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2020-2021学年第三节 电解池第2课时教案设计
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这是一份2020-2021学年第三节 电解池第2课时教案设计，共15页。
1．熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式。
2．学会电解的有关计算。
1．氯碱工业
通过电解饱和食盐水可制得烧碱、氯气和氢气，三种重要的工业原料。
电极反应方程式：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，
阴极：2H＋＋2e－===H2↑，
总化学方程式：2NaCl＋2H2O电解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2．电镀
(1)电镀：电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。
电镀时，通常把金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
(2)电解精炼铜
用纯铜作阴极，粗铜作阳极，用CuSO4溶液作电镀液。
3．电冶金
金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来，如Mn＋＋ne－===M。
如NaCl在高温下熔融，并发生电离：NaCl===Na＋＋Cl－，通直流电后，阴极：2Na＋＋2e－===2Na，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，总化学方程式为2NaCl(熔融)电解,2Na＋Cl2↑。
[新知探究]
1．装置及现象
现象
电极反应式
阴极
生成无色气体
2H＋＋2e－===H2↑
阳极
生成黄绿色气体
2Cl－－2e－===Cl2↑
[问题讨论]
电解饱和食盐水时，如何判断阴、阳两极的产物？
提示：由于阳极上阴离子的放电顺序为Cl－>OH－，Cl－首先放电，故阳极产物为Cl2。阴极上阳离子放电顺序为H＋>Na＋，H＋放电，故阴极产物为H2。
2．电解总反应式
化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
3．产物验证方法
(1)用湿润的KI淀粉试纸检验阳极放出的氯气。
(2)用酚酞试液检验产物NaOH。
[对点演练]
1．如图所示，能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( )
[解析] 电解饱和食盐水时，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阳极产物为Cl2；阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极放出H2；Cl2可用碘化钾淀粉溶液检验。因H2密度小，在阴极生成，结合e－转移方向知D正确。
[答案] D
[新知探究]
1．电镀
(1)定义：电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。
(2)电镀池的构成：
(3)实例(往铁件上镀铜)：
①阴极材料：Fe，电极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu；
②阳极材料：Cu，电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋；
③电解质溶液：CuSO4溶液。
2．电解精炼铜
(1)装置：
粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解质溶液。
(2)电极反应式：
阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋。
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。
[问题讨论]
用铂做电极，电解CuSO4溶液，电解一段时间后，阴极和阳极有何现象？停止电解，然后反接电源的正负极，反接后，两电极又有何现象？
提示：Pt作电极，阴极会覆盖一层金属铜，阳极表面会产生气泡，反接电源后，覆盖铜的电极，表面的铜又会溶解，原来产生气泡的电极表面会覆盖一层铜。
[名师点拨]
电镀和电解铜需注意的3个问题
(1)若活性金属(除去Au、Pt)做阳极，阳极金属失电子。
(2)电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。
(3)电解精炼铜时，粗铜中的银、金等活泼性差的金属会以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥；而活泼性比Cu强的金属(如Zn、Ni等)会以金属阳离子的形式进入溶液。所以电解精炼铜时，电解液的浓度会减小。
[对点演练]
2．在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是( )
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子
B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
C．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子
[解析] 电镀时，通常镀层金属作阳极、镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。
[答案] A
[新知探究]
1．金属冶炼的本质
使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。如Mn＋＋ne－===M。
2．电冶金
电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、镁、铝等活泼金属。
3．电解熔融的氯化钠
阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极反应：2Na＋＋2e－===2Na；
总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
[注意]
(1)电解法制取钠、钾、镁、铝时不能电解含有这些金属阳离子的水溶液。
(2)工业上用电解熔融MgCl2而不是MgO的方法制Mg，用电解熔融Al2O3而不是AlCl3的方法制Al。
[对点演练]
3．下列金属只能采用电解法冶炼的是______。
①Fe ②Na ③Ag ④Cu ⑤Ca ⑥Hg
[解析] 对于像K、Ca、Na、Mg、Al这样活泼的金属，很难找到一种合适的还原剂从化合物中将其还原出来，电解法几乎是唯一可行的方法。
[答案] ②⑤
[名师点拨]
1．计算的原则
(1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数。
(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等。
(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。
2．计算的方法
(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。
(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。
电解计算时常用的定量关系为：
4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。
[对点演练]
4．将两个惰性电极插入到500 mL AgNO3溶液中，通电电解，当电解质溶液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有H2逸出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略)，则电极上析出银的质量是( )
A．27 mg B．54 mg
C．108 mg D．216 mg
[解析] 题中pH＝6可理解成由于Ag＋的水解而使溶液显弱酸性，当pH变为3时，n(H＋)＝1×10－3 mol·L－1×0.5 L＝5×10－4mol，根据关系式：Ag＋～H＋～e－得，n(Ag)＝n(H＋)＝5×10－4 mol，m(Ag)＝5×10－4 mol×108 g·mol－1＝5.4×10－2g＝54 mg。
[答案] B
1．下列描述中，不符合生产实际的是( )
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
解析：选A 电解池的阳极发生失电子氧化反应、阴极发生得电子还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋移动到阴极上发生Fe2＋＋2e－===Fe，使得到的Al不纯。
2．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是( )
A．CuCl2[CuSO4] B．NaOH[NaOH]
C．NaCl[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
解析：选C 电解NaCl减少的是Cl2和H2，恰好是HCl，C项符合；A项应加CuCl2；B项应加水；D项应加CuO。
3．下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是( )
A．X是负极，Y是正极
B．Pt是阴极，Cu是阳极
C．CuSO4溶液的pH逐渐减小
D．CuSO4溶液的pH不变
解析：选C b电极附近溶液呈红色，说明b电极处H＋放电。电解氯化钠溶液时，阳极发生氧化反应产生氯气，阴极发生还原反应产生氢气，同时生成氢氧化钠，因此b电极是阴极，与电源的负极相连，则Y为负极，X为正极；铂电极与电源的正极相连，作阳极，铜电极作阴极；电解硫酸铜溶液时，阳极上OH－放电，CuSO4溶液的pH减小。
4．电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，工作原理如图。下列有关说法错误的是( )
A．阳极可发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
B．阴极附近溶液的pH减小
C．a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜
D．Ⅰ、Ⅱ分别是淡水、浓海水出口
解析：选B 阳极周围Cl－和OH－发生失电子的氧化反应，所以阳极可发生电极反应2Cl－－2e－===Cl2↑，故A正确；阴极是由水电离出的H＋放电，OH－浓度增大，所以阴极附近溶液的pH增大，故B错误；a膜允许阴离子通过，而b膜允许阳离子通过，所以a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜，故C正确；Ⅰ中Cl－向左室移动，Na＋向右室移动，所以Ⅰ是淡水出口，而中间Ⅱ的右边移进Cl－，左边移进Na＋，所以Ⅱ为浓海水出口，故D正确。
5．电解硫酸铜溶液要达到如下三个要求：①阳极质量减小
②阴极质量增加 ③电解过程中Cu2＋浓度不变
则可选用的电极是( )
A．石墨作阳极，铁作阴极
B．粗铜(含Fe、Ni、Zn)作阳极，纯铜作阴极
C．纯铜作阳极，铁作阴极
D．铁作阳极，纯铜作阴极
解析：选C 本题中所述的电解过程实际就是电镀过程。阳极质量减少，必须用活性金属电极作阳极，则A选项不符合题意；由于Cu2＋的放电能力比H＋的强，阴极质量增加，但是要使Cu2＋浓度不变，则阳极必须用纯铜，所以选C。
6．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有
电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下
问题：
(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则①电解池中X极上的电极反应式为_____________________________________。
②Y电极上的电极反应式为__________________________________________________，
检验该电极反应产物的方法是________________________________________________。
③该反应的总反应方程式是__________________________________________________。
(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：①X电极的材料是______________，电极反应式是___________________________________________________。
②Y电极的材料是__________，电极反应式是____________________________________。
解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑。与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H＋，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的KI淀粉试纸变为蓝色。(2)电解精炼铜时，用含杂质的铜为阳极，纯铜为阴极。反应过程中阳极上的铜以及比铜活泼的金属失去电子成为离子进入溶液，活泼性比铜差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2＋能得电子成为单质，其他较活泼金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是纯铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。
答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑ ②2Cl－－2e－===Cl2↑ 把湿润的KI淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色 ③2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)①精铜 Cu2＋＋2e－===Cu ②粗铜 Cu－2e－===Cu2＋
一、选择题
1．关于电解饱和NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
解析：选B 电解饱和NaCl水溶液，阳极析出氯气，阴极析出氢气，A错误；若在阳极附近滴入KI溶液，I2将被Cl2置换出来，得到I2的水溶液，故显棕色，B正确；阴极附近由于显碱性，加酚酞显红色，C错误；电解一段时间后，搅拌得到的是含有NaOH的溶液，显碱性，D错误。
2．依据甲、乙、丙三图，判断下列叙述不正确的是( )
A．甲是原电池，乙是电镀装置
B．甲、乙装置中，锌极上均发生氧化反应
C．乙装置中，铜极因发生氧化反应而溶解
D．乙装置中，c(Cu2＋)不变，丙装置中，c(Cu2＋)减小
解析：选B 本题考查的是原电池和电解池的形成条件，判断时要以构成电解池的三个条件为依据。甲是铜锌原电池，乙是在Zn片上镀铜的电镀池，丙是铜的精炼装置。
3．按图1装置进行实验，若图2的x轴表示流入阴极的电子的量，则y轴表示的不可能是( )
A．Ag＋物质的量浓度 B．NO物质的量浓度
C．溶液的pH D．银棒的质量
解析：选D 本题中，阳极反应式为Ag－e－===Ag＋，银棒质量减小；阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag，铁棒质量增加，可知电解质溶液浓度基本保持不变，故选D。
4.如图所示，a、b、c、d均为铂电极，供选择的四组电解质溶液
如下表所示，要满足的条件是：①工作一段时间后，甲槽电解液的pH
上升，而乙槽电解液的pH下降；②b、c两极上放电离子的物质的量相
等。则应选用的电解质溶液是( )
选项
A
B
C
D
甲槽
NaOH
AgNO3
H2SO4
KCl
乙槽
CuSO4
CuCl2
AgNO3
AgNO3
解析：选D 先分析甲槽，AgNO3溶液电解后会生成HNO3，pH减小，不符合题意，H2SO4电解后pH减小，不符合题意，排除B、C，在A和D中考虑乙槽中的pH都下降，若电解CuSO4溶液，b极是阳极，反应式：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，c极是阴极，反应式：Cu2＋＋2e－===Cu，依据电子守恒，则b、c两极放电离子的物质的量之比为1∶2，A选项排除。
5．如图甲为锌铜原电池装置，乙为电解熔融氯化钠装置。则下列说法正确的是( )
A．甲装置中锌为负极，发生还原反应，铜为正极，发生氧化反应
B．甲装置盐桥的作用是使反应过程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持电中性
C．乙装置中铁极的电极反应式为2Na－2e－===2Na＋
D．乙装置中B是氯气出口，A是钠出口
解析：选B 甲装置为原电池，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，A错误；乙装置中铁为阴极，2Na＋＋2e－===Na，C错误；石墨为阳极，2Cl－－2e－===Cl2↑，A为Cl2出口，B是Na出口，D错误。
6.电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴
离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段
时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O。下
列说法不正确的是( )
A．右侧发生的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．电解结束时，右侧溶液中含有IO
C．电解槽内发生反应的总化学方程式：KI＋3H2OKIO3＋3H2↑
D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变
解析：选D 电解时左侧溶液变蓝，说明反应中I－→I2，则电极反应为2I－－2e－===I2，该极为阳极。右侧电极为阴极，发生还原反应，则应是水放电生成H2，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；电解过程中阴离子OH－可通过阴离子交换膜向阳极移动，因此OH－可从右侧进入左侧，导致单质I2与OH－反应：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O，因此左侧溶液中产生IO，IO也可透过阴离子交换膜进入右侧，B正确；把两个电极反应和Ι2与OH－的反应合并，可得总反应方程式：KI＋3H2O电解,KIO3＋3H2↑，C正确；如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，则右侧产生的OH－不能进入左侧，则不会发生单质I2与OH－的反应，因此电解槽内的化学反应不同，D错误。
7．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是( )
A．阳极发生还原反应，其电极反应式为：Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
解析：选D A项，阳极应发生氧化反应，错误。C项，溶液中的阳离子主要为Ni2＋，错误。B项，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，Cu、Pt在该条件下不失电子，阴极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，Fe2＋、Zn2＋在该条件下不得电子，比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等，错误。
8．用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重 a g 时，在阳极上同时产生b L氧气(标准状况下)，从而可知M的相对原子质量是( )
A. B. C. D.
解析：选C 生成b L O2转移电子为 mol，据电子守恒得到M的物质的量为 mol＝ mol，则M的摩尔质量为a÷＝ g·mol－1，M的相对原子质量为 。
9．用石墨电极电解100 mL H2SO4和CuSO4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，原混合溶液中Cu2＋的物质的量浓度为( )
A．1 mol·L－1 B．2 mol·L－1
C．3 mol·L－1 D．4 mol·L－1
解析：选A 根据题设条件，两极上电极反应式为阴极：首先Cu2＋＋2e－===Cu，然后2H＋＋2e－===H2↑；阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。既然阴极上收集到H2，说明Cu2＋已完全放电，根据电子守恒，阴极上Cu2＋、H＋得电子总数应等于OH－失电子总数。析出0.1 mol H2获得0.2 mol电子，析出0.1 mol O2失去0.4 mol电子，所以有0.1 mol Cu2＋放电，获得0.2 mol电子，c(Cu2＋)＝＝1 mol·L－1。
10．如图乙是甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的曲线(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，则x表示( )
A．各电解池析出气体体积总数的变化
B．各电解池阳极质量的增加
C．各电解池阴极质量的增加
D．各电极上放电的离子总数的变化
解析：选C 用排除法解答：电解NaCl溶液时，随着电解的进行x值始终为0，可排除A、D项；对于B项，三个电解池的阳极上都是阴离子放电，不可能有金属析出，所以也不正确。
11．在25℃时，将两个铜电极插入一定浓度的饱和Na2SO4溶液中，通直流电电解并不断搅拌，当阴极上收集到a mol 气体的同时，溶液中析出了b mol的结晶水合物Na2SO4·10H2O，若保持温度不变，则所剩溶液中溶质的质量分数是( )
A.×100% B.×100%
C.×100% D.×100%
解析：选C 电解时阳极和阴极反应分别为Cu－2e－===Cu2＋和2H＋＋2e－===H2↑，总反应为Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑；阴极逸出a mol H2，则发生电解的水为2a mol，即36a g; 电解后析出b mol晶体，即有142b g Na2SO4析出，析出的硫酸钠晶体和电解的水组成的是Na2SO4的饱和溶液，则Na2SO4溶液中Na2SO4的质量分数为×100%＝×100%，C项正确。
12.某兴趣小组设计如图所示的微型实验装置。实验时，先断开K2，
闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电
流表指针偏转，下列有关描述正确的是( )
A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为2H＋＋2Cl－
Cl2↑＋H2↑
B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红
C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为Cl2＋2e－===2Cl－
D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极
解析：选D 断开K2，闭合K1时，该装置为电解池，由两极均有气泡产生可知铜电极为阴极，总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，由此可知铜电极附近溶液中因有OH－生成，溶液变红色，A、B项错；断开K1，闭合K2时，装置为原电池，铜极上产生的氢气发生氧化反应，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，由此可知铜电极为负极，石墨电极为正极，故C项错，D项正确。
二、非选择题
13．如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答下列问题。
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是电解池的________，材料是________，电极反应式为________________；B极是电解池的________，材料是________，主要电极反应式为________________________________________________________________________。
(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈________色。
(3)若甲池为电解精炼铜的装置，阴极增重12.8 g，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为________(不考虑气体的溶解情况)。
解析：(2)Fe极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，H＋放电后，溶液中生成OH－，显碱性，遇酚酞呈红色。
(3)甲池阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，生成n(Cu)＝＝0.2 mol，转移电子的物质的量n(e－)＝0.4 mol；乙池阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，由电子守恒知生成Cl2为n(Cl2)＝0.2 mol，故标准状况下V(Cl2)＝22.4 L·mol－1×0.2 mol＝4.48 L。
答案：(1)阴极 纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu 阳极 粗铜 Cu－2e－===Cu2＋ (2)红 (3)4.48 L
14．工业上处理含Cr2O的酸性工业废水常用以下方法：①往工业废水里加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3 沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：
(1)电解时的电极反应：阳极___________________________________________________，
阴极___________________________________________________。
(2)Cr2O转变成Cr3＋的离子反应方程式为_____________________________________。
(3)电解过程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎么产生的？ ___________________________。
(4)能否用Cu电极来代替Fe电极？________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________________________________。
解析：由于Cr(Ⅵ)的化合物毒性远高于Cr(Ⅲ)化合物，故通过电解将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)，对废水进行处理是电化学知识在实际生活中的具体运用。在处理有关问题时，应注意思维的有序性：首先应考虑溶液中阴阳离子在外电场作用下的定向迁移；然后再考虑阴阳两极按放电顺序可能发生的电极反应。阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阳极：Fe－2e－===Fe2＋，产生的Fe2＋在向阴极迁移的过程中与向阳极迁移的Cr2O相遇，发生氧化还原反应：6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，使Cr2O转化为Cr3＋，同时Fe2＋也转化为Fe3＋。在以上电解的阴极反应及Fe2＋与Cr2O的氧化还原反应中都消耗了大量的H＋，溶液的pH不断变大，有利于Fe3＋、Cr3＋生成相应的Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀。若将Fe电极改成为Cu电极，由于产生的Cu2＋不具有还原性，不能将Cr2O转化为毒性较低的Cr3＋，显然是不行的。
答案：(1)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
(2)6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
(3)在阴极反应及Cr2O与Fe2＋的反应过程中，将消耗大量的H＋，使溶液pH上升，促使Fe3＋、Cr3＋水解并最终转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀
(4)不能 因为阳极产生的Cu2＋不能使Cr2O还原到低价
15．图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。
通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336 mL(标准状况)气体。回答：
(1)直流电源中，M为________极。
(2)Pt电极上生成的物质是________，其质量为________g。
(3)电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2∶______∶______∶______。
(4)AgNO3溶液的浓度(填“增大”“减小”或“不变”，下同)________，AgNO3溶液的pH________，H2SO4溶液的浓度________，H2SO4溶液的pH________。
(5)若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的H2SO4溶液为________g。
解析：(1)因为用惰性电极电解稀硫酸，实质是电解水，在阴极产生H2，在阳极产生O2，且二者的体积比为2∶1，根据图中收集到气体体积大小，可知d处收集的是H2，c处收集的是O2，所以d是阴极，c是阳极；所以与电极d相连的N极是电源的负极，M是电源的正极。生成气体的总物质的量为＝0.015 mol，所以 n(O2)＝×0.015 mol＝0.005 mol，n(e－)＝4×0.005 mol＝0.02 mol。
(2)a极的电极反应：Ag－e－===Ag＋，b极的电极反应：Ag＋＋e－===Ag；所以Pt电极上生成的物质是Ag，根据(1)中转移的电子的物质的量可知m(Ag)＝108 g·mol－1×0.02 mol＝2.16 g。
(3)a、b、c、d极上的反应分别为Ag－e－===Ag＋、Ag＋＋e－===Ag、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑、2H＋＋2e－===H2↑，所以电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2∶2∶0.5∶1。
(4)硝酸银溶液中相当于在Pt上镀银，溶液浓度不变，pH不变；硫酸溶液中相当于电解水，使硫酸浓度增大，pH减小。
(5)2H2O2H2↑＋O2↑，根据c、d两极生成的气体的体积之和为336 mL，可知电解的水的物质的量：n(H2O)＝2n(O2)＝2×0.005 mol＝0.01 mol，则m(H2O)＝0.01 mol×18 g·mol－1＝0.18 g。设原有5.00%的H2SO4溶液为m g，则根据溶质不变列关系式得5.00%×m＝(m－0.18 g)×5.02 %，解得m＝45.18 g。
答案：(1)正 (2)Ag 2.16 (3)2 0.5 1 (4)不变 不变 增大 减小 (5)45.18
[能力提升]
16．如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答：
(1)电源中X极是________(填“正”或“负”)极。
(2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝___________________。
(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后溶液中仍有Cl－，则电解后溶液的pH＝____________。
解析：①要注意电解的阶段性。如含Cl－的溶液中Cl－电解完后继续通电会使OH－放电，Cu2＋在阴极上被电解完全后H＋又会放电等。②电极反应式和总反应方程式、电解产物物质的量与得失电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。(1)铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。(2)C中铜极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子。由4e－～O2，可知B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL。但B中共收集到224 mL气体，说明还有112 mL是H2，即Cu2＋全部在阴极放电后，H＋接着放电产生了112 mL H2，则通过0.01 mol电子时，Cu2＋已被电解完。由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005 mol，则c(CuSO4)＝＝0.025 mol·L－1。(3)由4e－～4OH－知，A中生成0.02 mol OH－，则c(OH－)＝0.1 mol·L－1，pH＝13。
答案：(1)负 (2) 0.025 mol·L－1 (3)13
1．熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式。
2．学会电解的有关计算。
1．氯碱工业
通过电解饱和食盐水可制得烧碱、氯气和氢气，三种重要的工业原料。
电极反应方程式：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，
阴极：2H＋＋2e－===H2↑，
总化学方程式：2NaCl＋2H2O电解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2．电镀
(1)电镀：电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。
电镀时，通常把金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
(2)电解精炼铜
用纯铜作阴极，粗铜作阳极，用CuSO4溶液作电镀液。
3．电冶金
金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来，如Mn＋＋ne－===M。
如NaCl在高温下熔融，并发生电离：NaCl===Na＋＋Cl－，通直流电后，阴极：2Na＋＋2e－===2Na，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，总化学方程式为2NaCl(熔融)电解,2Na＋Cl2↑。
[新知探究]
1．装置及现象
现象
电极反应式
阴极
生成无色气体
2H＋＋2e－===H2↑
阳极
生成黄绿色气体
2Cl－－2e－===Cl2↑
[问题讨论]
电解饱和食盐水时，如何判断阴、阳两极的产物？
提示：由于阳极上阴离子的放电顺序为Cl－>OH－，Cl－首先放电，故阳极产物为Cl2。阴极上阳离子放电顺序为H＋>Na＋，H＋放电，故阴极产物为H2。
2．电解总反应式
化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
3．产物验证方法
(1)用湿润的KI淀粉试纸检验阳极放出的氯气。
(2)用酚酞试液检验产物NaOH。
[对点演练]
1．如图所示，能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( )
[解析] 电解饱和食盐水时，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阳极产物为Cl2；阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极放出H2；Cl2可用碘化钾淀粉溶液检验。因H2密度小，在阴极生成，结合e－转移方向知D正确。
[答案] D
[新知探究]
1．电镀
(1)定义：电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。
(2)电镀池的构成：
(3)实例(往铁件上镀铜)：
①阴极材料：Fe，电极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu；
②阳极材料：Cu，电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋；
③电解质溶液：CuSO4溶液。
2．电解精炼铜
(1)装置：
粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解质溶液。
(2)电极反应式：
阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋。
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。
[问题讨论]
用铂做电极，电解CuSO4溶液，电解一段时间后，阴极和阳极有何现象？停止电解，然后反接电源的正负极，反接后，两电极又有何现象？
提示：Pt作电极，阴极会覆盖一层金属铜，阳极表面会产生气泡，反接电源后，覆盖铜的电极，表面的铜又会溶解，原来产生气泡的电极表面会覆盖一层铜。
[名师点拨]
电镀和电解铜需注意的3个问题
(1)若活性金属(除去Au、Pt)做阳极，阳极金属失电子。
(2)电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。
(3)电解精炼铜时，粗铜中的银、金等活泼性差的金属会以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥；而活泼性比Cu强的金属(如Zn、Ni等)会以金属阳离子的形式进入溶液。所以电解精炼铜时，电解液的浓度会减小。
[对点演练]
2．在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是( )
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子
B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
C．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子
[解析] 电镀时，通常镀层金属作阳极、镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。
[答案] A
[新知探究]
1．金属冶炼的本质
使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。如Mn＋＋ne－===M。
2．电冶金
电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、镁、铝等活泼金属。
3．电解熔融的氯化钠
阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极反应：2Na＋＋2e－===2Na；
总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
[注意]
(1)电解法制取钠、钾、镁、铝时不能电解含有这些金属阳离子的水溶液。
(2)工业上用电解熔融MgCl2而不是MgO的方法制Mg，用电解熔融Al2O3而不是AlCl3的方法制Al。
[对点演练]
3．下列金属只能采用电解法冶炼的是______。
①Fe ②Na ③Ag ④Cu ⑤Ca ⑥Hg
[解析] 对于像K、Ca、Na、Mg、Al这样活泼的金属，很难找到一种合适的还原剂从化合物中将其还原出来，电解法几乎是唯一可行的方法。
[答案] ②⑤
[名师点拨]
1．计算的原则
(1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数。
(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等。
(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。
2．计算的方法
(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。
(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。
电解计算时常用的定量关系为：
4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。
[对点演练]
4．将两个惰性电极插入到500 mL AgNO3溶液中，通电电解，当电解质溶液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有H2逸出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略)，则电极上析出银的质量是( )
A．27 mg B．54 mg
C．108 mg D．216 mg
[解析] 题中pH＝6可理解成由于Ag＋的水解而使溶液显弱酸性，当pH变为3时，n(H＋)＝1×10－3 mol·L－1×0.5 L＝5×10－4mol，根据关系式：Ag＋～H＋～e－得，n(Ag)＝n(H＋)＝5×10－4 mol，m(Ag)＝5×10－4 mol×108 g·mol－1＝5.4×10－2g＝54 mg。
[答案] B
1．下列描述中，不符合生产实际的是( )
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
解析：选A 电解池的阳极发生失电子氧化反应、阴极发生得电子还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋移动到阴极上发生Fe2＋＋2e－===Fe，使得到的Al不纯。
2．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是( )
A．CuCl2[CuSO4] B．NaOH[NaOH]
C．NaCl[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
解析：选C 电解NaCl减少的是Cl2和H2，恰好是HCl，C项符合；A项应加CuCl2；B项应加水；D项应加CuO。
3．下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是( )
A．X是负极，Y是正极
B．Pt是阴极，Cu是阳极
C．CuSO4溶液的pH逐渐减小
D．CuSO4溶液的pH不变
解析：选C b电极附近溶液呈红色，说明b电极处H＋放电。电解氯化钠溶液时，阳极发生氧化反应产生氯气，阴极发生还原反应产生氢气，同时生成氢氧化钠，因此b电极是阴极，与电源的负极相连，则Y为负极，X为正极；铂电极与电源的正极相连，作阳极，铜电极作阴极；电解硫酸铜溶液时，阳极上OH－放电，CuSO4溶液的pH减小。
4．电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，工作原理如图。下列有关说法错误的是( )
A．阳极可发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
B．阴极附近溶液的pH减小
C．a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜
D．Ⅰ、Ⅱ分别是淡水、浓海水出口
解析：选B 阳极周围Cl－和OH－发生失电子的氧化反应，所以阳极可发生电极反应2Cl－－2e－===Cl2↑，故A正确；阴极是由水电离出的H＋放电，OH－浓度增大，所以阴极附近溶液的pH增大，故B错误；a膜允许阴离子通过，而b膜允许阳离子通过，所以a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜，故C正确；Ⅰ中Cl－向左室移动，Na＋向右室移动，所以Ⅰ是淡水出口，而中间Ⅱ的右边移进Cl－，左边移进Na＋，所以Ⅱ为浓海水出口，故D正确。
5．电解硫酸铜溶液要达到如下三个要求：①阳极质量减小
②阴极质量增加 ③电解过程中Cu2＋浓度不变
则可选用的电极是( )
A．石墨作阳极，铁作阴极
B．粗铜(含Fe、Ni、Zn)作阳极，纯铜作阴极
C．纯铜作阳极，铁作阴极
D．铁作阳极，纯铜作阴极
解析：选C 本题中所述的电解过程实际就是电镀过程。阳极质量减少，必须用活性金属电极作阳极，则A选项不符合题意；由于Cu2＋的放电能力比H＋的强，阴极质量增加，但是要使Cu2＋浓度不变，则阳极必须用纯铜，所以选C。
6．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有
电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下
问题：
(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则①电解池中X极上的电极反应式为_____________________________________。
②Y电极上的电极反应式为__________________________________________________，
检验该电极反应产物的方法是________________________________________________。
③该反应的总反应方程式是__________________________________________________。
(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：①X电极的材料是______________，电极反应式是___________________________________________________。
②Y电极的材料是__________，电极反应式是____________________________________。
解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑。与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H＋，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的KI淀粉试纸变为蓝色。(2)电解精炼铜时，用含杂质的铜为阳极，纯铜为阴极。反应过程中阳极上的铜以及比铜活泼的金属失去电子成为离子进入溶液，活泼性比铜差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2＋能得电子成为单质，其他较活泼金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是纯铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。
答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑ ②2Cl－－2e－===Cl2↑ 把湿润的KI淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色 ③2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)①精铜 Cu2＋＋2e－===Cu ②粗铜 Cu－2e－===Cu2＋
一、选择题
1．关于电解饱和NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
解析：选B 电解饱和NaCl水溶液，阳极析出氯气，阴极析出氢气，A错误；若在阳极附近滴入KI溶液，I2将被Cl2置换出来，得到I2的水溶液，故显棕色，B正确；阴极附近由于显碱性，加酚酞显红色，C错误；电解一段时间后，搅拌得到的是含有NaOH的溶液，显碱性，D错误。
2．依据甲、乙、丙三图，判断下列叙述不正确的是( )
A．甲是原电池，乙是电镀装置
B．甲、乙装置中，锌极上均发生氧化反应
C．乙装置中，铜极因发生氧化反应而溶解
D．乙装置中，c(Cu2＋)不变，丙装置中，c(Cu2＋)减小
解析：选B 本题考查的是原电池和电解池的形成条件，判断时要以构成电解池的三个条件为依据。甲是铜锌原电池，乙是在Zn片上镀铜的电镀池，丙是铜的精炼装置。
3．按图1装置进行实验，若图2的x轴表示流入阴极的电子的量，则y轴表示的不可能是( )
A．Ag＋物质的量浓度 B．NO物质的量浓度
C．溶液的pH D．银棒的质量
解析：选D 本题中，阳极反应式为Ag－e－===Ag＋，银棒质量减小；阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag，铁棒质量增加，可知电解质溶液浓度基本保持不变，故选D。
4.如图所示，a、b、c、d均为铂电极，供选择的四组电解质溶液
如下表所示，要满足的条件是：①工作一段时间后，甲槽电解液的pH
上升，而乙槽电解液的pH下降；②b、c两极上放电离子的物质的量相
等。则应选用的电解质溶液是( )
选项
A
B
C
D
甲槽
NaOH
AgNO3
H2SO4
KCl
乙槽
CuSO4
CuCl2
AgNO3
AgNO3
解析：选D 先分析甲槽，AgNO3溶液电解后会生成HNO3，pH减小，不符合题意，H2SO4电解后pH减小，不符合题意，排除B、C，在A和D中考虑乙槽中的pH都下降，若电解CuSO4溶液，b极是阳极，反应式：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，c极是阴极，反应式：Cu2＋＋2e－===Cu，依据电子守恒，则b、c两极放电离子的物质的量之比为1∶2，A选项排除。
5．如图甲为锌铜原电池装置，乙为电解熔融氯化钠装置。则下列说法正确的是( )
A．甲装置中锌为负极，发生还原反应，铜为正极，发生氧化反应
B．甲装置盐桥的作用是使反应过程中ZnSO4溶液和CuSO4溶液保持电中性
C．乙装置中铁极的电极反应式为2Na－2e－===2Na＋
D．乙装置中B是氯气出口，A是钠出口
解析：选B 甲装置为原电池，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，A错误；乙装置中铁为阴极，2Na＋＋2e－===Na，C错误；石墨为阳极，2Cl－－2e－===Cl2↑，A为Cl2出口，B是Na出口，D错误。
6.电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴
离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段
时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O。下
列说法不正确的是( )
A．右侧发生的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．电解结束时，右侧溶液中含有IO
C．电解槽内发生反应的总化学方程式：KI＋3H2OKIO3＋3H2↑
D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变
解析：选D 电解时左侧溶液变蓝，说明反应中I－→I2，则电极反应为2I－－2e－===I2，该极为阳极。右侧电极为阴极，发生还原反应，则应是水放电生成H2，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；电解过程中阴离子OH－可通过阴离子交换膜向阳极移动，因此OH－可从右侧进入左侧，导致单质I2与OH－反应：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O，因此左侧溶液中产生IO，IO也可透过阴离子交换膜进入右侧，B正确；把两个电极反应和Ι2与OH－的反应合并，可得总反应方程式：KI＋3H2O电解,KIO3＋3H2↑，C正确；如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，则右侧产生的OH－不能进入左侧，则不会发生单质I2与OH－的反应，因此电解槽内的化学反应不同，D错误。
7．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是( )
A．阳极发生还原反应，其电极反应式为：Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
解析：选D A项，阳极应发生氧化反应，错误。C项，溶液中的阳离子主要为Ni2＋，错误。B项，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，Cu、Pt在该条件下不失电子，阴极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，Fe2＋、Zn2＋在该条件下不得电子，比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等，错误。
8．用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重 a g 时，在阳极上同时产生b L氧气(标准状况下)，从而可知M的相对原子质量是( )
A. B. C. D.
解析：选C 生成b L O2转移电子为 mol，据电子守恒得到M的物质的量为 mol＝ mol，则M的摩尔质量为a÷＝ g·mol－1，M的相对原子质量为 。
9．用石墨电极电解100 mL H2SO4和CuSO4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，原混合溶液中Cu2＋的物质的量浓度为( )
A．1 mol·L－1 B．2 mol·L－1
C．3 mol·L－1 D．4 mol·L－1
解析：选A 根据题设条件，两极上电极反应式为阴极：首先Cu2＋＋2e－===Cu，然后2H＋＋2e－===H2↑；阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。既然阴极上收集到H2，说明Cu2＋已完全放电，根据电子守恒，阴极上Cu2＋、H＋得电子总数应等于OH－失电子总数。析出0.1 mol H2获得0.2 mol电子，析出0.1 mol O2失去0.4 mol电子，所以有0.1 mol Cu2＋放电，获得0.2 mol电子，c(Cu2＋)＝＝1 mol·L－1。
10．如图乙是甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的曲线(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，则x表示( )
A．各电解池析出气体体积总数的变化
B．各电解池阳极质量的增加
C．各电解池阴极质量的增加
D．各电极上放电的离子总数的变化
解析：选C 用排除法解答：电解NaCl溶液时，随着电解的进行x值始终为0，可排除A、D项；对于B项，三个电解池的阳极上都是阴离子放电，不可能有金属析出，所以也不正确。
11．在25℃时，将两个铜电极插入一定浓度的饱和Na2SO4溶液中，通直流电电解并不断搅拌，当阴极上收集到a mol 气体的同时，溶液中析出了b mol的结晶水合物Na2SO4·10H2O，若保持温度不变，则所剩溶液中溶质的质量分数是( )
A.×100% B.×100%
C.×100% D.×100%
解析：选C 电解时阳极和阴极反应分别为Cu－2e－===Cu2＋和2H＋＋2e－===H2↑，总反应为Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑；阴极逸出a mol H2，则发生电解的水为2a mol，即36a g; 电解后析出b mol晶体，即有142b g Na2SO4析出，析出的硫酸钠晶体和电解的水组成的是Na2SO4的饱和溶液，则Na2SO4溶液中Na2SO4的质量分数为×100%＝×100%，C项正确。
12.某兴趣小组设计如图所示的微型实验装置。实验时，先断开K2，
闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电
流表指针偏转，下列有关描述正确的是( )
A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为2H＋＋2Cl－
Cl2↑＋H2↑
B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红
C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为Cl2＋2e－===2Cl－
D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极
解析：选D 断开K2，闭合K1时，该装置为电解池，由两极均有气泡产生可知铜电极为阴极，总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，由此可知铜电极附近溶液中因有OH－生成，溶液变红色，A、B项错；断开K1，闭合K2时，装置为原电池，铜极上产生的氢气发生氧化反应，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，由此可知铜电极为负极，石墨电极为正极，故C项错，D项正确。
二、非选择题
13．如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答下列问题。
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是电解池的________，材料是________，电极反应式为________________；B极是电解池的________，材料是________，主要电极反应式为________________________________________________________________________。
(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈________色。
(3)若甲池为电解精炼铜的装置，阴极增重12.8 g，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为________(不考虑气体的溶解情况)。
解析：(2)Fe极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，H＋放电后，溶液中生成OH－，显碱性，遇酚酞呈红色。
(3)甲池阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，生成n(Cu)＝＝0.2 mol，转移电子的物质的量n(e－)＝0.4 mol；乙池阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，由电子守恒知生成Cl2为n(Cl2)＝0.2 mol，故标准状况下V(Cl2)＝22.4 L·mol－1×0.2 mol＝4.48 L。
答案：(1)阴极 纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu 阳极 粗铜 Cu－2e－===Cu2＋ (2)红 (3)4.48 L
14．工业上处理含Cr2O的酸性工业废水常用以下方法：①往工业废水里加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3 沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：
(1)电解时的电极反应：阳极___________________________________________________，
阴极___________________________________________________。
(2)Cr2O转变成Cr3＋的离子反应方程式为_____________________________________。
(3)电解过程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎么产生的？ ___________________________。
(4)能否用Cu电极来代替Fe电极？________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________________________________。
解析：由于Cr(Ⅵ)的化合物毒性远高于Cr(Ⅲ)化合物，故通过电解将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)，对废水进行处理是电化学知识在实际生活中的具体运用。在处理有关问题时，应注意思维的有序性：首先应考虑溶液中阴阳离子在外电场作用下的定向迁移；然后再考虑阴阳两极按放电顺序可能发生的电极反应。阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阳极：Fe－2e－===Fe2＋，产生的Fe2＋在向阴极迁移的过程中与向阳极迁移的Cr2O相遇，发生氧化还原反应：6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，使Cr2O转化为Cr3＋，同时Fe2＋也转化为Fe3＋。在以上电解的阴极反应及Fe2＋与Cr2O的氧化还原反应中都消耗了大量的H＋，溶液的pH不断变大，有利于Fe3＋、Cr3＋生成相应的Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀。若将Fe电极改成为Cu电极，由于产生的Cu2＋不具有还原性，不能将Cr2O转化为毒性较低的Cr3＋，显然是不行的。
答案：(1)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
(2)6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
(3)在阴极反应及Cr2O与Fe2＋的反应过程中，将消耗大量的H＋，使溶液pH上升，促使Fe3＋、Cr3＋水解并最终转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀
(4)不能 因为阳极产生的Cu2＋不能使Cr2O还原到低价
15．图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。
通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336 mL(标准状况)气体。回答：
(1)直流电源中，M为________极。
(2)Pt电极上生成的物质是________，其质量为________g。
(3)电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2∶______∶______∶______。
(4)AgNO3溶液的浓度(填“增大”“减小”或“不变”，下同)________，AgNO3溶液的pH________，H2SO4溶液的浓度________，H2SO4溶液的pH________。
(5)若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的H2SO4溶液为________g。
解析：(1)因为用惰性电极电解稀硫酸，实质是电解水，在阴极产生H2，在阳极产生O2，且二者的体积比为2∶1，根据图中收集到气体体积大小，可知d处收集的是H2，c处收集的是O2，所以d是阴极，c是阳极；所以与电极d相连的N极是电源的负极，M是电源的正极。生成气体的总物质的量为＝0.015 mol，所以 n(O2)＝×0.015 mol＝0.005 mol，n(e－)＝4×0.005 mol＝0.02 mol。
(2)a极的电极反应：Ag－e－===Ag＋，b极的电极反应：Ag＋＋e－===Ag；所以Pt电极上生成的物质是Ag，根据(1)中转移的电子的物质的量可知m(Ag)＝108 g·mol－1×0.02 mol＝2.16 g。
(3)a、b、c、d极上的反应分别为Ag－e－===Ag＋、Ag＋＋e－===Ag、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑、2H＋＋2e－===H2↑，所以电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2∶2∶0.5∶1。
(4)硝酸银溶液中相当于在Pt上镀银，溶液浓度不变，pH不变；硫酸溶液中相当于电解水，使硫酸浓度增大，pH减小。
(5)2H2O2H2↑＋O2↑，根据c、d两极生成的气体的体积之和为336 mL，可知电解的水的物质的量：n(H2O)＝2n(O2)＝2×0.005 mol＝0.01 mol，则m(H2O)＝0.01 mol×18 g·mol－1＝0.18 g。设原有5.00%的H2SO4溶液为m g，则根据溶质不变列关系式得5.00%×m＝(m－0.18 g)×5.02 %，解得m＝45.18 g。
答案：(1)正 (2)Ag 2.16 (3)2 0.5 1 (4)不变 不变 增大 减小 (5)45.18
[能力提升]
16．如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答：
(1)电源中X极是________(填“正”或“负”)极。
(2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝___________________。
(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后溶液中仍有Cl－，则电解后溶液的pH＝____________。
解析：①要注意电解的阶段性。如含Cl－的溶液中Cl－电解完后继续通电会使OH－放电，Cu2＋在阴极上被电解完全后H＋又会放电等。②电极反应式和总反应方程式、电解产物物质的量与得失电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。(1)铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。(2)C中铜极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子。由4e－～O2，可知B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL。但B中共收集到224 mL气体，说明还有112 mL是H2，即Cu2＋全部在阴极放电后，H＋接着放电产生了112 mL H2，则通过0.01 mol电子时，Cu2＋已被电解完。由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005 mol，则c(CuSO4)＝＝0.025 mol·L－1。(3)由4e－～4OH－知，A中生成0.02 mol OH－，则c(OH－)＝0.1 mol·L－1，pH＝13。
答案：(1)负 (2) 0.025 mol·L－1 (3)13
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