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高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解第1课时导学案
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eq \a\vs4\al(电解的原理)
[情境素材]
1807年，英国化学家戴维将铂电极插入熔融的氢氧化钾中并接通直流电源时，奇迹发生了，在阴极附近产生一种银白色的金属，随即形成紫色火焰。这就是发现钾元素的主要过程，在当时社会上引起了轰动。
[情境探究]
1．通电过程中能量的转化形式是什么？
提示：通电过程中电能转化为化学能。
2．通电过程中阴极发生反应的类型是什么？阳极发生反应的类型是什么？
提示：阴极钾元素的化合价降低，发生还原反应，则阳极发生氧化反应。
3．若将“熔融的氢氧化钾”换成KOH溶液，还能制得金属钾吗？为什么？
提示：不能。因为水溶液中存在H＋，H＋的放电顺序优先于K＋。
4．若将“熔融的氢氧化钾”换成CuCl2溶液
(1)通电前溶液中存在哪些离子？
(2)通电后阴、阳离子各向哪个电极移动？
(3)在两极各是什么离子发生反应？产物分别是什么？
提示：(1)由CuCl2电离出的Cu2＋、Cl－，由H2O电离出的少量H＋、OH－。
(2)Cu2＋、H＋向阴极移动，Cl－、OH－向阳极移动。
(3)Cu2＋、H＋应在阴极发生还原反应，由于氧化性：Cu2＋>H＋，则Cu2＋首先被还原生成铜：Cu2＋＋2e－===Cu；Cl－、OH－应在阳极发生氧化反应，由于还原性：Cl－>OH－，则Cl－首先被氧化生成氯气：2Cl－－2e－===Cl2↑，即阴极的产物是铜，阳极的产物是氯气。
1．电解
电解是将直流电通过熔融电解质或电解质溶液，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
2．电极与电极反应
(1)电极名称
阴极：发生还原反应的电极，与电源的负极相连；
阳极：发生氧化反应的电极，与电源的正极相连。
(2)电极的判断
(3)电极反应：在电极上进行的半反应，它可以表示电极上物质的变化情况和电子的转移情况。
3．电解池
(1)概念：在直流电作用下迫使反应物发生氧化还原反应，从而将电能转化为化学能的装置。
(2)构成条件
①直流电源以及与电源相连的两电极；
②电解质溶液或熔融状态的电解质；
③形成闭合回路。
4．电解池工作原理
(1)工作原理：接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向移动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如下图所示。
(2)三个流向
①电子流向：电源负极→阴极，阳极→电源正极；②电流方向：电源正极→阳极，阴极→电源负极；③离子流向：阳离子→阴极，阴离子→阳极。
[名师点拨]
金属导电是物理变化；而电解质溶液导电是化学变化。
1．下列关于电解池的叙述不正确的是( )
A．是电能转化为化学能的装置
B．与电源正极相连的是阳极
C．阴极失去电子，发生氧化反应
D．参与电解的阳离子移向阴极
解析：选C 电解池是将电能转化为化学能的装置，与电源正极相连的是阳极，活泼金属或溶液中的阴离子失电子，发生氧化反应，与电源负极相连的是阴极，溶液中的阳离子得电子，发生还原反应，电解质溶液中的阳离子移向阴极，故选C。
2．如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图，下列有关判断正确的是( )
A．通过该装置可以将化学能转化为电能
B．石墨电极为阴极
C．Na＋在铁电极上得到电子被还原为钠单质
D．电流从负极流出，流入铁电极
解析：选C 电解装置可以将电能转化为化学能，A错误；石墨电极连接电源正极为阳极，B错误；铁电极是阴极，Na＋在铁电极上得到电子被还原为钠单质，C正确；电子从负极流出，进入铁电极，电流方向与电子流向相反，D错误。
3．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是( )
解析：选B 电子由电源的负极流出，故a是阴极，d是正极，溶液中的阳离子移向阴极。
eq \a\vs4\al(用惰性电极电解电解质溶液的规律)
用石墨作电极，在Na＋、Cu2＋、Cl－、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 四种离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：
(1)当阴极放出H2，阳极放出O2时。
提示：阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。
(2)当阴极析出金属，阳极放出O2时。
提示：实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。
(3)当阴极放出H2，阳极放出Cl2时。
提示：实质为放氢气生碱型，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。
(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4∶2∶1时。
提示：由阳极生成气体和转移电子的物质的量之比为1∶4，可知阳极产生气体为O2，1 ml O2转移4 ml e－，金属与电子的物质的量之比为1∶2，故金属为＋2价，即Cu2＋，即为CuSO4。
电解规律(惰性电极)
[名师点拨]
电解质溶液复原措施：一般加入含阳极产物元素和含阴极产物元素的化合物。
1．下列叙述正确的是( )
A．电解池的阴极上发生得电子的还原反应
B．用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴、阳两极产物的物质的量之比为1∶2
C．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1 ml电子发生转移，则生成2 ml NaOH
D．酸溶液、碱溶液、盐溶液电解后，溶液相应的酸碱性都增大
解析：选A 电解池的阴极上发生得电子的还原反应，A项正确；电解Na2SO4溶液，实际上是电解水，阴极产生H2，阳极产生O2，二者物质的量之比为2∶1，B项错误；电解饱和NaCl溶液：2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，每转移1 ml电子，则生成1 ml NaOH，C项错误；电解H2SO4溶液，溶液的氢离子浓度增大，酸性会增强，电解NaOH溶液，溶液的氢氧根离子浓度增大，碱性会增强，电解Na2SO4溶液后，溶液的酸碱性不变，D项错误。
2．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附近分别滴加几滴石蕊溶液。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，另一电极逸出有刺激性气味的气体
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
解析：选D 电解稀Na2SO4水溶液，其实质是电解水，b极为阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，a极为阴极：4H＋＋4e－===2H2↑。a极逸出氢气，b极逸出氧气，二者都是无色无味的气体，且a极逸出的氢气的体积是b极逸出的氧气的体积的2倍，A、B均错误；a极H＋得电子，使a极附近c(OH－)增大，遇石蕊溶液变蓝色；b极OH－放电，致使b极附近c(H＋)增大，遇石蕊溶液变红色，C错误、D正确。
3．下图为以惰性电极进行电解的装置：
(1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式：
A：__________________________，
B：__________________________，
总反应方程式：__________________________；
C：________________________，
D：__________________________，
总反应方程式：__________________________；
(2)在A、B、C、D各电极上析出的反应产物的物质的量之比为________________。
解析：A、B、C、D分别发生如下反应：Cu2＋＋2e－===Cu；2Cl－－2e－===Cl2↑；Ag＋＋e－===Ag；2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；由得失电子守恒可知在四个电极上析出的物质的物质的量之比为n(Cu)∶n(Cl2)∶n(Ag)∶n(O2)＝2∶2∶4∶1。
答案：(1)Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl－－2e－===Cl2↑ CuCl2 eq \(=====,\s\up7(通电),\s\d5()) Cu＋Cl2↑ Ag＋＋e－===Ag 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4AgNO3＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 4Ag＋4HNO3＋O2↑
(2)2∶2∶4∶1
eq \a\vs4\al(理解与辨析能力)
含有氰化物的废水危害极大，能毒杀各种鱼类和水生物。c(CN－)在0.01～0.04 mg·L－1时，就有强烈的毒杀作用。
用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。
(1)若用石墨和铁作电极材料，哪者为阳极？哪者为阴极？
提示：石墨为阳极，铁为阴极。若铁作阳极，铁失电子生成Fe2＋，则CN－无法除去，故铁只能作阴极。
(2)如何书写阳极、阴极的电极反应式？
提示：阳极：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
阳极Cl－放电生成ClO－，氯元素的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，由题目知该溶液呈碱性。阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，在碱性条件下，H2O提供阳离子(H＋)。
(3)写出除去CN－的离子反应方程式。
提示：由于溶液是碱性条件，故除去CN－发生的反应为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－。
电解池中方程式书写的3个关键点
(1)书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写电解反应方程式时，弱电解质一定要写成化学式。
(2)书写电极反应式时，首先根据题干要求及信息大胆写出反应物和生成物，然后根据“阴(极)得(e－)阳(极)失(e－)”加上得、失电子数目，最后根据电解质溶液酸碱性补上H＋、OH－或H2O，依据电荷守恒定律配平反应式。
(3)要确保两极得、失电子数目相等，且电解反应方程式注明条件“电解”或“通电”。
1.铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理。分别以铅片、铝片为电极，以硫酸为电解液，按照如图所示连接电解装置，电解40 min 后取出铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理20～30 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法正确的是( )
A.电解时电子流向：电源正极→导线→铝极，铅极→导线→电源负极
B．在电解过程中，H＋向阳极移动，SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 向阴极移动
C．在电解过程中，阳极周围溶液的pH减小
D．电解反应方程式：2Al＋6H＋ eq \(=====,\s\up7(通电)) 2Al3＋＋3H2↑
解析：选C 从装置示意图分析，铝片为阳极，铅片为阴极，所以电解时电子的流向：电源负极→导线→铅极，铝极→导线→电源正极，A错；电解过程中，阳离子向阴极移动，阴离子则向阳极移动，B错；根据题意知，电解反应方程式：2Al＋3H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) Al2O3＋3H2↑，阳极的电极反应式：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，阳极周围溶液的pH减小，C对，D错。
2．(1)工业上使用下图装置，采用石墨作电极电解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，其转化原理为_______________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。
将含Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 的废水通入电解槽内，用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极生成的Fe2＋和Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 发生反应，其离子方程式为_____________________
________________________________________________________________________。
阴极上Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 、H＋、Fe3＋都可能放电。若Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 放电，则阴极的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(2)酸性环境中阳极生成的Fe2＋和Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 发生反应，其离子方程式为Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。阴极上若Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 放电，则阴极的电极反应式为Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O。
答案：(1)阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，使c(H＋)增大，从而导致反应2CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H＋===Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋H2O发生
(2)Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O
[分级训练·课课过关]_________________________________________________ _______
1．下图所示装置中，属于电解池的是( )
解析：选C 根据电解池的构成条件进行判断：装置A、B、D中无直流电源，装置D中不能形成闭合回路，则A、B、D不能形成电解池。
2．用石墨做电极，电解碘化钾溶液(含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( )
A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体
C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH减小
解析：选D 用石墨做电极，电解碘化钾溶液类似于电解氯化钠溶液，阳极反应式为2I－－2e－===I2，阳极附近溶液变蓝色；阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阴极有氢气逸出，附近溶液中氢氧根离子浓度增大呈碱性，溶液变红色。
3．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物质(方括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )
A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O]
C．NaCl[NaCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
解析：选B 选项A，电解硝酸银溶液时，氢氧根离子和银离子分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的氧化银；选项B，电解氢氧化钠溶液时，氢氧根离子和氢离子分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的水；选项C，电解氯化钠溶液时，氯离子和氢离子分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需通入适量的氯化氢；选项D，电解硫酸铜溶液时，氢氧根离子和铜离子分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的氧化铜。
4．用铂做电极电解下列物质的水溶液，电解方程式正确的是( )
A．CuSO4溶液：2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑＋O2↑
B．稀硫酸：2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑＋O2↑
C．CuCl2溶液：2CuCl2＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2Cu＋O2↑＋4HCl
D．NaCl溶液：2NaCl eq \(=====,\s\up7(通电)) 2Na＋Cl2↑
解析：选B 当电解池的电极是惰性电极时，阳极不溶解。A项，正确的电解方程式为2CuSO4＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2Cu＋O2↑＋2H2SO4；B项，实质是电解水，电解方程式正确；C项，正确的电解方程式为CuCl2 eq \(=====,\s\up7(通电)) Cu＋Cl2↑；D项，电解的是NaCl溶液，而不是熔融状态的NaCl，正确的电解方程式为2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。
5．根据如图所示装置，回答下列各问题：
(1)甲池为________(填“原电池”或“电解池”)装置。
(2)甲池反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差28 g，导线中通过________ml电子。
(3)实验过程中，甲池左侧烧杯中NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 的浓度________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)其他条件不变，若用U形铜棒代替“盐桥”，工作一段时间后取出U形铜棒称量，质量________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)若乙池中的某盐溶液是足量AgNO3溶液，则乙池中左侧Pt电极的电极反应式为_______________________，工作一段时间后，若要使乙池溶液恢复原来浓度，可向溶液中加入__________________(填化学式)。
解析：(1)铜与硝酸银溶液是可以自发进行的氧化还原反应，所以甲池为含盐桥的原电池。
(2)甲池的总反应式为Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差28 g，
则：
Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag 两极质量差Δm 转移电子
64 g 216 g 280 g 2 ml
28 g n
有 eq \f(280 g,28 g) ＝ eq \f(2 ml,n) ，解得n＝0.2 ml，所以导线中通过 0.2 ml 电子。
(3)甲池中铜电极为负极，盐桥中的NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 移向负极，所以甲池左侧烧杯中NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 的浓度变大。
(4)其他条件不变，若用U形铜棒代替“盐桥”，甲池右侧烧杯变为原电池，铜是负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；左侧烧杯变为电解池，左侧烧杯中右边铜棒是阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，所以U形铜棒右侧变细，左侧变粗，总质量不变。
(5)若乙池中的某盐溶液是足量AgNO3溶液，乙池中左侧Pt电极与原电池(甲池)的正极相连是电解池的阳极，电极反应式为4OH－－4e －===O2↑＋2H2O，乙池中右侧Pt电极是阴极，电极反应式是Ag＋＋e－===Ag，工作一段时间后，若要使乙池溶液恢复原来浓度，可向溶液中加入Ag2O(或Ag2CO3) 。
答案：(1)原电池 (2)0.2 (3)变大 (4)不变
(5)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O Ag2O或Ag2CO3
明课程标准
扣核心素养
1.了解电解池的工作原理。
2.能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。
3.能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。
1.证据推理与模型认知：建构对化学能与电能相互转化的装置和原理的认知模型，并能基于该认知模型分析陌生电解池的工作原理。
2.科学探究与创新意识：通过实验探究活动，设计电解池，发展创新意识。
3.科学态度与社会责任：认识电解在实现储存能量中的具体应用，培养科学态度与社会责任的化学学科核心素养。
选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
电解质
及类别
电极反应式
电解
物质
pH
变化
溶液复
原方法
电
解
水
型
硫酸
(含氧酸)
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
H2O
减小
加入
H2O
NaOH
(强碱)
增大
Na2SO4(活泼金属的含氧酸盐)
不变
电
解
电
解
质
型
盐酸
(无氧酸)
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
HCl
增大
加入
HCl
CuCl2
(不活泼金属的无氧酸盐)
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
CuCl2
—
加入
CuCl2
放H2生碱型
NaCl
(活泼金属的无氧酸盐)
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
NaCl、
H2O
增大
加入
HCl
放O2
生酸型
CuSO4
(不活泼金属的含氧酸盐)
阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu
CuSO4、
H2O
减小
加入
CuO
或
CuCO3
eq \a\vs4\al(电解的原理)
[情境素材]
1807年，英国化学家戴维将铂电极插入熔融的氢氧化钾中并接通直流电源时，奇迹发生了，在阴极附近产生一种银白色的金属，随即形成紫色火焰。这就是发现钾元素的主要过程，在当时社会上引起了轰动。
[情境探究]
1．通电过程中能量的转化形式是什么？
提示：通电过程中电能转化为化学能。
2．通电过程中阴极发生反应的类型是什么？阳极发生反应的类型是什么？
提示：阴极钾元素的化合价降低，发生还原反应，则阳极发生氧化反应。
3．若将“熔融的氢氧化钾”换成KOH溶液，还能制得金属钾吗？为什么？
提示：不能。因为水溶液中存在H＋，H＋的放电顺序优先于K＋。
4．若将“熔融的氢氧化钾”换成CuCl2溶液
(1)通电前溶液中存在哪些离子？
(2)通电后阴、阳离子各向哪个电极移动？
(3)在两极各是什么离子发生反应？产物分别是什么？
提示：(1)由CuCl2电离出的Cu2＋、Cl－，由H2O电离出的少量H＋、OH－。
(2)Cu2＋、H＋向阴极移动，Cl－、OH－向阳极移动。
(3)Cu2＋、H＋应在阴极发生还原反应，由于氧化性：Cu2＋>H＋，则Cu2＋首先被还原生成铜：Cu2＋＋2e－===Cu；Cl－、OH－应在阳极发生氧化反应，由于还原性：Cl－>OH－，则Cl－首先被氧化生成氯气：2Cl－－2e－===Cl2↑，即阴极的产物是铜，阳极的产物是氯气。
1．电解
电解是将直流电通过熔融电解质或电解质溶液，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
2．电极与电极反应
(1)电极名称
阴极：发生还原反应的电极，与电源的负极相连；
阳极：发生氧化反应的电极，与电源的正极相连。
(2)电极的判断
(3)电极反应：在电极上进行的半反应，它可以表示电极上物质的变化情况和电子的转移情况。
3．电解池
(1)概念：在直流电作用下迫使反应物发生氧化还原反应，从而将电能转化为化学能的装置。
(2)构成条件
①直流电源以及与电源相连的两电极；
②电解质溶液或熔融状态的电解质；
③形成闭合回路。
4．电解池工作原理
(1)工作原理：接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向移动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如下图所示。
(2)三个流向
①电子流向：电源负极→阴极，阳极→电源正极；②电流方向：电源正极→阳极，阴极→电源负极；③离子流向：阳离子→阴极，阴离子→阳极。
[名师点拨]
金属导电是物理变化；而电解质溶液导电是化学变化。
1．下列关于电解池的叙述不正确的是( )
A．是电能转化为化学能的装置
B．与电源正极相连的是阳极
C．阴极失去电子，发生氧化反应
D．参与电解的阳离子移向阴极
解析：选C 电解池是将电能转化为化学能的装置，与电源正极相连的是阳极，活泼金属或溶液中的阴离子失电子，发生氧化反应，与电源负极相连的是阴极，溶液中的阳离子得电子，发生还原反应，电解质溶液中的阳离子移向阴极，故选C。
2．如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图，下列有关判断正确的是( )
A．通过该装置可以将化学能转化为电能
B．石墨电极为阴极
C．Na＋在铁电极上得到电子被还原为钠单质
D．电流从负极流出，流入铁电极
解析：选C 电解装置可以将电能转化为化学能，A错误；石墨电极连接电源正极为阳极，B错误；铁电极是阴极，Na＋在铁电极上得到电子被还原为钠单质，C正确；电子从负极流出，进入铁电极，电流方向与电子流向相反，D错误。
3．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是( )
解析：选B 电子由电源的负极流出，故a是阴极，d是正极，溶液中的阳离子移向阴极。
eq \a\vs4\al(用惰性电极电解电解质溶液的规律)
用石墨作电极，在Na＋、Cu2＋、Cl－、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 四种离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：
(1)当阴极放出H2，阳极放出O2时。
提示：阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。
(2)当阴极析出金属，阳极放出O2时。
提示：实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。
(3)当阴极放出H2，阳极放出Cl2时。
提示：实质为放氢气生碱型，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。
(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4∶2∶1时。
提示：由阳极生成气体和转移电子的物质的量之比为1∶4，可知阳极产生气体为O2，1 ml O2转移4 ml e－，金属与电子的物质的量之比为1∶2，故金属为＋2价，即Cu2＋，即为CuSO4。
电解规律(惰性电极)
[名师点拨]
电解质溶液复原措施：一般加入含阳极产物元素和含阴极产物元素的化合物。
1．下列叙述正确的是( )
A．电解池的阴极上发生得电子的还原反应
B．用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴、阳两极产物的物质的量之比为1∶2
C．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1 ml电子发生转移，则生成2 ml NaOH
D．酸溶液、碱溶液、盐溶液电解后，溶液相应的酸碱性都增大
解析：选A 电解池的阴极上发生得电子的还原反应，A项正确；电解Na2SO4溶液，实际上是电解水，阴极产生H2，阳极产生O2，二者物质的量之比为2∶1，B项错误；电解饱和NaCl溶液：2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，每转移1 ml电子，则生成1 ml NaOH，C项错误；电解H2SO4溶液，溶液的氢离子浓度增大，酸性会增强，电解NaOH溶液，溶液的氢氧根离子浓度增大，碱性会增强，电解Na2SO4溶液后，溶液的酸碱性不变，D项错误。
2．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附近分别滴加几滴石蕊溶液。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，另一电极逸出有刺激性气味的气体
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
解析：选D 电解稀Na2SO4水溶液，其实质是电解水，b极为阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，a极为阴极：4H＋＋4e－===2H2↑。a极逸出氢气，b极逸出氧气，二者都是无色无味的气体，且a极逸出的氢气的体积是b极逸出的氧气的体积的2倍，A、B均错误；a极H＋得电子，使a极附近c(OH－)增大，遇石蕊溶液变蓝色；b极OH－放电，致使b极附近c(H＋)增大，遇石蕊溶液变红色，C错误、D正确。
3．下图为以惰性电极进行电解的装置：
(1)写出A、B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式：
A：__________________________，
B：__________________________，
总反应方程式：__________________________；
C：________________________，
D：__________________________，
总反应方程式：__________________________；
(2)在A、B、C、D各电极上析出的反应产物的物质的量之比为________________。
解析：A、B、C、D分别发生如下反应：Cu2＋＋2e－===Cu；2Cl－－2e－===Cl2↑；Ag＋＋e－===Ag；2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；由得失电子守恒可知在四个电极上析出的物质的物质的量之比为n(Cu)∶n(Cl2)∶n(Ag)∶n(O2)＝2∶2∶4∶1。
答案：(1)Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl－－2e－===Cl2↑ CuCl2 eq \(=====,\s\up7(通电),\s\d5()) Cu＋Cl2↑ Ag＋＋e－===Ag 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4AgNO3＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 4Ag＋4HNO3＋O2↑
(2)2∶2∶4∶1
eq \a\vs4\al(理解与辨析能力)
含有氰化物的废水危害极大，能毒杀各种鱼类和水生物。c(CN－)在0.01～0.04 mg·L－1时，就有强烈的毒杀作用。
用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。
(1)若用石墨和铁作电极材料，哪者为阳极？哪者为阴极？
提示：石墨为阳极，铁为阴极。若铁作阳极，铁失电子生成Fe2＋，则CN－无法除去，故铁只能作阴极。
(2)如何书写阳极、阴极的电极反应式？
提示：阳极：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
阳极Cl－放电生成ClO－，氯元素的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，由题目知该溶液呈碱性。阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，在碱性条件下，H2O提供阳离子(H＋)。
(3)写出除去CN－的离子反应方程式。
提示：由于溶液是碱性条件，故除去CN－发生的反应为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－。
电解池中方程式书写的3个关键点
(1)书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写电解反应方程式时，弱电解质一定要写成化学式。
(2)书写电极反应式时，首先根据题干要求及信息大胆写出反应物和生成物，然后根据“阴(极)得(e－)阳(极)失(e－)”加上得、失电子数目，最后根据电解质溶液酸碱性补上H＋、OH－或H2O，依据电荷守恒定律配平反应式。
(3)要确保两极得、失电子数目相等，且电解反应方程式注明条件“电解”或“通电”。
1.铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理。分别以铅片、铝片为电极，以硫酸为电解液，按照如图所示连接电解装置，电解40 min 后取出铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理20～30 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法正确的是( )
A.电解时电子流向：电源正极→导线→铝极，铅极→导线→电源负极
B．在电解过程中，H＋向阳极移动，SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 向阴极移动
C．在电解过程中，阳极周围溶液的pH减小
D．电解反应方程式：2Al＋6H＋ eq \(=====,\s\up7(通电)) 2Al3＋＋3H2↑
解析：选C 从装置示意图分析，铝片为阳极，铅片为阴极，所以电解时电子的流向：电源负极→导线→铅极，铝极→导线→电源正极，A错；电解过程中，阳离子向阴极移动，阴离子则向阳极移动，B错；根据题意知，电解反应方程式：2Al＋3H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) Al2O3＋3H2↑，阳极的电极反应式：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，阳极周围溶液的pH减小，C对，D错。
2．(1)工业上使用下图装置，采用石墨作电极电解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，其转化原理为_______________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr(Ⅵ)转化为Cr(Ⅲ)常见的处理方法是电解法。
将含Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 的废水通入电解槽内，用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极生成的Fe2＋和Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 发生反应，其离子方程式为_____________________
________________________________________________________________________。
阴极上Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 、H＋、Fe3＋都可能放电。若Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 放电，则阴极的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(2)酸性环境中阳极生成的Fe2＋和Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 发生反应，其离子方程式为Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。阴极上若Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 放电，则阴极的电极反应式为Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O。
答案：(1)阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，使c(H＋)增大，从而导致反应2CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H＋===Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋H2O发生
(2)Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O
[分级训练·课课过关]_________________________________________________ _______
1．下图所示装置中，属于电解池的是( )
解析：选C 根据电解池的构成条件进行判断：装置A、B、D中无直流电源，装置D中不能形成闭合回路，则A、B、D不能形成电解池。
2．用石墨做电极，电解碘化钾溶液(含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( )
A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体
C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH减小
解析：选D 用石墨做电极，电解碘化钾溶液类似于电解氯化钠溶液，阳极反应式为2I－－2e－===I2，阳极附近溶液变蓝色；阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阴极有氢气逸出，附近溶液中氢氧根离子浓度增大呈碱性，溶液变红色。
3．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物质(方括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )
A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O]
C．NaCl[NaCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
解析：选B 选项A，电解硝酸银溶液时，氢氧根离子和银离子分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的氧化银；选项B，电解氢氧化钠溶液时，氢氧根离子和氢离子分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的水；选项C，电解氯化钠溶液时，氯离子和氢离子分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需通入适量的氯化氢；选项D，电解硫酸铜溶液时，氢氧根离子和铜离子分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的氧化铜。
4．用铂做电极电解下列物质的水溶液，电解方程式正确的是( )
A．CuSO4溶液：2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑＋O2↑
B．稀硫酸：2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2H2↑＋O2↑
C．CuCl2溶液：2CuCl2＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2Cu＋O2↑＋4HCl
D．NaCl溶液：2NaCl eq \(=====,\s\up7(通电)) 2Na＋Cl2↑
解析：选B 当电解池的电极是惰性电极时，阳极不溶解。A项，正确的电解方程式为2CuSO4＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2Cu＋O2↑＋2H2SO4；B项，实质是电解水，电解方程式正确；C项，正确的电解方程式为CuCl2 eq \(=====,\s\up7(通电)) Cu＋Cl2↑；D项，电解的是NaCl溶液，而不是熔融状态的NaCl，正确的电解方程式为2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。
5．根据如图所示装置，回答下列各问题：
(1)甲池为________(填“原电池”或“电解池”)装置。
(2)甲池反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差28 g，导线中通过________ml电子。
(3)实验过程中，甲池左侧烧杯中NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 的浓度________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)其他条件不变，若用U形铜棒代替“盐桥”，工作一段时间后取出U形铜棒称量，质量________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)若乙池中的某盐溶液是足量AgNO3溶液，则乙池中左侧Pt电极的电极反应式为_______________________，工作一段时间后，若要使乙池溶液恢复原来浓度，可向溶液中加入__________________(填化学式)。
解析：(1)铜与硝酸银溶液是可以自发进行的氧化还原反应，所以甲池为含盐桥的原电池。
(2)甲池的总反应式为Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差28 g，
则：
Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag 两极质量差Δm 转移电子
64 g 216 g 280 g 2 ml
28 g n
有 eq \f(280 g,28 g) ＝ eq \f(2 ml,n) ，解得n＝0.2 ml，所以导线中通过 0.2 ml 电子。
(3)甲池中铜电极为负极，盐桥中的NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 移向负极，所以甲池左侧烧杯中NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 的浓度变大。
(4)其他条件不变，若用U形铜棒代替“盐桥”，甲池右侧烧杯变为原电池，铜是负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；左侧烧杯变为电解池，左侧烧杯中右边铜棒是阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，所以U形铜棒右侧变细，左侧变粗，总质量不变。
(5)若乙池中的某盐溶液是足量AgNO3溶液，乙池中左侧Pt电极与原电池(甲池)的正极相连是电解池的阳极，电极反应式为4OH－－4e －===O2↑＋2H2O，乙池中右侧Pt电极是阴极，电极反应式是Ag＋＋e－===Ag，工作一段时间后，若要使乙池溶液恢复原来浓度，可向溶液中加入Ag2O(或Ag2CO3) 。
答案：(1)原电池 (2)0.2 (3)变大 (4)不变
(5)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O Ag2O或Ag2CO3
明课程标准
扣核心素养
1.了解电解池的工作原理。
2.能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。
3.能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。
1.证据推理与模型认知：建构对化学能与电能相互转化的装置和原理的认知模型，并能基于该认知模型分析陌生电解池的工作原理。
2.科学探究与创新意识：通过实验探究活动，设计电解池，发展创新意识。
3.科学态度与社会责任：认识电解在实现储存能量中的具体应用，培养科学态度与社会责任的化学学科核心素养。
选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
电解质
及类别
电极反应式
电解
物质
pH
变化
溶液复
原方法
电
解
水
型
硫酸
(含氧酸)
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
H2O
减小
加入
H2O
NaOH
(强碱)
增大
Na2SO4(活泼金属的含氧酸盐)
不变
电
解
电
解
质
型
盐酸
(无氧酸)
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
HCl
增大
加入
HCl
CuCl2
(不活泼金属的无氧酸盐)
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
CuCl2
—
加入
CuCl2
放H2生碱型
NaCl
(活泼金属的无氧酸盐)
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
NaCl、
H2O
增大
加入
HCl
放O2
生酸型
CuSO4
(不活泼金属的含氧酸盐)
阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu
CuSO4、
H2O
减小
加入
CuO
或
CuCO3
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