第三節(jié)電解池第1課時電解原理[目標要求]1.理解電解原理，初步掌握一般電解反應產(chǎn)物的判斷方法。2.掌握電解電極反應方程式的書寫。3.了解電解反應的一般規(guī)律。一、電解1．概念使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。2．特點(1)電解是最強有力的氧化還原手段，是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的。(2)電解質(zhì)溶液的導電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程。二、電解池1．定義把電能轉(zhuǎn)化成化學能的裝置。2．形成條件(1)直流電源；(2)兩個電極：與電源正極相連的一極是陽極；與電源負極相連的一極是陰極；(3)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；(4)形成閉合回路。3．裝置及電極反應以電解CuCl2溶液為例(1)裝置(2)電極反應陰極Cu2＋＋2e－=Cu發(fā)生還原反應陽極2Cl－－2e－=Cl2發(fā)生氧化反應總反應CuCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑4.電子流向和離子流向(1)電子流向電源負極→電解池陰極電解池陽極→電源正極(2)離子流向陽離子→電解池陰極陰離子→電解池陽極知識點一電解池1.如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關判斷正確的是()A．a(chǎn)為負極，b為正極B．a(chǎn)為陽極，b為陰極C．電解過程中，d電極質(zhì)量增加D．電解過程中，氯離子濃度不變答案C解析電流從電源的正極流出，故a為電源的正極，b為負極；與電源正極相連的c為陽極，與電源負極相連的d為陰極。在電解過程中，因為Cu2＋是陽離子，移向陰極d，在陰極放電析出Cu，所以d電極質(zhì)量增加；Cl－是陰離子，移向陽極c，在陽極放電析出Cl2，導致溶液中氯離子濃度降低。2．下列有關電解池的說法正確的是()A．在電解池中與外接電源負極相連的電極是陽極B．無論電解何種物質(zhì)，陽極上失電子數(shù)都與陰極上得電子數(shù)相等C．電解氯化銅溶液時，在陰極上有氣體生成D．電解NaCl、CuCl2兩種溶液，參加反應的物質(zhì)是相同的答案B解析與負極相連的是陰極。電解氯化銅時，陽極上有氯氣生成，陰極上有銅析出；電解NaCl溶液時，水參加了反應，而電解CuCl2溶液時，水沒有參加反應。知識點二電解原理3．如圖所示，X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無色、無味氣體放出。符合這一情況的是附表中的()a極板b極板X電極Z溶液A鋅石墨負極CuSO4B石墨石墨負極NaOHC銀鐵正極AgNO3D銅石墨負極CuCl2答案A解析由題意知，通電后a極板質(zhì)量增加，說明有金屬析出，由此可知，a極為電解池的陰極，則X為電源負極，B、C均不符合；又b極放出的是無色無味的氣體，可淘汰D。4．在25℃時，將2個銅電極插入到一定的Na2SO4飽和溶液中，通直流電電解并不斷攪拌，當陰極上收集到amol氣體時，溶液中析出了bmol的結(jié)晶水合物Na2SO4·10H2O，若保持溫度不變，則所剩溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是()A.eq\f(b,b＋18a)B.eq\f(b,b＋36a)C.eq\f(71b,161b＋18a)D.eq\f(71b,161b＋9a)答案C解析電解發(fā)生的電極反應：陽極為Cu－2e=Cu2＋，陰極為2H＋＋2e=H2↑。電解時總的化學反應方程式為Cu＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cu(OH)2↓＋H2↑，陰極逸出amolH2，水被電解了2amol，根據(jù)溶解度知識，不難求出答案為C。如果將題中的銅電極換作鉑電極，只改一個字，其電解的總反應方程式即為2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑，陰極逸出amolH2，水被電解了amol?？梢娨蛞蛔种?“銅”與“鉑”)，答案各異。由此再次強調(diào)提高審題的準確性是多么的必要。知識點三電解規(guī)律應用5．用惰性電極電解下列溶液一段時間后再加入一定量的某種純凈物(方括號內(nèi)的物質(zhì))，能使溶液恢復到原來的成分和濃度的是()A．AgNO3[AgNO3]B．NaOH[H2O]C．KCl[KCl]D．CuSO4[Cu(OH)2]答案B解析A項：4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3脫離反應體系的物質(zhì)是4Ag＋O2，相當于2Ag2O，所以應當加入適量Ag2O才能復原。(加入AgNO3，會使NOeq\o\al(－,3)的量增加)；B項：2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑脫離反應體系的是2H2＋O2，相當于2H2O，加入適量水可以復原。C項：2KCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2KOH＋H2↑＋Cl2↑脫離反應體系的是H2＋Cl2，相當于2HCl，應通入適量HCl氣體才能復原。(加入鹽酸時，同時也增加了水)D項：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2SO4＋2Cu＋O2↑脫離反應體系的是2Cu＋O2，相當于2CuO，加入適量CuO可以復原。6．用鉑作電極電解某種溶液，通電一段時間后，溶液的pH變小，并且在陽極得到0.56L氣體，陰極得到1.12L氣體(兩種氣體均在相同條件下測定)。由此可知溶液可能是()A．稀鹽酸B．KNO3溶液C．CuSO4溶液D．稀硫酸答案D解析陽極與陰極產(chǎn)生的氣體體積比為＝eq\f(1,2)，相當于電解水，pH變小說明電解了含氧酸。練基礎落實1．把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚酞試液混合溶液的玻璃皿中(如圖所示平面圖)，經(jīng)過一段時間后，首先觀察到溶液變紅的區(qū)域是()A．Ⅰ和Ⅲ附近B．Ⅰ和Ⅳ附近C．Ⅱ和Ⅲ附近D．Ⅱ和Ⅳ附近答案B解析此題將電解知識與原電池知識融合在一起。要解決此問題，必須要從概念、模型、電極名稱、電極反應式等方面去區(qū)分，這些知識都弄清楚了，才能順利解答此題，達到“在應用中理解、在理解中應用”的效果。左圖為電解池，F(xiàn)e為陽極，陽極反應式為Fe－2e－=Fe2＋；Zn為陰極，陰極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，因此Ⅰ區(qū)域c(OH－)變大，堿性增強使酚酞變紅；右圖為原電池，F(xiàn)e為正極，正極反應式為2H2O＋O2＋4e－=4OH－，因此Ⅳ區(qū)域c(OH－)變大，堿性增強使酚酞變紅。2．用惰性電極實現(xiàn)電解，下列說法正確的是()A．電解稀硫酸溶液，實質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變B．電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小C．電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2D．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1答案D解析電解稀H2SO4，其實質(zhì)是電解水，因溶劑減少，H2SO4濃度將增大，故溶液的pH變??；電解稀NaOH溶液，雖然OH－在陽極放電，但H＋同時也在陰極放電，其實質(zhì)同樣是電解水，溶液的濃度也將變大，故溶液的pH變大；電解Na2SO4溶液，其實質(zhì)也是電解水，在陰極和陽極分別析出H2和O2，二者的物質(zhì)的量之比為2∶1，而非1∶2；電解CuCl2溶液，在陰、陽兩極上分別析出Cu和Cl2，二者的物質(zhì)的量之比為1∶1。3．電解CuCl2與NaCl的混合溶液，陰極上和陽極上最先析出的物質(zhì)為()A．H2和Cl2B．Cu和Cl2C．H2和O2答案B解析溶液中Cu2＋、H＋、Na＋移向陰極，Cu2＋先放電得到Cu；Cl－、OH－移向陽極，Cl－先放電得到Cl2。4．在水中加等物質(zhì)的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)、Cl－，該溶液放在用惰性電極作電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物質(zhì)量比為()A．35.5∶108B．16∶207C．8∶1答案C解析溶液中的六種離子，有四種發(fā)生反應生成沉淀，Ag＋＋Cl－=AgCl↓、Pb2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4↓，最后溶液就成了NaNO3溶液；而電解NaNO3溶液，實質(zhì)上就是電解水，電解方程式為2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑。氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的質(zhì)量之比為m(O2)∶m(H2)＝(1mol×32g·mol－1)∶(2mol×2g·mol－1)＝8∶1，即C項正確。5．下列說法正確的是()①電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學能的過程②電解是化學能轉(zhuǎn)變成電能的過程③電解質(zhì)溶液導電是化學變化，金屬導電是物理變化④不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過電解的原理可以實現(xiàn)⑤任何溶液被電解時，必然導致氧化還原反應的發(fā)生A．①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤答案D解析從能量角度看，電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學能的過程，故①對、②錯；電解質(zhì)溶液的導電過程，必將伴隨著兩個電極上氧化還原反應的發(fā)生，同時生成新的物質(zhì)，故③、⑤對；某些不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過電解的原理供給電能也可以實現(xiàn)，故④對。所以D選項符合題意。練方法技巧6．在100mLH2SO4和CuSO4的混合溶液中，用石墨作電極進行電解，兩極均收集到2.24L氣體(標準狀況)，則原混合溶液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為()A．1mol·L－1B．2mol·L－1C．3mol·L－1答案A解析兩極均收集到氣體時，陰極是Cu2＋放電后，H＋又放電生成氫氣；陽極是OH－放電生成氧氣。n(H2)＝n(O2)＝2.24L/22.4L·mol－1＝0.1mol，由電子守恒得n(Cu2＋)×2＋n(H2)×2＝n(O2)×4，即：c(Cu2＋)×0.1L×2＋0.1mol×2＝0.1mol×4，解得：c(Cu2＋)＝1mol·L－1。本題考查陽離子在陰極的放電順序：Cu2＋>H＋。7．用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢復到電解前的濃度和pH。則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為()A．0.1molB．0.2molC．0.3molD．0.4mol答案D解析由電解CuSO4溶液的反應的化學方程式2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4知，電解過程中只析出Cu和放出O2，故電解后加入CuO就可以復原。但本題提示加入0.1molCu(OH)2可以復原，說明電解過程中不僅有CuSO4被電解，還有H2O被電解。0.1molCu(OH)2相當于0.1molCuO和0.1molH2O，由電子守恒0.1molCuO～0.1molCu～0.2mole－，0.1molH2O～0.1molH2～0.2mole－，共計0.4mole－。8．鉛蓄電池的工作原理為Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。研讀下圖，下列判斷不正確的是()A．K閉合時，d電極反應式：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)B．當電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，Ⅰ中消耗的H2SO4為0.2molC．K閉合時，Ⅱ中SOeq\o\al(2－,4)向c電極遷移D．K閉合一段時間后，Ⅱ可單獨作為原電池，d電極為正極答案C解析當K閉合時，裝置Ⅰ中的電極為Pb和PbO2，應為原電池，b極(Pb)作負極，a極(PbO2)作正極；Ⅱ中的電極均為PbSO4，應為電解池，c極為陰極，d極為陽極。A項：K閉合時，d極發(fā)生氧化反應：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)，正確；B項：電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，Ⅰ中消耗0.2molH2SO4和0.1molPb，正確；C項：Ⅱ中SOeq\o\al(2－,4)向陽極(d極)遷移，錯誤；D項：K閉合一段時間后，c極表面生成Pb，d極表面生成PbO2，裝置Ⅱ可單獨作為原電池，d電極為正極，正確。練綜合拓展9．在50mL0.2mol·L－1CuSO4溶液中插入兩個電極，通電電解(不考慮水分蒸發(fā))。則：(1)若兩極均為銅片，試說明電解過程中CuSO4溶液的濃度________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(2)若陽極為純鋅，陰極為銅片，陽極反應式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。若陽極為純鋅，陰極為銅片，如不考慮H＋在陰極上放電，當電路中有0.04mole－通過時，陰極增重________g，陰極上的電極反應式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)不變(2)Zn－2e－=Zn2＋(3)1.28Cu2＋＋2e－=Cu解析(1)兩極均為銅片，電解液為CuSO4溶液，這是一個電鍍裝置，電解過程中電解質(zhì)溶液的濃度不變。(2)陽極為純鋅，為活潑金屬，通電電解時，鋅發(fā)生氧化反應：Zn－2e－=Zn2＋。(3)若陽極為純鋅，陰極為銅片，不考慮H＋在陰極上放電，則陰極反應為Cu2＋得電子的還原反應：Cu2＋＋2e－=Cu。當電路中有0.04mol電子通過時，有0.04mol/2×64g·mol－1＝1.28g銅析出。10．下圖中電極a、b分別為Ag電極和Pt電極，電極c、d都是石墨電極。通電一段時間后，在c、d兩極上共收集到336mL(標準狀況)氣體?；卮穑?1)直流電源中，M為__________極。(2)Pt電極上生成的物質(zhì)是________，其質(zhì)量為__________________________g。(3)電源輸出的電子，其物質(zhì)的量與電極b、c、d分別生成的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2∶______∶______∶________。(4)AgNO3溶液的濃度________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，AgNO3溶液的pH______，硫酸的濃度___________________________________，硫酸的pH________。(5)若硫