第3节 第2课时 电解原理的应用-【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练（鲁科版2019选择性必修1）

第一章 化学反应与能量转化 第三节 电能转化为化学能--电解 第2课时 电解原理的应用 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．运用电解原理分析电解食盐水、铜的电解精炼，以及电镀的内容。 2．了解电解原理的应用方法，并进一步体会电解对人类社会的重要贡献。 重点：电解的应用。 难点：电解的应用。 一、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气 1、装置 2、现象 （1）阳极上：产生黄绿色气体。 （2）阴极上：产生无色气体，溶液变红色。 3、原理分析及电极反应 电解时，Cl－、OH－移向阳极，Na＋、H＋移向阴极。 （1）阳极离子放电顺序：Cl－＞OH－。电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，氧化反应。 （2）阴极离子放电顺序：H＋＞Na＋。电极反应：2H＋＋2e－===H2↑，还原反应。 4、电池反应化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑。 二、铜的电解精炼 1、装置 2、粗铜成分 （1）主要成分：Cu。 （2）杂质金属：比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等；比铜不活泼的有Ag、Pt、Au等。 (3)电极反应 【易错警示】(1)粗铜中含Zn、Fe、Ag等杂质，同时间段内两电极改变的质量不相等，但两电极通过的电量相等。 (2)电解过程中，阴离子浓度不变，Cu2＋浓度减小，Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋浓度增大。 三、电镀 1、定义：应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。 2、目的：增强金属的抗腐蚀能力、耐磨性或改善金属制品的外观。 3、根据电解原理，设计在铁钉上镀铜的实验方案 电镀原理 阳极：Cu－2e－===Cu2＋ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 电镀方案 电极材料 阳极：铜片 阴极：铁钉 电镀液 CuSO4溶液 镀件 铁钉 【易错警示】电镀的特点：“一多、一少、一不变”。 (1)一多：是指阴极上有镀层金属沉积； (2)一少：是指阳极上有镀层金属溶解； (3)一不变：是指电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)氯碱工业中，阳极区产生H2和NaOH。 ( ) (2)精炼铜装置中，粗铜作阴极，精铜作阳极。 ( ) (3)精炼铜过程中，电解质溶液中c(Cu2＋)不变。 ( ) (4)电镀装置中，镀件作阴极，待镀金属作阳极。 ( ) (5)电镀过程中，电解质溶液的浓度减小。 ( ) (6)向电解NaCl溶液的电解池中加入酚酞，阳极区变红。( ) (7)氯碱工业可以得到金属钠、Cl2和H2。( ) (8)电解饱和食盐水阴极产生的气体可使湿润的淀粉KI试纸变蓝。( ) (9)粗金属精炼时，粗金属作阳极，阳极泥是比被精炼金属不活泼的金属。( ) (10)精炼铜装置中，阴极得到32 g铜，阳极电子转移1mol。( ) 【答案】(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×(7) ×(8)×(9)√(10)√ 2．粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为__________________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_________________________。 【答案】c Cu2＋＋2e－===Cu　Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解液 3.如图所示，A为直流电源，B为浸润饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现滤纸B上的c附近显红色。请回答： (1)电源A中a为__________极。 (2)滤纸B上发生的总反应方程式为_________________________。 (3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通开关K，使c、d短路，则电极e上发生的反应为_________________，电极f上发生的反应为_________________________，槽中盛放的电镀液可以是________或________(要求填两种电解质溶液)。 【答案】(1)正 (2)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH (3)Zn－2e－===Zn2＋ Zn2＋＋2e－===Zn ZnSO4溶液 ZnCl2溶液 【解析】(1)根据c附近显红色可知，该极发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，即该极为阴极，与电源的负极相连，所以a是电源的正极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。(3)电极e为阳极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，阴极铁上镀锌，则阴极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，电解液应为含镀层金属离子的溶液，所以可用ZnSO4溶液或ZnCl2溶液等。 ►问题一 氯碱工业 【典例1】（2024上海市敬业中学高二下学期4月期中）氯碱工业能耗大，通过如图的结构可大幅度降低能耗。 (1)离子交换膜应选择 离子交换膜 (填“正”或“负”)。 (2)反应的总化学方程式为 。 (3)当电路中通过0.2mol电子时， 右侧溶液质量 (填“增加”或“减少”) g。 【答案】(1)正 (2) (3)增加 6.2 【解析】（1）①A电极上氯离子放电生成氯气，剩余钠离子，B电极上O2得电子和水反应生成OH-，钠离子和氢氧根离子构成NaOH溶液，钠离子从左侧通过交换膜进入右侧，应该是正离子交换膜； （2）A电极上氯离子放电生成氯气，B电极上O2得电子生成OH-，钠离子和氢氧根离子构成NaOH溶液，总反应方程式为； （3）当电路中通过0.2mol电子时，钠离子通过离子交换膜进入右侧溶液中，1个电子带1个单位负电荷、1个钠离子带1个单位正电荷，所以进入右侧溶液的钠离子的物质的量为0.2mol,根据转移电子守恒知，消耗n(O2)==0.05mol，右侧溶液质量增加的质量为钠离子和氧气的质量，为0.2mol×23g/mol+0.05mol×32g/mol=6.2g。 【解题必备】工业电解饱和食盐水制取烧碱： 工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH－移向阳极，以使NaOH在阴极溶液中富集，常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。 如：氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，可知溶液A的溶质是NaOH。 【变式1-1】如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图(所用电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是( ) A．从E口逸出的气体是H2 B．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性 C．标准状况下每生成22.4LCl2，便产生2molNaOH D．电解一段时间后加适量盐酸可以使电解液恢复到电解前的浓度 【答案】D 【解析】由钠离子的移动方向可以确定左边电极为阳极，右边电极为阴极。阴极发生还原反应，氢气从E口逸出，B口应补充水，D口得到氢氧化钠浓溶液，A、B项正确。电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，当有1 mol氯气生成时，有2 mol氢氧化钠生成，C项正确。电解过程中减少的是氢气和氯气且二者物质的量之比为1∶1，因此补充适量的氯化氢气体可以使电解液恢复到电解前的浓度，D项错误。 【变式1-2】如图中能验证饱和食盐水(含酚酞)的电解产物的装置是(下列各图中的电极均为惰性电极)( ) 【答案】D 【解析】电解饱和食盐水时，阳极产物是Cl2，阴极产物是H2、NaOH，根据图中的电子流向先确定装置中电源的正、负极，从而确定电解池的阴、阳极，然后判断电极产物以及检验方法，D选项符合题意。 ►问题二 铜的精炼与电镀 【典例2】关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( ) A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B．电解液的成分都保持不变 C．阳极反应都只有Cu－2e－=Cu2＋ D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－=Cu 【答案】D 【解析】A项电镀时镀件作阴极；B项电解精炼铜时电解液成分改变；C项电解精炼铜时，若有比铜活泼的金属杂质(如锌)，则阳极还会发生Zn－2e－=Zn2＋的反应。 【解题必备】铜的电解精炼与电镀铜对比 电解精炼铜 电镀铜 电极 材料 阴极 精铜 镀件 阳极 粗铜 纯铜 电极反应式 阳极 Cu(粗铜)－2e－=Cu2＋等 Cu－2e－=Cu2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－=Cu(精铜) Cu2＋＋2e－=Cu 电解质溶液浓度的变化 Cu2＋减少，比铜活泼的金属阳离子进入溶液 电解质溶液成分及浓度均不变 【变式2-1】将“铜牌”变成“银牌”的装置如图所示。下列说法正确的是 A．铜牌连接电源的正极 B．反应前后，溶液a的浓度不变 C．溶液a可以为溶液 D．反应一段时间后，电源反接，铜牌可恢复原状 【答案】B 【解析】分析装置图可知，该装置为电镀池：镀件金属(Ag)作阳极﹐与电源正极相连，A项错误；若要达到铜牌上镀银的效果，则溶液a为，阳极Ag失电子变成，阴极得电子变成Ag，反应前后，溶液a的浓度不变，B项正确；若溶液a为溶液，，会影响放电顺序，不能达到铜牌上镀银的效果，C项错误；当反应一段时间后，电源反接，阳极有Ag和Cu，Cu活泼性比Ag强，会失去电子变成Cu，铜牌不能恢复原状，D项错误。 【变式2-2】在铁制品上镀上一定厚度的银层，以下设计方案正确的是( ) A．银作阳极，铁制品作阴极，溶液含有银离子 B．铂作阴极，铁制品作阳极，溶液含有银离子 C．银作阳极，铁制品作阴极，溶液含有亚铁离子 D．银作阴极，铁制品作阳极，溶液含有银离子 【答案】A 【解析】应选镀层金属银作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属Ag＋的溶液作电镀液，A项正确。 ►问题三 电解池的电极反应的书写 【典例3】（2024江苏省泰州中学高二下学期5月期中）电池有铅蓄电池、燃料电池(如NO2-NH3电池)、锂离子电池、Mg一次氯酸盐电池等，它们可以将化学能转化为电能。NH3、CH4、NaBH4都可用作燃料电池的燃料。CH4的燃烧热为890.3kJ/mol。电解则可以将电能转化为化学能，电解饱和NaCl溶液可以得到Cl2，用电解法可制备消毒剂高铁酸钠(Na2FeO4)。电解法制备Na2FeO4的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．M为电源的负极 B．阳极上的电极反应式为 C．OH-通过阴离子交换膜移向Pt电极 D．理论上每转移0.1mol e-，阴极上会产生标准状况下1.12L气体 【答案】D 【解析】电解法制备Na2FeO4的工作原理如图所示，Fe为电解池的阳极，M为电源的正极，电极反应式为Fe-6e-+8OH-=+4H2O，Pt为电解池的阴极，N为电源的负极，电极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴离子交换膜应能允许OH-通过而能阻止的扩散。由分析可知，M为电源的正极，A错误；由分析可知，阳极上的电极反应式为Fe-6e-+8OH-=+4H2O，B错误；由分析可知，Fe为阳极，Pt电极为阴极，OH-通过阴离子交换膜由阴极即Pt电极移向阳极即Fe电极，C错误；由分析可知，阴极电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，根据电子守恒可知，理论上每转移0.1mol e-，阴极上会产生标准状况下0.05molH2即0.05mol×22.4L/mol=1.12L气体，D项正确。 【解题必备】书写电解池的电极反应式的方法： ①书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，弱电解质要写成分子式。 如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 ②电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。 ③Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋而不是得到单质Fe。 【变式3-1】（2024河南省新高中创新联盟TOP二十名校高二下学期2月调研）二氧化氯（ClO2）是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂，电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一。如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的装置。下列说法 不正确的是 A．a接电源负极 B．b极发生氧化反应 C．H从电解池左侧通过质子交换膜移向右侧 D．阴极的电极反应式为 【答案】C 【解析】由图可知，电极a上发生反应，生成的与溶液中的结合生成ClO2，则a为阴极室，b为阳极室，水中的氢氧根失去电子得到氧气，氢离子向左边移动。由上述分析可知，a为阴极，接电源的负极，A项正确；由上述分析可知，b为阳极，发生氧化反应，B项正确；H+从电解池右侧通过质子交换膜移向左侧移动，C项错误；阴极的电极反应式为，D项正确。 【变式3-2】（2024广东省部分学校高二下学期期中联考）工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示，下列说法正确的是 A．电池工作时，外电路中电子的流动方向：M镀镍铁棒电解质溶液碳棒N B．电池工作时，镀镍铁棒上的电极反应式为 C．电池工作一段时间后，中间工作室的NaCl浓度小于1%，原因是在中间工作室生成了更多的水 D．常温下，溶液中： 【答案】D 【解析】由图碳棒连接电源正极，是阳极，失电子，电极反应为：4OH−−4e−=O2↑+2H2O；铁棒是阴极，得电子能力：Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)，阴极的电极反应为：Ni2++2e-=Ni、2H++2e-=H2↑(Ni2+浓度较低时)，阳极的钠离子穿过阳离子交换膜移向氯化钠溶液，阴极室氯离子穿过阴离子交换膜移向B室氯化钠溶液，氯化钠溶液的浓度增大。电子不会在溶液中迁移，A项错误；电池工作时，镀镍铁棒上的电极反应式为Ni2++2e−=Ni、2H++2e-=H2↑(Ni2+浓度较低时)，B项错误；由分析，电池工作一段时间后，中间室氯化钠溶液浓度增大，C项错误；常温下，0.5mol⋅L−1NaOH溶液中，由于加入的钠离子和氢氧根离子浓度相同，但是氢氧根离子还来源于水的电离，故c(OH−)>c(Na+)>c(H+)，D项正确。 ►问题四 电解的计算 【典例4】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0.1mol·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。 【解题必备】有关电解计算的方法： （1）根据电子守恒法计算：用于串联电路中各电极产物的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。 （2）根据总反应方程式计算：先写电极反应式，再写总反应方程式，最后根据总反应方程式计算。 （3）根据关系式计算：根据电子得失相等找到已知量与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。 【变式4-1】用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极质量增加ag时，在阳极上同时产生bL氧气(标准状况)，则M的相对原子质量是( ) A． B． C． D． 【答案】C 【解析】生成bLO2(标准状况)转移的电子为mol，根据电子守恒知，析出的M的物质的量为mol＝mol，阴极增加的质量即为析出的M的质量，则M的摩尔质量为a÷＝(g·mol－1)，即M的相对原子质量为。 【变式4-2】将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。 (1)当有1.0×10－3mol的OH－放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是________。 (2)若溶液的体积为1L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6mLO2时，溶液中c(H＋)是________。 【答案】(1)0.032g (2)1×10－3mol·L－1 【解析】(1)用惰性电极电解CuSO4溶液时，阴极电极反应式为2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。当有1.0×10－3 mol的OH－放电时，此时转移电子为1.0×10－3mol，则在阴极上析出Cu的质量为0.032g。 (2)阳极： 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 4 mol 1 mol N n＝1.0×10－3mol，即消耗1.0×10－3molOH－，生成1．0×10－3molH＋，则c(H＋)＝＝1.0×10－3mol·L－1。 ►问题五 多池串联 【典例5】如图所示，甲、乙为相互串联的两电解池。 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A电极名称为________极，电极材料是________，电极反应式为_______________________， 电解质溶液可以是________。 (2)乙池中Fe极电极反应式为________________，若在乙池中滴入少量酚酞试液，开始通电一段时间，Fe极附近呈________色。 【答案】(1)阴 精铜 Cu2＋＋2e－===Cu 含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液) (2)2H＋＋2e－===H2↑ 红 【解析】根据电解池的电极与外接电源的关系，A为阴极，B为阳极，Fe为阴极，C为阳极。又因为甲为精炼铜的装置，所以A电极材料是精铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，电解质溶液用含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液)。乙池中Fe极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，在乙池中滴入少量酚酞试液，开始通电一段时间，由于水提供的H＋在阴极(Fe)放电，OH－越来越多，铁极附近呈红色。 【解题必备】多池串联池属性的判断 1．有外接电源的全部都是电解池 2．无明显外接电源的一般只有1个原电池，其余全是电解池 （1）有盐桥的是原电池 （2）有燃料电池的是原电池 （3）能发生自发氧化还原反应的装置为原电池 （4）多个自发，两电极金属性相差最大的为原电池 3．电极的连接顺序：负→阴→阳→阴→…→阳→正 4．串联电路的特点：每一个电极转移的电子数都相等 【变式5-1】下列说法正确的是    A．乙池中石墨电极表面有气泡产生，丙池中向右侧电极移动 B．甲池通入的电极反应为 C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量固体能使溶液恢复到原浓度 D．收集一段时间后丙池中两电极上产生的气体，左侧电极可能得到混合气体 【答案】D 【解析】由图可知，甲为原电池，甲醇通入极为负极，氧气通入极为正极，乙为电解池，石墨为阳极，Ag为阴极，丙为电解池，左侧Pt电极为阳极，右侧Pt电极为阴极。乙池中石墨电极为阳极，溶液中氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，丙为电解池，阴离子向阳极(左侧Pt电极)移动，A项错误；在燃料电池甲池中，负极是甲醇发生失电子的氧化反应，在碱性电解质下的电极反应为CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O，B项错误；电解池乙池中，电解后生成硫酸、铜和氧气，要想复原，要加入氧化铜，C项错误；丙池是电解池，左侧电极是阳极，开始生成氯气，电极反应式为2Cl--2e=Cl2↑，当氯离子消耗完以后，电极继续生成氧气，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，故左侧电极可能得到混合气体，D项正确。 【变式5-2】（2024新疆乌鲁木齐市六校联考高二上学期期末）如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题： (1)甲是燃料电池，通入甲烷的电极作 极(填“正”或“负”)，电极反应式为 。 (2)乙是 池，石墨(C)作 极(填“阴”或“阳”)，发生 反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为 。 (3)①丙中粗铜作 极(填“阴”或“阳”)； ②电解一段时间后硫酸铜溶液中的Cu2+会 (填“增大”或“减小”或“不变”)； ③若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，丙装置中析出精铜的质量为 g。 【答案】(1)负 (2)电解 阳 氧化 (3)阳 减小 12.8 【解析】甲池为原电池做电源，通入甲烷的一极为负极，电极反应式为：，通入氧气的一极为正极，电极反应式为：，乙池、丙池为电解池，乙池为氯碱工业，其中Fe电极连电源负极做阴极，电极反应式为：，石墨作阳极，电极反应式为：，X为阳离子交换膜，Na+向铁极移动，丙池为粗铜的精炼，其中精铜做阴极，粗铜做阳极。（1）甲是燃料电池，甲烷转化为，失电子发生氧化反应，为负极，电极反应为：；（2）乙是电解池，石墨作阳极，发生氧化反应，氯离子失去电子变为氯气，电极反应式为：；（3）①丙池中粗铜连接原电池的正极，做阳极； ②阳极的材料是粗铜，电极反应式有：，，等，所以阳极产生的铜离子数小于阴极消耗的铜离子数，溶液中Cu2+减小； ③标准状况下，2.24L氧气的物质的量为0.1mol，此时转移电子的物质的量为0.4mol，精铜为阴极，电极反应式为：，当转移0.4mol电子时，生成0.2molCu，质量为：0.2mol×64g/mol=12.8g。 1．以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是( ) A．电能全部转化为化学能 B．粗铜接电源正极，发生还原反应 C．溶液中Cu2＋向阳极移动 D．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 【答案】D 【解析】粗铜的电解精炼时，电能不可能全部转化为化学能，A项错误；粗铜作阳极与电源正极相连，发生氧化反应，B项错误；溶液中的Cu2＋向阴极移动，C项错误；不活泼金属Ag、Pt、Au等金属在阳极沉积，可以回收，D项正确。 2．（2024广东省茂名市高二下学期7月期末）以二氧化铪（）为原料，通过电解脱氧法可制得杂质含量很低的铪，其工作原理如图所示．下列说法错误的是 A．电极b与电源负极相连 B．电极a的电极反应式为 C．电解时移向电极a D．电极b发生氧化反应 【答案】A 【解析】由图可知，该电池为电解池，b电极处，C从0价升高为+2价，发生氧化反应，则b电极为阳极，电极反应式为：；a电极处，HfO2中铪的化合价为+4价，单质铪为0价，化合价降低发生还原反应，则a电极为阴极，电极反应式为：。A由分析可知，电极b发生氧化反应，作阳极，连接电源正极相连，A项错误，由分析可知，电极a为阴极，HfO2中铪的化合价为+4价生成单质铪为0价，化合价降低发生还原反应，电极反应式为，B项正确；由分析可知，电极a为阴极，阳离子移向阴极，则电解时Ca2+移向电极a，C项正确；由分析可知，b电极处，C从0价升高为+2价，发生氧化反应，D项正确。 3．（2024广东省深圳市高二下学期7月期末考试）一种新研发的电催化水分解装置的工作原理如图所示，电解质溶液为NaBr溶液(已知：溴酸HBrO3为强酸)。下列说法不正确的是 A．a为电源负极 B．N极的电极反应为 C．一段时间后，电解池内溶液的pH减小 D．理论上，每产生3molO2，可再生2molBr- 【答案】C 【解析】题中左池为电解池生成氢气，右池为催化池生成氧气，整套装置的总反应为。左侧产生氢气为电解池的阴极，连接电源的负极，故a为电源负极，A项正确；根据图示，电解池阳极区Br-失去电子生成和H+，电极反应式为，B项正确；电解池阳极为，阴极为，溶液的pH不变，C项错误；根据，D项正确。 4．（2024安徽省阜阳市高二下学期7月期末）烟气中的可以用钠碱循环法加以处理。用溶液作为吸收液，当吸收液与反应至降低为6左右时，将吸收液通入如图所示的电解槽进行再生。 下列说法错误的是 A．a电极接电源负极 B．电极上发生氧化反应 C．电解后左室的吸收液pH大于6 D．当电极生成时，a电极上生成 【答案】D 【解析】吸收液与反应至降低为6左右时，溶液中主要成分为；根据电解装置图可知，a电极通入约为6的吸收液，生成氢气，则发生的电极反应为；b电极为失电子发生氧化反应生成，电极方程式为。a电极发生反应，属于电解池的阴极，应接电源负极，A项正确；根据分析，电极上失电子发生氧化反应生成，B项正确；电解后左室生成，溶液呈碱性，则电解后的吸收液pH大于6，C正确；根据分析，当电极生成时，转移电子数为1mol，结合得失电子守恒可知a电极上生成0.5mol，即标准状况下的，D项错误。 5．（2024湖南省长沙市第一中学高二下学期第一次月考）我国科学家采用单原子和纳米作串联催化剂，通过电解法将转化为乙烯，装置示意图如图。已知：电解效率。下列说法正确的是 A．惰性电极a连接电源的正极 B．惰性电极为阳极，穿过交换膜向其靠拢 C．通电后，惰性电极上产生导致右室溶液减小 D．若电解效率为，电路中通过电子时，标准状况下产生乙烯 【答案】D 【解析】惰性电极a上CO2发生得电子的还原反应生成CO、CO发生得电子的还原反应生成CH2=CH2，惰性电极a为阴极，惰性电极b为阳极。根据分析，惰性电极a为阴极，惰性电极a连接电源的负极，A项错误；根据分析，惰性电极b为阳极，H+通过阳离子交换膜向惰性电极a靠拢，B项错误；通电后，惰性电极a的电极反应式为CO2+2e-+2H+=CO+H2O、2CO+8e-+8H+=CH2=CH2+2H2O，惰性电极b的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，惰性电极b上产生的H+通过阳离子交换膜移向左室，右室溶液中H2O的质量减小导致硫酸浓度变大、溶液pH减小，C项错误；生成乙烯时C元素的化合价由+4价降至-2价，生成1mol乙烯需要12mol电子，若电解效率为30%，电路中通过1mol电子时，生成乙烯所用电子物质的量为0.3mol，则生成乙烯物质的量为0.025mol，标准状况下的体积为0.025mol×22.4L/mol=0.56L，D项正确。 6.（2024江西省抚州市临川第二中学高二下学期6月月考）以四甲基氯化铵为原料，工作原理如图，采用电渗析法合成。下列说法错误的是 A．光伏并网发电装置中N型半导体为负极，P型半导体为正极 B．c、e均为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜 C．a电极反应式为： D．制备，a、b两极共产生9.8L气体(标准状况) 【答案】D 【解析】de之间通入稀NaCl溶液，流出浓NaCl溶液，可知Na+由b室经交换膜e进入de之间，Cl-由cd之间经交换膜d进入de之间，则b电极为阳极、a电极为阴极。b电极为阳极，可知光伏并网发电装置中N型半导体为负极，P型半导体为正极，A项正确；通过c向左移动，Cl-通过d向右移动，Na+通过e向左移动，则c、e均为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，B正确；a电极由生成，电极反应式为：，C项正确；阴极反应式为、阳极反应式为，制备，转移0.75mol电子，阴极生成0.375mol氢气，根据电子守恒，阳极生成0.1875mol氧气，a、b两极共产生气体(标准状况)的体积为12.6L，D项错误。 7．（2024四川省自贡市高二上学期期末）如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中为离子交换膜。请按要求回答相关问题： (1)甲烷燃料电池负极反应式是 。 (2)电极的电极反应式为 。 (3)应使用 离子交换膜（填“阴”或“阳”）。 (4)写出图中电解饱和食盐水反应的离子方程式 。 (5)若用装置丙模拟粗铜的精炼，则溶液中的铜离子应移向 （填“”或“”）极，反应结束后硫酸铜溶液的浓度 （填“变大”、“变小”或“不变”）。 (6)若在标准状况下，有氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体体积为 。 【答案】(1) (2) (3)阳 (4) (5) A 减小 (6)2.24 【解析】甲装置为原电池，通氧气一极为正极，通甲烷一极为负极，B连接正极，作阳极，A为阴极，C为阳极，乙装置中Fe为阴极，铁极电极反应式为，C为阳极，C极氯离子失电子生成氯气；装置丙中，粗铜的精炼，那么粗铜放在阳极，即为B极，阳极铜、锌、铁、镍失电子生成其离子，阴极溶液中的铜离子得电子生成铜；（1）甲烷在碱性条件下失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，； （2）电极为电解池阴极，水放电得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为； （3）钠离子通过X进入阴极室得到氢氧化钠，且需要放在氢氧根离子进入阳极室吸收氯气，则X为阳离子交换膜； （4）电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，； （5）装置丙中，粗铜的精炼，那么粗铜放在阳极，即为B极，阳极铜、锌、铁、镍失电子生成其离子，阴极溶液中的铜离子得电子生成铜，结合电子守恒可知，反应结束后硫酸铜溶液的浓度减小，铜离子向阴极A极移动。 （6）若在标准状况下，有1.12L氧气参加反应，其物质的量为0.05mol，转移电子数为0.05mol×4=0.2mol，乙装置铁电极反应为：，则生成氢气的物质的量为0.1mol，其体积为2.24L。 8．（2024甘肃省兰州第一中学高二上学期1月期末）如图所示，其中甲池的总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O，回答下问题： 请回答下列问题： (1)甲池为 (填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)，负极的电极反应式为 。 (2)乙池A(石墨)电极的名称为 (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，乙池中总反应式为 。 (3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为 mL(标准状况下)，丙池中析出 g铜。 (4)一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是_______(填选项字母)。 A．Ag B．Ag2O C．AgOH D．AgCl (5)若丙中电极不变，将其溶液换成含酚酞的NaCl溶液，电键闭合一段时间后，丙中D极附近观察到的现象是 ，溶液的pH将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。C电极上的电极反应式为 ，检验该电极反应产物的方法是 。 (6)若用丙装置电解精炼铜，粗铜(内含Zn、Fe、Ni等杂质)应该放在 (填C、D)极，电解进行一段时间后，电解质溶液中CuSO4的浓度将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 【答案】(1)原电池 (2)阳极 (3)280 1.6 (4)B (5)有气泡产生，溶液变红 增大 2Cl--2e-=Cl2↑ 润湿的淀粉KI试纸变蓝 (6)C 减小 【解析】根据电池结构可知甲池是甲醇燃料电池，左边Pt电极为负极，右边Pt电极为正极，进而推出乙、丙池为电解池，A、C为阳极，B、D为阴极。（1）甲池符合甲醇燃料电池的结构，属于原电池，负极甲醇在碱性环境中失电子被氧化生成碳酸根离子：； （2）据分析乙池为电解池，A与原电池正极相连为阳极，总反应是电解硝酸银溶液生成银单质、硝酸、氧气：； （3）根据得失电子守恒22.4LO2~432gAg~128gCu，则B生成Ag使B极质量增加5.40g时，甲池中消耗氧气，，丙池中析出，m=1.6gCu； （4）电池总反应为：，溶液中减少的使原子个数比为2：1的Ag和O，因此补充Ag2O使乙池恢复到反应前浓度； （5）若丙中电极不变，将其溶液换成含酚酞的NaCl溶液，则为电解饱和食盐水，D为阴极发生2H2O+2e-=H2↑+2OH-，溶液中滴有酚酞，因此D附近有气泡产生，溶液变红，溶液pH将增大；C为阳极发生Cl--2e-=Cl2↑检验氯气用湿润淀粉碘化钾试纸，现象为：润湿的淀粉KI试纸变蓝； （6）电解精炼铜，粗铜在阳极，因此粗通放在C极，因为除了Cu放电外，Zn、Fe、Ni等杂质也失去电子，而阴极只有铜离子的电子，因此溶液中硫酸铜浓度减小。 1．（2024河北省石家庄第一中学高二上学期10月月考）下列装置或过程能实现化学能转化为电能的是             A．银锌纽扣电池 B．冶炼金属钠 C．太阳能电池 D．天然气燃烧 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【解析】银锌纽扣电池为原电池，是将化学能转化为电能，A符合题意；用电解法冶炼金属钠，是电能转化为化学能，B不符合题意；太阳能电池是将太阳能转化为电能，C不符合题意；天然气燃烧是将化学能转化为热能和光能，D不符合题意。 2．（2024广西壮族自治区贵港市高二下学期7月期末）科学家利用质子导体反应器实现了电化学合成，证明了作为氢源的可行性。以替换作为氢源，可以免除的生产和提纯成本，进一步降低氨气的生产成本，且可以以最低成本生产纯，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．该电池工作时，电能全部转化为化学能 B．若以铅酸蓄电池为电源，氨电极应与铅酸蓄电池的电极相连 C．氢电极上的电极反应式为 D．该电池工作时，每生成，同时消耗水的物质的量为 【答案】D 【分析】N元素化合价下降，则氨电极为阴极发生还原反应，电极反应为，氢电极为阳极，发生氧化反应，电极反应为。该电池为电解池，电池工作时，会有能量损耗，电能不能全部转化为化学能，A项错误；为铅酸蓄电池的正极，则与氢电极相连，B项错误；氢电极上的电极反应式为，C项错误；该电池工作时，每生成，转移0.3mol电子，则消耗水的物质的量为0.15mol，D项正确。 3．（2024浙江省舟山市高二下学期6月期末检测）利用微生物燃料电池可处理有机废水获得电能，同时实现海水淡化。现以溶液模拟海水，用如图装置处理有机废水(以含的溶液为例)。 下列说法不正确的是 A．正极反应为 B．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜 C．工作一段时间后A室pH升高，C室pH下降 D．处理理论上有电子发生转移 【答案】C 【解析】a电极失电子发生氧化反应生成，a电极为原电池负极，b电极为原电池正极，氧化剂氧气得电子发生还原反应，电极反应式：。根据分析可知，b极为正极，氧气发生还原反应，电极反应式：，A项正确；该装置可实现海水淡化，则B室中钠离子应透过隔膜2进入正极区，B室中氯离子透过隔膜1进入A室，隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，B项正确；A室电极反应：，溶液pH降低，C室电极反应：，，溶液pH升高，C项错误；根据A室反应：，处理理论上有电子发生转移，D项正确。 4．（2024湖北省重点高中智学联盟高二上学期12月联考）某科研小组用甲烷燃料电池制备Co(H2PO2)2，并获得副产品NaOH，其工作原理如图所示(已知：电解装置的电极材料分别为金属钴和不锈钢，H3PO2是一元弱酸)。下列有关说法正确的是 A．M电极为不锈钢 B．膜a、膜b均为阳离子交换膜 C．电解过程中，原料室溶液pH减小 D．消耗lmolCH4，理论上N极产生64gO2 【答案】C 【解析】根据图示可知，左侧为阳极室则M为阳极，阳极上Co失电子生成Co2+，Co2+向阴极移动，故通过阳离子交换膜进入产品室，但是不能通过膜b，因此膜b为阴离子交换膜，膜a为阳离子交换膜，原料室内的通过膜b进入产品室与Co2+结合生成Co(H2PO2)2，m为正极，N为阴极，阴极上H2O得电子生成氢气和氢氧根离子，原料室中的钠离子通过膜c进入阴极室与氢氧根离子结合生成NaOH，膜c为阳离子交换膜。根据分析可知，M电极为Co，A项错误；根据分析可知，膜a、膜b分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，B项错误；水解使溶液呈碱性，电解过程中通过膜b进入产品室，导致原料室内浓度减小，则溶液中因水解生成的氢氧根离子浓度减小，溶液pH减小，C项正确；N电极为阴极，水得电子生成氢气，不会生成氧气，D项错误。 5．（2024云南省昆明市高二下学期期末质量检测）是一种很有前景的钠离子电池正极材料。研究人员利用如下装置电解水、碳酸酯两相电解液，并通过反应器将嵌入到合成。下列说法正确的是 A．铁电极与电源正极相连 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．阳极区采用水相，阴极 D．反应器中发生反应的离子方程式为： 【答案】D 【解析】铁电极发生还原反应，Fe为阴极，与电源负极相连，A项错误；根据图示，阳极生成的钠离子通过离子交换膜进入阴极区，所以离子交换膜为阳离子交换膜，B项错误；钠是阳极，钠能与水反应，所以阳极区采用碳酸酯相，阴极区采用水相，C项错误；反应器中FePO4把氧化为，自身被还原为，发生反应的离子方程式为：，D项正确。 6．（2024甘肃省兰州普通高中高二下学期教学质量统一检测）利用如图所示装置可将工业废气中的CO2和SO2转化为HCOOH和Na2SO4，变废为宝。下列说法正确的是 A．CO2和SO2均为非极性分子 B．装置b中的离子交换膜应为阳离子交换膜 C．理论上装置b中生成的HCOOH和Na2SO4的物质的量之比为1：1 D．M极上的电极反应式为 【答案】D 【解析】含CO2和SO2的废气用NaHCO3溶液吸收得到CO2、NaHCO3和Na2SO3的混合溶液；M电极上发生失电子的氧化反应转化成，M电极为阳极，M极上电极反应为-2e-+2=+2CO2↑+H2O，N电极上CO2发生得电子的还原反应转化成HCOOH，N电极为阴极，N极上的电极反应为CO2+2e-+2H+=HCOOH。CO2的空间结构为直线形，分子中正负电中心重合，CO2为非极性分子，SO2的空间结构为V形，分子中正负电中心不重合，SO2为极性分子，A项错误；根据分析，M极上电极反应为-2e-+2=+2CO2↑+H2O，N极上的电极反应为CO2+2e-+2H+=HCOOH，结合“工业废气中的CO2和SO2转化为HCOOH和Na2SO4”，装置b中离子交换膜为阴离子交换膜，使由阴极区（右室）向阳极区（左室）移动，B项错误；根据分析，M极上电极反应为-2e-+2=+2CO2↑+H2O，N极上的电极反应为CO2+2e-+2H+=HCOOH，N极上每生成1molHCOOH消耗2molH+、电路中通过2mol电子，则M极上生成1mol、且有1mol迁移到阳极区，理论上装置b中生成的HCOOH和Na2SO4的物质的量之比为1∶2，C项错误；根据分析，M极上电极反应式为-2e-+2=+2CO2↑+H2O，D项正确。 7．（2024安徽师范大学附属中学最后一卷）三维电极法：是在传统的电解槽两电极之间填充粒状或碎屑状材料，填充的粒子电极表面能带电，成为新的一极(第三极)。如图为用三维电极法处理氨氮废水的原理图，石墨板作为阴、阳极，自制活性炭为填充材料，电解一定浓度的、与NaCl的酸性混合溶液来进行模拟。下列选项中不正确的是 A．m电极为电解池阳极 B．n电极上的反应为： C．该装置生成大量氧化性更强的·OH，·OH去除的离子方程式 D．相比于传统的二维电极反应系统，三维电极的提高了电流效率，粒子电极表面会生成许多强氧化性物质，氧化效率高 【答案】B 【解析】m电极上H2O发生失电子的氧化反应转化成、Cl-发生失电子的氧化反应转化成Cl2，m电极为电解池的阳极，n电极为电解池的阴极，n电极上O2发生得电子的还原反应转化成。根据分析，m电极为电解池的阳极，A项正确；n电极上O2发生得电子的还原反应转化成，由于混合溶液呈酸性，故n电极的电极反应为O2+2e-+2H+=2，B项错误；由图可知，该装置生成大量氧化性更强的，将氧化成N2，则被还原成H2O，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为6+2=N2↑+6H2O+2H+，C项正确；三维电极法是在传统的电解槽两电极之间填充粒状或碎屑状材料，填充的粒子电极表面能带电，成为新的一极(第三极)，结合图示可知，相比于传统的二维电极反应系统，三维电极的电极比表面积增大，粒子间距小，提高了电流效率，粒子电极表面会生成许多强氧化性物质，氧化效率高，D项正确。 8．（2024辽宁省丹东市高二上学期期末）电化学与能源、材料、化工等领域紧密联系，应用广泛.利用N2H4燃料电池电解AgNO3溶液并制备，装置如图所示（均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变）. (1)工作时，甲装置电极为 （填“正”“负”“阳”或“阴”）极，电极反应式为 。 (2)工作时，乙装置中向 （填“”或“Ag”）极移动. (3)若乙装置中溶液体积为400mL，当电极质量增加4.32g时，溶液pH约为 。若将乙装置中两电极调换，一段时间后，溶液浓度将 （填“增大”“减小”或“不变”）. (4)丙装置中K、M、L为离子交换膜，其中M膜是 （填“阳离子”“阴离子”或“质子”）交换膜. (5)若甲装置电极上消耗标准状况下2.24L的，理论上丙装置阳极室溶液质量减少 g. 【答案】(1)负 (2) (3)1 不变 (4)阳离子 (5)22.2 【解析】甲为N2H4燃料电池，通燃料N2H4的为负极，通氧气的为正极，乙为电解池，C3为阳极，Ag为阴极，丙为电解池，C4为阳极，C5为阴极。（1）甲为N2H4燃料电池，通燃料N2H4的为负极，电极反应式为：； （2）乙为电解池，C3为阳极，Ag为阴极，溶液中阴离子向阳极C3移动； （3）乙装置为电解池，C3为阳极，Ag为阴极，电解池总反应式为：，溶液体积为400mL，当电极质量增加4.32g时，生成的n(HNO3)=0.04mol，，溶液pH约为1；将乙装置中两电极调换，阳极为活性阳极：Ag- e-= Ag+，阴极反应：Ag++e-= Ag，阴阳两极得失电子相等，所以一段时间后，溶液浓度将不变； （4）丙为电解池，C4为阳极，C5为阴极，阴极电极反应式为：，阴极生成带负电荷的OH-，原料室中的Na+经过M膜移向阴极室，M膜是阳离子交换膜； （5）甲为N2H4燃料电池，通氧气的为正极，电极反应式为：，丙为电解池，C4为阳极，其电极反应式为：，阳极室中Ca2+移向产品室中，由电子得失守恒及电荷守恒，可以得出如下关系：，阳极室溶液质量减少为逸出的氯气和移向产品室的Ca2+质量之和，甲装置电极上消耗标准状况下2.24L的即0.1mol，理论上丙装置阳极室溶液质量减少为22.2g。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章 化学反应与能量转化 第三节 电能转化为化学能--电解 第2课时 电解原理的应用 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．运用电解原理分析电解食盐水、铜的电解精炼，以及电镀的内容。 2．了解电解原理的应用方法，并进一步体会电解对人类社会的重要贡献。 重点：电解的应用。 难点：电解的应用。 一、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气 1、装置 2、现象 （1）阳极上： 。 （2）阴极上： 。 3、原理分析及电极反应 电解时， 移向阳极， 移向阴极。 （1）阳极离子放电顺序： 。电极反应： ， 反应。 （2）阴极离子放电顺序： 。电极反应： ， 反应。 4、电池反应化学方程式： ；离子方程式： 。 二、铜的电解精炼 1、装置 2、粗铜成分 （1）主要成分： 。 （2）杂质金属：比铜活泼的有 等；比铜不活泼的有 等。 (3)电极反应 【易错警示】(1)粗铜中含Zn、Fe、Ag等杂质，同时间段内两电极改变的质量不相等，但两电极通过的电量相等。 (2)电解过程中，阴离子浓度不变，Cu2＋浓度减小，Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋浓度增大。 三、电镀 1、定义：应用 原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。 2、目的：增强金属的 能力、耐磨性或改善金属制品的外观。 3、根据电解原理，设计在铁钉上镀铜的实验方案 电镀原理 阳极：Cu－2e－===Cu2＋ 阴极： 电镀方案 电极材料 阳极： 阴极： 电镀液 溶液 镀件 铁钉 【易错警示】电镀的特点：“一多、一少、一不变”。 (1)一多：是指阴极上有镀层金属沉积； (2)一少：是指阳极上有镀层金属溶解； (3)一不变：是指电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)氯碱工业中，阳极区产生H2和NaOH。 ( ) (2)精炼铜装置中，粗铜作阴极，精铜作阳极。 ( ) (3)精炼铜过程中，电解质溶液中c(Cu2＋)不变。 ( ) (4)电镀装置中，镀件作阴极，待镀金属作阳极。 ( ) (5)电镀过程中，电解质溶液的浓度减小。 ( ) (6)向电解NaCl溶液的电解池中加入酚酞，阳极区变红。( ) (7)氯碱工业可以得到金属钠、Cl2和H2。( ) (8)电解饱和食盐水阴极产生的气体可使湿润的淀粉KI试纸变蓝。( ) (9)粗金属精炼时，粗金属作阳极，阳极泥是比被精炼金属不活泼的金属。( ) (10)精炼铜装置中，阴极得到32 g铜，阳极电子转移1mol。( ) 2．粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为__________________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_________________________。 3.如图所示，A为直流电源，B为浸润饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现滤纸B上的c附近显红色。请回答： (1)电源A中a为__________极。 (2)滤纸B上发生的总反应方程式为_________________________。 (3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通开关K，使c、d短路，则电极e上发生的反应为_________________，电极f上发生的反应为_________________________，槽中盛放的电镀液可以是________或________(要求填两种电解质溶液)。 ►问题一 氯碱工业 【典例1】（2024上海市敬业中学高二下学期4月期中）氯碱工业能耗大，通过如图的结构可大幅度降低能耗。 (1)离子交换膜应选择 离子交换膜 (填“正”或“负”)。 (2)反应的总化学方程式为 。 (3)当电路中通过0.2mol电子时， 右侧溶液质量 (填“增加”或“减少”) g。 【解题必备】工业电解饱和食盐水制取烧碱： 工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH－移向阳极，以使NaOH在阴极溶液中富集，常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。 如：氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，可知溶液A的溶质是NaOH。 【变式1-1】如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图(所用电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是( ) A．从E口逸出的气体是H2 B．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性 C．标准状况下每生成22.4LCl2，便产生2molNaOH D．电解一段时间后加适量盐酸可以使电解液恢复到电解前的浓度 【变式1-2】如图中能验证饱和食盐水(含酚酞)的电解产物的装置是(下列各图中的电极均为惰性电极)( ) ►问题二 铜的精炼与电镀 【典例2】关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( ) A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B．电解液的成分都保持不变 C．阳极反应都只有Cu－2e－=Cu2＋ D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－=Cu 【解题必备】铜的电解精炼与电镀铜对比 电解精炼铜 电镀铜 电极 材料 阴极 精铜 镀件 阳极 粗铜 纯铜 电极反应式 阳极 Cu(粗铜)－2e－=Cu2＋等 Cu－2e－=Cu2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－=Cu(精铜) Cu2＋＋2e－=Cu 电解质溶液浓度的变化 Cu2＋减少，比铜活泼的金属阳离子进入溶液 电解质溶液成分及浓度均不变 【变式2-1】将“铜牌”变成“银牌”的装置如图所示。下列说法正确的是 A．铜牌连接电源的正极 B．反应前后，溶液a的浓度不变 C．溶液a可以为溶液 D．反应一段时间后，电源反接，铜牌可恢复原状 【变式2-2】在铁制品上镀上一定厚度的银层，以下设计方案正确的是( ) A．银作阳极，铁制品作阴极，溶液含有银离子 B．铂作阴极，铁制品作阳极，溶液含有银离子 C．银作阳极，铁制品作阴极，溶液含有亚铁离子 D．银作阴极，铁制品作阳极，溶液含有银离子 ►问题三 电解池的电极反应的书写 【典例3】（2024江苏省泰州中学高二下学期5月期中）电池有铅蓄电池、燃料电池(如NO2-NH3电池)、锂离子电池、Mg一次氯酸盐电池等，它们可以将化学能转化为电能。NH3、CH4、NaBH4都可用作燃料电池的燃料。CH4的燃烧热为890.3kJ/mol。电解则可以将电能转化为化学能，电解饱和NaCl溶液可以得到Cl2，用电解法可制备消毒剂高铁酸钠(Na2FeO4)。电解法制备Na2FeO4的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．M为电源的负极 B．阳极上的电极反应式为 C．OH-通过阴离子交换膜移向Pt电极 D．理论上每转移0.1mol e-，阴极上会产生标准状况下1.12L气体 【解题必备】书写电解池的电极反应式的方法： ①书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，弱电解质要写成分子式。 如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 ②电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。 ③Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋而不是得到单质Fe。 【变式3-1】（2024河南省新高中创新联盟TOP二十名校高二下学期2月调研）二氧化氯（ClO2）是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂，电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一。如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的装置。下列说法 不正确的是 A．a接电源负极 B．b极发生氧化反应 C．H从电解池左侧通过质子交换膜移向右侧 D．阴极的电极反应式为 【变式3-2】（2024广东省部分学校高二下学期期中联考）工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示，下列说法正确的是 A．电池工作时，外电路中电子的流动方向：M镀镍铁棒电解质溶液碳棒N B．电池工作时，镀镍铁棒上的电极反应式为 C．电池工作一段时间后，中间工作室的NaCl浓度小于1%，原因是在中间工作室生成了更多的水 D．常温下，溶液中： ►问题四 电解的计算 【典例4】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0.1mol·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 【解题必备】有关电解计算的方法： （1）根据电子守恒法计算：用于串联电路中各电极产物的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。 （2）根据总反应方程式计算：先写电极反应式，再写总反应方程式，最后根据总反应方程式计算。 （3）根据关系式计算：根据电子得失相等找到已知量与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。 【变式4-1】用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极质量增加ag时，在阳极上同时产生bL氧气(标准状况)，则M的相对原子质量是( ) A． B． C． D． 【变式4-2】将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。 (1)当有1.0×10－3mol的OH－放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是________。 (2)若溶液的体积为1L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6mLO2时，溶液中c(H＋)是________。 ►问题五 多池串联 【典例5】如图所示，甲、乙为相互串联的两电解池。 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A电极名称为________极，电极材料是________，电极反应式为_______________________， 电解质溶液可以是________。 (2)乙池中Fe极电极反应式为________________，若在乙池中滴入少量酚酞试液，开始通电一段时间，Fe极附近呈________色。 【解题必备】多池串联池属性的判断 1．有外接电源的全部都是电解池 2．无明显外接电源的一般只有1个原电池，其余全是电解池 （1）有盐桥的是原电池 （2）有燃料电池的是原电池 （3）能发生自发氧化还原反应的装置为原电池 （4）多个自发，两电极金属性相差最大的为原电池 3．电极的连接顺序：负→阴→阳→阴→…→阳→正 4．串联电路的特点：每一个电极转移的电子数都相等 【变式5-1】下列说法正确的是    A．乙池中石墨电极表面有气泡产生，丙池中向右侧电极移动 B．甲池通入的电极反应为 C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量固体能使溶液恢复到原浓度 D．收集一段时间后丙池中两电极上产生的气体，左侧电极可能得到混合气体 【变式5-2】（2024新疆乌鲁木齐市六校联考高二上学期期末）如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题： (1)甲是燃料电池，通入甲烷的电极作 极(填“正”或“负”)，电极反应式为 。 (2)乙是 池，石墨(C)作 极(填“阴”或“阳”)，发生 反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为 。 (3)①丙中粗铜作 极(填“阴”或“阳”)； ②电解一段时间后硫酸铜溶液中的Cu2+会 (填“增大”或“减小”或“不变”)； ③若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，丙装置中析出精铜的质量为 g。 1．以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是( ) A．电能全部转化为化学能 B．粗铜接电源正极，发生还原反应 C．溶液中Cu2＋向阳极移动 D．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 2．（2024广东省茂名市高二下学期7月期末）以二氧化铪（）为原料，通过电解脱氧法可制得杂质含量很低的铪，其工作原理如图所示．下列说法错误的是 A．电极b与电源负极相连 B．电极a的电极反应式为 C．电解时移向电极a D．电极b发生氧化反应 3．（2024广东省深圳市高二下学期7月期末考试）一种新研发的电催化水分解装置的工作原理如图所示，电解质溶液为NaBr溶液(已知：溴酸HBrO3为强酸)。下列说法不正确的是 A．a为电源负极 B．N极的电极反应为 C．一段时间后，电解池内溶液的pH减小 D．理论上，每产生3molO2，可再生2molBr- 4．（2024安徽省阜阳市高二下学期7月期末）烟气中的可以用钠碱循环法加以处理。用溶液作为吸收液，当吸收液与反应至降低为6左右时，将吸收液通入如图所示的电解槽进行再生。 下列说法错误的是 A．a电极接电源负极 B．电极上发生氧化反应 C．电解后左室的吸收液pH大于6 D．当电极生成时，a电极上生成 5．（2024湖南省长沙市第一中学高二下学期第一次月考）我国科学家采用单原子和纳米作串联催化剂，通过电解法将转化为乙烯，装置示意图如图。已知：电解效率。下列说法正确的是 A．惰性电极a连接电源的正极 B．惰性电极为阳极，穿过交换膜向其靠拢 C．通电后，惰性电极上产生导致右室溶液减小 D．若电解效率为，电路中通过电子时，标准状况下产生乙烯 6.（2024江西省抚州市临川第二中学高二下学期6月月考）以四甲基氯化铵为原料，工作原理如图，采用电渗析法合成。下列说法错误的是 A．光伏并网发电装置中N型半导体为负极，P型半导体为正极 B．c、e均为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜 C．a电极反应式为： D．制备，a、b两极共产生9.8L气体(标准状况) 7．（2024四川省自贡市高二上学期期末）如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中为离子交换膜。请按要求回答相关问题： (1)甲烷燃料电池负极反应式是 。 (2)电极的电极反应式为 。 (3)应使用 离子交换膜（填“阴”或“阳”）。 (4)写出图中电解饱和食盐水反应的离子方程式 。 (5)若用装置丙模拟粗铜的精炼，则溶液中的铜离子应移向 （填“”或“”）极，反应结束后硫酸铜溶液的浓度 （填“变大”、“变小”或“不变”）。 (6)若在标准状况下，有氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体体积为 。 8．（2024甘肃省兰州第一中学高二上学期1月期末）如图所示，其中甲池的总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O，回答下问题： 请回答下列问题： (1)甲池为 (填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)，负极的电极反应式为 。 (2)乙池A(石墨)电极的名称为 (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，乙池中总反应式为 。 (3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为 mL(标准状况下)，丙池中析出 g铜。 (4)一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是_______(填选项字母)。 A．Ag B．Ag2O C．AgOH D．AgCl (5)若丙中电极不变，将其溶液换成含酚酞的NaCl溶液，电键闭合一段时间后，丙中D极附近观察到的现象是 ，溶液的pH将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。C电极上的电极反应式为 ，检验该电极反应产物的方法是 。 (6)若用丙装置电解精炼铜，粗铜(内含Zn、Fe、Ni等杂质)应该放在 (填C、D)极，电解进行一段时间后，电解质溶液中CuSO4的浓度将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 1．（2024河北省石家庄第一中学高二上学期10月月考）下列装置或过程能实现化学能转化为电能的是             A．银锌纽扣电池 B．冶炼金属钠 C．太阳能电池 D．天然气燃烧 A．A B．B C．C D．D 2．（2024广西壮族自治区贵港市高二下学期7月期末）科学家利用质子导体反应器实现了电化学合成，证明了作为氢源的可行性。以替换作为氢源，可以免除的生产和提纯成本，进一步降低氨气的生产成本，且可以以最低成本生产纯，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．该电池工作时，电能全部转化为化学能 B．若以铅酸蓄电池为电源，氨电极应与铅酸蓄电池的电极相连 C．氢电极上的电极反应式为 D．该电池工作时，每生成，同时消耗水的物质的量为 3．（2024浙江省舟山市高二下学期6月期末检测）利用微生物燃料电池可处理有机废水获得电能，同时实现海水淡化。现以溶液模拟海水，用如图装置处理有机废水(以含的溶液为例)。 下列说法不正确的是 A．正极反应为 B．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜 C．工作一段时间后A室pH升高，C室pH下降 D．处理理论上有电子发生转移 4．（2024湖北省重点高中智学联盟高二上学期12月联考）某科研小组用甲烷燃料电池制备Co(H2PO2)2，并获得副产品NaOH，其工作原理如图所示(已知：电解装置的电极材料分别为金属钴和不锈钢，H3PO2是一元弱酸)。下列有关说法正确的是 A．M电极为不锈钢 B．膜a、膜b均为阳离子交换膜 C．电解过程中，原料室溶液pH减小 D．消耗lmolCH4，理论上N极产生64gO2 5．（2024云南省昆明市高二下学期期末质量检测）是一种很有前景的钠离子电池正极材料。研究人员利用如下装置电解水、碳酸酯两相电解液，并通过反应器将嵌入到合成。下列说法正确的是 A．铁电极与电源正极相连 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．阳极区采用水相，阴极 D．反应器中发生反应的离子方程式为： 6．（2024甘肃省兰州普通高中高二下学期教学质量统一检测）利用如图所示装置可将工业废气中的CO2和SO2转化为HCOOH和Na2SO4，变废为宝。下列说法正确的是 A．CO2和SO2均为非极性分子 B．装置b中的离子交换膜应为阳离子交换膜 C．理论上装置b中生成的HCOOH和Na2SO4的物质的量之比为1：1 D．M极上的电极反应式为 7．（2024安徽师范大学附属中学最后一卷）三维电极法：是在传统的电解槽两电极之间填充粒状或碎屑状材料，填充的粒子电极表面能带电，成为新的一极(第三极)。如图为用三维电极法处理氨氮废水的原理图，石墨板作为阴、阳极，自制活性炭为填充材料，电解一定浓度的、与NaCl的酸性混合溶液来进行模拟。下列选项中不正确的是 A．m电极为电解池阳极 B．n电极上的反应为： C．该装置生成大量氧化性更强的·OH，·OH去除的离子方程式 D．相比于传统的二维电极反应系统，三维电极的提高了电流效率，粒子电极表面会生成许多强氧化性物质，氧化效率高 8．（2024辽宁省丹东市高二上学期期末）电化学与能源、材料、化工等领域紧密联系，应用广泛.利用N2H4燃料电池电解AgNO3溶液并制备，装置如图所示（均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变）. (1)工作时，甲装置电极为 （填“正”“负”“阳”或“阴”）极，电极反应式为 。 (2)工作时，乙装置中向 （填“”或“Ag”）极移动. (3)若乙装置中溶液体积为400mL，当电极质量增加4.32g时，溶液pH约为 。若将乙装置中两电极调换，一段时间后，溶液浓度将 （填“增大”“减小”或“不变”）. (4)丙装置中K、M、L为离子交换膜，其中M膜是 （填“阳离子”“阴离子”或“质子”）交换膜. (5)若甲装置电极上消耗标准状况下2.24L的，理论上丙装置阳极室溶液质量减少 g. ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $