专题03 电能转化为化学能——电解（期中复习讲义） 高二化学上学期鲁科版

专题03 电能转化为化学能——电解 考查重点 命题角度 电解池原理 原电池与电解池的区别与联系、电解池的判断、电解池的计算 电解池电极方程式 电极的判断、电极方程式的书写和正误判断 电解的规律 电解质的复原、电极方程式的正误书写 电解原理的应用 氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析 电解的相关计算 电子转移守恒 一、电解原理 1电解原理 (1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。 (2)电解池(也称电解槽)：将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闭合回路；④电解质溶液或熔融电解质 电 极 阳极 与电源正极相连的电极，发生氧化反应 阴极 与电源负极相连的电极，发生还原反应 离子流向 阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极 电子流向 从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极 二、电解规律 1．电解池电极反应式的书写 (1)常见微粒的放电顺序 阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… 阳极：活性电极＞S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根 【特别提醒】 ①活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。 ②电解的离子方程式中，若参与电极反应的H＋或OH－是由水电离出来的，用H2O作为反应物。 (2)电极反应式的书写方法 以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例 ①辨电极：阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连。 ②找离子：电解质溶液中：Cu2＋、H＋、SO、OH－。 ③排顺序：依据常见微粒放电顺序，阴极：Cu2＋>H＋(水)，阳极：OH－(水)>SO。 ④电极式：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 ⑤总反应：依据得失电子守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋、2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 2．电解后溶液的复原规律 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表： (1)电解H2O型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ 2H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ pH变化 减小 增大 不变 复原加入物质 加入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 加入HCl 加入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↑ 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 加入HCl 加入CuO或CuCO3 3.电解池中的守恒规律 同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒使各电极得失电子均相等，在各极反应式中建立联系。 三、电解饱和食盐水——氯碱工业 1.氯碱工业 (1)习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 (2)反应原理： 通电前：溶液中的离子有Na+、Cl-、H+、OH-。 通电后：①移向阳极的离子是Cl-、OH-，在阳极放电的离子是Cl-。 阳极电极反应：2Cl--2e-===Cl2↑ 。  ②移向阴极的离子是Na+、H+，在阴极放电的离子是H+。 阴极电极反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH-。 ③总反应： 化学方程式：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH； 离子方程式：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。 (3)离子交换膜的作用：①阻止OH-进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O；②阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 (4)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，NaOH的作用是增强溶液导电性。 2.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)以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。 四、电镀　电解精炼 1.电镀 (1)电镀：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。 (2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 (3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)： 阳极材料：镀层金属Cu，电极反应：Cu-2e-===Cu2+； 阴极材料：镀件铁制钥匙，电极反应：Cu2++2e-===Cu。 电解质溶液：Cu2+浓度保持不变。 2.电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质) 阳极材料：粗铜，电极反应：Zn-2e-===Zn2+、Cu-2e-===Cu2+； 阴极材料：纯铜，电极反应：Cu2++2e-===Cu； 电解质溶液：Cu2+浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥。 五、电冶金 1.电冶金的原理 金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程：Mn++ne-===M。 2.常用电解法制备的金属 电解法用于冶炼较活泼的金属，如钠、钙、镁、铝等。 3.实例分析——冶炼金属钠 (1)电解熔融NaCl装置示意图 阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。 (2)电解时的反应 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑； 阴极：Na++e-===Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。 六、电解的计算 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。 题型一 电解池及其装置判断 【典例1】用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是(　　) A.a端是直流电源的负极 B.通电使CuCl2发生电离 C.阳极上发生的反应为Cu2++2e-===Cu D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体 【答案】A 【解析】通过图中离子的移动方向可判断连接a的为阴极，连接b的为阳极，故a端为直流电源的负极，b端为直流电源的正极，A项正确；CuCl2在水溶液中就能发生电离，而不是通电的结果，B项错误；阳极发生氧化反应，即2Cl--2e-===Cl2↑，在阳极附近可观察到黄绿色气体，阴极发生还原反应，析出Cu，C、D项错误。 【变式1-1】某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在图中，下列有关分析完全正确的是(　　) 选项 A B C D a电极 阳极 阴极 阳极 阴极 d电极 正极 正极 负极 负极 Q离子 阳离子 阳离子 阴离子 阴离子 【答案】B 【解析】根据题图知，该装置有外接电源，属于电解池，根据电子流向知，c是负极，d是正极，a是阴极，b是阳极，电解时，电解质溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则Q离子是阳离子，P离子是阴离子，故B正确。 【变式1-2】用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述错误的是(　　) A.c极发生氧化反应 B.若两极均为惰性电极，d极电极反应式为Cu2++2e-===Cu C.溶液中阳离子向d极移动 D.若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中Cu2+浓度持续减小 【答案】D 【解析】由电流方向可知，a为电源的正极，b为电源的负极，则c为阳极，d为阴极，据此进行解答。c极为电解池的阳极，发生氧化反应，故A正确；d为电解池阴极，发生还原反应，d极电极反应式为Cu2++2e-===Cu，故B正确；电解池中阳离子向阴极移动，则溶液中阳离子向d极移动，故C正确；若c极电极材料为Cu，电解时Cu失去电子变为铜离子，则溶液中Cu2+浓度保持不变，故D错误。 题型二 电解规律及其应用 【典例2】用惰性电极电解下列溶液(足量)，电解一段时间后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是(　　) A.CuCl2溶液 B.AgNO3溶液 C.H2SO4溶液 D.KCl溶液 【答案】C 【解析】用惰性电极电解CuCl2溶液时，阴极析出Cu，阳极生成Cl2，要使溶液复原应加入适量CuCl2，A错误；用惰性电极电解AgNO3溶液时，阴极析出Ag，阳极生成O2，要使溶液复原应加入适量Ag2O，B错误；用惰性电极电解H2SO4溶液时，阳极生成O2，阴极生成H2，相当于电解水，要使溶液复原应加入适量水，C正确；用惰性电极电解KCl溶液时，生成KOH、H2、Cl2，要使溶液复原应通入适量HCl气体，D错误。 方｜法｜点｜拨 惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。 (1)阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。 (2)实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。 (3)实质为放氢气生碱型(或电解盐酸，此处无H＋不合理)，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。 【变式2-1】用石墨作电极，电解1 L 0.2 mol·L-1 NaCl溶液的装置如图，当电路中通过0.002 mol e-时，下列说法错误的是(　　) A.b试管及对应烧杯盛放的是蒸馏水 B.滴有酚酞的NaCl溶液变为红色 C.a试管中的气体体积略大于b试管中的 D.A极的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH- 【答案】A 【解析】根据装置图可知：B电极为阳极，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑，由于Cl2能与水发生可逆反应：Cl2+H2OHCl+HClO，为抑制Cl2在水中的溶解及反应，b试管及对应烧杯盛放的是饱和食盐水，A错误；电解饱和食盐水的总反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，因此电解一段时间后溶液显碱性，能使滴有酚酞的NaCl溶液变为红色，B正确；A电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，a试管收集到H2，根据同一闭合回路中得失电子守恒，可知A、B两极反应产生气体的物质的量相等，但由于H2不溶于水，Cl2能够溶于水，并与水发生反应而被消耗，故a试管中的气体体积略大于b试管中的气体体积，C、D正确。 【变式2-2】某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据两极放电离子的来源不同，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是(　　) A.阴极自始至终只析出H2 B.阳极先析出Cl2，后析出O2 C.电解的最后阶段为电解水 D.溶液的pH不断增大，最后为7 【答案】D 【解析】由题意可知n(H+)∶n(Cl-)＝2∶3，在阴极H+放电，在阳极先是Cl-放电，然后是H2O电离出的OH-放电；反应开始时，H+、Cl-在两极放电，相当于电解HCl；H2SO4电离出的H+放电完全后，在两极放电的是由水电离出的H+和剩余的Cl-，相当于电解NaCl的水溶液；Cl-放电完全后，在两极放电的是由水电离出的H+和OH-，相当于电解水；随着电解的进行，溶液的pH不断增大，最后溶质是NaOH和Na2SO4，所以溶液的pH不会为7，D符合题意。 题型三 氯碱工业 【典例3】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 【解析】碳棒在蛋壳内，作阳极，溶液中的Cl-在该极失电子被氧化生成Cl2，滴加酚酞溶液不变红，A项错误；蛋壳表面缠绕的铁丝作阴极，水电离出的H+在该极发生还原反应得到氢气，H2不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，B、C项错误。 【变式3-1】氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是(　　) A.电极A接电源正极，发生氧化反应 B.电极B的电极反应式为：2H2O+2e-===H2↑+2OH- C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 【答案】B 【解析】电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；电极B为阴极，通入的氧气得到电子，其电极反应式为2H2O+4e-+O2===4OH-，故B错误；右室生成氢氧根离子，应选用阳离子交换膜，左室的钠离子进入到右室，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，从而降低电解电压，减少能耗，故D正确。 题型四 电镀和电解精炼 【典例4】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.电解时以精铜作阳极 B.电解时阴极上发生的反应为Cu2++2e-===Cu C.用CuSO4溶液作电解质溶液，反应一段时间后浓度保持不变 D.电解后，可在电解槽阴极下方收集到少量Ag、Pt等金属 【答案】B 【解析】将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯时，以精铜作阴极，粗铜作阳极，A错误；电解时，溶液中的Cu2+在阴极得电子，发生的反应为Cu2++2e-===Cu，B正确；电解时，阳极的其他金属杂质也会放电，故CuSO4溶液的浓度减小，C错误；电解时，阳极粗铜中的Fe、Zn、Cu失电子转化为金属阳离子，Ag、Pt等沉积在电解槽底部形成阳极泥，D错误。 【变式4-1】如图是模拟铁制品镀铜工艺的装置，下列说法正确的是(　　) A.a电极上发生还原反应 B.b电极为铜 C.电解质溶液可以是CuSO4溶液 D.电镀过程中，溶液中Cu2+浓度不断减小 【答案】C 【解析】与直流电源正极相连的a电极为铜，与负极相连的b电极为铁制品，电解质溶液为可溶性铜盐溶液，电镀过程中，溶液中铜离子浓度不变。 【变式4-2】电解装置示意图如图所示。下列电解目的不能实现的是(　　) 选项 电极材料 电解质溶液 电解目的 A a：碳棒，b：碳棒 稀硫酸 制取O2和H2 B a：银，b：铁 AgNO3溶液 铁上镀银 C a：粗铜，b：精铜 CuSO4溶液 电解精炼铜 D a：铜，b：碳棒 KNO3稀溶液 制取少量O2和H2 【答案】D 【解析】据图可知a为阳极，b为阴极。若a、b均为碳棒，电解稀H2SO4的实质是电解水，能达到电解目的，A不符合题意；铁上镀银时，阳极a是金属银，阴极b是铁，AgNO3溶液为电解质溶液，能达到电解目的，B不符合题意；电解精炼铜时，阳极a为粗铜 ，阴极b为精铜，用CuSO4溶液作电解质溶液，能达到电解目的，C不符合题意；阳极a为Cu时，Cu失电子发生氧化反应生成Cu2+，不能得到O2，不能达到电解目的，D符合题意。 题型五 电冶金 【典例5】用石墨作阳极，钛网作阴极，熔融CaF2⁃CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原TiO2制备金属Ti。下列叙述正确的是(　　) A.该电池工作过程中，O2-向阴极移动 B.将熔融CaF2⁃CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的 C.TiO2在阴极放电 D.制备金属钛前后CaO的量不变 【答案】D 【解析】由题图可知，石墨为阳极，电极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑，O2-向阳极移动，钛网作阴极，电极反应式为2Ca2++4e-===2Ca，然后发生反应2Ca+TiO2===Ti+2CaO，则制备金属钛前后CaO的总量不变，A、C错误，D正确；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，B错误。 【变式5-1】1807年，化学家戴维通过电解熔融氢氧化钠制取金属钠：4NaOH(熔融)4Na+O2↑+2H2O；后来盖·吕萨克通过铁与熔融氢氧化钠作用也制得金属钠：3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是(　　) A.电解熔融氢氧化钠制取金属钠，阳极发生的电极反应为2OH--2e-===H2↑+O2↑ B.盖·吕萨克制钠的原理是利用铁的还原性比钠强 C.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同 D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制取金属钠，电解槽中石墨为阴极，铁为阳极 【答案】C 【解析】由4NaOH(熔融)4Na+O2↑+2H2O可知，阳极OH-放电生成O2和H2O，电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑，A错误；Na的还原性强于Fe，但Na的沸点比Fe低得多，盖·吕萨克法制钠利用了Fe与Na的沸点差异，B错误；由电解原理可知，戴维法制取4 mol Na时转移4 mol电子，但盖·吕萨克法制取4 mol Na时转移8 mol电子，则转移的电子总数不同，C正确；用电解熔融氯化钠法制钠时，不能用铁作阳极，D错误。 题型六 电解的创新应用 【典例6】电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示，电极为惰性电极。已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、S等离子。下列叙述正确的是(　　) A.A膜是阳离子交换膜 B.通电后，海水中阴离子向b电极处移动 C.通电后，b电极上产生无色气体，溶液中出现白色沉淀 D.通电后，a电极的电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+ 【答案】C 【解析】A错，a电极为电解池的阳极，且在电解池中阴离子向阳极移动，所以A膜是阴离子交换膜；B错，通电后，海水中阴离子向阳极(a电极)处移动；C对，阳离子放电能力：H+>Mg2+>Na+>Ca2+，所以通电后，H+在阴极(b电极)上放电：2H2O+2e-===H2↑+2OH-，产生无色气体，由于破坏了附近水的电离平衡，在该区域c(OH-)增大，会发生反应：Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓，所以溶液中会出现白色沉淀；D错，阴离子放电能力：Cl->OH-，所以通电后，在阳极发生反应：2Cl--2e-===Cl2↑。 【变式6-1】利用电解技术，以氯化氢为原料回收氯气的过程如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.H+由阳极区向阴极区迁移 B.阳极反应式：2HCl(g)+2e-===Cl2+2H+ C.阴极反应式：Fe3++e-===Fe2+ D.阴极区发生的反应：4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O 【答案】B 【解析】B项，阳极失电子发生氧化反应，电极反应式：2HCl(g)-2e-===2H++Cl2，错误；C项，阴极发生还原反应，电极反应式：Fe3++e-===Fe2+，正确；D项，根据图中的循环，可以推出阴极区会发生反应：4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O，正确。 【变式6-2】基于水煤气转化反应：CO+H2O===H2+CO2，通过电化学装置制备纯氢的原理示意图如图。下列说法错误的是(　　) A.a为电源负极 B.阴极电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑ C.使用阴离子交换膜能使乙室中c(OH-)保持不变 D.该装置中氧化反应和还原反应分别在两极进行，利于制得高纯度氢气 【答案】C 【解析】甲电极发生还原反应为阴极，a为电源负极，A正确；甲电极为阴极，电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑，B正确；阳极的电极反应为CO+4OH--2e-===C+2H2O，若使用阴离子交换膜，OH-从甲池向乙池迁移，甲池OH-生成的速度小于乙池消耗的速度，故乙池c(OH-)减小，C错误；H2在阴极生成，CO2在阳极产生且在乙池被吸收变成C，因此该装置利于制得高纯度氢气，D正确。 题型七 离子交换膜的应用 【典例7】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】分析可知，水放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；阴极生成1 mol钴，阳极有1 mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18 g，故B错误；若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜后，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误。 【变式7-1】香港城市大学、中国科学院深圳先进技术研究院和深圳大学合作，证明了TiO2纳米片在酸性条件下具有本征差的析氢活性，展现出快速选择性地将硝酸根离子还原为氨的催化性能。下列有关装置放电过程(如图所示)的叙述错误的是(　　) A.电子由a极经用电器流向b极 B.a极为负极，b极发生还原反应 C.b极上的电极反应式为+8e-+6H2O===NH3↑+9OH- D.a极质量减少2.6 g时，双极膜中有0.08 mol H+向a极区迁移 【答案】D 【解析】放电时，电子由负极(a极)经用电器流向正极(b极)，A项正确；a极为负极，b极为正极，b极上发生还原反应，B项正确；b极上硝酸根离子发生还原反应转化成NH3，电极反应式为+8e-+6H2O===NH3↑+9OH-，C项正确。 题型八 电解的计算 【典例8】把两支惰性电极插入500 mL硝酸银溶液中，通电电解。当电解质溶液中c(H+)从10-6 mol·L-1变为10-3 mol·L-1时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上应析出银的质量是(　　) A.27 mg B.54 mg C.108 mg D.216 mg 【答案】B 【解析】解法1　根据得失电子守恒计算 由得失电子守恒知，e-~H+~Ag，所以n(Ag)＝n(H+)。AgNO3溶液电解后产生酸，n(Ag)＝n(H+)≈10-3 mol·L-1×0.5 L＝5×10-4 mol，m(Ag)＝n(Ag)×M＝5×10-4 mol×108 g·mol-1＝0.054 g＝54 mg。 解法2　根据电极反应式计算 4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+ 　　　　　　　432 g　　　4 mol 　　　　　　　m　　　　5×10-4 mol m＝＝0.054 g，即54 mg。 【变式8-1】如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题： (1)电源中X极是　　　　　(填“正”或“负”)极。  (2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况)气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝　　　　　　　。  (3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后溶液中仍有Cl-，则电解后溶液的pH＝　　　　(Kw＝1.0×1)。  【答案】(1)负　(2)0.025 mol·L-1　(3)13 【解析】(1)铜电极增重，说明银在铜电极析出，则铜电极为阴极，X为负极。(2)C中铜电极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子；由4e-~O2可知，B中阳极产生的O2只有0.005 mol，即112 mL；但B中共收集到224 mL气体，说明还有112 mL是H2，即全部Cu2+在阴极放电后，H+接着放电产生了112 mL H2，则通过0.01 mol电子时，Cu2+已被电解完；由2e-~Cu2+，可知n(Cu2+)＝0.005 mol，则c(CuSO4)＝＝0.025 mol·L-1。(3)由得失电子守恒知，A中生成0.02 mol OH-，则c(OH-)＝＝0.1 mol·L-1，pH＝13。 基础通关练（测试时间：10分钟） 1.（24-25高二上·北京·期中）下列过程中，将电能转化为化学能的是 A．风力发电 B．电解熔融氯化钠 C．太阳能发电 D．人工智能机器人 【答案】B 【解析】风力发电，将风能转化为电能，故A不符合题意；电解熔融氯化钠生成钠和氯气，将电能转化为化学能，故B符合题意；太阳能发电，将太阳能转化为电能，故C不符合题意；人工智能机器人将电能转化为机器人的运动所需能量，不是转化为化学能，故D不符合题意；故选B。 2.（24-25高二上·河南洛阳·期中）若在铜片上镀银，下列叙述错误的是 ①将铜片接在电源的正极；②在铜片上发生的反应是Ag++e-=Ag；③在银片上发生的反应是4OH-+4e-=O2↑+2H2O；④用AgNO3作电解质溶液 A．①② B．②③ C．①③ D．③④ 【答案】C 【分析】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，在铜片上发生的反应是：Ag++e-=Ag，银作电解池的阳极，与电源正极相连，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，阳极电极反应式为：Ag-e-=Ag+，据此分析。 【解析】①由分析知，将铜片接在电源的负极，故①错误； ②由分析知，在铜片上发生的反应是Ag++e-=Ag,故②正确； ③由分析知，在银片上发生的反应是Ag-e-=Ag+，故③错误； ④由分析知，用AgNO3作电解质溶液，故④正确； 综上所述，①③错误，故C正确；故选C。 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】根据题干分析，阴极石墨棒上有红色的铜附着，A项正确；根据题干分析，阳极电极反应为：，B项正确；根据题干分析，电解过程中，Cl－和OH－向阳极移动，C项正确；电解CuCl2溶液时，总反应为：，D项错误；故选D。 4.（24-25高二上·黑龙江伊春·期中）用阴离子交换膜控制电解液中的浓度制备纳米，反应为，装置如图，下列说法正确的是 A．电解时通过交换膜向极移动 B．阳极反应式为 C．阴极放电，有生成 D．电极和电极上生成物的物质的量之比为 【答案】B 【分析】根据总反应可以写出阳极反应式，阳极反应式为：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，消耗氢氧根，pH减小，Ti极是阴极，阴极的电极反应式为2H2O+2e=H2↑+2OH-，Ti极附近的pH增大，据悉分析。 【解析】根据分析可知，阴极产生的氢氧根离子会通过阴离子交换膜向阳极（Cu极）移动，A错误；结合分析可知，阳极反应式为：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，B正确；阴极水电离产生的放电，产生氢气，C错误；根据电子转移数相等可知，若转移2mol电子，Cu电极生成氧化亚铜的物质的量为1mol，Ti电极生成的氢气也是1mol，故生成物的物质的量之比为1:1，D错误；故选B。 5.（24-25高二上·河南开封·期中）以铅蓄电池(Pb-PbO2-H2SO4)为电源可将CO2转化为乙醇，其原理如图所示(电解所用电极材料均为惰性电极)。下列说法错误的是 A．a为铅蓄电池的正极 B．铅蓄电池正极的电极反应式为 C．电解池阴极上的电极反应式为 D．每生成1.25molC2H5OH，理论上铅蓄电池中需消耗15molH2SO4 【答案】A 【分析】由图，二氧化碳生成乙醇，碳化合价降低，则CO2得电子生成CH3CH2OH，发生还原反应，电解池中左侧电极为阴极，则a为负极，b为正极，电解池中右侧电极为阳极； 【解析】由分析，a为负极，A错误；铅蓄电池正极上氧化铅得电子生成硫酸铅，电极反应式为，B正确；电解池阴极上二氧化碳在酸性条件下得电子发生还原反应产生乙醇，电极反应式为，C正确； 根据B项、C项电极反应式可知，1C2H5OH∼12e-，铅蓄电池总反应Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O∼2e-，则每生成1.25molC2H5OH，转移1.25mol×12=15mol电子，理论上铅蓄电池中需消耗(12×1.25)mol=15molH2SO4，D正确；故选A。 重难突破练（测试时间：10分钟） 6.（24-25高二下·浙江杭州·期中）装置甲是一种将废水中的氯乙烯转换成对环境无害的微生物电池，连接甲、乙装置进行粗铜精炼，其原理如图所示， 下列说法正确的是 A．电解精炼时，粗铜与X电极相连 B．若N电极消耗11.2L ，粗铜电极质量减少64g C．电解过程中N区溶液的pH减小 D．M电极的电极反应式为 【答案】D 【分析】根据微生物电池中物质的变化，可判断电极N由转化为，做正极；电极M做负极；电解精炼铜工艺中需将粗铜中的铜单质提纯作阳极与电源正极相连即粗铜连接N极作阳极；精铜端只发生反应作阴极与电极M相连。以此答题。 【解析】根据分析，电解精炼时，粗铜与电源正极相连，X电极为负极，A错误；若N电极消耗11.2L ，没有说明状态，该选项无法计算，B错误；电解过程中N区发生的极反应式为：，溶液的pH增大，C错误；M电极为负极，发生失电子的氧化反应，产物无污染，电极反应式为：，D正确；故选D。 7.（24-25高二下·四川南充·期中）早期可通过电解溶液得到，进一步获得。某实验装置如图所示，电解过程存在副反应，流出液b中混有少量气泡。下列说法正确的是 A．电解过程中阳极区的不断迁移到阴极去 B．图中a代表 C．氧化为的电极反应为 D．回路中通过1mol电子产生 【答案】C 【分析】根据电源可判断，电解池左侧为阳极，转化为，电极反应式为，发生氧化反应，右侧为阴极，氢离子得电子，生成氢气，发生还原反应。 【解析】该装置为质子交换膜，只允许氢离子通过，离子不能透过，所以阳极区的不会迁移到阴极去，A错误；阴极发生还原反应，氢离子得电子生成氢气，所以图中a代表氢气，B错误；阳极上氧化成，电极反应式为，故C正确；阳极反应为，理论上回路中通过1mol电子，产生，由于流出液b中混有少量气泡，有副反应发生，实际产生的小于0.5mol，D错误；故选C。 8.（24-25高二下·湖南常德·期中）我国科研人员研制出的可充电“”电池，以钠箔和多壁碳纳米管为电极材料，总反应方程式为4Na+3CO22Na2CO3+C．放电时该电池“吸入”，生成的和C全部沉积在电极表面。其工作原理如右图所示。下列说法错误的是 A．充电时，钠箔与外电源负极相连 B．可用乙醇代替四甘醇二甲醚 C．放电时，正极的电极反应式为： D．电路中转移电子时，正极质量增加56克 【答案】B 【分析】据总反应可知，放电时Na作负极，电极反应方程式为Na-e-=Na+，碳纳米管为正极，正极上二氧化碳得电子和钠离子反应生成碳酸钠和碳单质，电极反应方程式为； 【解析】充电时，原电池负极接外接电源负极，故充电时，钠箔与外电源负极相连，A正确；钠会和乙醇反应生成乙醇钠和氢气，不能用乙醇代替四甘醇二甲醚，B错误；放电时，正极上二氧化碳得电子和钠离子反应生成碳酸钠和碳单质，C正确；结合正极反应，电路中转移电子时，生成0.5mol碳酸钠、0.25mol碳单质，则正极质量增加53g+3g=56g，D正确；故选B。 9.（24-25高二下·湖南·期中）化学与生产、生活密切相关，下列说法错误的是 A．粗铜精炼时，粗铜应与原电池的正极相连 B．工业上，电解饱和食盐水(足量)时，阳极的产物为氯气 C．放电时，铅酸蓄电池是一种将化学能转化为电能的装置 D．锂离子电池，充电时锂离子从阴极脱嵌，放电时锂离子从正极脱嵌 【答案】D 【解析】粗铜精炼属于电解池应用，粗铜作为阳极，应连接电源的正极，此处的原电池指为电解池供电的电源，其正极即为电源正极，A正确；工业上，电解饱和食盐水时，阳极Cl-被氧化生成Cl2，B正确；铅酸蓄电池放电时作为原电池，将化学能转化为电能，C正确；锂离子电池放电时是原电池，锂离子从负极脱嵌向正极移动；充电时是电解池，锂离子从正极脱嵌向阴极（放电时的负极）移动，D错误；故选D 10.（24-25高二下·山东青岛·期中）一种能将甘油()和二氧化碳转化为甘油醛()和合成气的电化学装置如图所示。下列说法错误的是 A．催化电极a的电势高于催化电极b B．电解时催化电极b附近的pH减小 C．电解时a区溶液浓度降低 D．生成的甘油醛与合成气的物质的量相等 【答案】B 【分析】根据题意可知，催化电极a为阳极，电极方程式为，b为阴极，电极b的电极方程式为、，阳极与外加电源正极相连，阴极与负极相连，根据两极转移电子数相等进行计算。 【解析】充电时电极a为阳极，b为阴极，阳极与电源正极相连，催化电极a的电势高于催化电极b，A正确；根据电极反应式，电解时催化电极b附近氢氧根浓度增大，pH增大，B错误；根据阳极反应式，电解时a区消耗碳酸根，溶液浓度降低，C正确；生成1mol甘油醛转移2mol电子，生成1molCO或1molH2转移2mol电子，生成的甘油醛与合成气的物质的量相等，D正确；故选B。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 电能转化为化学能——电解 考查重点 命题角度 电解池原理 原电池与电解池的区别与联系、电解池的判断、电解池的计算 电解池电极方程式 电极的判断、电极方程式的书写和正误判断 电解的规律 电解质的复原、电极方程式的正误书写 电解原理的应用 氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析 电解的相关计算 电子转移守恒 一、电解原理 1电解原理 (1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起 反应的过程。 (2)电解池(也称电解槽)：将 转化为 的装置。 构成条件 ①直流电源；②两个电极；③闭合回路；④电解质溶液或熔融电解质 电 极 阳极 与电源 相连的电极，发生 反应 阴极 与电源 相连的电极，发生 反应 离子流向 阳离子移向电解池的 ；阴离子移向电解池的 电子流向 从电源 流向电解池的 ，从电解池的 流向电源的 二、电解规律 1．电解池电极反应式的书写 (1)常见微粒的放电顺序 阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… 阳极：活性电极＞S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根 【特别提醒】 ①活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。 ②电解的离子方程式中，若参与电极反应的H＋或OH－是由水电离出来的，用H2O作为反应物。 (2)电极反应式的书写方法 以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例 ①辨电极：阴极与电源 相连，阳极与电源 相连。 ②找离子：电解质溶液中：Cu2＋、H＋、SO、OH－。 ③排顺序：依据常见微粒放电顺序，阴极：Cu2＋>H＋(水)，阳极：OH－(水)>SO。 ④电极式：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 ⑤总反应：依据得失电子守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋、2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 2．电解后溶液的复原规律 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表： (1)电解H2O型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ 2H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ pH变化 复原加入物质 加入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 复原加入物质 加入 加入 (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↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应式 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Cu2＋＋4e－===2Cu pH变化 复原加入物质 加入 加入 3.电解池中的守恒规律 同一电路中转移的电子数是相等的，利用 使各电极得失电子均相等，在各极反应式中建立联系。 三、电解饱和食盐水——氯碱工业 1.氯碱工业 (1)习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 (2)反应原理： 通电前：溶液中的离子有 。 通电后：①移向阳极的离子是 ，在阳极放电的离子是 。 阳极电极反应： 。  ②移向阴极的离子是 ，在阴极放电的离子是 。 阴极电极反应： 。 ③总反应： 化学方程式：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH； 离子方程式：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。 (3)离子交换膜的作用：①阻止 进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O；②阻止阳极产生的 和阴极产生的 混合发生爆炸。 (4)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，NaOH的作用是 。 2.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)以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。 四、电镀　电解精炼 1.电镀 (1)电镀：利用 原理在某些金属表面镀上一薄层其他 或 的加工工艺。 (2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 (3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)： 阳极材料：镀层 ，电极反应：Cu-2e-===Cu2+； 阴极材料：镀件 ，电极反应：Cu2++2e-===Cu。 电解质溶液：Cu2+浓度 。 2.电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质) 阳极材料： ，电极反应：Zn-2e-===Zn2+、Cu-2e-===Cu2+； 阴极材料： ，电极反应：Cu2++2e-===Cu； 电解质溶液：Cu2+浓度 ，金、银等金属沉积形成阳极泥。 五、电冶金 1.电冶金的原理 金属冶炼就是使矿石中的 获得电子变成 的过程：Mn++ne-===M。 2.常用电解法制备的金属 电解法用于冶炼较活泼的金属，如 等。 3.实例分析——冶炼金属钠 (1)电解熔融NaCl装置示意图 阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。 (2)电解时的反应 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑； 阴极：Na++e-===Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。 六、电解的计算 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。 题型一 电解池及其装置判断 【典例1】用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是(　　) A.a端是直流电源的负极 B.通电使CuCl2发生电离 C.阳极上发生的反应为Cu2++2e-===Cu D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体 【变式1-1】某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在图中，下列有关分析完全正确的是(　　) 选项 A B C D a电极 阳极 阴极 阳极 阴极 d电极 正极 正极 负极 负极 Q离子 阳离子 阳离子 阴离子 阴离子 【变式1-2】用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述错误的是(　　) A.c极发生氧化反应 B.若两极均为惰性电极，d极电极反应式为Cu2++2e-===Cu C.溶液中阳离子向d极移动 D.若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中Cu2+浓度持续减小 题型二 电解规律及其应用 【典例2】用惰性电极电解下列溶液(足量)，电解一段时间后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是(　　) A.CuCl2溶液 B.AgNO3溶液 C.H2SO4溶液 D.KCl溶液 方｜法｜点｜拨 惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。 (1)阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。 (2)实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。 (3)实质为放氢气生碱型(或电解盐酸，此处无H＋不合理)，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。 【变式2-1】用石墨作电极，电解1 L 0.2 mol·L-1 NaCl溶液的装置如图，当电路中通过0.002 mol e-时，下列说法错误的是(　　) A.b试管及对应烧杯盛放的是蒸馏水 B.滴有酚酞的NaCl溶液变为红色 C.a试管中的气体体积略大于b试管中的 D.A极的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH- 积，C、D正确。 【变式2-2】某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据两极放电离子的来源不同，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是(　　) A.阴极自始至终只析出H2 B.阳极先析出Cl2，后析出O2 C.电解的最后阶段为电解水 D.溶液的pH不断增大，最后为7 题型三 氯碱工业 【典例3】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3-1】氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是(　　) A.电极A接电源正极，发生氧化反应 B.电极B的电极反应式为：2H2O+2e-===H2↑+2OH- C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 题型四 电镀和电解精炼 【典例4】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.电解时以精铜作阳极 B.电解时阴极上发生的反应为Cu2++2e-===Cu C.用CuSO4溶液作电解质溶液，反应一段时间后浓度保持不变 D.电解后，可在电解槽阴极下方收集到少量Ag、Pt等金属 【变式4-1】如图是模拟铁制品镀铜工艺的装置，下列说法正确的是(　　) A.a电极上发生还原反应 B.b电极为铜 C.电解质溶液可以是CuSO4溶液 D.电镀过程中，溶液中Cu2+浓度不断减小 【变式4-2】电解装置示意图如图所示。下列电解目的不能实现的是(　　) 选项 电极材料 电解质溶液 电解目的 A a：碳棒，b：碳棒 稀硫酸 制取O2和H2 B a：银，b：铁 AgNO3溶液 铁上镀银 C a：粗铜，b：精铜 CuSO4溶液 电解精炼铜 D a：铜，b：碳棒 KNO3稀溶液 制取少量O2和H2 题型五 电冶金 【典例5】用石墨作阳极，钛网作阴极，熔融CaF2⁃CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原TiO2制备金属Ti。下列叙述正确的是(　　) A.该电池工作过程中，O2-向阴极移动 B.将熔融CaF2⁃CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的 C.TiO2在阴极放电 D.制备金属钛前后CaO的量不变 【变式5-1】1807年，化学家戴维通过电解熔融氢氧化钠制取金属钠：4NaOH(熔融)4Na+O2↑+2H2O；后来盖·吕萨克通过铁与熔融氢氧化钠作用也制得金属钠：3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是(　　) A.电解熔融氢氧化钠制取金属钠，阳极发生的电极反应为2OH--2e-===H2↑+O2↑ B.盖·吕萨克制钠的原理是利用铁的还原性比钠强 C.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同 D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制取金属钠，电解槽中石墨为阴极，铁为阳极 题型六 电解的创新应用 【典例6】电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示，电极为惰性电极。已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、S等离子。下列叙述正确的是(　　) A.A膜是阳离子交换膜 B.通电后，海水中阴离子向b电极处移动 C.通电后，b电极上产生无色气体，溶液中出现白色沉淀 D.通电后，a电极的电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+ 【变式6-1】利用电解技术，以氯化氢为原料回收氯气的过程如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.H+由阳极区向阴极区迁移 B.阳极反应式：2HCl(g)+2e-===Cl2+2H+ C.阴极反应式：Fe3++e-===Fe2+ D.阴极区发生的反应：4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O 【变式6-2】基于水煤气转化反应：CO+H2O===H2+CO2，通过电化学装置制备纯氢的原理示意图如图。下列说法错误的是(　　) A.a为电源负极 B.阴极电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑ C.使用阴离子交换膜能使乙室中c(OH-)保持不变 D.该装置中氧化反应和还原反应分别在两极进行，利于制得高纯度氢气 题型七 离子交换膜的应用 【典例7】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+ 【变式7-1】香港城市大学、中国科学院深圳先进技术研究院和深圳大学合作，证明了TiO2纳米片在酸性条件下具有本征差的析氢活性，展现出快速选择性地将硝酸根离子还原为氨的催化性能。下列有关装置放电过程(如图所示)的叙述错误的是(　　) A.电子由a极经用电器流向b极 B.a极为负极，b极发生还原反应 C.b极上的电极反应式为+8e-+6H2O===NH3↑+9OH- D.a极质量减少2.6 g时，双极膜中有0.08 mol H+向a极区迁移 题型八 电解的计算 【典例8】把两支惰性电极插入500 mL硝酸银溶液中，通电电解。当电解质溶液中c(H+)从10-6 mol·L-1变为10-3 mol·L-1时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上应析出银的质量是(　　) A.27 mg B.54 mg C.108 mg D.216 mg 【变式8-1】如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题： (1)电源中X极是　　　　　(填“正”或“负”)极。  (2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况)气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝　　　　　　　。  (3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后溶液中仍有Cl-，则电解后溶液的pH＝　　　　(Kw＝1.0×1)。  基础通关练（测试时间：10分钟） 1.（24-25高二上·北京·期中）下列过程中，将电能转化为化学能的是 A．风力发电 B．电解熔融氯化钠 C．太阳能发电 D．人工智能机器人 2.（24-25高二上·河南洛阳·期中）若在铜片上镀银，下列叙述错误的是 ①将铜片接在电源的正极；②在铜片上发生的反应是Ag++e-=Ag；③在银片上发生的反应是4OH-+4e-=O2↑+2H2O；④用AgNO3作电解质溶液 A．①② B．②③ C．①③ D．③④ 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- 4.（24-25高二上·黑龙江伊春·期中）用阴离子交换膜控制电解液中的浓度制备纳米，反应为，装置如图，下列说法正确的是 A．电解时通过交换膜向极移动 B．阳极反应式为 C．阴极放电，有生成 D．电极和电极上生成物的物质的量之比为 5.（24-25高二上·河南开封·期中）以铅蓄电池(Pb-PbO2-H2SO4)为电源可将CO2转化为乙醇，其原理如图所示(电解所用电极材料均为惰性电极)。下列说法错误的是 A．a为铅蓄电池的正极 B．铅蓄电池正极的电极反应式为 C．电解池阴极上的电极反应式为 D．每生成1.25molC2H5OH，理论上铅蓄电池中需消耗15molH2SO4 重难突破练（测试时间：10分钟） 6.（24-25高二下·浙江杭州·期中）装置甲是一种将废水中的氯乙烯转换成对环境无害的微生物电池，连接甲、乙装置进行粗铜精炼，其原理如图所示， 下列说法正确的是 A．电解精炼时，粗铜与X电极相连 B．若N电极消耗11.2L ，粗铜电极质量减少64g C．电解过程中N区溶液的pH减小 D．M电极的电极反应式为 7.（24-25高二下·四川南充·期中）早期可通过电解溶液得到，进一步获得。某实验装置如图所示，电解过程存在副反应，流出液b中混有少量气泡。下列说法正确的是 A．电解过程中阳极区的不断迁移到阴极去 B．图中a代表 C．氧化为的电极反应为 D．回路中通过1mol电子产生 8.（24-25高二下·湖南常德·期中）我国科研人员研制出的可充电“”电池，以钠箔和多壁碳纳米管为电极材料，总反应方程式为4Na+3CO22Na2CO3+C．放电时该电池“吸入”，生成的和C全部沉积在电极表面。其工作原理如右图所示。下列说法错误的是 A．充电时，钠箔与外电源负极相连 B．可用乙醇代替四甘醇二甲醚 C．放电时，正极的电极反应式为： D．电路中转移电子时，正极质量增加56克 9.（24-25高二下·湖南·期中）化学与生产、生活密切相关，下列说法错误的是 A．粗铜精炼时，粗铜应与原电池的正极相连 B．工业上，电解饱和食盐水(足量)时，阳极的产物为氯气 C．放电时，铅酸蓄电池是一种将化学能转化为电能的装置 D．锂离子电池，充电时锂离子从阴极脱嵌，放电时锂离子从正极脱嵌 10.（24-25高二下·山东青岛·期中）一种能将甘油()和二氧化碳转化为甘油醛()和合成气的电化学装置如图所示。下列说法错误的是 A．催化电极a的电势高于催化电极b B．电解时催化电极b附近的pH减小 C．电解时a区溶液浓度降低 D．生成的甘油醛与合成气的物质的量相等 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $