁中电解足量R(NO3)x溶液时，某一电极析出了a g金属R，则金属R的相对原子质量的计算公式为 (用含a、x的代数式表示)。
【答案】（1）正极
（2）H 外加电流的阴极保护法
（3）0.05
（4）
【分析】C、D、E、F都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极，将直流电源接通后，F电极附近呈红色，说明F电极附近浓度增大，溶液呈碱性，则F为阴极，所以C、E、G、I、X为阳极，D、F、H、J、Y为阴极，A为正极，B为负极，C电极上放电、D电极上放电、E电极上放电、F电极上放电，据此回答。
【解析】（1）由分析知，A为正极；C电极上放电，电极反应式为；（2）用丙池进行铁制品的防护，该防护方法名称为外加电流的阴极保护法，，铁制品应放在阴极，即H极；
（3）甲池中电解方程式为，装置中通过0.02mol电子时，生成的的物质的量为0.01mol，则所得的H2SO4溶液的物质的量浓度为；
（4）由得失电子守恒可知，电解R(NO3)x溶液时，某一电极析出了ag金属R，结合，有，则。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
第20讲 电解池及其原理
(
模块导航
)
(
模块一
电解原理
)
1．电解和电解池
(1)电解是 通过电解质溶液而在阴、阳两极发生 反应的过程；
(2)电解池是将 转化为 的装置；
构成条件为：必须连接有 电源，要有电极(阴、阳极)，以及电解质溶液或熔融电解质。
2．电解池的工作原理
(1)以惰性电极电解CuCl2溶液为例分析
电解池基础模型 惰性电极电解CuCl2溶液
(2)电解过程的三个流向
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→阴极→负极。
(3)电解池中阴阳极的判断
判断方法 与电源连接方式 电子流动方向 离子移动方向 反应类型 电极现象
阳极 与电源 极相连 电子流 阴离子移向 反应 溶解或产生有色气体
阴极 与电源 极相连 电子流 阳离子移向 反应 析出金属或产生氢气
【归纳总结】
1．放电指的是电极上的得、失电子。
2．活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。
3．阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电，注意离子导体(电解质)是水溶液还是非水状态。
4．电解水溶液时，K+~Al3+不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
5．书写电解池中的电极反应时，要以实际放电的离子表示，但书写电解总反应方程式时，弱电解质要写成分子式。
6．电解质溶液中未参与放电的离子是否与放电后生成的离子发生反应(离子共存)。
7．要确保两极电子转移的数目相同，且注明条件“电解”。
【例1 】请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
（1）电解池中的电解质可能是熔融状态或固体电解质。( )
（2）电解池工作时，溶液中的阳离子向阳极移动，阴离子向阴极移动。( )
（3）电解池中的氧化反应和还原反应不一定同时发生。( )
（4）阳极失去的电子经过直流电源，流向阴极。( )
（5）阳极不管是什么材料，电极本身都不反应。( )
（6）电解池工作时电子从电源的负极流出，流入阴极通过溶液到阳极，然后从阳极流出，流回电源正极。( )
（7）若把Cu＋H2SO4=CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极。( )
（8）用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为2Cl-＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH-。( )
(9)用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。( )
(10)用惰性电极电解饱和食盐水一段时间后，加入盐酸可使电解质溶液恢复到电解前的状态。( )
【例2】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____________________________________________________________。
(
题型归纳
)
【题型1 电解原理】
1.1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
1.2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
1.3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
1.4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：
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，溶液中浓度持续减小
(
模块
二
电解规律
)
1．电解规律
(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－。
【归纳总结】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．以惰性电极“电解KCl溶液”为例，完成下列表格：
第一步：写出溶液中存在的离子
第二步：比较放电顺序 阳极 Cl-优先放电，在阳极生成 。
阴极 H+优先放电，在阴极生成 。
第三步：写出电极反应 阳极
阴极
第四步：写出电解方程式
3．用惰性电极电解电解质溶液的四种类型
(1)电解H2O型
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
阳极反应式
阴极反应式
电解方程式
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
电解方程式
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
电解方程式
pH变化
复原加入物质
(
模块
三
电解池电极反应式的书写
)
1．基本电极反应式的书写
用惰性电极电解NaCl溶液 总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH ＋ Cl2↑＋ H2↑
阳极
阴极
用惰性电极电解CuSO4溶液 总反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
阳极
阴极
用惰性电极电解熔融MgCl2 总反应：MgCl2(熔融)Mg＋ Cl2↑
阳极
阴极
2．提取“信息”书写电极反应式
铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜 总反应：2Al ＋3H2OAl2O3＋3H2↑
阳极
阴极
用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4 总反应：2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋H2↑＋2KOH
阳极
阴极
有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。 阳极 Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl
阴极 4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl
3．多膜电解池方程式书写及分析
(1)双膜三室处理吸收液(吸收了烟气中的SO2)(或污水)
阳极室：HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋或SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
吸收液(或污水)：Na＋穿过阳膜进入阴极室(左室)；HSO和SO穿过阴膜进入阴极室(右室)。
阴极室：2H2O＋4e－===2OH－＋H2↑
HSO ＋ OH－===SO＋H2O
产品： 阳极室 较浓的硫酸 阴极室 左室亚硫酸钠
(2)三膜四室制备硼酸[H3BO3( 一元弱酸)]
阳极室：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
产品室：H＋＋B(OH)===H3BO3＋ H2O
原料室：B(OH)穿过阴膜进入产品室，Na＋穿过阳膜进入阴极室
阴极室：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
(
题型归纳
)
【题型2 电解规律的应用】
2.1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
2.2用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A．电解氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小
B．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
C．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1
D．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：2
2.3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
2.4四个电解装置都以Pt做电极，它们分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是(　　)
选项 A B C D
电解质溶液 HCl CuSO4 KOH BaCl2
pH变化 减小 增大 增大 不变
2.5如图所示，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极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是(　　)
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
2.6科学家最近采用石墨烯为电极材料设计一种新型绿色处理尾气中NH3的方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示。下列说法错误的是(　　)。
A．上述装置工作时，H+向阴极迁移，阳极上发生氧化反应
B．阴极区反应包括Fe3++e-=Fe2+、4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
C．电解总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O
D．电路上转移0.3 mol电子，理论上处理3.4 g氨气
(
模块
四
分层训练
)
1．下列有关原电池和电解池的比较，叙述正确的是
A．负极和阴极均有电子流出
B．能量的转化形式相同
C．在负极和阳极上均发生氧化反应
D．电解质溶液中移向正极和阳极的离子种类相同
2．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：
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，溶液中浓度持续减小
3．用石墨作电极，电解下列物质的溶液，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
4．如图是电解稀盐酸的装置，其中、为石墨电极。以下说法正确的是
A．a电极为负极
B．电极为阳极
C．电解过程中，氢离子向c电极
D．电解总方程式为：
5．亚硝酸盐对人体健康的危害不亚于农药，可采用电解法除去。工业上电解含废水，将转化为而除去，其次是再生，其装置如图。下列说法正确的是
A．生成的从电解槽的口流出
B．极为阴极，发生还原反应
C．阴极上的电极反应为
D．除去，可再生
6．某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法不正确的是
A．b端电势低于a端电势
B．理论上转移2mol生成2gH2
C．电解后海水PH下降
D．阳极发生：
7．电解法制备的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．M为电源的负极
B．阳极上的电极反应式为
C．阴离子交换膜应能允许通过而能阻止的扩散
D．理论上每转移0.1mol，阴极上会产生1.12L气体
8．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
9．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
C．转移电子理论上有个向a极迁移
D．该新型催化剂提高了电荷转移速率
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．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)。
12．如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极，G、H、I、J的电极材料根据题中要求来确定。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。请回答：
（1）电源的A极是 (填“正极”或“负极”)。C极电极反应式为 。
（2）现用丙池进行铁制品的防护，铁制品应放在 极(填字母序号)；该防护方法名称为 。
（3）若电路中通过0.02mol电子时，通电后甲池溶液体积为200mL，则通电后所得的H2SO4溶液的物质的量浓度为 mol/L。
（4）若电路中通过0.02mol电子时，丁中电解足量R(NO3)x溶液时，某一电极析出了a g金属R，则金属R的相对原子质量的计算公式为 (用含a、x的代数式表示)。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑