電解池的原理（學(xué)生版）人教2019選擇性必修1 高二化學(xué) 精講專練 學(xué)案

第26講第26講電解池的原理知識(shí)導(dǎo)航知識(shí)導(dǎo)航知識(shí)精講知識(shí)精講實(shí)驗(yàn)探究——電解CuCl2溶液實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)分析電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，形成閉合回路b極上逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì)析出金屬銅，Cu2++2e-Cua極上產(chǎn)生刺激性氣味的氣體，使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)產(chǎn)生了氯氣，2Cl--2e-Cl2↑電解CuCl2溶液的總反應(yīng)：CuCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Cu+Cl2↑【原理分析】1.CuCl2電離：CuCl2Cu2++2Cl-H2O電離：H2O?H++OH-2.溶液中存在的離子Cu2+、Cl-、H+、OH-自由移動(dòng)。通電后，在電場的作用下，離子作定向移動(dòng)，即Cu2+、H+移向a極，Cl-、OH-移向b極。3.a極反應(yīng)式：Cu2++2e-Cu，b極反應(yīng)：2Cl--2e-Cl2↑總反應(yīng)：CuCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Cu+Cl2↑或Cu2++2Cl-eq\o(=,\s\up7(電解))Cu+Cl2↑一、電解、電解池、放電1．電解：使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。2．電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，叫做電解池，也叫電解槽。3.放電：當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí)，失去/獲得電子，發(fā)生氧化/還原反應(yīng)的過程，稱為放電。二、電解池的基本規(guī)律構(gòu)成條件①直流電源；②兩個(gè)電極；③閉合回路；④電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)電極陽極與電源_______相連，發(fā)生_______反應(yīng)陰極與電源_______相連，發(fā)生_______反應(yīng)離子流向陰離子移向______；陽離子移向______電子流向電源____極流向電解池____極；電解池____極流向電源____極三、陰、陽極的放電順序1.陽極放電順序（1）若是活性電極做陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；（2）若是Pt、Au、C等惰性電極作陽極，則僅是溶液中的陰離子放電。即：活潑金屬＞S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞SO42-等（含氧酸根離子）＞F-。2.陰極放電順序（1）陰極上放電的總是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子，與電極材料無關(guān)；（2）氧化性強(qiáng)的離子先放電，放電順序如下：Ag+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。3.放電后的產(chǎn)物陽極陰極反應(yīng)物活潑金屬S2-I-Br-Cl-OH-金屬陽離子H+產(chǎn)物金屬離子SI2Br2Cl2O2金屬H2四、電極方程式的書寫1.寫出溶液中存在的離子并比較放電順序2.根據(jù)氧化還原或題目信息，判斷產(chǎn)物并寫出電極反應(yīng)舉個(gè)例子——用惰性電極電解氯化鉀溶液陰極：陰極：K+＜H+陽極：Cl-＞OH-陰極：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-陽極：2Cl--2e-=Cl2↑總反應(yīng)：2KCl+2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2KOH+H2↑+Cl2↑五、常見電解類型的電解規(guī)律類型電解質(zhì)反應(yīng)式溶液pH復(fù)原方法電解水型H2SO4陰極：_________________________陽極：_________________________總反應(yīng)：___________________________________NaOH______Na2SO4______電解電解質(zhì)型CuCl2陰極：_________________________陽極：_________________________總反應(yīng)：___________________________________放H2生堿型NaCl陰極：_________________________陽極：_________________________總反應(yīng)：___________________________________放O2生酸型CuSO4陰極：_________________________陽極：_________________________總反應(yīng)：___________________________________思考與交流：上述各種電解類型中，陰極、陽極附近的pH如何變化？對點(diǎn)訓(xùn)練對點(diǎn)訓(xùn)練題型一：放電順序與放電產(chǎn)物的判斷【例1】電解CuCl2與NaCl的混合溶液(惰性電極)，陰極上和陽極上最先析出的物質(zhì)為A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2【變1】用惰性電極電解等物質(zhì)的量Na2SO4、AgNO3、KCl的混合液，最先從陰極和陽極上析出的物質(zhì)分別是A．H2和Cl2 B．Ag和Cl2 C．H2和O2 D．Ag和O2【變2】采用惰性電極從、、Cl-、Cu2+、Ba2+、Ag+、H+選出適當(dāng)離子組成的電解質(zhì)（非熔融態(tài)下），并電解，(1)若兩極分別放出H2和O2，電解質(zhì)可能為___。(2)若陰極析出金屬，陽極放出O2，電解質(zhì)可能為___。(3)若兩極分別放出氣體，且體積比為1：1，電解質(zhì)可能為___。(4)若既無O2也無H2放出，則電解質(zhì)可能為___。題型二：電極方程式的書寫【例3】用情性電極電解下列溶液（1）電解KNO3溶液陽極反應(yīng)___________（2）電解CuCl2溶液陰極反應(yīng)___________（3）電解氫氧化鈉溶液的總反應(yīng)___________（4）電解CuSO4與NaCl混合溶液開始時(shí)陽極反應(yīng)___________，陰極反應(yīng)___________題型三：電解池中的計(jì)算【例4】如圖所示的A、B兩個(gè)電解池中的電極均為鉑，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，進(jìn)行電解。a、b、c、d四個(gè)電極上所析出的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1題型四：電解池的基本原理【例6】在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時(shí)，銅電極質(zhì)量增加2.16g。請回答下列問題：(1)Y電極為直流電源的___________極。(2)B中陽極的電極反應(yīng)式為___________。(3)C中pH變化：___________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(4)A中反應(yīng)的方程式為___________。若A中KCl溶液的體積是200mL，電解后，溶液的pH為___________(設(shè)電解前后溶液體積不變)?！咀?】在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計(jì)了一種新的工藝方案(原理如圖)，下列說法不正確的是A．電源a端為負(fù)極B．Fe3+對總反應(yīng)起催化作用C．陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式為2HCl-2e-=2H++Cl2D．電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，需要消耗11.2LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)題型五：電解池的分段電解【例9】用石墨電極電解50mLCuSO4的溶液，兩極上均收集到4.48L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則原混合液中Cu2＋物質(zhì)的量濃度為A．1mol·L－1 B．2mol·L－1 C．3mol·L－1 D．4mol·L－1【變9-3】如圖所示的裝置，通電一段時(shí)間后，測得甲池中某電極質(zhì)量增加2.16g，乙池中某電極上析出6.4g某金屬，下列說法正確的是A．甲池是b極上析出金屬銀，乙池是c極上析出某金屬B．甲池是a極上析出金屬銀，乙池是d極上析出某金屬C．某鹽溶液可能是CuSO4溶液D．某鹽溶液可能是Mg(NO3)2溶液題型六：電解質(zhì)溶液的復(fù)原【變10-2】用惰性電極電解硫酸銅溶液，整個(gè)過程轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氣體總體積的關(guān)系如圖所示(氣體體積均在相同狀況下測定)。欲使溶液恢復(fù)到起始狀態(tài)，向溶液中加入()A．0.1molCuO B．0.1molCuCO3C．0.075molCu(OH)2 D．0.05molCu2(OH)2CO3題型七：原電池與電解池串聯(lián)【變11-1】已知某鋰離子電池的總反應(yīng)為LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2，鋰硫電池的總反應(yīng)為2Li+SLi2S有關(guān)上述兩種電池說法正確的是A．鋰離子電池放電時(shí)，Li+向負(fù)極遷移B．鋰硫電池充電時(shí)，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)C．兩種電池的負(fù)極材料相同D．圖中表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電提分特訓(xùn)提分特訓(xùn)【題1】用惰性電極電解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段時(shí)間陰極和陽極上析出的物質(zhì)分別是A．H2和Cl2 B．H2和O2 C．Cu和Cl2 D．Cu和O2【題2】如圖所示電解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c、d均為鉑電極，在電解過程中b電極有氣體逸出，d電極質(zhì)量增大。符合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一項(xiàng)是XYAAgNO3Na2CO3BCu(NO3)2Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DMgSO4CuSO4A．A B．B C．C D．D【題3】用惰性電極電解下列各組中的三種溶液，電解過程中，溶液中pH依次為減小、不變、增大的是A．HCl、HNO3、K2SO4 B．AgNO3、CuCl2、Cu(NO3)2C．CaCl2、KOH、NaNO3 D．CuSO4、Na2SO4、KCl【題5】在100mLH2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作電極進(jìn)行電解，兩極上均收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則原混合液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為A．0.1mol·L-1 B．0.2mol·L-1 C．1mol·L-1 D．2mol·L-1【題7】如圖所示，A、B、C三個(gè)裝置的燒杯中分別盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三個(gè)裝置中屬于電解池的是__。(2)A池中Zn是__極，Cu極的電極反應(yīng)式為__。(3)B池中Pt棒上的電極反應(yīng)為__。B池中的總反應(yīng)化學(xué)方程式為__。(4)C池中Cu極電極反應(yīng)式為__?！绢}9】回答下列問題（1）請你將反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，并回答下列問題：①該電池的正極材料可以是___________，也可選用___________等代替。②畫出你所設(shè)計(jì)的雙液原電池的裝置圖，并標(biāo)注出電極材料和電解質(zhì)溶液。___________③寫出電極反應(yīng)式：負(fù)極___________，正極___________。④該電池負(fù)極材料質(zhì)量減重3.2g，則電路中通過的電子的數(shù)目為___________。（2）從、、Na+、Cu2+、Ag+、Cl-等離子中選出適當(dāng)?shù)碾x子組成電解質(zhì)，采用惰性電極對其溶液進(jìn)行電解。(注意：請?zhí)顚憹M足條件的所有電解質(zhì)的化學(xué)式)①若兩極分別放出H2和O2時(shí)，電解質(zhì)可能為___________(填化學(xué)式，下同)。②若陰極析出金屬，陽極放出氣體，電解質(zhì)可能為___________。③若兩極分別放出氣體，且氣體體積比為1∶1時(shí)，電解質(zhì)只能為___________。提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】用惰性電極電解CuSO4和NaCl的混合溶液，開始時(shí)陰極和陽極上分別析出的物質(zhì)是A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2【練2】在某電解質(zhì)溶液里，用M和N作電極，通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)M極質(zhì)量減小，N極質(zhì)量增大，符合這一情況的是（）A．電解質(zhì)溶液是稀硫酸 B．金屬M(fèi)是陽極，金屬N是陰極C．M和N都是石墨電極 D．M是陰極，N是陽極【練3】用石墨電極電解稀硫酸的過程中，溶液pH的變化情況為A．逐漸減小 B．逐漸增大 C．不改變 D．先減小，后增大【練4】用惰性電極電解飽和食鹽水，下列說法正確的是A．電解過程中，Cl－向陽極方向移動(dòng)，發(fā)生還原反應(yīng)B．電解一段時(shí)間后，陰極附近溶液pH增大C．電解池中的總反應(yīng)為：2H++2Cl－＝H2↑+Cl2↑D．欲使電解池中的溶液恢復(fù)到電解前狀態(tài)，應(yīng)加入適量濃鹽酸【練5】用石墨作電極完全電解含1mol溶質(zhì)X的溶液后，向溶液中加入一定量的物質(zhì)Y能使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài)是選項(xiàng)X溶液物質(zhì)YACuCl21molCu(OH)2BKOH1molKOHCNa2SO41molH2SO4DAgNO30.5molAg2OA．A B．B C．C D．D【練6】如圖所示，A、B、C三個(gè)裝置的燒杯中分別盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B、C三個(gè)裝置中屬于電解池的是_______。(2)A池中Zn是_______極，Cu極的電極反應(yīng)式為_______。(3)B池中的總反應(yīng)化學(xué)方程式為_______，若將B池的溶液換成飽和的食鹽水，當(dāng)電路中通過1mol電子時(shí)兩極共產(chǎn)生的氣體體積為_______(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(4)C池中Cu極電極反應(yīng)式為_______。(5)某化學(xué)學(xué)習(xí)小組在學(xué)完原電池后，以Zn+Fe2+=Zn2++Fe為電池總反應(yīng)設(shè)計(jì)電池，該電池的正極反應(yīng)式為_______。【練7】某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)。觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題：（1）甲池為___________(填“原電池”、“電解池”或“電鍍池”)，