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    4·2 电解池的原理 -高二化学精品学案(人教版2019选择性必修1)
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    高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池学案

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    这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池学案,共14页。学案主要包含了电解,电解池的基本规律,电极方程式的书写,常见电解类型的电解规律等内容,欢迎下载使用。


    知识精讲
    实验探究——电解CuCl2溶液
    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
    【答案】正极氧化负极还原阳极阴极负阴阳正
    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)>F-。
    2. 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
    【答案】
    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___。
    【答案】Ba(NO3)2、H2SO4、HNO3AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4HCl、BaCl2CuCl2
    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___________
    【答案】
    (1)4OH--4e-=O2↑+2H2O或2H2O-4e-=O2↑+4H+
    (2)Cu2++2e-=Cu
    (3)2H2OO2↑+2H2↑
    (4)2Cl--2e-=Cl2↑Cu2++2e-=Cu
    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0.05 ml·L−1的CuCl2溶液,B池中加入0.1 ml·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∶1B.1∶1∶2∶1
    C.2∶1∶1∶1D.2∶1∶2∶1
    【答案】A
    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)。
    【答案】正极2H2O-4e-=O2↑+4H+不变2KCl+2H2OCl2↑+H2↑+2KOH13
    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)400 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)=0.6 ml·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2.24 L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为400 mL,下列说法正确的是
    A.原混合溶液中c(K+)为0.1 ml·L-1
    B.上述电解过程中共转移0.2 ml电子
    C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 ml
    D.电解后溶液中c(H+)为0.2 ml·L-1
    【答案】A
    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.0.1 ml CuOB.0.1 ml CuCO3
    C.0.075 ml Cu(OH)2D.0.05 ml Cu2(OH)2CO3
    【答案】D
    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0.15mlO2时,乙中c电极增重19.2g
    C.a电极的电极反应式为:N2H4-4e−+4OH−=N2+4H2O
    D.燃料电池甲中OH−通过阴离子交换膜向a电极方向移动
    【答案】B
    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Cl2B.H2和O2C.Cu和Cl2D.Cu和O2
    【答案】C
    【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
    A.AB.BC.CD.D
    【答案】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、K2SO4B.AgNO3、CuCl2、 Cu(NO3)2
    C.CaCl2、 KOH、NaNO3D.CuSO4、Na2SO4、KCl
    【答案】D
    【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。
    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-
    【答案】C
    【题5】(2021·黑龙江·哈师大附中高一期末)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.0.1 ml·L-1B.0.2 ml·L-1C.1 ml·L-1D.2 ml·L-1
    【答案】C
    【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O2
    D.若M电极材料换成Cu,则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变
    【答案】B
    【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__。
    【答案】BC负Cu2++2e-=Cu2Cl--2e-=Cl2↑CuCl2Cu+Cl2↑Cu-2e-=Cu2+
    【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___________。
    【答案】
    (1)Ag石墨(C)或Pt或
    (2)、、、、NaCl
    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Cl2B.Cu和Cl2C.H2和O2D.Cu和O2
    【答案】B
    【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
    【答案】B
    【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
    【答案】A
    【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
    【答案】B
    【练5】(2017·湖北·高二月考)用石墨作电极完全电解含1 ml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
    A.AB.BC.CD.D
    【答案】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1ml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_______。
    【答案】BC负Cu2++2e-=CuCuCl2Cu+Cl2↑22.4LCu-2e-=Cu2+Fe2++2e-=Fe
    【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”),通入电极的电极反应式为___________。
    (2)乙池中A(石墨)电极的名称为___________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)。总反应的离子方程式为___________。
    (3)当乙池中B极质量增加21.6g时,甲池中理论上消耗的体积为___________mL(标准状况下),丙池中___________极析出___________g铜。
    (4)若丙池中电极不变,将其溶液换成溶液,电键闭合一段时向后。甲中溶液的pH将___________(填“增大”“减小”或“不变”);丙中溶液的pH将___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
    【答案】
    (1)原电池
    (2)阳极
    (3)1120D6.4
    (4)减小不变
    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-===Cu
    a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 \(=====,\s\up7(电解))Cu + Cl2↑
    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
    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:4H++ 4e-=== 2H2↑
    阳极:4OH-- 4e-=== 2H2O + O2↑
    总反应:2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑+ O2↑
    变小
    加适
    量水
    NaOH
    变大
    Na2SO4
    不变
    电解
    电解质型
    CuCl2
    阴极:Cu2++ 2e-=== Cu
    阳极:2Cl-- 2e-=== Cl2↑
    总反应:CuCl2eq \(=====,\s\up7(通电)) Cu + Cl2↑
    变大
    加CuCl2
    放H2
    生碱型
    NaCl
    阴极:2H++ 2e-=== H2↑
    阳极:2Cl-- 2e-=== Cl2↑
    总反应:2NaCl + 2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2NaOH + H2↑+ Cl2↑
    变大
    通HCl气体
    放O2
    生酸型
    CuSO4
    阴极:2Cu2++ 4e-=== 2Cu
    阳极:4OH-- 4e-=== 2H2O + O2↑
    总反应:2CuSO4 + 2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2Cu + 2H2SO4 + O2↑
    变小
    加CuO
    X
    Y
    A
    AgNO3
    Na2CO3
    B
    Cu(NO3)2
    Pb(NO3)2
    C
    FeSO4
    Al2(SO4)3
    D
    MgSO4
    CuSO4
    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
    选项
    X溶液
    物质Y
    A
    CuCl2
    1 ml Cu(OH)2
    B
    KOH
    1 ml KOH
    C
    Na2SO4
    1 ml H2SO4
    D
    AgNO3
    0.5 ml Ag2O
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