第3节 电能转化为化学能——电解（7大题型专项训练）化学鲁科版2019选择性必修1

第3节 电能转化为化学能——电解 · 题型01 电解的原理 · 题型02 电解的规律 · 题型03 氯碱工业 · 题型04 电解精炼、电镀 · 题型05 电解原理的应用 · 题型06 电解液的恢复 · 题型07 电解的相关计算 题型01 电解的原理 1.电解和电解池 (1)电化学是以电能和化学能之间的相互转化及转化过程中的有关规律为主要研究内容的科学。 (2)电解：将直流电通过熔融电解质或电解质溶液，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 (3)电解池：将电能转化为化学能的装置。 (4)电解池的构成条件 ①直流电源，②两个电极，③电解质溶液或熔融电解质，④形成闭合回路。 2.电解原理 3.原电池与电解池的比较 工作原理 电极反应 装置构成条件 反应类型 能量转化 原电池 氧化还原反应 化学能→电能 负极：氧化反应 电极反应物、电极材料、离子导体、电子导体 正极：还原反应 电解池 电能→化学能 阳极：氧化反应 电极反应物、电极材料、离子导体、电子导体、直流电源 阴极：还原反应 【典例1】关于电解池的叙述不正确的是 A．与电源正极相连的是电解池的阴极 B．电解质溶液中的阳离子向阴极移动 C．在电解池的阳极发生氧化反应 D．电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极 【答案】A 【详解】A、电解池中，与外接电源负极相连的为阴极，与正极相连的为阳极，选项A不正确； B、在电解质溶液中，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，选项B正确； C、电解池中，阳极上失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应，选项C正确； D、电子从电源的负极沿导线流向电解池阴极，从电解池阳极流向电源正极，电子不进入电解质溶液，选项D正确； 答案选A。 【变式1-1】如图所示装置中，属于电解池的是 A．   B．   C．   D．   【答案】C 【详解】A．电解池是把电能转化为化学能的装置，A没有电源，属于原电池，故A错误；B．B装置也没有电源，故B错误； C．C为电解氯化铜溶液的装置图，故C正确； D．没有形成闭合回路，不能构成电池，故D错误； 故选：C。 【变式1-2】一种采用和为原料制备的装置示意图如下。下列说法错误的是 A．电解池内电路中电流的流向为： B．电解过程中，需要不断补充固体氧化物电解质 C．电解一段时间，阴极和阳极产物的物质的量之比为 D．电路中转移电子，阴极区质量增加 【答案】B 【分析】根据题干和图中信息，该装置为电解池，阳极（a）反应式为：，阴极(b)的电极反应式为：，据此分析； 【详解】A．电解池内电路中向阳极移动，电解池内电路中电流的流向为：，A正确； B．阴、阳极电极反应生成和消耗的相等，所以电解质中的的量不变，不需要不断补充固体氧化物电解质，B错误； C．根据电极反应式，（阴极产物）和（阳极产物）的物质的量之比为，C正确； D．电路中转移电子，阴极区产生3molO2-，质量增加3×16g/mol=48g，D正确； 故选B 【变式1-3】石河子大学设计了一种S掺杂的新型电催化剂，用于碱性环境下甲醇氧化辅助电解水制氢，电解装置如图。下列说法错误的是 A．a极电势低于b极电势 B．b极反应为 C．转移电子理论上有个向a极迁移 D．该新型催化剂提高了电荷转移速率 【答案】C 【分析】由图可知，与直流电源负极相连的a极为电解池的阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，b极为阳极，碱性条件下甲醇在阳极失去电子发生氧化反应生成甲酸根离子和水，电解池工作时，氢氧根离子移向b极。 【详解】A．由分析可知，与直流电源负极相连的a极为电解池的阴极，b极为阳极，则a极电势低于b极电势，故A正确； B．由分析可知，b极为阳极，碱性条件下甲醇在阳极失去电子发生氧化反应生成甲酸根离子和水，故B正确； C．由分析可知，与直流电源负极相连的a极为电解池的阴极，b极为阳极，则电解池工作时，氢氧根离子移向b极，故C错误； D．该新型催化剂能降低了反应的活化能，提高了电荷转移速率，故D正确； 故选C。 题型02 电解的规律 1.放电规律 (1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等)时，离子的放电顺序： ①阳极：溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：>I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。 ②阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>…… (2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)时，电极本身先放电，电极反应式为M-ne-===Mn+。 2.用惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 阴极反应式 4H++4e-===2H2↑ 4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 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 CuCl2 阳极反应式 2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ Cu2++2e-===Cu pH变化 增大 - 复原加入物质 HCl CuCl2 (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl--2e-===Cl2↑ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ 2Cu2++4e-===2Cu pH变化 增大 减小 复原加入物质 HCl CuO或CuCO3 【典例2】一种采用金属有机框架(MOF)催化剂电催化还原为CO的装置原理如图所示。下列有关叙述正确的是 A．该装置把化学能转变为电能 B．电极b的电极反应式为 C．电极a上生成时，理论上可还原 D．选用合适的催化剂，该装置也可将转化为、等 【答案】D 【分析】分析图像可知，电极b上发生的是CO2的还原反应，则电极b为阴极，发生反应，电极a上发生的是H2O的氧化反应，电极a为阳极，发生反应，以此解答； 【详解】A．该装置为电解池装置，将电能转化成化学能，A错误； B．由分析可知，电极b为阴极，发生还原反应，电极反应式为，B错误； C．未给出标准状况，无法通过物质的量计算气体体积，C错误； D．不同的催化剂具有不同的选择性，使用合适的催化剂，利用该装置也可能将转化为、等，D正确； 故选D。 【变式2-1】粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)。下列叙述正确的是 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只有Cu和Pt 【答案】D 【分析】粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，由氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋，可知还原性：Fe＞Ni＞Cu，Cu、Pt活泼性弱于Ni，电解法制备高纯度的镍时，粗镍为阳极、纯镍为阴极，含Ni2＋的盐溶液为电解质溶液。 【详解】A．阳极发生氧化反应，Zn、Fe活泼性强于镍，参与阳极放电的有Zn、Fe、Ni，其电极反应式有：Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+，故A错误； B．电解过程中，阳极电极反应有：Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+，阴极电极反应式为Ni2+＋2e-=Ni，阴阳两极转移电子物质的量相等，则阳极质量的减少与阴极质量的增加可能不相等，故B错误； C．电解时含Ni2＋的盐溶液为电解质溶液，电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Ni2＋和Zn2+，故C错误； D．Fe、Zn、Cu、Pt中只有Cu和Pt的活泼性弱于Ni，则电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt，故D正确； 故答案为：D。 【变式2-2】2023年9月25日，中国科学院物化研究员提出协同的异一均相电催化过程，绕过与直接反应的热力学限制，采用下图所示装置制备。下列有关说法正确的是 A．X电极为负极 B．b电极的电极反应有 C．b极区反应过程中，起催化作用 D．总反应 【答案】D 【分析】由图可知，b电极上O2→H2O2、Fe3+→Fe2+，均发生还原反应，b为阴极，则X为电源正极、Y为负极。 【详解】A．b电极上O2→H2O2、Fe3+→Fe2+，均发生还原反应，b为阴极，Y为电源负极，则X为电源正极，故A错误； B．b电极区生成硝酸，溶液呈酸性，b电极的电极反应有，故B错误； C．b极区是阴极反应产物，不是催化剂，故C错误； D．根据图示，电解反应物是N2、O2、H2O，生成物是硝酸，总反应，故D正确； 答案选D。 【变式2-3】科学家研究的新型电化学装置实现了在常温常压下，KOH电解质加速羰基中间体缩合高效合成。 下列说法正确的是 A．阳极的电极反应之一为： B．过程中两极室电解质溶液pH不变 C．每生成1mol，阴极至少有3mol H2生成 D．反应①的反应类型为取代反应 【答案】AC 【分析】 如图可知，左侧、均发生氧化反应，则左侧为阳极，右侧为阴极；阳极的反应包含、两个反应，阴极的反应为，据此分析解答。 【详解】 A．左侧为阳极，被氧化为，电极反应之一为：，A正确； B．当转移2mol电子时，有2mol在阳极参与电极反应，同时有通过离子交换膜向阳极移动，但阳极生成水，pH减小，阴极消耗水生成氢氧根离子，pH增大，B错误； C．每生成1mol，则需要1mol，2mol，根据电极反应可知，共转移6mol电子，则阴极至少有3mol生成，C正确； D．反应①先发生醛基的加成反应形成羟基，再发生羟基的消去反应形成碳碳双键，不是取代反应，D错误； 故选AC。 题型03 氯碱工业 1.实验室电解饱和食盐水 (1)实验装置 (2)实验现象 ①阳极上有刺激性气味的黄绿色气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。 ②阴极上有无色气体产生，阴极附近溶液变红色。 (3)原理分析 ①通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na+、Cl-、H+、OH-。 ②通电后，Na+、H+移向阴极，Cl-、OH-移向阳极。 阳极：离子放电顺序为Cl->OH-，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑； 阴极：离子放电顺序为H+>Na+，电极反应式为2H++2e-===H2↑。 因H+放电，故阴极区生成NaOH。 (4)电解的总反应式 化学方程式：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH； 离子方程式：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。 2.氯碱工业 工业上，用隔膜阻止OH-移向阳极，则Na+和OH-可以在阴极附近的溶液中富集，这样就可以从阴极溶液中得到NaOH。这就是电解食盐水制备烧碱的原理，也称作氯碱工业。 【典例3】下图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法正确的是 A．从E口逸出的气体是 Cl2 B．从B口加入含少量NaOH的水溶液，NaOH起增强导电性作用 C．每生成 22.4 L Cl2，同时产生2 mol NaOH D．阳离子交换膜左侧的食盐水浓度逐渐变大 【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，阴极产物为氢氧化钠和氢气。A处通入饱和食盐水，左侧出口为淡盐水；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。 【详解】A．根据分析，E出口逸出的气体为氢气，A错误； B．根据分析，从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性，B正确； C．没有指明标准状况，无法计算，C错误； D．阳离子交换膜左侧为阳极，阳极氯离子放电生成氯气，钠离子向阴极迁移，阳极区食盐水浓度逐渐减小，D错误； 故选：B。 【变式3-1】如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。下列正确的是 A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H++2e-=H2↑ B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高 C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极保护法 D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001 mol 气体 【答案】B 【详解】A．K1闭合构成原电池，铁是活泼的金属，铁棒是负极，铁失去电子，铁棒上发生的反应为Fe-2e－＝Fe2＋，A不正确； B．K1闭合构成原电池，铁棒是负极，铁失去电子，石墨棒是正极，溶液中的氧气得到电子转化为OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，B正确； C．K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电产生氢气，铁不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，C不正确； D．K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气，石墨棒是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，电极反应式分别为2H＋＋2e－＝H2↑、2Cl－－2e－＝Cl2↑，电路中通过0.002NA个电子时，两极均产生0.001mol气体，共计是0.002mol气体，D不正确； 答案选B。 【变式3-2】如图为电解饱和食盐水的简单装置，下列有关说法正确的是(　　) A．电解一段时间后，向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色 B．蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应 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 【详解】A．铁电极是阴极，电极反应：2H++2e-═H2↑，碳棒做阳极，电极反应：2Cl--2e-═Cl2↑，在阴极附近产生氢气和大量的氢氧根离子，在阳极附近放氯气和聚集大量的钠离子，蛋壳在该电解池中起到隔膜作用，蛋壳内的溶液无碱性，滴加酚酞，不变红，故A错误； B．铁电极是阴极，阴极发生得电子的还原反应，故B错误； C．铁电极是阴极，电极反应：2H++2e-═H2↑，生成的气体不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，故C错误； D．铁电极是阴极，电极反应：2H++2e-═H2↑，碳棒做阳极，电极反应：2Cl-═Cl2↑+2e-，在阴极附近产生氢气和大量的氢氧根离子，在阳极附近放氯气和聚集大量的钠离子，蛋壳在该电解池中起到隔膜作用，可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触，故D正确； 故答案为：D。 【变式3-3】氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气和烧碱等化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空： （1）电解饱和食盐水的离子方程式为 。 （2）氢氧化钠溶液从图中 （填“a”、“b”、“c”或“d”）位置流出。 （3）有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如图所示(电极未标出)。通入氢气的电极的电极反应式为 ，燃料电池中阳离子的移动方向 （“从左向右”或“从右向左”）。电解池中产生2molCl2，理论上燃料电池中消耗O2的物质的量为 。a、b、c的大小关系为 。 【答案】 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ d 负极 从左向右 1mol c＞a＞b 【分析】（1）电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气； （2）电解槽中阴极是氢离子放电生成氢气，水电离平衡正向进行氢氧根离子浓度增大； （3）分析题给装置图知，该装置是以碱性氢氧燃料电池电解饱和食盐水的装置。 【详解】（1）电解饱和食盐水，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，氢离子在阴极得到电子生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大生成氢氧化钠，反应的离子方程式：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑； （2）电解槽中阴极是氢离子放电生成氢气，水电离平衡正向进行氢氧根离子浓度增大，生成氢氧化钠溶液，NaOH溶液的出口为d； （3）根据燃料电池的工作原理：负极是燃料氢气发生失电子的氧化反应，正极是氧气发生得电子得还原反应，则通氢气的电极为负极；原电池中，阳离子交换膜使阳离子通过，阳离子移向正极，从左向右； 电解池中产生2mol Cl2，依据电子守恒，结合电极反应式O2+4e-+2H2O=4OH-，4Cl--4e-=2Cl2↑，计算得到消耗氧气1mol； 燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%小于c%，负极氢气失电子生成氢离子消耗氢氧根离子，所以b%＜a%，得到b%＜a%＜c%，即c＞a＞b。 题型04 电解精炼、电镀 1.铜的电解精炼 (1)粗铜成分 ①主要成分：Cu。 ②杂质金属：比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等；不如铜活泼的有Ag、Pt、Au等。 (2)装置 (3)电解精炼的电极反应 (4)电解精炼的结果 粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe、Ni等失去电子形成的阳离子进入溶液；不如铜活泼的金属Ag、Au、Pt等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，与其他不溶性杂质混在一起形成阳极泥；阴极上得到精铜。 2.电镀 (1)定义：应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。 (2)目的：提高金属的抗腐蚀能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。 (3)电镀池的设计 一般都是用含有镀层金属离子的盐溶液作电镀液；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；镀件与直流电源的负极相连，作为阴极。 (4)案例(铁钉镀铜实验) 阴极 铁钉(镀件)，电极反应：Cu2++2e-===Cu 阳极 铜片(镀层金属)，电极反应：Cu-2e-===Cu2+ 离子导体 硫酸铜溶液 装置图与实验现象 3.电解法用于冶炼较活泼的金属 金属 电极反应 总反应 钠 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：2Na++2e-===2Na 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 铝 阳极：6O2--12e-===3O2↑ 阴极：4Al3++12e-===4Al 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 镁 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：Mg2++2e-===Mg MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 【典例4】下列实验装置符合实验目的的是 A．粗铜的精炼 B．验证电解饱和NaCl溶液(含酚酞)的产物 C．在铁制品上的镀铜 D．设计原电池 【答案】B 【详解】A.粗铜的精炼装置中，粗铜作阳极，接电源正极，精铜作阴极，接电源负极，A项错误； B.电流流出的电极为正极，则碳棒电极作阳极，阳极上发生氧化反应生成，氧化生成，使淀粉溶液变蓝，铁棒电极作阴极，阴极上发生还原反应生成，用向下排空气法收集，B项正确； C.在铁制品上镀铜，则待镀铁制品作阴极，连接电源负极，Cu作阳极，连接电源正极，C项错误； D.Fe与能发生氧化还原反应生成，左边烧杯中应该是氯化亚铁溶液，右边烧杯中应该是氯化铁溶液，D项错误。 答案选B。 【变式4-1】若在铜片上镀银，下列叙述正确的是 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4OH--4e-= O2↑＋2H2O ⑤需用硫酸铜溶液为电镀液 ⑥需用硝酸银溶液为电镀液 A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥ 【答案】B 【分析】根据电镀原理，若在铜片上镀银，铜做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，电极反应式为Ag++e-=Ag；银做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，电极反应式为Ag-e-=Ag+；电解质溶液为硝酸银溶液。 【详解】①将铜片接在电源的负极上，故①错误； ②银做电解池的阳极，与电源正极相连，故②正确； ③在铜片上，电解质溶液中的Ag+得到电子发生还原反应生成Ag，电极反应式为Ag++e-=Ag，故③正确； ④在银片上，Ag失电子发生氧化反应生成Ag+，电极反应式为Ag-e-=Ag+，故④错误； ⑤用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液，不能选用硫酸铜溶液为电镀液，故⑤错误； ⑥用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液，可以选用硝酸银溶液为电镀液，故⑥正确； 综上所述，正确的有②③⑥；故选B。 【变式4-2】下列图示中关于铜电极的连接错误的是 A．铜锌原电池 B．电解精炼铜 C．在镀件上镀铜 D．电解氯化铜溶液 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．锌、铜、稀硫酸原电池中，锌作负极，铜作正极，A正确； B．电解精炼铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，精铜作阴极，与电源负极相连，B正确； C．在镀件上镀铜时，镀件作阴极，与电源负极相连，镀层金属铜作阳极，与电源正极相连，C错误； D．电解氯化铜溶液时，铜电极不参予电极反应，则铜作阴极，与电源负极相连，D正确； 故选C。 【变式4-3】对金属制品进行抗腐蚀处理可延长其使用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法： 以铝材为阳极，在溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 。 (2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 。 (3)利用下图装置可以模拟铁的两种电化学防护的方法：若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于 (填“M”或“N”)处。若X为锌，开关K置于 (同上)处，该电化学保护法称为 。 【答案】(1) (2)用铜作阳极可补充溶液中消耗的，保持溶液中浓度恒定 (3) N M 牺牲阳极阴极保护法 【详解】（1）活泼金属铝作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为Al2O3，由此可得阳极的电极反应式为。 （2）镀铜时阴极上铜离子放电，因此用铜作阳极可补充溶液中消耗的，保持溶液中浓度恒定。 （3）若X为碳棒，则只能用外加电流的阴极保护法减缓铁的腐蚀，此时开关K应置于N处，铁与电源的负极相连作阴极被保护。若X为Zn，K置于M处，构成原电池，锌是负极，铁是正极，铁被保护，其保护原理为牺牲阳极的阴极保护法。 题型05 电解原理的创新应用 电解原理的创新应用包括的有：在物质的转化与制备、水处理、废物回收利用等方面的应用 配平电极反应式的思路方法 步骤1：运用得失电子守恒，配平变价物质的计量数和得失电子数。 步骤2：运用电荷守恒，配平H+或OH-等离子的计量数。 一般，强酸性环境用H+调电荷；强碱性环境用OH-调电荷。其他情况：生成物中加H+或OH-。 步骤3：运用质量守恒配平其他物质的计量数，如H2O等。 【典例5】一种电化学处理氨氮污染废水的装置如图所示。已知：Cl•与HO•为自由基，自由基之间结合生成的分子也可将氧化为。下列说法正确的是 A．电极电势：a电极<b电极 B．自由基HO·氧化的离子方程式为 C．相同数目的自由基结合生成的分子不同，标准状况下产生的体积不同 D．左室溶液pH下降，说明参加反应的数目大于数目 【答案】B 【详解】A．由图可知a电极上转化为、转化为，均发生失电子的氧化反应，所以a为阳极，b为阴极。电极电势阳极高于阴极，即电极电势：a电极>b电极，A错误； B．氧化生成，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，离子方程式为，B正确； C．、，、氧化时，根据得失电子守恒，相同数目的自由基结合成的分子，氧化生成的物质的量相同，标准状况下体积也相同 ，C错误； D．转化为、转化为，、氧化的反应分别为、，左室溶液pH下降，说明生成增多，从反应看参加反应的数目小于数目 ，D错误； 故答案选B。 【变式5-1】在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基()处理含苯酚废水、含甲醛废水，原理如图(已知双极膜中的解离为和)。下列说法错误的是 A．双极膜中的透过膜b向M极移动 B．电解池总反应为： C．处理等物质的量的甲醛和苯酚理论上消耗物质的量之比为1：7 D．每处理9.4g苯酚，理论上消耗标况下氧气的体积为15.68L 【答案】D 【分析】M电极：O2+2e-+2H+=2·OH，N电极：H2O-e-=·OH+H+，总反应为，·OH氧化苯酚和甲醛为CO2，据此解答： 【详解】A．M电极消耗H+，N电极产生H+，H+由N极向M极移动，故A正确； B．据分析，电解池总反应为，故B正确； C．每1mol苯酚转化为CO2，转移电子为28mol，需要28mol·OH，每1mol甲醛转化为CO2，转移电子为4mol，需要4mol·OH，处理等物质的量的甲醛和苯酚理论上消耗·OH物质的量之比为28：4=7：1，故C正确； D．每1mol苯酚转化为CO2，转移电子为28mol，需要28mol·OH，则每处理9.4g苯酚(即0.1mol)，需要2.8mol·OH，消耗1.4mol氧气，氧气体积为1.4mol×22.4L/mol=31.36L，故D错误； 故答案为D。 【变式5-2】利用电解原理吸收并实现的脱除，装置如图所示。是弱酸，忽略与水的反应。下列说法错误的是 A．极为负极 B．隔膜为质子交换膜 C．阴极电极反应式： D．在相同条件下，吸收和的体积比为 【答案】D 【分析】根据图示，左边反应室经反应后生成H2S2O4，S元素的化合价降低，电源a是负极，b是正极，电解池中，硫酸的浓度增大，H+应该向左边移动，所以离子交换膜应该是阳离子交换膜 【详解】A．根据分析，电源a是负极，b是正极，A正确； B．右边阳极室发生反应，硫酸的浓度增大，H+应该向左边移动，所以离子交换膜应该是阳离子交换膜，B正确； C．阴极得电子，经反应后生成H2S2O4，电极反应式：，C正确； D．S元素由+4升高到+6，失2个电子，N元素由+2降低到0价，得到2个电子，根据得失电子守恒，在相同条件下，吸收和的体积比为，D错误； 故选D。 【变式5-3】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．加入的目的是补充 C．电极为阳极，其电极反应为： D．催化阶段反应产物物质的量之比 【答案】BD 【分析】电极b上发生失电子的氧化反应转化成，电极b为阳极，电极反应为-6e-+3H2O=+6H+，则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H2；电解总反应式为；催化阶段被还原成循环使用，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，而催化阶段被还原成循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B错误； C．根据分析，电解总反应式为，C正确； D．催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成1mol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()=6：4=3：2，D错误； 故选BD。 题型06 电解液的复原 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 阴极反应式 4H++4e-===2H2↑ 4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 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 CuCl2 阳极反应式 2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ Cu2++2e-===Cu pH变化 增大 - 复原加入物质 HCl CuCl2 (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl--2e-===Cl2↑ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ 2Cu2++4e-===2Cu pH变化 增大 减小 复原加入物质 HCl CuO或CuCO3 【典例6】用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是。 A．CuCl2(CuCl2溶液) B．NaOH(H2O) C．NaCl(盐酸) D．CuSO4[Cu(OH)2] 【答案】B 【详解】A．电解氯化铜时，阳极放氯气，阴极生成金属铜，所以应加氯化铜固体让电解质溶液复原，故A错误； B．电解氢氧化钠时，阳极产生氧气，阴极产生氢气，所以应加水让电解质溶液复原，故B正确； C．电解氯化钠时，阳极产生氯气，阴极产生氢气，所以应加氯化氢让电解质溶液复原，加盐酸会多加入水，故C错误； D．电解硫酸铜时，阳极产生氧气，阴极产生金属铜，所以应加氧化铜让电解质溶液复原，加入氢氧化铜会多加入水，故D错误； 答案选B。 【变式6-1】用石墨做电极电解Cu(NO3)2溶液。通电一段时间后，阴极始终无气体生成。欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的 A．Cu(NO3)2 B．H2O C．Cu(OH)2 D．CuO 【答案】D 【详解】用石墨电极电解Cu(NO3)2溶液一段时间，阳极发生氧化反应得到氧气，阴极发生还原反应得到铜，电解总方程式为2Cu(NO3)2 +2H2O2Cu+O2↑+4HNO3，从溶液中析出的物质是氧气和铜，因此只要选择合适的物质和硝酸反应把“铜、氧元素还回去”，可补充氧化铜或者碳酸铜即可使电解液恢复到起始状态，不能选择氢氧化铜，因为氢氧化铜与硝酸反应生成的水比电解时消耗的水多，会导致硝酸铜浓度偏小； 故答案选D。 【变式6-2】甲、乙两同学，均用惰性电极电解硫酸铜溶液，各通电一段时间后，甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1molCuO和0.05molCu(OH)2，都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】甲向所得的溶液中加入0.1molCuO，恰好使溶液恢复到电解前的浓度，表明阴极生成0.1molCu，阳极生成0.05molO2，则甲在电解过程中转移的电子的物质的量为0.1mol×2=0.2mol；乙向所得的溶液中加入0.05molCu(OH)2，恰好使溶液恢复到电解前的浓度，则表明电解分两个阶段，第一阶段电解CuSO4、水，阴极生成Cu，阳极生成O2，第二阶段电解水(电解硫酸溶液的实质是电解水)，阳极共生成0.05molO2，阴极生成0.05molCu和0.05molH2，共转移电子的物质的量为0.05mol×4=0.2mol。所以甲、乙在电解过程中转移电子的物质的量之比为0.2mol: 0.2mol=1:1，故选A。 【变式6-3】在直流电场的作用下，用石墨作电极电解100mL溶液，电路中转移0.6mol电子后，欲使溶液恢复到电解前的状态，可以往溶液中添加的物质是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意可知溶液中用石墨作电极和优先参与电极反应，然后是和参与电极反应，当电路中转移电子时，电解生成了、、、，要恢复溶液至电解前的状态，需要往溶液中添加、、（、），D项符合题意，故选D。 题型07 电解的相关计算 【典例7】将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。 (1)当有1.0×10-3mol的OH-放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是 。 (2)若溶液的体积为1L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6mLO2时，溶液的pH是 。 【答案】(1)0.032g (2)3 【详解】（1）用惰性电极电解CuSO4溶液时，电极反应式为阴极：2Cu2＋＋4e-=2Cu，阳极：4OH--4e-=O2↑＋2H2O。当有1.0×10-3mol的OH-放电时，转移电子为1.0×10-3mol，则在阴极上析出Cu：0.032g。 （2）阳极： n=1.0×10-3mol，消耗1.0×10-3molOH-，生成1.0×10-3molH＋，则c(H＋)= =1.0×10-3mol·L-1，pH=-lgc(H＋)=-lg(1.0×10-3)=3。 【变式7-1】用石墨作电极，电解稀溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极和附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是 A．电极反应式为： B．逸出气体的质量比， C．电极附近呈红色，电极附近呈蓝色 D．电解一段时间后，若极产生气体，则转移电子 【答案】B 【分析】A为阴极，电极反应为，B为阳极，电极反应为，左侧石蕊变蓝，右侧石蕊变红，据此解答。 【详解】A．由分析可知，A为阴极，电极反应为，A错误； B．A、B两电极生成的气体物质的量之比，则质量比为，B正确； C．由分析可知，电极附近呈蓝色，电极附近呈红色，C错误； D．题目没说明标准状况，无法计算气体物质的量，若为标况，生成，转移电子，D错误； 故选B。 【变式7-2】科学家研究发现可以用电解法以直接制备，下图为其原理示意图。下列说法正确的是 A．电极b与电源的正极相连，发生还原反应 B．通过质子交换膜从右向左移动 C．电极a消耗的时，电极b生成氢气 D．电极a表面生成的电极反应式为： 【答案】D 【分析】a极上N2失去电子被氧化为，a为阳极，电极反应为：，连接正极；b极上H2O得到电子被还原为H2，即b极为阴极，电极反应为：，应与电源负极相连，据此分析； 【详解】A．电极b与电源的负极相连，发生还原反应，A错误； B．阳离子移向阴极，故通过质子交换膜从左向右移动，B错误； C．未注明气体状态，无法计算，C错误； D．根据分析，电极a表面生成的电极反应式为：，D正确； 故选D； 【变式7-3】可作为食盐中的补碘剂，可采用“电解法”制备。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：，将反应后的溶液加入阳极区，阴极区加入氢氧化钾溶液，开始电解。装置如下图所示： 回答下列问题： (1)惰性电极M为 (填“阳极”或“阴极”)，其电极反应式为 。 (2)若电解时用铅蓄电池做电源，当消耗2mol单质铅时，电解生成气体的物质的量是 mol。 (3)若电解结束时，阳极反应生成，则理论上消耗的的物质的量为 mol。 (4)常温下若有通过阳离子交换膜，阴极区KOH溶液pH由13升到14，则阴极区KOH溶液体积为 L(忽略溶液体积变化)。 (5)若电解池工作前，阳极室和阴极室中电解液质量相等，当转移 mol电子时，两侧电解液的质量差为308g。 【答案】(1) 阳极 (2)2 (3)6 (4)1 (5)4 【分析】根据图知，M是阳极，N是阴极，电解时，阳极上碘离子失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应6H2O+6e-═6OH-+3H2↑。 【详解】（1）惰性电极M为阳极(填“阳极”或“阴极”)，其电极反应式为。 故答案为：阳极；； （2）若电解时用铅蓄电池做电源，由关系式Pb~2e-~H2，当消耗2mol单质铅时，电解生成气体的物质的量是2mol。 故答案为：2； （3）若电解结束时，由关系式3I2~5I-~5IO，阳极反应生成，则理论上消耗的的物质的量为 =6mol。 故答案为：6； （4）常温下若有通过阳离子交换膜，阴极区KOH溶液pH由13升到14，氢氧根离子的浓度由0.1mol·L－1提高到1mol·L－1 , ,V=1L,则阴极区KOH溶液体积为1L(忽略溶液体积变化)。 故答案为：1； （5）若电解池工作前，阳极室和阴极室中电解液质量相等，每转移1mol电子，阳极减少1mol钾离子，减少39g，阴极增加1mol钾离子，同时减少1mol氢原子，增加38g，当转移 4mol电子时，两侧电解液的质量差为308g。 故答案为：4。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3节 电能转化为化学能——电解 · 题型01 电解的原理 · 题型02 电解的规律 · 题型03 氯碱工业 · 题型04 电解精炼、电镀 · 题型05 电解原理的应用 · 题型06 电解液的恢复 · 题型07 电解的相关计算 题型01 电解的原理 1.电解和电解池 (1)电化学是以 和 之间的相互转化及转化过程中的有关规律为主要研究内容的科学。 (2)电解：将直流电通过 ，在两个电极上分别发生 反应和 反应的过程。 (3)电解池：将 转化为 的装置。 (4)电解池的构成条件 ①直流电源，②两个电极，③电解质溶液或熔融电解质，④形成闭合回路。 2.电解原理 3.原电池与电解池的比较 工作原理 电极反应 装置构成条件 反应类型 能量转化 原电池 氧化还原反应 能→ 能 负极： 反应 电极反应物、电极材料、离子导体、电子导体 正极： 反应 电解池 能→ 能 阳极： 反应 电极反应物、电极材料、离子导体、电子导体、直流电源 阴极： 反应 【典例1】关于电解池的叙述不正确的是 A．与电源正极相连的是电解池的阴极 B．电解质溶液中的阳离子向阴极移动 C．在电解池的阳极发生氧化反应 D．电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极 【变式1-1】如图所示装置中，属于电解池的是 A．   B．   C．   D．   【变式1-2】一种采用和为原料制备的装置示意图如下。下列说法错误的是 A．电解池内电路中电流的流向为： B．电解过程中，需要不断补充固体氧化物电解质 C．电解一段时间，阴极和阳极产物的物质的量之比为 D．电路中转移电子，阴极区质量增加 【变式1-3】石河子大学设计了一种S掺杂的新型电催化剂，用于碱性环境下甲醇氧化辅助电解水制氢，电解装置如图。下列说法错误的是 A．a极电势低于b极电势 B．b极反应为 C．转移电子理论上有个向a极迁移 D．该新型催化剂提高了电荷转移速率 题型02 电解的规律 1.放电规律 (1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等)时，离子的放电顺序： ①阳极：溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：>I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。 ②阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>…… (2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)时，电极本身先放电，电极反应式为M-ne-===Mn+。 2.用惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 阴极反应式 4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 4H++4e-===2H2↑ pH变化 复原加入物质 (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 - 复原加入物质 (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 复原加入物质 【典例2】一种采用金属有机框架(MOF)催化剂电催化还原为CO的装置原理如图所示。下列有关叙述正确的是 A．该装置把化学能转变为电能 B．电极b的电极反应式为 C．电极a上生成时，理论上可还原 D．选用合适的催化剂，该装置也可将转化为、等 【变式2-1】粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)。下列叙述正确的是 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只有Cu和Pt 【变式2-2】2023年9月25日，中国科学院物化研究员提出协同的异一均相电催化过程，绕过与直接反应的热力学限制，采用下图所示装置制备。下列有关说法正确的是 A．X电极为负极 B．b电极的电极反应有 C．b极区反应过程中，起催化作用 D．总反应 【变式2-3】科学家研究的新型电化学装置实现了在常温常压下，KOH电解质加速羰基中间体缩合高效合成。 下列说法正确的是 A．阳极的电极反应之一为： B．过程中两极室电解质溶液pH不变 C．每生成1mol，阴极至少有3mol H2生成 D．反应①的反应类型为取代反应 题型03 氯碱工业 1.实验室电解饱和食盐水 (1)实验装置 (2)实验现象 ①阳极上有 气味的 色气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变 。 ②阴极上有 气体产生，阴极附近溶液变 。 (3)原理分析 ①通电前，氯化钠溶液中含有的离子： 。 ②通电后， 移向阴极， 移向阳极。 阳极：离子放电顺序为 ，电极反应式为 ； 阴极：离子放电顺序为 ，电极反应式为 。 因 放电，故阴极区生成NaOH。 (4)电解的总反应式 化学方程式： ； 离子方程式： 。 2.氯碱工业 工业上，用隔膜阻止OH-移向阳极，则Na+和OH-可以在阴极附近的溶液中富集，这样就可以从阴极溶液中得到NaOH。这就是电解食盐水制备烧碱的原理，也称作氯碱工业。 【典例3】下图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法正确的是 A．从E口逸出的气体是 Cl2 B．从B口加入含少量NaOH的水溶液，NaOH起增强导电性作用 C．每生成 22.4 L Cl2，同时产生2 mol NaOH D．阳离子交换膜左侧的食盐水浓度逐渐变大 【变式3-1】如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。下列正确的是 A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H++2e-=H2↑ B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高 C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极保护法 D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001 mol 气体 【变式3-2】如图为电解饱和食盐水的简单装置，下列有关说法正确的是(　　) A．电解一段时间后，向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色 B．蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应 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3-3】氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气和烧碱等化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空： （1）电解饱和食盐水的离子方程式为 。 （2）氢氧化钠溶液从图中 （填“a”、“b”、“c”或“d”）位置流出。 （3）有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如图所示(电极未标出)。通入氢气的电极的电极反应式为 ，燃料电池中阳离子的移动方向 （“从左向右”或“从右向左”）。电解池中产生2molCl2，理论上燃料电池中消耗O2的物质的量为 。a、b、c的大小关系为 。 题型04 电解精炼、电镀 1.铜的电解精炼 (1)粗铜成分 ①主要成分： 。 ②杂质金属：比铜活泼的有 等；不如铜活泼的有 等。 (2)装置 (3)电解精炼的电极反应 (4)电解精炼的结果 粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe、Ni等失去电子形成的阳离子进入溶液；不如铜活泼的金属 等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，与其他不溶性杂质混在一起形成 ；阴极上得到精铜。 2.电镀 (1)定义：应用 原理，在金属表面镀上一薄层 或 的方法。 (2)目的：提高金属的 能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。 (3)电镀池的设计 一般都是用 作电镀液；把 浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极； 与直流电源的负极相连，作为阴极。 (4)案例(铁钉镀铜实验) 阴极 (镀件)，电极反应： ； 阳极 (镀层金属)，电极反应： ； 离子导体 硫酸铜溶液 装置图与实验现象 3.电解法用于冶炼较活泼的金属 金属 电极反应 总反应 钠 阳极： 阴极： 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 铝 阳极： 阴极： 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 镁 阳极： 阴极： MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 【典例4】下列实验装置符合实验目的的是 A．粗铜的精炼 B．验证电解饱和NaCl溶液(含酚酞)的产物 C．在铁制品上的镀铜 D．设计原电池 【变式4-1】若在铜片上镀银，下列叙述正确的是 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4OH--4e-= O2↑＋2H2O ⑤需用硫酸铜溶液为电镀液 ⑥需用硝酸银溶液为电镀液 A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥ 【变式4-2】下列图示中关于铜电极的连接错误的是 A．铜锌原电池 B．电解精炼铜 C．在镀件上镀铜 D．电解氯化铜溶液 A．A B．B C．C D．D 【变式4-3】对金属制品进行抗腐蚀处理可延长其使用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法： 以铝材为阳极，在溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 。 (2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 。 (3)利用下图装置可以模拟铁的两种电化学防护的方法：若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于 (填“M”或“N”)处。若X为锌，开关K置于 (同上)处，该电化学保护法称为 。 题型05 电解原理的创新应用 电解原理的创新应用包括的有：在物质的转化与制备、水处理、废物回收利用等方面的应用 配平电极反应式的思路方法 步骤1：运用 守恒，配平变价物质的计量数和得失电子数。 步骤2：运用电荷守恒，配平H+或OH-等离子的计量数。 一般，强酸性环境用 调电荷；强碱性环境用 调电荷。其他情况：生成物中加 或 。 步骤3：运用质量守恒配平其他物质的计量数，如 等。 【典例5】一种电化学处理氨氮污染废水的装置如图所示。已知：Cl•与HO•为自由基，自由基之间结合生成的分子也可将氧化为。下列说法正确的是 A．电极电势：a电极<b电极 B．自由基HO·氧化的离子方程式为 C．相同数目的自由基结合生成的分子不同，标准状况下产生的体积不同 D．左室溶液pH下降，说明参加反应的数目大于数目 【变式5-1】在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基()处理含苯酚废水、含甲醛废水，原理如图(已知双极膜中的解离为和)。下列说法错误的是 A．双极膜中的透过膜b向M极移动 B．电解池总反应为： C．处理等物质的量的甲醛和苯酚理论上消耗物质的量之比为1：7 D．每处理9.4g苯酚，理论上消耗标况下氧气的体积为15.68L 【变式5-2】利用电解原理吸收并实现的脱除，装置如图所示。是弱酸，忽略与水的反应。下列说法错误的是 A．极为负极 B．隔膜为质子交换膜 C．阴极电极反应式： D．在相同条件下，吸收和的体积比为 【变式5-3】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．加入的目的是补充 C．电极为阳极，其电极反应为： D．催化阶段反应产物物质的量之比 题型06 电解液的复原 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 阴极反应式 4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 4H++4e-===2H2↑ pH变化 复原加入物质 (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 - 复原加入物质 (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 复原加入物质 【典例6】用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是。 A．CuCl2(CuCl2溶液) B．NaOH(H2O) C．NaCl(盐酸) D．CuSO4[Cu(OH)2] 【变式6-1】用石墨做电极电解Cu(NO3)2溶液。通电一段时间后，阴极始终无气体生成。欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的 A．Cu(NO3)2 B．H2O C．Cu(OH)2 D．CuO 【变式6-2】甲、乙两同学，均用惰性电极电解硫酸铜溶液，各通电一段时间后，甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1molCuO和0.05molCu(OH)2，都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为 A． B． C． D． 【变式6-3】在直流电场的作用下，用石墨作电极电解100mL溶液，电路中转移0.6mol电子后，欲使溶液恢复到电解前的状态，可以往溶液中添加的物质是 A． B． C． D． 题型07 电解的相关计算 【典例7】将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。 (1)当有1.0×10-3mol的OH-放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是 。 (2)若溶液的体积为1L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6mLO2时，溶液的pH是 。 【变式7-1】用石墨作电极，电解稀溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极和附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是 A．电极反应式为： B．逸出气体的质量比， C．电极附近呈红色，电极附近呈蓝色 D．电解一段时间后，若极产生气体，则转移电子 【变式7-2】科学家研究发现可以用电解法以直接制备，下图为其原理示意图。下列说法正确的是 A．电极b与电源的正极相连，发生还原反应 B．通过质子交换膜从右向左移动 C．电极a消耗的时，电极b生成氢气 D．电极a表面生成的电极反应式为： 【变式7-3】可作为食盐中的补碘剂，可采用“电解法”制备。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：，将反应后的溶液加入阳极区，阴极区加入氢氧化钾溶液，开始电解。装置如下图所示： 回答下列问题： (1)惰性电极M为 (填“阳极”或“阴极”)，其电极反应式为 。 (2)若电解时用铅蓄电池做电源，当消耗2mol单质铅时，电解生成气体的物质的量是 mol。 (3)若电解结束时，阳极反应生成，则理论上消耗的的物质的量为 mol。 (4)常温下若有通过阳离子交换膜，阴极区KOH溶液pH由13升到14，则阴极区KOH溶液体积为 L(忽略溶液体积变化)。 (5)若电解池工作前，阳极室和阴极室中电解液质量相等，当转移 mol电子时，两侧电解液的质量差为308g。 / 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 $$