第2课时 电解原理的应用
[学习目标定位] 1.熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式。2.掌握电解的有关计算。
1．用惰性电极电解氯化钾溶液，阴极反应式是2H ＋＋2e －===H 2↑，阳极反应式是2Cl －－2e －===Cl 2↑，电解的化学方程式是2KCl ＋2H 2O=====通电2KOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。电解后溶液的pH 变化是增大；欲使电解后的溶液复原，需加入的物质是HCl 气体。
2．在硫酸铜溶液中，插入两个电极进行电解。
(1)若两极均为Pt 电极，则阳极反应式是4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，阴极反应式是2Cu 2＋＋4e －===2Cu ，
电解的化学方程式是2CuSO 4＋2H 2O=====通电2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4。
(2)若两极均为铜片，则阳极反应式是Cu －2e －===Cu 2＋，阴极反应式是Cu 2＋＋2e －===Cu ，电解过程中溶液的浓度变化是不变。
(3)若阳极为锌片，阴极为铜片，则阳极反应式是Zn －2e －===Zn 2＋，电解过程中两极的变化是阳极锌片不断溶解，阴极铜片质量不断增加。
探究点一 电解原理的应用
1．电解饱和食盐水
(1)通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na ＋、Cl －、H ＋、OH －。通电时Na ＋、H ＋移向阴极，H ＋放电，Cl －、OH －移向阳极，Cl －放电。电极反应式为
阳极：2Cl －－2e －===Cl 2↑(氧化反应)
阴极：2H ＋＋2e －===H 2↑(还原反应)
因H ＋放电，导致水的电离平衡H 2O
H ＋＋OH －向右移动，致使生成NaOH 。
(2)电解的总反应式
化学方程式：2NaCl ＋2H 2O=====通电H 2↑＋Cl 2↑＋2NaOH ；
离子方程式：2Cl －＋2H 2O=====通电
H 2↑＋Cl 2↑＋2OH －； 工业上习惯把电解饱和食盐水叫做氯碱工业。
2．电解精炼铜
(1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用CuSO 4溶液作电解质溶液。
(2)电极反应式：阳极为Cu －2e －===Cu 2＋、Zn －2e －===Zn 2＋、Fe －2e －===Fe 2＋等，阴极为Cu 2＋＋2e －===Cu 。
(3)电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属Zn 、Fe 等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，不比铜活泼的金属Ag 、Au 等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜迁移到纯铜上。
3．电镀
(1)根据图，回答下列问题：
①电极反应式
阳极：Cu －2e －===Cu 2＋；
阴极：Cu 2＋＋2e －===Cu 。 ②可观察到的现象是铁件表面镀上一层红色的铜，铜片不断溶解。
③硫酸铜溶液浓度的变化是不变。 (2)电镀 ①电镀是应用电解原理，在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：一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。
[归纳总结]
(1)氯碱工业：用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取NaOH 、Cl 2、H 2，并以它们为原料生产一系列化工产品。
(2)电镀特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH 等保持不变。
(3)电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如精炼镍时Cu 也会沉积)。
[活学活用]
1．关于电解氯化钠水溶液(铁作阴极、石墨作阳极)，下列叙述正确的是( )
A ．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色
B ．若在阳极附近的溶液中滴入KI 溶液，溶液呈棕黄色
C ．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
D ．电解一段时间后，将全部电解质溶液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 答案 B
解析 电解食盐水时发生的反应：
阳极：2Cl －－2e －===Cl 2↑
阴极：2H ＋＋2e －===H 2↑
总反应：2NaCl ＋2H 2O=====通电2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑
对照分析选项，C 错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl 2，滴加KI 溶液后发生反应：Cl 2＋2I －===I 2＋2Cl －，溶液呈棕黄色，B 正确；阴极附近产生大量的OH －，滴加酚酞后附近溶液变红色，A 错误；电解后生成NaOH ，溶液呈碱性，D 错误。
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 ．铁作阳极，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
答案 A
解析 本题考查的是电镀的原理。电镀原理是镀层金属作阳极，镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。
探究点二 电解的有关计算
1．将两支惰性电极插入CuSO 4溶液中，通电电解。
(1)当有1.0×10－3 mol 的OH －放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是__________。
(2)若溶液的体积为1 L ，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6 mL O 2时，溶液的pH 是________。
答案 (1)0.032 g (2)3
解析(1)用惰性电极电解CuSO4溶液时，电极反应为阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。当有1.0×10－3 mol的OH－放电时，生成标准状况下的O2为5.6 mL，此时转移电子为1.0×10－3 mol，则在阴极上析出Cu：32×10－3 g。
(2)阳极：
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
4 mol 1 mol
n 5.6×10－3 L 22.4 L·mol－1
n＝1.0×10－3 mol，消耗1.0×10－3 mol OH－，生成1.0×10－3 mol H＋
则[H＋]＝1.0×10－3 mol
1 L＝1.0×10
－3 mol·L－1
pH＝－lg[H＋]＝－lg(1.0×10－3)＝3。
2．用惰性电极电解0.1 L M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L(标准状况)O2，从而可知M的相对原子质量是________，溶液的pH是________(均用含有a、b、x的代数式表示)。
答案5.6ax
b－lg
25b
14
解析由于阴、阳两极转移电子的数目相同，则有a g
M·x＝
b L
22.4 L·mol－1
×4，或由
关系式x O2～4M得
b
22.4∶
a
M＝x∶4，均可解出M＝
5.6ax
b g·mol
－1。又由O2～4H＋
可知：[H＋]＝4×
b
22.4mol÷0.1 L＝
25
14b mol·L
－1，则pH＝－lg
25b
14。
[归纳总结]
有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的pH及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法：
(1)得失电子守恒法计算：用于串联电路、通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。
(2)总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
(3)关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。
[活学活用]
3．把两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解质溶液的pH 从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上应析出银的质量是()
A．27 mg B．54 mg C．108 mg D．216 mg
答案 B
解析由电子得失守恒知，e－～OH－～H＋～Ag，所以n(Ag)＝n(H＋)。AgNO3溶液电解后产生酸，产生的H＋的物质的量可由pH差来计算：pH从6.0变为3.0，即[H＋]＝10－3 mol·L－1，所以n(Ag)＝n(H＋)＝10－3 mol·L－1×0.5 L＝5×10－4 mol，m(Ag)＝n(Ag)×M＝5×10－4 mol×108 g·mol－1＝0.054 g＝54 mg。
4．在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作电极进行电解，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况下)，则原混合液中，Cu2＋的物质的量浓度为() A．1 mol·L－1B．2 mol·L－1
C．3 mol·L－1D．4 mol·L－1
答案 A
解析分析电解H2SO4、CuSO4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知，两极产生的气体分别为H2、O2各0.1 mol，O2是由OH－失去0.4 mol电子而得到，H2是由H＋得到0.2 mol电子而生成。由电子得失守恒知，还有0.2 mol电子是Cu2＋得
到的，故Cu2＋的物质的量是0.1 mol，则Cu2＋的物质的量浓度为
0.1 mol
100×10－3 L
＝1
mol·L－1。
1．下列描述中，不符合生产实际的是( )
A ．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B ．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C ．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D ．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
答案 A
解析 电解池的阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应。电解熔融的Al 2O 3制Al 时，若用Fe 作阳极，会发生反应Fe －2e －===Fe 2＋，Fe 2＋移动到阴极上发生反应Fe 2＋＋2e －===Fe ，使得到的Al 不纯。
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
和氯化钠溶液。通电时，为使Cl 2被完全吸收，制得有较强杀菌能力
的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成
分判断正确的是( )
A ．a 为正极，b 为负极；NaClO 和NaCl
B ．a 为负极，b 为正极；NaClO 和NaCl
C ．a 为阳极，b 为阴极；HClO 和NaCl
D ．a 为阴极，b 为阳极；HClO 和NaCl
答案 B
解析 有关反应有2NaCl ＋2H 2O=====通电
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，Cl 2＋
2NaOH===NaCl ＋NaClO ＋H 2O ，因阳极生成Cl 2，阴极生成NaOH ，为使二者充分作用，Cl 2应在下端产生，从而推知电源b 为正极，a 为负极，消毒液的主要成分是NaCl 、NaClO 。
3．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 ．电解时阳极发生还原反应
C ．精铜连接电源负极，其电极反应式是Cu －2e －===Cu 2＋
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
答案 D
解析电解法精炼金属铜时，粗铜作阳极，失去电子逐渐溶解，Cu2＋得到电子后析出，附着在阴极上，故精铜作阴极；在电解池中，阴极接电源的负极，发生还原反应，阳极接电源的正极，发生氧化反应，A、B、C错误；越活泼的金属越易失去电子，故比铜活泼的Fe、Zn先失去电子，变成Fe2＋、Zn2＋进入溶液，然后是铜失去电子，变成Cu2＋进入溶液，因Ag、Pt等金属不如铜
活泼，故在铜溶解后便沉淀在阳极底部成为阳极泥，D正确。
4．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0.05 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 mol·L－1的AgNO3
溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比是() A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1
C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1
答案 A
解析由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～
1
2O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为1∶1∶2∶1 2＝
2∶2∶4∶1。
5．右图是电解氯化钠溶液(含酚酞)的装置。
有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。
(1)a电极的名称____________。
(2)电解过程中观察到的现象
____________________________________________________________
__。
(3)确定N出口的气体最简单的方法是
______________________________________________________________________ __。
(4)电解总反应的离子方程式为
______________________________________________________________________ __。
(5)若将b 电极换成铁作电极，写出在电解过程中U 形管底部出现的现象
________________________________________________________________________。
答案 (1)阴极 (2)两极均有气泡产生；a 极区溶液变成红色；b 极液面上气体变为黄绿色；b 极区溶液变为浅黄绿色
(3)用湿润的淀粉-KI 试纸检验，试纸变蓝的就是Cl 2
(4)2Cl －＋2H 2O=====通电
Cl 2↑＋H 2↑＋2OH －
(5)底部有白色沉淀产生，很快变为灰绿色，最终变为红褐色
解析 根据电子的流向，可以判断a 极的名称，a 极连接的是直流电源电子流出的一极，为负极，因此，a 极是电解池的阴极；那么b 极为阳极，产物为Cl 2，检验Cl 2的方法是用湿润的淀粉-KI 试纸；当将b 极改为铁电极时，铁失去电子变成阳离子进入溶液，与阴极放出H 2后剩余的OH －结合，首先生成Fe(OH)2沉淀，然后沉淀转化为Fe(OH)3。
[基础过关]
一、电解原理的应用
1．在冶金工业中，常用电解法得到钠、镁、铝等金属，其原因是( )
A ．都是轻金属
B ．都是活泼金属
C ．成本低廉
D ．这些金属的化合物熔点较低
答案 B
解析 金属冶炼方法的选取主要依据是金属的活泼性强弱，不活泼的金属可以用热分解法制备，如加热氧化汞；比较活泼的金属用热还原法制备，如用焦炭炼铁；活泼的金属离子很难被其他还原剂还原，只能用电解方法制备。由于钠、镁、铝是活泼金属，所以只能用电解法。
2．火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时( )
A ．粗铜接电源负极
B ．纯铜作阳极
C．杂质都将以单质形式沉积到池底
D．纯铜片增重2.56 g，电路中通过电子为0.08 mol
答案 D
解析电解精炼铜时，用粗铜作阳极，用精铜作阴极，所以A、B不正确；锌比铜活泼，失电子变成锌离子进入溶液中，金、银不活泼，以单质形式沉积到池底，
C不正确；n(e－)＝
2.56 g
64 g·mol－1
×2＝0.08 mol，D正确。
3．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()
A．Ag和AgCl溶液B．Ag和AgNO3溶液
C．Pt和Ag2CO3溶液D．Pt和Ag2SO4溶液
答案 B
解析电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，利用其在阳极溶解提供镀层金属，也可用惰性电极材料作阳极，镀层金属则由电镀液提供；电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，由于A、C、D中AgCl、Ag2CO3和Ag2SO4均为沉淀，只有B符合要求。
4．用Pt电极电解含有物质的量均为0.1 mol的Cu2＋和X3＋溶液，阴极析出固体物质的质量m(g)与溶液中通过电子的物质的量n (mol)关系如图。则离子的氧化能力由大到小排列正确的是()
A．Cu2＋>X3＋>H＋B．H＋>X3＋>Cu2＋
C．X3＋>H＋>Cu2＋D．Cu2＋>H＋>X3＋
答案 D
解析本题的解题信息在图像中：一通电就有固体析出，且通过0.2 mol电子后，再没有固体析出了，说明是Cu2＋放电的结果，X3＋不放电，故选D。
5．某溶液中含有溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解此溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是() A．阴极只析出H2
B．阳极先析出Cl2，后析出O2
C．电解最后阶段为电解水
D．溶液pH不断增大，最后为7
答案 D
解析电解质溶液中，n(Na＋)∶n(Cl－)∶n(SO2－4)＝3∶3∶1，开始电解产生H2和Cl2，同时生成OH－中和H2SO4，且生成OH－多，最后相当于电解水，因而pH>7，阴极只生成H2。三个阶段分别为电解HCl、NaCl、H2O。
6．观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是()
A．装置①工业上可用于生产金属钠，电解过程中石墨电极产生金属，此法也可用于生产活泼金属镁、铝等
B．装置②中随着电解的进行左边电极会产生红色的铜，并且检流计示数不断变小C．装置③中的离子交换膜只允许阳离子、阴离子和小分子水通过
D．装置④的待镀铁制品应与电源正极相连
答案 B
二、电解的有关计算
7．用惰性电极电解饱和食盐水，当电源提供给0.2 mol电子时停止通电。若此溶液体积为2 L，则常温下所得电解质溶液的pH是()
A．1 B．8
C．13 D．14
答案 C
解析常温下电解食盐水时供给0.2 mol电子，则消耗的H＋为0.2 mol，同时产生OH－0.2 mol，溶液体积为2 L，pH＝13。
8．将含0.4 mol CuSO 4和0.4 mol NaCl 的水溶液1 L ，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到 0.3 mol 铜，求在另一个电极上析出的气体在标准状况下的体积是( )
A ．5.6 L
B ．6.72 L
C ．13.44 L
D ．11.2 L 答案 A
解析 阴极：0.3 mol Cu 2＋得到0.6 mol 电子
阳极：失去的电子数也应为0.6 mol
2Cl －－ 2e － === Cl 2↑
0．4 mol 0.4 mol 0.2 mol
4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑
0.2 mol 0.05 mol
得到Cl 2和O 2共0.25 mol ，标况下的体积为5.6 L 。
9．以惰性电极电解CuSO 4溶液，若阳极上产生气体的物质的量为0.010 0 mol ，则阴极上析出Cu 的质量为( )
A ．0.64 g
B ．1.28 g
C ．2.56 g
D ．5.12 g 答案 B
解析 2CuSO 4＋2H 2O=====通电
2Cu ＋ O 2↑＋2H 2SO 4
0.020 0 mol 0.010 0 mol
m (Cu)＝0.020 0 mol ×64 g·mol －1＝1.28 g 。
10．在水中加等物质的量的Ag ＋、Ba 2＋、Na ＋、SO 2－4、NO －3、Cl －，将该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为( )
A ．35.5∶108
B ．16∶207
C ．8∶1
D ．108∶35.5 答案 C
解析 溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀，Ag ＋＋Cl －===AgCl ↓、Ba 2＋＋SO 2－4===BaSO 4↓，最后溶液就成了NaNO 3溶液；而电解NaNO 3溶液，实质就是电解水，电解方程式为2H 2O=====通电
2H 2↑＋O 2↑。氧化产物和还原产物的质
量之比为m (O 2)∶m (H 2)＝(1 mol ×32 g·mol －1)∶(2 mol ×2 g·mol －1)＝8∶1，即C 项正确。
11．常温下用石墨作电极，电解100 mL 0.1 mol·L －1的Cu(NO 3)2和0.1 mol·L －1的AgNO 3组成的混合溶液，当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12 L 时，假设溶液体积不变，下列说法正确的是( )
A ．阴极增重1.4 g
B ．所得溶液pH<1
C ．阴极增重0.64 g
D ．所得溶液pH>1
答案 B
解析 阴极可以放电的离子依次为0.01 mol Ag ＋、0.01 mol Cu 2＋，阳极可以放电的阴离子只有OH －。(1)当阳极生成1.12 L O 2时，电路中通过电子：n (e －)＝0.05 mol ×4＝0.2 mol ，此时Ag ＋、Cu 2＋已全部析出，质量：0.01 mol ×108 g·mol －1＋0.01 mol ×64 g·mol －1＝1.72 g ；因为当Ag ＋、Cu 2＋全部析出以后，相当于电解水，H ＋不再增加。所以生成的H ＋所带电荷与0.01 mol Ag ＋、0.01 mol Cu 2＋所带电荷相等。则溶液中生成H ＋：[H ＋]＝0.3 mol·L －1，pH<1。(2)当阴极生成1.12 L H 2时，表明Ag ＋、Cu 2＋已经放电完全。阴极增重、溶液pH 与以上相等。
[能力提升]
12．金属铝的生产是以Al 2O 3为原料，在熔融状态下进行电解： 2Al 2O 3=====750 ℃～970 ℃
通电，Na 3AlF 64Al ＋3O 2↑
请回答下列问题：
(1)冰晶石(Na 3AlF 6)的作用是
____________________________________________________。
(2)电解生成的金属铝是在熔融液的__________(填“上层”或“下层”)。
(3)阴极和阳极均由________材料做成；电解时不断消耗的电极是____________(填“阳极”或“阴极”)。
(4)铝是高耗能产品，废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上，最能体现节能减排思想的是将回收铝做成________(填代号)。
a ．冰晶石
b ．氧化铝
c ．铝锭
d ．硫酸铝
答案 (1)降低Al 2O 3的熔化温度
(2)下层 (3)石墨(或碳素) 阳极 (4)c
解析 (1)Al 2O 3的熔点很高，熔化需要较多能量，加入助熔剂可节约能量，降低熔化温度。
(2)由于冰晶石(Na 3AlF 6)与氧化铝熔融物密度比铝的小，所以铝在熔融液的下层。
(3)电解时阳极的碳棒被生成的氧气氧化。
(4)电解产生的铝要尽量以单质形式存在，所以将回收铝做成铝锭最好。
13．电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示的电解池，其中a 为电解质溶液，X 和Y 均为惰性电极，则：
(1)若a 为CuSO 4溶液，则电解时的化学反应方程式为
___________________________。
(2)若电解含有0.04 mol CuSO 4和0.04 mol NaCl 的混合溶液400 mL ，当阳极产生672 mL(标准状况下)气体时，溶液的pH ＝________(假设电解后溶液体积不变)。 答案 (1)2CuSO 4＋2H 2O=====通电2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4
(2)1
解析 (1)用惰性电极电解CuSO 4溶液时，阳极OH －放电，阴极Cu 2＋放电，故电解时既电解溶质又电解溶剂，由此可得电解反应式。
(2)电解混合溶液时，阳极上Cl －先放电，2Cl －－2e －===Cl 2↑，0.04 mol Cl －只能生成0.02 mol Cl 2，即448 mL ，转移0.04 mol 电子，现共生成672 mL 气体，说明还有224 mL 气体来自于水的电解，根据反应4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑可知又转移0.04 mol 电子，故电解过程中共转移0.08 mol 电子。阴极上Cu 2＋先放电，电极反应式为Cu 2＋＋2e －===Cu ，现有0.04 mol Cu 2＋，恰好完全电解，由此可得整个电解过程中消耗了0.04 mol OH －，根据水的电离可知溶液中H ＋的物质的量为0.04 mol ，则[H ＋]＝0.1 mol·L －1，pH ＝1。
14．如图所示，甲、乙为相互串联的两电解池。
(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Fe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，Fe极附近呈________色。
答案(1)阴精铜Cu2＋＋2e－===Cu含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液)(2)2H＋＋2e－===H2↑红
解析根据电解池的电极与外接电源的关系，确定A为阴极，B为阳极，Fe为阴极，C为阳极。又因为甲为精炼铜的装置，所以A电极材料是精铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，电解质溶液用含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液)。乙池中Fe极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，在乙池中滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，由于水提供的H＋在阴极(Fe)放电，OH－越来越多，铁极附近呈红色。
[拓展探究]
15．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)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是_________________________________。
(3)工业级氢氧化钾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。
①该电解槽的阳极反应式是
___________________________________________________。
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因
__________________________
________________________________________________________________________。
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口________(填写“A ”或“B ”)导出。 答案 (1)2Al 2O 3(熔融)=====通电
4Al ＋3O 2↑
(2)2Al ＋2OH －＋6H 2O===2[Al(OH)4]－＋3H 2↑
(3)①4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑
②H ＋放电，促进水的电离，OH －浓度增大
③B
解析 (1)、(2)问主要考查教材的基础知识，应该属于得分的题目，(3)中根据电解原理，阳极应是OH －失电子，所以电极反应式为4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，而阴极为H ＋放电，促进水的电离，使OH －浓度增大，所以pH 增大，根据阳离子交换膜的特点，K ＋可从阳极区进入阴极区和OH －组成KOH ，从而可在阴极区得到纯的KOH 溶液，故液体应从B 口导出。
2020届高考化学人教版第二轮专题复习选择题强化训练 电解原理及应用 1．如下图所示a、b装置分别用来电解氯化铜溶液和饱和食盐水。下列判断错误的是( ) A．阳极失电子的离子相同、产物相同 B．阴极产物因得电子的离子不同而不同 C．电解后两装置中溶液的pH都减小 D．电解后只有a装置阴极的质量增加 答案 C 解析都是Cl－在阳极失电子生成氯气，因而产物相同，A项正确；a 中铜离子得电子生成铜，b中水中氢离子得电子生成氢气，B、D项均正确；b中水中氢离子得电子生成氢气破坏水的电离平衡，生成氢氧根，pH增大，故C项错误。
2．用石墨电极电解饱和食盐水的原理示意图如图所示。下列说法正确的是( ) A．M为负极 B．通电使氯化钠发生电离 C．c出口收集到的物质是氯气 D．电解一段时间后，阴极区pH降低 答案 C 解析a口加入的饱和食盐水变成稀食盐水从左上排出，则电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，Na＋通过阳离子交换膜进入右室，M为电源正极，A项错误，C项正确；氯化钠溶于水或熔融时，离解成自由移动离子的过程叫电离，不需通电，B项错误。 3．某实验小组用石墨作电极进行如图实验，实验观察到：a、d处试纸变蓝；b处变红，并局部褪色；c处无明显变化。下列说法中错误
的是( ) A．a极为阴极，发生的电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑ B．b极为阳极，涉及的反应有：2Cl－－2e－===Cl 2↑、Cl2＋H2O HCl＋HClO C．电解过程中，电子流向：电源负极→a→c→d→b→电源正极D．若将铁丝改成铜丝，其余条件相同，电解一段时间后，能发现c 处附近变蓝 答案 C 解析a极连接电源负极为阴极，水电离产生的氢离子得电子产生氢气，发生的电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，选项A正确；b极连接电源的正极为阳极，溶液中氯离子失电子产生氯气，且产生的氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，涉及的反应有：2Cl－－2e－===Cl2↑、Cl2＋H 2O HCl＋HClO，选项B正确；电解过程中，电子流向：电源负
电解原理及应用 学习目标 知识与技能：1、理解电解原理，会判断电解池、电极产物、电极周围溶液pH值及整个溶液pH值的变化； 2、能书写电极反应式及总反应式，培养分析归纳知识的能力。 过程与方法：1、利用惰性电极电解氯化铜的实验，探究电解原理 2、了解电解的应用，特别是电解在电镀、电解精炼、电冶炼等方面的应用。情感态度与价值观：通过电解知识的学习，发现其在日常生活和工农业生产中的广泛应用，激发学生勇于创新、积极实践的科学态度。 重点：理解电解原理和以电解CuCl2溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解的一般规律。 难点：理解电解原理，非惰性电极作阳极对电解产物的判断，电解原理的应用。 先学后教 回顾：电解质是指在________________________________能够导电的___________。电离是指电解质在_____________或__________状态下离解成____________过程。电解质溶液或熔融电解质导电的实质是。 一、电解 1、定义： 2、电解装置—电解池（槽） （1）定义： （2）构成条件： ①——提供电能 ②——形成闭合回路 ③——帮助实现能量转化 （3）能量转化方式： （4）电极名称、电极判断和电极反应类型： 左边石墨棒电极名称：，电极反应类型： 右边石墨棒电极名称：，电极反应类型： 电解质溶液中离子的迁移方向： 二、电解原理 1、离子放电顺序（惰性电极通常包括和等） 阴极阳离子放电顺序：Ag＋> Hg 2＋> Fe 3＋> Cu 2＋>H＋> Pb 2＋>Sn 2＋>Fe 2＋>Zn 2＋> Al 3＋>Mg 2＋>Na＋>Ca 2＋>K＋ 阳极阴离子放电顺序：S2－> I－> Br－>Cl－> OH－> 含氧酸根> F－ 思考与交流：①上述阳离子顺序与离子的氧化性或金属活动性顺序有何联系？上述阴离子顺序与离子的还原性有何联系？ ②若用铜做电极，阳极的放电情况会怎么样？ 2、电极反应式书写
课时6 电解原理的应用 【学习目标】了解电解原理在生产生活中的应用 【知识回顾】 1、电解池：将能转化为能的装置。 2、写出工业上冶炼金属钠和金属铝的化学方程式： 、 3、电解可以使许多的反应顺利进行，电解过程中能转化为能。电解质溶液导电过程即电解过程。 【新课链接】 电解原理的应用： 1.冶炼活泼金属，如等。 2.电解饱和食盐水是工业的基础，反应原理是。 3.电镀：即利用电解原理在某些材料表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。其目的主要是增强材料的，所以电镀所用的镀层金属通常是一些在空气或溶液里的金属或合金。 4.金属材料电镀时，通常以为阴极，以为阳极，用含有的溶液作电解质溶液。 【例1】（电极材料均为石墨） （1）完成下图中空格，并标出电子的流向与Cu2+、 Cl-的移动方向。 （2）实验现象：极上产生能使湿润淀粉碘 化钾试纸变蓝的气体；极上有红色固体析出。 （3）分析离子移动与反应并写出电极反应： 移向阴极的离子是，但的得电子能力强，故阴极反应为；移向阳极的离子是，但的失得电子能力强，故阳极反应为。（4）结论：电解是指在作用下，在阴、阳两极上分别发生反应和反应的过程。 【例2】（1）右图所示装置名称为。 （2）流入或流出的物质分别是 a b c d (3)为什么要阻止阴极区的OH-进入阳极区？如何阻止？ 【例3】下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
（1）接通电源，经过一段时间后，测知乙中c电极质量增加。据此回答问题： ①电源的N端为极； ②电极b上发生的电极反应为； ③指出电解前后各溶液的酸、碱性发生变化的情况： 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？ 【例4】工业上采用以铁棒和石墨棒为电极电解锰酸钾(K2MnO4)溶液的办法制取高锰酸钾。（1）电解时，应以棒作阴极，电解过程中，阴极附近的PH将会。（2）阳极的电极反应式为。 （3）电解反应方程式为。 【随堂练习】 1．用石墨作电极,电解1 mol/L下列物质的溶液,溶液的pH保持不变的是A．HCl B．NaOH C．Na2SO4 D．NaCl 2．将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解,通电一定时间后，某一电极增重0.064g (设电解时该电极无氢气析出,且不考虑水解和溶液体积变化)。此时溶液中氢离子浓度约为 A．4×10-3mol/L B．2×10-3 mol/L C．1×10-3 mol/L D．1×10-7 mol/L 3．以石墨棒作电极，电解氯化铜溶液，若电解时转移的电子数是3.01×1023，则此时在阴极上析出铜的质量是 A．8g B．16g C．32g D．64g 4．镍镉充电电池，电极材料是Cd和NiO(OH)，电解质是KOH，电极反应分别是：Cd+2OH--2e-＝Cd(OH)2；2NiO(OH)+2H2O+2e-＝2Ni(OH)2+2OH-。下列说法错误的是A．电池放电时，负极周围溶液的pH不断增大 B．电池的总反应是Cd+2NiO(OH)+2H2O＝Cd(OH)2+2Ni(OH)2 C．电池充电时，镉元素被还原 D．电池充电时，电池的正极和电源的正极相连接 5．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的 放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是 A．放电时负极反应为：Zn－2e-＋2OH-＝Zn(OH)2 B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e-＋5OH-＝ - 2 4 FeO＋4H 2 O C．放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化D．放电时正极附近溶液的碱性增强
4-3-2《电解原理的应用》课时练 双基练习 1．(2011·山东高考题)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：电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液，因此在铁制品上镀锌时，铁作阴极，锌作阳极。由于锌比铁活泼，因此未通电前可以构成原电池，但此时锌作负极失去电子，铁作正极，而电镀时锌仍然失电子，所以选项A不正确；在氧化还原反应中需满足得失电子守恒，因此电镀时通过的电量与锌的析出量有确定关系而与能量变化无关，B不正确；由于电镀时保持电流恒定，因此导线中通过的电子速率是不变的，所以升高温度不能改变电解反应速率，C正确；镀锌层破损后，由于锌比铁活泼，所以即使发生电化学腐蚀也是锌失去电子而保护了铁，即选项D也不正确。 答案：C 2．(2011·新课标全国高考)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反
应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是() A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2 C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O 解析：由放电时的反应可以得出铁做还原剂失去电子，Ni2O3做氧化剂得到电子，因此选项A、B均正确；充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，所以电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，所以电池充电过程时阴极反应为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH －，因此电池充电过程中，阴极附近溶液的pH会升高，C不正确；同理分析选项D正确。 答案：C 3．下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是() A． B. C． D. 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：2Cl －－2e－===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：2H＋＋2e－===H2↑，可观察到阴极区溶液变红，证
第2课时电解原理的应用 [基础达标] 1．用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是( ) A．a端是直流电源的负极 B．通电使CuCl2发生电离 C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体 解析：选A。A.铜离子应移向阴极，则a为负极。B.CuCl2发生电离是在水分子的作用下完成的，并非通电才能发生。C.反应Cu2＋＋2e－===Cu应在阴极上发生，阳极上发生的反应应为2Cl－－2e－===Cl2↑。D.通电一段时间后，应在阳极附近观察到黄绿色气体。 2．已知铜或银做电解池的阳极时，能被氧化为金属离子。下图中装置分别通电一段时间后，溶液质量增加的是( ) 解析：选D。A、B项中石墨做电极材料，溶液质量只会减小；C项中进入溶液的铜与从溶液中析出的铜的质量相等；D项中2 mol Ag失电子进入溶液，1 mol Cu从溶液中析出，溶液质量增加，故正确。 3．用石墨做电极电解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( ) A．CuSO4B．H2O C．CuO D．CuSO4·5H2O 解析：选C。用石墨做电极电解CuSO4溶液的电解方程式是2CuSO4＋2H2O通电,2H2SO4＋2Cu＋O2↑，根据缺什么补什么的原则，要想使电解液恢复原状，应加入CuO，C项正确。 4．如图所示的装置，通电一段时间后，测得甲池中某电极质量增加2.16 g，乙池中某电极上析出0.64 g某金属，下列说法正确的是( ) A．甲池是b极上析出金属银，乙池是c极上析出某金属 B．甲池是a极上析出金属银，乙池是d极上析出某金属 C．某盐溶液可能是CuSO4溶液 D．某盐溶液可能是Mg(NO3)2溶液 解析：选C。甲池a极是阴极，析出金属银，乙池c极是阴极，析出某金属。某盐溶液如果是Mg(NO3)2溶液，不可能析出金属，由关系式2Ag＋～2e－～Cu2＋可知，某盐为可溶性铜盐。 5．如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是( )
第2课时电解原理的应用 学业要求核心素养建构 1.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 2.能进行电解原理的有关计算。 『知识梳理』 一、电解饱和食盐水 1.氯碱工业单元槽电解原理示意图 2.原理分析及电极反应 电解时U形管中，Cl－、OH－移向阳极，H＋、Na＋移向阴极。 (1)阳极离子放电顺序：Cl－>OH－__________，电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) (2)阴极离子放电顺序：H＋>Na＋， 电极反应：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)。 3.总反应化学方程式：2NaCl＋2H2O===== 电解 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。 离子方程式：2Cl－＋2H2O===== 电解 H2↑＋Cl2↑＋2OH－。 [微自测] 1.用惰性电极电解NaCl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，溶液呈褐色 C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色 D.电解一段时间后，将全部电解质溶液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 解析 用惰性电极电解NaCl 溶液，阳极产物为Cl 2，阴极产物为H 2和NaOH ，不是金属钠，A 错误；NaOH 溶液使酚酞溶液变红色，C 项错误；因产物中生成NaOH ，溶液不可能呈中性，D 项错误。 答案 B 二、电镀 1.电镀是一种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加工工艺。 2.电镀???阳极：镀层金属，电极本身发生氧化反应 阴极：待镀金属制品电镀溶液：含有镀层金属离子的溶液 3.电镀的目的主要是增强材料抗腐蚀能力，也有许多电镀是为了美观或增加表面硬度。 [微自测] 2.在铁片上镀银，铁片作________极，电极反应式为________________________，银作________极，电极反应式为________________________，电镀液的浓度________(填“变大”“变小”或“不变”)。 答案 阴 Ag ＋＋e －===Ag 阳 Ag －e －===Ag ＋ 不变 4.电解精炼(以铜的电解精炼为例，粗铜含Zn 、Fe 、Ni 、Au 、Pt 、Ag 等) (1)装置与原理 阳极材料用粗铜，阴极材料用纯铜，电解质溶液用硫酸酸化的硫酸铜溶液。 (2)电解特点
课时作业(二十五) 新型化学电源及电解原理的应用1．(2019·安徽宿州质检)太阳能光电池具有可靠稳定、寿命长、安装维护简便等优点，现已得到广泛应用。氮化镓(GaN)光电池的结构如图所示。下列说法中正确的是() A．该装置系统中只存在光能与电能之间的转化 B．Cu电极上的电极反应式为CO2＋8H＋－8e－===CH4＋2H2O C．工作时，产生的O2、CH4体积比为1∶1(同温同压) D．离子交换膜为质子交换膜，H＋从左池移向右池 D[由图可知，该装置系统中存在太阳能与化学能、化学能与电能及化学能与热能等的转化，A错误；CO2在Cu电极上发生还原反应生成CH4，则电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，B错误；H2O在GaN电极上发生氧化反应生成O2，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，根据得失电子守恒可知，产生O2和CH4的物质的量之比为2∶1，在同温同压下的体积比为2∶1，C错误；由上述分析知左池产生H＋，右池消耗H＋，则离子交换膜为质子变换膜，H＋向正极移动，即H＋由左池向右池，D正确。] 2．(2019·山西实验中学模拟)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示，其中NH3被氧化为常见无毒物质。下列说法错误的是() A．溶液中OH－向电极a移动 B．电极b上发生还原反应 C．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O D．理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为3∶4
D[NH3在电极a上发生氧化反应，则a为负极，b为正极，溶液中OH－向电极a(负极)移动，A正确；O2在b极上发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确；NH3在负极上被氧化生成N2，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，C正确；反应中NH3被氧化生成N2，而O2被还原生成OH－，根据得失电子守恒可知，理论上反应消耗的NH3与O2的物质的量之比n(NH3)∶n(O2)＝4∶3，D错误。] 3．(2019·湖南湘东五校联考)高铁电池具有比能量高、无污染的特点，用如图模拟其工作原理(放电时两电极均有稳定的金属氢氧化物生成)。下列有关说法中正确的是() A．放电时，电子由正极通过外电路流向负极 B．放电时，负极上的电极反应式为Zn＋2H2O－2e－===Zn(OH)2＋2H＋ C．充电时，阴极区溶液的pH减小 D．充电时，阳极上的电极反应式为Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO2－4＋4H2O D[放电时，电子由负极经外电路流向正极，A错误；负极的电解质溶液呈碱性，放电时，Zn在负极上发生氧化反应生成Zn(OH)2，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，B错误；充电时，阴极上发生还原反应，电极反应式为Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－，由于生成了OH－，阴极区溶液的pH增大，C错误；充电时，Fe(OH)3在阳极上发生氧化反应生成FeO2－4，电极反应式为Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO2－4＋4H2O，D正确。] 4．(2019·山西大同联考)某污水处理厂利用微生物电池将镀铬废水中的Cr2O2－7催化还原，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是() A．电池工作过程中电子由a极流向b极 B．b极反应式为Cr2O2－7＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O
电解池(电解原理及应 用习题)
电解池及其应用 一、电解池的工作原理 1电解：在直流电的作用下，在两电极上分别发生和的过程叫做电解。 2电解池:把转化为能的装置叫 ,也叫。 3.电解池中的基本关系： 阳极：与电源相连，电子，发生反应，元素化合价 ①电极 阴极：与电源相连，电子，发生反应，元素化合价 ②闭合回路：电子从流出，经过、，流入 电解池内：阳离子从移动向，阴离子从移动向。 阴阳离子的定向移动形成电流。 4.电解池的构成条件： （1）（2） （3）（4） 5.电解池中离子的放电顺序： 物质在电解池的阴、阳两极得失电子发生发生氧化还原反应的过程叫放电。阴极（阳离子放电顺序）： Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+ （水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 阳极： ①为活性电极如金属单质（除Pt、Au）等时，则阳极材料自身优先放电。
②为惰性电极(石墨、Pt等)时，阴离子的放电顺序： S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根（如NO3-、SO42-、CO32-等）>F- 常见惰性电极电解电解质溶液类型 ①H2SO4阴极阳极 总化学方程式 ②NaOH阴极阳极 总化学方程式 ③KNO3阴极阳极 总化学方程式 ○4HCl阴极阳极 总化学方程式 ⑤CuCl2阴极阳极 总化学方程式 ⑥NaCl阴极阳极 总化学方程式 ⑦CuSO4阴极阳极 总化学方程式 二、电解原理的应用 1、氯碱工业：电解饱和食盐水 2、电镀 阳极：；阴极：；电解质溶液： 3、精炼铜 阳极：；阴极：；电解质溶液： 4、电冶金 活泼金属，如钾、钙、钠、镁、铝的冶炼 钠的冶炼： 镁的冶炼：
学科：化学 教学内容：电解原理及其应用同步训练题 【同步训练】 A 组 一、选择题（一至二个答案正确） 1．用金属银做两个电极，电解硝酸银溶液一段时间，下列叙述正确的是（ ） A ．两极的质量无变化 B ．溶液的pH 减小 C ．溶液的浓度变小 D ．电解时，两极无气体产生 2．用铂电极电解某种溶液，通电一段时间后，溶液的pH 变小，并且在阳极得到0.56L 气体，阴极得到1.12L 气体（两种气体的体积均在标准状况下测定），则该溶液可能是（ ） A ．4 CuSO 溶液 B ．盐酸 C ．3 NaNO 溶液 D ．稀42SO H 3．用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解过程中溶液pH 依次升高、降低、不变的组是（ ） A ．3 AgNO 、2 CuCl 、23 )Cu(NO B ．2CaCl 、KOH 、3 NaNO C ．KBr 、4 CuSO 、42SO Na D ．HCl 、3 HNO 、42SO K 4．如下图所示的电解装置，当阴极增重2.16g 时，下列判断正确的是（ ） A ．（假设电解过程中，溶液体积不变）溶液中原溶质的浓度为0.08mol ·1L - B ．电解过程中有0.02mol Ag 被氧化 C ．总电解方程式为：3 223 4HNO O Ag 4O 2H 4AgNO +↑+↓+电解
D ．电解过程中溶液pH 无明显变化 5．将某金属氧化物加入到适量的稀硫酸溶液中，恰好完全反应，将所得溶液用石墨电极进行电解，通电一段时间后，在一个极上收集到224mL （标状）氧气，在另一极上析出金属1.28g ，这种金属是（ ） A ．镁 B ．钠 C ．银 D ．铜 6．如下图中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 极板处有无色无嗅气体放出，符合这一情况的是（ ） 7．在盛有水的电解槽中加入等物质的量的+Ag 、+2Pb 、+Na 、-24 SO 、- Cl ，搅匀后用惰性电极进行电解，通电片刻后，氧化产物与还原产物的质量比为（ ） A ．16∶207 B ．8∶1 C ．35.5∶108 D ．435∶648 8．如下图装置，甲装置内盛1mol ·1L -的3 AgNO 的溶液500mL ，乙装置内盛1mol ·1 L -的4 CuSO 溶液500mL ．接通直流电源后，通电一段时间，当甲溶液的pH 由6.0变为2.0时， 乙装置的阴极上无气体析出，则理论上乙装置阴极析出金属的质量是（ ） A ．64mg B ．128mg C ．160mg D ．192mg 9．用石墨作电极电解3mol ·1L -KCl 和0.5mol ·1L - 342)(SO Al 的混合液时，下列电解变化的曲线合理的是（ ）
电解池及其应用 一、电解池的工作原理 1电解：在直流电的作用下，在两电极上分别发生和的过程叫做电解。 2电解池:把转化为能的装置叫,也叫。 3.电解池中的基本关系： 阳极：与电源相连，电子，发生反应，元素化合价 ①电极 阴极：与电源相连，电子，发生反应，元素化合价 ②闭合回路：电子从流出，经过、，流入 电解池内：阳离子从移动向，阴离子从移动向。 阴阳离子的定向移动形成电流。 4.电解池的构成条件： （1）（2） （3）（4） 5.电解池中离子的放电顺序： 物质在电解池的阴、阳两极得失电子发生发生氧化还原反应的过程叫放电。 阴极（阳离子放电顺序）： Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 阳极： ①为活性电极如金属单质（除Pt、Au）等时，则阳极材料自身优先放电。 ②为惰性电极(石墨、Pt等)时，阴离子的放电顺序： S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根（如NO3-、SO42-、CO32-等）>F- 常见惰性电极电解电解质溶液类型 ①H2SO4阴极阳极 总化学方程式 ②NaOH阴极阳极 总化学方程式 ③KNO3阴极阳极 总化学方程式 ○4HCl阴极阳极 总化学方程式 ⑤CuCl2阴极阳极 总化学方程式 ⑥NaCl阴极阳极 总化学方程式 ⑦CuSO4阴极阳极 总化学方程式
二、电解原理的应用 1、氯碱工业：电解饱和食盐水 2、电镀 阳极：；阴极：；电解质溶液： 3、精炼铜 阳极：；阴极：；电解质溶液： 4、电冶金 活泼金属，如钾、钙、钠、镁、铝的冶炼 钠的冶炼： 镁的冶炼： 铝的冶炼： 1．某学生欲完成反应2HCl＋2Ag===2AgCl↓＋H2↑而设计了下列四个实验，你认为可行的是() 2．用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的另一种物质（括号内），溶液能恢复到与原溶液完全一样的是………………………………………………………（）A. CuCl2 (CuSO4) B．NaOH (NaOH) C．NaCl (HCl) D．CuSO4(Cu(OH)2) 3．pH＝a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pH>a，则该电解质可能是………………………………………………………………………（）A.NaOH B.H2SO4 C.AgNO3 D.Na2SO4 4．在H2O中加入等物质的量的Ag+、Na+、Ba2+、NO3ˉ SO42ˉ、Clˉ，该溶液放在惰性电极的电解槽中通电片刻后，氧化产物与还原产物的质量比是…………………（）A．1∶8 B．8∶1 C．35.5 ∶108 D．108∶35.5 5．用惰性电极电解M（NO3）x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L氧气（标准状况），则M的相对原子质量为…………………………………………（） A．22.4ax b B． 11.2ax b C． 5.6ax b D． 2.5ax b 6．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p H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1∶2 D．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1∶1 7. 以铁为阳极、铜为阴极，对足量NaOH溶液进行电解，一段时间后得到2molFe（OH）3沉淀，此时消耗水的物质的量共为 A.2mol B.3mol C.4mol D. 5mol 8．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.4 mol 氧化铜后恰好恢复至电解前的浓度。则电解过程中转移电子的物质的量是() A．1.6 mol B．1.2 mol C．0.8 mol D．0.4 mol
电解原理及应用 一、电解原理 1、基本概念 (1) 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。 (2) 把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。 (3) 当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程 CuCl2Cu＋Cl2↑ 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、电解池中的电子的移动方向 电源负极→电解池阴极→电解液中的阳离子（被还原）电解池中阴离子（被氧化→电解池阳极→电源正极 4、电解的本质：电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程 5、离子的放电顺序 阳离子：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Na+＞K+ 阴离子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根 6、电极产物的判断 (1) 阳极放电顺序：活泼阳极(金属)>无氧酸根离子>OH―>含氧酸根离子>F― (2) 阴极放电：溶液中的阳离子放电 7、电极反应式的书写：列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。 典型例题 【例1】下列有关电解原理的说法不正确的是（） A．电解饱和食盐水时,一般用铁作阳极,碳作阴极 B．电镀时,通常把待镀的金属制品作阴极,把镀层金属作阳极 C．对于冶炼像钠、钙、镁、铝等这样活泼的金属,电解法几乎是唯一可行的工业方法 D．电解精炼铜时，用纯铜板作阴极，粗铜板作阳极 【例2】将两个铂电极插入500mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为. 【例3】某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为:Fe+NiO2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2,下列说法中正确的是:（） A、放电时，负极上发生反应的物质是Fe. B、放电时，正极反应是：NiO2+2e-+2H+=Ni(OH)2 C、充电时，阴极反应是：Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2O D、充电时，阳极附近pH值减小. 3知识概括、方法总结与易错点分析 【例1】甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol/LNaCl溶液与0.1mol/LAgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为:_________ 二. 电解池中电极反应式的书写 1知识梳理 1、首先看阳极材料，如果阳极是活泼电极（金属活动顺序表Ag以前），则 应是阳极失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不能失电子。 2、如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的离子放电，
高中化学第1章第2节第2课时电解原理的应用练习含解 析鲁科版选修4090625 1．关于电解氯化钠水溶液(铁做阴极、石墨做阳极)，下列叙述正确的是( ) A．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色 B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黄色 C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 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 答案：B 2．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( ) A．Ag和AgCl溶液B．Ag和AgNO3溶液 C．Fe和AgNO3溶液D．Pt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：B 3．用石墨作电极，电解1 mol·L－1下列物质的溶液，则电解前后溶液的pH保持不变的是( ) A．H2SO4B．NaOH C．Na2SO4D．NaCl 答案：C 4．(1)如图1为电解NaCl的饱和溶液的实验装置。 写出该电解池中发生反应的总反应方程式：_________________ _____________________________________________________。 将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中，观察到的现象是 _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (2)某同学设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图2)。通电后，如图竖直装置下端B极上有大量气泡产生，溶液中产生大量的Fe(OH)2白色沉淀，且较长时间不变色。则装置上端A极电极材料是________(填化学式)，B电极上的电极反应式为____________ ____________________________________________________。
第四单元电解原理及其应用 单元测试 （时间：90min 总分：110分） 一、选择题：每小题3分，共60分。 1．某氯碱厂不慎有大量氯气逸出周围空间，此时，可以用浸有某种物质的一定浓度的水溶液的毛巾捂住鼻子。最适宜采用的物质是( ) A．NaOH B．NaCl C．KBr D．Na2CO3 2．1L0．1mol／LAgNO3溶液在以Ag作阳极，Fe作阴极的电解槽中电解，当阴极上增重2．16g时，下列判断正确的是(设电解按理论进行，溶液不蒸发) ( ) A．溶液的浓度变为0．08mol／L B．阳极上产生112mLO2(标准状况) C．转移的电子数是1．204×1022个D．反应中有0．01mol的Ag被氧化 3．用质量均为100g的铜做电极，电解AgNO3溶液，电解一段时间后，两电极的质量差为28g，则两电极的质量分别为( ) A．阳极100g，阴极128g B．阳极93．6g，阴极121．6g C．阳极91．0g，阴极119．0g D．阳极86．0g，阴极114．0g 4．四个电解装置都以Pt做电极，它们分别装着如下电解质溶液进行电解，一段时间后，测定其pH值变化，所记录的结果正确的是( ) A B C D 电解质溶液HCl AgNO3BaCl2KOH pH值变化减小增大不变增大 5．电解硫酸溶液时，放出25mL(标况)O2，若以等量的电量在同样条件下电解盐酸溶液，所放出的气体的体积最接近下列数据中的( ) A．45mL B．50mL C．75mL D．100mL 6．用惰性电极电解pH==6的CuSO4溶液500mL，当电极上有16mg铜析出时，溶液的pH值约是(设电解前后溶液体积变化可以忽略，阴极上没有H2析出) ( ) A．1 B．3 C．6 D．9 7．用指定材料做阳极和阴极来电解一定浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液物质为甲溶液原来的浓度，则合适的组合是( ) 阳极阴极溶液甲物质乙 A．Pt Pt NaOH NaOH固体 B．Pt Pt H2SO4H2O C．C Pt NaCl 盐酸 D．粗铜精铜CuSO4Cu(OH)2 8．如图所示，图中四种装置工作一段时间后，测得导线上均通过了0．002mol电子，此时溶液的pH值由小到大的排列顺序为(不考虑溶液的水解和溶液的体积变化) A．①<②<③<④B．②<①<③<④C．②<①<④<③D．①<②<④<③9．用惰性电极分别电解下列各物质水溶液一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前浓度的是( )
第25节 电解原理的应用 【知识梳理】 1．电解饱和食盐水 (1)电极反应 阳极反应式：_______________________________ 阴极反应式：_______________________________ (2)总反应方程式：____________________________________________ 离子反应方程式：_________________________________________ (3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。 2．电镀 右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题： (1)镀件作_______极，镀层金属银作_______极。 (2)电解质溶液是_____________________________。 (3)电极反应：_________________________；阴极：____________________________。 (4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。 3．电解精炼铜 (1)电极材料：阳极为__________；阴极为_________。 (2)电解质溶液：含Cu 2＋ 的盐溶液。 (3)电极反应： 阳极：Zn －2e －===Zn 2＋、Fe －2e －===Fe 2＋、Ni －2e －===Ni 2＋、Cu －2e －===Cu 2＋ ； 阴极：Cu 2＋＋2e － ===Cu 。 4．电冶金 利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na 、Ca 、Mg 、Al 等。 (1)冶炼钠 2NaCl(熔融)=====通电 2Na ＋Cl 2↑ 电极反应：阳极：__________________________；阴极：_________________________。 (2)冶炼铝 2Al 2O 3(熔融)=====通电 4Al ＋3O 2↑ 电极反应：阳极：____________________________；阴极：__________________________。 深度思考 1．(1)电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？ __________________________________________________________________________________ (2)氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？ ______________________________________________________________________________ 2．电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？ 银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。 题组一 电解原理的“常规”应用 1．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是( ) A ．氯碱工业中，X 电极上反应式是4OH －－4e － ===2H 2O ＋O 2↑ B ．电解精炼铜时，Z 溶液中的Cu 2＋ 浓度不变 C ．在铁片上镀铜时，Y 是纯铜 D ．制取金属镁时，Z 是熔融的氯化镁 2．使用氯化钠作原料可以得到多种产品。 (1)实验室用惰性电极电解100 mL 0.1 mol·L － 1 NaCl 溶液，若阴阳两极均得到11 2 mL 气体(标准状况)，则所得溶液的物质的量浓度是______________(忽略反应前后溶液体积的变化)。 (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氯化钠溶液，通电时，为使Cl 2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是________(填字母序号)。 A ．a 为正极，b 为负极；NaClO 和NaCl B ．a 为负极，b 为正极；NaClO 和NaCl C ．a 为阳极，b 为阴极；HClO 和NaCl D ．a 为阴极，b 为阳极；HClO 和NaCl (3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较长时间不变色。该同学换上的电解材料是__________(用元素符号表示)，总的反应式是 __________________________________________________________________。 题组二 电解原理的“不寻常”应用 (一)处理废水 3．某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理 示意图如下，下列说法不正确的是 ( ) A ．A 接电源负极 B ．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为 Cr 2O 2－7＋6Fe 2＋＋14H ＋===2Cr 3＋＋6Fe 3＋ ＋7H 2O C ．阴极区附近溶液pH 降低 D ．若不考虑气体的溶解，当收集到H 2 13.44 L(标准状况)时，有0.1 mol Cr 2O 2－ 7被还原 (二)制备物质 4．电解尿素[CO(NH 2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下： 电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极。 (1)A 极为________，电极反应式为______________________________________。 (2)B 极为________，电极反应式为_______________________________________。 (三)处理废气 5．用NaOH 溶液吸收烟气中的SO 2，将所得的Na 2SO 3溶液进行电解，可循环再生NaOH ，同时 得到H 2SO 4，其原理如图所示。(电极材料为石墨 )
人教版(2019)选择性必修1《4.2.2 电解原理的应用》练习卷 一、单选题（本大题共13小题，共39.0分） 1.下图中能验证饱和食盐水(含酚酞)电解产物的装置是(下列各图中的电极均为惰性电极)() A. B. C. D. 2.如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电 子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是() A. 外电路的电流方向为：X→外电路→Y B. 若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn C. SO42?移向X电极，Y电极上有氢气产生 D. X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 3.以硫酸铜溶液做电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述正确的是() ①粗铜与直流电源正极相连； ②阴极发生的反应为Cu2++2e?→Cu； ③电解液中每通过3.01×1023个电子，得到的精铜质量为16g； ④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥。 A. ①③ B. ①② C. ③④ D. ②③ 4.用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示．下列说 法中正确的是() A. 燃料电池工作时，正极反应为：O2+4H++4e?=2H2O B. a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出 C. a极是纯铜，b极是粗铜时，可以达到铜的精炼目的 D. a、b两极均是石墨时，在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等
5.在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是() 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. 铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子 D. 锌用阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子 6.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是() A. 通电后，Ag+向阳极移动 B. 银片与电源负极相连 C. 该电解池阴极的电极反应可表示为Ag++e?=Ag D. 当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 7.下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是() A. 电解熔融AlCl3 B. 加热CaCO3 C. 电解熔融NaCl D. 氯化钠与铝粉高温共热 8.如图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理 工业废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量，常温下需向废氨 水中加入适量硝酸，调节溶液的pH约为5.下列说法正确的是() A. 阴极的电极反应式为2H2O?4e?=4H++O2↑ B. 阳极的电极反应式为O2+2H++2e?=H2O2 C. 处理废氨水的过程中所发生的反应为3H2O2+2NH3?H2O=8H2O+N2↑ D. 电解过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大 9.如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度均相同且足量，当两装置电路中通过的电子都 是1mol时，下列说法不正确的是()