知識(shí)精講
實(shí)驗(yàn)探究——電解CuCl2溶液
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
【答案】正極氧化負(fù)極還原陽極陰極負(fù)陰陽正
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+。
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)
五、常見電解類型的電解規(guī)律
【答案】
對點(diǎn)訓(xùn)練
題型一：放電順序與放電產(chǎn)物的判斷
【變2】（2019·福建·泉州第十六中學(xué)高二月考）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___。
【答案】Ba(NO3)2、H2SO4、HNO3AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4HCl、BaCl2CuCl2
題型二：電極方程式的書寫
【例3】（2021·寧夏·銀川市第六中學(xué)高二月考）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)___________
【答案】
（1）4OH--4e-=O2↑+2H2O或2H2O-4e-=O2↑+4H+
（2）Cu2++2e-=Cu
（3）2H2OO2↑+2H2↑
（4）2Cl--2e-=Cl2↑Cu2++2e-=Cu
題型三：電解池中的計(jì)算
【例4】（2019·陜西·渭南市三賢中學(xué)高二期中）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0.05 ml·L?1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 ml·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∶1B．1∶1∶2∶1
C．2∶1∶1∶1D．2∶1∶2∶1
【答案】A
題型四：電解池的基本原理
【例6】（2021·陜西金臺(tái)·高二期末）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)。
【答案】正極2H2O-4e-=O2↑+4H+不變2KCl+2H2OCl2↑+H2↑+2KOH13
題型五：電解池的分段電解
【變9-2】（2021·黑龍江實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期中）400 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)=0.6 ml·L-1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到2.24 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，假定電解后溶液體積仍為400 mL，下列說法正確的是
A．原混合溶液中c(K+)為0.1 ml·L-1
B．上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2 ml電子
C．電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05 ml
D．電解后溶液中c(H+)為0.2 ml·L-1
【答案】A
題型六：電解質(zhì)溶液的復(fù)原
【變10-2】（2020·江西南昌·高二期中）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．0.1 ml CuOB．0.1 ml CuCO3
C．0.075 ml Cu(OH)2D．0.05 ml Cu2(OH)2CO3
【答案】D
題型七：原電池與電解池串聯(lián)
【例11】（2021·福建三明·高二期中）液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點(diǎn)。一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖甲所示，該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液。以該燃料電池為電源電解足量飽和CuCl2溶液的裝置如圖乙所示。下列說法錯(cuò)誤的是
A．甲中b電極為正極
B．理論上當(dāng)燃料電池消耗0.15mlO2時(shí)，乙中c電極增重19.2g
C．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)式為：N2H4-4e?+4OH?=N2+4H2O
D．燃料電池甲中OH?通過陰離子交換膜向a電極方向移動(dòng)
【答案】B
提分特訓(xùn)
【題1】（2021·全國·高二）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Cl2B．H2和O2C．Cu和Cl2D．Cu和O2
【答案】C
【題2】（2021·山東·高二期末）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
A．AB．BC．CD．D
【答案】D
【題3】（2021·河南南陽·高二期中）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、K2SO4B．AgNO3、CuCl2、 Cu(NO3)2
C．CaCl2、 KOH、NaNO3D．CuSO4、Na2SO4、KCl
【答案】D
【題4】（2020·云南·會(huì)澤縣第一中學(xué)校高二期末）用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。
下列對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是
A．a(chǎn)為電解池的陰極B．b處有氯氣生成，且與水反應(yīng)生成了鹽酸和次氯酸
C．c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe-3e－= Fe3+D．d處：2H2O+2e－=H2↑+2OH－
【答案】C
【題5】（2021·黑龍江·哈師大附中高一期末）在100 mL H2SO4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2.24 L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．0.1 ml·L-1B．0.2 ml·L-1C．1 ml·L-1D．2 ml·L-1
【答案】C
【題6】（2021·寧夏·固原一中高三月考）用圖甲裝置電解一定量的CuSO4溶液，M、N為惰性電極。電解過程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖乙所示。橫軸表示電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，縱軸表示電解過程產(chǎn)生氣體的總體積。下列說法不正確的是
A．P點(diǎn)所得溶液只需加入一定量的CuO固體就可恢復(fù)到起始狀態(tài)
B．電解過程中N電極表面始終有紅色物質(zhì)生成，無氣泡產(chǎn)生
C．P-Q電解過程為電解水，N極產(chǎn)生H2，M極產(chǎn)生O2
D．若M電極材料換成Cu，則電解過程中CuSO4溶液的濃度不變
【答案】B
【題7】（2018·黑龍江·伊美區(qū)第二中學(xué)高二期末）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__。
【答案】BC負(fù)Cu2++2e-=Cu2Cl--2e-=Cl2↑CuCl2Cu+Cl2↑Cu-2e-=Cu2+
【題9】（2021·福建·三明一中高二開學(xué)考試）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___________。
【答案】
（1）Ag石墨(C)或Pt或
（2）、、、、NaCl
提分作業(yè)
【練1】（2020·全國·高二課時(shí)練習(xí)）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Cl2B．Cu和Cl2C．H2和O2D．Cu和O2
【答案】B
【練2】（2021·全國·高二課時(shí)練習(xí)）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
【答案】B
【練3】（2019·山西陽泉·高二期末）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
【答案】A
【練4】（2017·貴州凱里·高二期末）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
【答案】B
【練5】（2017·湖北·高二月考）用石墨作電極完全電解含1 ml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
A．AB．BC．CD．D
【答案】D
【練6】（2021·陜西省黃陵縣中學(xué)高二期末）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1ml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_______。
【答案】BC負(fù)Cu2++2e-=CuCuCl2Cu+Cl2↑22.4LCu-2e-=Cu2+Fe2++2e-=Fe
【練7】（2021·河北·唐山一中高二期中）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”)，通入電極的電極反應(yīng)式為___________。
（2）乙池中A(石墨)電極的名稱為___________(填“正極”、“負(fù)極”、“陰極”或“陽極”)?？偡磻?yīng)的離子方程式為___________。
（3）當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加21.6g時(shí)，甲池中理論上消耗的體積為___________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，丙池中___________極析出___________g銅。
（4）若丙池中電極不變，將其溶液換成溶液，電鍵閉合一段時(shí)向后。甲中溶液的pH將___________(填“增大”“減小”或“不變”)；丙中溶液的pH將___________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
【答案】
（1）原電池
（2）陽極
（3）1120D6.4
（4）減小不變
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-===Cu
a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 \(=====,\s\up7(電解))Cu + Cl2↑
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
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)：_______________________
______
______
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：4H++ 4e-=== 2H2↑
陽極：4OH-- 4e-=== 2H2O + O2↑
總反應(yīng)：2H2O eq \(=====,\s\up7(通電)) 2H2↑+ O2↑
變小
加適
量水
NaOH
變大
Na2SO4
不變
電解
電解質(zhì)型
CuCl2
陰極：Cu2++ 2e-=== Cu
陽極：2Cl-- 2e-=== Cl2↑
總反應(yīng)：CuCl2eq \(=====,\s\up7(通電)) Cu + Cl2↑
變大
加CuCl2
放H2
生堿型
NaCl
陰極：2H++ 2e-=== H2↑
陽極：2Cl-- 2e-=== Cl2↑
總反應(yīng)：2NaCl + 2H2O eq \(=====,\s\up7(通電)) 2NaOH + H2↑+ Cl2↑
變大
通HCl氣體
放O2
生酸型
CuSO4
陰極：2Cu2++ 4e-=== 2Cu
陽極：4OH-- 4e-=== 2H2O + O2↑
總反應(yīng)：2CuSO4 + 2H2O eq \(=====,\s\up7(通電)) 2Cu + 2H2SO4 + O2↑
變小
加CuO
X
Y
A
AgNO3
Na2CO3
B
Cu(NO3)2
Pb(NO3)2
C
FeSO4
Al2(SO4)3
D
MgSO4
CuSO4
實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
a處試紙變藍(lán)；
b處變紅，局部褪色；
c處無明顯變化；
d處試紙變藍(lán)
選項(xiàng)
X溶液
物質(zhì)Y
A
CuCl2
1 ml Cu(OH)2
B
KOH
1 ml KOH
C
Na2SO4
1 ml H2SO4
D
AgNO3
0.5 ml Ag2O

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第二節(jié) 電解池

版本： 人教版 (2019)

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