第16讲 电解池及其应用（复习讲义）（江苏专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第16讲 电解池及其应用 目录 01 考情解码·命题预警 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 电解池工作原理 知识点1 电解池的概念与构成条件 知识点2 电解原理及电解产物判断 知识点3 电极反应式书写 知识点4 电解规律 考向1 电解规律与过程分析 【思维建模】分析电解过程的思维流程 考向2 电极反应式书写 考点二 电解原理的应用 知识点1 氯碱工业 知识点2 电解精炼与电镀 知识点3 电解冶金 知识点4 离子交换膜类型与作用 考向1 电解精炼、电镀与冶金 考向2 电解原理在生活、生产中的应用 考向3 交换膜在电解中的应用 【思维建模】“隔膜”电解池的解题步骤 考点三 金属的防腐 知识点1 金属腐蚀的防护方法 知识点2 金属腐蚀快慢的判断 考向1 考查金属腐蚀的防护 04真题溯源·考向感知 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 电解原理的应用 选择题 非选择题 江苏卷T6（B项），3分 江苏卷T3（D项），3分 江苏卷17（3），9分 考情分析： 1．命题规律： （1）选择题以新型电化学装置为载体考查：电极的极性与电极反应式的判断、分析电解液成分变化、pH变化，考查离子交换膜的应用及电子守恒的计算。 （2）非选择题以电解池生产化工品和处理环境污染物为载体，考查电极反应式书写，通过图像考查电解过程中某些量的变化原因，有关量的计算。 2．复习策略： 电解是高考常考点，主要包括氯碱工业、活泼金属的制取、有关电解产物的判断和计算等内容；注重与元素化合物、有机化学、电解质溶液、化学实验设计、新能源等知识的联系，且常考常新。 复习时通过典型装置分析，使学生知道电解池的构成条件，并从氧化还原反应的角度理解电解池的工作原理，如从粒子的氧化性、还原性，认识粒子在电极上的放电次序，从而准确地判断电解产物，然后进行有关的计算。离子交换膜能将工业生产与化学知识有机的融合，实现资源的最优配置，考查接受、吸收、整合化学信息的能力，这时复习的重点与难点，复习时通过陌生电解装置的练习，使学生能判断电极名称、正确书写电极反应式、电池反应总方程式，能解释电解过程的某些实验现象。 复习目标： 1．能根据电解原理，书写电极反应式和电解总反应式。 2．能依据电解原理判断电解过程中某些量的变化。 3．知道粗铜精制及电镀原理，氯碱工业的工作原理，。 4．能应用电解原理解决其实际应用——物质的制备、分离与提纯，污染的治理等。 5．了解离子交换膜的分类、特点及作用，能应用离子交换膜知识，解决问题。 考点一 电解池工作原理 知识点1 电解池的概念与构成条件 概念 把电能转化为化学能的装置 构成条件 ①直流电源 ②两个电极 ③电解质溶液或熔融的电解质 得分速记 电解池中的阴、阳极判断 判断方法 与电源连接方式 电子流动方向 离子移动方向 反应类型 电极现象 阳极 与电源正极相连 电子流出 阴离子移向 氧化反应 溶解或产生有色气体 阴极 与电源负极相连 电子流入 阳离子移向 还原反应 析出金属或产生氢气 知识点2 电解原理及电解产物判断 电解原理 图示 电解 产物判断 阳极 活性电极电极失电子 惰性电极阴离子失电子 放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根＞F－ 阴极 放电顺序：Ag＋＞Cu2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋ 得分速记 ①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。 ②最常用、最重要的放电顺序是：阳极—Cl－＞OH－；阴极—Ag＋＞Cu2＋＞H＋。 ③电解水溶液时，K＋～Al3＋在阴极不放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。 知识点3 电极反应式书写 分析电极 一看电源定阴阳极 接电源正极为阳极，接电源负极为阴极 二看电极材料定电极反应 损失阳极（C、Pt除外），保护阴极 分析溶液 三定粒子种类与浓度 先分析溶质，后分析溶剂 确定放电离子 四定离子放电离子 主要取决于离子的还原性与氧化性，有时需考虑浓度 五定阴阳极产物 易放电的阳离子在阴极上发生还原反应，阴极本身不发生氧化还原反应 得分速记 ①活性电极（指金属活动顺序表Ag及Ag以前的金属）：则电极材料失电子。 ②惰性电极：通常为Pt、Au、石墨。 ③离子的放电顺序：往往还与溶液的酸碱性、温度、离子的浓度等有关。 知识点4 电解规律(水溶液中) 阳离子 惰性电极电解电解质溶液的四种类型 阴离子 用惰性电极电解有关溶液 物质 类别 代表物 被电解 物质 阴极 产物 阳极 产物 电解方程式 浓度变化 pH 溶液复原 加入物质 电解 类型 含氧酸 H2SO4 H2O H2 O2 2H2OH2↑＋O2↑ 变大 减小 水 电解 水型 可溶性碱 NaOH H2O H2 O2 变大 增大 活泼金属 含氧酸盐 Na2SO4 H2O H2 O2 变大 不变 无氧酸 HCl HCl H2 Cl2 2HClH2↑＋Cl2↑ 变小 变大 HCl 电解 自身型 不活泼金属 无氧酸盐 CuCl2 CuCl2 Cu Cl2 2CuCl2Cu↑＋Cl2↑ 变小 —— 加CuCl2固体 活泼金属 无氧酸盐 NaCl NaCl H2O H2 Cl2 NaOH 2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑ NaCl浓度减小 变大 通入HCl气体 放氢 生碱型 不活泼金属 含氧酸盐 Cu(NO3)2 Cu(NO3)2 H2O Cu O2 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ Cu(NO3)2浓度减小 有HNO3生成 变小 加CuO 放氧 生酸型 得分速记 规避电解池中方程式书写的3个易失分点 ①书写电解池中电极反应式时，可以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。 ②要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“通电”。 ③电解水溶液时，放电顺序中OH－之后的离子一般不参与放电。 考向1 电解规律与过程分析 （2025·连云港市上学期期中）利用电解可以将气态苯()转化为环己烷()，其电解装置如图所示。下列有关说法正确的是 A．电解时，电极A与电源的正极相连 B．电解时，电极B上产生的气体为H2 C．反应中每生成1 mol ，转移电子数为6×6.02×1023 D．电解的总反应方程式：＋2H2O＝＋O2↑ 【答案】C 【解析】由图可知，在电极A发生还原反应生成，电极方程式为：＋6H＋＋6e－＝，电极A为阴极，电极B为阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O－4e—＝O2↑＋4H＋，以此解答。 A项，由分析可知，电解时，电极A为阴极，与电源的负极相连，错误；B项，由分析可知，电解时，电极B为阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，错误；C项，由分析可知，电极A的电极方程式为：＋6H＋＋6e—＝，每生成1 mol ，转移电子数为6×6.02×1023，正确；D项，电极A的电极方程式为：＋6H＋＋6e－＝，电极B的电极方程式为：2H2O－4e—＝O2↑＋4H＋，则电解的总反应方程式：2＋6H2O2+3O2↑，错误。 【变式训练1·变载体】 （2025·江苏省昆山中学一模）利用电解原理，可将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．b为电解池阴极 B．电解后左侧电极室KOH溶液pH减小 C．电解过程中阴离子通过交换膜从右向左迁移 D．阳极电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O 【答案】】 【解析】A项，根据图示可知：在a电极上，H2O电离产生的H＋得到电子被还原为H2，则a电极为阴极；在b电极上NH3失去电子产生N2，因此b电极为阳极，错误；B项，电解时，在a电极上发生反应：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，反应消耗水产生OH－，因此电解后左侧电极室KOH溶液浓度增大，则溶液pH会增大，错误；C项，电解时，a为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，b为阳极，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O，反应消耗OH－，产生H2O，电解过程中左侧c(OH－)增大，右侧c(OH－)减小，为维持电池持续工作，则溶液中OH－会通过阴离子交换膜从左向右迁移，错误；D项，b为阳极，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O，正确。 【变式训练2·变题型】 （2025·江苏镇江市开学考）氢气是一种理想的清洁能源。 实验室利用铁基催化剂进行电催化硝酸盐还原合成氨的装置如图－4所示。电解时，NO3－先吸附到催化剂表面放电产生NH。控制其它条件不变，NH的产率和法拉第效率(FE%)随pH变化如图－5所示。FE%＝×100%。其中，Qx＝nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 ①pH＝1时，电解过程中NH的FE%为23%，阴极还原产物主要为_______________(填化学式)。 ②pH从5变化到3时，NH的产率逐渐减小的原因可能为_________________________________。 【答案】①NH4NO3、(NH4)2SO4、H2 ②溶液中H＋浓度增大，H＋更多的得到电子生成H2，NO3－得到电子产生NH的量减少，NH的产率逐渐减小 【解析】①pH＝1时，电解池的阴极区NO3－先吸附到催化剂表面得到电子产生NH，电解过程中NH的FE%为23%，说明阴极还有H＋得到电子生成H2，则阴极还原产物主要为NH4NO3、(NH4)2SO4、H2；②pH从5变化到3时，酸性增强，溶液中H＋浓度增大，NH的产率逐渐减小的原因可能为：溶液中H＋浓度增大，H＋更多的得到电子生成H2，NO3－得到电子产生NH的量减少，NH的产率逐渐减小。 考向2 电极反应式书写 （2025·江苏省南京市、盐城市一模）高铁酸钾(K2FeO4)可用于废水中氨氮的去除。 一种双阴极室隔膜电解KOH溶液制备K2FeO4的装置如图所示。电解时，阳极的电极反应式为___________________________________________。 【答案】Fe＋8OH－－6e－＝FeO42－＋4H2O 【解析】一种双阴极室隔膜电解KOH溶液制备K2FeO4的装置如图所示，则电解时，阳极的铁丝网中的铁应失电子转化为FeO42－，Fe元素由0价升高到＋6价，则失去6e－，依据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，可得出阳极的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－＝FeO42－＋4H2O。 思维建模 分析电解过程的思维流程 【变式训练1·变载体】 （2025·江苏苏州市开学考）甲醇是重要的化工基础原料，以CO2为原料制甲醇具有重要的社会价值。 电化学法制甲醇。工业上采用如图所示装置电解制备甲醇，反应前后KHCO3浓度基本保持不变。生成CH3OH的电极反应式为___________________________________________________________。 【答案】（1）CO2＋6e—＋6HCO3－＝CH3OH＋6CO32－＋H2O或7CO2＋6e—＋5H2O＝CH3OH＋6HCO3－ 【解析】（1）该装置为电解池装置，右侧电极为阴极，CO2得电子发生还原反应生成CH3OH，电解质为KHCO3溶液，则电极反应为CO2＋6e—＋6HCO3－＝CH3OH＋6CO32－＋H2O或7CO2＋6e—＋5H2O＝CH3OH＋6HCO3－。 【变式训练2·变考法】 （2025·江苏省徐州市期中）用烟气中SO2制S是一种重要的脱硫技术。 用电解法将 SO2转化为S的原理如图所示。 电极a表面的电极反应式为_____________________________。随稀硫酸的浓度增大，SO2转化率先增大后减小的可能原因为____________________________________________________________________。 【答案】SO2＋4H＋＋4e－＝S＋2H2O SO2得电子时需要H＋参与，c(H＋)增大，有利于SO2被还原；c(H＋)过大，SO2溶解量减少；H＋得电子产生H2，使SO2得电子的量减少，转化率减小 【解析】用电解法将SO2转化为S，电极a表面SO2得电子被还原为S，稀硫酸作电解质溶液，则电极a表面的电极反应式为：SO2＋4H＋＋4e－＝S＋2H2O；由电极反应SO2＋4H＋＋4e－＝S＋2H2O可知，SO2得电子被还原为S时需要H＋参加反应，随稀硫酸的浓度增大，c(H＋)增大，有利于SO2被还原，所以SO2转化率先增大；但c(H＋)过大，会引起SO2溶解量减少；且c(H＋)过大，H＋得电子产生H2，使SO2得电子的量减少，SO2转化率减小。所以随稀硫酸的浓度增大，SO2转化率先增大后减小的可能原因为：SO2得电子时需要H＋参与，c(H＋)增大，有利于SO2被还原；c(H＋)过大，SO2溶解量减少；H＋得电子产生H2，使SO2得电子的量减少，转化率减小。 考点二 电解原理的应用 知识点1 氯碱工业 装置示意图 电极反应式 电解总反应式 阴极反应式 2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－ 化学方程式 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 阳极反应式 2Cl－－2e—＝Cl2↑ 离子方程式 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 得分速记 ①食盐水需净化，除去Mg2＋、Ca2＋、SO42－等离子，BaCl2溶液必须放在Na2CO3溶液之前。 ②阴极室与阳极室应用隔膜分开。 ③阳离子交换膜的作用： 阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2＝NaCl＋NaClO＋H2O，提高碱的纯度。 阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 ④阴极室加入NaOH稀溶液的作用是增强导电性，且不引入杂质。 知识点2 电解精炼与电镀 电解精炼铜 电镀锌 装置示意图 阴极反应式 Cu2＋＋2e－＝Cu(精铜) Zn2＋＋2e－＝Zn 阳极反应式 Cu－2e－＝Cu2＋、Zn－2e－＝Zn2＋ Fe－2e－＝Fe2＋、Ni－2e－＝Ni2＋(粗铜) Zn－2e—＝Zn2＋ 得分速记 ❶电解精炼铜： (ⅰ)粗铜作阳极，溶解下来，电解液中增加Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋。 (ⅱ)粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子变成金属阳离子进入溶液，金属活动性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2+浓度会减小。 (ⅲ)阳极金属减轻的质量不等于阴极金属增加的质量。 ❷电镀 (ⅰ)镀件必须作阴极，镀层金属作阳极。 (ⅱ)用含镀层金属离子的溶液作电镀液。 (ⅲ)阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，电镀液的浓度保持不变。 知识点3 电解冶金 1．利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 2．制镁：熔融MgCl2(不用MgO)、制铝：熔融Al2O3(不用AlCl3)。 知识点4 离子交换膜类型和作用 常见的 离子交换膜 种类 允许通过的离子 移动方向 阳离子交换膜 只允许阳离子通过 阳离子→电解池的阴极(或原电池的正极) 阴离子交换膜 只允许阴离子通过 阴离子→电解池的阳极(或原电池的负极) 质子交换膜 只允许H＋通过 质子→电解池的阴极(或原电池的正极) 离子交换膜 的作用 ①平衡两边电极区的电荷 ②避免交换膜两边物质发生反应(反应物发生反应或产物发生反应) ③形成交换膜两边电解质溶液浓度不同的浓差电池 得分速记 ①双极膜：由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并分别通过阳膜和阴膜，作为H＋和OH－的离子源。 ②离子交换膜电化学装置题的解题步骤 第一步 分清交换膜类型：即交换膜属于阳离子交换膜、阴离子交换膜或质子交换膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过交换膜 第二步 写出电极反应式，判断交换膜两侧离子的变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移的方向 第三步 分析交换膜的作用：在产品制备中，交换膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应 说明 双极隔膜，是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子交换层、阳离子交换层和中间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产物H＋和OH－可在电场力的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH条件 分析 方法 ①根据膜的性质和离子在溶液中的迁移方向，画出离子透过膜的方向；②寻找迁出室溶液中浓度较大的迁移离子；①分析离子在迁入室的浓度增大和在迁出室的浓度减小，以及带来的实质变化。 考向1 电解精炼、电镀与冶金 （2025·浙江省宁波市上学期一模）如图所示，连接2～3V的直流电源进行铁制镀件镀铜。铁制镀件在电镀前需除油、除锈处理。甲同学选用的电镀液为0.1 mol·L－1 CuSO4溶液；乙同学先往0.1 mol·L－1 CuSO4溶液加入浓氨水至溶液恰好澄清，取所得澄清液做为电镀液。下列说法不正确的是 A．除去镀件表面油污的试剂可以是Na2CO3溶液或溶液 B．甲同学实验中，阴极表面可发生的反应有2H＋＋2e－＝H2↑、Cu2＋＋2e－＝Cu C．乙同学的实验中，若Cu2＋参与放电，则Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋将逆向移动 D．甲、乙两同学实验完毕后，乙同学所得镀件的镀层更光亮 【答案】C 【解析】题干装置是一个在铁制镀件上镀铜的装置，铜片与电源正极相连，作阳极，其电极反应为：Cu－2e－＝Cu2＋，铁制镀件与电源负极相连，作阴极，电极反应为：Cu2＋＋2e－＝Cu。 A项，油脂在碱性条件下能够完全水解而溶解除去，Na2CO3溶液或NaOH溶液均显碱性，故实验前可用Na2CO3溶液或NaOH溶液来除掉铁制镀件上的油污，正确；B项，阴极发生还原反应，可以为铜离子得到电子被还原，也可能为水电离出的氢离子得到电子被还原，正确；C项，由分析，阳极铜被氧化为铜离子，阴极铜离子被还原铜单质，结合电子守恒，溶液中铜离子浓度不变，则乙同学的实验中，若Cu2＋参与放电，Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋不移动，错误；D项，乙实验中Cu2＋生成[Cu(NH3)4] 2＋，存在Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋，从而使得c(Cu2＋)小且相对稳定，Cu缓慢析出，镀层更致密，镀层更光亮，正确。 【变式训练1·变载体】 （2024·江苏省南京模拟）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2－CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法正确的是 A．将熔融CaF2－CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的 B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－＝CO2↑ C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少 D．阴极的电极反应式为Ca－2e－＝Ca2＋ 【答案】B 【解析】A项，将熔融CaF2－CaO换成Ca(NO3)2溶液，阴极上H＋放电，无法得到金属Ca，错误；B项，由图可知，石墨为阳极，其电极反应式为C＋2O2－－4e－＝CO2↑，正确；C项，钛网是阴极，其电极反应式为Ca2＋＋2e－＝Ca；钙还原二氧化钛的化学方程式为2Ca＋TiO2＝Ti＋2CaO，制备金属钛前后，CaO的总量不变，错误；D项，阴极得电子发生还原反应，错误。 【变式训练2】 （2024·江苏省泰州模拟）金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。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，其电极反应式为Ni2＋＋2e－＝Ni B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt 【答案】D 【解析】A项，电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，错误；B项，因氧化性：Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极的电极反应式为Ni2＋＋2e－＝Ni，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，二者质量不相等，错误；C项，电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，错误；D项，由氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋可知：还原性Fe＞Ni＞Cu，用电解法制得高纯度的镍时，金属Cu和鉑不放电，则电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt，正确。 考向2 电解原理在生活、生产中的应用 （2025·江苏省南通市二模）一种以NaOH为介质电催化还原CO2的工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．电解池工作时，OH－由右室通过隔膜向左室移动 B．M为电解池的阳极 C．N电极上发生的反应：CH3(CH2)7NH2＋4e－＋4OH－＝CH3(CH2)6CN＋4H2O D．电路中通过2 mol e－时，理论上有1 mol CO2被还原 【答案】D 【解析】由图可知，M极CO2发生还原反应生成HCOO－，故M为阴极，N为阳极。 A项，由上述分析可知，M电极为阴极，N电极为阳极，则电解池工作时，OH－由左室通过隔膜向右室移动，错误；B项，M电极为阴极，N电极为阳极，错误；C项，N电极为阳极，阳极反应式为CH3(CH2)7NH2－4e－＋4OH－＝CH3(CH2)6CN＋4H2O，错误；D项，阴极反应式为CO2＋2e－＋H2O＝HCOO－＋OH－，则电路中通过2 mol e－时，理论上有1 mol CO2被还原，正确。 【变式训练1·变考法】 （2025·江苏省盐城中学月考）一种利用金属磷化物作为催化剂，将CH3OH转化成甲酸钠的电化学装置如图所示，阴极生成HCO3－和一种气体。下列说法错误的是 A．b为电源正极 B．Na＋由右侧室向左侧室移动 C．阴极的电极反应式为2CO2＋2H2O－2e—＝2HCO3－＋H2↑ D．理论上，当电路中转移2 mol e—时，阴极室质量增加132 g 【答案】C 【解析】由CH3OH制取HCOONa，C元素由－2价升高到＋2价，发生氧化反应，则右侧电极为电解池阳极，b电极为电源正极，左侧电极为电解池阴极，a电极为电源负极。 A项，根据分析可知，b电极为电源正极，正确；B项，阴极的电极反应式：2CO2＋2H2O＋2e—＝2HCO3－＋H2↑，阳极的电极反应式：CH3OH－4e—＋5OH－＝HCOO－＋4H2O，根据电极反应式的离子消耗与生成情况可知，Na＋由阳极向阴极移动，即由右侧室向左侧室移动，正确；C项，电解池阴极发生还原反应，电极反应式：2CO2＋2H2O＋2e—＝2HCO3－＋H2↑，错误；D项，当电路中转移2 mol e—时，根据2CO2＋2H2O＋2e—＝2HCO3－＋H2↑，吸收：n(CO2)＝n(e—)＝2 mol，生成：n(H2)＝1 mol，定向移动到阴极：n(Na＋)＝n(e—)＝2 mol，则阴极室增加的质量：m＝m(CO2)＋m(Na＋)－m(H2)＝2 mol×44 g·mol－1＋2 mol×23 g·mol－1－1 mol×2 g·mol－1＝132 g，正确。 【变式训练2】 （2025·江苏省南通市市期中）科研工作者用金催化电极实现了常温、常压条件下合成氨，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电解过程中，H＋通过交换膜从右往左迁移 B．LiCF3SO3的主要作用是降低NH3的溶解度 C．金催化电极的电极反应式：N2＋6CH3OH－6e－＝2NH3＋6CH3O－ D．理论上合成1 mol NH3，左室Na2SO4溶液质量减少27 g 【答案】D 【解析】根据图示知，金催化电极发生还原反应，得电子，是阴极，电极反应：N2＋6CH3OH＋6e－＝2NH3＋6CH3O－；惰性电极是是阳极，2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑。 A项，电解过程中，H＋向阴极移动，即H＋通过质子交换膜从左往右迁移，错误；B项，LiCF3SO3可以电离出自由移动的离子，主要作用是增强溶液导电性，错误；C项，根据分析知，金催化电极的电极反应式：N2＋6CH3OH＋6e－＝2NH3＋6CH3O－，错误；D项，理论上合成1 mol NH3，转移3 mol电子，则左室生成0.75 mol O2，还有3 mol H＋向阴极移动，则溶液质量减少(0.75×32＋3) g＝27 g，正确。 考向3 交换膜在电解中的应用 （2025·江苏省淮安市一模）CO2资源化利用是控制能源危机、实现“碳达峰”“碳中和”的最有前途的技术之一。电解CO2制甲酸或甲酸盐的原理如图所示。 ①阳离子交换膜左室产生的气体为___________。 ②以一定流速持续通入CO2，一部分CO2在电极表面转化为HCOO－，电解一段时间后，阳离子交换膜右室中的KHCO3浓度增大，原因为__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】①O2和CO2 ②随着反应的进行，电解池阴极室在消耗水的同时生成新的KHCO3，所以电解一段时间后阳离子交换膜右室中的KHCO3浓度增大 【解析】⑤据题意可知，阳离子交换膜左室为阳极室，此时阳极室存在的反应有2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋，H＋＋HCO3－＝CO2↑＋H2O，阳极室产生的气体有氧气和二氧化碳，故答案为：O2和CO2；⑥阳离子交换膜右室，即电解池的阴极室发生的反应为2CO2＋2e－＋H2O＝HCOO－＋HCO3－，随着反应的进行，钾离子从左室移向右室，且溶剂H2O逐渐减少，同时生成新的KHCO3，所以KHCO3浓度逐渐增大，故答案为：随着反应的进行，电解池阴极室在消耗水的同时生成新的KHCO3，所以电解一段时间后阳离子交换膜右室中的KHCO3浓度增大。 思维建模 “隔膜”电解池的解题步骤 【变式训练1·变题型】 （2025·江苏省淮安市淮阴中学三模）钠离子电池是利用Na＋在电极之间“嵌脱”实现充放电(原理如图所示)，工作时总反应为NaxMO2＋nCNax－yMO2＋NayCn(M为一种过渡元素)。下列说法正确的是 A．放电时，Na＋由Y极通过交换膜移向X极 B．放电时，正极反应式为NaxMO2＋ye－＝Nax－yMO2＋yNa＋ C．充电时，过渡元素M发生氧化反应 D．用铅蓄电池对该钠离子电池充电，铅蓄电池中每消耗20.7 g铅，钠离子电池正极区域质量减少4.6 g 【答案】D 【解析】放电时M元素化合价升高，故X电极为负极，Y电极为正极；充电时X电极与电源负极相连，为阴极，Y电极与电源正极相连，为阳极，据此解答。 A项，放电时，阳离子向正极移动，故Na＋由X电极通过交换膜移向Y极，错误；B项，放电时，正极反应式为：yNa＋＋ye－＋nC＝NayCn，错误；C项，充电时，X电极与电源负极相连，为阴极，过渡元素M的化合价降低，被还原，错误；D项，铅蓄电池中放电时：Pb－2e－＋SO42－＝PbSO4，每消耗20.7 g铅转移0.2 mol电子，正极区域发生失去电子的氧化反应：NayCn－ye－＝yNa＋＋nC，因此钠离子电池正极区域质量减少4.6 g，正确。 【变式训练2】 （2025·江苏省苏州市南航苏州附中三模）利用双极膜电解含有HCO3－的溶液，使HCO3－转化成碳燃料，实现了CO2还原流动。电解池如下图所示，双极膜中水电离的H＋和OH－在电场作用下可以向两极迁移。下列说法不正确的是 A．银网电极与电源负极相连 B．双极膜b侧应该用质子交换膜 C．阴极电极反应为：HCO3－＋2e－＋3H＋＝CO↑＋2H2O D．双极膜中有0.1mol H2O电离，则阳极附近理论上产生0.05 mol O2 【答案】D 【解析】根据示意图，右侧HCO3－生成CO，发生还原反应，为阴极区，即Ag网为阴极，与电源的负极相连，阴极的反应式为：HCO3－＋2e－＋3H＋＝CO↑＋2H2O；Ni网为阳极，电极反应式为：4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O，双极膜中H＋向右侧移动，即b为质子膜，OH－向左侧移动，a为阴离子膜。 A项，由上述分析可知，银网电极为阴极，与电源负极相连，正确；B项，双极膜中H＋向右侧移动，即b为质子膜，正确；C．阴极的电极反应式为：HCO3－＋2e－＋3H＋＝CO↑＋2H2O，正确；D项，根据阳极反应式4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O，产生0.05 mol O2会消耗0.2 mol OH－，双极膜中有0.2 mol H2O电离，错误。 考点三 金属的防护 知识点1 金属腐蚀的防护方法 改变金属材料的组成 如制成不锈钢(把Ni、Cr加入普通钢中制成)等 在金属表面覆盖保护层 如在金属表面①喷油漆、涂油脂、电镀、覆盖搪瓷/塑料；②电镀一层金属；③表面钝化(如阳极氧化处理铝制品、发蓝处理)等方法 电化学保护法 牺牲阳极法 原电池原理——负极：比被保护金属活泼的金属正极：被保护的金属设备 外加电流法 电解原理——阴极：被保护的金属设备阳极：惰性金属或石墨 知识点2 金属腐蚀快慢的判断 对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀 外界条件相同时，电解质浓度越大，金属腐蚀越快 对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢 强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中 活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快 考向1 考查金属腐蚀的陪护 （2024·浙江省6月卷）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图： 下列说法正确的是 A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ C．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果 D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应 【答案】B 【解析】A项，图1为牺牲阳极的阴极瓮中保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，其失去电子被氧化；图2为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，其本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的Cl－，不正确；B项，图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H＋放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，正确；C项，图2为外加电流的阴极保护法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，不正确；D项，图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe－2e－＝Fe2＋的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极和发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，不正确。 【变式训练1·变载体】 （2025·浙江省嘉兴市上学期一模）埋地管道所处环境特殊，当其通过不同的土壤时会发生电化学腐蚀，对管道的正常运行造成很大危害。下图为地下管道经过黏土(含氧量少)和沙土(含氧量多)时发生腐蚀的示意图。下列说法不正确的是 A．该管道发生电化学腐蚀时，负极上的电极反应式：Fe－2e－＝Fe2＋ B．掩埋在黏土部分的管道比掩埋在沙土部分的管道电化学腐蚀更快 C．如果沙土供氧充分，则黏土中铁管腐蚀会加剧 D．若采用外接电流的阴极保护法进行防腐，所用阳极材料需为金属性强于铁的单质 【答案】D 【解析】A项，该管道发生电化学腐蚀时，Fe为原电池的负极，Fe失去电子生成Fe2＋，负极上的电极反应式为：Fe－2e－＝Fe2＋，正确；B项，电化学腐蚀需要电解质溶液参与，黏土比沙土更加湿润，含水量较多，掩埋在黏土部分的管道比掩埋在沙土部分的管道电化学腐蚀更快，正确；C项，如果沙土供氧充分，则管道在沙土中的部分为正极，在黏土中的部分为负极，该部分铁管失去电子，腐蚀会加剧，正确；D项，若采用外接电流的阴极保护法进行防腐，将铁管道与电源负极相连作阴极，阳极应该选择惰性电极，不能选金属性强于铁的单质，错误。 【变式训练2】 （2024·广东卷）我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用 C．该法为外加电流法 D．锌发生反应：Zn－2e－＝Zn2＋ 【答案】D 【解析】钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性Zn＞Fe，即锌块为负极，钢铁为正极，形成原电池，Zn失去电子，发生还原反应，Zn－2e－＝Zn2＋，从而保护钢铁，延缓其腐蚀。 A项，由于金属活动性Zn＞Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，错误；B项，Zn失去电子，发生还原反应，Zn－2e－＝Zn2＋，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，错误；C项，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，错误；D项，Zn失去电子，发生还原反应：Zn－2e－＝Zn2＋，正确。 1．（2025·湖南卷）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解过程中，K＋向左室迁移 B．电解过程中，左室中NO2－的浓度持续下降 C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色 D．NO3－完全转化为的电解总反应：NO3－＋8Cl－＋6H2ONH3↑+9OH－+4Cl2↑ 【答案】B 【解析】由图可知，左侧发生NO3－NO2－NH3，N元素化合价下降，则左侧是阴极区，右侧发生Cl－Cl2，Cl元素化合价上升，则右侧是阳极区，据此解答。 A项，电解池中，阳离子向阴极移动，则，K＋向左室迁移，正确；B项，电解过程中，NO2－先生成，再消耗，是中间产物，其浓度增大还是减小，取决于生成速率与消耗速率，无法得出其浓度持续下降的结论，错误；C项，b处生成氯气，与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸能使蓝色石蕊试纸变红，次氯酸能使变红的试纸褪色，故能看到试纸先变红后褪色，正确；D项，左侧阴极总反应是NO3－＋8e－＋6H2O＝NH3↑＋9OH－，右侧阳极总反应是8Cl―－8e－＝4Cl2↑，将两电极反应相加即可得到总反应，正确。 2．（2025·湖北卷）某电化学制冷系统的装置如图所示。[Fe(H2O)6]3＋和[Fe(H2O)6]2＋在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动(①②③④①)实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是 A．阴极反应为[Fe(H2O)6]3＋＋e－＝[Fe(H2O)6]2＋ B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断[Fe(H2O)6]2＋比[Fe(H2O)6]3＋稳定 C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后[Fe(H2O)6]2＋和[Fe(H2O)6]3＋离子结构的改变 【答案】B 【解析】由图可知，左侧电极发生反应[Fe(H2O)6]2＋－e－＝[Fe(H2O)6]3＋，则左侧为阳极，右侧电极反应为[Fe(H2O)6]3＋＋e－＝[Fe(H2O)6]2＋，则右侧电极为阴极，据此解答。 A项，由分析可知，阴极反应为[Fe(H2O)6]3＋＋e－＝[Fe(H2O)6]2＋，正确；B项，已知②处的电解液温度比①处的低，则可推断[Fe(H2O)6]3＋＋e－＝[Fe(H2O)6]2＋是吸热反应，无法推断[Fe(H2O)6]3＋和[Fe(H2O)6]2＋的稳定性，错误；C项，多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对流，可阻止热交换，正确；D项，题干明确指出电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。这意味着电子转移（即氧化还原反应）本身不会直接导致结构变化，热效应实际上来源于电子转移完成后，新生成的离子：[Fe(H2O)6]2＋和[Fe(H2O)6]3＋因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化，正确。 3．（2024·湖南卷）在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示。下列说法正确的是 A．电解时，OH－向Ni电极移动 B．生成C6N的电极反应：2C3N8H4＋8OH－－4e－＝C6N＋8H2O C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16 【答案】B 【解析】由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，阴极反应式为2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，Ni电极为阴极，Pt电A项，极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即OH－向Pt电极移动，错误；B项，Pt电极为阳极，Pt电极C3N8H4失去电子生成C6N，电解质溶液为KOH溶液，电极反应式为2C3N8H4＋8OH－－4e－＝C6N＋8H2O，正确；C项，则电解过程中发生的总反应主要为2C3N8H4＋4OH－C6N＋4H2O＋2H2↑，反应消耗OH－，生成H2O，电解一段时间后，溶液pH降低，错误；D项，由电解总反应可知，每生成1 mol H2，生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极还会伴随少量O2生成，发生电极反应：4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O，则生成1 mol H2时得到的部分电子由OH－放电产生O2提供，所以生成K4C6N16小于0.5 mol，错误。 4．（2024·湖北卷）我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图所示。双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－＝HCOO－＋H·。下列说法错误的是 A．电解一段时间后阳极区c(OH－)减小 B．理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离 C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－―→2HCOO－＋H2↑＋2H2O D．阴极区存在反应：H2C2O4＋2H＋＋2e－―→CHOCOOH＋H2O 【答案】B 【解析】A项，由已知信息知，Cu电极为阳极，PbCu电极为阴极，电解过程中，阳极区消耗OH－、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH－)减小，正确；B项，阴极区的总反应式为H2C2O4＋HO—N＋H3＋6e－＋6H＋＝H3N＋CH2COOH＋3H2O，1 mol H2O解离成1 mol H＋和1 mol OH－，故理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH，双极膜中有6 mol H2O解离，错误；C项，阳极总反应式为2HCHO－2e－＋4OH－＝2HCOO－＋H2↑＋2H2O，正确；D项，阴极区的Pb上存在反应：H2C2O4＋2e－＋2H＋＝OHC—COOH＋H2O，正确。 5．（2024·全国甲卷）科学家使用δ－MnO2研制了一种MnO2－Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是 A．充电时，Zn2＋向阳极方向迁移 B．充电时，会发生反应：Zn＋2MnO2＝ZnMn2O4 C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－＝MnOOH＋OH－ D．放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH 【答案】C 【解析】A项，充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zn2＋向阴极方向迁移，错误；B项，放电时，负极的电极反应为Zn－2e－＝Zn2＋，则充电时阴极反应为Zn2＋＋2e－＝Zn，即充电时，应发生生成Zn的反应，错误；C项，放电时，MnO2电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4，则正极上主要发生的电极反应是MnO2＋H2O＋e－＝MnOOH＋OH－，正确；D项，放电时，Zn电极质量减少0.65 g(物质的量为0.010 mol)，电路中转移0.020 mol电子，由正极的主要反应MnO2＋H2O＋e－＝MnOOH＋OH－可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为0.020 mol，但是正极上还有ZnMn2O4生成，因此，MnOOH的物质的量小于0.020 mol，错误。 6．（2024·广东卷）一种基于氯碱工艺的新型电解池如图所示，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．阳极反应：2Cl－－2e－＝Cl2↑ B．阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高 C．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室溶液减少213 g D．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g 【答案】C 【解析】A项，该电解装置可用于湿法冶铁，则左侧发生反应为Fe2O3＋6e－＋3H2O＝2Fe＋6OH－，左侧电极为阴极，右侧电极为阳极，Cl－放电产生氯气，电极反应式为2Cl－－2e－＝Cl2↑，正确；B项，左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应式为Fe2O3＋6e－＋3H2O＝2Fe＋6OH－，消耗水产生OH－，阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高，正确；C项，理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，产生3 mol Cl2，同时有6 mol Na＋由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少3×71 g＋6×23 g＝351 g，错误；D项，阴极室物质最多增加6×23 g＝138 g，正确。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第16讲 电解池及其应用 目录 01 考情解码·命题预警 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 电解池工作原理 知识点1 电解池的概念与构成条件 知识点2 电解原理及电解产物判断 知识点3 电极反应式书写 知识点4 电解规律 考向1 电解规律与过程分析 【思维建模】分析电解过程的思维流程 考向2 电极反应式书写 考点二 电解原理的应用 知识点1 氯碱工业 知识点2 电解精炼与电镀 知识点3 电解冶金 知识点4 离子交换膜类型与作用 考向1 电解精炼、电镀与冶金 考向2 电解原理在生活、生产中的应用 考向3 交换膜在电解中的应用 【思维建模】“隔膜”电解池的解题步骤 考点三 金属的防腐 知识点1 金属腐蚀的防护方法 知识点2 金属腐蚀快慢的判断 考向1 考查金属腐蚀的防护 04真题溯源·考向感知 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 电解原理的应用 选择题 非选择题 江苏卷T6（B项），3分 江苏卷T3（D项），3分 江苏卷17（3），9分 考情分析： 1．命题规律： （1）选择题以新型电化学装置为载体考查：电极的极性与电极反应式的判断、分析电解液成分变化、pH变化，考查离子交换膜的应用及电子守恒的计算。 （2）非选择题以电解池生产化工品和处理环境污染物为载体，考查电极反应式书写，通过图像考查电解过程中某些量的变化原因，有关量的计算。 2．复习策略： 电解是高考常考点，主要包括氯碱工业、活泼金属的制取、有关电解产物的判断和计算等内容；注重与元素化合物、有机化学、电解质溶液、化学实验设计、新能源等知识的联系，且常考常新。 复习时通过典型装置分析，使学生知道电解池的构成条件，并从氧化还原反应的角度理解电解池的工作原理，如从粒子的氧化性、还原性，认识粒子在电极上的放电次序，从而准确地判断电解产物，然后进行有关的计算。离子交换膜能将工业生产与化学知识有机的融合，实现资源的最优配置，考查接受、吸收、整合化学信息的能力，这时复习的重点与难点，复习时通过陌生电解装置的练习，使学生能判断电极名称、正确书写电极反应式、电池反应总方程式，能解释电解过程的某些实验现象。 复习目标： 1．能根据电解原理，书写电极反应式和电解总反应式。 2．能依据电解原理判断电解过程中某些量的变化。 3．知道粗铜精制及电镀原理，氯碱工业的工作原理，。 4．能应用电解原理解决其实际应用——物质的制备、分离与提纯，污染的治理等。 5．了解离子交换膜的分类、特点及作用，能应用离子交换膜知识，解决问题。 考点一 电解池工作原理 知识点1 电解池的概念与构成条件 概念 把 转化为 的装置 构成条件 ① ② ③ 或熔融的电解质 得分速记 电解池中的阴、阳极判断 判断方法 与电源连接方式 电子流动方向 离子移动方向 反应类型 电极现象 阳极 与电源正极相连 电子流出 阴离子移向 氧化反应 溶解或产生有色气体 阴极 与电源负极相连 电子流入 阳离子移向 还原反应 析出金属或产生氢气 知识点2 电解原理及电解产物判断 电解原理 图示 电解 产物判断 阳极 活性电极电极失电子 惰性电极阴离子失电子 放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根＞F－ 阴极 放电顺序：Ag＋＞Cu2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋ 得分速记 ①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。 ②最常用、最重要的放电顺序是：阳极—Cl－＞OH－；阴极—Ag＋＞Cu2＋＞H＋。 ③电解水溶液时，K＋～Al3＋在阴极不放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。 知识点3 电极反应式书写 分析电极 一看 定阴阳极 接电源正极为 极，接电源负极为 极 二看电极材料定电极反应 损失 极（C、Pt除外），保护 极 分析溶液 三定粒子种类与浓度 先分析溶质，后分析溶剂 确定放电离子 四定离子放电离子 主要取决于离子的还原性与氧化性，有时需考虑浓度 五定阴阳极产物 易放电的阳离子在 极上发生 反应，阴极本身不发生氧化还原反应 得分速记 ①活性电极（指金属活动顺序表Ag及Ag以前的金属）：则电极材料失电子。 ②惰性电极：通常为Pt、Au、石墨。 ③离子的放电顺序：往往还与溶液的酸碱性、温度、离子的浓度等有关。 知识点4 电解规律(水溶液中) 阳离子 惰性电极电解电解质溶液的四种类型 阴离子 用惰性电极电解有关溶液 物质 类别 代表物 被电解 物质 阴极 产物 阳极 产物 电解方程式 浓度变化 pH 溶液复原 加入物质 电解 类型 含氧酸 H2SO4 H2O H2 O2 2H2OH2↑＋O2↑ 电解 水型 可溶性碱 NaOH H2O 活泼金属 含氧酸盐 Na2SO4 H2O 不变 无氧酸 HCl HCl 2HClH2↑＋Cl2↑ HCl 电解 自身型 不活泼金属 无氧酸盐 CuCl2 CuCl2 2CuCl2Cu↑＋Cl2↑ —— 活泼金属 无氧酸盐 NaCl NaCl H2O H2 Cl2 NaOH NaCl浓度减小 放氢 生碱型 不活泼金属 含氧酸盐 Cu(NO3)2 Cu(NO3)2 H2O Cu(NO3)2浓度减小 有HNO3生成 变小 放氧 生酸型 得分速记 规避电解池中方程式书写的3个易失分点 ①书写电解池中电极反应式时，可以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。 ②要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“通电”。 ③电解水溶液时，放电顺序中OH－之后的离子一般不参与放电。 考向1 电解规律与过程分析 （2025·连云港市上学期期中）利用电解可以将气态苯()转化为环己烷()，其电解装置如图所示。下列有关说法正确的是 A．电解时，电极A与电源的正极相连 B．电解时，电极B上产生的气体为H2 C．反应中每生成1 mol ，转移电子数为6×6.02×1023 D．电解的总反应方程式：＋2H2O＝＋O2↑ 【变式训练1·变载体】 （2025·江苏省昆山中学一模）利用电解原理，可将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．b为电解池阴极 B．电解后左侧电极室KOH溶液pH减小 C．电解过程中阴离子通过交换膜从右向左迁移 D．阳极电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O 【变式训练2·变题型】 （2025·江苏镇江市开学考）氢气是一种理想的清洁能源。 实验室利用铁基催化剂进行电催化硝酸盐还原合成氨的装置如图－4所示。电解时，NO3－先吸附到催化剂表面放电产生NH。控制其它条件不变，NH的产率和法拉第效率(FE%)随pH变化如图－5所示。FE%＝×100%。其中，Qx＝nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 ①pH＝1时，电解过程中NH的FE%为23%，阴极还原产物主要为_______________(填化学式)。 ②pH从5变化到3时，NH的产率逐渐减小的原因可能为_________________________________。 考向2 电极反应式书写 （2025·江苏省南京市、盐城市一模）高铁酸钾(K2FeO4)可用于废水中氨氮的去除。 一种双阴极室隔膜电解KOH溶液制备K2FeO4的装置如图所示。电解时，阳极的电极反应式为___________________________________________。 思维建模 分析电解过程的思维流程 【变式训练1·变载体】 （2025·江苏苏州市开学考）甲醇是重要的化工基础原料，以CO2为原料制甲醇具有重要的社会价值。 电化学法制甲醇。工业上采用如图所示装置电解制备甲醇，反应前后KHCO3浓度基本保持不变。生成CH3OH的电极反应式为___________________________________________________________。 【变式训练2·变考法】 （2025·江苏省徐州市期中）用烟气中SO2制S是一种重要的脱硫技术。 用电解法将 SO2转化为S的原理如图所示。 电极a表面的电极反应式为_____________________________。随稀硫酸的浓度增大，SO2转化率先增大后减小的可能原因为____________________________________________________________________。 考点二 电解原理的应用 知识点1 氯碱工业 装置示意图 电极反应式 电解总反应式 阴极反应式 2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－ 化学方程式 阳极反应式 离子方程式 得分速记 ①食盐水需净化，除去Mg2＋、Ca2＋、SO42－等离子，BaCl2溶液必须放在Na2CO3溶液 。 ②阴极室与阳极室应用隔膜分开。 ③阳离子交换膜的作用： 阻止 进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2＝NaCl＋NaClO＋H2O，提高碱的纯度。 阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生 。 ④阴极室加入NaOH稀溶液的作用是 ，且不引入杂质。 知识点2 电解精炼与电镀 电解精炼铜 电镀锌 装置示意图 阴极反应式 Cu2＋＋2e－＝Cu(精铜) Zn2＋＋2e－＝Zn 阳极反应式 Cu－2e－＝Cu2＋、Zn－2e－＝Zn2＋ Fe－2e－＝Fe2＋、Ni－2e－＝Ni2＋(粗铜) Zn－2e—＝Zn2＋ 得分速记 ❶电解精炼铜： (ⅰ)粗铜作阳极，溶解下来，电解液中增加Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋。 (ⅱ)粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子变成金属阳离子进入溶液，金属活动性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2+浓度会减小。 (ⅲ)阳极金属减轻的质量不等于阴极金属增加的质量。 ❷电镀 (ⅰ)镀件必须作阴极，镀层金属作阳极。 (ⅱ)用含镀层金属离子的溶液作电镀液。 (ⅲ)阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，电镀液的浓度保持不变。 知识点3 电解冶金 1．利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 2．制镁：熔融MgCl2(不用MgO)、制铝：熔融Al2O3(不用AlCl3)。 知识点4 离子交换膜类型和作用 常见的 离子交换膜 种类 允许通过的离子 移动方向 阳离子交换膜 只允许阳离子通过 阳离子→电解池的阴极(或原电池的正极) 阴离子交换膜 只允许阴离子通过 阴离子→电解池的阳极(或原电池的负极) 质子交换膜 只允许H＋通过 质子→电解池的阴极(或原电池的正极) 离子交换膜 的作用 ①平衡两边电极区的电荷 ②避免交换膜两边物质发生反应(反应物发生反应或产物发生反应) ③形成交换膜两边电解质溶液浓度不同的浓差电池 得分速记 ①双极膜：由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并分别通过阳膜和阴膜，作为H＋和OH－的离子源。 ②离子交换膜电化学装置题的解题步骤 第一步 分清交换膜类型：即交换膜属于阳离子交换膜、阴离子交换膜或质子交换膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过交换膜 第二步 写出电极反应式，判断交换膜两侧离子的变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移的方向 第三步 分析交换膜的作用：在产品制备中，交换膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应 说明 双极隔膜，是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子交换层、阳离子交换层和中间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产物H＋和OH－可在电场力的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH条件 分析 方法 ①根据膜的性质和离子在溶液中的迁移方向，画出离子透过膜的方向；②寻找迁出室溶液中浓度较大的迁移离子；①分析离子在迁入室的浓度增大和在迁出室的浓度减小，以及带来的实质变化。 考向1 电解精炼、电镀与冶金 （2025·浙江省宁波市上学期一模）如图所示，连接2～3V的直流电源进行铁制镀件镀铜。铁制镀件在电镀前需除油、除锈处理。甲同学选用的电镀液为0.1 mol·L－1 CuSO4溶液；乙同学先往0.1 mol·L－1 CuSO4溶液加入浓氨水至溶液恰好澄清，取所得澄清液做为电镀液。下列说法不正确的是 A．除去镀件表面油污的试剂可以是Na2CO3溶液或溶液 B．甲同学实验中，阴极表面可发生的反应有2H＋＋2e－＝H2↑、Cu2＋＋2e－＝Cu C．乙同学的实验中，若Cu2＋参与放电，则Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋将逆向移动 D．甲、乙两同学实验完毕后，乙同学所得镀件的镀层更光亮 【变式训练1·变载体】 （2024·江苏省南京模拟）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2－CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法正确的是 A．将熔融CaF2－CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的 B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－＝CO2↑ C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少 D．阴极的电极反应式为Ca－2e－＝Ca2＋ 【变式训练2】 （2024·江苏省泰州模拟）金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。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，其电极反应式为Ni2＋＋2e－＝Ni B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt 考向2 电解原理在生活、生产中的应用 （2025·江苏省南通市二模）一种以NaOH为介质电催化还原CO2的工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．电解池工作时，OH－由右室通过隔膜向左室移动 B．M为电解池的阳极 C．N电极上发生的反应：CH3(CH2)7NH2＋4e－＋4OH－＝CH3(CH2)6CN＋4H2O D．电路中通过2 mol e－时，理论上有1 mol CO2被还原 【变式训练1·变考法】 （2025·江苏省盐城中学月考）一种利用金属磷化物作为催化剂，将CH3OH转化成甲酸钠的电化学装置如图所示，阴极生成HCO3－和一种气体。下列说法错误的是 A．b为电源正极 B．Na＋由右侧室向左侧室移动 C．阴极的电极反应式为2CO2＋2H2O－2e—＝2HCO3－＋H2↑ D．理论上，当电路中转移2 mol e—时，阴极室质量增加132 g 【变式训练2】 （2025·江苏省南通市市期中）科研工作者用金催化电极实现了常温、常压条件下合成氨，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电解过程中，H＋通过交换膜从右往左迁移 B．LiCF3SO3的主要作用是降低NH3的溶解度 C．金催化电极的电极反应式：N2＋6CH3OH－6e－＝2NH3＋6CH3O－ D．理论上合成1 mol NH3，左室Na2SO4溶液质量减少27 g 考向3 交换膜在电解中的应用 （2025·江苏省淮安市一模）CO2资源化利用是控制能源危机、实现“碳达峰”“碳中和”的最有前途的技术之一。电解CO2制甲酸或甲酸盐的原理如图所示。 ①阳离子交换膜左室产生的气体为___________。 ②以一定流速持续通入CO2，一部分CO2在电极表面转化为HCOO－，电解一段时间后，阳离子交换膜右室中的KHCO3浓度增大，原因为__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 思维建模 “隔膜”电解池的解题步骤 【变式训练1·变题型】 （2025·江苏省淮安市淮阴中学三模）钠离子电池是利用Na＋在电极之间“嵌脱”实现充放电(原理如图所示)，工作时总反应为NaxMO2＋nCNax－yMO2＋NayCn(M为一种过渡元素)。下列说法正确的是 A．放电时，Na＋由Y极通过交换膜移向X极 B．放电时，正极反应式为NaxMO2＋ye－＝Nax－yMO2＋yNa＋ C．充电时，过渡元素M发生氧化反应 D．用铅蓄电池对该钠离子电池充电，铅蓄电池中每消耗20.7 g铅，钠离子电池正极区域质量减少4.6 g 【变式训练2】 （2025·江苏省苏州市南航苏州附中三模）利用双极膜电解含有HCO3－的溶液，使HCO3－转化成碳燃料，实现了CO2还原流动。电解池如下图所示，双极膜中水电离的H＋和OH－在电场作用下可以向两极迁移。下列说法不正确的是 A．银网电极与电源负极相连 B．双极膜b侧应该用质子交换膜 C．阴极电极反应为：HCO3－＋2e－＋3H＋＝CO↑＋2H2O D．双极膜中有0.1mol H2O电离，则阳极附近理论上产生0.05 mol O2 考点三 金属的防护 知识点1 金属腐蚀的防护方法 改变金属材料的组成 如制成不锈钢(把Ni、Cr加入普通钢中制成)等 在金属表面覆盖保护层 如在金属表面①喷油漆、涂油脂、电镀、覆盖搪瓷/塑料；②电镀一层金属；③表面钝化(如阳极氧化处理铝制品、发蓝处理)等方法 电化学保护法 牺牲阳极法 原电池原理—— 极：比被保护金属活泼的金属 极：被保护的金属设备 外加电流法 电解原理—— 极：被保护的金属设备 极：惰性金属或石墨 知识点2 金属腐蚀快慢的判断 对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀 外界条件相同时，电解质浓度越大，金属腐蚀越快 对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢 强电解质溶液中＞弱电解质溶液中＞非电解质溶液中 活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快 考向1 考查金属腐蚀的陪护 （2024·浙江省6月卷）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图： 下列说法正确的是 A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ C．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果 D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应 【变式训练1·变载体】 （2025·浙江省嘉兴市上学期一模）埋地管道所处环境特殊，当其通过不同的土壤时会发生电化学腐蚀，对管道的正常运行造成很大危害。下图为地下管道经过黏土(含氧量少)和沙土(含氧量多)时发生腐蚀的示意图。下列说法不正确的是 A．该管道发生电化学腐蚀时，负极上的电极反应式：Fe－2e－＝Fe2＋ B．掩埋在黏土部分的管道比掩埋在沙土部分的管道电化学腐蚀更快 C．如果沙土供氧充分，则黏土中铁管腐蚀会加剧 D．若采用外接电流的阴极保护法进行防腐，所用阳极材料需为金属性强于铁的单质 【变式训练2】 （2024·广东卷）我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用 C．该法为外加电流法 D．锌发生反应：Zn－2e－＝Zn2＋ 1．（2025·湖南卷）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解过程中，K＋向左室迁移 B．电解过程中，左室中NO2－的浓度持续下降 C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色 D．NO3－完全转化为的电解总反应：NO3－＋8Cl－＋6H2ONH3↑+9OH－+4Cl2↑ 2．（2025·湖北卷）某电化学制冷系统的装置如图所示。[Fe(H2O)6]3＋和[Fe(H2O)6]2＋在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动(①②③④①)实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是 A．阴极反应为[Fe(H2O)6]3＋＋e－＝[Fe(H2O)6]2＋ B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断[Fe(H2O)6]2＋比[Fe(H2O)6]3＋稳定 C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后[Fe(H2O)6]2＋和[Fe(H2O)6]3＋离子结构的改变 3．（2024·湖南卷）在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示。下列说法正确的是 A．电解时，OH－向Ni电极移动 B．生成C6N的电极反应：2C3N8H4＋8OH－－4e－＝C6N＋8H2O C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16 4．（2024·湖北卷）我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图所示。双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－＝HCOO－＋H·。下列说法错误的是 A．电解一段时间后阳极区c(OH－)减小 B．理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离 C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－―→2HCOO－＋H2↑＋2H2O D．阴极区存在反应：H2C2O4＋2H＋＋2e－―→CHOCOOH＋H2O 5．（2024·全国甲卷）科学家使用δ－MnO2研制了一种MnO2－Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是 A．充电时，Zn2＋向阳极方向迁移 B．充电时，会发生反应：Zn＋2MnO2＝ZnMn2O4 C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－＝MnOOH＋OH－ D．放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH 6．（2024·广东卷）一种基于氯碱工艺的新型电解池如图所示，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．阳极反应：2Cl－－2e－＝Cl2↑ B．阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高 C．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室溶液减少213 g D．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g / 学科网（北京）股份有限公司 $$