4.3电解池-【高效学习】2024-2025学年高二化学热点题型归纳与分阶培优练（沪科版2020选择性必修1）

4.3 电解池题型归类 目录 一、热点题型归纳 1 【题型一】电解池的工作原理 1 【题型二】电解原理的应用 5 【题型三】电解计算类型及方法分析 8 二、分阶培优练 11 【题型一】电解池的工作原理 【典例分析】利用如图所示的装置（M、N均为惰性电极）进行电解实验。下列有关说法正确的是 A．若电解质溶液为溶液，则M极有黄绿色气体生成 B．若电解质溶液为溶液，则可进行金属铝的冶炼 C．若电解质溶液为溶液，则电解一段时间后，溶液的增大 D．若电解质溶液为溶液，每转移电子，M、N电极的质量均变化 【答案】C 【详解】A．若电解质溶液为溶液，则M极为电解池阴极，生成氢气，无黄绿色气体生成，A错误； B．若电解质溶液为溶液，阳极（N极）生成氯气，阴极（M极）生成氢气，不能进行金属铝的冶炼，B错误； C．若电解质溶液为溶液，M极有为电解池阴极，生成氢气和氢氧根离子，阳极（N极）生成氯气，则电解一段时间后，溶液的增大，C正确； D．若电解质溶液为溶液，每转移电子，阴极M电极生成Cu1mol（64g），阳极N极生成氯气1mol（71g），D错误； 故选C。 【提分秘籍】 基本规律 1．电解的定义：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。 2．电解池：将电能转变为化学能的装置，也称电解槽。 3．构成条件：两极一液一电源，氧化还原是条件 注：电解法是一种强氧化还原手段，可以完成一个不自发的氧化还原反应 4．电解池的工作原理示意图 【特别提醒】(1)金属活动性顺序中银前面的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。 (2)电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。 (3)原电池装置和电解池装置的最大区别是看有无外接直流电源，有外接直流电源的是电解池。 2．电解产物的判断及有关反应式的书写 (1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分成阴、阳两组(勿忘水溶液中的H＋和OH－)。 (3)注意阴、阳两极的放电顺序 (4)写出电极反应式，要注意遵循原子守恒、电荷守恒和得失电子守恒。 (5)写出电解总反应式 在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式，注意弱电解质要写化学式（如用惰性电极电解CuSO4溶液：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑）。 3．电极的放电顺序 （1）阳极： ①活性电极：Fe、Cu、Ag。反应方式：M-ne-=Mn+ Fe-2e- =Fe2+ 、Cu-2e- =Cu2+、Ag-e- =Ag+ ②惰性电极：Au、Pt、C。溶液中的负离子放电 ③常见放电顺序：活性电极>S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F- 2I-2e-=I2 2Br-2e-=Br2 2Cl-2e-=Cl2 2H2O—4e-=4H++O2↑ （2）阴极： ①常见正离子放电顺序：金属活动性顺序的倒序 Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ ②最常见的阴极产物有Ag、Cu、H2 Ag++e-= Ag Cu2++2e-=Cu 2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH- 注：在电镀时，通过控制条件，Fe2+和Zn2+的得电子能力会强于酸中的H+，即浓度越大，得电子能力越强 【变式演练】 1．电解法制备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．阴离子交换膜应能允许通过而能阻止的扩散 D．理论上每转移0.1mol，阴极上会产生1.12L气体 【答案】C 【分析】电解法制备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-，阴离子交换膜能允许OH-通过而能阻止的扩散，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，M为电源的正极，A错误； B．由分析可知，阳极上的电极反应式为Fe-6e-+8OH-=+4H2O，B错误； C．由分析可知，负极生成氢氧根，正极需要氢氧根作为反应物，故阴离子交换膜能允许OH-通过而能阻止的扩散，C正确； D．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，但是题干中没有标明气体状态，D错误； 故答案为：C。 2．如图为阳离子交换膜法以石墨为电极电解饱和溶液的原理示意图。已知溶液从A口进料，含少量的水从B口进料，下列说法错误的是 A．阳极发生氧化反应，有氧气生成 B．电路中转移电子时，阳极区有生成 C．从D出口流出的是较浓的溶液 D．从E出口逸出的气体是 【答案】D 【详解】A．电解时水电离出的在阳极发生反应：，氧元素化合价升高，发生了氧化反应，A项正确； B．根据阳极的电极反应式知，转移电子时，生成，即阳极区有生成，B项正确； C．电解池右侧为阴极区，电极反应为：从阳极区通过阳离子交换膜进入阴极区，使增大，因此从D出口流出的是较浓的溶液，C项正确； D．根据阴极电极反应式知从E出口逸出的气体是H2，D项错误； 故选：D。 3．用如图所示装置处理含的酸性废水，右侧电极反应式为，下列说法不正确的是 A．a端是直流电源的正极 B．该装置将电能转化为化学能 C．电解时，通过离子交换膜从左侧移向右侧 D．每转移电子，左侧电极上产生 【答案】D 【分析】在右侧Pt电极被还原生成N2，则该Pt电极是阴极，b端是直流电源的负极，a为正极，左侧Pt为阳极； 【详解】A．由分析可知，b端是直流电源的负极，a为正极，A正确； B．该装置是电解池，将电能转化为化学能，B正确； C．电解时，阳离子向阴极移动，则H＋从左侧向右侧移动，C正确；   D．左侧电极是阳极，电极反应式为，转移1mol电子时生成0.25mol O2，其质量为0.25mol×32 g·mol－1=8g，D错误； 故选D。 【题型二】电解原理的应用 【典例分析】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 【详解】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。 【提分秘籍】 基本规律： 1．电解饱和食盐水（氯碱工业——制备氢气、氯气和烧碱） 方程式 装置图 阳极反应 2Cl- - 2e- === Cl2↑ 阴极反应 2H+ + 2e- === H2↑ 总反应方程式 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑ 离子反应方程式 2Cl- + 2H2O 2OH- + H2↑+ Cl2↑ 阳离子交换膜作用 ①防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸； ②避免Cl2与NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。 2．电镀与电解精炼铜对比 电镀 精炼铜 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 硫酸铜溶液浓度保持不变 Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥 3．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反应式： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 (3)常见金属的冶炼方法： 电解法（熔融态） 热还原法（常见还原剂：C、CO、H2、Al） 热分解法 物理方法 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb、Cu Hg、Ag Pt、Au 【注意】①电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高。 ②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。 【变式演练】 1．氯碱工业的原理示意图如图所示。下列说法中不正确的是 A．阳极发生的反应是： B．总反应为：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH C．阳离子交换膜中Na+由左向右移动 D．通电一段时间后，阴极区pH降低 【答案】D 【分析】由图示可知，左电极为电解池阳极、右电极为阴极，电解饱和食盐水时阳极氯离子失电子生成氯气，阴极区发生反应。 【详解】A．电解饱和食盐水，阳极氯离子失电子生成氯气，阳极反应式为，故A正确； B．电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气、氯气，总反应为：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH，故B正确； C．电解池中阳离子向阴极移动，所以阳离子交换膜中Na+由左向右移动，故C正确； D．通电一段时间后，阴极区发生反应，pH升高，故D错误； 选D。 2．工业上以含溶液作电解液，以含Fe、Zn、Pb、C等杂质的粗锡为阳极进行电解，可得到精锡。下列说法错误的是 A．阴极发生的反应为 B．电解一段时间，溶液中溶质的浓度不变 C．在电解槽底部产生含Pb的阳极泥 D．当阴极质量增加11.9g，电路中通过电子为0.2mol 【答案】B 【分析】工业上以含、、的混合液作电解液，以含Fe、Zn、Pb、C等杂质的粗锡为阳极进行电解，阳极上Sn、Fe、Zn失去电子被氧化，Pb、C不放电，阴极上得电子的还原反应， ，可得到精锡。 【详解】A．阴极应该发生得电子的还原反应，故为，A正确； B．阳极杂质参与反应，故电解一段时间溶液中浓度减小，B错误； C．阳极材料中Pb和C比锡不活泼，不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确； D．当阴极质量增加11.9g，即生成0.1mol Sn，则电路中通过电子为0.2mol，D正确； 选B。 3．铁钉镀铜的实验如图所示，有关说法不正确的是 A．砂纸打磨过的铁钉先用碱浸泡以除去油污，再用盐酸除锈 B．铁钉与直流电源正极相连，铜与直流电源负极相连，将两极平行浸入电镀液中 C．在以硫酸铜溶液为主的电镀液中加入一些氨水制成铜氨溶液，可使镀层光亮 D．电镀一段时间后，在铁钉表面可看到光亮的紫红色物质，铜片逐渐变薄 【答案】B 【分析】铁钉镀铜实验，镀件铁钉作为阴极，外接电源负极，b为负极；镀层铜作为阳极，外接电源正极，a为正极。 【详解】A．砂纸打磨过的铁钉先用碱浸泡以除去油污，再用盐酸除锈，A正确； B．据分析，铁钉与直流电源负极相连，铜与直流电源正极相连，将两极平行浸入电镀液中，B错误； C．在以硫酸铜溶液为主的电镀液中加入一些氨水制成铜氨溶液，可使镀层光亮，C正确； D．电镀一段时间后，在铁钉表面生成铜单质，可看到光亮的紫红色物质，阳极铜片逐渐氧化成离子进入溶液，铜片变薄，D正确； 故选B。 【题型三】有关电解计算的类型及方法 【典例分析】用惰性电极电解硫酸铜溶液，一段时间后停止电解，往电解后的电解液中加入，充分反应后，电解液恢复到电解前状态，下列说法错误的是 A．阳极产生的气体只有一种 B．电路中共转移电子 C．相同条件下，阴、阳两极生成的气体体积比为 D．电解过程中，阴极析出铜的总质量为 【答案】B 【分析】的物质的量为0.1mol，电解硫酸铜溶液后溶液呈酸性，向电解后的溶液中加入碱式碳酸铜能恢复原溶液，碱式碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳：，0.1mol碱式碳酸铜和硫酸反应生成0.2mol硫酸铜、0.3mol水和0.1mol二氧化碳：电解硫酸铜溶液第一阶段2CuSO4+2H2O2Cu↓+O2↑+2H2SO4、第二阶段：2H2O2H2↑+O2↑。 【详解】A．根据以上分析可知，阳极产生的气体只有一种，为氧气，故A正确； B．参与2CuSO4+2H2O2Cu↓+O2↑+2H2SO4反应的硫酸铜的物质的量0.2mol，转移电子0.4mol，参与2H2O2H2↑+O2↑反应的水的物质的量为0.1mol，转移电子0.2mol，电路中共转移电子，故B错误； C．参与2CuSO4+2H2O2Cu↓+O2↑+2H2SO4反应的硫酸铜的物质的量0.2mol，生成氧气的物质的量为0.1mol，参与2H2O2H2↑+O2↑反应的水的物质的量为0.3-0.2=0.1mol，生成氢气的物质的量为0.1mol、氧气物质的量为0.05mol，相同条件下，阴、阳两极生成的气体体积比为，故C正确； D．电解过程中，参与2CuSO4+2H2O2Cu↓+O2↑+2H2SO4反应的硫酸铜的物质的量0.2mol，阴极析出铜的总质量为0.2mol×64g/mol=，故D正确； 故答案为：B。 【提分秘籍】 基本规律 1．电解计算的类型：电解的相关计算包括两极产物的定量计算(如质量、气体的体积、某元素的化合价、溶液的pH及物质的量浓度等) 2．电解计算的依据 (1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数 (2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等 3．电解计算的方法 (1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其 依据是电路上转移的电子数相等 (2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算 (3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。 【变式演练】 1．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 【详解】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。 2．是常用的绿色氧化剂，可用如图所示装置电解和制备。下列说法不正确的是 A．移向a电极 B．装置工作过程中a极消耗的量等于b极生成的量 C．b电极的电极反应式为 D．电解生成时，电子转移的数目为 【答案】B 【分析】由图可知，a电极：由O2生成H2O2，氧元素化合价降低，发生还原反应，a电极为阴极，电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2，b电极：由H2O生成O2，氧元素化合价升高，发生氧化反应，b电极为阳极，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，据此回答。 【详解】A．由图可知，b极水失电子生成氧气和氢离子，b极为阳极，氢离子向a极移动，故A项正确； B．a极电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2，b极电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，当转移4mol电子时，a极消耗2mol氧气，b极产生1mol氧气，故B项错误； C．b电极为阳极，其电极反应式：2H2O-4e-=O2↑+4H+，故C项正确； D．a极电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2，每生成1molH2O2时，转移2mol电子，转移电子数目为2×6.02×1023，故D项正确； 故本题选B。 3．二氧化碳的再利用是实现温室气体减排的重要途径之一、在稀H2SO4溶液中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图所示，下列说法错误的是 A．左侧电极上的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+ B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．一段时间后，阴极区溶液质量会减少 D．若阴极只生成0.15molCO和0.25molC2H4，则电路中转移电子的物质的量为3.3mol 【答案】C 【分析】根据装置图可知，左侧为电解池阳极，发生氧化反应，电解质为稀硫酸，电极反应式：2H2O-4e-=O2↑+4H+，右端为电解池阴极，发生还原反应。 【详解】A．根据分析可知，左侧为电解池阳极，发生氧化反应，电极反应式：2H2O-4e-=O2↑+4H+，A正确； B．由电荷守恒可知，氢离子由左侧向右侧迁移，故离子交换膜为阳离子交换膜，B正确； C．氢离子迁移进入阴极区，发生的电极反应式为：2H++CO2+2e-=CO+H2O、2H++CO2+2e-=HCOOH、12 H++2CO2+12e-=C2H4+4H2O、8H++CO2+8e-=CH4+2H2O，根据电极反应式，二氧化碳和氢离子的质量大于生成的气体CO、CH4、C2H4的总质量，一段时间后，阴极区溶液质量会增加，C错误； D．二氧化碳生成CO时，碳元素化合价从+4价降低至+2价，二氧化碳生成C2H4时，碳元素化合价从+4价降低至-2价，若阴极只生成0.15molCO和0.25molC2H4，则电路中转移电子的物质的量：，D正确； 答案选C。 ( 分阶培优练 ) 培优第一阶——基础过关练 1．如图是电解溶液的装置，其中c、d均为石墨电极。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，c电极质量增加 D．电解过程中，氯离子浓度减小 【答案】D 【详解】A．根据电流方向可知，a为正极，b为负极，A错误， B．根据电流方向可知，a为正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极，B错误； C．电解过程中，d电极附近铜离子得到电子变为铜单质，并附着在d电极上，所以d电极质量增加，C错误； D．电解过程中，c电极附近氯离子失去电子变为氯气，因此浓度减小，D正确； 故选D。 2．当在铜片上镀银时，下列说法正确的是 A．铜片应接在电池的正极上 B．CuSO4溶液作电解液 C．铜片上发生的反应为Ag++e-=Ag D．Ag作阳极，其表面有气体生成 【答案】C 【分析】要在铜片上镀银，需要用电解池装置，铜片上发生反应，，铜片作阴极，银作阳极，发生反应，溶液作电解液，据此解答。 【详解】A．铜片作阴极，铜片应接在电池的负极上，A项错误； B．铜片上发生反应，，应用溶液作电解液，B项错误； C．铜片上得电子，反应为，C项正确； D．Ag作阳极，发生反应，表面无气体生成，D项错误； 故选C。 3．铜的还原性较弱，不能与稀硫酸反应被稀硫酸氧化。某学生根据所学知识，欲实现Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑反应，设计了四个实验，如图所示，你认为可行的实验是： A． B． C． D． 【答案】C 【详解】铜为不活泼金属，与稀硫酸不反应，如完成反应Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑，应设计成电解池，且铜为阳极，发生氧化反应，电解质溶液为硫酸，BD是原电池，故BD错误，A中铜作阴极，故A错误； 故选C。 4．草酸锌可应用于有机合成、电子工业等。工业上制取 的原理如图所示(电解液不参加反应，假设起始时两电极的质量相同)，下列说法正确的是 A．电池工作时，Zn得到电子 B．Pb电极上的电极反应式为 C．每消耗6.5g Zn，两电极的质量相差6.5g D．电池工作时，电路中电子的流动方向为 Pb→电解液→Zn→电源→Pb 【答案】C 【分析】根据图示，Zn电极失电子，发生氧化反应，作阳极与电源正极相连，电极反应为Zn－2e-=Zn2+。Pb电极作阴极，与电源负极相连，二氧化碳得单子，发生还原反应，电极反应为。 【详解】A．电池工作时，Zn电极上发生失去电子的氧化反应，故A错误； B．Pb电极是阴极，发生得电子的还原反应，电极反应为，故B错误； C．Pb电极不参与反应，每消耗6.5gZn，两电极的质量相差6.5 g，故C正确； D．电子不经过电解液，其流动方向为 Zn→电源→Pb，故D错误； 故选C。 5．下列有关电解的叙述错误的是 A．与电源负极相连的是阴极 B．与电源正极相连的是阳极 C．在阴极上发生还原反应 D．阴离子向阴极方向迁移 【答案】D 【详解】电解时，与电源正极相连的是电解池的阳极、与负极相连的是电解池的阴极，溶液中阴离子向阳极方向移动，阳极上发生氧化反应、阴极上发生还原反应，故选D。 6．次磷酸(H3PO2)为一元中强酸，具有较强的还原性，可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列叙述不正确的是 A．阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+ B．产品室中发生反应H++H2PO=H3PO2，该法还可得副产品NaOH C．次磷酸H3PO2在水溶液中的电离可表示为：H3PO23H++PO D．阳膜1的主要作用是防止H2PO进入阳极室被氧化并允许H+通过 【答案】C 【分析】由图可知，阳极室中水放电生成氧气和氢离子，氢离子进入产品室；阴极室中水放电生成氢气，原料室中钠离子进入阴极室、H2PO进入产品室； 【详解】A．阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，故A正确； B．阳极室H+的通过阳膜1移向产品室，原料室的H2PO过阴膜移向产品室，所以产品室中发生反应H++ H2PO=H3PO2，阴极产生OH-，原料室的Na+通过阳膜移向阴极室，所以该法还可得副产品NaOH，故B正确； C．次磷酸(H3PO2)为一元中强酸，在水溶液中部分电离：H3PO2H++ H2PO，故C错误； D．阳膜1的主要作用是防止H2PO进入阳极室被氧化并允许H+通过，故D正确。 故选C。 7．重铬酸钾()又名红矾钾，是化学实验室中一种重要的分析试剂。工业上以铬酸钾()为原料，采用电化学法制备重铬酸钾，已知，制备装置如图所示。下列说法错误的是 A．装置中的隔膜为阴离子交换膜 B．阳极室中溶液的颜色逐渐由黄色变为橙色 C．电解过程中阴极附近溶液的pH变大 D．阴极每生成1mol气体，电路中转移2个电子 【答案】A 【分析】左侧电极为阴极，发生还原反应；右侧电极为阳极，发生氧化反应，； 【详解】A．装置中的隔膜为阳离子交换膜，由右室经离子交换膜向左室移动，A错误； B．阳极室发生氧化反应，氢氧根离子失去电子，电极反应式为，阳极区氢离子浓度增大，，平衡右移，溶液由黄色逐渐变为橙色，B正确； C．电解过程中阴极发生电极反应，阴极附近溶液的pH变大，C正确； D．由，可知阴极每生成1mol气体，电路中转移2个电子，D正确； 故选A。 8．如图是电解饱和食盐水的装置，a、b为石墨电极。下列判断正确的是 A．a为正极，b为负极 B．a极上有氯气放出 C．b极上发生氧化反应 D．b极附近溶液显酸性 【答案】B 【分析】电解装置中与电源正极所连电极为阳极，与电源负极所连电极为阴极，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。 【详解】A．a与电源正极相连为阳极，b与电源负极相连为阴极，故A错误； B．a极为阳极，电极上发生反应：，故B正确； C．b极为阴极发生还原反应，故C错误； D．b极生发生反应：，b极附近溶液显碱性，故D错误； 故选：B。 9．下列装置，可达到铁片上镀锌目的的是 A．含Fe2+电镀液 B．含Fe2+电镀液 C．含Zn2+电镀液 D．含Zn2+电镀液 【答案】C 【详解】A．含Fe2+电镀液则亚铁离子放电铁电极质量增加，A错误； B．含Fe2+电镀液则亚铁离子放电会在锌电极上镀一层铁，B错误； C．铁为阴极，锌为阳极，含Zn2+电镀液则锌离子放电会在铁上镀一层锌，C正确； D．铁为阳极，锌为银极，含Zn2+电镀液则锌离子放电会在锌上镀一层锌，D错误； 故选C。 10．下列金属冶炼的反应原理，错误的是 A．2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑ B．Al2O3+3H22Al+3H2O C．Fe3O4+4CO3Fe+4CO2 D．2HgO2Hg+O2↑ 【答案】B 【详解】A. 钠是活泼金属，应采用电解法制取，故A正确； B. 铝是活泼金属，应采用电解氧化铝可以制的金属铝，故B错误； C. Fe、Zn、Cu等中等活泼金属用热还原法冶炼，故C正确； D. Hg、Ag等不活泼金属采用热分解法冶炼，加热氧化汞可以获得金属汞，故D正确； 故选B。 培优第二阶——能力提升练 11．应用电解法制备的物质主要有三种：一是铝的工业制备；二是电解饱和NaCl溶液制备烧碱；三是金属钠的制备。下列关于这三个工业生产的描述中不正确的是 A．电解法制铝时一般是用熔融态的氧化铝进行电解，但不可用熔融态的 B．电解法生产铝时，每转移3mol电子的时候，理论上就能生产出1mol的铝单质 C．电解饱和NaCl溶液和金属钠的冶炼都用到了NaCl，电解时它们的阳极都是得电子 D．在电解饱和NaCl溶液中，电解池中的阴极区产生的是和NaOH 【答案】C 【详解】A．电解法制取金属应电解熔融态的金属离子化合物，AlCl3属于共价化合物，熔融状态不能导电，不能电解熔融态的共价化合物，A正确； B．电解法生成Al时，阴极发生Al3++3e-=Al，每转移3mol电子的时候，理论上就能生产出1mol的铝单质，B正确； C．电解饱和NaCl溶液和金属钠的冶炼都用到了NaCl，阳极上发生氧化反应，Cl-失去电子生成Cl2，C错误； D．在电解饱和NaCl溶液中，电解池中的阳极上氯离子失去电子生成氯气，阴极区产生的是和NaOH，D正确； 答案选C。 12．铅蓄电池是典型的可充电池，在现代生活中有着广泛的应用，其充放电按下式进行：，有关该电池的说法正确的是 A．放电时，蓄电池内电路中向电极移动 B．放电时，每通过电子，蓄电池就要消耗 C．充电时，正极反应： D．充电时，铅蓄电池的负极发生氧化反应 【答案】A 【分析】由总方程式可知，放电为原电池反应，Pb为负极，发生氧化反应，电极方程式为Pb+SO-2e-=PbSO4，PbO2为正极，发生还原反应，电极方程式为PbO2+4H++ SO-2e-=2H2O+PbSO4；在充电时，阴极发生的反应是PbSO4+2e-=Pb+ SO，阳极反应为PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+ SO+4H+；放电时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，由此分析。 【详解】A．放电时为原电池反应，蓄电池内电路中H+向正极移动，故A正确； B．由及分析可知，放电时，Pb的化合价为0价，PbO2中Pb的化合价为+4价，PbSO4中Pb的化合价为+2价，每通过2mol电子，蓄电池就要消耗2molH2SO4；每通过lmol电子，蓄电池就要消耗1molH2SO4，故B错误； C．充电时，PbSO4作阳极，电极反应为：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+ SO+4H+，故C错误； D．充电时，铅蓄电池的负极作阴极，阴极得到电子发生还原反应，故D错误； 故选：A。 13．电解在工业上的应用非常广泛。下列说法正确的是           A．图甲中透过离子交换膜向极移动 B．图甲中离子交换膜的作用是隔离氯气与氢气和氢氧化钠，防止反应 C．用图乙装置电解精炼铜，一段时间后，电解质溶液浓度保持不变 D．用图乙装置进行铁片镀铜，a电极是铜 【答案】B 【分析】由图甲可知，m极氯元素化合价升高为阳极，n极为阴极，图乙装置电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，据此作答。 【详解】A．图甲中Na+透过离子交换膜向n极(阴极)移动，故A错误； B．图甲中采用阳离子交换膜，气体分子和阴离子不能透过交换膜，故离子交换膜的作用是隔离氯气与氢气和氢氧化钠，防止反应，故B正确； C．用图乙装置电解精炼铜，一段时间后，电解质溶液浓度减小，故C错误； D．用图乙装置进行铁片镀铜，a极为阴极，电极材料为Fe，故D错误； 答案选B。 14．用惰性电极通过阳离子交换膜电解饱和食盐水时，下列说法错误的是 A．电解过程中，向阴极方向移动 B．电解一段时间后，阴极附近溶液的pH增大 C．电解池中的阳极发生反应的电极反应式为 D．电解过程中，阴极和阳极产生的氢氧化钠和氯气会反应生成次氯酸钠 【答案】D 【详解】A．电解过程中，阳离子移向阴极，A正确； B．电解饱和食盐水时，阴极电极反应式为，阴极附近溶液的增大，B正确； C．阳极上失去电子发生氧化反应，发生反应的电极反应式为，C正确； D．用惰性电极通过阳离子交换膜电解饱和食盐水时，阳离子交换膜只允许阳离子通过，可以避免在阴极池生成的氢氧化钠和在阳极池生成的氯气反应，D错误。 答案选D。 15．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，其工作原理为：。下列说法一定错误的是 A．电池充电时，b极的电极反应式为： B．电池放电时，b极的电极反应式为： C．电池充电时，从b极穿过选择性透过膜移向a极 D．电池放电时，电路中每通过0.1mol电子，浓度降低0.1mol⋅L 【答案】D 【详解】A．充电时是电解池的工作原理，阴极(b极)发生得电子的还原反应，电极反应式为：，A正确； B．放电时是原电池的工作原理，负极(b极)发生失电子的氧化反应，电极反应式为：，B正确； C．电池充电时，从阴极室穿过选择性透过膜移向阳极室，即从b极穿过选择性透过膜移向a极，C正确； D．放电时，电路中每流过0.1mol电子，就会有0.1mol得电子，但减小的浓度与体积有关，因此不能确定浓度降低数值，D错误； 故选D。 16．下列装置可以实现铁质餐具上镀银的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】铁质餐具上镀银时，铁质餐具应为阴极，银为阳极，AgNO3溶液为电解质溶液，分析图中电解池，只有D符合题意，故选D。 17．工业上用电解法精炼粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Zn)的装置如下图。已知：为强酸，的电离方程式为。下列说法正确的是 A．Y极材料为粗铅 B．通电过程中，溶液中不变 C．通电时，向X极移动 D．阳极泥的成分包括Cu、Ag和Zn 【答案】A 【分析】电解法精炼粗铅，粗铅作为阳极，与外接直流电正极相连，放在Y极，X为阴极。 【详解】A．据分析，Y极为阳极，材料为粗铅，A项正确； B．Zn比Pb活泼，通电过程中由于Zn先放电，阴极上Pb2+先得电子，所以溶液中降低，B项错误； C．通电时，阴离子朝阳极移动，向Y极移动，C项错误； D．Zn会先放电，所以阳极泥的成分不包括Zn，D项错误； 故选A。 18．如图是电解稀盐酸的装置，其中、为石墨电极。以下说法正确的是 A．a电极为负极 B．电极为阳极 C．电解过程中，氢离子向c电极 D．电解总方程式为： 【答案】D 【详解】根据图中电流方向，可以确定a是正极，b是负极，c是阳极，d是阴极；电解过程中阳离子向阴极移动，即氢离子向d移动；阳极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极反应为：2H++2e-=H2↑，总反应为：，D正确；答案选D。 19．亚硝酸盐对人体健康的危害不亚于农药，可采用电解法除去。工业上电解含废水，将转化为而除去，其次是再生，其装置如图。下列说法正确的是 A．生成的从电解槽的口流出 B．极为阴极，发生还原反应 C．阴极上的电极反应为 D．除去，可再生 【答案】C 【分析】电解池中阳离子移向阴极，由图中H+的移动方向，可判断M为阳极，电极反应为，N为阴极，电极反应为； 【详解】A．在阳极M上失电子，生成的从电解槽的a口流出，故A错误； B．M为阳极，发生氧化反应，故B错误； C．在阴极N上得电子生成氮气，电极反应为，故C正确； D．由阴极和阳极的反应式可知，除去，电路中转移3mol电子，可再生，故D错误； 故选C。 20．电催化还原CO2可实现捕捉并将其转化为燃料CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．Co-N-C/P电极与直流电源的正极相连 B．溶液中H+通过质子交换膜向石墨电极一侧移动 C．Co-N-C/P电极发生的反应为： D．工作过程中石墨电极周围溶液的pH不变 【答案】C 【分析】石墨电极产生O2，为阳极，Co-N-C/P电极消耗CO2转化为CO，为阴极，电极方程式为：，据此回答。 【详解】A．Co-N-C/P电极为阴极，与直流电源的负极相连，A错误； B．阳离子向阴极移动，所以溶液中H+通过质子交换膜向Co-N-C/P电极一侧移动，B错误； C．Co-N-C/P电极为阴极，所以电极反应式为：，C正确； D．石墨电极为阳极，电极反应式为：，H+浓度增大，pH减小，D错误； 故选C。 培优第三阶——培优拔尖练 21．镉镍蓄电池的工作原理为：。若以镉镍蓄电池为飞船供电，有关该电池的说法正确的是 A．放电时电子由电极出发经由电解质溶液转移到镍电极 B．放电时负极附近溶液的碱性减小 C．充电时化学能转化为电能 D．充电时阳极发生还原反应： 【答案】B 【分析】放电时为原电池，Cd失电子、化合价升高，Cd为负极，反应式为，正极上NiOOH发生的电极反应式为，工作时阳离子移向正极、阴离子移向负极；充电时为电解池，与电源正极相接的为阳极，与电源负极相接的为阴极，阴阳极反应与原电池负正极反应相反，据此分析解答。 【详解】A．放电时该装置为原电池，电子由电极（负极）出发经由外电路转移到 电极，故A错误； B．放电时该装置为原电池，Cd为负极，反应式为，该反应消耗氢氧根，碱性减小，故B正确； C．充电时该装置为电解池，电能转化成化学能，故C错误； D．充电时阳极发生失去电子的氧化反应，故D错误； 故选B。 22．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．b极必须采用惰性材料且与电源负极连接 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极收集(标准状况)时理论上有由a极向b极迁移 【答案】C 【详解】A．根据物质转化可知，a极为阴极，b极为阳极，阳极上产生氧气，不允许阳极材料参与反应，故阳极应选择惰性材料，与电源正极连接，A项错误； B．阳极反应为，水逐渐增多，KOH溶液浓度降低，B项错误； C．阴极主要生成氨气，主要反应为，C项正确； D．根据阳极反应可知，生成(标准状况)相当于，转移0.8 mol电子，则必有向b极迁移，D项错误； 故选C。 23．某研究性学习小组利用以下装置探究氯碱工业和铜的精炼的工作原理(X是离子交换膜)，下列说法正确的是 A．甲装置电极和C电极位置可以互换 B．X可以是阳离子交换膜，也可以是阴离子交换膜 C．电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变 D．电解一段时间后去掉X并将C电极换成电极继续通电，则电极的电极反应式为 【答案】D 【分析】乙池为铜的精炼，则粗铜作阳极，精铜作阴极；电源的右侧与粗铜相连，为电池的正极，左侧为负极，所以甲池的Fe电极为阴极，C电极为阳极。 【详解】A．由分析可知，甲装置的Fe电极为阴极，C电极为阳极，若将Fe电极和C电极位置可以互换，则Fe电极作阳极，通电后，阳极Fe失电子生成Fe2+进入溶液，溶液中的Cl-就不可能在阳极失电子生成Cl2，同样，阴极区可能会生成Fe(OH)2沉淀，也难以得到NaOH，达不到进行氯碱工业生产的目的，A不正确； B．电池工作时，C电极上Cl-失电子生成Cl2，Fe电极上水提供的氢离子得电子生成氢气和氢氧根，则阳极区的Na+透过离子交换膜进入右侧Fe电极附近，所以此离子交换膜只可以是阳离子交换膜，若为阴离子交换膜，则氢氧化钠会和氯气反应，B不正确； C．电解精炼铜时，不纯的铜作阳极，粗铜中比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等，它们在阳极失去电子被氧化，阳极主要反应为Cu－2e－=Cu2＋，其它电极反应式有：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋等；比铜不活泼的有Ag、Pt、Au等成为阳极泥；电解液为硫酸铜溶液，纯净的金属铜作阴极，阴极上Cu2＋得到电子被还原为Cu，阴极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，则按得失电子守恒，阳极溶解的铜的物质的量小于极析出的铜的物质的量，则电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度变小，C不正确； D．电解一段时间后去掉X并将C电极换成 Mg电极继续通电，则Fe电极为阴极，水提供的氢离子得电子生成氢气和氢氧根，Mg电极为阳极、镁失电子生成Mg2+，与溶液中的OH-反应生成Mg(OH)2沉淀，电极反应式为，D正确； 故选D。 24．双极膜是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH-，作为H＋和OH-离子源。利用双极膜制取NaOH和H3PO4，其装置如图所示。 已知：产品室1的产品是NaOH，则下列说法正确的是 A．a为铅酸蓄电池的正极 B．膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜 C．电极Ⅱ的电极反应式为2H2O＋4e-=O2↑＋4H＋ D．若要制60gNaOH，理论上铅酸蓄电池的负极增重72g 【答案】D 【分析】已知产品室1的产品是NaOH，说明原料室中Na+往左移动，电极Ⅰ是阴极，a为铅蓄电池的负极，b为铅蓄电池的正极，膜1为阳离子交换膜，向右移动到产品室2中，膜2为阴离子交换膜，双极膜向左解离生成氢离子，从而得到磷酸，解离生成的氢氧根离子向右移动到电极Ⅱ（阳极）区，阳极发生失电子的氧化反应，据此分析解答。 【详解】A．根据上述分析可知，a为铅蓄电池的负极，A错误； B．结合上述分析可知，膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜，B错误； C．电极Ⅱ为阳极，水发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：2H2O＋4e-=O2↑＋4H+，C错误； D．铅蓄电池的负极反应为：Pb-2e-+=PbSO4，当转移2mol电子时，负极增加1mol 硫酸根的质量，即96g，生成的60g NaOH，即为1.5mol，转移的Na+也是1.5mol，电路中转移1.5mol电子，负极增重的质量为72g，故D正确； 故选D。 25．甲烷燃料电池采用铂作为电极材料，两个电极上分别通入和，电解质溶液为溶液。某研究小组将上述两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和溶液的实验，如下图所示。 下列说法正确的是 A．将a电极换成铁棒，电解池反应将发生变化 B．c电极反应式： C．每个电池甲烷通入量为且反应完全，则理论上最多能产生氢气 D．用外加电流法保护钢铁设备，可以将设备与d极相连 【答案】A 【分析】燃料电池中通入燃料一极为负极，通入O2一极为正极，与负极相连的b为电解池阴极，正极相连的a 为电解池阳极，据此可分析解答。 【详解】A．a 为电解池阳极，若换成铁棒，则阳极反应为：Fe-2e-= Fe2+，故A正确； B．c电极反应式：，故B错误； C．根据电子得失守恒可知CH4~~8e-~4H2，所以标准状况下，每个电池通入 1mol CH4且完全反应，理论上最多能得到 4molH2，故C错误； D．用外加电流法保护钢铁设备，设备应作阴极，即与c极相连，故D错误； 故选：A。 26．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(丙中电极为质量相同的银电极)。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．为了防止生成的氯气和氢氧化钠接触，乙中X为阴离子交换膜 C．丙中a作阴极，溶液中的浓度不变 D．乙中一共产生气体(标准状况下)时，b电极质量减少 【答案】B 【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．甲烷燃料电池负极电极反应为碱性条件下甲烷失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水：，A正确； B．乙装置中，铁电极为阴极，水中的氢离子得电子生成氢气，余下氢氧根离子，石墨电极为阳极，氯离子失电子生成氯气，则乙中X为阳离子交换膜，Na+移动向阴极，阴极得到NaOH和氢气，为了防止生成的氯气和氢氧化钠接触，乙中为阳离子交换膜，B错误； C．丙中电极为质量相同的银电极，a电极为阴极，银离子得电子生成银，b电极为阳极，银失电子生成阴离子，溶液银离子浓度不变，C正确；   D．乙中上一共产生气体2.24L(标准状况)时，其物质的量为0.1mol时，各产生0.05mol的氢气和氯气，则电路中转移0.1mol电子，则b极溶解0.1mol银单质，其质量减少10.8g，D正确； 故选B。 27．三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极电势大于b极电势 B．c膜为阴离子交换膜，d膜为阳离子交换膜 C．阴极电极反应式为 D．当电路中通过电子时，阳极产生标准状况下的 【答案】D 【分析】根据题意两极均得到副产品可知，Ⅱ室废水中的移向Ⅰ室、移向Ⅲ室，电解池中阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，则Ⅰ室石墨电极为阴极、Ⅲ室石墨电极为阳极；阴极所连的a极为电源负极，阳极所连的b极为电源正极。 【详解】A．由分析可知，a极为电源负极，b极为电源正极，a极电势低于b极电势，A错误； B．c膜通过的是，故c膜应为阳离子交换膜，d膜通过的是，故d膜为阴离子交换膜，B错误； C．阴极上H＋得电子生成氢气：，然后迁移过来的铵根离子和硝酸根离子生成硝酸铵，C错误；   D．阳极的氢氧根离子失去电子发生氧化反应生成氧气：，则当电路中通过1 mol电子的电量时，阳极会有0.25 mol O2生成，在标准状况下的体积为5.6 L，D正确； 故选D。 28．一种新型的利用双极膜电化学制备氨装置如图所示，已知在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并分别向两极迁移，下列说法正确的是 A．电极m与电源正极相连 B．双极膜中的移向电极n C．电解一段时间后，右池溶液不变 D．每生成，双极膜中有水解离 【答案】D 【分析】由图可知，酸性条件下硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成氨气和水，电极反应式为NO+8e-+9H+=NH3↑+3H2O，电极m为电解池的阴极，双极膜中的氢氧根离子移向电极n，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电极n为阳极。 【详解】A．由分析可知，与直流电源负极相连的电极m为电解池的阴极，A错误； B．由分析可知，双极膜中的氢离子移向电极m，B错误； C．由分析可知，双极膜中的氢氧根离子移向电极n，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，反应生成水，因此c(OH-)减小，溶液减小，C错误； D．由得失电子数目守恒可知，生成时，消耗0.8mol电子，因此有0.8molH+移向左侧，双极膜中消耗0.8mol水，双极膜中解离水的质量为0.8mol×18g/mol=14.4g，D正确； 故选D。 29．以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，装置如图所示。下列说法错误的是 A．电极a连接电源负极 B．加入Y的目的是补充，维持NaBr溶液的浓度 C．电解总反应式为 D．催化阶段反应产物物质的量之比 【答案】D 【分析】电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成，电极b为阳极，电极反应为Br- -6e-+3H2O=+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；电解总反应式为Br-+3H2O+3H2↑；催化循环阶段被还原成Br-循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。 【详解】A．根据分析，电极a为阴极，连接电源负极，A正确； B．根据分析电解过程中消耗H2O和Br-，而催化阶段被还原成Br-循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B正确； C．根据分析电解总反应式为Br-+3H2O+3H2↑，C正确； D．催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成1molBr-得到6mol电子，O元素的化合价由-2价升至0价，生成1molO2失去4mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2) ∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D错误； 答案选D。 30．电池和电解池在日常生活中有着广泛的应用。 I．某科研小组用甲烷-空气燃料电池提供的电能电解处理含的酸性废水，设计如图所示装置(X、Y、Z均为气体)，利用电极反应生成的离子将转化成，后续调节溶液的值，将转化成沉淀。 (1)甲烷-空气燃料电池中X是 (填化学式)，向 极移动(填“M”或“N”)。 (2)N电极的电极反应式为 。电极的电极反应式为 。 (3)除去理论上通入甲烷的物质的量为 。 Ⅱ．四甲基氢氧化铵常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵为原料，采用电渗析法合成，工作原理如图(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换膜)。 (4)电源N极为 极(填“正”或“负”)。 (5)装置中d为 交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)，b极的电极反应式为 。 (6)溶液的浓度大小关系：m n(填“>”、“<”或“=”)。若两极共产生气体(标准状况下)，则制备的质量 g。 【答案】(1)CH4 M (2) (3)3 (4)正 (5)阴离子 (6) > 182g 【分析】Ⅰ．要利用电极反应生成的离子将转化成，后续调节溶液的值，将转化成沉淀，则亚铁离子将还原成，故Fe为阳极失去电子转变为亚铁离子，C为阴极，则N为正极、M为负极，燃料电池通入氧气的一极为正极，通入甲烷的一极为负极，则Y为氧气，X为甲烷，N电极的电极反应式为，则Z为二氧化碳，据此分析解题。 Ⅱ．由图可知，电解池中，NaCl溶液浓度增大，则电渗析法合成[(CH3)4NOH]的装置中，Cl-通过d膜从左向右移动，Na+通过e膜从右向左移动，则b电极为阳极、与电源正极相接，a电极为阴极、与电源负极相接， d膜为阴离子交换膜，(CH3)4N+通过c膜移向阴极生成，所以c、e均为阳离子交换膜，阳极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极反应式为2(CH3)4N++2H2O+2e-=2(CH3)4NOH+H2↑，据此分析解答。 【详解】（1）据分析，甲烷-空气燃料电池中X是CH4，燃料电池中，阴离子向负极移动，则向M极移动； （2）N电极上氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为。电极上铁失去电子生成亚铁离子被氧化，电极反应式为； （3）正极反应方程式为，总反应式为：CH4+2O2= CO2＋2H2O：燃料电池负极反应式为：CH4-8e-＋4=5CO2↑＋2H2O，处理时发生的反应为：6Fe 2＋＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，除去1 mol 理论上需消耗6molFe 2＋，要转移12mol电子，消耗甲烷=1.5mol，则除去理论上通入甲烷的物质的量为3； （4）据分析，电源N极为正极； （5）据分析，装置中d为阴离子交换膜，b极上氢氧根失去电子被氧化，则电极反应式为：； （6）根据(5)、结合分析可知，浓氢氧化钠溶液进入阳极区，稀的氢氧化钠溶液出阳极区出来，则溶液的浓度大小关系：m＞n。阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极反应式为2(CH3)4N++2H2O+2e-=2(CH3)4NOH+H2↑，则2mol(CH3)4NOH生成时，同时生成0.5molO2、1molH2，即两极共产生气体(标准状况下)，则若两极共产生气体(标准状况下)，即有2mol(CH3)4NOH生成， 的质量为。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 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 $$ 4.3 电解池题型归类 目录 一、热点题型归纳 1 【题型一】电解池的工作原理 1 【题型二】电解原理的应用 4 【题型三】电解计算类型及方法分析 7 二、分阶培优练 9 【题型一】电解池的工作原理 【典例分析】利用如图所示的装置（M、N均为惰性电极）进行电解实验。下列有关说法正确的是 A．若电解质溶液为溶液，则M极有黄绿色气体生成 B．若电解质溶液为溶液，则可进行金属铝的冶炼 C．若电解质溶液为溶液，则电解一段时间后，溶液的增大 D．若电解质溶液为溶液，每转移电子，M、N电极的质量均变化 【提分秘籍】 基本规律 1．电解的定义：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。 2．电解池：将电能转变为化学能的装置，也称电解槽。 3．构成条件：两极一液一电源，氧化还原是条件 注：电解法是一种强氧化还原手段，可以完成一个不自发的氧化还原反应 4．电解池的工作原理示意图 【特别提醒】(1)金属活动性顺序中银前面的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。 (2)电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。 (3)原电池装置和电解池装置的最大区别是看有无外接直流电源，有外接直流电源的是电解池。 2．电解产物的判断及有关反应式的书写 (1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分成阴、阳两组(勿忘水溶液中的H＋和OH－)。 (3)注意阴、阳两极的放电顺序 (4)写出电极反应式，要注意遵循原子守恒、电荷守恒和得失电子守恒。 (5)写出电解总反应式 在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式，注意弱电解质要写化学式（如用惰性电极电解CuSO4溶液：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑）。 3．电极的放电顺序 （1）阳极： ①活性电极：Fe、Cu、Ag。反应方式：M-ne-=Mn+ Fe-2e- =Fe2+ 、Cu-2e- =Cu2+、Ag-e- =Ag+ ②惰性电极：Au、Pt、C。溶液中的负离子放电 ③常见放电顺序：活性电极>S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F- 2I-2e-=I2 2Br-2e-=Br2 2Cl-2e-=Cl2 2H2O—4e-=4H++O2↑ （2）阴极： ①常见正离子放电顺序：金属活动性顺序的倒序 Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ ②最常见的阴极产物有Ag、Cu、H2 Ag++e-= Ag Cu2++2e-=Cu 2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH- 注：在电镀时，通过控制条件，Fe2+和Zn2+的得电子能力会强于酸中的H+，即浓度越大，得电子能力越强 【变式演练】 1．电解法制备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．阴离子交换膜应能允许通过而能阻止的扩散 D．理论上每转移0.1mol，阴极上会产生1.12L气体 2．如图为阳离子交换膜法以石墨为电极电解饱和溶液的原理示意图。已知溶液从A口进料，含少量的水从B口进料，下列说法错误的是 A．阳极发生氧化反应，有氧气生成 B．电路中转移电子时，阳极区有生成 C．从D出口流出的是较浓的溶液 D．从E出口逸出的气体是 3．用如图所示装置处理含的酸性废水，右侧电极反应式为，下列说法不正确的是 A．a端是直流电源的正极 B．该装置将电能转化为化学能 C．电解时，通过离子交换膜从左侧移向右侧 D．每转移电子，左侧电极上产生 【题型二】电解原理的应用 【典例分析】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 【提分秘籍】 基本规律： 1．电解饱和食盐水（氯碱工业——制备氢气、氯气和烧碱） 方程式 装置图 阳极反应 2Cl- - 2e- === Cl2↑ 阴极反应 2H+ + 2e- === H2↑ 总反应方程式 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑ 离子反应方程式 2Cl- + 2H2O 2OH- + H2↑+ Cl2↑ 阳离子交换膜作用 ①防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸； ②避免Cl2与NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。 2．电镀与电解精炼铜对比 电镀 精炼铜 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 硫酸铜溶液浓度保持不变 Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥 3．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反应式： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 (3)常见金属的冶炼方法： 电解法（熔融态） 热还原法（常见还原剂：C、CO、H2、Al） 热分解法 物理方法 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb、Cu Hg、Ag Pt、Au 【注意】①电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高。 ②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。 【变式演练】 1．氯碱工业的原理示意图如图所示。下列说法中不正确的是 A．阳极发生的反应是： B．总反应为：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH C．阳离子交换膜中Na+由左向右移动 D．通电一段时间后，阴极区pH降低 2．工业上以含溶液作电解液，以含Fe、Zn、Pb、C等杂质的粗锡为阳极进行电解，可得到精锡。下列说法错误的是 A．阴极发生的反应为 B．电解一段时间，溶液中溶质的浓度不变 C．在电解槽底部产生含Pb的阳极泥 D．当阴极质量增加11.9g，电路中通过电子为0.2mol 3．铁钉镀铜的实验如图所示，有关说法不正确的是 A．砂纸打磨过的铁钉先用碱浸泡以除去油污，再用盐酸除锈 B．铁钉与直流电源正极相连，铜与直流电源负极相连，将两极平行浸入电镀液中 C．在以硫酸铜溶液为主的电镀液中加入一些氨水制成铜氨溶液，可使镀层光亮 D．电镀一段时间后，在铁钉表面可看到光亮的紫红色物质，铜片逐渐变薄 【题型三】有关电解计算的类型及方法 【典例分析】用惰性电极电解硫酸铜溶液，一段时间后停止电解，往电解后的电解液中加入，充分反应后，电解液恢复到电解前状态，下列说法错误的是 A．阳极产生的气体只有一种 B．电路中共转移电子 C．相同条件下，阴、阳两极生成的气体体积比为 D．电解过程中，阴极析出铜的总质量为 【提分秘籍】 基本规律 1．电解计算的类型：电解的相关计算包括两极产物的定量计算(如质量、气体的体积、某元素的化合价、溶液的pH及物质的量浓度等) 2．电解计算的依据 (1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数 (2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等 3．电解计算的方法 (1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其 依据是电路上转移的电子数相等 (2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算 (3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。 【变式演练】 1．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 2．是常用的绿色氧化剂，可用如图所示装置电解和制备。下列说法不正确的是 A．移向a电极 B．装置工作过程中a极消耗的量等于b极生成的量 C．b电极的电极反应式为 D．电解生成时，电子转移的数目为 3．二氧化碳的再利用是实现温室气体减排的重要途径之一、在稀H2SO4溶液中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图所示，下列说法错误的是 A．左侧电极上的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+ B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．一段时间后，阴极区溶液质量会减少 D．若阴极只生成0.15molCO和0.25molC2H4，则电路中转移电子的物质的量为3.3mol ( 分阶培优练 ) 培优第一阶——基础过关练 1．如图是电解溶液的装置，其中c、d均为石墨电极。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，c电极质量增加 D．电解过程中，氯离子浓度减小 2．当在铜片上镀银时，下列说法正确的是 A．铜片应接在电池的正极上 B．CuSO4溶液作电解液 C．铜片上发生的反应为Ag++e-=Ag D．Ag作阳极，其表面有气体生成 3．铜的还原性较弱，不能与稀硫酸反应被稀硫酸氧化。某学生根据所学知识，欲实现Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑反应，设计了四个实验，如图所示，你认为可行的实验是： A． B． C． D． 4．草酸锌可应用于有机合成、电子工业等。工业上制取 的原理如图所示(电解液不参加反应，假设起始时两电极的质量相同)，下列说法正确的是 A．电池工作时，Zn得到电子 B．Pb电极上的电极反应式为 C．每消耗6.5g Zn，两电极的质量相差6.5g D．电池工作时，电路中电子的流动方向为 Pb→电解液→Zn→电源→Pb 5．下列有关电解的叙述错误的是 A．与电源负极相连的是阴极 B．与电源正极相连的是阳极 C．在阴极上发生还原反应 D．阴离子向阴极方向迁移 6．次磷酸(H3PO2)为一元中强酸，具有较强的还原性，可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列叙述不正确的是 A．阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+ B．产品室中发生反应H++H2PO=H3PO2，该法还可得副产品NaOH C．次磷酸H3PO2在水溶液中的电离可表示为：H3PO23H++PO D．阳膜1的主要作用是防止H2PO进入阳极室被氧化并允许H+通过 7．重铬酸钾()又名红矾钾，是化学实验室中一种重要的分析试剂。工业上以铬酸钾()为原料，采用电化学法制备重铬酸钾，已知，制备装置如图所示。下列说法错误的是 A．装置中的隔膜为阴离子交换膜 B．阳极室中溶液的颜色逐渐由黄色变为橙色 C．电解过程中阴极附近溶液的pH变大 D．阴极每生成1mol气体，电路中转移2个电子 8．如图是电解饱和食盐水的装置，a、b为石墨电极。下列判断正确的是 A．a为正极，b为负极 B．a极上有氯气放出 C．b极上发生氧化反应 D．b极附近溶液显酸性 9．下列装置，可达到铁片上镀锌目的的是 A．含Fe2+电镀液 B．含Fe2+电镀液 C．含Zn2+电镀液 D．含Zn2+电镀液 10．下列金属冶炼的反应原理，错误的是 A．2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑ B．Al2O3+3H22Al+3H2O C．Fe3O4+4CO3Fe+4CO2 D．2HgO2Hg+O2↑ 培优第二阶——能力提升练 11．应用电解法制备的物质主要有三种：一是铝的工业制备；二是电解饱和NaCl溶液制备烧碱；三是金属钠的制备。下列关于这三个工业生产的描述中不正确的是 A．电解法制铝时一般是用熔融态的氧化铝进行电解，但不可用熔融态的 B．电解法生产铝时，每转移3mol电子的时候，理论上就能生产出1mol的铝单质 C．电解饱和NaCl溶液和金属钠的冶炼都用到了NaCl，电解时它们的阳极都是得电子 D．在电解饱和NaCl溶液中，电解池中的阴极区产生的是和NaOH 12．铅蓄电池是典型的可充电池，在现代生活中有着广泛的应用，其充放电按下式进行：，有关该电池的说法正确的是 A．放电时，蓄电池内电路中向电极移动 B．放电时，每通过电子，蓄电池就要消耗 C．充电时，正极反应： D．充电时，铅蓄电池的负极发生氧化反应 13．电解在工业上的应用非常广泛。下列说法正确的是           A．图甲中透过离子交换膜向极移动 B．图甲中离子交换膜的作用是隔离氯气与氢气和氢氧化钠，防止反应 C．用图乙装置电解精炼铜，一段时间后，电解质溶液浓度保持不变 D．用图乙装置进行铁片镀铜，a电极是铜 14．用惰性电极通过阳离子交换膜电解饱和食盐水时，下列说法错误的是 A．电解过程中，向阴极方向移动 B．电解一段时间后，阴极附近溶液的pH增大 C．电解池中的阳极发生反应的电极反应式为 D．电解过程中，阴极和阳极产生的氢氧化钠和氯气会反应生成次氯酸钠 15．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，其工作原理为：。下列说法一定错误的是 A．电池充电时，b极的电极反应式为： B．电池放电时，b极的电极反应式为： C．电池充电时，从b极穿过选择性透过膜移向a极 D．电池放电时，电路中每通过0.1mol电子，浓度降低0.1mol⋅L 16．下列装置可以实现铁质餐具上镀银的是 A． B． C． D． 17．工业上用电解法精炼粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Zn)的装置如下图。已知：为强酸，的电离方程式为。下列说法正确的是 A．Y极材料为粗铅 B．通电过程中，溶液中不变 C．通电时，向X极移动 D．阳极泥的成分包括Cu、Ag和Zn 18．如图是电解稀盐酸的装置，其中、为石墨电极。以下说法正确的是 A．a电极为负极 B．电极为阳极 C．电解过程中，氢离子向c电极 D．电解总方程式为： 19．亚硝酸盐对人体健康的危害不亚于农药，可采用电解法除去。工业上电解含废水，将转化为而除去，其次是再生，其装置如图。下列说法正确的是 A．生成的从电解槽的口流出 B．极为阴极，发生还原反应 C．阴极上的电极反应为 D．除去，可再生 20．电催化还原CO2可实现捕捉并将其转化为燃料CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．Co-N-C/P电极与直流电源的正极相连 B．溶液中H+通过质子交换膜向石墨电极一侧移动 C．Co-N-C/P电极发生的反应为： D．工作过程中石墨电极周围溶液的pH不变 培优第三阶——培优拔尖练 21．镉镍蓄电池的工作原理为：。若以镉镍蓄电池为飞船供电，有关该电池的说法正确的是 A．放电时电子由电极出发经由电解质溶液转移到镍电极 B．放电时负极附近溶液的碱性减小 C．充电时化学能转化为电能 D．充电时阳极发生还原反应： 22．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．b极必须采用惰性材料且与电源负极连接 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极收集(标准状况)时理论上有由a极向b极迁移 23．某研究性学习小组利用以下装置探究氯碱工业和铜的精炼的工作原理(X是离子交换膜)，下列说法正确的是 A．甲装置电极和C电极位置可以互换 B．X可以是阳离子交换膜，也可以是阴离子交换膜 C．电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变 D．电解一段时间后去掉X并将C电极换成电极继续通电，则电极的电极反应式为 24．双极膜是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH-，作为H＋和OH-离子源。利用双极膜制取NaOH和H3PO4，其装置如图所示。 已知：产品室1的产品是NaOH，则下列说法正确的是 A．a为铅酸蓄电池的正极 B．膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜 C．电极Ⅱ的电极反应式为2H2O＋4e-=O2↑＋4H＋ D．若要制60gNaOH，理论上铅酸蓄电池的负极增重72g 25．甲烷燃料电池采用铂作为电极材料，两个电极上分别通入和，电解质溶液为溶液。某研究小组将上述两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和溶液的实验，如下图所示。 下列说法正确的是 A．将a电极换成铁棒，电解池反应将发生变化 B．c电极反应式： C．每个电池甲烷通入量为且反应完全，则理论上最多能产生氢气 D．用外加电流法保护钢铁设备，可以将设备与d极相连 26．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(丙中电极为质量相同的银电极)。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．为了防止生成的氯气和氢氧化钠接触，乙中X为阴离子交换膜 C．丙中a作阴极，溶液中的浓度不变 D．乙中一共产生气体(标准状况下)时，b电极质量减少 27．三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极电势大于b极电势 B．c膜为阴离子交换膜，d膜为阳离子交换膜 C．阴极电极反应式为 D．当电路中通过电子时，阳极产生标准状况下的 28．一种新型的利用双极膜电化学制备氨装置如图所示，已知在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并分别向两极迁移，下列说法正确的是 A．电极m与电源正极相连 B．双极膜中的移向电极n C．电解一段时间后，右池溶液不变 D．每生成，双极膜中有水解离 29．以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，装置如图所示。下列说法错误的是 A．电极a连接电源负极 B．加入Y的目的是补充，维持NaBr溶液的浓度 C．电解总反应式为 D．催化阶段反应产物物质的量之比 30．电池和电解池在日常生活中有着广泛的应用。 I．某科研小组用甲烷-空气燃料电池提供的电能电解处理含的酸性废水，设计如图所示装置(X、Y、Z均为气体)，利用电极反应生成的离子将转化成，后续调节溶液的值，将转化成沉淀。 (1)甲烷-空气燃料电池中X是 (填化学式)，向 极移动(填“M”或“N”)。 (2)N电极的电极反应式为 。电极的电极反应式为 。 (3)除去理论上通入甲烷的物质的量为 。 Ⅱ．四甲基氢氧化铵常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵为原料，采用电渗析法合成，工作原理如图(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换膜)。 (4)电源N极为 极(填“正”或“负”)。 (5)装置中d为 交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)，b极的电极反应式为 。 (6)溶液的浓度大小关系：m n(填“>”、“<”或“=”)。若两极共产生气体(标准状况下)，则制备的质量 g。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 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 $$