1、第三节电解池第一课时电解原理1电解池组成“三条件”：外接电源；电解质溶液；闭合回路。2离子放电“两顺序”(惰性电极)：阳极：S2IBrClOH；阴极：AgFe3Cu2H(酸)Sn2Zn2Fe2H(H2O)Al3。3电解池阴、阳极“四特点”：阳极：外接直流电源正极流出电子发生氧化反应阴离子移向阴极：外接直流电源负极流入电子发生还原反应阳离子移向电解原理自学教材填要点1电解CuCl2溶液(1)通电前，CuCl2溶液中存在的离子是CuCl2电离产生的Cu2和Cl，以及水电离产生的H、OH。(2)工作原理：总反应：Cu22ClCuCl2。(3)CuCl2溶液导电的过程，就是CuCl2电解的过程，就是在
2、阴阳两极发生氧化还原反应的过程。2电解和电解池(1)电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。(2)电解池：在外加电源的作用下，将电能转变成化学能的装置。(3)电解池的两极：阳极与电源正极相连，发生氧化反应；阴极与电源负极相连，发生还原反应。(4)构成电解池的条件：直流电源；两个电极；电解质溶液或熔融电解质；形成闭合回路。(5)离子的定向移动：阴离子移向阳极；阳离子移向阴极。(6)电子的流向：电源负极阴极阳极电源正极。师生互动解疑难(1)惰性电极是指石墨、Au、Pt等电极，除Au、Pt以外的金属电极是活性电极。(2)阳极产物的判断：首先看电极，如果是活性电极，则电极材料失
3、去电子，被溶解。如果是惰性电极，根据阴离子的放电顺序加以判断。阴离子的放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根F。(3)阴极产物的判断：直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：AgHg2Fe3Cu2H(浓度大)Pb2Sn2Fe2Zn2H(浓度小)Al3Mg2Na。1写出用惰性电极电解下列溶液时的电极反应式和总反应方程式：(1)电解HCl溶液：阳极：_；阴极：_；总反应式：_。(2)电解CuSO4溶液：阳极：_；阴极：_；总反应式：_。答案：(1)2Cl2e=Cl22H2e=H22HClH2Cl2(2)4OH4e=2H2OO22Cu24e=2Cu2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2使用
4、惰性电极电解电解质溶液的类型自学教材填要点类型电解质特点实例电极反应式电解方程式电解对象电解质溶液浓度的变化溶液pH变化阴极阳极电解水型含氧酸H2SO4H4e=2H24OH4e=2H2O2H2OO22H2O2水增大减小可溶性强碱NaOH增大活泼金属含氧酸盐KNO3不变s电解电解质型无氧酸HCl2H2e=H22Cl2e=Cl22HClH2Cl2电解质减小增大不活泼金属无氧酸盐CuCl2Cu22e=Cu2Cl2e=Cl2CuCl2CuCl2放H2生碱型活泼金属无氧酸盐NaCl2H2e=H22Cl2e=Cl22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2电解质和水生成新电解质增大放O2生酸型不活泼金属含氧酸
5、盐CuSO42Cu24e=2Cu4OH4e=2H2OO22CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2电解质和水生成新电解质减小师生互动解疑难(1)用惰性电极电解电解质水溶液时，首先要全面分析电解质溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组，然后排出阴、阳离子的放电顺序，写出两极上的电极反应式，根据两极的电极反应式写出反应的总方程式。(2)若阴极为H放电，则阴极区c(OH)增大；若阳极区OH放电，则阳极区c(H)增大；若阴、阳极分别同时有H、OH放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。(3)电解后要恢复原电解质溶液的浓度，需要加入适量的某物质，该物质一般是阴极与阳极产物的化合物。2用石墨
6、作电极，分别电解下列各物质的溶液：CuCl2CuSO4NaClNaNO3盐酸H2SO4KOH其中只有水被电解的有()A BC D解析：只有水被电解，即在阴极上H放电(溶液中阳离子是较活泼的金属离子)，在阳极上OH放电(溶液中含有含氧酸根离子或F)，符合这一要求的是。答案：C主题1：如何判断某一装置是原电池还是电解池？甲单一装置中，若有外接的直流电源，且符合电解装置的其他三个条件(两个电极，电解质溶液，闭合回路)，则该装置为电解装置乙单一装置中，若无外接直流电源，且符合原电源装置的三个条件(两个活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路)，则该装置为原电池装置丙若多个装置相互串联，有外接直流电源时，
7、则串联的装置为电解池；若无外接直流电源，则能发生自发氧化还原反应的装置为原电池，其余装置为电解池主题2：将CuSO4和NaCl按物质的量之比13混合，然后用惰性电极进行电解，请与同学共同探讨电解的过程分为几个阶段？并书写出每一阶段的电极反应式。甲第一阶段相当于电解CuCl2溶液阳极反应式：2Cl2e=Cl2阴极反应式：Cu22e=Cu乙第二阶段于电解NaCl溶液其中阳极反应式：2Cl2e=Cl2阴极反应式：2H2e=H2丙第三阶段相当于电解水阳极反应式：4OH4e=2H2OO2阴极反应式：4H4e=2H2电解池阴、阳极的判断例1如图所示，甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸，A、B两铜片通过导线连
8、接电源两极，在铜片间的滤纸上滴一滴KMnO4溶液，通电一段时间后，发现A、B间的紫红色圆点向A极移动了一段距离，则与A相连的是电源的_极，可发现滤纸的B极边沿附近有_色出现。解析当通电一段时间后，A、B间的紫红色圆点向A极移动了，由于紫红色是MnO的颜色，即MnO向A极移动，因阴离子向阳极移动，所以A为电解池的阳极(浸有NaCl溶液的石蕊试纸相当于电解池)，则与A相连的是电池的正极，B为阴极。阴极区H放电生成OH，使石蕊试纸变蓝。答案正蓝阴、阳极的判断方法解决这一类电解有色离子的电解质溶液(特别是含MnO的溶液)的问题时要牢记：在电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。判断方法归纳如下：
9、1.用惰性电极电解浸有Na2SO4溶液的石蕊试纸，若发现A端试纸变蓝，则A端为电解池的阳极还是阴极？提示：试纸变蓝的原因是A端液体呈碱性，其电极反应式为2H2e=H2，破坏水的电离平衡，使得c(OH)c(H)，即A端为电解池的阴极。电解池电极产物的判断例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分别析出的物质分别是()AH2和Cl2 BCu和Cl2CH2和O2 DCu和O2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：Cu2HNa，阴离子：ClOHSO、NO，则阴极：Cu22e=Cu，阳极：2Cl2
10、e=Cl2。答案B判断电极产物时的注意事项(1)对阳极，首先看阳极材料是否为活性电极，若为活性电极，则阳极材料被溶解；若为惰性电极，则依据阴离子的放电顺序判断谁先放电，且注意溶液中OH的存在。(2)对阴极，不论阴极材料是什么，均按照阳离子的放电顺序判断谁先放电，且注意溶液中H的存在。 2.若将本题中NaCl改为Na2SO4，则电解的初始阶段阴极和阳极上析出的物质分别是什么？提示：若将NaCl改为Na2SO4，则溶液中存在H、Cu2、Na、SO、NO、OH，离子的放电顺序为，阳离子：Cu2HNa，阴离子：OHSONO，则阴极反应式：Cu22e=Cu，阳极反应式：4OH4e=2H2OO2，故阴极析
11、出Cu，阳极产生O2。电解后电解质溶液的复原例3(2011全国高考)用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的()ACuSO4 BH2OCCuO D.CuSO45H2O解析用石墨电极电解CuSO4溶液，发生反应：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，根据电解液的恢复依据“出什么，加什么”的原则，应向溶液中加入适量的CuO，C项正确。答案C电解后要恢复原电解质溶液的浓度，须加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入C
12、u(OH)2，因为Cu(OH)2与H2SO4，反应生成水，使水量增加。用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是()ACuCl2CuSO4 BNaOHNaOHCNaClHCl DCuSO4Cu(OH)2解析：电解NaCl溶液放出H2和Cl2，可通入HCl气体；A项应加CuCl2，B项应加水，D项应加CuO。答案：C随堂基础巩固1如图所示装置中，属于电解池的是() 解析：构成电解池时要有与外直流电源相连的电极，A、B错误；电极插入电解质溶液或熔化的电解质中，且要形成闭合回路，C正确、D错误。答案：C2右图是电解CuCl2溶液的装置，其中
13、c、d为石墨电极。则以下有关此电解池的判断正确的是()Aa为负极，b为正极Ba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，氯离子浓度保持不变解析：依据电流的方向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极。d极上的电极反应：Cu22e=Cu，c极上的电极反应：2Cl2e=Cl2，溶液中的Cl浓度减小。答案：C3用石墨作电极，电解1 mol/L下列物质的溶液，则电解前后溶液的pH保持不变的是()AH2SO4 BNaOHCNa2SO4 DNaCl解析：A、B、C实质上是电解水，浓度增大，A的pH减小，B的pH增大，C的pH不变；用石墨作电极电解NaCl(aq)时，生成NaOH，溶液中
14、c(OH)增大，pH增大。答案：C4用惰性电极电解下列溶液，下列说法正确的是()A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液pH减小C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12D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11解析：电解稀H2SO4，实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减少，浓度增大，故溶液pH减小；电解稀NaOH溶液，阳极消耗OH，阴极消耗H，实质也是电解水，NaOH溶液浓度增大，故溶液的pH增大；电解Na2SO4溶液时，在阳极发生反应：4OH4e=2H2OO2，在阴极发生反应：2H2e=H2
15、，由于两电极通过电量相等，故放出H2与O2的物质的量之比为21；电解CuCl2溶液时，阴极反应为Cu22e=Cu，阳极反应为2Cl2e=Cl2，两极通过电量相等，Cu和Cl2的物质的量之比为11，故D项正确。答案：D5某研究性学习小组的学生为了从含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的废液中回收Cu，设计了两种方案并进行评价。请回答有关问题。方案1：向废液中加入过量的铁粉，充分反应后，_。在所得滤渣中加入足量的盐酸，充分反应后，再过滤即得到铜。方案2：在废液中加入适量的盐酸调节溶液的pH1，用铜和石墨作电极进行电解。当观察到_时，即停止电解，这时要回收的Cu已全部析出。(1)方案1中涉及的四种
16、阳离子的氧化性由强到弱的顺序为_，过滤操作时，需要用到的玻璃仪器是_。(2)方案2在电极上直接回收铜，操作上比方案1简便，但方案2也有不足之处，主要表现为：_。解析：方案1是根据铁的还原性比铜强，用铁把铜置换出来，分离固体与液体的混合物时应该用过滤的方法。方案2是利用电解原理，使铜在电解池的阴极析出。氧化性强弱顺序为：Fe3Cu2HFe2，所以电解时在阴极上首先发生的反应是2Fe32e=2Fe2，然后是Cu22e=Cu，当铜全部析出后即发生反应2H2e=H2，所以当看到阴极上有气体放出时，说明铜已经全部析出，在阳极上首先放电的是Cl，Cl失电子产生氯气，而氯气有毒会污染环境，同时方案2用了电解
17、的方法，成本较高。答案：方案1：过滤方案2：阴极上有气泡产生(1)Fe3Cu2HFe2漏斗、烧杯、玻璃棒(2)有污染性气体Cl2产生，使用了电解装置，成本较高课时跟踪训练(时间45分钟满分60分)一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)1下列有关电解池的说法正确的是()A在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极B电解任何物质阳极上失电子数与阴极上得电子数相等C电解氯化铜溶液时在阴极上有气体生成D电解NaCl、CuCl2两种溶液参加反应的物质是相同的解析：与负极相连的是阴极；电解氯化铜时阳极上有氯气生成，阴极上有铜析出；电解NaCl溶液时水参加了反应，而电解CuCl2溶液水没有参加反应
18、。答案：B2用铂电极电解下列溶液时，阴极和阳极的主要产物分别为H2和O2的是()A稀NaOH溶液 BHCl溶液CCuCl2溶液 D酸性AgNO3溶液解析：电解NaOH溶液，实质就是电解水，阴极、阳极产物分别为H2和O2。答案：A3(2012三明模拟)为使反应Cu2H2O=Cu(OH)2H2能够发生，下列设计方案正确的是()A用铜片作负极，石墨电极作正极，氯化钠溶液为电解质溶液构成原电池B用铜片作电极，外接直流电源电解硫酸铜溶液C用铜片作阳极，铁片作阴极，电解硫酸钠溶液D用铜片作阴、阳电极，电解稀硫酸解析：该反应为不能自发进行的氧化还原反应，必须设计为电解池才能发生。阳极为Cu放电，阴极为H放电
19、，即用Cu作阳极，电解质溶液中为H2O放电，选项C符合要求。答案：C4关于下图所示、两个装置的叙述，正确的是()A装置名称：是原电池，是电解池B硫酸浓度变化：增大，减小C电极反应式：中阳极：4OH4e=2H2OO2中正极：Zn2e=Zn2D离子移动方向：中H向阴极方向移动，中H向负极方向移动解析：中有外加电源为电解池，为原电池，A错误；中电解水，硫酸浓度增大， 中负极材料消耗硫酸，硫酸浓度减小，B正确；中正极反应为2H2e=H2，C错误；中H向正极移动，D错误。答案：B5双选题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电解过程中阴极的质量不断增加B电解过程中溶液的pH
20、不断升高C此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复电解前的状况D电解后两极产生的气体体积比为2 1解析：用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电解反应式为：4AgNO32H2O电解,4AgO24HNO3，阴极上析出Ag，阳极上放出O2，故A正确，D错误；由于生成HNO3，溶液的pH降低，B错误；要使溶液恢复电解前的状况要加入的物质应是4AgO2，即Ag2O，C正确。答案：AC6电解CuCl2溶液时，如果阴极上有1.6 g铜析出，则阳极上产生气体的体积(标准状况)约为()A0.28 L B0.56 LC0.14 L D11.2 L解析：阴极反应式：Cu22e=Cu，阳极反应式：2Cl2e=Cl
21、2，生成Cu的物质的量：0.025 mol，生成Cl2的体积：0.025 mol22.4 Lmol10.56 L。答案：B7用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后()A溶液的pH变大Bc(Na)与c(CO)的比值变大C溶液浓度变大，有晶体析出D溶液浓度不变，有晶体析出解析：用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，实际是电解水，故Na2CO3会结晶析出，若保持温度不变，则仍为原温度下的饱和溶液，故溶液浓度不变，pH不变，c(Na)c(CO)不变，故选D。答案：D二、非选择题(本题包括4小题，共39分)8(9分)(2011长安高二期末检测)从NO、SO、H、Cu2、Ba2、A
22、g、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)若两极分别放出H2和O2，电解质的化学式是_。(2)若阴极析出金属，阳极放出氧气，电解质的化学式为_。(3)若两极分别放出气体，且体积比为11，电解质的化学式为_。解析：题中提供的电解质离子有七种，这些离子放电的顺序是：阳极：ClOH(水电离出的)(NO、SO)，阴极：AgCu2HBa2。(1)两极分别放出H2和O2，即H和OH放电，实质是电解H2O，水中的溶质应是起导电作用，它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一种，但不能是BaSO4。(2)阴极析出金属，即Ag或Cu2放电；阳极放出O2，即OH放
23、电。水中的溶质可以是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一种。(3)两极都生成气体，且气体体积比为11，则放电的离子应是Cl和H。水中的溶质可以是HCl、BaCl2中的任意一种。答案：(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2中的任意一种(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一种(3)HCl或BaCl29(12分)如下图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。(1)E为电源的_极，F为电源的_极。(2)A中发生反应的化学方程式为_。(3)在B中观察到的现象是_。(4)D端的电极反应式为_。解析：本题实质上是三个电解装置串联，首先判断电
24、源的正、负极，E为负极，F为正极；A中是以Pt为阳极、Fe为阴极电解AgNO3溶液。B中Cu为阳极，发生的反应为：Cu2e=Cu2，石墨为阴极发生的电极反应为：2H2e=H2，由于水电离出的H放电，所以溶液中的c(OH)c(H)，故溶液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。D端为阴极，发生电极反应为：2H2e=H2。答案：(1)负正(2)4AgNO32H2O4Ag4HNO3O2(3)铜片溶解，石墨电极上有气体生成，溶液中有蓝色沉淀生成(4)2H2e=H210(6分)(2011天津高考)工业废水中常含有一定量的Cr2O，它对人类及生态系统产生很大损害，可用电解法进行处理。该法用 Fe 做电极电解含Cr2O的
25、酸性废水，随着电解的进行，在阴极附近溶液 pH 升高，产生 Cr(OH)3 沉淀。(1)用Fe做电极的原因为_。(2)在阴极附近溶液 pH 升高的原因是(用电极反应解释)_，溶液中同时生成的沉淀还有_。解析：(1)用铁做阳极，反应中生成Fe2，提供还原剂。(2)阴极 H 得电子生成 H2，随着电解的进行，溶液的 pH逐渐增大，溶液中还会生成 Fe(OH)3 沉淀。答案：(1)阳极反应为： Fe2e=Fe2，提供还原剂Fe2(2)2H2e=H2，使溶液中c(OH)c(H)Fe(OH)311(12分)(2011北京东城区综合练习)如图所示，E为沾有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。A、B分别
26、为Pt片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni作电极材料，它在碱溶液中可以视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液，K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。(1)外电源的正、负极分别是R为 _，S为 _。(2)A附近溶液的现象是 _，B附近发生的电极反应式为 _。(3)滤纸上的紫色点向哪方移动： _(填“A”或“B”)。(4)当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，C中的电极为 _(填“正”或“负”)极，有关的电极反应式为 _。解析：(1)C、
27、D产生气体的体积是不相同的，由此可以判断C端的气体是氢气，D端产生的气体是氧气，所以确定R为负极而S端是正极。(2)因为D端放氧气，N端为阳极，A端为阴极，吸引阳离子，阳离子放电2H2e=H2，因为电解破坏了水的电离平衡，所以，此处OH浓度增大，溶液显红色。而在B端OH放电，其反应为：4OH4e=2H2OO2。(3)因为B端是阳极，所以高锰酸根离子向B端移动，而显示紫色。(4)当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，此时装置变为燃料电池。经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，氢气和氧气反应生成水，在碱性条件下，C中氢气发生氧化反应，电极方程式为：2H24OH4e=4H2O。答案：
28、(1)负极正极(2)A附近的溶液变为红色(或颜色变浅)4OH4e=2H2OO2(3)B(4)负极2H24OH4e=4H2O第二课时电解原理的应用1电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl2H2O2NaClH2Cl2。2电镀时把待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，用含镀层金属离子的溶液作电镀液。3电解精炼铜时，用纯铜作阴极，粗铜作阳极，用CuSO4溶液作电解液。4电解熔融Al2O3制取铝，电解熔融氯化钠制取钠，电解熔融MgCl2制取镁。电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气自学教材填要点1装置及现象现象电极反应式阴极生成无色气体2H2e=H2阳极生成黄绿色气体2Cl2e=Cl22电解总反应式化学方程式
29、：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2；离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。师生互动解疑难(1)电解饱和食盐水阴极区溶液呈碱性的原因：电解饱和食盐水过程中，因离子放电顺序为HNa，所以H在阴极上得电子而生成H2，破坏了水的电离平衡，促进了水的电离，使阴极区溶液中c(OH)c(H)，所以阴极区溶液呈碱性。(2)氯碱工业上电解饱和食盐水通常以石墨作阳极，涂镍碳钢网作阴极。(3)用湿润的KI淀粉试纸检验阳极放出的氯气。1工业上电解食盐水的阴极区产物是()A氯气 B氢气和氯气C氢气和氢氧化钠 D氯气和氢氧化钠解析：用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式：2H2e=H2破坏水的电离平衡，阴极区域O
30、H与Na结合成NaOH。答案：C电镀自学教材填要点1电镀(1)定义：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方法。(2)电镀池的构成：(3)实例(往铁件上镀铜)：阴极材料：Fe，电极反应式：Cu22e=Cu；阳极材料：Cu，电极反应式：Cu2e=Cu2；电解质溶液：CuSO4溶液。2电解精炼铜(1)装置：粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解质溶液。(2)电极反应式，阳极为Zn2e=Zn2、Cu2e=Cu2。阴极为Cu22e=Cu。师生互动解疑难(1)电镀的目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。(2)电镀时，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属阳离子的溶
31、液作电解液。(3)电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。(4)电解精炼铜时，粗铜中的银、金等活泼性差的金属会以单质的形式沉积在电解槽底部、形成阳极泥；而活泼性比Cu强的金属(如Zn、Ni等)会以金属阳离子的形式进入溶液。(5)电解精炼铜时，电解液的浓度会减小。2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Cu2e=Cu2D阴极反应都只有Cu22e=Cu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，若有比铜活泼的金属杂质(如锌)，则阳极还会发生Zn2e=Zn2的反应。答案：D电冶金1.金属冶炼的
32、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Mnne=M。2电解熔融的NaCl制Na对于冶炼像钠、钙、镁、铝这样活泼的金属，电解法几乎是惟一可行的工业方法。例如电解熔融的NaCl制Na：NaCl在高温熔融，并发生电离：NaCl=NaCl，通直流电后，阴极：2Na2e=2Na，阳极：2Cl2e=Cl2，总化学方程式为：2NaCl(熔融)2NaCl2。3特别提示(1)电解法制取钠、钾、镁、铝时不能电解含有这些金属阳离子的水溶液。(2)工业上用电解熔融MgCl2而不是MgO的方法制Mg，用电解熔融Al2O3而不是AlCl3的方法制Al。4下列金属只能采用电解法冶炼的是_。FeNaAg
33、CuCaHg解析：对于像K、Ca、Na、Mg、Al这样活泼的金属，很难找到一种合适的还原剂从化合物中将其还原出来，电解法几乎是惟一可行的方法。答案：主题1：用惰性电极电解含有酚酞的饱和NaCl溶液，如何通过实验现象判断阴、阳两极？甲电极附近变红的一极为电解池的阴极，另一极为阳极，原因是H在阴极上放电(2H2e=H2)，破坏了水的电离平衡，使此极附近c(OH)c(H)，而碱会使酚酞变红乙有黄绿色气体产生的一极为电解池的阳极；电极反应式为：2Cl2e=Cl2；有无色无味气体产生的一极为电解池的阴极；电极反应式为2H2e=H2丙能产生使湿润的的KI淀粉试纸变蓝的气体的一极为电解池的阳极，另一极为阴极
34、主题2：如何在Fe片上镀一层铜？甲将铁片浸入CuSO4溶液中，可在Fe片上覆盖一薄层铜，反应方程式为：FeCuSO4=CuFeSO4乙用Fe片作阴极，铜片作阳极，CuSO4溶液作电解质溶液，形成电镀池，可在铁片上镀一层铜氯碱工业例1(2011北京高考)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示。(1)溶液A的溶质是_。(2)电解饱和食盐水的离子方程式是 _。(3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在23。用化学平衡移动原理解释盐酸的作用：_。(4)电解所用的盐水需精制，去除有影响的Ca2、Mg2、NH、SOc(SO)c(Ca2)。精制流程如下(淡盐水和溶液A来自电解池)：盐泥a除泥沙外，还含
35、有的物质是_。过程 中将NH转化为N2的离子方程式是_。BaSO4的溶解度比BaCO3的小，过程 中除去的离子有_。解析(1)从加入原料(水含少量NaOH)可知A为浓氢氧化钠溶液；也可以从电极反应推测，右室生成H2，H得电子，OH浓度增大，Na向右移动，所以生成物为NaOH。(3)抓住信息(化学平衡移动)，分析阳极区存在的化学平衡只有Cl2与水反应。(4)由信息用溶液A(NaOH溶液)调pH11、溶液中含有Mg2，所以有沉淀Mg(OH)2生成；由信息可知NH被氧化生成N2，所以氯气是氧化剂，溶液显碱性用OH和H2O配平即可；BaCO3(s)Ba2(aq)CO(aq)，Ba2与溶液中的SO结合生
36、成更难溶的BaSO4，且使BaCO3(s)Ba2(aq)CO(aq)右移，生成CO与溶液中的Ca2结合生成CaCO3，除去SO和Ca2。答案(1)NaOH(2)2Cl2H2OH2Cl22OH(3)Cl2与水反应：Cl2H2OHClHClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出(4)Mg(OH)22NH3Cl28OH=N26Cl8H2OSO、Ca2除去食盐中Ca2、Mg2、SO的方法(精制食盐水)：1(2011金丽衢十二校联考)某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题。(1)若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为_。(2)若开始时开关K与b连接
37、，则B极的电极反应式为_，总反应的离子方程式为_。有关上述实验，下列说法正确的是(填序号)_。溶液中Na向A极移动从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度若标准状况下B极产生2.24 L 气体，则溶液中转移0.2 mol电子(3)该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。该电解槽的阳极反应式为_。此时通过阴离子交换膜的离子数_(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。制得的氢氧化钾溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)_导出。通电开
38、始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因。_。若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为_。解析：(1)开关K与a相连，装置构成原电池，Fe失去电子，作原电池负极。(2)开关K与b相连，装置构成电解NaCl溶液的电解池，B为电解池的阴极，溶液中的H在B极放电生成H2。电解过程中Na应该向阴极B移动；A极产生的气体为Cl2，Cl2能将I氧化为I2，I2遇淀粉变蓝；根据电解反应：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，电解一段时间后若加入盐酸会增加H2O的质量，应通入HCl气体使其恢复到电解前电解质的浓度；若标准状况下B极产生2.24L 气体，即0.1 mol
39、H2，则有0.2 mol电子发生转移，但在溶液中转移的不是电子，而是离子。(3)溶液中的OH在阳极失电子产生O2：4OH4e=2H2OO2，所以在B口放出O2，从A口导出H2SO4。溶液中的H在阴极得到电子产生H2：2H2e=H2，则从C口放出H2，从D口导出KOH溶液。因SO所带电荷数大于K所带电荷数，SO通过阴离子交换膜，K通过阳离子交换膜，所以通过阳离子交换膜的离子数大于通过阴离子交换膜的离子数。O2、H2、KOH溶液构成燃料电池时，O2在电池正极放电：O24e2H2O=4OH。答案：(1)Fe2e=Fe2(2)2H2e=H22Cl2H2O2OHH2Cl2(3)4OH4e=2H2OO2小
40、于DH在阴极附近放电，引起水的电离平衡向右移动，使c(OH)c(H)O22H2O4e=4OH电解原理的有关应用例2(2011山东高考)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是()A未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D镀锌层破损后对铁制品失去保护作用解析电镀过程中Zn与电源正极相连，若给原电池充电，则Zn应接电源负极，A错误；导线中通过的电子，在阴极均被Zn2得到，所以通过的电子与锌析出的物质的量成正比，B错误；只要电流恒定，阴阳极得
41、失电子的速率不变，所以电解反应速率不变，C正确；镀锌层破损后，Zn比铁活泼，Zn作负极、Fe作正极，Fe被保护，D错误。答案C电镀的特点是“一多、一少、一不变”：一多是指阴极上有镀层金属沉积；一少是指阳极上有镀层金属溶解；一不变是指电解质溶液的浓度不变。2在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是()A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子B铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子C锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子D锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子解析：本题考查的是电镀的原理。电镀时，通常镀层金属作阳极、镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。答案：A随堂基
42、础巩固1(2011北京东城期末)下列有关电化学的示意图中正确的是()解析：选项A，Zn应为原电池负极，Cu为原电池正极。选项B，盐桥两边的烧杯中盛装的电解质溶液应互换。选项C，粗铜应连接电源正极。选项D，电解饱和NaCl溶液，Cl在阳极放电产生Cl2，溶液中的H在阴极获得电子而产生H2，正确。答案：D2(2012菏泽统考)关于电解饱和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解析：电解饱和NaCl水溶液，阳
43、极析出氯气，阴极析出氢气，A不对；若在阳极附近滴入KI溶液，将析出I2，得到I2的水溶液，故显棕色，B正确；阴极附近由于显碱性，加酚酞显红色；电解一段时间后，搅拌得到的是含有NaOH的溶液，显碱性。答案：B3金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt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：Ni22e=NiB电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt解析：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
44、金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为Zn2e=Zn2，Fe2e=Fe2，Ni2e=Ni2，Cu、Pt在该条件下不失电子，阴极反应为Ni22e=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。答案：D4判断下列描述的正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极。()(2)电解精炼铜时，电解质溶液的浓度不变。()(3)电解精炼铜时，用纯铜作阳极，粗铜作阴极。()(4)工业上用电解熔融氧化镁的方法制取Mg。()(5)用U形管作电解饱和食盐水的实验，通电前在U形管的两端
45、滴加几滴石蕊试液，通电后阳极处溶液变蓝。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)5如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答下列问题。(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是电解池的_，材料是_，电极反应式为_；B极是电解池的_，材料是_，主要电极反应式为_。(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈_色。(3)若甲池阴极增重12.8 g，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为_(不考虑气体不溶解情况)。解析：(2)Fe极电极反应式为：2H2e=H2，H放电后，溶液中生成OH，显碱性，遇酚酞呈红色。(3)甲池阴极反应为：Cu22e=Cu，生成n(Cu)0.2 mol，转移电
46、子的物质的量n(e)0.4 mol；乙池阳极反应为：2Cl2e=Cl2，由电子守恒知生成Cl2为：n(Cl2)0.2 mol，故V(Cl2)4.48 L。答案：(1)阴极纯铜Cu22e=Cu阳极粗铜Cu2e=Cu2(2)红(3)4.48 L课时跟踪训练(时间45分钟满分60分)一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)1下列关于铜电极的叙述中，正确的是()A铜锌原电池中铜是正极B用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极C在镀件上电镀铜时可用金属铜作阴极D电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极解析：本题主要考查了原电池、电解池的区别。A叙述的是原电池，铜不如锌活泼，铜应为正极。B、C、D叙述的是电解池。电
47、解池的阳极发生失去电子的氧化反应，阴极发生得到电子的还原反应，所以精炼粗铜时，粗铜应作为阳极，镀铜时铜也应作为阳极以提供Cu2，而电解稀硫酸时，如把铜作为阳极，铜就会首先放电，阳极就不能产生氧气。答案：A2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()AAg和AgCl溶液 BAg和AgNO3溶液CFe和AgNO3溶液 DPt和Ag2SO4溶液解析：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。答案：B3海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列
48、有关该电解过程的叙述中，正确的是()A两个电极必须都用惰性电极B阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极C电解熔融状态的氯化镁D电解氯化镁的水溶液解析：电解MgCl2获取金属镁，也就是说镁离子需要得电子，如果在水溶液中，水电离的氢离子会优先得电子，因此只能在熔融状态下进行。在阴极发生的是镁离子得到电子的反应，对电极材料没有要求，在阳极上发生失电子的反应，如果使用活性电极时会优先失电子，所以阳极必须用惰性电极。答案：C4双选题(2010海南高考)利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A电解时以精铜作阳极B电解时阴极发生还原反应C粗铜连接电源负极，其电极反应是
49、Cu=Cu22eD电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥解析：电解精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，活泼性比铜弱的金属沉积在电解糟底部形成阳极泥。答案：BD5电解硫酸铜溶液要达到如下三个要求：阳极质量减小阴极质量增加电解过程中Cu2浓度不变则可选用的电极是()A石墨作阳极，铁作阴极B粗铜(含Fe、Ni、Zn)作阳极，纯铜作阴极C纯铜作阳极，铁作阴极D铁作阳极，纯铜作阴极解析：本题中所述的电解过程实际就是电镀过程：阳极质量减少，必须用活性金属电极作阳极，则A选项不符合题意；由于Cu2的放电能力比H的大，阴极质量增加，但是要使Cu2浓度不变，则阳极必须用纯铜，所以选C。答案：C6如
50、图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是()解析：与直流电源的正极相连接的为阳极，阳极上发生氧化反应，失去的电子回到正极；与直流电源的负极相连接的为阴极，阴极上发生还原反应，接受负极输出的电子。据此判断，D图右电极为阳极，发生反应：2Cl2e=Cl2，可观察到碘化钾淀粉溶液变蓝，证明有Cl2生成；左电极为阴极，发生反应：2H2O2e=H22OH，可观察到阴极区溶液变红，证明有NaOH生成，收集的气体经点燃可证明为氢气。答案：D7双选题三氧化二镍(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
51、弱碱性条件下生成ClO，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是()A可用铁作阳极材料B电解过程中阳极附近溶液的pH升高C阳极反应方程式为：2Cl2e=Cl2D1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了 1 mol电子解析：由题意知电极反应，阳极：2Cl2e=Cl2，阴极：2H2e=H2，阴极溶液呈碱性，pH升高，故A、B错误；由Ni2Ni3，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。答案：CD二、非选择题(本题包括4小题，共39分)8(12分)电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过
52、导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：电解池中X极上的电极反应式为_，在X极附近观察到的现象是_。Y电极上的电极反应式是_，检验该电极反应产物的方法是_。(2)如果用电解法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：X电极的材料是_，电极反应式是_。Y电极的材料是_，电极反应式是_。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl2e=Cl2；阴极反应：2H2e=H2。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极，所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离
53、出的H，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色，Y极产生Cl2，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变为蓝色。(2)电解精炼粗铜时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中，阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Cu差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极，所以，X电极的材料是纯铜，电极反应式为Cu22e=Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu2e=Cu2。答案：(1)2H2e=H2有气泡冒出，溶液变红2Cl2e=Cl2把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色(2)纯铜Cu22e=
54、Cu粗铜Cu2e=Cu29(9分)如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A电极名称为_极，电极材料是_，电极反应式为_，电解质溶液可以是_(2)乙池中铁极电极反应式为_，若在乙池中滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间后，铁极附近呈_色(3)若将乙中的石墨电极改为银电极，则乙池为_装置，电解一段时间后，溶液的浓度_，现象_.解析：精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，含Cu2的溶液作电解质溶液；铁电极是电解池的阴极，溶液中Ag得电子生成Ag，阳极OH放电，溶液呈酸性，滴入酚酞试液无变化；若银电极作阳极，AgNO3溶液作电解液，形成电镀池，溶液的浓度不变答案：(1
55、)阴精铜Cu22e=Cu含Cu2的溶液(2)Age=Ag无(3)电镀不变铁表面附着一层光亮的金属10(9分)图中的A为直流电源，B为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，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中a点为_极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为_。(3)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_，槽中盛放的电镀液可以是_或_(只要求填两种电解质溶液)。解析：(1)根据c点酚酞试液变红，则该极的反应为2H2e=H2，即该极为阴极，与电源的负极相连，所以a点是正极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为
56、：2NaCl2H2OH2Cl22NaOH。(3)c、d点短路后，e为阳极，反应为Zn2e=Zn2，阴极上镀锌，则阴极反应为Zn22e=Zn，电解液应为含镀层离子的电解质溶液，所以可用ZnSO4溶液或ZnCl2溶液等。答案：(1)正(2)2NaCl2H2OH2Cl22NaOH(3)Zn2e=Zn2Zn22e=ZnZnSO4溶液ZnCl2溶液11(9分)对某滴有酚酞的饱和NaCl溶液在如图装置中进行电解，回答下列问题：(1)C极现象为_，Fe极(含其周围的溶液)现象为_。(2)若电解一段时间以后，将电源反接，C极电极反应式为_，溶液中可以观察到的现象是_，再向该溶液中通入O2，又会观察到的现象是_。解析：(1)如图连接时，阳极为惰性电极，Cl放电；阴极为H放电，打破了水的电离平衡，故阴极区OH浓度增大，呈碱性。(2)反接时，阳极为活泼电极，Fe溶解，与溶液中的OH反应生成沉淀，通入O2以后，发生反应4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。答案：(1)有黄绿色气体生成有无色气体生成且电极附近的溶液变红(2)2H2e=H2有白色沉淀生成白色沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色