第3节 电能转化为化学能——电解 第2课时（同步讲义）化学鲁科版2019选择性必修1

第1章 化学反应与能量转化 第3节 电能转化为化学能 第2课时 电解原理的应用 教学目标 1.通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能相互转化的实际意义及其重要应用。 2.能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用， 3.建立守恒法解答电解相关计算的思维模型，培养证据推理与模型认知的学科核心素养。 重点和难点 重点：氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理。 难点：守恒法解答电解相关计算。 ◆知识点一 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)。 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)。 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。 即学即练 1．关于电解NaCl溶液，下列叙述正确的是(　　) A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 B．若向阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C．若向阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色 D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 【答案】B 【解析】电解NaCl溶液的方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，阳极得到Cl2，阴极得到H2，A项错误；向阳极附近的溶液中滴入KI溶液，由于I－比Cl－更容易失电子，故2I－－2e－===I2，溶液呈棕色，B项正确；由于阴极区2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，消耗了H＋，造成阴极区c(OH－)相对增大，滴入酚酞溶液，溶液变红，C项错误；电解后的溶液实质上是NaOH、NaCl和NaClO的混合溶液，呈碱性，D项错误。 2．如图是工业电解饱和食盐水的原理示意图，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】由题图看出①处的物质为电解池阳极产生的氯气，②处的物质为电解池阴极产生的氢气，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；电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑，C错；电解池是将电能转化为化学能的装置，D对。 ◆知识点二 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↑。 【特别提醒】 (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。 即学即练 1．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　②将银片接在电源的正极　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4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　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】电镀原理，若在铜片上镀银时，铜作电解池的阴极与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银；银作电解池的阳极和电源正极相连，银失电子发生氧化反应生成银离子；电解质溶液为硝酸银溶液。铜片应接在电源的负极上，故①错误；银片应接在电源的正极上，故②正确；在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag，故③正确；在银片上发生的反应是Ag－e－===Ag＋，故④错误；用硫酸铜溶液作电镀液，阴极析出铜，故⑤错误；需用硝酸银溶液作电镀液，故⑥正确。 2．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性：Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍 【答案】D 【解析】电解精炼镍时，粗镍作阳极，纯镍作阴极，电解质溶液中含有Ni2＋，则阳极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，阴极电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，因此，电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2＋、Ni2＋、Zn2＋，电解槽底部的阳极泥中只有铜和铂，没有锌、铁、镍。 一、钠与酸、碱、盐溶液反应的实质 1．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)串联电路中各电解池转移的电子总数相等。 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。 2．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。 电解计算时常用的定量关系为4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。 3．电解计算的步骤 (1)正确书写电极反应式(特别要注意阳极材料)。 (2)注意溶液中有多种离子共存时，要确定离子放电的先后顺序。 (3)根据得失电子守恒，列出关系式进行计算。 实践应用 1．在100 mL H2SO4和CuSO4的混合溶液中，用石墨作为电极进行电解，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，则原混合溶液中Cu2＋的物质的量浓度为(　　) A．0.1 mol·L－1 B．0.2 mol·L－1 C．1 mol·L－1 D．2 mol·L－1 【答案】C 【解析】电解0.1 L H2SO4和CuSO4的混合溶液，阳极发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，2H＋＋2e－===H2↑，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，即均生成0.1 mol气体，阳极生成0.1 mol氧气说明转移了0.4 mol电子，而阴极生成的0.1 mol H2只得到0.2 mol电子，所以剩余0.2 mol电子由铜离子获得，则溶液中有0.1 mol铜离子，铜离子的浓度为＝1 mol·L－1，故选C。 2．将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL的溶液，用石墨作为电极电解一段时间后，在一极析出0.3 mol Cu，此时在另一极收集到气体的体积为(标准状况)(　　) A．4.48 L B．5.6 L C．6.72 L D．7.84 L 【答案】D 【解析】阴极反应的先后顺序为Ag＋＋e－===Ag、Cu2＋＋2e－===Cu，根据题意阳极生成0.2 mol银、0.3 mol Cu，转移0.8 mol电子；阳极反应的先后顺序为2Cl－－2e－===Cl2↑、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，0.6 mol Cl－生成0.3 mol氯气，转移0.6 mol电子，所以还有水反应转移0.2 mol电子，生成0.05 mol氧气，故阳极生成气体的总物质的量为0.35 mol，体积为(标准状况)7.84 L。 3．用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入(　　) A．0.1 mol CuO B．0.1 mol CuCO3 C．0.075 mol Cu(OH)2 D．0.05 mol Cu2(OH)2CO3 【答案】D 【解析】电解CuSO4溶液时，开始发生反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，一段时间后，转移相同数目电子时得到的气体体积增大，说明发生反应：2H2O2H2↑＋O2↑。由题图可知，第一阶段析出的Cu为＝0.1 mol，放出的氧气为＝0.05 mol，则欲恢复为电解前的浓度需要加入0.1 mol CuO；第二阶段消耗的水为＝0.05 mol，则欲恢复为电解前的浓度还需要加入0.05 mol H2O。由于加入CuCO3后反应生成二氧化碳，加入0.1 mol CuCO3相当于加入0.1 mol CuO，不能恢复为电解前的浓度；Cu(OH)2可以改写为CuO·H2O，加入0.075 mol Cu(OH)2相当于加入0.075 mol CuO和0.075 mol H2O，也不能恢复为电解前的浓度；Cu2(OH)2CO3可以改写为2CuO·H2O·CO2，加入0.05 mol Cu2(OH)2CO3等效为加入0.1 mol CuO和0.05 mol H2O，溶液可恢复为电解前的浓度，故选D。 二、离子交换膜在电解中的应用 1．常见的离子交换膜 离子交换膜又叫隔膜，由特殊高分子材料制成。离子交换膜分为以下几类： (1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 (4)双极膜，亦称双极性膜，膜的一侧为阳膜，只允许阳离子通过，另一侧为阴膜，只允许阴离子通过。 2．离子交换膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3．“离子交换膜”电解池的解题步骤 第一步，分清离子交换膜的类型，判断允许哪种离子通过离子交换膜。 第二步，写出电极反应式，判断离子交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷守恒判断离子迁移方向。 第三步，分析离子交换膜的作用。在产品制备中，离子交换膜的作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 4．离子交换膜的相关计算 (1)迁移离子所带的电荷总数等于外电路上转移的电子总数。 (2)溶液质量变化等于电极反应引起的变化和离子迁移引起的变化之和。 实践应用 1.钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是(　　) A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大 B．生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变 D．电解总反应：2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋ 【答案】D 【解析】石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室，Co电极为阴极，电极反应式为Co2＋＋2e－===Co，Cl－通过阴离子交换膜由Ⅲ室进入Ⅱ室，得到盐酸。由上述分析知，Ⅰ室中水放电使硫酸浓度增大，Ⅱ室得到盐酸，故Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均减小，A错误；生成1 mol Co时，转移2 mol电子，Ⅰ室有0.5 mol(即16 g)O2逸出，有2 mol(即2 g)H＋通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，则Ⅰ室溶液质量理论上减少18 g，B错误；移除两交换膜后，石墨电极上的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误；根据上述分析可知，电解时生成了O2、Co、H＋，则电解总反应为2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋，D正确。 2.如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是(　　) A．a是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D．当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下) 【答案】C 【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则b为电源的正极，a为电源的负极，石墨电极Ⅰ为阴极，据此解答。A.由分析可知，a是电源的负极，故A正确；B.石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；C.随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，Cl－移向中间室，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子0.06 mol，根据阳极电极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，产生氧气0.015 mol，在标准状况下的体积为336 mL，故D正确。 考点一 电解饱和食盐水 【例1】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．该装置是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1-1】氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合，相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是(　　) A．电解池的阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．通入空气的电极为负极 C．电解池中产生2 mol Cl2时，理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2 D．a、b、c的大小关系为a>b＝c 【答案】A 【解析】题给电解池的阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项正确；题给燃料电池为氢氧燃料电池，通入空气的电极为正极，B项错误；由整个电路中得失电子守恒可知，电解池中产生2 mol Cl2，理论上转移4 mol电子，则燃料电池中消耗1 mol O2，C项错误；题给燃料电池的负极反应式为2H2－4e－＋4OH－===4H2O，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，所以a、b、c的大小关系为c>a>b，D项错误。 【变式1-2】下列有关工业生产氯气的说法正确的是(　　) A．工业上常用电解熔融氯化钠生产氯气 B．电解饱和氯化钠溶液可得到金属钠、氯气和氢气 C．每生产1 t氯气同时可得到1 t氢气 D．电解饱和食盐水制氯气的工业又称“氯碱工业” 【答案】D 【解析】工业上常用电解饱和食盐水生产氯气，A错误；电解饱和氯化钠溶液可得到氢氧化钠、氯气和氢气，电解熔融的氯化钠可得到金属钠和氯气，B错误；每生产1 mol氯气同时可得到1 mol氢气，所以每生产1 t氯气不会得到1 t氢气，C错误；电解饱和食盐水制氯气的工业又称“氯碱工业”，D正确。 考点二 电镀 电冶金 【例2】利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　) A．通电后，Ag＋向阳极移动 B．银片与电源负极相连 C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 【答案】C 【解析】铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。 【变式2-1】利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是(　　) A．电解时以纯铜作阳极 B．电解时阴极发生氧化反应 C．粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－===Cu2＋ D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥 【答案】D 【解析】电解精炼铜时，粗铜应作阳极，纯铜作阴极，故A错误；阳极与电池的正极相连，发生氧化反应，阴极与电池的负极相连，发生还原反应，故B错误；粗铜连接电源的正极，发生氧化反应，故C错误；金属的活动性顺序为Zn>Fe>Cu>Ag>Pt，因此Ag、Pt不会放电，以单质形式在阳极附近沉积下来，故D正确。 【变式2-2】在800～1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．a为电源的正极 B．石墨电极上发生还原反应 C．阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ D．每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子 【答案】C 【解析】由O2－的移动方向可知，b为电源正极，A错误；石墨电极作阳极，发生氧化反应，B错误；每生成0.1 mol Ti，转移0.4 mol电子，D错误。 考点三 电解的有关计算 【例3】在标准状况下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生12.8 g铜时，阳极放出的气体是(　　) A．1.12 L H2 B．1.12 L O2 C．2.24 L H2 D．2.24 L O2 【答案】D 【解析】溶液中有Cu2＋、H＋及SO、OH－四种离子，得电子能力Cu2＋>H＋，失电子能力 OH－>SO，阴极反应为2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑。n(Cu)＝＝0.2 mol，n(O2)＝0.1 mol，在标准状况下体积为2.24 L，D正确。 【变式3-1】有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一段时间，测得电极增重总和2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为(　　) A．4∶1 B．1∶1 C．4∶3 D．3∶4 【答案】C 【解析】串联电路中，相同时间内各电极得电子或失电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少，只要判断出生成何种气体及生成一定物质的量该气体所得失电子的物质的量，就可以通过得失电子守恒判断气体体积之比。第一个烧杯中放出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧杯中放出O2。在有1 mol电子转移时，生成的气体的物质的量分别是0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol和0.25 mol。所以共放出有色气体(Cl2)0.5 mol＋0.5 mol＝1 mol，无色气体(O2和H2)0.5 mol＋0.25 mol＝0.75 mol。 【变式3-2】用石墨作电极电解1 000 mL硝酸钾和硝酸铜的混合溶液，当通电一段时间后，两极都收集到112 mL气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为1 000 mL，则电解后溶液的pH为(　　) A．4 B．3 C．2 D．1 【答案】C 【解析】阳极产生氧气0.005 mol，阴极产生氢气0.005 mol。由2H2O2H2↑＋O2↑可知，阴极产生0.005 mol氢气时，阳极产生氧气0.002 5 mol；由2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑可知，产生n(H＋)＝(0.005 mol－0.002 5 mol)×4＝0.01 mol，c(H＋)＝0.01 mol·L－1，pH＝2。 考点四 离子交换膜 【例4】高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中的离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是(　　) A．阳极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O B．甲溶液可循环利用 C．离子交换膜a是阴离子交换膜 D．当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成 【答案】C 【解析】阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，A正确；阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，B正确；电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na＋，故a为阳离子交换膜，C错误；阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成，D正确。 【变式4-1】一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a为直流电源的正极 B．阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ C．工作时，乙池中溶液的pH不变 D．若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 mol气体 【答案】D 【解析】制备铬，则Cr电极应该是阴极，即a为直流电源的负极，A错误；阴极反应式为Cr3＋＋3e－===Cr，B错误工作时，甲池中硫酸根移向乙池，丙池中氢离子移向乙池，乙池中硫酸浓度增大，溶液的pH减小，C错误；若有1 mol离子通过A膜，即丙池产生1 mol氢离子，则理论上阳极生成0.25 mol氧气，D正确。 【变式4-2】利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移 B．电极b上的反应为CO2＋8HCO－8e－===CH4＋8CO＋2H2O C．电解过程中化学能转化为电能 D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变 【答案】A 【解析】由a极生成O2可以判断电极a为阳极，电极b为阴极，阳离子向阴极迁移，则H＋由a极区向b极区迁移，故A正确；电极b上的反应为CO2＋8HCO＋8e－===CH4＋8CO＋2H2O，故B错误；电解过程中电能转化为化学能，故C错误；电解时OH－比SO更容易失去电子，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，Na2SO4溶液的浓度增大，故D错误。 基础达标 1．用铁棒和铜棒作为电极，模拟在铁棒上镀铜，实验装置如图所示，下列判断正确的是(　　) A．溶液中阳离子移向b电极发生还原反应 B．铜棒的材质必须用纯铜 C．电解一段时间后加Cu(OH)2固体使溶液恢复原来的浓度 D．该实验过程中电解质溶液的pH会不断减小 【答案】A 【解析】用电解原理模拟在铁棒上镀铜，则铁为阴极，铜为阳极，即a电极为Cu，b电极为Fe，阴极上铜离子得电子析出铜单质。电解过程中，a电极为阳极、b电极为阴极，溶液中阳离子Cu2＋移向b电极发生还原反应生成铜，故A正确；电镀时镀层金属为阳极，a电极即铜棒常常用纯铜，但也可用铜合金，故B错误；电镀铜时，铜在阳极失去电子进入溶液中，溶液中的铜离子在阴极得电子生成铜，理论上溶液中离子的种类和浓度不变，pH不变，电解一段时间后不需要加Cu(OH)2固体使溶液恢复原来的浓度，故C、D错误。 2．餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观等目的。下列关于铁表面镀银的说法不正确的是(　　) A．电路中每通过1 mol e－，阴极析出1 mol银 B．铁电极应与电源负极相连 C．阳极电极反应式为Ag－e－=== Ag＋ D．电镀液需要不断更换 【答案】D 【解析】阴极发生反应Ag＋＋e－===Ag，故电路中每通过1 mol e－析出1 mol银，A正确；铁为镀件，应与电源负极相连，故B正确；阳极为镀层金属，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，故C正确；阳极发生反应Ag－e－===Ag＋，阴极发生反应Ag＋＋e－===Ag，电镀液浓度不变，不需要更换，故D错误。 3．海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正确的是(　　) A．两个电极必须都用惰性电极 B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极 C．电解熔融状态的氯化镁 D．电解氯化镁的水溶液 【答案】C 【解析】电解MgCl2获取金属镁，也就是说镁离子需要得电子，如果在水溶液中，水电离的氢离子会优先得电子，因此只能在熔融状态下进行。在阴极发生的是镁离子得到电子的反应，对电极材料没有要求，在阳极上发生失电子的反应，如果使用活性电极时会失电子，所以阳极必须用惰性电极。 4.粗铜中含有Fe、Zn、Ni等杂质，用如图装置精炼铜。下列有关说法正确的是(　　) A．a是粗铜、b是纯铜 B．反应前后 CuSO4溶液的浓度保持不变 C．阴极电极反应为 Cu2＋＋2e－===Cu D．电解过程中，a、b两极质量的变化量一直相等 【答案】C 【解析】电解精炼铜时，粗铜为阳极，纯铜为阴极，b为阳极，a为阴极，A错误；电解精炼铜时，粗铜为阳极，比金属铜活泼的金属锌、铁、镍会先于金属铜失电子，纯铜为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，所以反应前后CuSO4溶液的浓度降低，电解初期，阳极质量减少的量与阴极质量增加的量不相等，B、D错误，C正确。 5．下列叙述正确的是(　　) A．电镀时，通常把待镀的金属制品作为阳极 B．氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．电解熔融的NaCl，在阳极能得到Na D．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作为阳极 【答案】B 【解析】电镀时，通常把待镀的金属制品作为阴极，镀层金属作为阳极，故A错误；氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故B正确；电解熔融的NaCl，在阳极得到Cl2，在阴极得到金属钠，故C错误；铁作为阳极时，铁将放电生成Fe2＋，开始时阴极还能析出少量铝，后来就变成电镀铁了，同时用铁作为阳极，阳极放电的是金属铁，电极被损耗，不符合生产实际，应用石墨作为阳极，故D错误。 6．将两个惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解，当电解质溶液的pH从6变为3时(设电解时阴极没有H2逸出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略)，则电极上析出银的质量是(　　) A．27 mg B．54 mg C．108 mg D．216 mg 【答案】B 【解析】pH由6变为3时，电解产生的氢离子的物质的量n(H＋)＝(1×10－3 mol· L－1－1×10－6 mol·L－1)×0.5 L≈5×10－4 mol，根据关系式Ag＋～H＋～e－得，n(Ag)＝n(H＋)＝5×10－4 mol，m(Ag)＝5×10－4 mol×108 g·mol－1＝5.4×10－2 g＝54 mg。 7.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　) A．通电后，Ag＋向阳极移动 B．银片与电源负极相连 C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 【答案】C 【解析】铜牌上镀银，银片为阳极，与电源正极相连；通电后，Ag＋向阴极移动，阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag；由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。 8.某小组用如图装置模拟电镀铜和精炼铜。下列说法不正确的是(　　) A．电镀铜和精炼铜时，Y上的电极反应都是Cu2＋＋2e－===Cu B．电镀铜时，Y 电极为待镀的金属制品 C．精炼铜时，X 电极是粗铜，比铜活泼的金属最终变成阳极泥 D．电镀铜时，X 电极是铜，溶液中的Cu2＋浓度保持不变 【答案】C 【解析】电镀铜时，阳极X为Cu，发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，阴极Y为待镀的金属制品，发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，溶液中的Cu2＋浓度保持不变；精炼铜时，阳极X为粗铜，发生的电极反应主要为Cu－2e－===Cu2＋，阴极Y为纯铜，发生的电极反应为Cu2＋＋2e－=== Cu，A、B、D正确。精炼铜时，X电极是粗铜，比Cu活泼的金属在Cu之前失电子，以离子形式进入溶液中，不如Cu活泼的金属不失电子，以金属单质形式进入阳极附近的溶液中成为阳极泥，C错误。 9．电解100 mL含c(H＋)＝0.30 mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是(　　) A．0.10 mol/L Ag＋　　 B．0.20 mol/L Zn2＋ C．0.20 mol/L Cu2＋ D．0.20 mol/L Pb2＋ 【答案】C 【解析】溶液中含Ag＋、Cu2＋、H＋、Pb2＋、Zn2＋分别为0.01 mol、0.02 mol、0.03 mol、0.02 mol、0.02 mol，电解时A、C中Ag＋、Cu2＋比H＋先放电，而B、D中H＋先放电，A中0.01 mol Ag＋先放电完全后，H＋再放电，C中Cu2＋先放电完全后，H＋再放电，即生成0.02 mol Cu，其质量最大。 10．常温下，NCl3是一种黄色黏稠状液体，是制备新型水消毒剂ClO2的原料，可以采用如图所示装置制备NCl3。下列说法正确的是(　　) A．每生成1 mol NCl3，理论上有4 mol H＋经质子交换膜由右侧向左侧迁移 B．可用湿润的淀粉KI试纸检验气体M C．石墨极的电极反应式为NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋ D．电解过程中，质子交换膜右侧溶液的pH会减小 【答案】C 【解析】由NH→NCl3，根据元素化合价变化知，NH中N由－3价升高至＋3价，每生成1 mol NCl3，理论上有6 mol H＋经质子交换膜由右侧(阳极区)向左侧(阴极区)迁移，A错误。M是氢气，不能用湿润的淀粉KI试纸检验，B错误。石墨极上发生氧化反应，电极反应式为NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋，C正确。电解过程中，质子交换膜右侧溶液中c(H＋)减小，溶液pH增大，D错误。 综合应用 11.（24-25高二上·陕西安康·期末）我国科学家利用如图所示的装置处理、废液，同时高效合成氨气(氨气可从碱溶液中挥发)，离子交换膜只允许通过。下列说法错误的是 A．电极a接电源正极 B．由电极区移向电极区 C．电解过程中，电极区溶液的升高 D．电路中每转移电子时，理论上电极区溶液的质量减少 【答案】D 【分析】根据图示可知，电极a处溶液中氢氧根离子发生氧化反应生成氧气，a为电解池阳极，阳极反应式为：；电极b处溶液中的亚硝酸根离子被还原为氨分子，b极为阴极，阴极反应式为：。 【解析】由图可知，电极a处溶液中氢氧根离子发生氧化反应生成氧气，a为阳极，接电源正极，A项正确；电解池中阴离子由阴极移向阳极，所以由电极b区移向电极a区，B项正确；结合分析知，b极为阴极，阴极反应式为：，为平衡阴极区电荷，每生成7mol，有6mol透过离子交换膜移向阳极，则电极区溶液的升高，C项正确；电路中每转移电子时，理论上电极区有1mol氨气生成，质量减少，但同时还有6mol透过离子交换膜移向阳极，电极区溶液的质量减少+6mol×17g/mol=119g，D项错误；故选D。 12.（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】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；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；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；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。 13.（24-25高二上·湖南郴州·期末）漂白粉和漂粉精是常用的消毒用品，有效成分均为，相应的生产流程如图。 下列说法不正确的是 A．漂白粉与漂粉精的区别是漂粉精中次氯酸钙的质量百分数更大 B．①中在阳极产生 C．④为氧化还原反应 D．②中反应的离子方程式为 【答案】C 【分析】反应①是电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气、氯气；反应②是氯气和石灰乳反应生成氯化钙、次氯酸钙、水，制备漂白粉；反应③是氯气和碳酸钠反应生成一氧化二氯、氯化钠、二氧化碳；反应④是一氧化二氯和水反应生成次氯酸；反应⑤是氢氧化钙和次氯酸反应生成次氯酸钙和水。 【解析】由分析可知，漂白粉中含有氯化钙和次氯酸钙，漂白精中含次氯酸钙不含氯化钙，故漂白粉与漂粉精的区别是漂粉精中次氯酸钙的质量百分数更大，A正确；反应①中电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气、氯气，电解时Cl-在阳极失电子生成，B正确；反应④是一氧化二氯和水反应生成次氯酸，Cl元素化合价不变，不属于氧化还原反应，C错误；反应②是氯气和石灰乳反应生成氯化钙、次氯酸钙、水，离子方程式为，D正确；故选C。 14.（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】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；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；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；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。 15.（24-25高二上·陕西榆林·期末）利用下图所示装置可处理含的废气。下列说法正确的是 A．电解池中惰性电极为阴极 B．溶液在反应过程中可循环利用 C．反应池中的离子方程式： D．电解池总反应的化学方程式： 【答案】B 【解析】反应池进入电解池的溶液中含，电极上被氧化为，则电解池中惰性电极为阳极，A错误；由图可知，反应池中需加入溶液，电极上被氧化为，即生成，可循环至反应池，则溶液在反应过程中可循环利用，B正确；反应池中反应物H2S是气体，不能将其拆开，反应的离子方程式为：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，C错误；电解池中被氧化为，H+被还原生成，则电解池总反应的化学方程式为：，D错误；故选B。 16.（24-25高二下·江苏盐城·期中）研究表明以N2为氮源电解可直接制备HNO3，其原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．a为电源负极 B．电解一段时间后，阴极区溶液pH降低 C．电解时阳极电极反应式为N2＋6H2O＋10e-=2＋12H＋ D．若转移1 mol电子，可获得标准状况下11.2 L H2 【答案】D 【分析】从图中可以看出，在左侧电极，N2失电子产物与电解质反应生成等，则此电极为阳极，电极反应式为N2＋6H2O-10e-=2＋12H＋，H+透过质子交换膜进入右侧电极区；在右侧电极，H+得电子生成H2等，则右侧电极为阴极。从而得出与左侧阳极相连的a电极为正极，b电极为负极。 【解析】由分析可知，a为电源正极，A不正确；电解反应发生时，阴极发生反应2H++2e-=H2↑，但同时左侧电极产生的H+不断进入右侧电极区，溶液pH不变，B不正确；电解时，左侧电极为阳极，N2失电子产物与电解质反应生成等，依据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，可得出阳极电极反应式为N2＋6H2O-10e-=2＋12H＋，C不正确；依据阴极反应式2H++2e-=H2↑，若转移1 mol电子，可获得0.5molH2，其在标准状况下的体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2 L，D正确；故选D。 17.（24-25高二下·江苏南通·期中）以甲烷燃料电池为电源电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图所示，下列叙述错误的是 A．燃料电池通入氧气的电极接电解池的X电极 B．N室中：a%>b% C．膜I、III为阳离子交换膜，膜II为阴离子交换膜 D．理论上每生成1mol产品，需消耗甲烷的体积为2.8L(标况) 【答案】B 【分析】M室中石墨电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H+，原料室中的通过Ⅱ膜进入产品室，M室中氢离子通入Ⅰ膜进入产品室，结合得到H3BO3，原料室中的Na+通过Ⅲ膜进入N室，N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH-，溶液中c(NaOH)增大。 【解析】燃料电池通入氧气的电极为正极，接电解池的阳极，而N室中石墨为负极，解电解池的阴极，即X电极为阳极，Y电极为阴极，故A正确；N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH-，原料室中的钠离子通过Ⅲ膜进入N室，溶液中c(NaOH)增大，所以N室：a%<b%，故B错误；原料室中的通过Ⅱ膜进入产品室，M室中氢离子通入Ⅰ膜进入产品室，原料室中Na+的通过Ⅲ膜进入N室，则Ⅰ、Ⅲ为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，故C正确；理论上每生成1molH3BO3，则M室中就有1mol氢离子通入Ⅰ膜进入产品室即转移1mole-，甲烷在燃料电池中发生电极反应消耗1molCH4转移8mole-，则转移1mole-应该消耗molCH4标准状况下2.8L，故D正确；故选B。 18.（24-25高二上·北京房山·期中）降低能耗是氯碱工业发展的方向。氯碱工业示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．该装置a处获得，b处获得 B．该装置中透过阳离子交换膜向N极区移动 C．该装置中c处一侧流出的是淡盐水 D．电解饱和食盐水的离子方程式是： 【答案】A 【分析】该题涉及到的是电解食盐水，即氯碱工业问题。M极连接电源正极，即M为阳极；N极连接电源负极，即N是阴极。M极产生氯气，同时钠离子通过阳离子交换膜移动到N极，生成NaOH和氢气。 【解析】在氯碱工业电解池中，阳极发生反应，阴极发生反应。与电源正极相连的是阳极，与电源负极相连的是阴极，由图可知M处为阳极，a应获得Cl2；N处为阴极，b应获得H2 ，A错误；电解池中，阳离子向阴极移动，N极为阴极，所以Na+透过阳离子交换膜向N极区移动，B正确；a处（阳极）Cl−放电生成Cl2 ，Na+通过阳离子交换膜移向阴极，所以c处一侧流出的是淡盐水 ，C正确；电解饱和食盐水时，Cl−在阳极放电生成Cl2，H2O在阴极放电生成H2和OH−，离子方程式为 ，D正确；故选A。 19.（24-25高二上·河南南阳·期中）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】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；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；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；电镀铜时，纯铜必须作为阳极，铁器作为阴极，D项错误；故选C。 20.（2025·广东·一模）一种厌氧氨氧化菌生物电解池处理生活含氮废水的工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．与导电碳布相连的一极为电源的负极 B．反应一段时间后，阴极区和阳极区溶液的均减小 C．理论上每将处理为，阳极区溶液减少 D．若该电池在高温下工作，其处理废水的效率会下降 【答案】C 【分析】左侧电极上转化为，转化为，N元素化合价升高，左侧为阳极，阳极总反应为，右侧为阴极，电极反应为，据此解答。 【解析】由分析可知，导电碳刷作阳极，故导电碳布是阴极，与导电碳布相连的一极为电源的负极，故A正确　 B．阳极总反应为，转移电子数目与迁移到右侧阴极区的H＋数目相等，因此随着反应进行，阳极区氢离子浓度增大，pH减小；阴极发生为，转移电子数目与迁移过来的H＋数目相等，因此随着反应进行，阴极区氢离子浓度增大，pH减小；故B正确；理论上每将处理为，转移6mol电子，生成1mol N2(28g)逸出，同时有6mol H＋(6g)迁移到右侧阴极区，因此阳极区溶液质量减少28g+6g =34g，故C错误；若该电池在高温下工作，厌氧氨氧化菌催化效果降低甚至失去活性，其处理废水的效率会下降，故D正确；故选C。 拓展培优 21.（24-25高二上·湖南常德·期末）浓差电池的原理是利用两极电解质溶液中浓度不同引起的电势差放电。实验室利用浓差电池探究电解饱和食盐水的装置如图(1)和图(2)所示。下列说法错误的是 A．图(1)中隔膜为阴离子交换膜 B．实验时应将线头与、与相连 C．图(1)装置工作时，最多向外电路提供0.4mol电子 D．工作一段时间后，向图(2)中铁棒电极附近的电解液中滴加酚酞试液，溶液变红色 【答案】C 【分析】图(1)装置放电时，左侧电极铜离子浓度减小，左侧电极为正极，电极反应式为：，右侧为负极铜离子浓度增大，电极反应式为：，图(2)装置中铁棒作阴极，与电池的负极相连，电极反应式为：，碳棒作阳极与电池的正极相连，电极反应式为：； 【解析】图(1)装置放电时，左侧电极铜离子浓度减小，左侧电极为正极，硫酸根离子由左侧室向右侧室迁移，则隔膜为阴离子交换膜，A正确；根据图(2)装置可判断，铁棒作阴极，应与电池的负极相连，碳棒作阳极，与电池的正极相连，故实验时应将线头a与d、b与c相连，B正确；当装置(1)两侧硫酸铜溶液浓度相同时，电池不再放电，即最终两边硫酸铜溶液的浓度为3mol/L，左侧放电铜离子的物质的量为(5mol/L-3mol/L)×0.05L=，结合电极反应式，最多向外电路提供电子，C错误；铁棒电极反应式为，故滴加酚酞试液，溶液变红色，D正确;故选C。 22.（24-25高二上·黑龙江佳木斯·期中）高铁酸盐在能源、环保等领域有着广泛的应用。某研究小组用电解法制取，装置示意图如下。 下列说法不正确的是 A．电极与外接直流电源的正极相连 B．电极上的电极反应为 C． X溶液是较浓溶液 D．A膜是阳离子交换膜，外电路中转移1，有1K+通过A膜 【答案】A 【分析】由图可知，电解法制取K2FeO4时，由装置示意图可知，Fe为阳极，电极反应式为，则Ni为阴极，电极反应式为，据此回答。 【解析】由上述分析可知，Ni电极为阴极，与外接直流电源的负极相连，故A错误；由分析可知，Fe为阳极，电极反应式为，故B正确；Ni为阴极，电极反应式为，阴极生成OH-，故K+通过A膜向阴极定向移动，则阴极KOH溶液浓度增大，X溶液是较浓KOH溶液，故C正确；Ni为阴极，电极反应式为，则A膜是阳离子交换膜，外电路中转移1mole-，有1molK+通过A膜，故D正确；故选A。 23.（24-25高二上·福建厦门·期中）我国科学家开发出在碱性海水里直接电解制氢的技术，原理如图1。MnOx隔水薄膜可阻挡Cl-与电极催化剂活性中心接触，离子交换膜选择性透过在电极A反应的物质，电极A含有M金属催化剂，发生电极反应过程如图2。下列说法不正确的是 A．离子交换膜为阴离子交换膜 B．每转移2mol电子，理论上电极B产生0.5mol气体 C．A极的电极反应式为4OH--4e-＝O2↑+2H2O D．去掉MnOx隔水薄膜后电极A会产生Cl2 【答案】B 【分析】由图2可知，电极A在金属M催化剂作用下发生失电子的氧化反应，电极反应式为：4OH--4e-＝O2↑+2H2O，故电极A为阳极，电极B为阴极。 【解析】离子交换膜允许参与电极A反应的氢氧根通过，为阴离子交换膜。A项正确；由分析可知，电极B为阴极，电极反应式为：2H++2e-＝H2↑，每转移2 mol电子，理论上电极B产生1 mol氢气，B项错误；根据图2可知，电极A的电极反应式为4OH--4e-＝O2↑+2H2O，C项正确；若去掉MnOx隔水薄膜，Cl-会在阳极A电极失去电子发生氧化反应生成Cl2，D项正确；故选B。 24.（24-25高二上·山东枣庄·期末）下图为阳离子交换膜法电解(直流电源省略)饱和食盐水原理示意图。下列说法错误的是 A．从C口逸出的气体是 Cl2 B．每生成 22.4 L H2，同时产生2 mol NaOH C．阳离子交换膜左侧的食盐水浓度逐渐减小 D．从B口加入含少量NaOH的水溶液，NaOH作用为增强导电能力 【答案】B 【分析】钠离子移向阴极，故右侧为阴极，左侧为阳极；电解饱和食盐水的化学方程式为：，阳极产物为氯气，电极反应为：，阴极产物为氢氧化钠和氢气，电极反应为：；A处通入饱和食盐水，左侧出口为淡盐水，C出口逸出的气体为氯气；B处加入含少量NaOH的水溶液，右侧出口为浓NaOH溶液，E出口逸出的气体为氢气，据此分析； 【解析】根据分析可知，从C口逸出的气体是 Cl2，A正确；无压强和温度，无法计算，B错误；根据分析可知，A处通入饱和食盐水，左侧出口为淡盐水，C正确；根据分析可知，B处加入含少量NaOH的水溶液，NaOH作用为增强溶液导电能力，出口为浓NaOH溶液，D正确；故选B。 25．如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答下列问题。 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是电解池的________，材料是________，电极反应式为______________________；B极是电解池的________，材料是________，主要电极反应式为____________________。 (2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈________色。 (3)若甲池阴极增重12.8 g，则乙池阳极放出的气体在标准状况下的体积为________(不考虑气体溶解情况)。 【答案】(1)阴极　 纯铜　 Cu2＋＋2e－===Cu　阳极　粗铜　Cu－2e－===Cu2＋　(2)红　(3)4.48 L 【解析】(2)Fe极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，溶液中生成OH－，显碱性，遇酚酞呈红色。(3)甲池阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，生成铜的物质的量n(Cu)＝＝0.2 mol，转移电子0.4 mol；乙池阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，由电子守恒知，n(Cl2)＝0.2 mol，在标准状况下的体积为4.48 L。 26．电解法处理氮氧化物生产HNO3或硝酸盐有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。 电解NO制备NH4NO3原理如图1所示： (1)阳极为_________(填“X”或“Y”)，Y的电极反应式为_______________________________________。 (2)为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为________________。 (3)用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可制备硝酸。电解时NO2发生反应的电极反应式为_______________________________________________________________。 (4)若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________ mol。 【答案】(1)Y　NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋　(2)NH3　(3)NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋ (4)0.1 【解析】(1)电解NO制备NH4NO3时，在阳极上NO失电子发生氧化反应，电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋。 (2)在阳极上获得硝酸，为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充氨。 (3)根据图2知，电解时，左室中电极上氢离子放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上通入的是NO2，生成的是硝酸，所以阳极上NO2失电子和水生成硝酸，电极反应式为NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋。 (4)n(NO2)＝0.1 mol，阳极反应式为NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋，有0.2 mol氢离子生成，因为有0.1 mol硝酸生成，则有0.1 mol氢离子进入阴极室。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1章 化学反应与能量转化 第3节 电能转化为化学能 第2课时 电解原理的应用 教学目标 1.通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能相互转化的实际意义及其重要应用。 2.能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用， 3.建立守恒法解答电解相关计算的思维模型，培养证据推理与模型认知的学科核心素养。 重点和难点 重点：氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理。 难点：守恒法解答电解相关计算。 ◆知识点一 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 。 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 。 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑( 反应)。 ②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成 。其中H＋是由水电离产生的。 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－( 反应)。 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 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 与阳极产生的 混合发生爆炸，也能避免 与阴极产生的 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。 即学即练 1．关于电解NaCl溶液，下列叙述正确的是(　　) A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 B．若向阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C．若向阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色 D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 2．如图是工业电解饱和食盐水的原理示意图，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 ◆知识点二 电镀 电冶金 1．电镀与电解精炼 电镀是一种利用 原理在某些金属表面镀上一薄层其他 或 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 (含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件金属 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 Cu2＋浓度 ，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 获得电子变成 的过程。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较 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↑。 【特别提醒】 (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。 即学即练 1．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　②将银片接在电源的正极　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4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　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 2．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性：Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍 一、钠与酸、碱、盐溶液反应的实质 1．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)串联电路中各电解池转移的电子总数相等。 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。 2．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。 电解计算时常用的定量关系为4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。 3．电解计算的步骤 (1)正确书写电极反应式(特别要注意阳极材料)。 (2)注意溶液中有多种离子共存时，要确定离子放电的先后顺序。 (3)根据得失电子守恒，列出关系式进行计算。 实践应用 1．在100 mL H2SO4和CuSO4的混合溶液中，用石墨作为电极进行电解，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，则原混合溶液中Cu2＋的物质的量浓度为(　　) A．0.1 mol·L－1 B．0.2 mol·L－1 C．1 mol·L－1 D．2 mol·L－1 2．将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL的溶液，用石墨作为电极电解一段时间后，在一极析出0.3 mol Cu，此时在另一极收集到气体的体积为(标准状况)(　　) A．4.48 L B．5.6 L C．6.72 L D．7.84 L 3．用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入(　　) A．0.1 mol CuO B．0.1 mol CuCO3 C．0.075 mol Cu(OH)2 D．0.05 mol Cu2(OH)2CO3 二、离子交换膜在电解中的应用 1．常见的离子交换膜 离子交换膜又叫隔膜，由特殊高分子材料制成。离子交换膜分为以下几类： (1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 (4)双极膜，亦称双极性膜，膜的一侧为阳膜，只允许阳离子通过，另一侧为阴膜，只允许阴离子通过。 2．离子交换膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3．“离子交换膜”电解池的解题步骤 第一步，分清离子交换膜的类型，判断允许哪种离子通过离子交换膜。 第二步，写出电极反应式，判断离子交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷守恒判断离子迁移方向。 第三步，分析离子交换膜的作用。在产品制备中，离子交换膜的作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 4．离子交换膜的相关计算 (1)迁移离子所带的电荷总数等于外电路上转移的电子总数。 (2)溶液质量变化等于电极反应引起的变化和离子迁移引起的变化之和。 实践应用 1.钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是(　　) A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大 B．生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变 D．电解总反应：2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋ 2.如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是(　　) A．a是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D．当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下) 考点一 电解饱和食盐水 【例1】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．该装置是将电能转化为化学能 【变式1-1】氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合，相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是(　　) A．电解池的阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．通入空气的电极为负极 C．电解池中产生2 mol Cl2时，理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2 D．a、b、c的大小关系为a>b＝c 【变式1-2】下列有关工业生产氯气的说法正确的是(　　) A．工业上常用电解熔融氯化钠生产氯气 B．电解饱和氯化钠溶液可得到金属钠、氯气和氢气 C．每生产1 t氯气同时可得到1 t氢气 D．电解饱和食盐水制氯气的工业又称“氯碱工业” 考点二 电镀 电冶金 【例2】利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　) A．通电后，Ag＋向阳极移动 B．银片与电源负极相连 C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 【变式2-1】利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是(　　) A．电解时以纯铜作阳极 B．电解时阴极发生氧化反应 C．粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－===Cu2＋ D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥 【变式2-2】在800～1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．a为电源的正极 B．石墨电极上发生还原反应 C．阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ D．每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子 考点三 电解的有关计算 【例3】在标准状况下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生12.8 g铜时，阳极放出的气体是(　　) A．1.12 L H2 B．1.12 L O2 C．2.24 L H2 D．2.24 L O2 【变式3-1】有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一段时间，测得电极增重总和2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为(　　) A．4∶1 B．1∶1 C．4∶3 D．3∶4 【变式3-2】用石墨作电极电解1 000 mL硝酸钾和硝酸铜的混合溶液，当通电一段时间后，两极都收集到112 mL气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为1 000 mL，则电解后溶液的pH为(　　) A．4 B．3 C．2 D．1 考点四 离子交换膜 【例4】高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中的离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是(　　) A．阳极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O B．甲溶液可循环利用 C．离子交换膜a是阴离子交换膜 D．当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成 【变式4-1】一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a为直流电源的正极 B．阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ C．工作时，乙池中溶液的pH不变 D．若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 mol气体 【变式4-2】利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移 B．电极b上的反应为CO2＋8HCO－8e－===CH4＋8CO＋2H2O C．电解过程中化学能转化为电能 D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变 基础达标 1．用铁棒和铜棒作为电极，模拟在铁棒上镀铜，实验装置如图所示，下列判断正确的是(　　) A．溶液中阳离子移向b电极发生还原反应 B．铜棒的材质必须用纯铜 C．电解一段时间后加Cu(OH)2固体使溶液恢复原来的浓度 D．该实验过程中电解质溶液的pH会不断减小 2．餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观等目的。下列关于铁表面镀银的说法不正确的是(　　) A．电路中每通过1 mol e－，阴极析出1 mol银 B．铁电极应与电源负极相连 C．阳极电极反应式为Ag－e－=== Ag＋ D．电镀液需要不断更换 3．海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正确的是(　　) A．两个电极必须都用惰性电极 B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极 C．电解熔融状态的氯化镁 D．电解氯化镁的水溶液 4.粗铜中含有Fe、Zn、Ni等杂质，用如图装置精炼铜。下列有关说法正确的是(　　) A．a是粗铜、b是纯铜 B．反应前后 CuSO4溶液的浓度保持不变 C．阴极电极反应为 Cu2＋＋2e－===Cu D．电解过程中，a、b两极质量的变化量一直相等 5．下列叙述正确的是(　　) A．电镀时，通常把待镀的金属制品作为阳极 B．氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．电解熔融的NaCl，在阳极能得到Na D．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作为阳极 6．将两个惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解，当电解质溶液的pH从6变为3时(设电解时阴极没有H2逸出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略)，则电极上析出银的质量是(　　) A．27 mg B．54 mg C．108 mg D．216 mg 7.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　) A．通电后，Ag＋向阳极移动 B．银片与电源负极相连 C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 8.某小组用如图装置模拟电镀铜和精炼铜。下列说法不正确的是(　　) A．电镀铜和精炼铜时，Y上的电极反应都是Cu2＋＋2e－===Cu B．电镀铜时，Y 电极为待镀的金属制品 C．精炼铜时，X 电极是粗铜，比铜活泼的金属最终变成阳极泥 D．电镀铜时，X 电极是铜，溶液中的Cu2＋浓度保持不变 9．电解100 mL含c(H＋)＝0.30 mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是(　　) A．0.10 mol/L Ag＋　　 B．0.20 mol/L Zn2＋ C．0.20 mol/L Cu2＋ D．0.20 mol/L Pb2＋ 10．常温下，NCl3是一种黄色黏稠状液体，是制备新型水消毒剂ClO2的原料，可以采用如图所示装置制备NCl3。下列说法正确的是(　　) A．每生成1 mol NCl3，理论上有4 mol H＋经质子交换膜由右侧向左侧迁移 B．可用湿润的淀粉KI试纸检验气体M C．石墨极的电极反应式为NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋ D．电解过程中，质子交换膜右侧溶液的pH会减小 综合应用 11.（24-25高二上·陕西安康·期末）我国科学家利用如图所示的装置处理、废液，同时高效合成氨气(氨气可从碱溶液中挥发)，离子交换膜只允许通过。下列说法错误的是 A．电极a接电源正极 B．由电极区移向电极区 C．电解过程中，电极区溶液的升高 D．电路中每转移电子时，理论上电极区溶液的质量减少 12.（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： 13.（24-25高二上·湖南郴州·期末）漂白粉和漂粉精是常用的消毒用品，有效成分均为，相应的生产流程如图。 下列说法不正确的是 A．漂白粉与漂粉精的区别是漂粉精中次氯酸钙的质量百分数更大 B．①中在阳极产生 C．④为氧化还原反应 D．②中反应的离子方程式为 14.（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 15.（24-25高二上·陕西榆林·期末）利用下图所示装置可处理含的废气。下列说法正确的是 A．电解池中惰性电极为阴极 B．溶液在反应过程中可循环利用 C．反应池中的离子方程式： D．电解池总反应的化学方程式： 16.（24-25高二下·江苏盐城·期中）研究表明以N2为氮源电解可直接制备HNO3，其原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．a为电源负极 B．电解一段时间后，阴极区溶液pH降低 C．电解时阳极电极反应式为N2＋6H2O＋10e-=2＋12H＋ D．若转移1 mol电子，可获得标准状况下11.2 L H2 17.（24-25高二下·江苏南通·期中）以甲烷燃料电池为电源电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图所示，下列叙述错误的是 A．燃料电池通入氧气的电极接电解池的X电极 B．N室中：a%>b% C．膜I、III为阳离子交换膜，膜II为阴离子交换膜 D．理论上每生成1mol产品，需消耗甲烷的体积为2.8L(标况) 18.（24-25高二上·北京房山·期中）降低能耗是氯碱工业发展的方向。氯碱工业示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．该装置a处获得，b处获得 B．该装置中透过阳离子交换膜向N极区移动 C．该装置中c处一侧流出的是淡盐水 D．电解饱和食盐水的离子方程式是： 19.（24-25高二上·河南南阳·期中）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 20.（2025·广东·一模）一种厌氧氨氧化菌生物电解池处理生活含氮废水的工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．与导电碳布相连的一极为电源的负极 B．反应一段时间后，阴极区和阳极区溶液的均减小 C．理论上每将处理为，阳极区溶液减少 D．若该电池在高温下工作，其处理废水的效率会下降 拓展培优 21.（24-25高二上·湖南常德·期末）浓差电池的原理是利用两极电解质溶液中浓度不同引起的电势差放电。实验室利用浓差电池探究电解饱和食盐水的装置如图(1)和图(2)所示。下列说法错误的是 A．图(1)中隔膜为阴离子交换膜 B．实验时应将线头与、与相连 C．图(1)装置工作时，最多向外电路提供0.4mol电子 D．工作一段时间后，向图(2)中铁棒电极附近的电解液中滴加酚酞试液，溶液变红色 22.（24-25高二上·黑龙江佳木斯·期中）高铁酸盐在能源、环保等领域有着广泛的应用。某研究小组用电解法制取，装置示意图如下。 下列说法不正确的是 A．电极与外接直流电源的正极相连 B．电极上的电极反应为 C． X溶液是较浓溶液 D．A膜是阳离子交换膜，外电路中转移1，有1K+通过A膜 23.（24-25高二上·福建厦门·期中）我国科学家开发出在碱性海水里直接电解制氢的技术，原理如图1。MnOx隔水薄膜可阻挡Cl-与电极催化剂活性中心接触，离子交换膜选择性透过在电极A反应的物质，电极A含有M金属催化剂，发生电极反应过程如图2。下列说法不正确的是 A．离子交换膜为阴离子交换膜 B．每转移2mol电子，理论上电极B产生0.5mol气体 C．A极的电极反应式为4OH--4e-＝O2↑+2H2O D．去掉MnOx隔水薄膜后电极A会产生Cl2 24.（24-25高二上·山东枣庄·期末）下图为阳离子交换膜法电解(直流电源省略)饱和食盐水原理示意图。下列说法错误的是 A．从C口逸出的气体是 Cl2 B．每生成 22.4 L H2，同时产生2 mol NaOH C．阳离子交换膜左侧的食盐水浓度逐渐减小 D．从B口加入含少量NaOH的水溶液，NaOH作用为增强导电能力 25．如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答下列问题。 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是电解池的________，材料是________，电极反应式为______________________；B极是电解池的________，材料是________，主要电极反应式为____________________。 (2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈________色。 (3)若甲池阴极增重12.8 g，则乙池阳极放出的气体在标准状况下的体积为________(不考虑气体溶解情况)。 26．电解法处理氮氧化物生产HNO3或硝酸盐有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。 电解NO制备NH4NO3原理如图1所示： (1)阳极为_________(填“X”或“Y”)，Y的电极反应式为_______________________________________。 (2)为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为________________。 (3)用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可制备硝酸。电解时NO2发生反应的电极反应式为_______________________________________________________________。 (4)若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________ mol。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$