4.2 电解池【四大必考点+四大秒杀招+五大题型+分层训练】-2024-2025学年高二化学题型归类+解题大招（人教版（2019）选择性必修1）

4.2 电解池【四大必考点+四大秒杀招+五大题型+分层训练】 课前预习+知识精讲 知识点01电解原理 1．实验探究：电解CuCl2溶液 【实验4-2】在U形管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极 (如图4-9)。把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石黑棒附近。接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。 完成实验，并填写下表。 实验现象 实验结论 原因分析 电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成闭合回路 自由运动离子发生定向移动 与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质 析出金属铜 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 产生了氯气 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 2．电解和电解池 1．电解定义 当直流电通过电解质溶液或熔融的电解质时，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。 2．电解池 3. 电解池的工作原理 电子由电源的负极出发，流向电解池的阴极，阳离子在阴极上获得电子发生还原反应；与此同时，阴离子在阳极上失去电子发生氧化反应，失去的电子再从电池的阳极流向电源的正极，从而形成闭合回路。 （1）电子和离子的移动方向(惰性电极) （2）电子只能够经过导线和电极，不能够通过溶液，可以理解为电子只走“旱路”，不走“水路”。 3．电解原理 电解池阴极和阳极的判断依据 知识点02电解规律 1．电解池电极反应式的书写 (1)常见微粒的放电顺序 阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… 阳极：活性电极＞S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根 (2)电极反应式的书写方法 以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例 ①辨电极：阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连。 ②找离子：电解质溶液中：Cu2＋、H＋、SO、OH－。 ③排顺序：依据常见微粒放电顺序，阴极：Cu2＋>H＋(水)，阳极：OH－(水)>SO。 ④电极式：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 ⑤总反应：依据得失电子守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋、2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 2．电解后溶液的复原规律 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表： (1)电解H2O型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ 2H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ pH变化 减小 增大 不变 复原加入物质 加入H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极反应式 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu pH变化 增大 复原加入物质 加入HCl 加入CuCl2 (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应式 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Cu2＋＋4e－===2Cu pH变化 增大 减小 复原加入物质 加入HCl 加入CuO或CuCO3 3.电解池中的守恒规律 同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒使各电极得失电子均相等，在各极反应式中建立联系。 知识点03电解饱和食盐水 烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 1．电解饱和食盐水的原理 通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 通电后： ①移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－比OH－容易失去电子，被氧化成氯气。 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。现象：有气泡产生，使湿润的淀粉KI试纸变蓝 ②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中H＋是由水电离产生的。 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。现象：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红 ③总反应： 化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 2．氯碱工业生产流程 工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 (2)阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。 3．氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。 (2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。 知识点04电镀　电冶金 1．电镀与电解精炼 电镀是一种利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加工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 电镀 电解精炼 装置 阳极材料 镀层金属Cu 粗铜(含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件金属Fe 纯铜 阳极反应 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等 阴极反应 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 溶液变化 Cu2＋浓度保持不变 Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥 2.电冶金 (1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。 如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的电极反应式： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 解题大招 大招01电解池电极反应式易错点 ①活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。 ②电解的离子方程式中，若参与电极反应的H＋或OH－是由水电离出来的，用H2O作为反应物。 大招02电解后溶液的复原规律总结 用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，加入的物质应由电解过程中从溶液中析出的物质决定（以气体或固体形式脱离电解质溶液的物质）。应遵循“析出什么加什么，析出多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。 大招03电解饱和食盐水原理分析 在饱和食盐水中阳离子有两种Na＋、H＋，但H＋比Na＋放电能力强，H＋得电子生成了H2，Na＋留在了溶液中；阴离子有两种CI－、OH－，但CI－比OH－放电能力强，CI－得电子生成了Cl2，OH－留在了溶液中。在阴极区，由于H＋不断消耗，破坏了水的电离平衡，促进H2OH＋＋OH－向正向进行，所以溶液中阴极区OH－浓度不断增大，显碱性。 大招04电冶金注意事项 ①电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 ②电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。 题型分类 题型01电解池及工作原理 【例1】下列叙述正确的是 ①电解池是将化学能转变成电能的装置 ②原电池是将电能转变成化学能的装置 ③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化 ④电解池两个电极材料可以相同 A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③ 【答案】B 【解析】①电解池是将电能转变成化学能的装置，故①错误； ②原电池是将化学能转变成电能的装置，故②错误； ③金属和石墨均为自由电子导电，属于物理变化；电解质溶液导电的实质是电解，属于化学变化，故③正确； ④电解池连接外接电源，两个电极材料可以相同也可以不同，故④正确； 选B。 【变式1-1】下列有关电解原理的应用的说法正确的是 A．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝 B．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极 C．用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极反应式为 D．在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连 【变式1-2】下列关于电解池的叙述中，不正确的是 A．与电源正极相连的是电解池的阴极 B．电解池是电能转化为化学能的装置 C．溶液中的阳离子移向阴极 D．在电解池的阳极发生氧化反应 题型02多个电池装置 【例2】假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①~⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是 A．当K闭合时，甲装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源 B．当K断开时，乙装置锌片溶解，有氢气产生 C．当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④ D．当K闭合后，甲、乙装置中溶液pH变大，丙装置中溶液pH不变 【答案】A 【解析】当K闭合时，形成闭合电路，乙中Zn–Cu形成的原电池比甲中Fe–C形成的原电池产生的电压大，则乙为原电池，甲、丙和丁为电解池，各电极如图。 A．由分析可知，甲为电解池，乙为原电池，乙在电路中作电源，甲装置中的铁与负极相连，做阴极，铁被保护，则甲为电解饱和氯化钠溶液，不发生吸氧腐蚀，故A错误； B．当K断开时，乙不能构成原电池，锌片和稀硫酸发生化学反应而溶解，有氢气产生，故B正确； C．当K闭合后，乙为原电池，甲、丙、丁为电解池，③为负极，④为正极，故整个电路中电子的流动方向为③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④，故C正确； D．当K闭合后，甲中有NaOH生成，溶液pH增大，乙中H+被消耗，溶液pH增大，丙装置相当于在银上镀铜，溶液pH不变，故D正确； 故选A。 【变式2-1】用反应：设计原电池，并用它作电源进行电解的装置如图所示：NaCl溶液的体积为200mL，假设反应产生的气体全部放出，且反应前后溶液体积的变化忽略不计。下列有关叙述错误的是 A．电极A是铁作材料，B为溶液，电极C周围溶液变红 B．A、C两级都发生氧化反应，C电极反应式为： C．银电极变粗，为电源的正极，A的电极反应式为： D．当析出21.6g Ag时，铜电极减轻的质量是6.4g 【变式2-2】如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其它电极均为Cu，下列说法正确的是 A．电极Ⅱ质量逐渐减小 B．盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶，其作用是传递电子 C．电极Ⅲ的电极反应： D．若用该装置电解精炼铜，电极Ⅲ为粗铜，电极Ⅳ为精铜 题型03电解原理的应用 【例3】可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，其原理如图所示。通过控制开关连接或，可交替得到和.下列说法错误的是 A．气体X为，气体Y为 B．连接时，阳极的电极反应式为 C．电极1和电极2的材料可分别选用石墨和铁 D．连接时，理论上导线中每通过1mol ，电极3的质量增加1g 【答案】C 【解析】A．连接开关K1时，电极1为阴极，发生的电极反应为：，阴极产生的气体X为，连接开关K2时，电极2为阳极，发生的电极反应为：，阳极产生的气体Y为，A正确； B．连接时，阳极的电极反应式为，B正确； C．电极2的材料若选用铁，则不会产生，而是铁放电，C错误； D．连接时，电极3为阴极，理论上导线中每通过1mol ，电极3发生的电极反应为：，电极变化，质量增加1g，D正确； 故选C。 【变式3-1】电镀的主要目的是使金属的抗腐蚀能力增强，表面硬度和美观增加，电镀示意图如图，下列说法正确的是 A．为电源的正极，铜片上发生还原反应 B．若电源为氢氧燃料电池，每消耗，铁制镀件上增重 C．电镀的过程中，理论上，无氢气和氧气生成 D．由反应可知，酸性： 【变式3-2】下列关于电解精炼铜与电镀铜的说法正确的是 A．电解精炼铜时，电路中每通过2mol ，阳极质量一定减少64g B．从阳极泥中可提取金、银等贵重金属 C．电解精炼铜时，粗铜应与电源正极相连，发生还原反应，电镀铜时，阳极材料一定要是镀层金属 D．电镀过程中电镀液无需更换 题型04有关电解的计算 【例4】用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。则电解过程中共转移电子的物质的量为 A．0.4mol B．0.5mol C．0.6mol D．0.8mol 【答案】C 【解析】电解硫酸铜时，初阶段：2CuSO4+2H2O2Cu↓+O2↑+2H2SO4  ， 后阶段：2H2O2H2↑+O2↑，如果只按照第一阶段的电解，反应只需要加入CuO或CuCO3就可以，但是现在加入的是Cu2(OH)2CO3，相当于多加入了0.2molCuO和0.1molH2O，这0.1mol的水，应该是第二阶段的反应进行，该阶段转移了0.2mol电子，第一阶段转移了0.4mol电子，所以总共转移电子0.6mol； 故答案为：C 【变式4-1】在电解饱和食盐水的过程中，当阴阳两极共收集到224mL气体(标准状况)时，理论上可得到氢氧化钠 A．0.4g B．0.8g C．0.01g D．0.02g 【变式4-2】在相同条件下，通以相同的电量，分别电解足量的CuCl2溶液和AgNO3溶液，如果析出64g铜，则析出银的质量为 A．108g B．54g C．216g D．64g 题型05电解池的综合运用 【例5】电化学知识在生活中应用广泛，但形成原电池和电解池均需要一定的条件。 (1)现有下列装置：      其中，能构成原电池的是 （填字母代号），能构成电解池的是 （填字母代号）。 (2)下列化学方程式正确且能设计成原电池的有______（填字母代号）。 A． B． C． D． (3)已知Cr比Fe的金属性稍活泼，铜铬构成原电池如装置J所示（盐桥中装的是饱和KCl琼脂溶液）。 则Cr为 极（填“正”或“负”），盐桥中移向 （填“左池”或“右池”），盛稀硫酸烧杯中的现象为 。    (4)甲、乙两同学利用原电池反应检测金属的活动性顺序，设计如下实验装置。    甲装置用 （填“铝片”或“镁片”）作负极，两同学实验现象的不同之处为 ，由此得出不能简单根据金属的活动性来判断原电池的正负极的结论，正确的判断方法是 。 【答案】(1) BFGHI EI (2)BD (3) 负 右池 Cu上有气泡产生 (4) 镁片 甲中镁片变薄，铝片上有气泡产生，而乙中铝片变薄，镁片上有气泡产生 失电子发生氧化反应的电极为负极，得电子发生还原反应的电极为正极 【解析】（1）①原电池构成的条件是：两个活性不同的电极、电解质溶液、构成闭合回路、能够自发进行的氧化还原反应，可判断出BFGHI能够成原电池； ②电解池构成的条件是：外接电源、两个电极、电解质溶液、构成闭合回路，可判断EI构成电解池； （2）一般来说，放热的氧化还原反应都可构成原电池。B、D符合要求。 （3）①由条件可知，Cr比Cu活泼，所以Cr失电子发生氧化反应作负极； ②原电池电解液中阳离子移向正极，所以盐桥中移向正极（右池）； ③盛稀硫酸烧杯中氢离子得电子生成氢气，所以现象为Cu电极上有气泡产生； （4）①虽然镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，在酸性条件下，Mg失电子作负极，而在碱性条件下，Al失电子作负极，故甲装置中作负极的是镁片； ②两同学实验现象的不同之处为甲中镁片变薄，铝片上有气泡产生，而乙中铝片变薄，镁片上有气泡产生； ③正确的判断原电池正负极的方法是失电子发生氧化反应的电极为负极，得电子发生还原反应的电极为正极。 【变式5-1】电化学在现代生活、生产和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。如图所示装置，所有电极材料均为，回答下列问题： (1)甲装置是 (填“原电池”或“电解池”)，b极电极反应式为 。 (2)乙装置中c为 极，电解过程中向 (填“c”或“d”)电极移动。 (3)丙装置用来电解硫酸钾溶液制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾，气体C为 (写化学式，下同)。其中M、N为离子交换膜，只允许某些离子通过，则溶液A中的溶质为 ，M为 离子交换膜(填“阴”或“阳”)。 (4)电解一段时间后，若向乙池剩余溶液中加入恰好使之恢复到电解前的状态，则甲装置中消耗 。 【变式5-2】如图是一个电化学过程的示意图，请按要求回答下列问题 (1)甲池是 装置(填“原电池”或“电解池”)。B(石墨)电极的名称是 。 (2)写出电极反应式：通入O2的电极 ；A(Fe)电极 ；B(石墨)电极 。 (3)乙池中反应的化学方程式为 。 (4)反应一段时间后，甲池中消耗1.6g甲烷，则乙池中某电极的质量增加 g。 (5)反应一段时间后，乙池中溶液成分发生了变化，想要完全恢复到电解前可加入的物质是 。 分层训练 【基础过关】 1．化学与生产、生活息息相关，下列说法正确的是 A．氯碱工业中使用阴离子交换膜将两极溶液分开 B．铜质雕像在酸雨中发生析氢腐蚀 C．太阳能电池板可将电能转化为化学能 D．氢氧燃料电池可以使用不同的电解质作为离子导体 2．中国新能源汽车发展迅速。下列说法正确的是 A．制造汽车轮胎的顺丁橡胶，属于天然高分子化合物 B．汽车安全气囊中有叠氮化钠(NaN3)，其中氮元素为-3价 C．给磷酸铁锂电池充电时，电能转化为化学能 D．车窗使用的钢化玻璃，属于新型无机非金属材料 3．下列说法不正确的是 A．甲醇是一种重要的二次能源 B．在燃煤设备中安装固硫装置，可提高煤燃烧的能量利用率 C．粗铜精炼时，粗铜与电源的正极相连 D．明矾和氯化铁均可用作净水剂，因为二者均能水解生成胶体 4．下列有关电解实验的说法不正确的是 A．使用肼-空气碱性燃料电池作为电解精炼铜的电源，阴极的质量变化128 g，则肼-空气碱性燃料电池理论上消耗标准状况下空气的体积为112 L(假设空气中氧气的体积分数为20%) B．若在电解水时加入少量硫酸钠，则电解水结束后溶液的pH将会保持不变 C．电解硫酸铜溶液一小段时间后，为了使电解质溶液复原，可以加入适量的Cu(OH)2 D．电解硫酸铜溶液产生氧气1.12 L(标准状况)时，转移电子0.2 mol 5．下列示意图与表述内容不相符的是 A 氧化性物质使用标识 B 使相连物质间能发生反应，不相连物质间不能发生反应，空缺的一环应填入的物质可能是二氧化碳 C 溶液导电 D 四种基本类型的反应与氧化还原反应的关系 A．A B．B C．C D．D 6．下列方程式与所给事实不相符的是 A．电解饱和氯化镁溶液制氯气： B．钠在空气中加热生成淡黄色固体： C．电镀铜时阴极析出铜： D．氨催化氧化生成一氧化氮： 7．氮氧化物(NOx)是有毒的大气污染物，研究发现，可以采用如图装置有效去除氮的氧化物，下列说法正确的是 A．Pt电极Ⅰ为电解池的阳极 B．电解过程中，质子由左极室移向右极室 C．电解过程中，左极室pH会逐渐减小 D．若NOx为NO，转移1mol电子时吸收塔中可以生成1mol 8．BHMF()在聚氨酯泡沫塑料、树脂、人造纤维的合成方面应用广泛，利用电催化反应可将生物质产品HMF()和GLY(甘油：)转化为高附加值的化学品，电催化装置如下图所示。在电解过程中，下列说法正确的是 A．电子移动方向： B．X电极的电极反应式为 C．透过质子交换膜从右向左移动 D．当生成lmolHCOOH时，理论上外电路转移3mol电子 9．下列表述不正确的是 A．装置甲：盐桥中的Cl-移向ZnSO4溶液 B．装置乙：外电路电流由a极流向b极 C．装置丙：a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D．装置丁：应使用阳离子交换膜 10．氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图所示的装置来制取（两电极均为情性电极），下列说法不正确的是 A．c出口为高浓度的烧碱溶液 B．电池工作时，左侧电极室的向右侧电极室移动 C．阳极发生的电极反应为 D．每生成0.1，此时转移的电子的物质的量为0.2 11．（多选）下图所示装置中，已知电子由b极沿导线流向锌。下列判断正确的是 A．该装置中Cu极为阳极 B．一段时间后锌片质量减少 C．b极反应的电极反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O D．当铜极的质量变化为32 g时，a极上消耗的O2的体积为5.6 L 12．（多选）甲烷燃料电池采用铂做电极材料，两个电极上分别通入和，电解质溶液为溶液。某研究小组将上述甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水和电镀的实验，如图所示，其中乙装置中X为离子交换膜。下列说法错误的是 A．甲烷燃料电池负极电极反应式是 B．乙中X为阳离子交换膜 C．用丙装置给铜镀银，b应是Ag D．当电路中通过时，乙中Fe电极上产生氯气(标准状况) 13．（多选）三室式电渗析法处理含废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间后，在两极区均得到副产品。下列叙述正确的是 A．a极为电源负极，b极为电源正极 B．c膜是阴离子交换膜，d膜是阳离子交换膜 C．阴极电极反应式为 D．当电路中通过1mol电子的电量时，阳极产生标准状况下的 14．Ⅰ．人们通过化学方法可以开辟新能源和提高能源的利用率，根据情景回答下列问题： (1)工业合成氨反应是放热的可逆反应。已知完全反应生成可放出92kJ热量。如果将和足量混合，使其充分反应，放出的热量 (填“大于”“小于”或“等于”)46kJ。 (2)在容积为5L的密闭容器内模拟工业合成氨，反应经过5min后，生成 ①用表示的化学反应速率为 ； ②一定条件下，能说明该反应进行到最大限度的是 。 a．的浓度保持不变        b．和的分子数之比为1：3：2 c．体系内气体的密度保持不变    d．体系内物质的平均相对分子质量保持不变 Ⅱ．电解原理在化学工业中有广泛应用。 (3)电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸。实验室模拟电解法吸收的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。若用气体进行模拟电解法吸收实验。 ①写出电解时发生反应的电极反应式 。 ②若有标准状况下2.24LNO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的为 mol。 (4)和。是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收和NO。 ①已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，阴极的电极反应为 。 ②用离子方程式表示吸收NO的原理 。 15．的资源化利用是“减少碳排放”背景下的科学研究热点。 I.我国科研人员提出了由和转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。 (1)用化学方程式表示该过程 ，该反应为 反应(填“吸热”或“放热”) 。 Ⅱ.利用甲烷化反应：进行热力学转化， (2)已知：i. ii. 写出CO2甲烷化反应的热化学方程式 。 (3)CO2甲烷化反应的平衡常数的表达式K= 。温度升高，K (填“增大”或“减小”)。 (4)在下图中画出其他条件不变时，一段时间内，压强对CO2的转化率的影响示意图 。 Ⅲ.电化学转化 多晶Cu可高效催化甲烷化，电解(制备的原理示意图如下。电解过程中温度控制在左右，持续通入，阴、阳极室的溶液的浓度基本保持不变。 (5)多晶Cu作 (填“阴”或“阳”)极。 (6)阳极上发生的电极反应式是 。 (7)阴离子交换膜中传导的离子是 ，移动方向是 (填“从左向右”或者“从右向左”)。 【能力提升】 1．已知的燃烧热为；(次磷酸)是一元弱酸，具有还原性。则下列化学反应式表示正确的是 A．工业冶炼铝，用石墨作电极电解的阴极电极反应式： B．燃烧的热化学方程式：   C．次磷酸与NaClO溶液： D．电解饱和食盐水制备的离子方程式： 2．下列电极反应式或离子方程式书写错误的是 A．碱性氢氧燃料电池负极的电极反应式： B．铅蓄电池充电时阳极的电极反应式： C．用惰性电极电解饱和食盐水时阴极的电极反应式： D．用惰性电极电解硝酸银溶液的离子方程式： 3．某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示)，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中不正确的是 A．A、B两端都必须用铁作电极 B．可以用NaCl溶液作为电解液 C．电源中的a为正极，b为负极，制取效果较好 D．阴极发生的反应是： 4．一种由高选择性完全转化为高附加值的的电化学装置如图所示(电解液为碱性溶液)。下列说法正确的是 A．Pt电极与电源的正极相连接 B．该电化学装置能将电能全部转化成化学能 C．Pt极电极反应式为 D．每生成1 mol理论上生成44.8L(标准状况下) 5．纳米级Cu2O因具有优良催化性能而备受关注。某小组拟用电解法(光伏电池为电源)制备纳米级Cu2O，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．a极为阴极，发生还原反应 B．铜极的电极反应式为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O C．电子由a极经离子交换膜流向b极 D．每转移1 mol电子，左室溶液质量减少40 g 6．某新型电池工作原理如图所示，放电时总反应为Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O=NaAlO2+3Ni(OH)2，下列说法错误的是 A．放电时，正极的电极反应式为NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH- B．充电时，阴极的电极反应式为Al+3e-+2H2O=Al+4OH- C．放电时，Na+向负极移动 D．充电时，当电路中通过2 mol电子时，阳极质量减少2g 7．近日，科学家开发了高活性磷化铁催化剂用于选择性电化学硝酸盐还原为氨气，工作原理如图所示。下列叙述正确的是 A．a极与电源正极连接 B．一段时间后，KOH溶液浓度保持不变 C．a极的主要电极反应为 D．b极电势小于a极电势 8．氯碱工业的装置如图所示，下列说法错误的是 A．E、F电极上产生的气体分别为氯气和氢气 B．装置中的离子交换膜为阴离子交换膜 C．溶液M、N分别为NaCl稀溶液和NaOH浓溶液 D．总反应的离子方程式为 9．我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料，可将CO2电催化为甲酸(HCOOH)，下图是电解装置示意图。下列说法错误的是 A．电解时电极M上发生还原反应 B．电解时电极N上产生H+ C．阴、阳离子交换膜均有两种离子通过 D．总反应为2CO2+2H2O2HCOOH+O2 10．在如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是 A．乙中左侧电极反应式为 B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化 C．向甲中加入适量的盐酸，不能使溶液恢复到电解前的状态 D．当甲中产生4.48L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6g 11．（多选）在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是 A．电解时，OH-向Ni电极移动 B．每生成1molH2的同时，生成0.5mol K4C6N16 C．电解一段时间后，溶液pH降低 D．生成的电极反应： 12．（多选）以下为制备氢气常用的四种方法： ①电解水制氢： ②高温使水分解制氢：。 ③太阳能光催化分解水制氢： ④天然气制氢： 下列关于以上反应的说法正确的是 A．①中电解水的阳极反应方程式为： B．从节能减排的角度看，方法③是最具发展前景的制氢方法 C．反应④在低温下不自发，说明 D．以上四个反应中，均只有极性键断裂和只有非极性键形成 13．（多选）以Zn-Ni(OH)2原电池为电源电解处理工业废气CO2和SO2，工作原理如下： 已知： ①放电时，Zn转化为xZnCO3·yZn(OH)2 ②NaHCO3吸收废气后的混合液pH约为8 下列说法错误的是 A．当转移2mole-，有1molZn2+向Ni(OH)2电极迁移 B．a电极的反应式为 C．NaHCO3溶液的作用吸收废气CO2和SO2 D．乙装置中总反应为 14．化学反应总是伴随着热能、电能等能量变化。请回答下列问题 (1)下图表示1molH2O(g)分解时的能量变化情况(单位：kJ)，已知的摩尔燃烧焓kJ⋅mol-1。 ①燃烧热的热化学方程式为 。 ② 。 ③的键能为 kJ⋅mol。 (2)用铅蓄电池作电源，电解还原合成、等燃料，模拟装置如下图所示，双极膜由阴、阳极膜组成，在电场中双极膜中水电离出、OH-并向两极迁移。 ①b极应接铅蓄电池的 电极(填“Pb”或“”)。 ②电解过程中双极膜中的H+移向 极(填“a”或“b”)。 ③若X为CH3OH，阴极的电极反应为 ，b极收集到11.2L气体Y(标准状况)时，双极膜中水减少的质量与a极生成甲醇的质量之比为 。 15．电化学给人类的生活和工业生产带来极大的方便。回答下列问题： (1)一种利用垃圾渗滤液中NH3、发电的原理如图所示。 ①X为该装置的 极。 ②写出Y极的电极反应式： 。 (2)电解池在生产中有广泛的应用。 ①工业上电解精炼银的装置如图所示， (填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，b极的电极反应式为 ，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为 。 ②氯碱工业：用离子交换膜法电解饱和食盐水的装置如图所示，①口有带刺激性气味的气体逸出，则A为外电源的 极，与B相连的电极的电极反应式为 。为了获得产品(NaOH和Cl2)，应选用 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。 (3)甲烷燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子(H+)和水分子通过。其工作原理的示意图如下，请回答下列问题： ①Pt(a)电极是电池的 极，电极反应式为 。 ②电解质溶液中的H+向 (填“a”或“b”)极移动，电子流入的电极是 (填“a”或“b”)极。 1 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 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 $$ 4.2 电解池【四大必考点+四大秒杀招+五大题型+分层训练】 课前预习+知识精讲 知识点01电解原理 1．实验探究：电解CuCl2溶液 【实验4-2】在U形管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极 (如图4-9)。把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石黑棒附近。接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。 完成实验，并填写下表。 实验现象 实验结论 原因分析 电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成闭合回路 自由运动离子发生定向移动 与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质 析出金属铜 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 产生了氯气 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 2．电解和电解池 1．电解定义 当直流电通过电解质溶液或熔融的电解质时，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。 2．电解池 3. 电解池的工作原理 电子由电源的负极出发，流向电解池的阴极，阳离子在阴极上获得电子发生还原反应；与此同时，阴离子在阳极上失去电子发生氧化反应，失去的电子再从电池的阳极流向电源的正极，从而形成闭合回路。 （1）电子和离子的移动方向(惰性电极) （2）电子只能够经过导线和电极，不能够通过溶液，可以理解为电子只走“旱路”，不走“水路”。 3．电解原理 电解池阴极和阳极的判断依据 知识点02电解规律 1．电解池电极反应式的书写 (1)常见微粒的放电顺序 阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… 阳极：活性电极＞S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根 (2)电极反应式的书写方法 以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例 ①辨电极：阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连。 ②找离子：电解质溶液中：Cu2＋、H＋、SO、OH－。 ③排顺序：依据常见微粒放电顺序，阴极：Cu2＋>H＋(水)，阳极：OH－(水)>SO。 ④电极式：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 ⑤总反应：依据得失电子守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋、2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 2．电解后溶液的复原规律 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表： (1)电解H2O型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ 2H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ pH变化 减小 增大 不变 复原加入物质 加入H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极反应式 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu pH变化 增大 复原加入物质 加入HCl 加入CuCl2 (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应式 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Cu2＋＋4e－===2Cu pH变化 增大 减小 复原加入物质 加入HCl 加入CuO或CuCO3 3.电解池中的守恒规律 同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒使各电极得失电子均相等，在各极反应式中建立联系。 知识点03电解饱和食盐水 烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 1．电解饱和食盐水的原理 通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 通电后： ①移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－比OH－容易失去电子，被氧化成氯气。 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。现象：有气泡产生，使湿润的淀粉KI试纸变蓝 ②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中H＋是由水电离产生的。 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。现象：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红 ③总反应： 化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 2．氯碱工业生产流程 工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 (2)阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。 3．氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。 (2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。 知识点04电镀　电冶金 1．电镀与电解精炼 电镀是一种利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加工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 电镀 电解精炼 装置 阳极材料 镀层金属Cu 粗铜(含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件金属Fe 纯铜 阳极反应 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等 阴极反应 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 溶液变化 Cu2＋浓度保持不变 Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥 2.电冶金 (1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。 如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的电极反应式： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 解题大招 大招01电解池电极反应式易错点 ①活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。 ②电解的离子方程式中，若参与电极反应的H＋或OH－是由水电离出来的，用H2O作为反应物。 大招02电解后溶液的复原规律总结 用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，加入的物质应由电解过程中从溶液中析出的物质决定（以气体或固体形式脱离电解质溶液的物质）。应遵循“析出什么加什么，析出多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。 大招03电解饱和食盐水原理分析 在饱和食盐水中阳离子有两种Na＋、H＋，但H＋比Na＋放电能力强，H＋得电子生成了H2，Na＋留在了溶液中；阴离子有两种CI－、OH－，但CI－比OH－放电能力强，CI－得电子生成了Cl2，OH－留在了溶液中。在阴极区，由于H＋不断消耗，破坏了水的电离平衡，促进H2OH＋＋OH－向正向进行，所以溶液中阴极区OH－浓度不断增大，显碱性。 大招04电冶金注意事项 ①电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 ②电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。 题型分类 题型01电解池及工作原理 【例1】下列叙述正确的是 ①电解池是将化学能转变成电能的装置 ②原电池是将电能转变成化学能的装置 ③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化 ④电解池两个电极材料可以相同 A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③ 【答案】B 【解析】①电解池是将电能转变成化学能的装置，故①错误； ②原电池是将化学能转变成电能的装置，故②错误； ③金属和石墨均为自由电子导电，属于物理变化；电解质溶液导电的实质是电解，属于化学变化，故③正确； ④电解池连接外接电源，两个电极材料可以相同也可以不同，故④正确； 选B。 【变式1-1】下列有关电解原理的应用的说法正确的是 A．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝 B．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极 C．用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极反应式为 D．在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连 【答案】C 【解析】A．氯化铝是属于共价化合物，熔融状态下不导电，不可用于电解法制铝，A错误； B．电解法精炼铜时，以粗铜作阳极，发生氧化反应生成铜离子；纯铜作阴极，铜离子发生还原反应生成铜，B错误； C．用惰性电极电解饱和食盐水时，水电离出氢离子在阴极放电生成氢气，反应式为2H++2e−=H2↑，C正确； D．在铁制品上镀银时，铁制品与电源负极相连作为电解池的阴极，D错误； 故选C。 【变式1-2】下列关于电解池的叙述中，不正确的是 A．与电源正极相连的是电解池的阴极 B．电解池是电能转化为化学能的装置 C．溶液中的阳离子移向阴极 D．在电解池的阳极发生氧化反应 【答案】A 【解析】A．与外接直流电源正极相连的是电解池的阳极，A错误； B．电解池将外接直流电的电能转化为化学能，该装置是电能转化为化学能的装置，B正确； C．电解池中溶液中的阳离子向得电子的一极移动，电解池中与外接直流电源负极相连的是阴极，阴极得电子，即溶液中的阳离子移向阴极，C正确； D．电解池的阳极失去电子流入外接直流电源的正极，在电解池的阳极发生氧化反应，D正确； 故选A。 题型02多个电池装置 【例2】假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①~⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是 A．当K闭合时，甲装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源 B．当K断开时，乙装置锌片溶解，有氢气产生 C．当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④ D．当K闭合后，甲、乙装置中溶液pH变大，丙装置中溶液pH不变 【答案】A 【解析】当K闭合时，形成闭合电路，乙中Zn–Cu形成的原电池比甲中Fe–C形成的原电池产生的电压大，则乙为原电池，甲、丙和丁为电解池，各电极如图。 A．由分析可知，甲为电解池，乙为原电池，乙在电路中作电源，甲装置中的铁与负极相连，做阴极，铁被保护，则甲为电解饱和氯化钠溶液，不发生吸氧腐蚀，故A错误； B．当K断开时，乙不能构成原电池，锌片和稀硫酸发生化学反应而溶解，有氢气产生，故B正确； C．当K闭合后，乙为原电池，甲、丙、丁为电解池，③为负极，④为正极，故整个电路中电子的流动方向为③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④，故C正确； D．当K闭合后，甲中有NaOH生成，溶液pH增大，乙中H+被消耗，溶液pH增大，丙装置相当于在银上镀铜，溶液pH不变，故D正确； 故选A。 【变式2-1】用反应：设计原电池，并用它作电源进行电解的装置如图所示：NaCl溶液的体积为200mL，假设反应产生的气体全部放出，且反应前后溶液体积的变化忽略不计。下列有关叙述错误的是 A．电极A是铁作材料，B为溶液，电极C周围溶液变红 B．A、C两级都发生氧化反应，C电极反应式为： C．银电极变粗，为电源的正极，A的电极反应式为： D．当析出21.6g Ag时，铜电极减轻的质量是6.4g 【答案】B 【解析】A．正极是Ag作材料，则电极A用铁作负极，电解质溶液为AgNO3溶液，电解NaCl溶液时，C是电解池的阴极，发生的反应为2H2O+2e-═H2↑+2OH-，加入酚酞变红，故A正确； B．A极是原电池的负极，发生氧化反应，C极是电解池的阴极，发生还原反应，故B错误； C．原电池中，A极是原电池的负极，发生的反应为：Fe-2e-=Fe2+，正极是Ag作材料，电解质溶液为AgNO3溶液，发生的反应为：Ag++e-=Ag，故C正确； D．当析出Ag21.6g时，n(Ag)══0.2mol，转移电子0.2mol，铜电极的反应为Cu-2e-═Cu2+，消耗0.1molCu，减轻的质量为6.4g，故D正确； 答案选B。 【变式2-2】如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其它电极均为Cu，下列说法正确的是 A．电极Ⅱ质量逐渐减小 B．盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶，其作用是传递电子 C．电极Ⅲ的电极反应： D．若用该装置电解精炼铜，电极Ⅲ为粗铜，电极Ⅳ为精铜 【答案】D 【解析】A．电极Ⅱ为正极，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，电极Ⅱ质量逐渐增大，A错误； B．电子只通过导线传递，不能通过盐桥，B错误； C．电极Ⅲ的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，C错误； D．电极Ⅲ为阳极，若用该装置电解精炼铜，则电极Ⅲ为粗铜，电极Ⅳ为阴极，材料为精铜，D正确； 故答案选D。 题型03电解原理的应用 【例3】可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，其原理如图所示。通过控制开关连接或，可交替得到和.下列说法错误的是 A．气体X为，气体Y为 B．连接时，阳极的电极反应式为 C．电极1和电极2的材料可分别选用石墨和铁 D．连接时，理论上导线中每通过1mol ，电极3的质量增加1g 【答案】C 【解析】A．连接开关K1时，电极1为阴极，发生的电极反应为：，阴极产生的气体X为，连接开关K2时，电极2为阳极，发生的电极反应为：，阳极产生的气体Y为，A正确； B．连接时，阳极的电极反应式为，B正确； C．电极2的材料若选用铁，则不会产生，而是铁放电，C错误； D．连接时，电极3为阴极，理论上导线中每通过1mol ，电极3发生的电极反应为：，电极变化，质量增加1g，D正确； 故选C。 【变式3-1】电镀的主要目的是使金属的抗腐蚀能力增强，表面硬度和美观增加，电镀示意图如图，下列说法正确的是 A．为电源的正极，铜片上发生还原反应 B．若电源为氢氧燃料电池，每消耗，铁制镀件上增重 C．电镀的过程中，理论上，无氢气和氧气生成 D．由反应可知，酸性： 【答案】C 【解析】A．结合电镀装置特点，可知铜片作阳极，铜片发生氧化反应，a 为正极，故A错误； B．若电源为氢氧燃料电池，每消耗，电路中转移0.4mol电子，铁制镀件上发生反应：Cu2++2e-=Cu，析出Cu的物质的量为0.2mol，质量12.8g，故B错误； C．电镀的过程中，理论上，阳极铜单质失电子，阴极铜离子得电子，无氢气和氧气放出，故C正确； D．硫酸为强酸，H2S为弱酸，该反应之所以发生是因为CuS的溶解度很小，难溶于硫酸，故D错误； 故选：C。 【变式3-2】下列关于电解精炼铜与电镀铜的说法正确的是 A．电解精炼铜时，电路中每通过2mol ，阳极质量一定减少64g B．从阳极泥中可提取金、银等贵重金属 C．电解精炼铜时，粗铜应与电源正极相连，发生还原反应，电镀铜时，阳极材料一定要是镀层金属 D．电镀过程中电镀液无需更换 【答案】B 【解析】A．阳极的材料为粗铜，含有的杂质Zn、Fe、Ni等均会放电，因此电路中每通过2mole-，阳极质量不一定减少64g，故A错误； B．阳极的铁和铜等活泼金属失电子，不活泼的金银等金属会沉积在阳极附近，形成阳极泥，故B正确； C．粗铜与电源正极相连，发生氧化反应，在电镀过程中，阳极材料可以是镀层金属，也可以是惰性材料，故C错误； D．电镀过程中如果用待镀金属做阳极，电解液浓度几乎不变，就不需要更换，如果用其他材料做阳极，电镀液需要不断更换，故D错误； 故答案选B。 题型04有关电解的计算 【例4】用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。则电解过程中共转移电子的物质的量为 A．0.4mol B．0.5mol C．0.6mol D．0.8mol 【答案】C 【解析】电解硫酸铜时，初阶段：2CuSO4+2H2O2Cu↓+O2↑+2H2SO4  ， 后阶段：2H2O2H2↑+O2↑，如果只按照第一阶段的电解，反应只需要加入CuO或CuCO3就可以，但是现在加入的是Cu2(OH)2CO3，相当于多加入了0.2molCuO和0.1molH2O，这0.1mol的水，应该是第二阶段的反应进行，该阶段转移了0.2mol电子，第一阶段转移了0.4mol电子，所以总共转移电子0.6mol； 故答案为：C 【变式4-1】在电解饱和食盐水的过程中，当阴阳两极共收集到224mL气体(标准状况)时，理论上可得到氢氧化钠 A．0.4g B．0.8g C．0.01g D．0.02g 【答案】A 【解析】n(气体)0.01mol，由2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑可知，氢气、氯气的物质的量均为0.005mol，生成NaOH的质量为0.005mol×2×40g/mol=0.4g，故选：A。 【变式4-2】在相同条件下，通以相同的电量，分别电解足量的CuCl2溶液和AgNO3溶液，如果析出64g铜，则析出银的质量为 A．108g B．54g C．216g D．64g 【答案】C 【解析】电解足量的CuCl2溶液，阴极的电极反应式为，如果析出64g铜，则析出1molCu，转移2mol电子；电解足量的AgNO3溶液的阴极反应式为，若通以相同的电量，则析出Ag2mol，质量为，故选C。 题型05电解池的综合运用 【例5】电化学知识在生活中应用广泛，但形成原电池和电解池均需要一定的条件。 (1)现有下列装置：      其中，能构成原电池的是 （填字母代号），能构成电解池的是 （填字母代号）。 (2)下列化学方程式正确且能设计成原电池的有______（填字母代号）。 A． B． C． D． (3)已知Cr比Fe的金属性稍活泼，铜铬构成原电池如装置J所示（盐桥中装的是饱和KCl琼脂溶液）。 则Cr为 极（填“正”或“负”），盐桥中移向 （填“左池”或“右池”），盛稀硫酸烧杯中的现象为 。    (4)甲、乙两同学利用原电池反应检测金属的活动性顺序，设计如下实验装置。    甲装置用 （填“铝片”或“镁片”）作负极，两同学实验现象的不同之处为 ，由此得出不能简单根据金属的活动性来判断原电池的正负极的结论，正确的判断方法是 。 【答案】(1) BFGHI EI (2)BD (3) 负 右池 Cu上有气泡产生 (4) 镁片 甲中镁片变薄，铝片上有气泡产生，而乙中铝片变薄，镁片上有气泡产生 失电子发生氧化反应的电极为负极，得电子发生还原反应的电极为正极 【解析】（1）①原电池构成的条件是：两个活性不同的电极、电解质溶液、构成闭合回路、能够自发进行的氧化还原反应，可判断出BFGHI能够成原电池； ②电解池构成的条件是：外接电源、两个电极、电解质溶液、构成闭合回路，可判断EI构成电解池； （2）一般来说，放热的氧化还原反应都可构成原电池。B、D符合要求。 （3）①由条件可知，Cr比Cu活泼，所以Cr失电子发生氧化反应作负极； ②原电池电解液中阳离子移向正极，所以盐桥中移向正极（右池）； ③盛稀硫酸烧杯中氢离子得电子生成氢气，所以现象为Cu电极上有气泡产生； （4）①虽然镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，在酸性条件下，Mg失电子作负极，而在碱性条件下，Al失电子作负极，故甲装置中作负极的是镁片； ②两同学实验现象的不同之处为甲中镁片变薄，铝片上有气泡产生，而乙中铝片变薄，镁片上有气泡产生； ③正确的判断原电池正负极的方法是失电子发生氧化反应的电极为负极，得电子发生还原反应的电极为正极。 【变式5-1】电化学在现代生活、生产和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。如图所示装置，所有电极材料均为，回答下列问题： (1)甲装置是 (填“原电池”或“电解池”)，b极电极反应式为 。 (2)乙装置中c为 极，电解过程中向 (填“c”或“d”)电极移动。 (3)丙装置用来电解硫酸钾溶液制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾，气体C为 (写化学式，下同)。其中M、N为离子交换膜，只允许某些离子通过，则溶液A中的溶质为 ，M为 离子交换膜(填“阴”或“阳”)。 (4)电解一段时间后，若向乙池剩余溶液中加入恰好使之恢复到电解前的状态，则甲装置中消耗 。 【答案】(1) 原电池 2H2O+O2+4e-=4OH- (2) 阳 d (3) H2 H2SO4 阴 (4)0.1 【解析】（1）甲装置为甲醇燃料电池，即原电池，b极通入O2，为正极，电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-； （2）乙池中c极与燃料电池正极相连，为阳极，电解过程中向阴极移动，即向d电极移动； （3）题图中左边加入含硫酸的水，右侧加入含KOH的水，说明左边制H2SO4，则A出口导出的溶液溶质为H2SO4，右边制备KOH溶液，氢氧根离子在阳极放电，同时电解后溶液呈酸性，硫酸根离子通过离子交换膜M移向阳极，即离子交换膜M为阴离子交换膜，氢离子在阴极放电，同时电解后溶液呈碱性，阴极上氢离子放电生成氢气，所以C为H2，B为氧气； （4）Cu(OH)2可改写为CuO•H2O，根据CuO•H2O知，阳极上OH-放电生成O2，阴极上Cu2+和H+放电生成Cu和H2，根据氧原子守恒得n(O2)=n[Cu(OH)2]=0.15mol，则转移电子的物质的量=0.15mol×4=0.6mol，甲装置中负极电极反应方程式为CH3OH+8OH--6e-=+6H2O，故转移0.6mol电子，消耗0.1molCH3OH。 【变式5-2】如图是一个电化学过程的示意图，请按要求回答下列问题 (1)甲池是 装置(填“原电池”或“电解池”)。B(石墨)电极的名称是 。 (2)写出电极反应式：通入O2的电极 ；A(Fe)电极 ；B(石墨)电极 。 (3)乙池中反应的化学方程式为 。 (4)反应一段时间后，甲池中消耗1.6g甲烷，则乙池中某电极的质量增加 g。 (5)反应一段时间后，乙池中溶液成分发生了变化，想要完全恢复到电解前可加入的物质是 。 【答案】(1) 原电池 阳极 (2) O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣ Ag++e﹣=Ag 2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+ (3) (4)86.4 (5)Ag2O 【解析】（1）图甲是燃料电池，将化学能转化为电能，属于原电池，通入甲烷的电极为负极，通入氧气的电极为正极，B连接原电池正极，为电解池阳极，铁与电源负极相连作阴极，故答案为：原电池，阳极； （2）碱性燃料电池中氧气得电子产生氢氧根离子，电极反应式为：O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣，铁与电源负极相连作阴极，溶液中银离子在阴极A得电子发生还原反应，电极反应式为：Ag++e﹣=Ag，水电离的氢氧根在阳极失电子发生氧化反应，电极反应式为：2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+，故答案为：O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；Ag++e﹣=Ag；2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+； （3）乙池中水电离的氢氧根离子在阳极放电、银离子在阴极上放电，则乙池反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，故答案为：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3； （4）甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH4﹣8e﹣+10OH﹣═7H2O，1.6g甲烷的物质的量为0.1mol、转移电子0.8mol，根据Ag++e﹣=Ag，乙池阴极增重银的质量为：0.8mol×108g/mol=86.4g，故答案为：86.4； （5）乙池反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，向溶液中加入氧化银，氧化银与硝酸反应又生成硝酸银和水，可使溶液恢复到电解前的状况，故答案为：Ag2O。 分层训练 【基础过关】 1．化学与生产、生活息息相关，下列说法正确的是 A．氯碱工业中使用阴离子交换膜将两极溶液分开 B．铜质雕像在酸雨中发生析氢腐蚀 C．太阳能电池板可将电能转化为化学能 D．氢氧燃料电池可以使用不同的电解质作为离子导体 【答案】D 【详解】A．氯碱工业中如使用阴离子交换膜，氢氧根通过能与氯气反应，故应该使用阳离子交换膜，故A错误； B．铜与氢离子不反应，故铜不会发生析氢腐蚀，故B错误； C．太阳能电池板可将太阳能转化为电能，故C错误； D．氢氧燃料电池可以使用酸、碱、熔盐等电解质作为离子导体，故D正确； 答案选D。 2．中国新能源汽车发展迅速。下列说法正确的是 A．制造汽车轮胎的顺丁橡胶，属于天然高分子化合物 B．汽车安全气囊中有叠氮化钠(NaN3)，其中氮元素为-3价 C．给磷酸铁锂电池充电时，电能转化为化学能 D．车窗使用的钢化玻璃，属于新型无机非金属材料 【答案】C 【详解】A．顺丁橡胶为人工合成，不是天然高分子化合物，A错误； B．汽车安全气囊中的叠氮化钠，化学式为NaN3，其中氮元素为-价，B错误； C．给电池充电时，需接通电源。此时电能转化为化学能，C正确； D．钢化玻璃成分为硅酸盐，不属于新型无机非金属材料，D错误； 故选C。 3．下列说法不正确的是 A．甲醇是一种重要的二次能源 B．在燃煤设备中安装固硫装置，可提高煤燃烧的能量利用率 C．粗铜精炼时，粗铜与电源的正极相连 D．明矾和氯化铁均可用作净水剂，因为二者均能水解生成胶体 【答案】B 【详解】A．甲醇是由一次能源经人为加工得到的，属于二次能源，A项正确； B．安装固硫装置是为了防止污染，不是出于提高煤燃烧的能量利用率考虑，B项错误； C．粗铜精炼时，粗铜与外电源的正极相连，C项正确； D．明矾和氯化铁分别溶于水产生的能水解产生胶体、胶体，故二者均可用作净水剂，D项正确； 故选：B。 4．下列有关电解实验的说法不正确的是 A．使用肼-空气碱性燃料电池作为电解精炼铜的电源，阴极的质量变化128 g，则肼-空气碱性燃料电池理论上消耗标准状况下空气的体积为112 L(假设空气中氧气的体积分数为20%) B．若在电解水时加入少量硫酸钠，则电解水结束后溶液的pH将会保持不变 C．电解硫酸铜溶液一小段时间后，为了使电解质溶液复原，可以加入适量的Cu(OH)2 D．电解硫酸铜溶液产生氧气1.12 L(标准状况)时，转移电子0.2 mol 【答案】C 【详解】A．阴极上生成2 mol Cu，依据Cu2++2e-=Cu可知转移4 mol e-，氧气为正极，依据O2+2H2O+4e-= 4OH-可知消耗1 mol O2，标准状况下体积为22.4 L，即需要空气112 L，A正确； B．电解水时加入少量硫酸钠，硫酸钠溶液为中性，所以pH不变，B正确； C．电解一小段时间后，电极反应式为2Cu2++4e-=2Cu、4OH-_4e-=O2↑+2H2O，2Cu与O2恰好可结合为2CuO，所以应加入CuO，加入Cu(OH)2时相当于多加了水，C错误； D．n(O2)=0.05 mol，依据4OH-_4e-=O2↑+2H2O可知转移电子0.2 mol，D正确； 故选C。 5．下列示意图与表述内容不相符的是 A 氧化性物质使用标识 B 使相连物质间能发生反应，不相连物质间不能发生反应，空缺的一环应填入的物质可能是二氧化碳 C 溶液导电 D 四种基本类型的反应与氧化还原反应的关系 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】 A．为氧化性物质的使用标识，所以示意图与表述内容相符，故A正确； B．二氧化碳可以和氢氧化钠、碳反应，不和铁、稀盐酸反应，故B正确； C．将溶液接上正负极，会发生电解，示意图与溶液导电不符，故C错误； D．置换反应一定是氧化还原反应，复分解反应一定不是氧化还原反应，其他两种可能是，故D正确； 答案选C。 6．下列方程式与所给事实不相符的是 A．电解饱和氯化镁溶液制氯气： B．钠在空气中加热生成淡黄色固体： C．电镀铜时阴极析出铜： D．氨催化氧化生成一氧化氮： 【答案】A 【详解】A．电解饱和氯化镁溶液，Cl-在阳极失去电子生成Cl2，H2O在阴极得到电子生成H2和OH-，离子方程式为：，A符合题意； B．钠在空气中加热生成淡黄色固体Na2O2，化学方程式为：，B不符合题意； C．电镀铜时Cu2+在阴极得到电子生成Cu，电极方程式为：，C不符合题意； D．氨催化氧化生成一氧化氮，N元素由-3价上升到+2价，O元素由0价下降到-2价，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：，D不符合题意； 故选A。 7．氮氧化物(NOx)是有毒的大气污染物，研究发现，可以采用如图装置有效去除氮的氧化物，下列说法正确的是 A．Pt电极Ⅰ为电解池的阳极 B．电解过程中，质子由左极室移向右极室 C．电解过程中，左极室pH会逐渐减小 D．若NOx为NO，转移1mol电子时吸收塔中可以生成1mol 【答案】D 【分析】由图可知，得电子被还原，所以电极Ⅰ为电解池的阴极，电极反应为：；电极Ⅱ为电解池的阳极，电极反应为：，据此作答。 【详解】A．根据分析，电极Ⅰ为电解池的阴极，电极Ⅱ为电解池的阳极，A项错误； B．质子在电解池中向阴极移动，即由右极室向左极室移动，B项错误； C．电解过程中电极Ⅰ的电极反应为：；电极Ⅱ的电极反应为：，通过质子交换膜移向左极室，但左极室中不断生成水，所以会逐渐增大，C项错误； D．根据得失电子守恒，可得关系式：，故转移电子时吸收塔中可以生成，D项正确； 故选D。 8．BHMF()在聚氨酯泡沫塑料、树脂、人造纤维的合成方面应用广泛，利用电催化反应可将生物质产品HMF()和GLY(甘油：)转化为高附加值的化学品，电催化装置如下图所示。在电解过程中，下列说法正确的是 A．电子移动方向： B．X电极的电极反应式为 C．透过质子交换膜从右向左移动 D．当生成lmolHCOOH时，理论上外电路转移3mol电子 【答案】C 【详解】A．由图可知电解过程中，加氢发生还原反应转化为，故a是负极、X是阴极、Y是阳极、b是正极，“电子不下水”，电子移动方向：a→X、Y→b，A项错误； B．根据A选项得出结论a是负极、X是阴极、Y是阳极、b是正极，得电子发生还原反应，X电极的电极反应式为，B项错误； C．电解过程中，阳离子透过质子交换膜向阴极移动，即透过质子交换膜从右向左移动，C项正确； D．Y电极的电极反应式为，当生成lmolHCOOH时，理论上外电路转移电子，D项错误； 故选C。 9．下列表述不正确的是 A．装置甲：盐桥中的Cl-移向ZnSO4溶液 B．装置乙：外电路电流由a极流向b极 C．装置丙：a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D．装置丁：应使用阳离子交换膜 【答案】B 【详解】A．Zn比Cu活泼，在装置甲中锌为负极，铜为正极，原电池工作时阴离子向负极移动，则盐桥中的Cl-移向ZnSO4溶液，A正确； B．氢氧燃料电池工作时，通入氢气的a电极为负极，通入氧气的b电极为正极，外电路电流由正极流向负极，即由b极流向a极，B错误； C．装置丙是用惰性电极电解氯化铜溶液的装置，a电极为阳极，Cl-被氧化生成氯气，氯气将湿润的淀粉碘化钾中的I-氧化为I2，淀粉遇I2变蓝，所以a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C正确； D．电解饱和食盐水的阳极区生成氯气，阴极区生成氢气和氢氧化钠，若使用阴离子交换膜，氢氧根离子会进入阳极区与氯气反应，则不能使用阴离子交换膜，阴极区生成阴离子，故应使用阳离子交换膜，使钠离子进入阴极区生成氢氧化钠，D正确； 故选B。 10．氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图所示的装置来制取（两电极均为情性电极），下列说法不正确的是 A．c出口为高浓度的烧碱溶液 B．电池工作时，左侧电极室的向右侧电极室移动 C．阳极发生的电极反应为 D．每生成0.1，此时转移的电子的物质的量为0.2 【答案】C 【分析】电解精制盐水，阳极阴离子Cl-失电子发生氧化反应生成Cl2，阴极H+得电子发生还原反应生成H2，Na+透过阳离子膜向阴极移动； 【详解】A．阴极H+得电子发生还原反应生成H2，Na+透过阳离子膜向阴极移动，因此阴极产生氢氧化钠，则c出口为高浓度的烧碱溶液，A正确； B．电解池中阳离子向阴极移动，因此电池工作时，左侧电极室的Na+向右侧电极室移动，B正确； C．阳极阴离子Cl-失电子发生氧化反应生成Cl2，阳极发生的电极反应为2Cl-－2e-=Cl2↑，C错误； D．氢离子得到电子转化为氢气，每生成0.1molH2，此时转移的电子的物质的量为0.2mol，D正确； 故选C。 11．（多选）下图所示装置中，已知电子由b极沿导线流向锌。下列判断正确的是 A．该装置中Cu极为阳极 B．一段时间后锌片质量减少 C．b极反应的电极反应式为H2－2e－＋2OH－=2H2O D．当铜极的质量变化为32 g时，a极上消耗的O2的体积为5.6 L 【答案】AC 【详解】A．左侧装置为原电池，右侧为电解池，通氢气一极为负极，通氧气一极为正极，铜跟原电池的正极相连，铜为阳极，故A正确； B．锌跟电源的负极相连，为阴极，其电极反应式为：Cu2＋＋2e－=Cu，故B错误； C．原电池中电解质是碱，负极电极反应式为H2＋2OH－－2e－=2H2O，故C正确； D．没有说明条件是否是标准状况下，故D错误。 故选AC。 12．（多选）甲烷燃料电池采用铂做电极材料，两个电极上分别通入和，电解质溶液为溶液。某研究小组将上述甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水和电镀的实验，如图所示，其中乙装置中X为离子交换膜。下列说法错误的是 A．甲烷燃料电池负极电极反应式是 B．乙中X为阳离子交换膜 C．用丙装置给铜镀银，b应是Ag D．当电路中通过时，乙中Fe电极上产生氯气(标准状况) 【答案】AD 【分析】甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则乙装置中，Fe铁电极为阴极，石墨电极为阳极，丙装置中，a电极为阴极，b电极为阳极。 【详解】A．甲为原电池，甲烷通入极为负极，KOH碱性溶液中生成碳酸根离子，电极反应式为，A错误； B．乙为电解氯化钠溶液装置，装置中钠离子透过交换膜向阴极即左侧迁移，故X为阳离子交换膜，B正确； C．用丙装置给铜镀银，Ag作阳极，Cu作阴极，b是Ag，C正确； D．乙中Fe为阴极，水放电生成氢气，电路中通过时，乙中Fe电极上产生氢气0.2mol，为(标准状况)，D错误； 故选AD。 13．（多选）三室式电渗析法处理含废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间后，在两极区均得到副产品。下列叙述正确的是 A．a极为电源负极，b极为电源正极 B．c膜是阴离子交换膜，d膜是阳离子交换膜 C．阴极电极反应式为 D．当电路中通过1mol电子的电量时，阳极产生标准状况下的 【答案】AD 【分析】在直流电场的作用下，两膜中间的和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，则与电源a电极连接的石墨为阴极，电极反应，铵根离子进入Ⅰ室生成硝酸铵，a为电源负极；b为电源正极，与之相连的石墨为阳极，电极反应，电极附近氢离子浓度增大，硝酸根离子进入Ⅲ室形成硝酸铵。 【详解】A．分析可知a极为电源负极，b极为电源正极，A正确； B．铵根离子进入Ⅰ室、硝酸根离子进入Ⅲ室，c膜是阳离子交换膜，d膜是阴离子交换膜，B错误； C．阴极电极氢离子放电生成氢气，，C错误； D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25molO2生成，在标况下的体积为5.6L，D正确； 故选AD。 14．Ⅰ．人们通过化学方法可以开辟新能源和提高能源的利用率，根据情景回答下列问题： (1)工业合成氨反应是放热的可逆反应。已知完全反应生成可放出92kJ热量。如果将和足量混合，使其充分反应，放出的热量 (填“大于”“小于”或“等于”)46kJ。 (2)在容积为5L的密闭容器内模拟工业合成氨，反应经过5min后，生成 ①用表示的化学反应速率为 ； ②一定条件下，能说明该反应进行到最大限度的是 。 a．的浓度保持不变        b．和的分子数之比为1：3：2 c．体系内气体的密度保持不变    d．体系内物质的平均相对分子质量保持不变 Ⅱ．电解原理在化学工业中有广泛应用。 (3)电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸。实验室模拟电解法吸收的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。若用气体进行模拟电解法吸收实验。 ①写出电解时发生反应的电极反应式 。 ②若有标准状况下2.24LNO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的为 mol。 (4)和。是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收和NO。 ①已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，阴极的电极反应为 。 ②用离子方程式表示吸收NO的原理 。 【答案】(1)小于 (2) 0.6 ad (3) 0.1 (4) 【详解】（1）由于该反应为可逆反应，放出的热量小于46kJ； （2）①容积为5L的密闭容器内，反应经过5min后，生成10 mol NH3，v(NH3)= =0.4，用v(H2)=v(NH3)，v(H2)=0.6； ②a．氢气的浓度保持不变，此时反应达到平衡状态，即反应进行到最大限度，a正确； b．N2、H2和NH3的分子数之比为1：3：2与起始充入量有关，不能说明达到反应平衡，b错误； c．体系内气体的质量不变，体系的体积不变，密度保持不变，不能说明是平衡状态，c错误； d．该反应前后为分子数改变的反应，若体系内物质的平均相对分子质量保持不变，说明反应达到平衡状态，即反应进行到了最大限度，d正确； 故选ad； （3）①左室氢离子放电生成氢气，则左室为阴极，则右室为阳极，发生失去电子的氧化反应，则电极反应为； ②若有标准状况下2.24LNO2被吸收，即有0.1molNO2被吸收，则生成0.2mol氢离子，转移0.1mol电子，则通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的为0.1mol； （4）①阴极发生还原反应，根据图示可知，阴极上得电子生成，电极反应为； ②吸收池中将NO氧化为N2，自身被还原为，离子反应为。 15．的资源化利用是“减少碳排放”背景下的科学研究热点。 I.我国科研人员提出了由和转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。 (1)用化学方程式表示该过程 ，该反应为 反应(填“吸热”或“放热”) 。 Ⅱ.利用甲烷化反应：进行热力学转化， (2)已知：i. ii. 写出CO2甲烷化反应的热化学方程式 。 (3)CO2甲烷化反应的平衡常数的表达式K= 。温度升高，K (填“增大”或“减小”)。 (4)在下图中画出其他条件不变时，一段时间内，压强对CO2的转化率的影响示意图 。 Ⅲ.电化学转化 多晶Cu可高效催化甲烷化，电解(制备的原理示意图如下。电解过程中温度控制在左右，持续通入，阴、阳极室的溶液的浓度基本保持不变。 (5)多晶Cu作 (填“阴”或“阳”)极。 (6)阳极上发生的电极反应式是 。 (7)阴离子交换膜中传导的离子是 ，移动方向是 (填“从左向右”或者“从右向左”)。 【答案】(1) +CH3COOH 放热 (2) △H =-165.2kJ/mol (3) 减小 (4) (5)阴 (6)4－4e−=O2↑+4CO2↑+2H2O (7) 从右向左 【详解】（1）根据反应历程，该反应的化学方程式可表示为：+CH3COOH；反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应； （2）根据盖斯定律，2×反应i－反应ii可以得到，△H =-483.6kJ/mol×2-(-802kJ/mol)=-165.2kJ/mol，则二氧化碳甲烷化反应的热化学方程式为 △H =-165.2kJ/mol； （3）由反应可知平衡常数表达式为K=；该反应△H=-165.2kJ/mol＜0，温度升高平衡逆向移动K减小； （4） 该反应正向气体分子数减小，增大压强平衡正向移动，二氧化碳的转化率增大，压强对CO2的转化率的影响示意图； （5）多晶Cu可高效催化CO2甲烷化，通入二氧化碳生成甲烷、碳酸氢钾，C元素化合价下降，说明电解过程中多晶Cu电极做电解池阴极； （6）电解过程中阳极溶液中的碳酸氢根离子失电子，生成氧气和二氧化碳气体，电极反应为：4－4e−=O2↑+4CO2↑+2H2O； （7）阴极发生反应：9CO2＋8e−＋6H2O═CH4＋8，生成的从右向左通过阴离子交换膜进入阳极室。 【能力提升】 1．已知的燃烧热为；(次磷酸)是一元弱酸，具有还原性。则下列化学反应式表示正确的是 A．工业冶炼铝，用石墨作电极电解的阴极电极反应式： B．燃烧的热化学方程式：   C．次磷酸与NaClO溶液： D．电解饱和食盐水制备的离子方程式： 【答案】A 【详解】A．工业冶炼铝，用石墨作电极电解，Al3+在阴极得到电子生成Al，电极方程式为：，A正确； B．燃烧热是指物质与氧气进行完全燃烧反应时放出的热量，已知的燃烧热为，热化学方程式为：  ，B错误； C．(次磷酸)是一元弱酸，具有还原性，NaClO溶液具有氧化性，次磷酸与NaClO溶液会发生氧化还原反应生成Na3PO4和NaCl，C错误； D．电解饱和食盐水制备的同时生成H2和NaOH，离子方程式为：，D错误； 故选A。 2．下列电极反应式或离子方程式书写错误的是 A．碱性氢氧燃料电池负极的电极反应式： B．铅蓄电池充电时阳极的电极反应式： C．用惰性电极电解饱和食盐水时阴极的电极反应式： D．用惰性电极电解硝酸银溶液的离子方程式： 【答案】D 【详解】A．碱性氢氧燃料电池中，通入燃料氢气的电极为负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为，故A正确； B．铅蓄电池充电时，二氧化铅是电解池的阳极，水分子作用下硫酸铅在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化铅、氢离子和硫酸根离子，电极反应式为，故B正确； C．用惰性电极电解饱和食盐水时，水在阴极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，故C正确； D．用惰性电极电解硝酸银溶液发生的反应为硝酸银溶液电解生成银、氧气和硝酸，反应的离子方程式为，故D错误； 故选D。 3．某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示)，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中不正确的是 A．A、B两端都必须用铁作电极 B．可以用NaCl溶液作为电解液 C．电源中的a为正极，b为负极，制取效果较好 D．阴极发生的反应是： 【答案】A 【详解】A．装置中铁一定作阳极，阴极可以是铁，也可以是其他惰性电极，A错误； B．氯化钠溶液作电解质溶液时，不影响阴极H+放电生成氢气，B正确； C．a为正极，b为负极时，Fe2+在A区生成，H2在B区生成，气体上升，既可以排除溶液中的氧气，也可起到搅拌作用，制取效果较好，C正确； D．电解过程溶液必须产生Fe2+，铁必须作阳极，即Fe-2e-=Fe2+，而阴极需要产生OH－，阴极上发生 ，D正确； 故选A。 4．一种由高选择性完全转化为高附加值的的电化学装置如图所示(电解液为碱性溶液)。下列说法正确的是 A．Pt电极与电源的正极相连接 B．该电化学装置能将电能全部转化成化学能 C．Pt极电极反应式为 D．每生成1 mol理论上生成44.8L(标准状况下) 【答案】D 【详解】A．由图知，Pt电极H2O得电子生成H2，H的化合价降低，得到电子，发生还原反应，为阴极，故Pt电极应与电源负极相连接，A错误； B．电能不可能全部转化成化学能，还可能转化为其他形式的能量，B错误； C．由图知，Pt电极H2O得电子生成H2，H的化合价降低，得到电子，发生还原反应，为阴极，Pt电极反应式为，C错误； D．由电池反应为知，生成1 mol理论上生成2mol，标准状况下的体积为2mol×22.4L/mol=44.8L，D正确； 故选D。 5．纳米级Cu2O因具有优良催化性能而备受关注。某小组拟用电解法(光伏电池为电源)制备纳米级Cu2O，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．a极为阴极，发生还原反应 B．铜极的电极反应式为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O C．电子由a极经离子交换膜流向b极 D．每转移1 mol电子，左室溶液质量减少40 g 【答案】B 【分析】电解法制备纳米级Cu2O，铜极发生氧化反应，铜是阳极，与阳极相连的电源电极是光伏电池的正极，即b为电源正极，则a为电源负极，Ni为电解池阴极。 【详解】A．根据分析可知，铜极发生氧化反应，铜是阳极，b为电源正极，a为电源负极，A错误； B．离子交换膜为阴离子交换膜，OH-由离子交换膜左侧向右侧迁移，铜极的电极反应式：，B正确； C．电子不可能在电解质溶液中传递，电子的流向为a极→镍极，铜极→b极，C错误； D．镍极的电极反应式：，转移1 mol电子，左室溶液质量减少18 g，D错误； 答案选B。 6．某新型电池工作原理如图所示，放电时总反应为Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O=NaAlO2+3Ni(OH)2，下列说法错误的是 A．放电时，正极的电极反应式为NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH- B．充电时，阴极的电极反应式为Al+3e-+2H2O=Al+4OH- C．放电时，Na+向负极移动 D．充电时，当电路中通过2 mol电子时，阳极质量减少2g 【答案】C 【分析】由放电时总反应方程式及工作原理图知，铝电极是负极，NiO(OH)电极是正极，放电时，正极上NiO(OH)得到电子转化为Ni(OH)2，正极反应式为NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-，负极反应式为Al+4OH--3e-=Al+2H2O，阳极反应式为Ni(OH)2+OH--e-=NiO(OH)+H2O，阴极反应式为Al+3e-+2H2O=Al+4OH-。 【详解】A．由以上分析可知，铝电极是负极，NiO(OH)电极是正极，放电时，正极上NiO(OH)得到电子转化为Ni(OH)2，正极反应式为NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-，A正确； B．充电时，铝电极连接电源的负极，作阴极，Al转化为Al，阴极反应式为Al+3e-+2H2O=Al+4OH-，B正确； C．放电时，Na+向正极移动，C错误； D．充电时，阳极反应式为Ni(OH)2+OH--e-=NiO(OH)+H2O，每消耗1 mol Ni(OH)2就生成1 mol NiO(OH)，电路中通过2 mol电子，阳极质量减少2 g，D正确； 故答案为：C。 7．近日，科学家开发了高活性磷化铁催化剂用于选择性电化学硝酸盐还原为氨气，工作原理如图所示。下列叙述正确的是 A．a极与电源正极连接 B．一段时间后，KOH溶液浓度保持不变 C．a极的主要电极反应为 D．b极电势小于a极电势 【答案】C 【分析】由图示可知，a电极上硝酸根离子被还原生成氨气，所以a电极为阴极、b电极为阳极，阴极反应式为:、阳极反应式为:，a直接连电源的负极、b直接连电源的正极，回答下列问题； 【详解】A．根据分析可知，a极与电源负极连接， A错误； B．阳极反应为，水逐渐增多，KOH溶液浓度降低，B错误； C．根据分析可知：a极的主要电极反应为，C正确； D．阳极b的电势高于阴极a的电势，D错误； 故选C。 8．氯碱工业的装置如图所示，下列说法错误的是 A．E、F电极上产生的气体分别为氯气和氢气 B．装置中的离子交换膜为阴离子交换膜 C．溶液M、N分别为NaCl稀溶液和NaOH浓溶液 D．总反应的离子方程式为 【答案】B 【分析】从图中可以看出，右侧流入NaOH稀溶液，流出的溶液N为浓NaOH，则F电极为阴极，E电极为阳极。 【详解】A．从分析可知，E电极为阳极，F电极为阴极，则E、F电极上产生的气体分别为氯气和氢气，A正确； B．为了在右侧得到纯净的NaOH溶液，离子交换膜应允许Na+透过，则装置中的离子交换膜为阳离子交换膜，B错误； C．电解池工作时，Cl-在E极(阳极)失电子，Na+透过离子交换膜进入F电极(阴极)，则溶液M、N分别为NaCl稀溶液和NaOH浓溶液，C正确； D．在阳极Cl-失电子生成Cl2，H2O在阴极得电子生成H2和OH-，总反应的离子方程式为，D正确； 故选B。 9．我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料，可将CO2电催化为甲酸(HCOOH)，下图是电解装置示意图。下列说法错误的是 A．电解时电极M上发生还原反应 B．电解时电极N上产生H+ C．阴、阳离子交换膜均有两种离子通过 D．总反应为2CO2+2H2O2HCOOH+O2 【答案】C 【分析】由题给信息可知，N极H2O失去电子生成O2：H2O-4e-＝4H++O2↑，发生氧化反应，N极为阳极，H+通过阳离子交换膜进入中间室；则M极为阴极，发生还原反应， CO2和水生成HCOO-和OH-：CO2+2e-+H2O＝HCOO-+OH-，HCOO-和OH-通过阴离子交换膜进入中间室，OH-和H+生成H2O、HCOO-和H+生成HCOOH，据此分析。 【详解】A．由分析可知，复合电极M作电解池的阴极，发生还原反应，A项正确； B．电解时，复合电极N上发生氧化反应，H2O失去电子，生成H+，电极方程式为：H2O-4e-＝4H++O2↑，B项正确； C．经分析可知，阳离子交换膜只有H+这一种离子通过，C项错误； D．根据分析可知，电极总反应为：2CO2+2H2O2HCOOH+O2，D项正确； 答案选C。 10．在如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是 A．乙中左侧电极反应式为 B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化 C．向甲中加入适量的盐酸，不能使溶液恢复到电解前的状态 D．当甲中产生4.48L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6g 【答案】D 【分析】该装置有外接电源，为电解装置，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，则乙装置左侧电极有铜析出，乙装置左侧电极为阴极、右侧电极为阳极；甲装置左侧电极为阴极、右侧电极为阳极；丙装置左侧电极为阴极、右侧电极为阳极； 【详解】A．通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，左侧电极有铜析出，左侧为阴极，发生反应，故A正确； B．在丙装置中阳极电极反应式为Ag-e-=Ag+，阴极电极反应式为Ag++e-=Ag，所以电解过程中丙中溶液酸碱性无变化，故B正确； C．甲装置中阳极电极反应为2Cl--2e-=Cl2，阴极电极反应为2H++2e-=H2，相当于从溶液中逸出HCl气体，若加入盐酸，则多加了水，会导致KCl溶液浓度减小，故C正确； D．甲中产生4.48L气体，没有明确是否为标准状况，不能减少气体物质的量，则不能计算丙中Cu电极质析出银的质量， D错误； 选D。 11．（多选）在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是 A．电解时，OH-向Ni电极移动 B．每生成1molH2的同时，生成0.5mol K4C6N16 C．电解一段时间后，溶液pH降低 D．生成的电极反应： 【答案】CD 【分析】由图可知电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，生成的电极反应：2C3N8H4+8OH--4e-=+8H2O，则Ni为电极的阴极，Pt为电极的阳极，阴极反应为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-，据此进行解答。 【详解】A．由分析可知，Ni为电极的阴极，Pt为电极的阳极，阴离子往阳极移动，OH-向Pt电极移动，A错误； B．根据电解总反应：2C3N8H4+4OH-=+4H2O+2H2↑可知，每生成 1mol H2，生成0.5mol K4C6N16 ，但Pt电极伴随少量 O2 生 成，发生电极反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O ，则生成 1mol H2 时得到的部分电子由OH-放电产生 O2 提供，所以生成 K4C6N16 小于 0.5mol，B错误； C．电解的总反应为：2C3N8H4+4OH-=+4H2O+2H2↑，反应消耗 OH-，生成 H2O，电解一段时间后，溶液pH降低，C正确； D．由分析可知，生成的电极反应：2C3N8H4+8OH--4e-=+8H2O，D正确； 故答案为：CD。 12．（多选）以下为制备氢气常用的四种方法： ①电解水制氢： ②高温使水分解制氢：。 ③太阳能光催化分解水制氢： ④天然气制氢： 下列关于以上反应的说法正确的是 A．①中电解水的阳极反应方程式为： B．从节能减排的角度看，方法③是最具发展前景的制氢方法 C．反应④在低温下不自发，说明 D．以上四个反应中，均只有极性键断裂和只有非极性键形成 【答案】BC 【详解】A．①中电解水的阳极氢氧根离子放电生成氧气，反应方程式为，A错误； B．只有太阳能是取之不尽用之不竭的能源，由TiO2作催化剂，利用太阳光分解水制氢气最节能，最具发展前景，B正确； C．反应④的，低温不自发说明，温度较低时，则，C正确； D．反应④存在非极性键的形成，D错误； 故选BC。 13．（多选）以Zn-Ni(OH)2原电池为电源电解处理工业废气CO2和SO2，工作原理如下： 已知： ①放电时，Zn转化为xZnCO3·yZn(OH)2 ②NaHCO3吸收废气后的混合液pH约为8 下列说法错误的是 A．当转移2mole-，有1molZn2+向Ni(OH)2电极迁移 B．a电极的反应式为 C．NaHCO3溶液的作用吸收废气CO2和SO2 D．乙装置中总反应为 【答案】AC 【分析】由图可知，甲池为原电池，电极a为负极，碳酸根离子和氢氧根离子作用下锌在负极失去电子发生氧化反应生成xZnCO3·yZn(OH)2，电极b为正极，水分子作用下碱式氧化镍得到电子发生还原反应生成氢氧化镍；废气中二氧化硫与碳酸氢钠溶液反应生成的亚硫酸根离子和二氧化碳，乙池为电解池，c电极为阳极，水分子作用下亚硫酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，电极d为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成草酸，电解的总反应为。 【详解】A．由分析可知，电极a为负极，碳酸根离子和氢氧根离子作用下锌在负极失去电子发生氧化反应生成xZnCO3·yZn(OH)2，电极b为正极，则溶液中的钠离子向氢氧化镍电极迁移，故A错误； B．由分析可知，电极a为负极，碳酸根离子和氢氧根离子作用下锌在负极失去电子发生氧化反应生成xZnCO3·yZn(OH)2，电极反应式为，故B正确； C．二氧化碳不能用碳酸氢钠溶液反应，故C错误； D．由分析可知，电解的总反应为，故D正确； 故选AC。 14．化学反应总是伴随着热能、电能等能量变化。请回答下列问题 (1)下图表示1molH2O(g)分解时的能量变化情况(单位：kJ)，已知的摩尔燃烧焓kJ⋅mol-1。 ①燃烧热的热化学方程式为 。 ② 。 ③的键能为 kJ⋅mol。 (2)用铅蓄电池作电源，电解还原合成、等燃料，模拟装置如下图所示，双极膜由阴、阳极膜组成，在电场中双极膜中水电离出、OH-并向两极迁移。 ①b极应接铅蓄电池的 电极(填“Pb”或“”)。 ②电解过程中双极膜中的H+移向 极(填“a”或“b”)。 ③若X为CH3OH，阴极的电极反应为 ，b极收集到11.2L气体Y(标准状况)时，双极膜中水减少的质量与a极生成甲醇的质量之比为 。 【答案】(1) 463 (2) a 27：8 【详解】（1）①一氧化碳的燃烧热为1mol一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳放出的热量，反应的热化学方程式为，故答案为：； ②由①可得热化学方程式Ⅰ：，由图可得热化学方程式Ⅱ：，由盖斯定律可知，反应Ⅰ+反应Ⅱ得到反应，则反应△H= (—285kJ/mol) +(+243kJ/mol)=—42kJ/mol，故答案为：—42kJ/mol； ③由图可知，H—H键、O=O键的键能为436kJ/mol、247 kJ/mol×2=494kJ/mol，水分解的热化学方程式为，由反应△H=反应物总键能—生成物总键能可知，H—O键的键能为=463kJ/mol，故答案为：463； （2）由图可知，电极a为电解池的阴极，酸性条件下二氧化碳得到电子发生还原反应生成有机物X，电极b为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子； ①铅蓄电池的负极为铅电极、二氧化铅为正极，由分析可知，b极为阳极，应接铅蓄电池的正极二氧化铅，故答案为：； ②由分析可知，电极a为电解池的阴极，电极b为阳极，所以电解过程中双极膜中的氢离子移向a极，故答案为：a； ③若X为甲醇，由分析可知，电极a为电解池的阴极，酸性条件下二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲醇和水，电极反应式为，电极b为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，由得失电子数目守恒可知，标准状况下b极收集到11.2L氧气时，生成甲醇的质量为××32g/mol=g、双极膜中水减少的质量为×4×18g/mol=36g，则双极膜中水减少的质量与a极生成甲醇的质量之比为36g：g=27：8，故答案为：；27：8。 15．电化学给人类的生活和工业生产带来极大的方便。回答下列问题： (1)一种利用垃圾渗滤液中NH3、发电的原理如图所示。 ①X为该装置的 极。 ②写出Y极的电极反应式： 。 (2)电解池在生产中有广泛的应用。 ①工业上电解精炼银的装置如图所示， (填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，b极的电极反应式为 ，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为 。 ②氯碱工业：用离子交换膜法电解饱和食盐水的装置如图所示，①口有带刺激性气味的气体逸出，则A为外电源的 极，与B相连的电极的电极反应式为 。为了获得产品(NaOH和Cl2)，应选用 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。 (3)甲烷燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子(H+)和水分子通过。其工作原理的示意图如下，请回答下列问题： ①Pt(a)电极是电池的 极，电极反应式为 。 ②电解质溶液中的H+向 (填“a”或“b”)极移动，电子流入的电极是 (填“a”或“b”)极。 【答案】(1) 负 2+10e-+6H2O=N2↑+12OH- (2) a Ag++e-=Ag +e-+2H+=NO2↑+H2O 正 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阳 (3) 负 CH4-8e-+2H2O=8H++CO2 b b 【分析】(1)由图可知在X电极，氨气中的氮元素由-3价升高到0价即X电极为负极，发生氧化反应；Y电极硝酸根离子得到电子生成氮气，即Y为正极，发生还原反应；(2)电解精炼银的时候，粗银做阳极，由图可知则a极即为粗银；b极为阴极，电极反应为：Ag++e-=Ag；电解质为硝酸银和硝酸的混合溶液，红棕色气体为二氧化氮；由图可知①有刺激性气味的气体逸出，故气体为氯气，A为正极，B为负极，与B相连的电极为阴极；(3)该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过，说明电解质溶液为酸性溶液，燃料电池中，通入燃料的电极为负极，负极上失电子发生氧化反应，通入氧化剂的电极为正极，正极上得电子发生还原反应，据此分析解题。 【详解】（1）①由图可知在X电极，氨气中的氮元素由-3价升高到0价，发生氧化反应，则X为负极，故答案为：负； ②Y电极硝酸根离子得到电子生成氮气，电极方程式为：2+10e-+6H2O=N2↑+12OH-，故答案为：2+10e-+6H2O=N2↑+12OH-； （2）①电解精炼银的时候，粗银做阳极，由图可知则a极即为粗银；b极为阴极，电极反应为：Ag++e-=Ag；电解质为硝酸银和硝酸的混合溶液，红棕色气体为二氧化氮，则b极的电极反应为：+e-+2H+=NO2↑+H2O，故答案为：a；Ag++e-=Ag；+e-+2H+=NO2↑+H2O； ②由图可知①有刺激性气味的气体逸出，故气体为氯气，A为正极，B为负极，与B相连的电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，为避免氯气与阴极产生的氢氧根离子反应，应选用阳离子交换膜，故答案为：正；2H2O+2e-=H2↑+2OH-；阳； （3）①该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过，说明电解质溶液为酸性溶液，燃料电池中，通入燃料的电极即Pt(a)为负极，负极上甲烷失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为：CH4-8e-+2H2O=8H++CO2，故答案为：负；CH4-8e-+2H2O=8H++CO2； ②由上述分析可知，Pt(a)为原电池的负极，Pt(b)为正极，故电解质溶液中的H+向正极即b极移动，电子由负极经导线流向正极，即电子流入的电极是b极，故答案为：b；b。 1 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 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 $$