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A 锌 石墨 负极 CuSO 4 B石墨 石墨 负极 NaOH C银 铁 正极 AgNO 3D 铜 石墨 负极 CuCl 2答案 A2．在水中加等物质的量的Ag ＋、Pb 2＋、Na ＋、SO 2－4、NO －3、Cl －，该溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为( )A ．35.5∶108B ．16∶207C ．8∶1D ．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↓、Pb 2＋＋SO 2－4===PbSO 4↓，最后溶液就成了NaNO 3溶液；而电解NaNO 3溶液，实质上就是电解水，电解方程式为2H 2O=====电解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。

3．在100 mL H 2SO 4和CuSO 4的混合液中，用石墨作电极电解，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况下)，则原混合液中，Cu 2＋的物质的量浓度为( )A ．1 mol·L －1B ．2 mol·L －1C ．3 mol·L －1D ．4 mol·L －1答案 A解析 两极均收集到气体时，阴极是Cu 2＋放电后，H ＋又放电生成氢气；阳极是OH －放电生成氧气。

n (H 2)＝n (O 2)＝2.24 L/22.4 L·mol －1＝0.1 mol ，由电子守恒得n (Cu 2＋)×2＋n (H 2)×2＝n (O 2)×4，即：c (Cu 2＋)×0.1 L×2＋0.1 mol×2＝0.1 mol×4，解得：c (Cu 2＋)＝1 mol·L －1，本题考查在阳离子阴极的放电顺序，Cu 2＋>H ＋。

4．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH 。

则电解过程中转移的电子的物质的量为( )A ．0.1 molB ．0.2 molC ．0.3 molD ．0.4 mol 答案 D解析 由电解CuSO 4溶液的反应的化学方程式2CuSO 4＋2H 2O=====电解2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4知，电解过程中只析出Cu 和放出O 2，故电解后加入CuO 就可以复原。

但本题提示加入0.1 mol Cu(OH)2可以复原，说明电解过程中不仅有CuSO 4被电解，还有H 2O 被电解。

0.1 mol Cu(OH)2相当于0.1 mol CuO 和0.1 mol H 2O ，由电子守恒0.1 mol CuO ～0.1 mol Cu ～0.2 mol e －，0.1 mol H 2O ～0.1 mol H 2～0.2 mol e －，共计0.4 mol e －。

练方法技巧5．在25 ℃时，将铜电极插入一定量的饱和硫酸钠溶液中进行电解，通电一段时间后，阴极逸出a mol 气体，同时有b g Na 2SO 4·10H 2O 晶体析出。

若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数是( )A.b b ＋18a ×100% B.b b ＋36a ×100% C.71b 161b ＋36a ×100% D.71b 161b ＋18a×100% 答案 C解析 用铜作电极时，阳极上铜失去电子被氧化，电极反应为Cu －2e －===Cu 2＋；阴极上生成H 2，电极反应为2H ＋＋2e －===H 2↑，阴极区产生的OH －与阳极区产生的Cu 2＋结合生成Cu(OH)2沉淀。

总反应为Cu ＋2H 2O=====通电Cu(OH)2＋H 2↑，即阴极每生成a mol H 2，就有2a mol水被电解，发生电解的水与析出的Na 2SO 4·10H 2O 晶体可以组成该温度下的饱和溶液。

该饱和溶液的质量为b g ＋2a mol×18 g·mol －1＝(b ＋36a ) g ，溶质的质量为142322×b g 。

故w (Na 2SO 4)＝142b322b ＋36a ×100%＝71b 161b ＋36a×100%。