课时41 电解池
【考试说明详解】
【要求】①了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。 【解读】了解电解池的构造特点和工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和电解反应式。 【自学达标】 一、电解是使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在两极上发生 ，把 转化为 的过程。其装置叫电解池，由 、 、 、 (或熔融电解质)构成。
1、阴极：(阴极电极材料的本身受到保护，不参与反应)应是溶液中较易得电子的阳离子在阴极上得电子而被还原，在阴极得电子的难易顺序为： >(H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>A13+>Mg2+>Na+。当此放电顺序适用于阳离子浓度相差不大时，顺序要有相应的变动(当溶液中H+只来自于水电离时，H+的放电顺序介于A13+和Zn2+之间)。
2、阳极：①如果用惰性电极(如 等)做阳极，则溶液中较易失电子的 在阳极上失电子而被氧化。②如果用活泼金属做阳极，则阳极依 的顺序本身失电子被氧化成为阳离子进入溶液，失电子能力顺序：K>Ca>Na>…>Hg>Ag>S2-> >OH->NO3->SO42->F-。 【引导探究】
1.电解原理：使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在 引起 的过程。 2.电解池（也叫电解槽）：把 转变为 的装置。 3.电解池的组成和工作原理（电解CuCl2溶液）
【典例分析】
例1．如图为以惰性电极进行电解：
（1）写出A、B、C、D各电极上的电极方程式： A. ， B. ， C. ， D. 。
（2）在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量之比为 。 解析 该题在串联的条件下进行电解。A、B、C、D分别发生如下反应：
Cu2+ + 2 e- → Cu；2 Cl- → Cl2↑+ 2 e-；2 Ag+ + 2 e- → 2 Ag ；4 OH- → 2 H2O + O2↑+4e-。由得失电子守恒可知在四个电极依次析出物质的物质的量之比为n（Cu）∶n(Cl2)∶n(Ag)∶n(O2)=2∶2∶4∶1。
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答案 （1）Cu2+ + 2 e- → Cu；2 Cl- → Cl2↑+ 2 e-；2 Ag+ + 2 e- → 2 Ag ；4 OH- → 2 H2O + O2↑+4e-。 （2）2∶2∶4∶1 例2．(09全国卷Ⅰ）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH
溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%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：
①电源的N端为 极；
②电极b上发生的电极反应为 ；
③列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积： ；
④电极c的质量变化是 g；
⑤电解前后各溶液的酸、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？
－－
答案：（1）①正极 ②4OH-4e=2H2O + O2↑。③2.8L ④16g ⑤甲增大，因为相当于
－＋
电解水；乙减小，OH放电， H增多。丙不变，相当于电解水。
(2)可以 因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应
＋－
解析：（1）①乙中C电极质量增加，则c处发生的反应为：Cu2+2e=Cu，即C处为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。丙中为K2SO4，相当于电解水，设电解的水的质量为xg。由电解前后溶质质量相等有，100×10%=（100-x）
×10.47%，得x=4.5g，故为0.25mol。由方程式2H2+O2 2H2O可知，生成2molH2O，转移4mol电子，所以整个反应中转化0.5mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的。②甲中为NaOH，相当于电解H2O，阳极b处为阴离
－－－
子OH放电，即4OH-4e=2H2O + O2↑。③转移0.5mol电子，则生成O2为
＋－
0.5/4=0.125mol，标况下的体积为0.125×22.4=2.8L。④Cu2+2e=Cu，转移0.5mol电子，则生成的m(Cu)=0.5/2 ×64 =16g。⑤甲中相当于电解水，故NaOH的浓度增大，pH变
＋－＋
大。乙中阴极为Cu2放电，阳极为OH放电，所以H增多，故pH减小。丙中为电解水，对于K2SO4而言，其pH几乎不变。（2）铜全部析出，可以继续电解H2SO4，有电解液即可电解。 【达标自测】
1．如图所示，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。符合这一情况的是附表中的（ ）
a极板 b极板 X电极 Z溶液 A CuSO4 锌 石墨 负极
B NaOH 石墨 石墨 正极
C AgNO3 银 铁 正极
D CuCl2 铜 石墨 负极 2
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2．将铁片和铜片用导线连接置于同一浓硝酸溶液中，下列各叙述正确的是（ ）
－－
A．铁片上发生氧化反应Fe – 3e == Fe3+ B．铜片上发生还原反应 2H++2e- = H2
－－
C．铜片上发生氧化反应 Cu–2e == Cu2+ D．溶液中NO3的浓度基本不变 3．如图右图所示，在一U型管中装入含有紫色石蕊的Na2SO4试液，通直流电，一段时间后U型管内会形成一个倒立的三色 ―彩虹‖，从左到右颜色的次序是
A、蓝、紫、红 B、红、蓝、紫 C、红、紫、蓝 D、紫、红、蓝
4．某学生设计了一个―黑笔写红字‖的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是（ ）
A．铅笔端作阳极，发生还原反应 B．铂片端作阴极，发生氧化反应 C．铅笔端有少量的氯气产生 D．a点是负极，b点是正极 5．用惰性电极进行电解，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pH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
6．用铂电极(惰性)电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2 的是 ( ) A．稀NaOH溶液 B．HCl溶液 C．酸性CuSO4溶液 D．酸性AgNO3溶液 7． 如图电解池中装有硫酸铜溶液，选用不同材料的电极进行电解。下列说法正确的是 （ B ）
8．下图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是（ ） A.从E口逸出的气体是H2 B.从B中加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性 C.标准状况下每生成22.4 L Cl2,使产生2 mol NaOH D.完全电解后加适量盐酸可以恢复到电解前的浓度 9．近年来，加―碘‖食盐较多使用了碘酸钾（KIO3），在工业上可用电解法制取，以石墨和铁为电极电解KI溶液制取KIO3。电解时，石墨作_________（填―阳极‖或―阴极‖），石墨电极上的电极反应式是________________________，电解过程中铁电极附近溶液pH_____（填―变大‖、―变小‖或―不变‖）。 10．工业上为了处理含有Cr2O72-酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水加入适量NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。请回答下列问题：
(2)写出Cr2O72-变为Cr3+离子方程式：________________。 (3)废水由酸性变为碱性的原因是________________。
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【综合提高】 11．（09安徽卷12）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，点解总反应：2Cu+H2O==Cu2O+H2O。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0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。 12．（2008年上海）取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH
试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色。则下列说法错误的是 A．b电极是阴极 B．a电极与电源的正极相连接 C．电解过程中，水是氧化剂 D．b电极附近溶液的pH变小 13．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液, 电解一段时间后, 再加入W, 能使溶液恢复到电解前的状态, 符合题意的组是 ( ) A B C X C Pt C Y Fe Cu C Z NaCl CuSO4 H2SO4 W H2O CuSO4溶液 H2O
D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体 14．能源是人类生活和社会发展的基础，研究化学反应中的能量变化，有助于更好地利用化学反应为生产和生活服务。在生产和生活中经常遇到化学能与电能的相互转化。在下列甲、乙两装置中，甲中负极电极反应式为 ，溶液中的阳离子向 极移动；
乙图表示一个电解池，装有电解液a，a是饱和NaCl溶液，X、Y都是惰性电极，通过导线与直流电源相连。实验开始时，同时在两极各滴入几滴酚酞试液，则
(1)电解过程中反应的总化学方程式为
； X极附近观察到的现象是
______。 (2)Y电极上的电极反应式为
___________________； 检验该电极反应产物的方法是
___________。
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