高中化学 (知识清单+对点训练+课后作业)第二单元第3课时 电解池的工作原理(含解析)苏教版选修4

第3课时 电解池的工作原理

[目标要求] 1.理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法。2.掌握电解电极反应方程式的书写。3.了解电解反应的一般规律。

一、电解

1．概念 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．特点 (1)电解是最强有力的氧化还原手段，是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的。 (2)电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。 二、电解池

1．定义

把电能转化成化学能的装置。

2．形成条件

(1)直流电源；

(2)两个电极：与电源正极相连的一极是阳极；与电源负极相连的一极是阴极；

(3)电解质溶液或熔融电解质；

(4)形成闭合回路。

3．装置及电极反应

以电解CuCl 2溶液为例

(1)装置

(2)电极反应

阴极 Cu 2＋＋2e －===Cu 发生还原反应

阳极 2Cl －－2e －===Cl 2发生氧化反应

总反应 CuCl 2=====电解

Cu ＋Cl 2↑

4.电子流向和离子流向

(1)电子流向

电源负极―→电解池阴极

电解池阳极―→电源正极

(2)离子流向

阳离子―→电解池阴极

阴离子―→电解池阳极

5．电解熔融NaCl 时的电极反应式为

阳极：2Cl －－2e －===Cl 2↑(氧化反应)；

阴极：2Na ＋＋2e －===2Na(还原反应)。

知识点一 电解池

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 ．无论电解何种物质，阳极上失电子数都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

答案 B

解析与负极相连的是阴极。电解氯化铜时，阳极上有氯气生成，阴极上有铜析出；电解NaCl溶液时，水参加了反应，而电解CuCl2溶液时，水没有参加反应。

2．学生欲完成反应Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑而设计了下列四个实验，你认为可行的是( )

答案 C

知识点二电解原理

3.

上图是电解CuCl2溶液的装置，两个电极是石墨电极，则下列有关判断正确的是( ) A．a为负极、b为正极 B．a为阳极、b为阴极

C．电解过程中，Cl－浓度不变 D．电解过程中，d电极质量增加

答案 D

解析电流的方向是从正极到负极，根据图中电流方向，可知a为电源的正极，b为电源的负极，所以A项错误；在电解池中c、d才称为阳、阴极，所以B项错误；在电解过程中，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，所以溶液中的Cl－浓度减小，C项错误；c与电源正极相接是阳极，d与电源的负极相接是阴极，所以c电极上析出氯气，d 电极上析出金属铜，质量增加，所以D项正确。

4.Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所

通电

示，电解总反应为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

D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成

答案 A

解析由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H＋放电，电极反应为 2H＋＋2e－===H2↑，A选项正确；阴极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D选项错误。

5.如图为直流电源电解稀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

C ．a 电极附近呈红色，b 电极附近呈蓝色

D ．a 电极附近呈蓝色，b 电极附近呈红色

答案 D

解析 Na 2SO 4===2Na ＋＋SO 2－4，H 2O H ＋＋OH －，SO 2－4和OH －移向b 电极，Na ＋和H ＋移向a

电极，在b 电极上：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，在a 电极上：2H ＋＋2e －===H 2↑，所以产生的

气体体积a 电极的大于b 电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a 电极上H ＋放电，

所以a 电极附近的c (OH －)>c (H ＋)，滴加石蕊溶液，a 电极附近呈蓝色，同理b 电极附近呈红

色。

知识点三 电解规律应用

6．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内的物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )

A ．AgNO 3[AgNO 3]

B ．NaOH[H 2O]

C ．KCl[KCl]

D ．CuSO 4[Cu(OH)2]

答案 B

解析 A 项：4AgNO 3＋2H 2O=====电解4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3

脱离反应体系的物质是4Ag ＋O 2，相当于2Ag 2O ，所以应当加入适量Ag 2O 才能复原。(加

入AgNO 3，会使NO －3的量增加)；B 项：2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑ 脱离反应体系的是2H 2＋O 2，相

当于2H 2O ，加入适量水可以复原。C 项：2KCl ＋2H 2O=====电解2KOH ＋H 2↑＋Cl 2↑ 脱离反应体系

的是H 2＋Cl 2，相当于2HCl ，应通入适量HCl 气体才能复原。(加入盐酸时，同时也增加了水)

D 项：2CuSO 4＋2H 2O=====电解2H 2SO 4＋2Cu ＋O 2↑ 脱离反应体系的是2Cu ＋O 2，相当于2CuO ，加入

适量CuO 可以复原。

7．用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间后，溶液的pH 变小，并且在阳极得到0.56 L 气体，阴极得到1.12 L 气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是( )

A ．稀盐酸

B ．KNO 3溶液

C ．CuSO 4溶液

D ．稀硫酸

答案 D

解析 阳极与阴极产生的气体体积比为0.56 L 1.12 L ＝12

，相当于电解水，pH 变小说明电解了含氧酸。

练基础落实

1．如图中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