第二单元 化学能与电能的转化（专项训练）化学苏教版2019选择性必修1

第二单元　化学能与电能的转化 题型01 原电池的工作原理 题型02 原电池原理的应用 题型03 一次电池 题型04 二次电池 题型05 燃料电池 题型06 电解原理和电解规律 题型07 氯碱工业 题型08 电镀和铜的电解精炼 题型09 电解原理在工农业生产中的应用 题型10 电化学中多池装置及电解的相关计算 题型01 原电池的工作原理 1.原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 2.原电池中盐桥的作用 (1)通过离子在盐桥中的定向移动，使两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续。 (2)使用盐桥是将两个半电池完全隔开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应，有利于最大限度地将化学能转化为电能。 3.原电池中正、负极的判断方法 【典例1】用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 A．电子通过盐桥从乙池流向甲池 B．盐桥中的电解质溶液为KCl溶液 C．开始时，银片上发生的反应是Ag-e-=Ag＋ D．电流计中通过0.1 mol电子时，铜片质量减少3.2 g 【答案】D 【分析】Cu比Ag活泼，Cu作负极，Ag作正极。 【解析】A．电子不能通过电解质溶液，电子流向：Cu→导线→Ag，故A错误； B．若电解质为阴离子Cl-，会和乙烧杯中的AgNO3反应生成AgCl沉淀，使堵塞盐桥，故盐桥中的电解质不能为KCl，故B错误； C．铜片是负极，银片是正极，在银片上发生的反应是Ag＋＋e-=Ag，故C错误； D．电流计中通过0.1 mol电子时，铜片发生反应Cu-2e-=Cu2＋，故铜片质量减少0.05mol×64 g·mol-1=3.2 g，故D正确； 答案选D。 【变式1-1】下列关于原电池的叙述正确的是(　　) A．在外电路中，电流由铜电极流向银电极 B．正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu C．实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 D．将铜片直接浸入硝酸银溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 【答案】D 【解析】该原电池中Cu作负极，Ag作正极，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋(负极)，2Ag＋＋2e－===2Ag(正极)，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子是由负极流向正极，电流的方向和电子的流向相反，D选项正确。 【变式1-2】（24-25高一下·黑龙江·期中）锌铜原电池装置如图，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列叙述正确的是 A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c()减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．外电路中电流方向由Zn电极流向Cu电极 【答案】C 【分析】由图象可知，该原电池反应式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu,Zn发生氧化反应，为负极，Cu电极上发生还原反应，为正极，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池溶液中硫酸根浓度不变，随反应进行，甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，以保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu,故乙池溶液总质量增大； 【解析】A．由图象可知，该原电池反应式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，故A错误； B．阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故两池中c()不变，故B错误； C．甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中发生反应：Cu2++2e-=Cu，保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大，故C正确； D．Cu为正极，Zn为负极，外电路中电流方向由Cu电极流向Zn电极，故D错误； 答案选C。 【变式1-3】下列各装置能形成原电池的是(　　) 【答案】D 【解析】判断一个装置能否构成原电池，要看是否符合原电池的构成条件：①电极材料(活动性不同的金属、金属与导电的非金属、金属与金属氧化物)；②电解质溶液；③构成闭合回路；④能自发进行的氧化还原反应。A装置：由于两个电极是同种金属，不能形成原电池；B装置：酒精不是电解质溶液，不能构成原电池；C装置：没有形成闭合回路，不能形成原电池；D装置：符合原电池构成的条件，能形成原电池。 题型02 原电池原理的应用 1.加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。例如：实验室制取氢气时，粗锌比纯锌与稀硫酸反应速率快或向溶液中滴入几滴硫酸铜溶液，产生氢气的速率加快。 2.比较金属活动性强弱 3.设计原电池 (1)电极材料的选择。负极一般是活泼的金属材料。正极一般选用活泼性比负极差的金属材料或石墨等惰性电极。 (2)电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。若是两个“半反应”分别在两只烧杯中进行，则左、右两只烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。 (3)设计示例 设计思路 应用示例 ①以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 ②将已知氧化还原反应拆分成氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：Cu－2e－===Cu2＋ 还原反应(正极)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ ③以两极反应为依据，确定电极材料及电解质溶液 负极：铜和CuCl2溶液 正极：石墨(或铂)和FeCl3溶液 ④画出原电池装置示意图 【典例2】某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是(　　) 选项 A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag 电解液 FeCl3 溶液 Fe(NO3)2 溶液 CuSO4 溶液 Fe2(SO4)3 溶液 【答案】D 【解析】锌比铜活泼，锌作负极，电池反应为Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋，A项错误；金属铜和亚铁盐不反应，没有自发进行的氧化还原反应，B项错误；锌比铁活泼，锌作负极，电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，C项错误；铜比银活泼，金属铜作负极，电池反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，D项正确。 【变式2-1】a、b两个烧杯中均盛有100 mL等浓度的稀H2SO4，将足量的两份锌粉分别加入两个烧杯中，同时向a中加入少量CuSO4溶液，下列产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系正确的是(　　) 【答案】B 【解析】因为H2SO4的物质的量相等、Zn粉过量，故而H2的量由H2SO4的物质的量决定。a中部分Zn与CuSO4发生反应置换出Cu，并形成铜锌原电池，反应速率加快了，但最终产生H2的体积相等。 【变式2-2】X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是(　　) A.X>Z>W>Y B.Z>X>Y>W C.X>Y>Z>W D.Y>W>Z>X 【答案】A 【解析】在原电池中，活泼金属作原电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属或非金属导体作原电池的正极，阳离子或氧气等在正极得到电子发生还原反应。电子由负极经导线流向正极，与电流的方向相反。因此，X、Y相连时，X为负极，则活动性X>Y；Z、W相连时，电流方向是W→Z，则活动性Z>W；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，则活动性X>Z；W、Y相连时，W极发生氧化反应，则活动性W>Y。综上所述，可以得出金属的活动性顺序：X>Z>W>Y。故正确答案为A。 【变式2-3】已知可逆反应：AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O。 Ⅰ.如图所示，若向B中逐滴加入浓盐酸，发现电流计指针偏转。 Ⅱ.若改为向B中滴加40%的NaOH溶液，发现电流计指针与Ⅰ中偏转方向相反。 试回答以下问题： (1)两次操作中电流表指针为什么会发生偏转？_____________________________________________________________。 (2)两次操作过程中电流计指针偏转方向为什么相反？_____________________________________ ___________________。 (3)操作Ⅰ中，C1棒上的反应为_____________________________________________。 (4)操作Ⅱ中，C2棒上的反应为_____________________________________________。 【答案】(1)两次操作中均发生原电池反应，所以电流计指针均发生偏转 (2)两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流计指针偏转方向相反 (3)2I－－2e－===I2　(4)AsO＋2OH－－2e－===AsO＋H2O 【解析】Ⅰ.滴入浓盐酸，溶液中c(H＋)增大，题给可逆反应平衡正向移动，I－失去电子变为I2，C1棒上产生电子，并沿外电路流向C2棒，AsO得电子变为AsO。Ⅱ.滴加40%的NaOH溶液将H＋中和，溶液中c(H＋)减小，题给可逆反应平衡逆向移动，电子在C2棒上产生，并沿外电路流向C1棒，I2得电子变为I－，AsO失电子变为AsO。 题型03 一次电池 1.锌锰干电池 普通锌锰干电池 碱性锌锰电池 示意图 电极 负极：锌筒，正极：石墨棒 负极反应物：锌粉，正极反应物：二氧化锰 电解质 溶液 氯化铵和氯化锌溶液 氢氧化钾溶液 电极 反应 碱性锌锰电池总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 ①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ②正极反应式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 2.银锌电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点 负极反应物：锌粉，正极反应物：Ag2O，电解质溶液：KOH溶液。 总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag ①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ②正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 【典例3】（24-25高二下·江苏无锡·期中）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A．b电极为电池负极 B．电池工作时，海水中的向b电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1mol Al，理论需要消耗为33.6L 【答案】B 【分析】Al和海水构成的原电池中，铝为活泼金属，发生失电子的氧化反应生成Al3+，则a电极为负极，b电极为正极，负极反应式为Al-3e-=Al3+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此分析解答。 【解析】A．由分析可知，Al为负极，则b为正极，故A错误； B．原电池工作时，阳离子向正极移动，即海水中的Na+向b电极移动，故B正确； C．原电池工作时，a电极为负极，负极反应式为Al-3e-=Al3+，随后发生反应：，离子净消耗，a电极区域的海水不会呈强碱性，故C错误； D．没有说明标准状况，故不能计算氧气的体积，故D错误； 答案选B。 【变式3-1】日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应可简化为Zn-2e-=Zn2＋，2＋2e-=2NH3＋H2{NH3与Zn2＋络合生成[Zn(NH3)4]2＋}。根据以上叙述判断下列结论不正确的是 A．Zn为正极，碳为负极 B．Zn为负极，碳为正极 C．工作时电流由碳极经外电路流向Zn极 D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出，从而腐蚀用电器 【答案】A 【分析】由题干电极反应可知，Zn发生氧化反应，为电池的负极，碳棒为电池的正极，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，Zn为负极，碳为正极，A错误； B．由分析可知，Zn为负极，碳为正极，B正确； C．已知原电池中电流由正极经外电路导线移向负极，结合分析可知电流由碳极流出通过外电路流向锌棒，C正确； D．长时间连续使用时，MnO2吸收较多H2而体积膨胀，糊状物可能流出，因电解质呈酸性，故会腐蚀用电器，D正确； 故答案为：A。 【变式3-2】）某柔性电池的结构如图所示，其中Zn作电池的负极，作正极。该电池工作时，下列说法错误的是 A．Zn逐渐被消耗 B．失去电子 C．离子通过电解质膜进行迁移 D．化学能转化为电能 【答案】B 【解析】A．由题意得，该电池工作时的总反应可能为，则Zn为负极，在电池工作中不断被消耗，质量减少，A项正确； B．正极反应式可能为，则在反应中得电子，被还原，B项错误； C．电池工作中通过电解质膜向负极进行迁移而导电，C项正确； D．该装置为原电池，则可将化学能转化为电能，D项正确； 综上所述，说法错误的是B项。 【变式3-3】电子表和电子计算器的电源通常用微型银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是(　　) A．Ag2O是正极，Zn是负极 B．Zn是正极，Ag2O是负极 C．工作时，电池负极区溶液pH增大 D．工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 【答案】A 【解析】根据总反应式可知，金属锌失去电子发生氧化反应，作该电池的负极，氧化银得到电子发生还原反应，作该电池的正极，A项正确、B项错误；负极区锌离子与氢氧根离子结合，溶液中氢氧根离子浓度减小，则其pH减小，C项错误；该电池工作时，电子由锌极经外电路流向氧化银极，D项错误。 题型04 二次电池 1.铅蓄电池 负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。已知铅蓄电池的放电反应和充电反应表示如下： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) ①请你分析并写出铅蓄电池放电时的电极反应式 负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)； 正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。 ②放电过程中，电解质溶液的pH变大，理由是H2SO4不断被消耗，使c(H＋)减小，pH增大。 2.锂离子电池 ①正极材料采用磷酸铁锂或钴酸锂等，负极材料大都是碳素材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。 以钴酸锂－石墨电池为例，放电时电极反应表示为： 负极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋； 正极：6C＋xLi＋＋xe－===LixC6； 电池反应：LiCoO2＋6C__LixC6＋Li1－xCoO2。 【典例4】我国科学家研发出以固态氢化镧(LaHx)为氢负离子(H-)导体的新型二次电池，电池放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是     A．放电时，电极b为正极 B．放电时，负极的电极反应式为TiH2+2e-=Ti+2H- C．充电时，每转移1 mol电子，a极增重1 g D．充电时，a极与外接电源的负极相连 【答案】C 【分析】该装置为化学电源，根据放电时，H-由a极移向b极，依据原电池工作原理，阴离子向负极移动，即电极b为负极，负极反应式为2H--2e-=H2↑，电极a正极，正极反应式为TiH2+2e-=Ti+2H-，据此分析； 【解析】A．原电池中，阴离子移向负极，由图可知，H-移向b极，故b极为负极，A错误； B．b为负极，负极反应式为2H--2e-=H2↑，B错误； C．每转移1mol电子，a极增加1molH，则a极增重1mol×1g/mol=1g，C正确； D．充电时，a极与外接电源的正极相连，D错误； 故选C。 【变式4-1】（24-25高二上·浙江温州·期中）近年来钠离子电池备受关注。利用钠离子在电极间“脱嵌”实现充放电的原理如图所示，电池工作时总反应为，下列说法正确的是 A．若用该电池进行铜的电解精炼，粗铜应与硬碳极相连 B．充电时，电子由电源负极经硬碳、电解液、流向电源正极 C．放电时，当电路中转移电子时，正极质量减少 D．放电时，正极反应为 【答案】D 【分析】根据装置图中Na+移动方向可知，放电时，硬碳作负极，NaMnO2作正极；充电时，硬碳作阴极，NaMnO2作阳极，据此解答。 【解析】A．电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，若用该电池进行铜的电解精炼，则粗铜应与NaMnO2电极相连，A错误； B．充电时，该装置为电解池，电子不经过电解液，电解液通过阴、阳离子的定向移动导电，B错误； C．根据电池总反应可知，放电时，正极反应式为：Na1-xMnO2+xNa++xe-=NaMnO2，则电路中转移1mol电子时，有1molNa+嵌入正极，正极质量增加23g，C错误； D．放电时，该装置为原电池，正极上Na1-xMnO2被还原生成NaMnO2，可传导离子为Na+，则正极反应为：Na1-xMnO2+xNa++xe-=NaMnO2，D正确； 故选D。 【变式4-2】（24-25高二下·江苏徐州·阶段练习）中科院研制出了双碳双离子电池，其反应机理为：充电时，电解液中的K＋运动到MCMB电极表面，同时PF运动到石墨电极Cn中；放电时，K＋从MCMB电极中脱出，同时石墨电极Cn中的PF回到电解液中。下列说法正确的是 A．放电时石墨电极Cn的电势比MCMB电极电势低 B．当转移电子1mol时，参与反应的K＋与PF的物质的量共1mol C．放电时正极反应式是Cn(PF6)x＋xe-=Cn＋xPF D．充电时石墨电极Cn发生还原反应 【答案】C 【分析】由图可知，充电时，与直流电源正极相连的石墨电极是电解池的阳极，阴离子在Cn作用下失去电子发生氧化反应生成Cn(PF6)x，MCMB电极为阴极，钾离子在阴极得到电子发生还原反应生成钾；放电时石墨电极为原电池的正极，Cn(PF6)x在正极得到电子发生还原反应生成Cn、离子，MCMB电极为负极，钾在负极失去电子发生氧化反应生成钾离子，电池放电时的总反应为Cn(PF6)x+xK=Cn+xKPF6。 【解析】A．正极电势比负极高，由分析可知，放电时石墨电极为原电池的正极，MCMB电极为负极，则放电时石墨电极电势比MCMB电极电势高，A错误；    B．由分析可知，当转移电子1mol时，参与反应的K+的物质的量和离子的物质的量各1mol，共2mol，B错误；   C．放电时石墨电极为原电池的正极，Cn(PF6)x在正极得到电子发生还原反应生成Cn、离子，正极反应式是Cn(PF6)x＋xe-=Cn＋xPF，C正确； D．与直流电源正极相连的石墨电极是电解池的阳极，阴离子在Cn作用下失去电子发生氧化反应生成Cn(PF6)x，D错误； 故选C。 【变式4-3】一种锂离子电池[电极材料分别为嵌锂石墨，钴酸锂]某时段的工作原理如下。 下列说法正确的是 A．图示中的电池处于充电状态 B．放电时，嵌锂石墨作正极 C．充电时，阴极发生的反应为 D．充电时，钴元素失去电子的数目大于脱出的锂离子数目 【答案】C 【分析】放电时，LixCy原电池的负极，LixCy在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和碳，电极反应式为LixCy-xe-=Cy+xLi+，Li(1-x)CoO2为正极，在锂离子作用下，Li(1-x)CoO2在正极得到电子发生还原反应生成LiCoO2，电极反应式为Li(1-x)CoO2+xLi++xe—=LiCoO2；充电时，LixCy与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，Li(1-x)CoO2与正极相连，做阳极。 【解析】A．图示Li+嵌入Li(1-x)CoO2电极，由分析可知，发生的反应是Li(1-x)CoO2+xLi++xe—=LiCoO2，是原电池正极的反应，则电池处于放电状态，A错误； B．由分析可知，放电时，嵌锂石墨作负极，B错误； C．充电时，阴极的反应与原电池负极的反应相反，为，C正确； D．充电时，阳极的反应为LiCoO2－xe—=Li(1-x)CoO2+xLi+，钴元素失去电子的数目与脱出的锂离子数目相等，D错误； 故选C。 题型05 燃料电池 1.氢氧燃料电池 其反应表示如下： 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O 2.甲醇酸性燃料电池 用导线相连的两个铂电极插入酸性溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是CH3OH，其最终产物是H2O、CO2。 负极反应式的书写步骤： ①根据化合价确定失电子数(1个C失去6e－) CH3OH－6e－=== CO2↑ ②根据电荷守恒补全离子(酸性环境，补H＋) CH3OH－6e－=== CO2↑＋6H＋ ③根据质量守恒配平电极反应式 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 正极方程式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 【典例5】（24-25高二下·浙江杭州·期中）通过气敏传感器可监测汽车尾气中有害气体的含量，其工作原理分别如图1、2所示。下列说法正确的是 A．C电极上的电极反应式为 B．B电极和D电极的电极反应式相同 C．工作一段时间，图1装置中溶液增大 D．若向A电极通入混合气体（其他气体不参加反应），测得电路中通过，则该混合气体中含量为 【答案】D 【分析】由图可知，图1中通入氧气的电极为正极，电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，则A电极为负极，图2中通入氧气的电极为正极，电极反应为O2+4e-=2O2-，则C电极为负极，以此解题。 【解析】A．由上述分析可知，图2装置为原电池，NO在C电极上发生失电子的氧化反应生成NO2，则C电极为负极，D电极为正极，负极反应式为NO-2e-+O2-=NO2，故A错误； B．图1中B电极为正极，正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，图2中D电极为正极，正极反应式为O2+4e-=2O2-，二者不同，故B错误； C．C.图1原电池中，负极反应式为CO-2e-+H2O=CO2+2H+，正极反应式为O2+4e-+4H+=2HgO，总反应为2CO+O2=2CO2，则溶液的pH不变，故C错误； D．C.图1原电池中，负极反应式为CO-2e-+H2O=CO2+2H+，，则该混合气体中CO含量为，故D正确； 故选D。 【变式5-1】质子交换膜燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．通入氧气的电极发生氧化反应 B．通入氢气的电极为正极 C．导电离子为质子，且在电池内部由正极定向移动至负极 D．正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O 【答案】D 【解析】通入氧气的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，故A错误；通入氢气的电极是负极，负极上失电子发生氧化反应，故B错误；质子移向正极，故C错误；正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故D正确。 【变式5-2】某燃料电池可实现NO和CO的无害转化，其结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A.石墨Ⅰ电极上发生氧化反应 B.电池工作时Na＋向石墨Ⅱ电极处移动 C.石墨Ⅱ电极上的反应式为CO－2e－＋O2－===CO2 D.电路中每通过6 mol电子，生成1 mol N2 【答案】C 【解析】石墨Ⅰ电极上NO发生反应生成N2，氮元素化合价降低，属于还原反应，A错误；电池工作时Na＋向正极移动，即向石墨Ⅰ电极处移动，B错误；石墨Ⅱ为负极，发生氧化反应，反应式为CO－2e－＋O2－===CO2，C正确；氮元素化合价由＋2价降低为0价，每生成1 mol N2 得到4 mol电子，则电路中每通过6 mol电子，生成1.5 mol N2，D错误。 【变式5-3】（2025·江西南昌·模拟预测）氨燃料电池是当前推动绿氨能源化应用的重要研究方向和热点。一种通过光：催化合成绿氨联合氨燃料电池的装置如图，在光照作用下光催化剂被激发产生电子和空穴。下列说法错误的是 A．极电势低于极电势 B．光催化剂表面发生反应： C．极的电极反应式是 D．燃料电池中，OH-向Y电极移动 【答案】D 【分析】N2在光催化剂表面转化为NH3，碱性介质条件下，NH3转化为N2，化合价，发生氧化反应，则电极X为负极，电极反应式为：；H2O转化为O2，化合价降低，发生还原反应，则电极Y为正极，电极反应式为：2H2O+4e-=H2+4OH-，据此分析回答。 【解析】A．由分析可知，电极X为负极，电极Y为正极，则X极电势低于Y极电势，A正确； B．光催化剂表面H2O转化为O2，发生反应为：，B正确； C．电极X为负极，电极反应式为：，C正确； D．由分析可知，电极X为负极，电极Y为正极，原电池中阴离子向负极移动，则OH-向X电极移动，D错误； 故选D。 和电解规律 1.电解池的工作原理 接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。 2.电解池阴、阳极的判断方法 3.电解时电极产物的判断 4.酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极) 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液： (1)电解水型 电解质 H2SO4 (含氧酸) NaOH (可溶性强碱) Na2SO4 (含氧酸强碱盐) 阳极反应式 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ pH变化 减小 增大 不变 复原加入物质 H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl(无氧酸) CuCl2 (无氧酸弱碱盐) 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 HCl(g) CuCl2(s) (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl (无氧酸强碱盐) CuSO4 (含氧酸弱碱盐) 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 HCl(g) CuO或CuCO3 【典例6】（24-25高一下·黑龙江·期中）用图示装置分别进行下列各组实验，则表中各项所列对应关系均正确的是 选项 X极 初始U形管中溶液 闭合开关后的现象及结论 A． 负极 NaOH溶液 电极甲附近溶液的pH降低 B． 正极 AgNO3溶液 电极乙的电极反应式：2H2O − 4e-= O2↑+ 4H+ C． 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，电极甲附近的溶液变红 D． 负极 CuCl2溶液 b管中有黄绿色气体逸出 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．石墨为惰性电极，电极甲电极反应：，氢氧根浓度增大，pH增大，A错误； B．电解硝酸银溶液，X为正极，则a极为阳极，b极为阴极，阴极发生反应：，B错误； C．X为正极，则a极为阳极，a极发生反应：，附近溶液显酸性，酸遇酚酞不变色，C错误； D．X为负极，则a极为阴极，b极为阳极，b极反应为：，b管中有黄绿色气体逸出，D正确； 故选D。 【变式6-1】关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是 A．装置名称：①是原电池，②是电解池 B．硫酸浓度变化：①增大，②减小 C．电极反应式：①中阳极：2H2O-4e-=4H＋＋O2↑，②中正极：Zn-2e-=Zn2＋ D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动 【答案】B 【解析】A．①有外加电源，为电解池装置，②为原电池装置，为铜锌原电池，A错误； B．①为电解池，阳极反应式为：，阴极反应为：，总反应为：，为电解水，水减少，硫酸的浓度增大；②为原电池，负极反应为：，正极反应为：，溶液中的氢离子减少，硫酸的浓度减小。B正确； C．②中正极发生还原反应：，C错误； D．电解池工作时，阳离子向阴极移动，①中H＋向阴极方向移动。原电池工作时，阳离子向正极移动，②中H＋向正极方向移动，D错误； 故选B。 【变式6-2】（24-25高二上·北京东城·期末）利用下图装置进行实验，先闭合K1，一段时间后，打开K1并闭合K2，电流表指针偏转。 下列说法正确的是 A．闭合K1，两极均产生气泡，a极附近溶液变红 B．闭合K1，移向b极 C．闭合K2，a极上的反应为： D．闭合K2时，电路中转移电子数与b极消耗气体分子个数之比为1：2 【答案】B 【分析】闭合K1，为电解池，a为阳极，产生氧气，b为阴极，产生氢气，然后闭合K2，则为原电池，a为正极，b为负极，据此答题。 【解析】A．闭合K1，两极均产生气泡，a为阳极，发生反应：，呈酸性，酚酞不会变红，A错误； B．闭合K1，b为阴极，移向b极，B正确； C．闭合K2，a为正极，a极上的反应为：，C错误； D．闭合K2时，b极发生反应：，电路中转移电子数与b极消耗气体分子个数之比为2：1，D错误； 故答案选B。 【变式6-3】（24-25高二上·北京丰台·期中）电解CuCl2溶液装置如图所示，下列说法不正确的是 A．阴极石墨棒上有红色的铜附着 B．阳极电极反应为：2Cl--2e-= Cl2 C．电解过程中，Cl-向阳极移动 D．总反应为：CuCl2 = Cu2+ + 2 Cl- 【答案】D 【分析】电解CuCl2溶液时，总反应为：，电解池中，阳极上发生氧化反应，是氯离子失去电子的氧化反应，电极反应式为：，阴极上发生还原反应，电极反应式为：，溶液中Cu2+向阴极移动，Cl－和OH－向阳极移动，据此分析作答。 【解析】A．根据题干分析，阴极石墨棒上有红色的铜附着，A项正确； B．根据题干分析，阳极电极反应为：，B项正确； C．根据题干分析，电解过程中，Cl－和OH－向阳极移动，C项正确； D．电解CuCl2溶液时，总反应为：，D项错误； 答案选D。 题型07 氯碱工业 1．氯碱工业概念 用电解饱和食盐水的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。 2．氯碱工业原理 (1)通电前，氯化钠溶液中含有四种自由移动的离子，它们是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 (2)通电时，移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－在阳极放电，移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋在阴极放电，因H＋放电，促进了水的电离，使阴极区溶液显碱性。 ①电解饱和食盐水的原理示意图 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和质量。 (3)电极反应式和总反应方程式 ①阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：2H＋＋2e－===H2↑； ②总反应的化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH；总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 【典例7】如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是(　　) A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气 B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过 C．装置中发生反应的离子方程式为Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D．该装置将电能转化为化学能 【答案】C 【解析】由图看出①处为电解池阳极产生氯气，②处为电解池阴极产生氢气，A对；该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过，能防止氯气与碱反应，且在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液，B对；电解饱和食盐水有烧碱生成且H2O应写化学式，C错；电解装置是将电能转化为化学能的装置，D对。 【变式7-1】如图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是(　　) A．电解一段时间后，往蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞溶液，呈红色 B．蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应 C．铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触 【答案】D 【解析】碳棒与电源正极相连，作阳极，溶液中的Cl－在该电极上发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，滴加酚酞溶液，溶液颜色无变化，A错误；铁丝与电源负极相连，作阴极，H＋在该电极上发生还原反应生成氢气：2H＋＋2e－===H2↑，B错误，铁丝表面生成的气体是氢气，不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C错误；蛋壳相当于隔膜，阻止氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触，D正确。 【变式7-2】微酸性次氯酸水广泛应用于果蔬、医疗器械等的消毒，具有安全环保的特点。市面上出现一种家用电解装置制备微酸性次氯酸水的电解设备(装置如图所示)。电解过程中，下列说法正确的是 A．电极N上发生还原反应 B．a、b均为阳离子交换膜 C．电极M的电极反应式：2H++2e-=H2↑ D．反应中每生成1 mol HClO，转移电子数约为2×6.02×1023 【答案】D 【分析】由图可知，右室的电解质是水，制备的产品是微酸性次氯酸水，说明氯离子向右室迁移，故电极N为阳极，电极反应式为2Cl--2e-═Cl2↑，后发生反应Cl2+H2O=H++Cl-+HClO，电极M为阴极，电极反应式为2H2O+2e-═H2↑+2OH-，据此作答。 【解析】A．由分析可知，电极N为阳极，发生氧化反应，A错误； B．氯离子要向右侧移动，则b为阴离子交换膜，B错误； C．电极M为阴极，水在阴极放电，电极反应式为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-，C错误； D．结合分析可知每生成1mol次氯酸转移2mol电子，即转移电子数为2×6.02×1023，D正确； 故选D。 【变式7-3】（24-25高二上·河南南阳·阶段练习）氯碱工业和电解精炼铜是工业上电解原理的重要应用，其示意图如图所示，下列有关说法正确的是 A．M是电源的负极 B．电解精炼铜过程中硫酸铜溶液的浓度保持不变 C．F口产生的气体是氯气 D．电解精炼铜的纯铜与铁器表面电镀铜中的纯铜都是作阴极 【答案】C 【分析】氯碱工业中，通过电解饱和食盐水生产氯气、氢气和氢氧化钠，阳极发生反应为：，阴极发生反应为：，该装置用多孔隔膜分隔阴阳极，防止氯气、氢气混合爆炸，同时允许Na⁺迁移至阴极，维持电荷平衡，则M端与电解池阳极相连，N端与电解池阴极相连；电解精炼铜，利用电解法提纯粗铜，去除杂质（如Fe、Zn、Ni），阳极发生反应为：（杂质优先溶解），阴极发生反应为：，电解质为含Cu²⁺的硫酸铜溶液，需定期补充，据此分析作答。 【解析】A．由分析可知，M端与电解池阳极相连，则M是电源的正极，A项错误； B．电解精炼铜过程中，阳极会有其他杂质参与反应，则铜离子会消耗，硫酸铜溶液的浓度下降，需定期补充，B项错误； C．M端与电解池阳极相连，阳极发生反应为：，则F口产生的气体是氯气，C项正确； D．电镀铜时，纯铜必须作为阳极，铁器作为阴极，D项错误； 答案选C。 题型08 电镀和铜的电解精炼 1.铜的电解精炼 (1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解质溶液。 (2)电极反应式：阳极为Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等，阴极为Cu2＋＋2e－===Cu。 (3)电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，比铜活泼性差的金属Ag、Au等以金属单质的形式沉积在电解槽的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜在纯铜上析出。 2.电镀 (1)根据下图，回答下列问题： ①电极反应式 阳极：Cu－2e－===Cu2＋； 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。 ②可观察到的现象是铁件表面镀一层红色的铜，铜片不断溶解。 ③硫酸铜溶液的浓度不变。 (2)电镀的概念是应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方法。 (3)电镀池的构成：一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。 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，从它们的化合物中还原出来。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较活泼的金属如：K、Na、Mg、Al等，但不能电解其盐溶液，应电解其盐或氧化物的熔融态。 如电解熔融的氯化钠可制取金属钠： 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 【典例8】（24-25高二下·湖南娄底·期中）关于下边装置，分析正确的是 A．装置甲中阳极上析出红色物质 B．若开始阶段装置甲两极质量相同，电流表中通过0.1mol电子，则两极质量差为3.2g C．装置乙中阳极电极反应式为 D．可以将装置乙中的铜片更换为锌片制成镀锌铁 【答案】B 【分析】装置甲为电解池，右端石墨为阳极，氯离子发生氧化反应生成氯气，左端石墨为阴极，铜离子发生还原反应生成铜；乙为电镀装置，左侧镀层金属为阳极，右侧镀件为阴极，据此解答。 【解析】A．由图可知，装置甲为电解池，右端石墨为阳极，氯离子发生氧化反应生成氯气，A项错误； B．装置甲左端析出铜单质，转移0.1 mol电子，生成0.05mol Cu，故会生成3.2 g铜单质，右端无固体析出，两极质量差为3.2 g，B项正确； C．由图可知，装置乙为电镀池，阳极电极反应式为Cu-2e-=Cu2＋，阴极电极反应式为Cu2＋＋2e-=Cu，C项错误； D．将铜片更换为锌片，阳极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2＋，氧化性：Zn2＋<Cu2＋，放电顺序Cu2＋优先，故无法实现铁上镀锌，D项错误； 故选B。 【变式8-1】（24-25高二上·河南新乡·阶段练习）下列关于电解法镀铜和粗铜精炼的叙述，错误的是 A．粗铜精炼时，用纯铜作阴极 B．镀件上电镀铜时，用铜作阳极 C．都可以用CuSO4溶液作电解液 D．粗铜精炼时，Cu2+浓度不变 【答案】D 【解析】A．粗铜精炼时，粗铜作精炼池的阳极，纯铜作阴极，故A正确； B．镀件上电镀铜时，铜作电镀池的阳极，镀件作阴极，故B正确； C．电解法镀铜和粗铜精炼时，都可以用硫酸铜溶液作电解液，故C正确； D．粗铜精炼时，粗铜作精炼池的阳极，锌、铁、铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，纯铜作阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，则电解过程中铜离子浓度减小，镀铜时电解液中铜离子浓度几乎不变，故D错误； 故答案为D。 【变式8-2】若要在铜片上镀银时，下列叙述中错误的是 ①将铜片接在电源的正极上　②将银片接在电源的正极上　③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e-=Ag　④在银片上发生的反应是2H2O-4e-=O2↑＋4H＋　⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液　⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液 A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥ 【答案】C 【解析】①电镀时，镀件（铜）为阴极，接电源负极，①错误； ②镀层金属（银）为阳极，接正极，②正确； ③阴极Ag+得电子还原为Ag，电极反应式为Ag+＋e-=Ag，③正确； ④阳极Ag失电子氧化为Ag+，电极反应式为Ag-e-=Ag+，④错误； ⑤电解质需含Ag+，⑤错误； ⑥电解质需含Ag+，⑥正确； 答案选C。 【变式8-3】甲学生想在铁制钥匙上镀铜，乙学生想在铜制汤匙上镀银，甲、乙两学生设计的装置分别如图a、b所示。下列叙述正确的是(　　) A．甲学生的装置有错误，铁制钥匙应连接电源的负极 B．两学生均应使用硫酸铜溶液作电镀液 C．图b中铜制汤匙上发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋ D．若图b中的电镀液为硝酸银溶液，则电镀后电镀液的浓度减小 【答案】A 【解析】电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，因此甲学生应将铁制钥匙连接在电源的负极上，A项正确；电镀液一般选用含有镀层金属离子的盐溶液，因此乙学生应使用可溶性银盐溶液，B项错误；图b中铜制汤匙上发生的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，C项错误；若图b中的电镀液为硝酸银溶液，则阳极上发生的反应为Ag－e－===Ag＋，阴极上发生的反应为Ag＋＋e－===Ag，故电镀后电镀液的浓度保持不变，D项错误。 题型09 电解原理在工农业生产中的应用 1．分析电解过程的思维流程 2．“5点”突破电解综合应用题 (1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。 (2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(注意离子交换膜会限制某些离子的移动方向) (3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。 (4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金属阳离子。 (5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。 3．离子交换膜的类型 种类 允许通过的离子及移动方向 说明 阳离子 交换膜 阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极 阴离子和气体不能通过 阴离子 交换膜 阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极 阳离子和气体不能通过 质子 交换膜 质子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H＋通过 【典例9】（24-25高二下·浙江杭州·期中）科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。 下列说法不正确的是 A．电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 B．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 C．在一定电压下，b极可能产生 D．阳极反应： 【答案】B 【分析】由图可知，b极碳元素化合价升高失电子，故b极为阳极，电极反应式为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，a极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，据此作答。 【解析】A．b为阳极，电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动，故A正确； B．用该方法转移2mol电子生成2mol氢气，传统电解水转移2mol电子生成1mol氢气，相同电量下理论产量是传统电解水的2倍，故B错误； C．b极是阳极，一定电压下OH-失电子发生氧化反应生成氧气，故C正确； D．b极为阳极，电极反应式为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，故D正确； 答案选B。 【变式9-1】有一种新型电解池，其装置如图所示，它能将硝酸盐转化为氨，将硫化氢污染气体转化为硫，从而实现双污染物的升级回收利用。下列关于该装置的说法正确的是 A．阴极反应为 B．a为电源负极，电极Ⅰ发生还原反应 C．若处理含1mol 的废水，理论上交换膜通过的为4mol D．电解一段时间后，阳极附近的溶液的pH不变 【答案】A 【分析】由图可知，电极Ⅰ上硫化氢失电子转化成硫，则电极Ⅰ为阳极，电极ⅠⅠ为阴极，硝酸根离子发生还原反应转化为一水合氨，电极反应式为。 【解析】A．由分析可知，阴极发生的还原反应为，A正确； B．电极Ⅰ为阳极，发生氧化反应，则a为电源正极，B错误； C．若处理含1mol 的废水，电路中转移2mol电子，则理论上交换膜通过的为2 mol，C错误； D．阳极反应为，电解一段时间后，经过阴离子交换膜到达阳极区，与氢离子结合生成水，故阳极附近的溶液pH增大，D错误； 故选A。 【变式9-2】（24-25高二下·江苏南京·期中）某浓差电池可将海水中的NaCl转化为NaOH和HCl，装置如图所示。M、N均为AgCl/Ag电极，a、c为选择性离子交换膜，b为双极膜(双极膜中催化层可将水解离为和，并实现其定向移动)。下列说法正确的是 A．电池工作时，N极发生氧化反应 B．a为阴离子交换膜，c是阳离子交换膜 C．Ⅱ室中得到盐酸，Ⅲ室中得到NaOH溶液 D．M电极质量每减少10.8g，双极膜内有解离 【答案】B 【分析】I室通入足量的NH3发生反应为，Ⅰ室中浓度减小，M电极反应为，故M为负极；N为正极，电极反应为，可知双极膜产生的OH-进入Ⅱ室，H+进入Ⅲ室；又知该浓差电池可将海水中的NaCl转化为NaOH和HCl，故Ⅱ室中的Cl-进入I室，Ⅲ室中的Na+进入Ⅳ室，故a 、c分别是阴离子交换膜和阳离子交换膜。 【解析】A．由上述分析可知，N为正极，发生还原反应，故A错误； B．由上述分析可知，a是阴离子交换膜，c是阳离子交换膜，故B正确； C．由分析可推断出Ⅱ室中得到NaOH溶液，Ⅲ室中得到HCl溶液，故C错误； D．M电极质量每减少10.8g，即负极参与反应的Ag为0.1mol，则有0.1mol OH-定向移动到Ⅱ室，故双极膜内解离的H2O为0.1mol，故D错误； 故答案选B。 【变式9-3】（24-25高二下·浙江·期中）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，还可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A．电池总反应： B．产生的气体为 C．离子交换膜只允许阴离子通过，不允许阳离子通过 D．阴极的电极反应： 【答案】C 【分析】一种基于氯碱工艺的新型电解池，还可用于湿法冶铁的研究，装置图中左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe,电极反应：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，右侧为饱和食盐水，右侧电极上生成气体，则右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应：2Cl--2e-=Cl2↑，中间为阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极，据此分析判断选项。 【解析】A．阴极反应：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，阳极反应：2Cl--2e-=Cl2↑，故电池总反应：，故A正确； B．右侧电极上生成气体，则右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，故B正确； C．若为阴离子交换膜，OH-移动会与Cl2反应，故应选择阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极，得到氢氧化钠溶液，故C错误； D．装置图中左侧电极为阴极，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，故D正确； 故选：C。 题型10 电化学中多池装置及电解的相关计算 1．常见多池串联装置图 （1）外接电源与电解池的串联(如图) A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 （2）原电池与电解池的串联(如图) 甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。 2.电化学计算的三种常用方法 (1)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出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中分阶段电解的计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 【典例10】（24-25高二上·吉林松原·期末）某种能将废水中苯酚()氧化为和的原电池-电解池组合装置如图所示，该装置能实现发电、环保二位一体，其中生成的羟基自由基()有极强的氧化性。下列说法错误的是 A．该装置工作时左侧原电池内电路电流从电极a通过电解质溶液流向电极b B．温度过高时该装置处理废水中苯酚的能力会下降 C．当电极a上有2mol生成时，c极区溶液仍为中性 D．当电极b上有0.6mol生成时，该装置处理苯酚的物质的量为0.1mol 【答案】D 【分析】装置图中左侧电极b极在微生物作用下使苯酚()失电子、被氧化为，故左侧是原电池装置，右侧是电解池装置，电极a上Cr元素从+6价变成+3价，化合价降低，得到电子，发生还原反应，则电极a为正极，电极b为负极，电极d为电解池阳极，电极d处水分子失去电子形成羟基自由基，氧化苯酚，电极c为电解池阴极。 【解析】A．由分析得，电极a为正极，电极b为负极，则该装置工作时，左侧原电池内电路电流从正极a流出，经电解质溶液流向电极b，A正确； B．若温度过高，微生物因高温而失活，会导致该装置处理废水中苯酚的能力下降，B正确； C．a极区每产生1mol，转移3mol电子，而电极c上的电极反应式为，生成1.5mol、3molO，同时，有3mol从阳极室透过质子交换膜进入阴极室，恰好中和，则c极区溶液仍为中性，C正确； D．电极b的电极反应为，d的电极反应式为，羟基自由基()有极强的氧化性，可以氧化苯酚：，由得失电子守恒可得，当电极b上有0.6mol生成时，左右两个装置共处理苯酚的物质的量为0.2mol，D错误； 故选D。 【变式10-1】把两个惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是(　　) A.27 mg B.54 mg C.108 mg D.216 mg 【答案】B 【解析】首先应弄清楚两极的反应。阳极反应式为：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；阴极没有氢气析出，则阴极反应式为：Ag＋＋e－===Ag。OH－的消耗导致了H＋的增加，增加量约为1×10－3 mol·L－1×0.5 L＝5×10－4 mol，即转移电子的物质的量为5×10－4mol，析出银的质量为5×10－4 mol×108 g·mol－1＝0.054 g＝54 mg。 【变式10-2】我国科学家展示了一种在某种环境条件下通过和CO在Pt上的电催化氧化偶联来生产尿素[]的方法。这种C-N偶联反应性质温和，可以与合成氨生产的化学循环工艺相结合，提供了一种低能耗途径。合成示意图如图(甲、乙、丙、丁电极均为Pt电极，假设电解槽1中电解质溶液为稀硫酸，电解槽2中电解质溶液为NaOH溶液，和在一定条件下生成尿素)，下列说法错误的是 A．M为直流电源的正极 B．电路中每转移2mol，理论上可制得60g C．丙电极上的电极反应式为 D．电解槽1中需要不断补充稀硫酸 【答案】D 【分析】由图可知乙电极二氧化碳得到电子生成一氧化碳，则乙为阴极，从而可知，丁为阴极，甲、丙电极为阳极，M为正极，N为负极，结合图示可知，甲电极（阳极），乙电极（阴极），丙电极（阳极），丁电极（阴极），结合题意可知，总反应为：，以此解题。 【解析】A．由分析可知M为直流电源的正极，A正确； B．由分析可知，总反应为：，则电路中每转移2mol，理论上可制得1mol即60g，B正确； C．由分析可知，丙电极上的电极反应式为，C正确； D．结合分析中甲、乙电极的反应可知，电解槽1中总反应为，硫酸仅作电解质，不消耗，无需补充​​，D错误； 故选D。 【变式10-3】二十大报告明确了生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO-空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。回答下列问题： (1)甲池在放电过程中的负极反应式为________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)乙池中通入废气SO2的电极为____极，电池总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。 (3)b为____________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L－1的盐酸时，M室中的溶液的质量变化为____________(溶液体积变化忽略不计)。 (4)若在标准状况下，甲池有5.6 L O2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为____________L。【答案】(1)NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋　(2)阳　5SO2＋2NO＋8H2O2NH＋5SO＋8H＋　(3)阴　减小18 g　(4)15.68 【解析】(1)甲池在放电过程中，负极上一氧化氮失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子，反应为NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋。(2)乙池中通入废气SO2的电极连接电源的正极，为阳极；阳极二氧化硫发生氧化反应生成硫酸根离子，阴极一氧化氮发生还原反应生成铵根离子，电池总反应的离子方程式为5SO2＋2NO＋8H2O2NH＋5SO＋8H＋。(3)丙中阳极上水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通过a膜进入浓缩室；N室中氯离子通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸，故b为阴离子交换膜。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L－1盐酸时，迁移过来的氢离子为4 L×(0.6 mol·L－1－0.1 mol·L－1)＝2 mol；2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，则反应1 mol水，M室中溶液的质量变化为减少1 mol×18 g·mol－1＝18 g。(4)乙池中SO2转化为硫酸根离子、NO转化为铵根离子；若标准状况下，甲池有5.6 L O2(为0.25 mol)参加反应，根据得失电子守恒可知，O2～4e－～2SO2～NO，则乙池中处理废气(SO2和NO)共0.7 mol，总体积为15.68 L。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二单元　化学能与电能的转化 题型01 原电池的工作原理 题型02 原电池原理的应用 题型03 一次电池 题型04 二次电池 题型05 燃料电池 题型06 电解原理和电解规律 题型07 氯碱工业 题型08 电镀和铜的电解精炼 题型09 电解原理在工农业生产中的应用 题型10 电化学中多池装置及电解的相关计算 题型01 原电池的工作原理 1.原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 2.原电池中盐桥的作用 (1)通过离子在盐桥中的定向移动，使两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续。 (2)使用盐桥是将两个半电池完全隔开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应，有利于最大限度地将化学能转化为电能。 3.原电池中正、负极的判断方法 【典例1】用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 A．电子通过盐桥从乙池流向甲池 B．盐桥中的电解质溶液为KCl溶液 C．开始时，银片上发生的反应是Ag-e-=Ag＋ D．电流计中通过0.1 mol电子时，铜片质量减少3.2 g 【变式1-1】下列关于原电池的叙述正确的是(　　) A．在外电路中，电流由铜电极流向银电极 B．正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu C．实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 D．将铜片直接浸入硝酸银溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 【变式1-2】（24-25高一下·黑龙江·期中）锌铜原电池装置如图，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列叙述正确的是 A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c()减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．外电路中电流方向由Zn电极流向Cu电极 【变式1-3】下列各装置能形成原电池的是(　　) 题型02 原电池原理的应用 1.加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。例如：实验室制取氢气时，粗锌比纯锌与稀硫酸反应速率快或向溶液中滴入几滴硫酸铜溶液，产生氢气的速率加快。 2.比较金属活动性强弱 3.设计原电池 (1)电极材料的选择。负极一般是活泼的金属材料。正极一般选用活泼性比负极差的金属材料或石墨等惰性电极。 (2)电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。若是两个“半反应”分别在两只烧杯中进行，则左、右两只烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。 (3)设计示例 设计思路 应用示例 ①以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 ②将已知氧化还原反应拆分成氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：Cu－2e－===Cu2＋ 还原反应(正极)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ ③以两极反应为依据，确定电极材料及电解质溶液 负极：铜和CuCl2溶液 正极：石墨(或铂)和FeCl3溶液 ④画出原电池装置示意图 【典例2】某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是(　　) 选项 A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag 电解液 FeCl3 溶液 Fe(NO3)2 溶液 CuSO4 溶液 Fe2(SO4)3 溶液 【变式2-1】a、b两个烧杯中均盛有100 mL等浓度的稀H2SO4，将足量的两份锌粉分别加入两个烧杯中，同时向a中加入少量CuSO4溶液，下列产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系正确的是(　　) 【变式2-2】X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是(　　) A.X>Z>W>Y B.Z>X>Y>W C.X>Y>Z>W D.Y>W>Z>X 【变式2-3】已知可逆反应：AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O。 Ⅰ.如图所示，若向B中逐滴加入浓盐酸，发现电流计指针偏转。 Ⅱ.若改为向B中滴加40%的NaOH溶液，发现电流计指针与Ⅰ中偏转方向相反。 试回答以下问题： (1)两次操作中电流表指针为什么会发生偏转？_____________________________________________________________。 (2)两次操作过程中电流计指针偏转方向为什么相反？_____________________________________ ___________________。 (3)操作Ⅰ中，C1棒上的反应为_____________________________________________。 (4)操作Ⅱ中，C2棒上的反应为_____________________________________________。 题型03 一次电池 1.锌锰干电池 普通锌锰干电池 碱性锌锰电池 示意图 电极 负极：锌筒，正极：石墨棒 负极反应物：锌粉，正极反应物：二氧化锰 电解质 溶液 氯化铵和氯化锌溶液 氢氧化钾溶液 电极 反应 碱性锌锰电池总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 ①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ②正极反应式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 2.银锌电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点 负极反应物：锌粉，正极反应物：Ag2O，电解质溶液：KOH溶液。 总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag ①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ②正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 【典例3】（24-25高二下·江苏无锡·期中）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A．b电极为电池负极 B．电池工作时，海水中的向b电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1mol Al，理论需要消耗为33.6L 【变式3-1】日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应可简化为Zn-2e-=Zn2＋，2＋2e-=2NH3＋H2{NH3与Zn2＋络合生成[Zn(NH3)4]2＋}。根据以上叙述判断下列结论不正确的是 A．Zn为正极，碳为负极 B．Zn为负极，碳为正极 C．工作时电流由碳极经外电路流向Zn极 D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出，从而腐蚀用电器 【变式3-2】）某柔性电池的结构如图所示，其中Zn作电池的负极，作正极。该电池工作时，下列说法错误的是 A．Zn逐渐被消耗 B．失去电子 C．离子通过电解质膜进行迁移 D．化学能转化为电能 【变式3-3】电子表和电子计算器的电源通常用微型银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是(　　) A．Ag2O是正极，Zn是负极 B．Zn是正极，Ag2O是负极 C．工作时，电池负极区溶液pH增大 D．工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 题型04 二次电池 1.铅蓄电池 负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。已知铅蓄电池的放电反应和充电反应表示如下： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) ①请你分析并写出铅蓄电池放电时的电极反应式 负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)； 正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。 ②放电过程中，电解质溶液的pH变大，理由是H2SO4不断被消耗，使c(H＋)减小，pH增大。 2.锂离子电池 ①正极材料采用磷酸铁锂或钴酸锂等，负极材料大都是碳素材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。 以钴酸锂－石墨电池为例，放电时电极反应表示为： 负极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋； 正极：6C＋xLi＋＋xe－===LixC6； 电池反应：LiCoO2＋6C__LixC6＋Li1－xCoO2。 【典例4】我国科学家研发出以固态氢化镧(LaHx)为氢负离子(H-)导体的新型二次电池，电池放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是     A．放电时，电极b为正极 B．放电时，负极的电极反应式为TiH2+2e-=Ti+2H- C．充电时，每转移1 mol电子，a极增重1 g D．充电时，a极与外接电源的负极相连 【变式4-1】（24-25高二上·浙江温州·期中）近年来钠离子电池备受关注。利用钠离子在电极间“脱嵌”实现充放电的原理如图所示，电池工作时总反应为，下列说法正确的是 A．若用该电池进行铜的电解精炼，粗铜应与硬碳极相连 B．充电时，电子由电源负极经硬碳、电解液、流向电源正极 C．放电时，当电路中转移电子时，正极质量减少 D．放电时，正极反应为 【变式4-2】（24-25高二下·江苏徐州·阶段练习）中科院研制出了双碳双离子电池，其反应机理为：充电时，电解液中的K＋运动到MCMB电极表面，同时PF运动到石墨电极Cn中；放电时，K＋从MCMB电极中脱出，同时石墨电极Cn中的PF回到电解液中。下列说法正确的是 A．放电时石墨电极Cn的电势比MCMB电极电势低 B．当转移电子1mol时，参与反应的K＋与PF的物质的量共1mol C．放电时正极反应式是Cn(PF6)x＋xe-=Cn＋xPF D．充电时石墨电极Cn发生还原反应 【变式4-3】一种锂离子电池[电极材料分别为嵌锂石墨，钴酸锂]某时段的工作原理如下。 下列说法正确的是 A．图示中的电池处于充电状态 B．放电时，嵌锂石墨作正极 C．充电时，阴极发生的反应为 D．充电时，钴元素失去电子的数目大于脱出的锂离子数目 题型05 燃料电池 1.氢氧燃料电池 其反应表示如下： 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O 2.甲醇酸性燃料电池 用导线相连的两个铂电极插入酸性溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是CH3OH，其最终产物是H2O、CO2。 负极反应式的书写步骤： ①根据化合价确定失电子数(1个C失去6e－) CH3OH－6e－=== CO2↑ ②根据电荷守恒补全离子(酸性环境，补H＋) CH3OH－6e－=== CO2↑＋6H＋ ③根据质量守恒配平电极反应式 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 正极方程式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 【典例5】（24-25高二下·浙江杭州·期中）通过气敏传感器可监测汽车尾气中有害气体的含量，其工作原理分别如图1、2所示。下列说法正确的是 A．C电极上的电极反应式为 B．B电极和D电极的电极反应式相同 C．工作一段时间，图1装置中溶液增大 D．若向A电极通入混合气体（其他气体不参加反应），测得电路中通过，则该混合气体中含量为 【变式5-1】质子交换膜燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．通入氧气的电极发生氧化反应 B．通入氢气的电极为正极 C．导电离子为质子，且在电池内部由正极定向移动至负极 D．正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O 【变式5-2】某燃料电池可实现NO和CO的无害转化，其结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A.石墨Ⅰ电极上发生氧化反应 B.电池工作时Na＋向石墨Ⅱ电极处移动 C.石墨Ⅱ电极上的反应式为CO－2e－＋O2－===CO2 D.电路中每通过6 mol电子，生成1 mol N2 【变式5-3】（2025·江西南昌·模拟预测）氨燃料电池是当前推动绿氨能源化应用的重要研究方向和热点。一种通过光：催化合成绿氨联合氨燃料电池的装置如图，在光照作用下光催化剂被激发产生电子和空穴。下列说法错误的是 A．极电势低于极电势 B．光催化剂表面发生反应： C．极的电极反应式是 D．燃料电池中，OH-向Y电极移动 和电解规律 1.电解池的工作原理 接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。 2.电解池阴、阳极的判断方法 3.电解时电极产物的判断 4.酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极) 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液： (1)电解水型 电解质 H2SO4 (含氧酸) NaOH (可溶性强碱) Na2SO4 (含氧酸强碱盐) 阳极反应式 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ pH变化 减小 增大 不变 复原加入物质 H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl(无氧酸) CuCl2 (无氧酸弱碱盐) 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 HCl(g) CuCl2(s) (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl (无氧酸强碱盐) CuSO4 (含氧酸弱碱盐) 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 HCl(g) CuO或CuCO3 【典例6】（24-25高一下·黑龙江·期中）用图示装置分别进行下列各组实验，则表中各项所列对应关系均正确的是 选项 X极 初始U形管中溶液 闭合开关后的现象及结论 A． 负极 NaOH溶液 电极甲附近溶液的pH降低 B． 正极 AgNO3溶液 电极乙的电极反应式：2H2O − 4e-= O2↑+ 4H+ C． 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，电极甲附近的溶液变红 D． 负极 CuCl2溶液 b管中有黄绿色气体逸出 A．A B．B C．C D．D 【变式6-1】关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是 A．装置名称：①是原电池，②是电解池 B．硫酸浓度变化：①增大，②减小 C．电极反应式：①中阳极：2H2O-4e-=4H＋＋O2↑，②中正极：Zn-2e-=Zn2＋ D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动 【变式6-2】（24-25高二上·北京东城·期末）利用下图装置进行实验，先闭合K1，一段时间后，打开K1并闭合K2，电流表指针偏转。 下列说法正确的是 A．闭合K1，两极均产生气泡，a极附近溶液变红 B．闭合K1，移向b极 C．闭合K2，a极上的反应为： D．闭合K2时，电路中转移电子数与b极消耗气体分子个数之比为1：2 【变式6-3】（24-25高二上·北京丰台·期中）电解CuCl2溶液装置如图所示，下列说法不正确的是 A．阴极石墨棒上有红色的铜附着 B．阳极电极反应为：2Cl--2e-= Cl2 C．电解过程中，Cl-向阳极移动 D．总反应为：CuCl2 = Cu2+ + 2 Cl- 题型07 氯碱工业 1．氯碱工业概念 用电解饱和食盐水的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。 2．氯碱工业原理 (1)通电前，氯化钠溶液中含有四种自由移动的离子，它们是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 (2)通电时，移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－在阳极放电，移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋在阴极放电，因H＋放电，促进了水的电离，使阴极区溶液显碱性。 ①电解饱和食盐水的原理示意图 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和质量。 (3)电极反应式和总反应方程式 ①阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：2H＋＋2e－===H2↑； ②总反应的化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH；总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 【典例7】如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是(　　) A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气 B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过 C．装置中发生反应的离子方程式为Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D．该装置将电能转化为化学能 【变式7-1】如图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是(　　) A．电解一段时间后，往蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞溶液，呈红色 B．蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应 C．铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触 【变式7-2】微酸性次氯酸水广泛应用于果蔬、医疗器械等的消毒，具有安全环保的特点。市面上出现一种家用电解装置制备微酸性次氯酸水的电解设备(装置如图所示)。电解过程中，下列说法正确的是 A．电极N上发生还原反应 B．a、b均为阳离子交换膜 C．电极M的电极反应式：2H++2e-=H2↑ D．反应中每生成1 mol HClO，转移电子数约为2×6.02×1023 【变式7-3】（24-25高二上·河南南阳·阶段练习）氯碱工业和电解精炼铜是工业上电解原理的重要应用，其示意图如图所示，下列有关说法正确的是 A．M是电源的负极 B．电解精炼铜过程中硫酸铜溶液的浓度保持不变 C．F口产生的气体是氯气 D．电解精炼铜的纯铜与铁器表面电镀铜中的纯铜都是作阴极 题型08 电镀和铜的电解精炼 1.铜的电解精炼 (1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解质溶液。 (2)电极反应式：阳极为Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等，阴极为Cu2＋＋2e－===Cu。 (3)电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，比铜活泼性差的金属Ag、Au等以金属单质的形式沉积在电解槽的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜在纯铜上析出。 2.电镀 (1)根据下图，回答下列问题： ①电极反应式 阳极：Cu－2e－===Cu2＋； 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。 ②可观察到的现象是铁件表面镀一层红色的铜，铜片不断溶解。 ③硫酸铜溶液的浓度不变。 (2)电镀的概念是应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方法。 (3)电镀池的构成：一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。 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，从它们的化合物中还原出来。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较活泼的金属如：K、Na、Mg、Al等，但不能电解其盐溶液，应电解其盐或氧化物的熔融态。 如电解熔融的氯化钠可制取金属钠： 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 【典例8】（24-25高二下·湖南娄底·期中）关于下边装置，分析正确的是 A．装置甲中阳极上析出红色物质 B．若开始阶段装置甲两极质量相同，电流表中通过0.1mol电子，则两极质量差为3.2g C．装置乙中阳极电极反应式为 D．可以将装置乙中的铜片更换为锌片制成镀锌铁 【变式8-1】（24-25高二上·河南新乡·阶段练习）下列关于电解法镀铜和粗铜精炼的叙述，错误的是 A．粗铜精炼时，用纯铜作阴极 B．镀件上电镀铜时，用铜作阳极 C．都可以用CuSO4溶液作电解液 D．粗铜精炼时，Cu2+浓度不变 【变式8-2】若要在铜片上镀银时，下列叙述中错误的是 ①将铜片接在电源的正极上　②将银片接在电源的正极上　③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e-=Ag　④在银片上发生的反应是2H2O-4e-=O2↑＋4H＋　⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液　⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液 A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥ 【变式8-3】甲学生想在铁制钥匙上镀铜，乙学生想在铜制汤匙上镀银，甲、乙两学生设计的装置分别如图a、b所示。下列叙述正确的是(　　) A．甲学生的装置有错误，铁制钥匙应连接电源的负极 B．两学生均应使用硫酸铜溶液作电镀液 C．图b中铜制汤匙上发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋ D．若图b中的电镀液为硝酸银溶液，则电镀后电镀液的浓度减小 题型09 电解原理在工农业生产中的应用 1．分析电解过程的思维流程 2．“5点”突破电解综合应用题 (1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。 (2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(注意离子交换膜会限制某些离子的移动方向) (3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。 (4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金属阳离子。 (5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。 3．离子交换膜的类型 种类 允许通过的离子及移动方向 说明 阳离子 交换膜 阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极 阴离子和气体不能通过 阴离子 交换膜 阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极 阳离子和气体不能通过 质子 交换膜 质子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H＋通过 【典例9】（24-25高二下·浙江杭州·期中）科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。 下列说法不正确的是 A．电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 B．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 C．在一定电压下，b极可能产生 D．阳极反应： 【变式9-1】有一种新型电解池，其装置如图所示，它能将硝酸盐转化为氨，将硫化氢污染气体转化为硫，从而实现双污染物的升级回收利用。下列关于该装置的说法正确的是 A．阴极反应为 B．a为电源负极，电极Ⅰ发生还原反应 C．若处理含1mol 的废水，理论上交换膜通过的为4mol D．电解一段时间后，阳极附近的溶液的pH不变 【变式9-2】（24-25高二下·江苏南京·期中）某浓差电池可将海水中的NaCl转化为NaOH和HCl，装置如图所示。M、N均为AgCl/Ag电极，a、c为选择性离子交换膜，b为双极膜(双极膜中催化层可将水解离为和，并实现其定向移动)。下列说法正确的是 A．电池工作时，N极发生氧化反应 B．a为阴离子交换膜，c是阳离子交换膜 C．Ⅱ室中得到盐酸，Ⅲ室中得到NaOH溶液 D．M电极质量每减少10.8g，双极膜内有解离 【变式9-3】（24-25高二下·浙江·期中）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，还可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A．电池总反应： B．产生的气体为 C．离子交换膜只允许阴离子通过，不允许阳离子通过 D．阴极的电极反应： 题型10 电化学中多池装置及电解的相关计算 1．常见多池串联装置图 （1）外接电源与电解池的串联(如图) A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 （2）原电池与电解池的串联(如图) 甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。 2.电化学计算的三种常用方法 (1)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出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中分阶段电解的计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 【典例10】（24-25高二上·吉林松原·期末）某种能将废水中苯酚()氧化为和的原电池-电解池组合装置如图所示，该装置能实现发电、环保二位一体，其中生成的羟基自由基()有极强的氧化性。下列说法错误的是 A．该装置工作时左侧原电池内电路电流从电极a通过电解质溶液流向电极b B．温度过高时该装置处理废水中苯酚的能力会下降 C．当电极a上有2mol生成时，c极区溶液仍为中性 D．当电极b上有0.6mol生成时，该装置处理苯酚的物质的量为0.1mol 【变式10-1】把两个惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是(　　) A.27 mg B.54 mg C.108 mg D.216 mg 【变式10-2】我国科学家展示了一种在某种环境条件下通过和CO在Pt上的电催化氧化偶联来生产尿素[]的方法。这种C-N偶联反应性质温和，可以与合成氨生产的化学循环工艺相结合，提供了一种低能耗途径。合成示意图如图(甲、乙、丙、丁电极均为Pt电极，假设电解槽1中电解质溶液为稀硫酸，电解槽2中电解质溶液为NaOH溶液，和在一定条件下生成尿素)，下列说法错误的是 A．M为直流电源的正极 B．电路中每转移2mol，理论上可制得60g C．丙电极上的电极反应式为 D．电解槽1中需要不断补充稀硫酸 【变式10-3】二十大报告明确了生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO-空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。回答下列问题： (1)甲池在放电过程中的负极反应式为________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)乙池中通入废气SO2的电极为____极，电池总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。 (3)b为____________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L－1的盐酸时，M室中的溶液的质量变化为____________(溶液体积变化忽略不计)。 (4)若在标准状况下，甲池有5.6 L O2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为____________L。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$