第26讲-电解池的原理(学生版)

第26讲第26讲电解池的原理知识导航知识导航知识精讲知识精讲实验探究——电解CuCl2溶液实验操作实验现象实验分析电流表指针发生偏转电解质溶液导电，形成闭合回路b极上逐渐覆盖了一层红色物质析出金属铜，Cu2++2e-Cua极上产生刺激性气味的气体，使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝产生了氯气，2Cl--2e-Cl2↑电解CuCl2溶液的总反应：CuCl2eq\o(=,\s\up7(电解))Cu+Cl2↑一、电解、电解池、放电1．电解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而引起氧化还原反应的过程叫做电解。2．电解池：把电能转化为化学能的装置，叫做电解池，也叫电解槽。3.放电：当离子到达电极时，失去/获得电子，发生氧化/还原反应的过程，称为放电。二、电解池的基本规律构成条件①直流电源；②两个电极；③闭合回路；④电解质溶液或熔融电解质电极阳极与电源_______相连，发生_______反应阴极与电源_______相连，发生_______反应离子流向阴离子移向______；阳离子移向______电子流向电源____极流向电解池____极；电解池____极流向电源____极三、阴、阳极的放电顺序1.阳极放电顺序（1）若是活性电极做阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应；（2）若是Pt、Au、C等惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电。即：活泼金属＞S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞SO42-等（含氧酸根离子）＞F2.阴极放电顺序（1）阴极上放电的总是溶液(或熔融电解质)中的阳离子，与电极材料无关；（2）氧化性强的离子先放电，放电顺序如下：Ag+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。四、电极方程式的书写1.写出溶液中存在的离子并比较放电顺序2.根据氧化还原或题目信息，判断产物并写出电极反应五、常见电解类型的电解规律类型电解质反应式溶液pH复原方法电解水型H2SO4阴极：_________________________阳极：_________________________总反应：___________________________________NaOH______Na2SO4______电解电解质型CuCl2阴极：_________________________阳极：_________________________总反应：___________________________________放H2生碱型NaCl阴极：_________________________阳极：_________________________总反应：___________________________________放O2生酸型CuSO4阴极：_________________________阳极：_________________________总反应：___________________________________类型电解质反应式溶液pH复原方法电解水型H2SO4阴极：阳极：总反应：NaOHNa2SO4电解电解质型CuCl2阴极：阳极：总反应：放H2生碱型NaCl阴极：阳极：总反应：放O2生酸型CuSO4阴极：阳极：总反应：对点训练对点训练题型一：放电顺序与放电产物的判断【变2】（2019·福建·泉州第十六中学高二月考）采用惰性电极从、、Cl-、Cu2+、Ba2+、Ag+、H+选出适当离子组成的电解质（非熔融态下），并电解，(1)若两极分别放出H2和O2，电解质可能为___。(2)若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质可能为___。(3)若两极分别放出气体，且体积比为1：1，电解质可能为___。(4)若既无O2也无H2放出，则电解质可能为___。题型二：电极方程式的书写【例3】（2021·宁夏·银川市第六中学高二月考）用情性电极电解下列溶液（1）电解KNO3溶液阳极反应___________（2）电解CuCl2溶液阴极反应___________（3）电解氢氧化钠溶液的总反应___________（4）电解CuSO4与NaCl混合溶液开始时阳极反应___________，阴极反应___________题型三：电解池中的计算【例4】（2019·陕西·渭南市三贤中学高二期中）如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05mol·L−1的CuCl2溶液，B池中加入0.1mol·L−1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1题型四：电解池的基本原理【例6】（2021·陕西金台·高二期末）在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g。请回答下列问题：(1)Y电极为直流电源的___________极。(2)B中阳极的电极反应式为___________。(3)C中pH变化：___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)A中反应的方程式为___________。若A中KCl溶液的体积是200mL，电解后，溶液的pH为___________(设电解前后溶液体积不变)。题型五：电解池的分段电解【变9-2】（2021·黑龙江实验中学高二期中）400mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)=0.6mol·L-1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为400mL，下列说法正确的是A．原混合溶液中c(K+)为0.1mol·L-1B．上述电解过程中共转移0.2mol电子C．电解得到的Cu的物质的量为0.05molD．电解后溶液中c(H+)为0.2mol·L-1题型六：电解质溶液的复原【变10-2】（2020·江西南昌·高二期中）用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态，向溶液中加入()A．0.1molCuO B．0.1molCuCO3C．0.075molCu(OH)2 D．0.05molCu2(OH)2CO3题型七：原电池与电解池串联【例11】（2021·福建三明·高二期中）液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图甲所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。以该燃料电池为电源电解足量饱和CuCl2溶液的装置如图乙所示。下列说法错误的是A．甲中b电极为正极B．理论上当燃料电池消耗0.15molO2时，乙中c电极增重19.2gC．a电极的电极反应式为：N2H4-4e−+4OH−=N2+4H2OD．燃料电池甲中OH−通过阴离子交换膜向a电极方向移动提分特训提分特训【题1】（2021·全国·高二）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A．H2和Cl2 B．H2和O2 C．Cu和Cl2 D．Cu和O2【题2】（2021·山东·高二期末）如图所示电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c、d均为铂电极，在电解过程中b电极有气体逸出，d电极质量增大。符合上述实验结果的一项是XYAAgNO3Na2CO3BCu(NO3)2Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DMgSO4CuSO4A．A B．B C．C D．D【题3】（2021·河南南阳·高二期中）用惰性电极电解下列各组中的三种溶液，电解过程中，溶液中pH依次为减小、不变、增大的是A．HCl、HNO3、K2SO4 B．AgNO3、CuCl2、Cu(NO3)2C．CaCl2、KOH、NaNO3 D．CuSO4、Na2SO4、KCl【题4】（2020·云南·会泽县第一中学校高二期末）用石墨电极完成下列电解实验。实验装置实验现象a处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化；d处试纸变蓝下列对实验现象的解释或推测不合理的是A．a为电解池的阴极 B．b处有氯气生成，且与水反应生成了盐酸和次氯酸C．c处发生了反应：Fe-3e－=Fe3+ D．d处：2H2O+2e－=H2↑+2OH－【题5】（2021·黑龙江·哈师大附中高一期末）在100mLH2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作电极进行电解，两极上均收集到2.24L气体(标准状况下)，则原混合液中Cu2＋的物质的量浓度为A．0.1mol·L-1 B．0.2mol·L-1 C．1mol·L-1 D．2mol·L-1【题6】（2021·宁夏·固原一中高三月考）用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是A．P点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态B．电解过程中N电极表面始终有红色物质生成，无气泡产生C．P-Q电解过程为电解水，N极产生H2，M极产生O2D．若M电极材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变【题7】（2018·黑龙江·伊美区第二中学高二期末）如图所示，A、B、C三个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三个装置中属于电解池的是__。(2)A池中Zn是__极，Cu极的电极反应式为__。(3)B池中Pt棒上的电极反应为__。B池中的总反应化学方程式为__。(4)C池中Cu极电极反应式为__。【题9】（2021·福建·三明一中高二开学考试）回答下列问题（1）请你将反应设计成原电池，并回答下列问题：①该电池的正极材料可以是___________，也可选用___________等代替。②画出你所设计的双液原电池的装置图，并标注出电极材料和电解质溶液。___________③写出电极反应式：负极___________，正极___________。④该电池负极材料质量减重3.2g，则电路中通过的电子的数目为___________。（2）从、、Na+、Cu2+、Ag+、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。(注意：请填写满足条件的所有电解质的化学式)①若两极分别放出H2和O2时，电解质可能为___________(填化学式，下同)。②若阴极析出金属，阳极放出气体，电解质可能为___________。③若两极分别放出气体，且气体体积比为1∶1时，电解质只能为___________。提分作业提分作业【练1】（2020·全国·高二课时练习）用惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合溶液，开始时阴极和阳极上分别析出的物质是A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2【练2】（2021·全国·高二课时练习）在某电解质溶液里，用M和N作电极，通电一段时间后，发现M极质量减小，N极质量增大，符合这一情况的是（）A．电解质溶液是稀硫酸 B．金属M是阳极，金属N是阴极C．M和N都是石墨电极 D．M是阴极，N是阳极【练3】（2019·山西阳泉·高二期末）用石墨电极电解稀硫酸的过程中，溶液pH的变化情况为A．逐渐减小 B．逐渐增大 C．不改变 D．先减小，后增大【练4】（2017·贵州凯里·高二期末）用惰性电极电解饱和食盐水，下列说法正确的是A．电解过程中，Cl－向阳极方向移动，发生还原反应B．电解一段时间后，阴极附近溶液pH增大C．电解池中的总反应为：2H++2Cl－＝H2↑+Cl2↑D．欲使电解池中的溶液恢复到电解前状态，应加入适量浓盐酸【练5】（2017·湖北·高二月考）用石墨作电极完全电解含1mol溶质X的溶液后，向溶液中加入一定量的物质Y能使电解液恢复到起始状态是选项X溶液物质YACuCl21molCu(OH)2BKOH1molKOHCNa2SO41molH2SO4DAgNO30.5molAg2OA．A B．B C．C D．D【练6】（2021·陕西省黄陵县中学高二期末）如图所示，A、B、C三个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三个装置中属于电解池的是_______。(2)A池中Zn是_______极，Cu极的电极反应式为_______。(3)B池中的总反应化学方程式为_______，若将B池的溶液换成饱和的食盐水，当电路中通过1mol电子时两极共产生的气体体积为_______(标准状况)。(4)C池中Cu极电极反应式为_______。(5)某化学学习小组在学完原电池后，以Zn+Fe2+=Zn2++Fe为电池总反应设计电池，该电池的正极反应式为_______。【练7】（2021·河北·唐山一中高二期中）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时。观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题：（1）甲池为___________(填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)