1、第1课时电解原理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。1.CuCl2溶液的电解如图所示：与电源正极相连的电极上，电极反应：2Cl2e=Cl2，现象：有气泡产生，气体使湿润的KI淀粉试纸变成蓝色。与电源负极相连的电极上，电极反应：Cu22e=Cu，现象：覆盖了一层红色的铜。2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。3电解池将电能转化为化学能的装置。与电源负极相连的电极叫阴极，发生还原反应。与电源正极相连的电极叫阳极，发生氧化反应。通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子定向运动形成的内
2、电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。电解质溶液导电的过程就是电解质溶液的电解过程。 新知探究1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。2电解CuCl2溶液(1)通电前，CuCl2溶液中存在的离子是CuCl2电离产生
3、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，就是在阴阳两极发生氧化还原反应的过程。名师点拨电解时电极名称的判断(1)根据外接电源的正、负极判断：电源正极连接的是阳极，电源负极连接的是阴极。(2)根据电极质量变化判断：如果电极质量减轻，该电极一定是阳极；如果质量增加，该电极一定是阴极。(3)根据电极产物判断：如果电极上析出Cl2或O2，该电极一定是阳极；如果电极上产生H2，该电极一定是阴极。(4)根据溶液颜色变化判断：如果电解某中性溶液(如NaCl溶液、Na2SO4溶液)时，某电极附近溶液能使
4、酚酞变红色，则该电极为阴极(H放电，OH的浓度变大)。(5)根据电解质溶液中离子的移动方向判断：阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。(6)根据电极反应式判断：发生氧化反应的电极是阳极，发生还原反应的电极是阴极。对点演练1如图所示是电解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()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，氯离子浓度不变解析电流从电源的正极流出，因此a为电源正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极。电解CuCl2溶液电极反应：阳极(c电极)2Cl2e=Cl2，阴极(d电极)Cu22e=Cu，故C项正确。答案C 新知探究1
5、电解时电极产物的判断(1)阳极产物的判断：惰性电极时，根据阴离子的还原性强弱顺序加以判断，阴离子的还原性越强，放电越容易。阴离子的放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根F。(2)阴极产物的判断：直接根据阳离子氧化性强弱顺序进行判断。阳离子的氧化性越强，放电越容易。阳离子放电顺序：AgHg2Fe3Cu2H(浓度大时)Sn2Fe2Zn2H(浓度小时)Al3Mg2Na。2用惰性电极电解电解质溶液的一般规律类型电极反应特点电解质溶液电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴极：4H4e=2H2；阳极：4OH4e=2H2OO2强碱(NaOH)水增大增大加水含氧酸(H2SO4)水增大减小加水活泼金属的含
6、氧酸盐(Na2SO4)水增大不变加水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电无氧酸(HCl)电解质减小增大通氯化氢不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2)电解质减小加氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放H2生成碱；阳极：电解质阴离子放电活泼金属的无氧酸盐(NaCl)电解质和水生成新电解质增大通氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电；阳极：H2O放O2生成酸不活泼金属的含氧酸盐(CuSO4)电解质和水生成新电解质减小加氧化铜 名师点拨电解后溶液pH的变化规律(1)电极区域：当阴极是由H放电产生H2时，阴极区pH变大；当阳极是由OH放电产生O2时，阳极区pH变小。 (2)电解质溶液：电解过程中，
7、既产生H2，又产生O2，实质是电解水，溶液浓度增大，因而原溶液若呈酸性，则pH变小；原溶液若呈碱性，则pH变大；原溶液若呈中性，则pH不变。电解过程中，无H2和O2产生，pH几乎不变。电解过程中，只产生H2，溶液中OH浓度增大，pH变大。电解过程中，只产生O2，溶液中H浓度增大，pH变小。对点演练2用惰性电极电解下列溶液，下列说法正确的是()A电解稀H2SO4，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，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为12D电解CuCl2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
8、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，A项错误；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，B项错误；电解Na2SO4溶液时，在阳极发生反应：4OH4e=2H2OO2，在阴极发生反应：2H2e=H2，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，C项错误；电解CuCl2溶液时，阴极反应为Cu22e=Cu，阳极反应为2Cl2e=Cl2，两电极通过电量相等，Cu和Cl2的物质的量之比为11，D项正确。答案D1下列各装置中，在铜电极上不能产生气泡的是()解析：选BA项，该原电池中，锌失去电
9、子作负极，铜作正极，正极上H放电生成氢气；B项，该电解池中，阳极上铜失去电子生成Cu2进入溶液，铜电极上不产生气体；C项，该原电池中，铁失去电子作负极，铜作正极，正极上H放电生成氢气；D项，该电解池中，阳极上银失去电子发生氧化反应，阴极上H放电生成氢气，故A、C、D不符合题意，选B。2.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和NaCl溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，则下列对电源电极名称和消毒液主要成分判断正确的是()Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；
10、HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl解析：选B用石墨作电极电解饱和NaCl溶液的总反应为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，为使Cl2被完全吸收制成有较强杀菌能力的NaClO和NaCl消毒液，结合题图可知，应在发生器下端产生Cl2，故下端为阳极，a、b分别为电源负极和正极，发生器底部为Cl放电生成Cl2，Cl2再与阴极产物NaOH反应生成NaCl和NaClO。3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()AHCl、CuCl2、Ba(OH)2BNaOH、CuSO4、H2SO4CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析：选
11、C电解质溶液电解时只生成氢气和氧气，相当于电解水。当电解含氧酸、可溶性强碱、活泼金属的硫酸盐溶液时实质是电解水。4pHa的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pHa，则该电解质可能是()ANaOHBH2SO4CAgNO3 DNa2SO4解析：选A电解NaOH溶液相当于电解水，NaOH溶液浓度增大，使溶液的pH升高，A符合要求；电解H2SO4溶液和电解Na2SO4溶液相似，都使溶液浓度增大，所以溶液的pH分别减小、不变，B、D均不符合要求；电解AgNO3溶液生成HNO3，溶液的pH减小，C不符合要求。5用惰性电极电解下列电解质溶液，请你写出下列反应式(注意得失电子的顺序)。
12、(1)CuCl2溶液阴极：_；阳极：_；总方程式：_。(2)HCl溶液阴极：_；阳极：_；总方程式：_。(3)CuSO4溶液阴极：_；阳极：_；总方程式：_。答案：(1)Cu22e=Cu2Cl2e=Cl2CuCl2CuCl2(2)2H2e=H22Cl2e=Cl22HClH2Cl2(3)Cu22e=Cu4OH4e=O22H2O2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2一、选择题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：
13、选B在电解池中，与负极相连的是阴极，A项错误；电解氯化铜时阳极上有氯气生成，阴极上有铜析出，C项错误；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，D项错误。2关于如图所示、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：选B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。3.如图为直流电源电
14、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，下列实验现象中正确的是()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Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色解析：选Da为阴极：4H4e=2H2，b为阳极：4OH4e=O22H2O。对照分析A、B错误；a极周围由于H放电呈碱性，石蕊溶液显蓝色，b极周围由于OH放电呈酸性，石蕊溶液显红色，故C错误，D正确。4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ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极
15、正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子解析：选B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，故B正确。5.如图装置中发生反应的离子方程式为Zn2H=Zn2H2，下列说法错误的是()Aa、b不可能是同种材料的电极B该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸C该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸D该装置可看作是铜锌原电池，电解质溶液是稀硫酸解析：选AA项，若两电极材料均为Zn，电解饱和NaCl溶液即可发生该反应；B项，以Zn作阳极即可；C项，以Zn作负极，不
16、活泼金属或惰性电极作正极即可；D项，Zn为负极，Cu为正极，Cu电极上H放电。6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：选D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。7.某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法错误的是()A电解过程中，铜电极上有H2产生B电解初期，反应的化学方程式为CuH2SO4CuSO4H2C电解一定时间后，石
17、墨电极上有铜析出D整个电解过程中，H的浓度先不断减小，后基本不变解析：选A由题图装置可看出，Cu接电源正极作阳极，石墨接电源负极作阴极。则阳极反应：Cu2e=Cu2，阴极反应：2H2e=H2(起始)，随着电解的进行，阳极产生的Cu2浓度增大，在电场的作用下向阴极移动，由于Cu2的氧化性强于H的，因此Cu2也会在阴极放电生成单质铜。在整个电解过程中，起始时H的浓度不断减小，随后基本保持不变。8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()AH2和Cl2BCu和Cl2CH2和O2 DCu和O2解析：选B由题意知，溶液中存在H、Cu2、N
18、a、SO、NO、Cl、OH，根据离子的放电顺序：阳离子：Cu2HNa，阴离子：ClOHSO、NO，则电极反应式阴极：Cu22e=Cu，阳极：2Cl2e=Cl2。9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极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是()选项a电极b电极X电极溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2解析：选A由a极板质量增加，知溶液中阳离子在a极板析出，则a为阴极，X为负极；因B中a极板不析出金属，C中X为正极可否定，又由b极板有无色无味气体放出，知D项不正确。10.用Pt电极电解含有0.1 mol Cu2和
19、0.1 mol 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()ACu2X3HBHX3Cu2CX3HCu2 DCu2HX3解析：选D本题的解题信息在图像中，开始通电就有固体析出，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。二、非选择题11用石墨棒作电极，在Na、Cu2、Cl、SO等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：(1)当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质是_。(2)当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质是_。(3)当阴极
20、放出H2，阳极放出Cl2时，电解质是_。(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为421时，电解质的化学式是_。解析：惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。(1)阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。(2)实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。(3)实质为放氢气生碱型(或电解盐酸，此处无H不合理)，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。(4)由阳极生成气体和转移电子的量为14，知阳极产生的气
21、体为O2，生成1 mol O2 转移4 mol e，金属与电子的物质的量之比为12，故金属为2价，即Cu2，即为CuSO4。答案：(1)Na2SO4(2)CuSO4(3)NaCl(4)CuSO412如图所示，X是直流电源。Y槽中c、d为石墨棒，Z槽中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。(1)电源上b为_极(用“正”“负”“阴”或“阳”填空)。Z槽中e为_极(同上)。连接Y、Z槽线路中，电子流动的方向是d_e(用“”或“”填空)。(2)写出c极上反应的电极反应式：_。写出Y槽中总反应的化学方程式：_。写出Z槽中e极上反应的电极反应式：_。解析：d极附近显红色，说明d为阴极，电极
22、反应式为2H2e=H2，c为阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2，Y槽电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl2H2O电解,2NaOHCl2H2；直流电源中a为正极，b为负极，Z槽中f为阴极，e为阳极，电极反应式为Cu2e=Cu2，电子流动方向由ed。答案：(1)负阳(2)2Cl2e=Cl22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2Cu2e=Cu213如图为持续电解含有一定量CaCl2水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极)，A为电流表。电解一段时间t1后，将CO2连续通入电解液中。(1)电解时，F极发生_反应，电极反应为_，E极发生_反应，电极反应为_，电解总反应为_。(2)电解池中产生的现象：_
23、。_。_。解析：溶液中含有Ca2、H、Cl、OH，通电时，Ca2、H移向阴极，H放电能力比Ca2强，在E极上发生反应：2H2e=H2，H2O电离出的H放电，OH富集在阴极(E极)，则使阴极区溶液变红；Cl、OH移向阳极，Cl在阳极放电，2Cl=Cl22e，总反应方程式：2Cl2H2O电解,Cl2H22OH；电解一段时间t1后，溶液中OH浓度增大，相当于Ca(OH)2、CaCl2的混合溶液，通入CO2发生反应：Ca22OHCO2=CaCO3H2O，继续通入CO2发生反应：CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2。答案：(1)氧化2Cl2e=Cl2还原2H2e=H22Cl2H2O2OHH2Cl2
24、(2)通电后E极处溶液呈红色通电时，E极、F极均有气体生成通入CO2时，溶液中先出现白色沉淀，继续通入CO2沉淀又消失能力提升14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
25、“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、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，S端是正极。(2)因为D端放出氧气，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MnO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
26、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，H2和O2反应生成水，在碱性条件下，C中H2发生氧化反应，电极方程式为：2H24OH4e=4H2O。答案：(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2H24OH4e=4H2O15.如图所示，X和Y均为石墨电极：(1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为_。电解过程中_极(填“阴”或“阳”)附近会出现红色。(2)若电解液为500 mL含A溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色固体物质生成，Y电极有无色气体生成。当溶液中原有溶质完全电解后
27、，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g。电解后溶液的c(H)_。要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的_(填物质的化学式)(假设电解前后溶液的体积不变)。请推测原溶液中所含的酸根离子可能是_。设计实验验证推测，写出实验的操作步骤、现象和结论_。解析：(1)电解饱和食盐水，阳极Cl放电生成Cl2，阴极水中的H放电生成H2，同时生成OH，阴极附近会出现红色。(2)蓝色溶液，说明是可溶性铜盐溶液，X极有红色固体物质生成，说明溶液中的Cu2放电，X极是阴极，Y极是阳极，有无色气体生成，说明是溶液中的OH放电，阴离子为含氧酸根离子SO或NO。生成铜0.025 mol，由电解反应的离子方程式2Cu22H2O2CuO24H可知，生成的H为0.05 mol，c(H)0.1 molL1。使其恢复可加入氧化铜或碳酸铜。答案：(1)2Cl2H2OCl2H22OH阴(2)0.1 molL1CuO(或CuCO3)SO(或NO)取少量待测液于试管中，滴加盐酸无明显现象，继续滴入氯化钡溶液，若有白色沉淀产生，则证明含有硫酸根离子(或取少量待测液于试管中，滴加浓硫酸，再加入铜粉，若有红棕色气体产生，则证明含有硝酸根离子)
