电解池学生版

1、第十二讲电解池高考要求内容基本要求较高要求电解池了解电解池工作原理能正确书写电解池的阴、阳极的电极反应式、电解反应方程式及相关计算知识点睛板块一、电解池1、 电解池如下图，在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨作电极，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连接的电极附近。接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。通电不久后可以看到与电源负极相连的石墨上逐渐覆盖了一层红色的铜，在与电源正极相连的石墨上有气泡产生，气体使湿润的淀粉-碘化钾试纸变成蓝色。根据气体黄绿色的颜色、刺激性的气味和试纸的变色，可以判断产生的气体是Cl2。为什么CuCl2在电流的作用下会分解产生Cu和Cl2呢？

2、通电时，在电极作用下，这些自由移动的离子改作定向移动，阴离子趋向阳极，阳离子趋向阴极。当这些离子到达电极时，就失去或得到电子，发生氧化还原反应，这个过程就是放电。与电源负极相连的一极叫做阴极，与电源正极相连的一极叫做阳极。电极反应为： 阳极：2Cl-2e= Cl2 （氧化反应） 阴极：Cu2+2e = Cu （还原反应）这种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叫做电解，上述借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置，叫做电解池或电解槽。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、阳离子的定向移动形成的内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流

3、回电源的正极。电解CuCl2溶液的化学方程式就是阴、阳两个电极反应的总和。Cu2+2ClCu + Cl2我们不仅可以用电解法分解CuCl2，还可以用此法分解许多难以分解的物质，生产许多化工产品，例如，将极难还原的活泼金属从它们的化合物中还原出来。因此，电解法是最强有力的氧化还原手段。2电解原理（1）电解原理以电解CuCl2为例，阴极： Cu2+2e=Cu （还原反应） 阳极： 2Cl2e=Cl2（氧化反应） 总： CuCl2CuCl2 （2）电解池的两极 阴极：与电源负极相连的电极。（发生还原反应） 阳极：与电源正极相连的电极。（发生氧化反应） （3）电极的判断及反应的类型看电源正、负极。若与

4、电源负极相连，则为阴极。若与电源正极相连，则为阳极。看电极周围元素价态的升降。若价态升高，则为阳极。注意：元素价态的升降的判断很多时候是从各种实验现象(如通过对气体成分的描述来判断)来推测反应产物而得出的。看电子的流向。若是电子流出的电极，则为阳极。注意：一定不能根据两极活泼性的相对大小判断。阳极：若为活性电极，则电极本身失电子，发生氧化反应。阴极：电极本身不反应（不论是惰性电极还是活性电极）。溶液中阳离子在阴极获得电子，发生还原反应。（4）电解时电极产物的判断阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极(金属活动顺序表Ag以前)作阳极，则电极材料失电子，电极溶解；如果是惰性电极(Pt、Au、石墨

5、)，则只看溶液中的离子的失电子能力。阴离子放电顺序为：S2>I>Br>Cl>OH阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序(如下)进行判断：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+（5）（惰性电极）电解电解质溶液的类型类型实例电极反应特点电解对象电解质浓度pH电解水NaOH阴：2H+2e-=H2阳：4OH-4e-=2H2O+O2水增大增大H2SO4水增大减小Na2SO4水增大不变电解电解质HCl电解质电离出的阴阳离

6、子分别在两极放电电解质减小增大CuCl2电解质减小放H2生碱NaCl阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电电解质和水生成新电解质增大放O2生酸CuSO4阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸电解质和水生成新电解质减小例题精讲【例1】 下列关于电解池的叙述不正确的是（ ） A在电解池的阴极发生还原反应B与电源负极相连的是电解池的阳极C电解质溶液中阴离子移向电解池的阳极D电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极【例2】 用两根铜棒做电极，电解硝酸银溶液，跟电源正极相连的一极发生的电极反应是（ ）ACu2 e-Cu2 B4OH-4e-2H2OO2C2H2 e-H2 DAge-Ag【例3】

7、对于下列装置中的反应，写出相应的电极反应式：（甲） （乙） （丙） （丁）（1）甲装置中，Zn极；Ag极；（2）乙装置中，Cu极；Ag极；（3）丙装置中，Fe极；C极；（4）丁装置中，Pt极；Fe极。【例4】 用碳棒作电极，电解下列溶液，只有一个电极放出气体的是（ ）A硫酸钠 B氯化钾 C硝酸银 D硫酸【例5】 用电极X和Y电解硫酸铜溶液时，X极质量减小，Y极质量增加，符合以上情况的是（ ）AX、Y都是惰性电极 BX是铜，Y是银CX是铂，Y是银 DX是阴极，Y是阳极【例6】 已知铜或银做电解池的阳极时，能被氧化成金属离子。下页图中四组装置分别通电一段时间后，溶液质量增加的是( )【例7】 用惰

8、性电极电解和的混合溶液，且已知，下列说法正确的是（ ）A阴极反应式为，当有存在时，不放电B阴极上首先析出铁，然后析出铜C首先被电解的是，而后被电解的是溶液D阴极上不可能析出铜【例8】 关于电解水溶液，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【例9】 图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是( )a极板b极板X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极N

9、aOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2稀硫酸Cu石墨【例10】 某同学按图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( )A电解过程中，铜电极上有H2产生B电解初期，总反应方程式为：CuH2SO4CuSO4H2 C电解一定时间后，石墨电极上有铜析出 D整个电解过程中，H的浓度不断增大 【例11】 电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，下图是电解污水的实验装置示意图，实验用污水中主要含有可被吸附的悬浮物（不导电）。下列有关推断明显不合理的是（ ）A阴极的电极反应式为：O2+4e+2H2O=4OHB通电过程中烧杯内产生可以吸附悬浮物的Fe(OH)3C通电过程中会产生气泡，把悬浮物带到

10、水面形成浮渣弃去D如果实验用污水导电性不良，可加入少量Na2SO4固体以增强导电性【例12】 用如图装置（X、Y是直流电源的两极）分别进行下列各组实验，则下表中所列各项对应关系均正确的一组是（ ）ba石墨石墨XY选项电源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4OH4e=2H2O+O2C负极KCl和CuCl2混合溶液相同条件下，a、b两管中产生的气体总体积可能相等D负极Fe(OH)3胶体和导电液b管中液体颜色加深【例13】 将一直流电源的正、负极连接在一张用食盐水、碘化钾淀粉溶液和石蕊试液浸透的滤纸上，

11、经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是（ ）ABCD阳极蓝白红蓝阴极白蓝蓝蓝【例14】 在电解水制取H2和O2时，为了增强导电性，常常要加入一些电解质，最好选用下列物质中的( )ANaOH BHCl CNaCl DCuSO4【例15】从H、Na、Cu2、Ba2、Cl、SO42离子中，选出恰当的离子组成一种电解质，将电解质溶液按下列要求进行电解（均是惰性电极）：（1）电解时电解质含量减小，水量不变，则所采用的电解质是；（2）电解时电解质的质量保持不变，水量减小，则所采用的电解质是；（3）电解时电解质和水的质量都发生变化，则所采用的电解质是。【例16】用铂作电极电解下列溶液，当消耗相同电量时，在

12、阴极上有金属析出且溶液的pH下降的是 AKCl BCuCl2CCuSO4 DHCl【例17】用惰性电极电解下列各溶液，经一段时间后，溶液的浓度增大，而溶液pH值保持不变的是ACuCl2溶液 BNaCl溶液 CH2SO4溶液 DNa2SO4溶液【例18】在U型管里电解滴有酚酞溶液的饱和食盐水，电解一段时间以后，A极附近溶液呈红色，则A极是极，它与电源的极相连接，A极发生的电极反应是，电解前溶液的pH值7（填大于、小于或等于，下同），电解后溶液的pH值7。【例19】铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：（1）工业冶炼铝的化学方程式是 。（2）铝与氢氧化钾反应的离子方程式是 。（3）工业品氢氧化钾

13、的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。该电解槽的阳极反应式是 。通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口（填写“A”或“B”）导出。知识点睛板块二、电解与电镀1铜的电解精炼精炼铜：用电解方法将粗铜中的杂质除去，获得精铜装置：阳极：粗铜（含杂质：Zn、Fe、Ni、Ag、Au）阴极：精铜（纯净物）电解液：CuSO4溶液电极反应式：阳极：Cu2eCu2阴极：Cu2+2eCu当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如：

14、Fe2eFe2；Ni2eNi2+但它们的阳离子比Cu2难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序铜后的银、金等金属杂质，因为给出电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的铜失去电子变成离子溶解之后，他们是以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥（阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料）。这样，在阴极上就得到了纯铜。由于阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相同，所以溶液中CuSO4的浓度基本保持不变，但需定时除去其中的杂质。用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜，它的纯度很高，可以达到99.95%99.98%。这种铜的导电性能良好，符

15、合电气工业的要求，因此电解铜被广泛用以制作导线和电器等。2 电镀铜电镀是利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过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗蚀能力。电镀的原理与电解精炼铜的原理是一致的。电镀时，一般都是用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液；把待镀金属制品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极；而用镀层金属作为阳极，与直流电源的正极相连。通入低压直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，这些离子在阴极获得电子被还原成金属，覆盖在需要电镀的金属制品上。例题精讲【例1】 下列关于电解精炼铜的叙述中不正确的是（ ） A粗铜板作阳极 B

16、电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为Cu2+2e= Cu C粗铜中所含Ni、Fe、Zn等杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥 D电解铜的纯度可达99.95%99.98%【例2】 下列关于铜电极的叙述中不正确的是( ) 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用电解法精炼粗铜时纯铜作阴极 D在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极【例3】 用电解法精炼铜，通电前两极的质量相等，若通电一段时间后，电路中有0.5mol电子发生转移，则两极的质量差为（ ） A16 g B32 g C64 g D128 g【例4】 把两块质量相同的铜片作电极平行插入CuSO4溶液中，电解一段时间

17、后，取出电极洗净、烘干、称量，质量差为2.56 g，在通电过程中，电路中通过的电子为多少摩?【例5】 用含有少量银和锌的粗铜做阳极，纯铜片做阴极，CuSO4溶液做电解液，电解一段时间后，阳极质量减小了xg，则( )A电解液质量增加x g B阴极质量增加xg C阴极质量增加ag，a>x D阴极质量增加b g，b<x【例6】 Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应：2Cu+H2O=Cu2O+H2。下列说法正确的是( )A石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极2O生成【例7】 粗铜中除含有铜以外，还有少量锌、铁、

18、银，在下图的装置中，用纯铜和粗铜分别作为两极进行电解，下列有关叙述中，正确的是。A可检测到电解液中有锌离子B可检测到电解液中有铁离子C可检测到电解液中有银离子D电解过程中，溶液中的铜离子浓度保持不变E在钝铜极上有铜析出F在纯铜极上有银析出G在纯铜极上有锌析出H通电一段时间后，电解池底部会有少量不溶物I通电一段时间后，取出两极，称得粗铜极减小的质量等于纯铜极增加的质量板块三、电解计算在电解过程中，计算的依据为通过阳极与阴极的电量相等，即为电荷守恒。例题精讲【例1】 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 L C0.1

19、4 L D11.2 L【例2】 用铂作电极电解l 000 g4.55NaOH溶液，一段时间后，溶液中溶质的质量分数变为5.00，则阳极产生的气体在标准状况下的体积为( )A112 L B56.0 L C28.0 L D168 L【例3】 用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（ ）A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液不变B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗，故溶液减小C电解硫酸钠，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为D电解氯化铜溶液，在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为【例4】 将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为（

20、 ）A.1:2:3 B.3:2:1 C.6:3:1 D.6:3:2【例5】 以惰性电极电解CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.0100 mol，则阴极上析出Cu的质量为( )A0.64 g B1.28 g C2.56 g D5.12 g【例6】 通以相等电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为+1价）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比为n（硝酸银）：n（硝酸亚汞）=2：1，则下列表述正确的是（ ）A 在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比为n（银）：n（汞）=2：1B 在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等C 硝酸亚汞的分子式为HgNO3D 硝酸亚汞的分子

21、式为Hg2（NO3）2【例7】 用惰性电极电解pH6的CuSO4溶液500mL，当电极上有16mg铜析出时，溶液(设电解前后溶液体积变化可忽略，阴极上无H2析出)的pH约为( )A1 B3 C6 D9【例8】 电解100mL含c（H+）0.30mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是（ ）+2+2+2+【例9】 用质量均为100g的铜做电极，电解AgNO3溶液。电解一段时间后，两电极上的质量差为28g。则两极的质量分别为( )【例10】 将两支惰性电极插入溶液中，通电电解。当电解液的从变为时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略

22、），电极上应析出银的质量是（）ABCD【例11】 电解饱和食盐水时，如果有0.800 mol e-发生转移，则在理论上有L(标准状况)C12和mol NaOH生成。【例12】 在水中加入等物质的量的，将该溶液放在用惰性材料做电极的电解槽中，通电片刻，氧化产物与还原产物的质量比是（）ABCD【例13】 右图中A为电源，B为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，C为盛有稀硫酸的电解槽，e、f为铂电极。接通电路后，发现B上的c点显红色。试回答：（1）电源A上的b为什么极?（2）写出B上的电极反应式和总反应的化学方程式。 （3）e、f电极上所产生的气体各是什么?其体积比是多少?【例14】 在如下的装置中进行

23、电解，并已知铁极的质量减小11.2克。（1）A是电源的极（2）电解过程中，电路中通过摩电子（3）Ag极的电极反应是；析出物质是克（4）Cu(a)的电极反应是；（5）Cu(b)的电极反应是。【例15】 在右图中，甲烧杯中盛有CuSO4溶液，乙烧杯中盛有饱和NaCl溶液，A、B、C、D均为石墨电极，如果电解过程中共有0.02 mol电子通过，则甲烧杯中极上最多可析出铜g，极上析出气mL(标准状况)。在乙烧杯中滴人酚酞试液，极附近变红，在乙烧杯中最终得到溶液。【例16】 在20 时，用石墨电极电解饱和硫酸铜溶液，如有0.20 mol e-发生转移，试回答以下问题： （1）在阴极发生什么反应?写出电极

24、反应式。阴极得到铜的质量是多少? （2）在阳极发生什么反应?写出电极反应式。阳极得到氧气的体积(标准状况)是多少? （3）电解后，溶液的pH发生了什么变化?为什么? （4）如用铜片代替石墨做阳极，阳极发生什么反应?产物是什么?电解液的pH将如何变化?【例17】 把两个电解槽串联起来，如右图所示。电解一段时间后，铜阴极的质量增加了0.192g，金属X阴极的质量增加了0.195g，已知X的摩尔质量为65 gmol，求X离子带有的电荷。家庭作业练习1. 下列关于电解池的说法正确的是（）A与电源负极相连的是阴极B跟直流电源正极相连的是电解池的阴极C与电源负极相连的电极在电解过程中发生还原反应D电解池的

25、阳极在电解时发生还原反应练习2. 电解下列物质的水溶液时，阴极上无金属析出的是（ ）A CuCl2 BHgCl2CAgNO3 DKOH练习3. 用电解水的方法分析水的组成时，需要加入一些电解质以增强水的导电性，不宜加入的物质是（ ）ANa2SO4 BNaNO3 CKOH DCuSO4练习4. 下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题： 电源的N端为极； 电极b上发生的电极反应为

26、； 列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：； 电极c的质量变化是g； 电解前后个溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液；乙溶液；丙溶液；（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？。月测备选1. 对于下列装置中的反应，写出相应的电极反应式：（甲） （乙） （丙） （丁）（1）甲装置中，Zn极；Ag极；（2）乙装置中，Cu极；Ag极；（3）丙装置中，Fe极；C极；（4）丁装置中，Pt极；Fe极。2. 电解下列物质的水溶液时，阴极上无金属析出的是（ ）ACuCl2 B HgCl2CAgNO3DKOH3. 电解CuCl2溶液时，如果阴极上有1.6 g铜析出，则阳

27、极上产生气体的体积(标准状况)约为（ ）A0.28 L B0.56 L C0.14 L D11.2 L馒头、饼干里的小洞洞    你参观过饼干工厂吗？只有五分硬币那么大的生面片，送到烘烤炉里转一圈出来以后，体积增大了好儿倍，变得又松又脆掰开一片饼千，可以看到里面布满了蜂窝似的小洞洞。面包和馒头里面同样也布满了小洞洞。    油条呢，在油炸之前象一支钢笔粗，在油锅里急剧膨胀，变得比晾衣竿还粗呢！这是谁变的魔术呢？“魔术师”是酵母菌，或者化学药品。    你一定记得，酿酒时酵母菌吃下淀粉变成的糖，吐出酒精和二氧化碳。做馒头的情形也是这样。和面粉时揉进去的那块“老面”里，住着众