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新教材2023年高中化学第1章化学反应与能量转化第3节电能转化为化学能__电解第1课时电解的原理导学案鲁科版选择性必修1
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这是一份新教材2023年高中化学第1章化学反应与能量转化第3节电能转化为化学能__电解第1课时电解的原理导学案鲁科版选择性必修1，共16页。
第3节 电能转化为化学能——电解
第1课时 电解的原理
电解熔融氯化钠的实验探究
实验操作
容器内盛有熔融的氯化钠，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，两个电极分别与电源的正极和负极相连
实验装置及现象
通电后，在石墨片周围有黄绿色的气泡产生，在铁片周围有银白色金属生成
实验分析
①熔融氯化钠中含有可自由移动的Na＋和Cl－
②通电后离子的移动：Na＋移向铁电极；Cl－移向石墨电极
③电极上发生的变化
铁电极：2Na＋＋2e－===2Na，
石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑
实验结论
在通直流电条件下，熔融的氯化钠发生了化学反应，分解生成钠和氯气：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
电解与电解池
1．电解：让直流电通过电解质溶液或熔融电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫作电解。
2．电解池：将电能转化为化学能的装置叫作电解池。
3．电解池的构成条件
直流电源、固体电极材料以及电解质溶液(或熔融电解质)；形成闭合回路。
电解原理
1．电极名称：阳极和阴极。发生还原反应的电极叫作阴极，与电源负极相连。发生氧化反应的电极叫作阳极，与电源正极相连。
2．电极反应式
阳极：物质失去电子，发生氧化反应，电极反应为Mn－－ne－===M；
阴极：物质得到电子，发生还原反应，电极反应为Rm＋＋me－===R。
3．电解总反应：调整系数，使阴、阳两极电极反应中的得失电子数相等，将两式相加，还要判断离子在电解质溶液中真正的存在形式，最后得到电解总反应的方程式。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)电解是把化学能转化为电能。( )
(2)电解质溶液导电一定发生化学反应。( )
(3)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。( )
(4)任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生。( )
(5)电解、电离均需要通电才能实现。( )
答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)×
2．电解池中，阳极的电极材料一定( )
A．发生氧化反应 B．与电源正极相连
C．是铂电极 D．得电子
答案 B
解析 阳极材料若为活泼金属，将直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。
3．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．石墨电极为正极
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
答案 C
解析 电解装置是把电能转化为化学能，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，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。
4．如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，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，d电极质量增加
D．电解过程中，氯离子浓度不变
答案 C
解析 电流从电源的正极流出，故a为正极，b为负极；c为阳极，d为阴极。电解时，因Cu2＋移向阴极d，在阴极放电析出Cu，故d电极质量增加；Cl－移向阳极c，在阳极放电逸出Cl2，导致溶液中Cl－浓度降低。
5．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
答案 C
解析 b电极附近溶液呈现红色，说明b电极处生成了氢氧根离子。电解食盐水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，阳极发生氧化反应，水电离出的氢氧根离子放电，阴极发生还原反应，铜离子放电，这样溶液中不断产生H＋，溶液显酸性，pH变小。
6．以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)，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变小
答案 D
解析 以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。
7．用惰性电极电解下列溶液，其中随着电解的进行，溶液pH逐渐减小的是( )
①氯化钠溶液 ②硫酸铜溶液 ③氢氧化钠溶液 ④稀硫酸 ⑤稀盐酸 ⑥硫酸钠溶液
A．①③⑤ B．②④⑤
C．②④ D．②④⑥
答案 C
探究一 电解中电极反应式的书写
分析一个电解过程的关键是写出两极反应，然后根据两极反应判断两极产物及现象、电解质溶液(或熔融电解质)的变化，以及根据某一极产物的量应用阴、阳两极得、失电子守恒来计算另一极产物的量以及溶液中某离子的量等。那么，如何根据电极的性质和电解质溶液的成分来写两极反应呢？
电极反应和总反应的书写方法
——以石墨为电极电解NaCl溶液为例
(1)判断电极材料(主要是阳极)是惰性电极还是活性电极。
(2)分别写出两极上出现的离子。阴极：Na＋、H＋，阳极：Cl－、OH－。
(3)根据放电顺序写出电极反应式。阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。
①阳极上的放电顺序
非惰性金属电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－
②阳离子在阴极放电，其顺序为
Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋
(4)将两电极反应式相加，可得总的电解方程式。若H＋或OH－来自水，则在电解方程式中以水的形式出现。2H2O＋2NaClH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。其离子方程式为2H2O＋2Cl－H2↑＋Cl2↑＋2OH－。
电解池阴、阳极的判断
(1)根据电源正负极、离子移动方向、发生反应的类型判断，具体如下：
(2)依据电极质量变化——如果电极质量减轻，它一般是阳极；如果电极质量增加，它一般是阴极。
(3)依据电极产物——如果电极上产生Cl2或O2，它一定是阳极；如果电极上产生H2，它一定是阴极。
(4)依据溶液变化——如果电解某中性(如NaCl、Na2SO4)溶液时某极附近溶液能使酚酞试液呈红色，则它是阴极(H＋放电，OH－浓度增大)。
1．下列关于电解池的叙述中正确的是( )
A．电解池中的闭合回路仅由电子的定向运动形成
B．电子从电源的负极经导线流向电解池的阳极，从电解池的阴极经导线流向电源的正极
C．在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动
D．相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相等
答案 D
解析 电解池中的闭合回路是由电子在导线中的定向运动和离子在溶液中的定向移动形成的，A错误；电子从电源的负极经导线流向电解池的阴极，从电解池的阳极经导线流向电源的正极，B错误；在电解质溶液中，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，C错误。
电解池中电子的移动方向：直流电源负极→电解池阴极→电解质溶液中的阳离子移向阴极得到电子(被还原)，同时电解质溶液中的阴离子移向阳极失去电子(被氧化)→电解池阳极→直流电源正极。即电解池中电流的传导是自由电子和自由移动的离子共同完成的。
2．如图所示，甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸，A、B两铜片通过导线连接电源两极，在铜片间的滤纸上滴一滴KMnO4溶液，通电一段时间后，发现A、B间的紫红色圆点向A极移动了一段距离，则与A相连的是电源的________极，可发现滤纸的B极边沿附近有________色出现。写出A电极电极反应式：__________________。
答案 正 蓝 Cu－2e－===Cu2＋
解析 当通电一段时间后，A、B间的紫红色圆点向A极移动了，由于紫红色是MnO的颜色，即MnO向A极移动，因阴离子向阳极移动，所以A为电解池的阳极(浸有NaCl溶液的石蕊试纸相当于电解池)，则与A相连的是电池的正极，B为阴极。阴极区H＋放电生成OH－，使石蕊试纸变蓝。A为电解池的阳极，由于活性电极Cu做阳极，故电极本身参与反应，因此电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。
电解池电极的判断技巧
探究二 用惰性电极电解电解质溶液的规律
惰性电极电解不同的电解质溶液，两极的产物不一定相同，电解质溶液的变化也不一定相同，如何根据电解原理来分析两极产物，两极现象及电解质溶液的变化及恢复呢？
惰性电极电解电解质溶液的类型及规律
电解池中有关量的计算方法
3．用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是( )
A．a端是直流电源的负极
B．通电使CuCl2发生电离
C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu
D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
答案 A
解析 通过题图中离子的运动状态可判断，连接a的电极为阴极，连接b的电极为阳极，故a端为直流电源的负极，b端为直流电源的正极，A项正确；CuCl2在水溶液中就能发生电离，而不是通电的结果，B项错误；阳极发生氧化反应，即2Cl－－2e－===Cl2↑，C项错误；阴极发生还原反应，析出铜，阳极发生氧化反应，在阳极附近可观察到黄绿色气体，D项错误。
4. 在如图用石墨做电极的电解池中，放入500 mL含一种溶质的某蓝色溶液进行电解，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成；当溶液中的原有溶质完全电解后，停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g。请回答下列问题：
(1)A接的是电源的________极，B是该装置的________极。
(2)写出电解时反应的总离子方程式：
________________________________________________________________。
(3)要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入________，其质量为________(假设电解前后溶液的体积不变)。
答案 (1)负 阳
(2)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
(3)CuO(或CuCO3) 2 g(或3.1 g)
解析 (1)由题给信息可推知，A电极生成的物质为Cu，物质的量为n(Cu)＝＝0.025 mol，且A电极是阴极，接电源负极，B是该装置的阳极。
(2)电解时总的离子方程式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。
(3)从总反应可知，当析出0.025 mol Cu时，要使电解后溶液复原，需加入0.025 mol CuO(或CuCO3)，即2 g CuO(或3.1 g CuCO3)。
电解质溶液的复原问题
电解后要恢复原电解质溶液的浓度，加入的物质应由电解过程中从溶液中析出的物质(以气体或固体形式脱离电解质溶液的物质)决定。总的原则：析出什么元素，加入什么元素；析出多少，加入多少。
本课小结
课时作业
一、选择题(本题共8小题，每小题只有1个选项符合题意)
1．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图中，下列有关分析完全正确的是( )
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
答案 B
解析 根据题图知，该装置有外接电源，所以属于电解池，根据电子流向知，c是负极，d是正极，a是阴极，b是阳极，电解时，电解质溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则Q是阳离子，P是阴离子，故B正确。
2．在电解水制取H2和O2时，为了增强溶液的导电性，常加入一些电解质。下列物质中最合适的是( )
A．NaCl B．CuCl2
C．Na2SO4 D．AgNO3
答案 C
解析 电解水制取H2和O2时，阳极电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。加入NaCl，阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A错误；加入CuCl2，阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B错误；加入硫酸钠，阳极电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，C正确；加入AgNO3，阴极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，D错误。
3．用惰性电极电解AgNO3溶液，下列说法不正确的是( )
A．电解过程中阴极质量不断增加
B．电解过程中溶液的pH不断降低
C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1
答案 D
解析 用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电解反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。可知：阴极上析出Ag，阳极上放出O2，故A正确、D错误；由于生成HNO3溶液，pH应不断降低，B正确；要使溶液恢复到电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复到电解前的状况，C正确。
4. 如图所示为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴紫色石蕊溶液。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 电解Na2SO4溶液时，a电极为阴极：4H＋＋4e－===2H2↑，b电极为阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；a电极周围由于H＋放电而使溶液呈碱性，滴加紫色石蕊溶液后显蓝色，b电极周围由于OH－放电而使溶液呈酸性，滴加紫色石蕊溶液后显红色。
5．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质(括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )
A．CuCl2(CuSO4) B．NaOH(NaOH)
C．NaCl(HCl) D．CuSO4[Cu(OH)2]
答案 C
解析 A中电解CuCl2溶液时，损失了Cu和Cl两种元素，加入CuSO4不能弥补Cl－，而且多了SO，错误；B中电解NaOH溶液的实质是电解水，故应加入适量水才能复原，错误；C中电解NaCl溶液时NaOH仍留在原溶液中，H2、Cl2逸出，则损失了H、Cl两种元素，且物质的量之比是1∶1，故应通入适量HCl气体，正确；D中电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，脱离反应体系的物质是“2Cu和O2”，相当于“2CuO”，故应加入适量CuO或CuCO3才能复原，错误。
6. 如图为用惰性电极电解CuCl2溶液并验证其产物的实验装置，则下列说法错误的是( )
A．电源a极为负极
B．KI淀粉溶液会变蓝
C．若加入适量CuCl2可使电解后的溶液恢复原状态
D．电极Ⅰ上发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋
答案 D
解析 由题意可知电极Ⅱ为电解池的阳极，溶液中的氯离子放电，生成氯气，氯气通入KI－淀粉溶液中，溶液变蓝；与Ⅱ相连的是电源的正极b，则a为电源的负极；CuCl2溶液电解时消耗的是溶质CuCl2，所以加入适量CuCl2可使电解后的溶液恢复原状态；电极Ⅰ上发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故D错误。
7．下列各组物质中，每种电解质的溶液在惰性电极条件下电解时只生成氢气和氧气的是( )
A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2
B．NaOH、CuSO4、H2SO4
C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2
D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
答案 C
解析 电解HCl溶液生成氢气和氯气，电解CuCl2溶液生成Cu和氯气，电解Ba(OH)2溶液生成氢气和氧气，故A错误；电解NaOH溶液生成氢气和氧气，电解CuSO4溶液生成Cu、氧气、硫酸，电解H2SO4溶液生成氢气和氧气，故B错误；电解NaOH溶液、H2SO4溶液、Ba(OH)2溶液，均只生成氢气和氧气，故C正确；电解NaBr溶液生成溴单质、氢气、NaOH，电解H2SO4溶液生成氢气和氧气，电解Ba(OH)2溶液生成氢气和氧气，故D错误。
8. 用石墨电极持续电解下列溶液(电流不变)，阳极上产生气体的量可能发生如图所示变化的是( )
A．KI溶液
B．Na2SO4溶液
C．CuSO4溶液
D．NaCl溶液
答案 D
解析 电解KI溶液时，I－优先在阳极失去电子生成I2，起初没有气体放出；电解Na2SO4溶液相当于电解水，在阳极生成氧气，图像中不可能出现拐点；电解CuSO4溶液时，一直是OH－在阳极失去电子生成O2，图像中不可能出现拐点；电解NaCl溶液时，Cl－优先在阳极失去电子生成Cl2，当Cl－消耗完时，转换为OH－放电而生成O2，每转移1 mol电子，可生成0.5 mol Cl2，但只能生成0.25 mol O2，前半段斜率较大，后半段斜率较小，与图像完全吻合。故选D。
二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)
9．用石墨做电极电解CuCl2和KCl的混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是( )
A．H2、Cl2 B．Cu、Cl2
C．H2、O2 D．Cu、O2
答案 B
解析 本题考查离子放电顺序，溶液中有Cu2＋、K＋、H＋、Cl－及OH－五种离子，得电子能力Cu2＋>H＋>K＋，失电子能力Cl－>OH－，所以电解初期阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，故选B。
10．按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是( )
A．F表示反应生成O2的物质的量
B．E表示反应实际消耗H2O的物质的量
C．E表示反应生成O2的物质的量
D．F表示反应生成H2SO4的物质的量
答案 AB
解析 电解实质为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，则每通过4 mol e－，生成2 mol Cu、1 mol O2，消耗2 mol H2O，生成2 mol H2SO4，所以E可以表示生成Cu、生成H2SO4或消耗H2O的物质的量，F线表示生成O2的物质的量，则A、B正确。
11．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 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 mol·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∶1 B．1∶1∶2∶1
C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1
答案 A
解析 由电解规律可知，a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为1∶1∶2∶＝2∶2∶4∶1。
12．将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2和0.6 mol KCl溶于水配制成100 mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，在一极上析出0.3 mol Cu，此时在另一极上生成的气体体积(标准状况)为( )
A．4.48 L B．5.6 L
C．6.7 L D．7.8 L
答案 B
解析 由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，故溶液中溶质为0.4 mol Cu(NO3)2、0.2 mol KNO3和0.4 mol KCl，当一极上析出0.3 mol Cu时，电路中转移0.6 mol电子，根据得失电子守恒可知，此时溶液中0.4 mol Cl－全部转化为0.2 mol Cl2，并有0.2 mol OH－失去电子生成0.05 mol氧气，则共生成气体0.25 mol，在标准状况下的体积为5.6 L。
三、非选择题(本题共3小题)
13．如图，E和F分别为电源两极；甲烧杯中盛有100 mL 0.2 mol·L－1 AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.15 mol·L－1 CuCl2溶液，A、B、C、D均为石墨电极，如果电解一段时间后，发现B极增重1.08 g，则
(1)E为________极。
(2)A极的电极反应式为______________________________，析出气体________mL(标准状况)。
(3)若乙烧杯溶液体积不变，则此时溶液的物质的量浓度将变为________mol·L－1。
(4)甲烧杯中滴入石蕊试液，________(填“A”或“B”)极附近变红；如果继续电解，在甲烧杯中最终得到________(填溶质的化学式)溶液。
答案 (1)正 (2)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 56
(3)0.1 (4)A HNO3
解析 (1)甲烧杯中B极增重，说明B极上有Ag析出，则B是阴极，所以A是阳极，E是电源的正极，F是电源的负极，D是电解池的阴极，C是电解池的阳极。
(2)甲烧杯是电解硝酸银溶液，所以A极是氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；B极增重1.08 g，说明析出Ag的物质的量是0.01 mol，转移电子的物质的量是0.01 mol，则产生的氧气的物质的量是＝0.0025 mol，标准状况下的体积是0.0025 mol×22.4 L·mol－1＝0.056 L＝56 mL。
(3)乙烧杯中是氯化铜溶液，电解氯化铜溶液，阳极的产物是氯气，阴极的产物是Cu，当有0.01 mol电子通过时电解CuCl2的物质的量是＝0.005 mol，原来溶液中CuCl2的物质的量是0.1 L×0.15 mol·L－1＝0.015 mol，则溶液中剩余CuCl2的物质的量是0.015 mol－0.005 mol＝0.01 mol，所以此时溶液的物质的量浓度将变为＝0.1 mol·L－1。
(4)使紫色石蕊试液变红色的物质是酸，A极上是氢氧根离子放电，氢离子浓度增大，酸性增强，所以A极附近的溶液变红；电解硝酸银溶液的总方程式为4AgNO3＋2H2O4HNO3＋O2↑＋4Ag，所以最终得到的溶液是硝酸溶液。
14．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)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)＝________mol·L－1。
(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液的c(OH－)＝________mol·L－1。
答案 (1)负 (2)0.025 (3)0.1
解析 (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气体是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＋已完全变为Cu单质。
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－，
c(OH－)＝＝0.1 mol·L－1。
15．用惰性电极电解400 mL一定浓度的硫酸铜溶液(不考虑电解过程中溶液体积的变化)，通电一段时间。
(1)如果向所得的溶液中加入0.1 mol CuO后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度，电解过程中转移的电子为________mol，还可以加入________mol________使其复原。
(2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度，电解过程中转移的电子为________mol。
(3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度(不考虑CO2的溶解)，电解过程中转移的电子为________mol。
答案 (1)0.2 0.1 CuCO3 (2)0.4 (3)0.6
解析 电解硫酸铜溶液的反应方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，从方程式可以看出，电解硫酸铜过程中只析出铜和释放出氧气。
(1)若加入0.1 mol CuO可以使溶液恢复至原来状态，说明参与反应的硫酸铜只有0.1 mol，转移的电子为0.2 mol。还可以加入CuCO3，因为CuCO3与H2SO4反应生成CuSO4、H2O、CO2。
(2)加入0.1 mol Cu(OH)2可以使溶液恢复至原来状态，说明电解过程中不仅硫酸铜被电解，还有水被电解。根据原子守恒，0.1 mol Cu(OH)2可以看作是0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，每摩尔CuSO4电解转移2 mol e－，电解水过程中，每摩尔水转移电子2 mol，则转移的电子为0.4 mol。
(3)根据原子守恒，加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可以看作0.2 mol CuO、0.1 mol H2O和0.1 mol CO2，相当于有0.2 mol的硫酸铜和0.1 mol的水被电解，每摩尔CuSO4电解转移2 mol e－，电解水过程中，每摩尔水转移电子2 mol，因此转移的电子为0.6 mol。
第3节 电能转化为化学能——电解
第1课时 电解的原理
电解熔融氯化钠的实验探究
实验操作
容器内盛有熔融的氯化钠，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，两个电极分别与电源的正极和负极相连
实验装置及现象
通电后，在石墨片周围有黄绿色的气泡产生，在铁片周围有银白色金属生成
实验分析
①熔融氯化钠中含有可自由移动的Na＋和Cl－
②通电后离子的移动：Na＋移向铁电极；Cl－移向石墨电极
③电极上发生的变化
铁电极：2Na＋＋2e－===2Na，
石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑
实验结论
在通直流电条件下，熔融的氯化钠发生了化学反应，分解生成钠和氯气：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
电解与电解池
1．电解：让直流电通过电解质溶液或熔融电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫作电解。
2．电解池：将电能转化为化学能的装置叫作电解池。
3．电解池的构成条件
直流电源、固体电极材料以及电解质溶液(或熔融电解质)；形成闭合回路。
电解原理
1．电极名称：阳极和阴极。发生还原反应的电极叫作阴极，与电源负极相连。发生氧化反应的电极叫作阳极，与电源正极相连。
2．电极反应式
阳极：物质失去电子，发生氧化反应，电极反应为Mn－－ne－===M；
阴极：物质得到电子，发生还原反应，电极反应为Rm＋＋me－===R。
3．电解总反应：调整系数，使阴、阳两极电极反应中的得失电子数相等，将两式相加，还要判断离子在电解质溶液中真正的存在形式，最后得到电解总反应的方程式。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)电解是把化学能转化为电能。( )
(2)电解质溶液导电一定发生化学反应。( )
(3)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。( )
(4)任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生。( )
(5)电解、电离均需要通电才能实现。( )
答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)×
2．电解池中，阳极的电极材料一定( )
A．发生氧化反应 B．与电源正极相连
C．是铂电极 D．得电子
答案 B
解析 阳极材料若为活泼金属，将直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。
3．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．石墨电极为正极
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
答案 C
解析 电解装置是把电能转化为化学能，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，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。
4．如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，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，d电极质量增加
D．电解过程中，氯离子浓度不变
答案 C
解析 电流从电源的正极流出，故a为正极，b为负极；c为阳极，d为阴极。电解时，因Cu2＋移向阴极d，在阴极放电析出Cu，故d电极质量增加；Cl－移向阳极c，在阳极放电逸出Cl2，导致溶液中Cl－浓度降低。
5．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
答案 C
解析 b电极附近溶液呈现红色，说明b电极处生成了氢氧根离子。电解食盐水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，阳极发生氧化反应，水电离出的氢氧根离子放电，阴极发生还原反应，铜离子放电，这样溶液中不断产生H＋，溶液显酸性，pH变小。
6．以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)，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变小
答案 D
解析 以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。
7．用惰性电极电解下列溶液，其中随着电解的进行，溶液pH逐渐减小的是( )
①氯化钠溶液 ②硫酸铜溶液 ③氢氧化钠溶液 ④稀硫酸 ⑤稀盐酸 ⑥硫酸钠溶液
A．①③⑤ B．②④⑤
C．②④ D．②④⑥
答案 C
探究一 电解中电极反应式的书写
分析一个电解过程的关键是写出两极反应，然后根据两极反应判断两极产物及现象、电解质溶液(或熔融电解质)的变化，以及根据某一极产物的量应用阴、阳两极得、失电子守恒来计算另一极产物的量以及溶液中某离子的量等。那么，如何根据电极的性质和电解质溶液的成分来写两极反应呢？
电极反应和总反应的书写方法
——以石墨为电极电解NaCl溶液为例
(1)判断电极材料(主要是阳极)是惰性电极还是活性电极。
(2)分别写出两极上出现的离子。阴极：Na＋、H＋，阳极：Cl－、OH－。
(3)根据放电顺序写出电极反应式。阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。
①阳极上的放电顺序
非惰性金属电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－
②阳离子在阴极放电，其顺序为
Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋
(4)将两电极反应式相加，可得总的电解方程式。若H＋或OH－来自水，则在电解方程式中以水的形式出现。2H2O＋2NaClH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。其离子方程式为2H2O＋2Cl－H2↑＋Cl2↑＋2OH－。
电解池阴、阳极的判断
(1)根据电源正负极、离子移动方向、发生反应的类型判断，具体如下：
(2)依据电极质量变化——如果电极质量减轻，它一般是阳极；如果电极质量增加，它一般是阴极。
(3)依据电极产物——如果电极上产生Cl2或O2，它一定是阳极；如果电极上产生H2，它一定是阴极。
(4)依据溶液变化——如果电解某中性(如NaCl、Na2SO4)溶液时某极附近溶液能使酚酞试液呈红色，则它是阴极(H＋放电，OH－浓度增大)。
1．下列关于电解池的叙述中正确的是( )
A．电解池中的闭合回路仅由电子的定向运动形成
B．电子从电源的负极经导线流向电解池的阳极，从电解池的阴极经导线流向电源的正极
C．在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动
D．相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相等
答案 D
解析 电解池中的闭合回路是由电子在导线中的定向运动和离子在溶液中的定向移动形成的，A错误；电子从电源的负极经导线流向电解池的阴极，从电解池的阳极经导线流向电源的正极，B错误；在电解质溶液中，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，C错误。
电解池中电子的移动方向：直流电源负极→电解池阴极→电解质溶液中的阳离子移向阴极得到电子(被还原)，同时电解质溶液中的阴离子移向阳极失去电子(被氧化)→电解池阳极→直流电源正极。即电解池中电流的传导是自由电子和自由移动的离子共同完成的。
2．如图所示，甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸，A、B两铜片通过导线连接电源两极，在铜片间的滤纸上滴一滴KMnO4溶液，通电一段时间后，发现A、B间的紫红色圆点向A极移动了一段距离，则与A相连的是电源的________极，可发现滤纸的B极边沿附近有________色出现。写出A电极电极反应式：__________________。
答案 正 蓝 Cu－2e－===Cu2＋
解析 当通电一段时间后，A、B间的紫红色圆点向A极移动了，由于紫红色是MnO的颜色，即MnO向A极移动，因阴离子向阳极移动，所以A为电解池的阳极(浸有NaCl溶液的石蕊试纸相当于电解池)，则与A相连的是电池的正极，B为阴极。阴极区H＋放电生成OH－，使石蕊试纸变蓝。A为电解池的阳极，由于活性电极Cu做阳极，故电极本身参与反应，因此电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。
电解池电极的判断技巧
探究二 用惰性电极电解电解质溶液的规律
惰性电极电解不同的电解质溶液，两极的产物不一定相同，电解质溶液的变化也不一定相同，如何根据电解原理来分析两极产物，两极现象及电解质溶液的变化及恢复呢？
惰性电极电解电解质溶液的类型及规律
电解池中有关量的计算方法
3．用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是( )
A．a端是直流电源的负极
B．通电使CuCl2发生电离
C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu
D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
答案 A
解析 通过题图中离子的运动状态可判断，连接a的电极为阴极，连接b的电极为阳极，故a端为直流电源的负极，b端为直流电源的正极，A项正确；CuCl2在水溶液中就能发生电离，而不是通电的结果，B项错误；阳极发生氧化反应，即2Cl－－2e－===Cl2↑，C项错误；阴极发生还原反应，析出铜，阳极发生氧化反应，在阳极附近可观察到黄绿色气体，D项错误。
4. 在如图用石墨做电极的电解池中，放入500 mL含一种溶质的某蓝色溶液进行电解，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成；当溶液中的原有溶质完全电解后，停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g。请回答下列问题：
(1)A接的是电源的________极，B是该装置的________极。
(2)写出电解时反应的总离子方程式：
________________________________________________________________。
(3)要使电解后溶液恢复到电解前的状态，则需加入________，其质量为________(假设电解前后溶液的体积不变)。
答案 (1)负 阳
(2)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
(3)CuO(或CuCO3) 2 g(或3.1 g)
解析 (1)由题给信息可推知，A电极生成的物质为Cu，物质的量为n(Cu)＝＝0.025 mol，且A电极是阴极，接电源负极，B是该装置的阳极。
(2)电解时总的离子方程式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。
(3)从总反应可知，当析出0.025 mol Cu时，要使电解后溶液复原，需加入0.025 mol CuO(或CuCO3)，即2 g CuO(或3.1 g CuCO3)。
电解质溶液的复原问题
电解后要恢复原电解质溶液的浓度，加入的物质应由电解过程中从溶液中析出的物质(以气体或固体形式脱离电解质溶液的物质)决定。总的原则：析出什么元素，加入什么元素；析出多少，加入多少。
本课小结
课时作业
一、选择题(本题共8小题，每小题只有1个选项符合题意)
1．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图中，下列有关分析完全正确的是( )
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
答案 B
解析 根据题图知，该装置有外接电源，所以属于电解池，根据电子流向知，c是负极，d是正极，a是阴极，b是阳极，电解时，电解质溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则Q是阳离子，P是阴离子，故B正确。
2．在电解水制取H2和O2时，为了增强溶液的导电性，常加入一些电解质。下列物质中最合适的是( )
A．NaCl B．CuCl2
C．Na2SO4 D．AgNO3
答案 C
解析 电解水制取H2和O2时，阳极电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。加入NaCl，阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A错误；加入CuCl2，阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B错误；加入硫酸钠，阳极电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，C正确；加入AgNO3，阴极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，D错误。
3．用惰性电极电解AgNO3溶液，下列说法不正确的是( )
A．电解过程中阴极质量不断增加
B．电解过程中溶液的pH不断降低
C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1
答案 D
解析 用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电解反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。可知：阴极上析出Ag，阳极上放出O2，故A正确、D错误；由于生成HNO3溶液，pH应不断降低，B正确；要使溶液恢复到电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复到电解前的状况，C正确。
4. 如图所示为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴紫色石蕊溶液。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 电解Na2SO4溶液时，a电极为阴极：4H＋＋4e－===2H2↑，b电极为阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；a电极周围由于H＋放电而使溶液呈碱性，滴加紫色石蕊溶液后显蓝色，b电极周围由于OH－放电而使溶液呈酸性，滴加紫色石蕊溶液后显红色。
5．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质(括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )
A．CuCl2(CuSO4) B．NaOH(NaOH)
C．NaCl(HCl) D．CuSO4[Cu(OH)2]
答案 C
解析 A中电解CuCl2溶液时，损失了Cu和Cl两种元素，加入CuSO4不能弥补Cl－，而且多了SO，错误；B中电解NaOH溶液的实质是电解水，故应加入适量水才能复原，错误；C中电解NaCl溶液时NaOH仍留在原溶液中，H2、Cl2逸出，则损失了H、Cl两种元素，且物质的量之比是1∶1，故应通入适量HCl气体，正确；D中电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，脱离反应体系的物质是“2Cu和O2”，相当于“2CuO”，故应加入适量CuO或CuCO3才能复原，错误。
6. 如图为用惰性电极电解CuCl2溶液并验证其产物的实验装置，则下列说法错误的是( )
A．电源a极为负极
B．KI淀粉溶液会变蓝
C．若加入适量CuCl2可使电解后的溶液恢复原状态
D．电极Ⅰ上发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋
答案 D
解析 由题意可知电极Ⅱ为电解池的阳极，溶液中的氯离子放电，生成氯气，氯气通入KI－淀粉溶液中，溶液变蓝；与Ⅱ相连的是电源的正极b，则a为电源的负极；CuCl2溶液电解时消耗的是溶质CuCl2，所以加入适量CuCl2可使电解后的溶液恢复原状态；电极Ⅰ上发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故D错误。
7．下列各组物质中，每种电解质的溶液在惰性电极条件下电解时只生成氢气和氧气的是( )
A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2
B．NaOH、CuSO4、H2SO4
C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2
D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
答案 C
解析 电解HCl溶液生成氢气和氯气，电解CuCl2溶液生成Cu和氯气，电解Ba(OH)2溶液生成氢气和氧气，故A错误；电解NaOH溶液生成氢气和氧气，电解CuSO4溶液生成Cu、氧气、硫酸，电解H2SO4溶液生成氢气和氧气，故B错误；电解NaOH溶液、H2SO4溶液、Ba(OH)2溶液，均只生成氢气和氧气，故C正确；电解NaBr溶液生成溴单质、氢气、NaOH，电解H2SO4溶液生成氢气和氧气，电解Ba(OH)2溶液生成氢气和氧气，故D错误。
8. 用石墨电极持续电解下列溶液(电流不变)，阳极上产生气体的量可能发生如图所示变化的是( )
A．KI溶液
B．Na2SO4溶液
C．CuSO4溶液
D．NaCl溶液
答案 D
解析 电解KI溶液时，I－优先在阳极失去电子生成I2，起初没有气体放出；电解Na2SO4溶液相当于电解水，在阳极生成氧气，图像中不可能出现拐点；电解CuSO4溶液时，一直是OH－在阳极失去电子生成O2，图像中不可能出现拐点；电解NaCl溶液时，Cl－优先在阳极失去电子生成Cl2，当Cl－消耗完时，转换为OH－放电而生成O2，每转移1 mol电子，可生成0.5 mol Cl2，但只能生成0.25 mol O2，前半段斜率较大，后半段斜率较小，与图像完全吻合。故选D。
二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)
9．用石墨做电极电解CuCl2和KCl的混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是( )
A．H2、Cl2 B．Cu、Cl2
C．H2、O2 D．Cu、O2
答案 B
解析 本题考查离子放电顺序，溶液中有Cu2＋、K＋、H＋、Cl－及OH－五种离子，得电子能力Cu2＋>H＋>K＋，失电子能力Cl－>OH－，所以电解初期阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，故选B。
10．按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是( )
A．F表示反应生成O2的物质的量
B．E表示反应实际消耗H2O的物质的量
C．E表示反应生成O2的物质的量
D．F表示反应生成H2SO4的物质的量
答案 AB
解析 电解实质为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，则每通过4 mol e－，生成2 mol Cu、1 mol O2，消耗2 mol H2O，生成2 mol H2SO4，所以E可以表示生成Cu、生成H2SO4或消耗H2O的物质的量，F线表示生成O2的物质的量，则A、B正确。
11．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 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 mol·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∶1 B．1∶1∶2∶1
C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1
答案 A
解析 由电解规律可知，a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为1∶1∶2∶＝2∶2∶4∶1。
12．将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2和0.6 mol KCl溶于水配制成100 mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，在一极上析出0.3 mol Cu，此时在另一极上生成的气体体积(标准状况)为( )
A．4.48 L B．5.6 L
C．6.7 L D．7.8 L
答案 B
解析 由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，故溶液中溶质为0.4 mol Cu(NO3)2、0.2 mol KNO3和0.4 mol KCl，当一极上析出0.3 mol Cu时，电路中转移0.6 mol电子，根据得失电子守恒可知，此时溶液中0.4 mol Cl－全部转化为0.2 mol Cl2，并有0.2 mol OH－失去电子生成0.05 mol氧气，则共生成气体0.25 mol，在标准状况下的体积为5.6 L。
三、非选择题(本题共3小题)
13．如图，E和F分别为电源两极；甲烧杯中盛有100 mL 0.2 mol·L－1 AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.15 mol·L－1 CuCl2溶液，A、B、C、D均为石墨电极，如果电解一段时间后，发现B极增重1.08 g，则
(1)E为________极。
(2)A极的电极反应式为______________________________，析出气体________mL(标准状况)。
(3)若乙烧杯溶液体积不变，则此时溶液的物质的量浓度将变为________mol·L－1。
(4)甲烧杯中滴入石蕊试液，________(填“A”或“B”)极附近变红；如果继续电解，在甲烧杯中最终得到________(填溶质的化学式)溶液。
答案 (1)正 (2)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 56
(3)0.1 (4)A HNO3
解析 (1)甲烧杯中B极增重，说明B极上有Ag析出，则B是阴极，所以A是阳极，E是电源的正极，F是电源的负极，D是电解池的阴极，C是电解池的阳极。
(2)甲烧杯是电解硝酸银溶液，所以A极是氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；B极增重1.08 g，说明析出Ag的物质的量是0.01 mol，转移电子的物质的量是0.01 mol，则产生的氧气的物质的量是＝0.0025 mol，标准状况下的体积是0.0025 mol×22.4 L·mol－1＝0.056 L＝56 mL。
(3)乙烧杯中是氯化铜溶液，电解氯化铜溶液，阳极的产物是氯气，阴极的产物是Cu，当有0.01 mol电子通过时电解CuCl2的物质的量是＝0.005 mol，原来溶液中CuCl2的物质的量是0.1 L×0.15 mol·L－1＝0.015 mol，则溶液中剩余CuCl2的物质的量是0.015 mol－0.005 mol＝0.01 mol，所以此时溶液的物质的量浓度将变为＝0.1 mol·L－1。
(4)使紫色石蕊试液变红色的物质是酸，A极上是氢氧根离子放电，氢离子浓度增大，酸性增强，所以A极附近的溶液变红；电解硝酸银溶液的总方程式为4AgNO3＋2H2O4HNO3＋O2↑＋4Ag，所以最终得到的溶液是硝酸溶液。
14．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)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)＝________mol·L－1。
(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液的c(OH－)＝________mol·L－1。
答案 (1)负 (2)0.025 (3)0.1
解析 (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气体是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＋已完全变为Cu单质。
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－，
c(OH－)＝＝0.1 mol·L－1。
15．用惰性电极电解400 mL一定浓度的硫酸铜溶液(不考虑电解过程中溶液体积的变化)，通电一段时间。
(1)如果向所得的溶液中加入0.1 mol CuO后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度，电解过程中转移的电子为________mol，还可以加入________mol________使其复原。
(2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度，电解过程中转移的电子为________mol。
(3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度(不考虑CO2的溶解)，电解过程中转移的电子为________mol。
答案 (1)0.2 0.1 CuCO3 (2)0.4 (3)0.6
解析 电解硫酸铜溶液的反应方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，从方程式可以看出，电解硫酸铜过程中只析出铜和释放出氧气。
(1)若加入0.1 mol CuO可以使溶液恢复至原来状态，说明参与反应的硫酸铜只有0.1 mol，转移的电子为0.2 mol。还可以加入CuCO3，因为CuCO3与H2SO4反应生成CuSO4、H2O、CO2。
(2)加入0.1 mol Cu(OH)2可以使溶液恢复至原来状态，说明电解过程中不仅硫酸铜被电解，还有水被电解。根据原子守恒，0.1 mol Cu(OH)2可以看作是0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，每摩尔CuSO4电解转移2 mol e－，电解水过程中，每摩尔水转移电子2 mol，则转移的电子为0.4 mol。
(3)根据原子守恒，加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可以看作0.2 mol CuO、0.1 mol H2O和0.1 mol CO2，相当于有0.2 mol的硫酸铜和0.1 mol的水被电解，每摩尔CuSO4电解转移2 mol e－，电解水过程中，每摩尔水转移电子2 mol，因此转移的电子为0.6 mol。
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