4.3 电解池 第2课时（同步讲义）化学沪科版2020选择性必修1

第四章 氧化还原反应和电化学 第三节 电解池 第2课时 电解原理的应用 教学目标 1.认识电能转化为化学能的实际意义及其重要应用。 2.了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理。 3.能根据电解池的工作原理设计简单的电解池。 重点和难点 电镀、电解精炼铜、电解的应用 ◆知识点一 电解生产化工产品 用电解饱和食盐水的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业。 阴极反应：2H2O＋2e－==H2↑+2OH－ 阳极反应：2Cl－－2e－==Cl2↑ 1．Cl2 与 NaOH 反应 Cl2 + 2OH-=== ClO- + Cl- + H2O 2. H2 与 Cl2 混合易爆炸 H2+ Cl2===2HCl 阳离子交换膜的作用： 1、 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。 2、 防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量和质量。 特别提醒 交换膜的作用： 1. 隔离某些物质，防止发生化学反应。 2. 能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3. 用于物质的制备（电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物质） 4. 用于物质的分离、提纯 即学即练 1．某同学设计如图装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是 A．石墨电极与直流电源负极相连 B．铜电极的电极反应式为 C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，向铜电极迁移 D．用湿润的淀粉­KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色 【答案】B 【分析】阳极上氯离子失电子生成氯气，阴极上氢离子得电子生成氢气，由图可知Cu为阴极，C为阳极。 【解析】A．石墨为阳极，与直流电源的正极相连，故A错误； B．Cu为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，铜电极的反应式为：2H++2e-═H2↑，故B正确； C．Cu为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，同时生成氢氧化钠，电解池中阳离子向阴极移动，Na+向Cu电极移动，故C错误； D．Cu为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，没有氯气生成，所以用湿润KI淀粉试纸在铜电极附近检验气体，试纸不变蓝色，故D错误； 故答案为B。 2．甲烷燃料电池采用铂作电极材料，两个电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将上述甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水和电镀的实验，如图所示，其中乙装置中X为离子交换膜。下列说法错误的是 A．乙中X为阳离子交换膜 B．当电路中通过0.4 mol e-时，乙中Fe电极上产生氯气4.48 L(标准状况) C．用丙装置给铜镀银，b应是Ag D．甲烷燃料电池负极电极反应式是 【答案】B 【分析】甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则乙装置中，Fe铁电极为阴极，石墨电极为阳极，丙装置中，a电极为阴极，b电极为阳极。 【解析】A．乙为电解氯化钠溶液装置，装置中钠离子透过交换膜向阴极即左侧迁移，阴极得到NaOH和氢气，为了防止生成的氯气和氢氧化钠接触，故X为阳离子交换膜，A正确； B．乙中Fe为阴极，水放电生成氢气，电路中通过时，乙中Fe电极上产生氢气0.2mol，为(标准状况)，B错误； C．用丙装置给铜镀银，Ag作阳极，Cu作阴极，b是Ag，C正确； D．甲为原电池，甲烷通入极为负极，KOH碱性溶液中生成碳酸根离子，电极反应式为，D正确； 3．下列有关化学用语表示正确的是 A．潮湿空气中铁钉发生吸氧腐蚀时的负极反应为 B．电解精炼铜时，阴极的电极反应式为 C．用铜作电极电解溶液： D．情性电极电解氯化镁溶液离子方程式为 【答案】B 【解析】A．潮湿空气中铁钉发生吸氧腐蚀时的负极反应为，故A错误； B．电解精炼铜时，阴极铜离子得电子生成铜单质，故B正确； C．用铜作电极电解溶液，阳极铜失去电子发生氧化反应： ，故C错误； D．情性电极电解氯化镁溶液，会生成氢氧化镁沉淀，离子方程式为，故D错误； 故选B。 ◆知识点二 常见的离子交换膜 1． 离子交换膜由高分子特殊材料制成，分四类： （1）阳离子交换膜，只允许阳离子通过。 （2）阴离子交换膜，只允许阴离子通过。 （3）质子交换膜，只允许H＋通过。 （4）双极膜(由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜)， 双极膜中间层的H＋在直流电场作用下移向阴极，OH－移向阳极。 2． 离子交换膜的计算 迁移离子所带的电荷数总是等于外电路上转移的电子数。 溶液质量变化等于电极反应引起的质量变化和离子迁移引起的质量变化之和。 特别提醒 “隔膜”电解池的解题步骤 1. 分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。 2. 写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。 3. 分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜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. 即学即练 1．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】A．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； B．结合分析可知，阳极反应式为：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，B正确； C．阴极水电离产生的放电，产生氢气，C错误； D．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。 2．用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池（如图），可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A．电极电势：电极电极a B．“卯桦”结构的双极膜中的移向电极a，移向电极b C．电极a的电极反应式： D．电解后，Ⅱ室中的物质的量减小 【答案】D 【分析】催化电解KNO3溶液制氨，硝酸钾发生还原反应，则电极a为阴极、电极b为阳极，双极膜界面产生的H+移向阴极，而OH-移向阳极，阴极反应式为+7H2O+8e-=NH3•H2O+9OH-，阳极反应式为8OH--8e-=2O2↑+4H2O，电解总反应为+3H2O=NH3•H2O+2O2↑+OH-。 【解析】A．由分析可知，b为阳极，a为阴极，则电极电势：电极b＞电极a，A正确； B．由分析可知，电极a为阴极，电极b为阳极，双极膜界面产生的H+移向阴极a，而OH-移向阳极b，B正确； C．电极a为阴极得到电子，反应式为+7H2O+8e-=NH3•H2O+9OH-，C正确； D．每生成1molNH3•H2O，双极膜处有8mol的H2O解离，产生的8molOH-移向电极b所在的Ⅱ室且全部放电，因此Ⅱ室中KOH的物质的量不变，D错误； 故答案为：D。 3．电催化还原CO2可实现捕捉并将其转化为燃料CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．Co-N-C/P电极与直流电源的正极相连 B．溶液中H+通过质子交换膜向石墨电极一侧移动 C．Co-N-C/P电极发生的反应为： D．工作过程中石墨电极周围溶液的pH不变 【答案】C 【分析】石墨电极产生O2，为阳极，Co-N-C/P电极消耗CO2转化为CO，为阴极，电极方程式为：，据此回答。 【解析】A．Co-N-C/P电极为阴极，与直流电源的负极相连，A错误； B．阳离子向阴极移动，所以溶液中H+通过质子交换膜向Co-N-C/P电极一侧移动，B错误； C．Co-N-C/P电极为阴极，所以电极反应式为：，C正确； D．石墨电极为阳极，电极反应式为：，H+浓度增大，pH减小，D错误； 故选C。 ◆知识点三 电镀 应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。电镀可以使金属更加美观耐用，抗腐蚀性能增强。 镀铜 特别提醒 1. 镀层金属与直流电源的正极相连，作阳极； 2. 待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。 3. 用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液。 4. 形成闭合回路。 即学即练 1．下列变化过程均与“电”相关，其中需要通电才能进行的是 ①电离　②电解　③电镀　④电泳 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 【答案】D 【解析】①电离是电解质在水溶液或熔融状态下产生自由移动离子的过程，无需通电； ②电解是外加电流驱动的氧化还原反应，必须通电； ③电镀本质是电解，需通电使金属离子在阴极还原； ④电泳是胶体粒子在电场中定向移动，需通电形成电场； 综上，②③④需通电； 故答案选D。 2．当在铜片上镀银时，下列说法正确的是 A．铜片应接在电池的正极上 B．CuSO4溶液作电解液 C．铜片上发生的反应为Ag++e-=Ag D．Ag作阳极，其表面有气体生成 【答案】C 【分析】要在铜片上镀银，需要用电解池装置，铜片上发生反应，，铜片作阴极，银作阳极，发生反应，溶液作电解液，据此解答。 【解析】A．铜片作阴极，铜片应接在电池的负极上，A项错误； B．铜片上发生反应，，应用溶液作电解液，B项错误； C．铜片上得电子，反应为，C项正确； D．Ag作阳极，发生反应，表面无气体生成，D项错误； 故选C。 3．下列图示与对应叙述不正确的 A．用图甲的仪器准确量取9.50mL酸性溶液 B．用图乙的装置可实现在铁表面镀铜 C．用图丙进行中和热的测定实验时，氢氧化钠分批加入，测定的中和热数值误差更小 D．在一定温度下，冰醋酸稀释过程中溶液的导电能力变化如图丁所示，a、b、c三点对应的溶液中，由小到大的顺序是 【答案】C 【解析】A．酸性溶液为酸性且具有强氧化性，需使用酸式滴定管，故可用图甲的仪器准确量取9.50mL酸性溶液，A正确； B．装置中镀件铁为阴极、镀层金属铜为阳极，使用硫酸铜溶液为电解质溶液，可实现在铁表面镀铜，B正确； C．中和热的测定实验时，氢氧化钠分批加入会造成热量的散失，误差较大，应一次性全部加入，C错误； D．溶液的导电能力越强，离子浓度越大，a、b、c三点中，导电能力最强的是b点，所以a、b、c三点对应的溶液中，c(H+)由小到大的顺序是c＜a＜b ，D正确； 故选C。 ◆知识点四 精炼 电解精炼铜的原理：粗铜中比铜活泼的金属锌、铁等，失去电子形成阳离子而溶解(残留在溶液中)；比铜不活泼的金属银、金等，以金属单质的形式沉积在电解槽的底部(形成阳极泥)；粗铜中的铜在纯铜上析出。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 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。 即学即练 1. 某电解精炼铜的阳极泥中含有金属铜和铂()等，分离方法如下：向阳极泥中加入适量作氧化剂，混匀后焙烧；待固体冷却后水洗，在80℃条件下用稀硫酸浸取水洗后的固体，过滤，得溶液和固体滤渣(含金属)。下列对实验事实及操作的解释不合理的是 A．加入焙烧，将转化为 B．焙烧时铂未被氧化，铂的性质较稳定 C．浸取时温度选择80℃，加快浸出速率 D．过滤分离固体与溶液，金属铂不溶于硫酸 【答案】A 【解析】A．阳极泥中铜与反应，作氧化剂，混匀后焙烧固体，Cu被氧化为CuO，A项错误； B．焙烧时铂未被氧化，证明其不与氧气反应，则铂的性质较稳定，B项正确； C．浸取时温度选择80℃，温度高，反应速率快，可以加快浸出速率，C项正确； D．题意中，加硫酸反应后过滤，得溶液和固体滤渣(含金属)，故金属铂不溶于硫酸，D项正确； 故答案选A。 2. 粗铜中含有少量铁、锌、银、金等杂质，工业上可用电解法精炼粗铜制得纯铜，下列说法正确的是 A．精铜做阳极，粗铜做阴极 B．阴极只能是被还原 C．电解时，阳极反应只有 D．电解后，可用阳极泥来提炼金、银 【答案】D 【分析】电解法精炼粗铜时，阴极(纯铜)的电极反应式：Cu2++2e－=Cu(还原反应)，含有其他活泼金属原子放电，阳极(粗铜)的电极反应式：Cu-2e－=Cu2+(氧化反应)，相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，据此分析解答。 【解析】A．电解法精炼粗铜时，需要用纯铜阴极，粗铜作阳极，A错误； B．当消耗之后，阴极可能是其他金属阳离子被还原，B错误； C．电解时，阳极反应之一有，同时含有其他活泼金属原子也放电，C错误； D．粗铜中含有少量铁、锌、镍、银、金等杂质做阳极，银、金不失电子，沉降电解池底部形成阳极泥，所以可用阳极泥来提炼金、银等贵金属，D正确； 故选D。 3. 下列化学用语对事实的表述不正确的是 A．除去废水中的： B．纯碱溶液可以清洗油污： C．明矾作净水剂： D．电解精炼铜的阴极反应： 【答案】B 【解析】A．除去废水中的：，A正确； B．纯碱溶液水解显碱性，可以清洗油污，但主要发生一级水解，B错误； C．明矾因水解产生具有吸附性的胶体，可以除去水中的悬浮杂质，因此用作净水剂，水解的方程式为，C正确； D．电解精炼铜的阴极铜离子得电子发生还原反应：，D正确； 故答案选B。 一、金属冶炼 （1）电解熔融的氯化钠制金属钠： 2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑ （2）电解熔融的氯化镁制金属镁： MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑ （3）电解熔融的氧化铝制金属铝： 2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑ 实践应用 1. 钠及其化合物的部分转化关系如图。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．反应①采用电解饱和食盐水冶炼Na B．反应②中Na2O2只含有离子键 C．反应③中1 mol Na2O2与足量H2O反应转移电子的数目为 D．向反应④的产物NaClO溶液中通入少量的CO2，生成纯碱和HClO 【答案】C 【解析】A．电解饱和食盐水生成NaOH、Cl2和H2，无法得到金属Na；金属Na需通过电解熔融NaCl制备，A错误； B．Na2O2的电子式为，既含有离子键又含有共价键，B错误； C．过氧化钠与水的反应为歧化反应，1 mol过氧化钠与足量水反应转移1 mol电子，数目为NA个，C正确； D．酸性：次氯酸大于，少量CO2与NaClO反应生成NaHCO3和HClO，而非Na2CO3，D错误； 故选C。 2. 电化学脱硫在金属冶炼和废水处理中均有应用。一种电化学脱硫工作原理示意图如图所示。该装置工作时，下列说法错误的是 A．a为直流电源负极 B．导线中通过4.5 mol 时阳极区溶液质量增加44 g C．和之间的转化可提高脱硫效率 D．电解一段时间后，阴极区溶液pH无明显变化 【答案】B 【分析】该装置为电解池原理，右侧电极发生失电子生成，该电极为阳极，连接电源b极为正极，电解质溶液中发生；电源a极为负极，左侧电极为阴极，发生得电子、还原反应，电极反应为，电解质溶液中氢离子从阳极移向阴极。 【解析】A．根据上述反应可知，右侧电极发生失电子生成，该电极为阳极，连接电源b极为正极，a极为电源负极，A正确； B．阳极区发生，电解质溶液中发生，且从阳极区移向阴极区，转移4.5 mol e⁻时，有4.5 mol生成，能溶解0.5 mol FeS，使溶液增重质量，有4.5 mol从阳极区移向阴极区，质量减少，故阳极区溶液质量增加，B错误； C．失电子、氧化生成，氧化FeS被还原为，循环转化，可持续氧化FeS，提高脱硫效率，C正确； D．阴极电极反应为，消耗的与由阳极区通过质子交换膜移入补充的相等，阴极区浓度不变，pH无明显变化，D正确； 故选B。 3. 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↑。 【答案】（1）金属离子 金属单质 （2）活泼 【解析】（1）金属冶炼的本质是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。在反应Mn++ne-=M中，Mn+为金属离子，得到n个电子后变为金属单质M，故答案为：金属离子；金属单质； （2）电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，因为这些金属的金属性较强，在溶液中氢离子比这些金属离子更容易得到电子，所以不能电解其盐溶液，应电解其熔融态，故答案为：活泼。 2、 原电池和电解池 根据是否能进行自发氧化还原，确定装置是原电池还是电解池。原电池用原电池的理论进行解决，电解池用电解池的理论进行求解。 实践应用 1. 浓差电池是利用电解质浓度不同而产生电流的一类电池。以浓差电池为电源，用浆液制备并获得副产品的装置如图。 已知：①；②。 下列说法正确的是 A．电极电势：()() B．惰性电极()的电极反应式为 C．膜，膜均应选用阴离子交换膜 D．导线中通过，理论上电解池的阳极室溶液质量增加 【答案】CD 【分析】从图中可知，左侧为浓差电池，右边为电解池。在浓差电池中，右侧溶液中Cu2+浓度大，离子的氧化性强，所以Cu(Ⅱ)电极为正极、电极上发生得电子的还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu，Cu(I)电极为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+；惰性电极(I)与Cu(Ⅱ)相连，则惰性电极(I)为阳极，电极上阳极上水失电子生成O2和H+，电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，溶液中，总电极反应为，惰性电极(I)附近生成Na2Cr2O7和氧气；因此惰性电极(Ⅱ)为阴极，电极上水发生得电子的还原反应生成H2，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，惰性电极(Ⅱ)附近生成NaOH和氢气。 【解析】A．根据分析可知，右侧溶液中Cu2+浓度大，离子的氧化性强，则电极电势：Cu(Ⅱ) ＞Cu(I)，故A错误； B．根据分析可知，惰性电极(Ⅱ)的电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B错误； C．Cu(Ⅱ)附近Cu2+减少，Cu(I)附近Cu2+增加，不参与反应，则从右到左跨越膜a，惰性电极(Ⅱ)附近生成OH-，浓度不变，惰性电极(I)附近转化为，因此需要补充，因此从从左到右跨越膜b，因此膜，膜均应选用阴离子交换膜，故C正确； D．导线中通过，阳极转入2mol ，同时产生1mol氧气，质量变化为2mol×116g/mol-1mol×32g/mol =200g，故D正确； 故答案为CD。 2. 回答下列问题 （1）用惰性电极电解碘化钾溶液，阳极电极反应式为 。 （2）爱迪生蓄电池在充电和放电时发生的反应为，放电时正极的电极反应式为 ；充电时，Fe电极应为外接电源的 极相连。 （3）利用N2H4(l)燃料电池(产物均为环境友好物质)电解AgNO3溶液并制备，装置如下图所示(C1∼C5均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变)。 ①工作时，甲装置C1电极为 (填“正”“负”“阳”或“阴”)极，电极反应式为 。 ②工作时，乙装置中向 (填“C3”或“Ag”)极移动。 ③若乙装置中溶液体积为400 mL，当电极质量增加4.32 g时，溶液pH约为 。若将乙装置中两电极调换，一段时间后，AgNO3溶液浓度将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ④丙装置中K、M、L为离子交换膜，其中M膜是 (填“阳离子”“阴离子”或“质子”)交换膜。 ⑤若甲装置C2电极上消耗标准状况下2.24 L的O2，理论上丙装置阳极室溶液质量减少 g。 【答案】（1） （2）NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH- 负 （3）负 C3 1 不变 阳离子 22.2 【解析】（1）惰性电极电解碘化钾溶液，阳极电极反应为碘离子失去电子发生氧化反应生成碘单质：； （2）由总反应可知，正极NiO2得电子被还原生成Ni(OH)2，电极反应式为NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-；充电时，Fe电极为阴极，电极反应式为Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，故应与外接电源的负极相连； （3）甲为燃料电池，通燃料的为负极，通氧气的为正极，故C1为负极，C2为正极；乙为电解池，C3为阳极，Ag为阴极；丙为电解池，C4为阳极，C5为阴极。 ①甲为燃料电池，通燃料的为负极，工作时在碱性条件下，失去电子发生氧化反应生成对环境友好物质氮气和水，反应为， C1电极为负极； ②乙装置为电解池装置，C3为阳极，Ag为阴极；工作时，向阳极C3极移动。 ③乙装置中溶液体积为400 mL，阳极水放电生成氧气和氢离子：，阴极银离子得到电子还原为银单质：，当电极质量增加4.32 g时，反应生成0.04molAg，转移电子0.04mol，则生成0.04mol氢离子，氢离子浓度为0.1mol/L，溶液pH约为1。将乙装置中两电极调换，阳极为活性阳极：Ag- e-= Ag+，阴极反应：Ag++e-= Ag，阴阳两极得失电子相等，所以一段时间后，溶液浓度将不变； ④丙为电解池，C4为阳极，C5为阴极，阴极电极反应式为：，阴极生成带负电荷的OH-，原料室中的Na+经过M膜移向阴极室，M膜是阳离子交换膜； ⑤甲为燃料电池，通氧气的为正极，电极反应式为：，丙为电解池，C4为阳极，其电极反应式为：，阳极室中Ca2+移向产品室中，由电子得失守恒及电荷守恒，可以得出如下关系：，阳极室溶液质量减少为逸出的氯气和移向产品室的Ca2+质量之和，甲装置电极上消耗标准状况下2.24L的氧气即0.1mol，相当于减少0.2molCaCl2，故理论上丙装置阳极室溶液质量减少为22.2g。 3. 完成下列问题 （1）如图所示，甲池的总反应式为， ①甲池装置是 (填“原电池”或“电解池”)，写出通入一极发生电极反应式 。 ②乙池中电解反应的化学方程式为 。 ③当甲池中消耗时，乙池中电极上析出固体的质量是 。 （2）高铁酸钠(Na2FeO4)易溶于水，是一种新型多功能水处理剂，可以用如图所示电解装置制取电解一段时间后，降低的区域在 (填“阴极室”或“阳极室”)；阳极电极反应式为： 。 （3）利用二氧化碳制备乙烯，用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图所示。 ①电极上的电极反应式为 ； ②该装置中使用的是 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。 【答案】（1）原电池 N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O 2CuSO4+2H2OO2↑+2Cu+2H2SO4 （2）阳极室 Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O （3） 阳 【分析】（1）甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O，该反应为原电池，则通入N2H4的电极为负极，通入O2的电极为正极。乙池中，与负极相连的Ag电极为阴极，与通入O2的正极相连的石墨电极为阳极； （2）阳极是活泼电极Fe，Fe失去电子生成FeO，Ni为电解池阴极； （3）根据图知，a电极上电解水生成氧气和氢离子，b电极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成乙烯和水； 【解析】（1）①甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O，可以将化学能转化为电能，故甲池为原电池；，通入N2H4的电极为负极，其电极方程式为N2H4+4OH--4e-=N2+4H2O； ②乙池中，与负极相连的Fe电极为阴极，与通入O2的正极相连的石墨电极为阳极，电解质为硫酸铜溶液，则阴极生成Cu，阳极生成O2，电解反应的化学方程式为：2CuSO4+2H2OO2↑+2Cu+2H2SO4； ③甲池中每消耗0.1 mol N2H4，转移电子0.4mol，乙池电极上会析出Cu0.2mol，质量为0.2mol×64g/mol=12.8g； （2）阳极是活泼电极Fe，Fe失去电子生成FeO的电极方程式为Fe+8OH--6e-=FeO+4H2O，同时消耗OH-使c(OH-)降低，即c(OH－)降低的区域在阳极室。 （3）① b电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的CO2得到电子被还原转化为乙烯，溶液显酸性，因此阴极上的电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O； ②为了防止OH-与阴极区的CO2反应，因此该装置中使用的是阳离子交换膜； 3、 有机物参与反应的电解池 可以根据离子的移动判定阴阳极 可以根据电极物质的化合价改变判定阴阳极 可以根据反应物和产物，先确定原子守恒，再根据左右两边电荷守恒确定得失电子数目。 实践应用 1. 电化学合成是对环境友好的合成方法，以对硝基苯甲酸()为原料，采用惰性电极电解法合成对氨基苯甲酸()的装置如图。下列说法正确的是 A．N电极电势高于M电极电势 B．该离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解一段时间后，阳极室的pH不变 D．若直流电源用铅酸蓄电池，则每生成0.1mol对氨基苯甲酸，铅酸蓄电池负极质量增加28.8g 【答案】D 【分析】 根据图示，N电极I2得电子发生还原反应生成I-，N是阴极，则直流电源b为负极、a为正极，电解池M极为阳极，M极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成的总反应为，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，N为阴极，M为阳极，故N电极电势低于M电极电势，A错误； B．由题干分析可知，M为阳极，反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成对氨基苯甲酸的反应消耗H+，且阳离子移向阴极区，故该离子交换膜为阳离子交换膜，B错误； C．由分析可知，M极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，则电解一段时间后，阳极室的pH减小，C错误； D．由分析可知，每生成0.1mol对氨基苯甲酸，电路上转移0.6mol电子，若直流电源用铅酸蓄电池，则铅酸蓄电池负极反应式为：Pb-2e-+=PbSO4(s)，故质量增加=28.8g，D正确； 故答案为：D。 2．以甲烷燃料电池为电源，采用电化学方法制备有机物，模拟装置如图所示。a极、b极为惰性电极，双极膜中水会解离出H+和OH-并向两极迁移。下列叙述错误的是 A．b极为阳极，双极膜中的H+向a极迁移 B．a极反应式为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN C．消耗0.1molCH4时，理论上可以制备0.2molNC(CH2)4CN D．电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯净、生产效率高等优点 【答案】C 【分析】电解池中，阳极上还原剂失去电子发生氧化反应，b极上水失去电子被氧化得到氧气，则b极是阳极，a极为阴极，阳离子移向阴极，双极膜中水会解离出H+向a极迁移；阴离子移向阳极、双极膜中水会解离出的OH-向b极迁移； 【解析】A．据分析，b极为阳极，双极膜中的H+向a极迁移，A不符合题意； B．据分析，a极为阴极，a极上发生还原反应，电极反应式为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN，B不符合题意； C．甲烷燃料电池中，甲烷失去电子被氧化，碳元素从-4价升高到+4价，消耗0.1molCH4时转移0.8mol电子，结合选项B、根据电极上得失电子守恒，理论上可以制备0.4molNC(CH2)4CN，C符合题意； D．与传统的有机合成相比，电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯净、生产效率高等优点，D不符合题意； 故选C。 3．某科研小组以硝基苯为原料电催化合成的装置如图所示，M极和N极为覆盖催化剂的惰性电极，装置工作时定时将N电极室溶液转移至M电极室。 下列说法正确的是 A．装置工作时，通过离子交换膜移向N极 B．阳极反应式：2 C．N极每消耗1mol，转移 D．M电极消耗的和N电极产生的相等 【答案】B 【分析】 由图可知，在N极发生还原反应生成，N极为阴极，M极为阳极，以此解答。 【解析】A．由分析可知，N极为阴极，M极为阳极，则装置工作时，通过离子交换膜移向M极，A错误； B．M极为阳极，在阳极失去电子生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：2，B正确； C．在N极发生还原反应生成，阴极电极方程式为：+6e-+4H2O=+6OH-，N极每消耗1mol，转移，C错误； D．阳极电极方程式为：2-4e-+4OH-=+4H2O，阴极电极方程式为：+6e-+4H2O=+6OH-，每转移相同电子，M电极消耗的大于N电极产生的，D错误； 故选B。 4、 电解池的相关计算 根据两个电极的得失电子守恒判定反应进行的程度。根据信息求解电解池的相关计算。 实践应用 1. 工业上可用电解法将废水中较高浓度的铬酸钾溶液制成重铬酸钾溶液，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．惰性电极N为阳极，被氧化 B．惰性电极M的电极反应式为 C．惰性电极N的电势小于惰性电极M的电势 D．阳极区溶液中由amol变成bmol时，理论上生成的为 【答案】D 【分析】左侧M为阴极区发生反应：，右侧N为阳极区发生反应：，，据此分析。 【解析】A．根据分析可知，惰性电极N是电解池的阳极，水分子在阳极失去电子生成氧气和氢离子，放电生成的氢离子使溶液中的铬酸根离子转化为重铬酸根离子，A错误； B．阳极区的钾离子通过钾离子交换膜进入阴极区得到KOH，B错误； C．阳极电势高于阴极，C错误； D．总反应的化学方程式为，由方程式可知，电解一段时间后，阳极区溶液中K+的物质的量由amol变成bmol时，生成的重铬酸钾的物质的量为，D正确； 故选D； 2. 为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．将溶于稀氨水中使溶液呈碱性，溶液中铵根离子的数目小于 B．常温下，的氨水溶液中，发生电离的水分子数为 C．用惰性电极电解硫酸铜溶液，若阳极产生11.2L气体，则线路中通过的电子数为 D．电解熔融，阴极增重6.4g，外电路中通过的电子数为 【答案】B 【解析】A．由电荷守恒可知，呈碱性的硝酸铵和氨水混合溶液中，铵根离子的浓度大于硝酸根离子浓度，则溶液中铵根离子的数目大于，故A错误； B．常温下，的氨水溶液中，，溶液中的完全是水电离产生，该溶液中发生电离的水分子数为，故B正确； C．没有明确是否为标准状况，11.2L气体的物质的量不一定是0.5mol，无法计算线路中通过的电子数，故C错误； D．阴极增重6.4g，说明生成0.1molCu，则外电路中通过的电子数目为，故D错误； 选B。 3. 设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．电解精炼铜时，阳极质量减少64g，则电路中通过的电子数目为 B．用惰性电极电解饱和食盐水，当阳极产生标况下224mL气体时，电路中转移电子数为 C．的溶液中的数目为 D．氨水中含有和的数目之和为 【答案】B 【解析】A．电解精炼铜时，阳极上溶解的金属有Cu及Zn、Fe等杂质物质，活动性弱的金属如Au、Pt会形成阳极泥沉淀在阳极底部，在阴极上只有得到电子，所以外电路中每通过个电子，阴极质量增加64g，但阳极质量减少不能确定，A错误； B．惰性电极电解饱和NaCl溶液，阳极发生反应，当阳极产生标况下的气体体积为224mL(为0.01mol气体)时，产生0.01mol氯气，则转移电子，电子数为，B正确； C．溶液体积未知，不能确定氢离子数目，C错误； D．氨水中含有、和的数目之和为，D错误； 故选B。 考点一 陌生电解池电解方程式写法 【例1】如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解。 请回答： （1）c的电极名称为 。 （2）a、c的电极反应式分别为 、 。 （3）电解后，甲装置内溶液的pH有什么变化？(增大或减小) 。 （4）甲装置电解后，要恢复原溶液，需加入 。 （5）电解溶液的离子方程式为 。 【答案】（1）阳极 （2） （3）减小 （4）或 （5） 【分析】用a、b、c、d均为石墨电极的电解池通电分别电解：甲装置为溶液，a电极连接正极，作电解池阳极，则电极反应式为：，则b电极为阴极，电极反应式为：；乙装置为溶液，d电极连接负极，作电解池阴极，则电极反应式为：，则c电极为阳极，电极反应式为：，据此分析解答。 【解析】（1）根据分析，c的电极名称为：阳极。 （2）根据分析，a、c的电极反应式分别为：、。 （3）甲装置内溶液的总反应为：，最后溶液转化为溶液，则溶液的pH减小。 （4）根据甲装置内溶液的总反应为：，最终溶液减少的元素为Cu和O，如需要恢复原溶液状态，需加入：或。 （5）根据甲装置内溶液的总反应为：，可得到该电解的离子方程式为：。 解题要点 根据金属活动顺序表和非金属活动顺序表，准确找出离子的放电顺序，分析比较溶液中的阴阳离子，准确写出电极方程式。 【变式1-1】可通过电解溶液的方法直接制得，电解装置如下： ①电极a的电极反应式为 。 ②的移动方向 (填“由a到b”或“由b到a”)；产物D是 。 【答案】 MnO-e-=MnO 由a到b 浓KOH溶液 a极失去电子转化为，为阳极，则b为阴极，阳极的电极反应式为MnO-e-=MnO，阴极的电极反应式为； ①a极失去电子转化为，为阳极，则b为阴极，阳极的电极反应式为MnO-e-=MnO； ②在电解池中，阳离子向阴极移动，因此的移动方向为由a到b；阴极生成，结合迁移过来的，KOH溶液浓度增大，因此产物D是浓KOH溶液。 【变式1-2】一种肼-空气燃料电池，能将饱和食盐水淡化，同时可获得盐酸和NaOH。其工作原理如下图所示： ①燃料电池电极A的电极反应式为 。 ②N膜为 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。 ③当电路中有2 mol电子转移时，正极室质量增加 g。 【答案】 阳离子 62g 电极A中N2H4转化为N2，N从-2价升高为0价，发生氧化反应，为负极，电极反应式为；电极B为正极，反应式为。 ①N2H4转化为N2，N从-2价升高为0价，发生氧化反应，为负极，电极反应式为； ②N膜中发生了Na+从左到右的转移，因此为阳离子交换膜； ③正极反应式为，同时转移进入4个Na+，因此当转移2 mol电子时，质量增加：mol O2与2 mol  Na+共mol×32 g/mol+2 mol×23 g/mol=62 g。 考点二 电池的充放电问题 【例2】镍镉(Ni-Cd)电池是常用的二次电池，其总反应可以表示为：，已知和均难溶于水但能溶于酸。 ①该电池的负极材料为 (填元素符号)。 ②该电池放电时，正极的电极反应式为 。 【答案】（1）Cd NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH- 由镍镉(Ni-Cd)二次电池总反应式：可得，放电时Cd化合价升高失电子，作负极， NiO(OH) 转化为Ni(OH)2得电子，作正极； （1）①该电池中，反应物Cd由0价升高到+2价，Cd失电子作负极，则负极材料为Cd。 ②该电池放电时，正极NiO(OH)得电子，其得电子产物与电解质反应生成Ni(OH)2等，电极反应式为NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-。. 解题要点  根据原电池书写正负极电极方程式，再将方程式反应物与生成物调换，得失电子改变即可以得到阴阳极电极方程式。 也可以根据总反应方程式对应的产物直接得出结论，书写电极方程式。 【变式2-1】全碱性多硫化物-空气液流二次电池可用于再生能源储能系统和智能电网的备用电源等，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，从右往左穿过膜进入电极区域 B．放电时，负极区的电极反应式为 C．充电时，电池总反应方程式为 D．充电时，阴极每消耗电路中理论上转移电子数目为 【答案】C 【分析】由图分析可知，电极A为碳电极，放电时，氧气发生还原反应生成氢氧根离子，电极B为正极，则电极A为负极，据此分析。 【解析】A．放电时为原电池，阳离子（）向正极移动。电极A为负极，电极B为正极，应从左（电极A区域）向右（电极B区域）穿过膜b，A错误； B．放电时负极发生氧化反应，应失去电子，电极方程式为：2-2e-=，B错误； C．放电时，正极发生还原反应，反应为O2+2H2O+4e-=4OH-；负极发生氧化反应，反应为2-2e-=；放电总反应为，充电时总反应为放电的逆反应，即，C正确； D．充电时阴极反应为+2e-=2，Na2S4摩尔质量为174g/mol，261g Na2S4的物质的量为=1.5mol，转移电子为1.5mol×2=3NA，D错误； 故选C。 【变式2-2】一种以离子液体为电解质溶液的二次电池放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，负极的电极反应为 B．充电时，铝电极接电源的负极 C．充电时，阳极的电极反应为 D．放电时，电子由Al电极经导线流向电极 【答案】C 【分析】以离子液体为电解质的铝一磷酸铁锂二次电池放电时铝为负极，失电子发生氧化反应，根据图像可知转化为，负极电极反应式：，磷酸铁锂为正极，铁元素被还原，电极反应式：；则充电时，铝电极为阴极，磷酸铁锂为阳极，据此分析。 【解析】A．根据分析可知，放电时Al电极为负极，Al失电子发生氧化反应，负极电极反应式：，A正确； B．放电时Al电极为负极，充电时Al作电解池阴极，阴极接电源负极，B正确； C．放电时，磷酸铁锂为正极电极反应式：，充电时阳极发生失电子的氧化反应，电极反应式：，C错误； D．放电时电子由负极（Al电极）经导线流向正极（Li1-xFePO4电极），D正确； 答案选C。 考点三 溶液恢复制原来的状态 【例3】利用甲烷()燃料电池电解硫酸钠溶液的装置如图所示。下列说法错误的是 A．甲装置、乙装置均为原电池，丙装置为电解池 B．b电极的电极反应式为 C．若甲、乙各消耗，向丙中加入可使丙装置恢复原浓度 D．当K闭合时，整个电路中电子的流动方向为，， 【答案】C 【解析】A．甲、乙装置为串联的甲烷燃料电池，丙装置为电解池，A项正确； B．b电极为正极且电解质溶液为酸性，氧气发生还原反应结合电解质溶液中的生成水，B项正确； C．消耗物质的量为1mol，转移电子的物质的量为8mol，根据电子守恒，则丙中电解，质量为72g，C项错误； D．当K闭合时，a是负极，b是正极，c是负极，d是正极，e是阳极，f是阴极，电子流动方向为，，，D项正确； 故选C。 解题要点 准确写出电极方程式，根据电极两边跑什么加什么的原则。主要从原子个数守恒的角度确定物质。 【变式3-1】是国家卫健委专家推荐的高效、安全的消毒用品。某电解法制备的装置如图所示，下列有关说法不正确的是 A．a电极为电源的正极 B．生成和的物质的量比为1:3 C．转移电子后，阴极区加入可复原 D．二氧化氯发生器中生成的X溶液的主要溶质为 【答案】D 【分析】根据装置图分析，与直流电源b电极相连的电极有生成，电极反应式为，故b为直流电源负极，a为直流电源正极，在电解池中，左侧为阳极区，右侧为阴极区，电解质溶液通过阴离子交换膜进入阳极区，在作用下在阳极失去电子、发生氧化反应生成和，电极反应式为，在发生器中与亚氯酸钠溶液反应生成、、和，反应的化学方程式为。 【解析】A．根据上述分析可知，a电极为电源的正极，A项正确； B．根据电极反应、及得失电子数目守恒可知，生成和的物质的量比为1:3，B项正确； C．阴极区变化有电极反应及通过阴离子交换膜进入阳极区，转移电子时，有参加反应，移向阳极区，则阴极区加入可复原，C项正确； D．二氧化氯发生器中发生反应为，故X溶液的主要溶质为和，D项错误； 答案选D。 【变式3-2】设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．电解精炼铜时，阴极质量增加，则电路中通过的电子数目为 B．用惰性电极电解溶液后，加入溶液复原，则电解过程中电子转移数为 C．常温下，的溶液中，水电离产生的数目为 D．将与稀混合使溶液呈中性，则溶液中的数目大于 【答案】D 【解析】A．电解精炼铜时，阳极上溶解的金属有Cu及Zn、Fe等杂质物质，活动性弱的金属如Au、Pt会形成阳极泥沉淀在阳极底部，在阴极上只有得到电子生成Cu，阴极质量增加64g，外电路中通过个电子，A正确； B．电解溶液后，加入溶液复原，说明阴极生成0.1molCu，阳极生成0.05molO2，用Cu计算，则转移电子，电子数为，B正确； C．氯化铵水解呈酸性，溶液中的氢离子来源于水的电离的氢离子为10-4mol/L×1L=10-4mol，故水电离产生的数目为，C正确； D．将与稀混合使溶液呈中性，根据电荷守恒有n()=n(Na+)=0.1mol，数目为，D错误； 答案选D。 基础达标 1．关于如图所示各装置的叙述正确的是 A．图a装置是原电池，可以实现化学能转化为电能 B．图b装置电解一段时间后，石墨电极附近溶液pH减小 C．图c装置用于铁件表面镀铜 D．图d所示装置定量测定中和反应热效应 【答案】B 【解析】A．图a中铜电极插入AgNO3溶液，Cu与AgNO3会直接发生置换反应，电子不经过导线，不能构成闭合回路，无法形成原电池，不能实现化学能转化为电能，A错误； B．图b为电解池，石墨连接电源正极作阳极，电解硫酸铜溶液时，阳极发生反应：，OH-放电导致石墨电极附近H+浓度增大，溶液pH减小，B正确； C．铁件表面镀铜时，待镀铁件应作阴极、铜作阳极，若图c中待镀铁件连接电源正极，作阳极，铁件会溶解，无法实现镀铜，C错误； D．测定中和热需用环形玻璃搅拌棒，减少热量损失，钢制搅拌棒导热性强，会导致热量损失，测量不准确，D错误； 故选B。 2．关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是 A．装置名称：①是原电池，②是电解池 B．硫酸浓度变化：①增大，②减小 C．电极反应式：①中阴极为，②中正极为 D．离子移动方向：①中向阴极方向移动，②中向负极方向移动 【答案】B 【解析】A．装置①有外接电源，为电解池；装置②无外接电源且能形成电流（灯泡），为原电池，A错误； B．装置①为电解硫酸溶液（惰性电极），实质电解水，水减少则硫酸浓度增大；装置②为Zn-Cu-硫酸原电池，总反应消耗，硫酸浓度减小，B正确； C．装置①（电解池），阴极反应为：；装置②（原电池）正极为Cu，得电子：正极反应为：，C错误； D．电解池工作时，阳离子向阴极移动，①中H＋向阴极方向移动。原电池工作时，阳离子向正极移动，②中H＋向正极方向移动，D错误； 故选B。 3．下面是最近研发的Ca-LiFePO4可充电电池的工作示意图，锂离子导体膜只允许Li+通过，电池反应为xCa2++2LiFePO4xCa+2Li1-xFePO4+2xLi+。下列说法错误的是 A．放电时，负极反应为Ca-2e-=Ca2+ B．放电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极发生Li+脱嵌，充电时发生Li+嵌入 C．充电时，当转移0.2 mol电子时，理论上左室中电解质的质量减轻2.6 g D．LiPF6-LiAsF6为非水电解质，其与Li2SO4溶液的主要作用都是传递离子 【答案】B 【解析】A．放电时，原电池中负极发生氧化反应，根据总反应可知为Ca从单质（0价）变为Ca2+（+2价），失电子被氧化，故负极反应为Ca-2e-=Ca2+，A正确； B．放电时，Li1-xFePO4转化为LiFePO4，Li+嵌入电极材料中；充电时，LiFePO4转化为Li1-xFePO4，Li+从电极材料脱嵌，B错误； C．充电时，左室钙电极作阴极，电极反应为Ca2++2e-=Ca，转移0.2 mol电子消耗0.1 mol Ca2+（质量减小0.1 mol×40 g/mol=4 g），同时0.2 mol Li+从右室向左室移动（质量增加0.2 mol×7 g/mol=1.4 g），左室中电解质的质量净减轻4 g-1.4 g=2.6 g，C正确； D．电解质的主要作用是传递离子以形成闭合回路，LiPF6-LiAsF6（非水）和Li2SO4溶液均能传递离子，D正确； 故答案选B。 4．可充电电池在固定及储能领域都存在着巨大的潜力，其结构如图所示，主要由金属锂负极、隔膜、含有醚溶剂的非质子液态电解质和空气正极构成。电池的总反应为。下列有关说法正确的是 A．该电池也可用碳酸盐溶液作为电解质 B．充电时，阳极的电极反应为： C．氧化产物碳在正极上沉积，不利于电池放电 D．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗 【答案】B 【解析】A．该电池负极是金属锂，锂性质活泼，碳酸盐溶液为水溶液，锂会与水反应，碳酸盐溶液不能作为电解质，A错误； B．充电时阳极发生氧化反应，放电时正极反应为，充电时阳极反应为其逆过程，即充电时阳极的电极反应为，B正确； C．放电时总反应中被还原生成，是还原产物而非氧化产物，C错误； D．总反应中转移电子消耗 ，则转移电子消耗 ，标准状况下消耗CO2的体积为，D错误； 故答案选B。 5．科研工作者利用电解原理设计了一种以对-硝基苯基—羟乙基砜()为原料制备对-(-羟乙基砜)苯胺()的装置，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电极的电势低于石墨电极 B．石墨电极的电极反应为： C．交换膜最好选用阴离子交换膜 D．外电路中每转移个，Pt电极区减重 【答案】B 【分析】a电极为阳极，H2O被氧化生成O2：2H2O-4e-=O2+4H+，b电极为阴极，有机物中硝基被还原为氨基：R-NO2+6H++6e-=2H2O+R-NH2（R代表-Ph-SO2CH2CH2OH），据此解答。 【解析】A．Pt电极发生H2O→O2的氧化反应，为阳极，阳极电势高于阴极（石墨电极），A错误； B．石墨电极上原料中-NO2（N为+3价）还原为-NH2（N为-3价），每个N得6e⁻，结合6H+生成2H2O，电极反应式为O2N-R+6H⁺+6e⁻=H2N-R+2H2O（R为苯环及砜基等基团），与选项一致，B正确； C．阳极生成H+，阴极反应需H+参与，H+应通过交换膜移向阴极，故需阳离子交换膜，C错误； D．Pt电极（阳极）反应为2H2O-4e-=O2↑+4H⁺，转移4NA e⁻时，消耗2 mol H2O（36 g），生成1 mol O2（32 g）和4 mol H⁺（4 g），O2逸出且H⁺移向阴极，减重32 g+4 g=36 g，D错误； 答案选B。 6．电解法可以对含亚硝酸盐(如)的污水进行处理(工作原理如下图所示)。通电后，左极区产生浅绿色溶液，随后生成无色气体。下列说法不正确的是 A．阳极电极反应式为 B．阳极附近溶液中反应的离子方程式为 C．该电解装置所使用的离子交换膜为阴离子交换膜 D．电解一段时间，产生的和的物质的量之比为 【答案】C 【分析】左侧与正极相连的Fe极为阳极，电极反应式为，生成的具有还原性，在阳极附近溶液中发生反应，阴极上溶液中的发生还原反应生成。 【解析】A．由分析可知，阳极电极反应式为，A正确； B．由分析可知，阳极附近溶液中反应的离子方程式为，B正确； C．阳极区生成，但出去的溶液为硫酸钠溶液，阴极区流出硫酸铁，故透过交换膜向右侧迁移，故离子交换膜是阳离子交换膜， C错误； D．根据反应中得失电子守恒得，则产生的和的物质的量之比为，D正确； 故答案选C。 7．一种基于氯碱工艺的新型电解池（下图），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．阳极产生 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351 g D．理论上每消耗 1 mol Fe2O3， 阴极室溶液最多增加138 g 【答案】D 【分析】根据题干所给信息，该装置为基于氯碱工艺且能够湿法冶铁的电解池，因此左侧电极室为阴极室，发生Fe2O3的还原反应，电极反应为；右侧电极室为阳极室，发生Cl-氧化为Cl2的反应，电极反应为：。同时Na+通过阳离子交换膜向阴极迁移，在左侧电极室得到NaOH溶液，据此作答。 【解析】A．根据分析，右侧阳极发生氧化反应，饱和食盐水中Cl-放电生成Cl2， A正确； B．阴极区发生还原反应，Fe2O3被还原为Fe，生成OH-，则OH-浓度逐渐升高，B正确； C．消耗1 mol Fe2O3时转移6 mol e-，阳极反应消耗6 mol Cl-生成3 mol Cl2，同时6 mol Na+通过阳离子交换膜移向阴极，则阳极室溶液减少的质量为，C正确； D．消耗1 mol Fe2O3时转化为2 mol Fe，即3 mol O进入电解质溶液，同时从阳极室迁移得到6 mol Na⁺，因此阴极室溶液增加的质量为，D错误； 故答案选D。 8．全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，当完成充电时，左储罐溶液的颜色为黄色。下列说法错误的是 A．a为电池的正极 B．放电过程中右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色 C．放电过程中氢离子的作用之一是参与正极反应 D．充电时若转移的电子数为3.01×1023个，左槽溶液中n(H+)的变化量为0.5mol 【答案】B 【解析】A．充电时，装置为电解池，左槽溶液为黄色（），VO2+由发生氧化反应，左槽为阳极，故放电时，a为电池的正极，A正确； B．放电时，装置为原电池，右槽为负极，发生氧化反应：V2+-e-=V3+，颜色应由紫色变为绿色，而非绿色变为紫色，B错误； C．放电时，装置为原电池，左槽为正极，电极反应为+2H++e-=VO2++H2O，H+参与正极反应，C正确； D．充电时，装置为电解池，左槽阳极反应：VO2++H2O-e-=+2H+，转移0.5mol e-生成1mol H+，同时0.5mol H+移向阴极，左槽H+净增0.5mol，变化量为0.5mol，D正确； 故选B。 9．Ⅰ．新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入和，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组以甲烷燃料电池(装置甲)为电源，模拟氯碱工业生产原理，装置如图所示。请回答以下问题： （1）B、D的电极名称分别是 、 。 （2）C极可以选用的材料是___________。(填标号)。 A．铁棒 B．银棒 C．石墨棒 D．铂棒 （3）分别写出：A极发生的电极反应为 ；B极发生的电极反应为 ；C极发生的电极反应为 ；D极发生的电极反应为 ； （4）装置甲、乙中的电解质溶液足量，当电路中通过0.4 mol电子时，气体a、b的总物质的量与气体c、d的总物质的量之比为 。 Ⅱ．可采用“电解法”制备，装置如图所示。 （5）写出电解时阳极的电极反应式 。 （6）电解一段时间阴极区KOH浓度增加的原因 。 【答案】（1）正极 阴极 （2）CD （3） （4）3∶8 （5） （6）阴极区发生还原反应：，氢氧根离子浓度增大，左侧钾离子通过阳离子交换膜移向阴极区，阴极区KOH浓度增加 【分析】甲为甲烷燃料电池，电解质溶液为KOH溶液，根据电子流向，A为负极，通入；B为正极，通入；则乙为电解池，C为阳极，D为阴极； 【解析】（1）根据分析，B、D的电极名称分别是正极、阴极； （2）模拟氯碱工业，乙为电解池，C为阳极，C应选用惰性电极，铁、银均为活性电极，会失电子生成金属阳离子，石墨、铂属于惰性电极，故选CD； （3）A为负极，通入，发生氧化反应，电极反应式为；B为正极，通入，发生还原反应，电极反应式为；C极为阳极，发生氧化反应生成氯气，电极反应为；D极为阴极，发生还原反应生成氢气，电极反应为； （4）当电路中通过0.4 mol电子时，根据电极反应式： 、，需要0.05mol和0.1mol，气体a、b的总物质的量为0.15mol；乙中生成氯气和氢气，根据电极反应式：、，当电路中通过0.4 mol电子时，生成0.2mol氢气和0.2mol氯气，气体c、d的总物质的量为0.4mol，气体a、b的总物质的量与气体c、d的总物质的量之比为0.15mol∶0.4mol=3∶8； （5）根据电源正负极，a为阳极，发生氧化反应生成，电极反应式为； （6）阴极区发生还原反应：，氢氧根离子浓度增大，左侧钾离子通过阳离子交换膜移向阴极区，阴极区KOH浓度增加。 10．一种高性能的碱性硼化钒()一空气电池如下图所示，其中在电极发生反应如下：。 （1）负载通过0.04 mol电子时，有 L(标准状况)参与反应。 （2）每消耗，则有 透过离子选择性膜。 （3）若用该燃料电池电解处理酸性氨氮废水，产生无污染气体，则在阳极上的电极反应式为 。 【答案】（1）0.224 （2）11 （3）2NH-6 e-= N2↑+8H+ 【分析】由VB2电极反应式可知，VB2电极为燃料电池的负极，则通入空气的复合碳电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。 【解析】（1）由分析可知，通入空气的复合碳电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，则负载通过0.04 mol电子时，标准状况下正极参与反应的氧气的体积为0.04mol××22.4L/mol=0.224L； （2）由VB2电极反应式可知，消耗1mol VB2时，消耗氢氧根离子的物质的量为11mol，则有11mol氢氧根离子透过离子选择性膜由正极区移向负极区； （3）由题意可知，阳极发生的反应为铵根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氮气和氢离子，电极反应式为2NH-6 e-= N2↑+8H+。 综合应用 11. 左侧电极质量减少，右侧电极质量增加，中间A为阴离子交换膜，放电后可进行充电再生，已知：能与分子结合生成。下列说法正确的是 A．放电时，甲室电极为正极，甲室溶液逐渐变为深蓝色 B．放电时，外电路有电子通过时，乙室溶液质量减少 C．放电时，电池的总反应为 D．充电时，经离子交换膜由右侧向左侧迁移 【答案】C 【分析】电池开始工作时，甲室铜电极质量减少，做负极，发生氧化反应，乙室铜电极质量增加，做正极，发生还原反应，Cu2+向正极移动，由甲室透过离子交换膜向乙室移动，据此分析； 【解析】A．放电时左侧电极质量减少，为Cu失电子生成Cu2+的氧化反应，作负极，A错误； B．放电时，乙电极质量增加，外电路有0.2mol电子通过时，乙室生成0.1mol铜，电极质量增加6.4g，溶液质量减少6.4g，但乙室有0.2mol移动到甲室，故乙室溶液质量减少为6.4g+12.4g=18.8g，B错误； C．放电时，甲室电极反应为：Cu+4NH3-2e−[Cu(NH3)4]2+，乙室电极反应为：Cu2++2e−=Cu，总反应为Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+，C正确； D．充电时乙室为阳极，阴离子（）向阳极迁移，即从左侧向右侧迁移，D错误； 故选C。 12. 一种采用双极膜电解硝酸盐制备的方法，可以提高产生的法拉第效率(FE)，已知：，可达，阳极气体的为。工作时双极膜中间层的解离出和，并在电场作用下向两极移动。该装置的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电极上的电势高于电极上的电势 B．双极膜中移向极 C．当电路中通过时，双极膜中有发生解离 D．当阳极产生气体(标准状况)时，则阴极产生 【答案】D 【分析】左边硝酸根转化为氨气，化合价降低，作阴极，与电源负极相连，右侧作阳极，化合价升高，与电源正极相连，据此解答。 【解析】A．电极a为阴极，电极b为阳极，阳极电势高于阴极，故a电势低于b，A错误； B．双极膜中H⁺为阳离子，在电场作用下向阴极（a极）移动，B错误； C．双极膜解离水产生的H⁺和OH⁻分别参与阴极和阳极反应，电路通过0.2mol e⁻时，H⁺和OH⁻各需0.2mol，故解离H2O为0.2mol，C错误； D．阳极气体（标准状况11.2L）为0.5mol O2，生成0.5mol O2需2mol e⁻。阳极FE=50%，则2mol e⁻=0.5×总电子数Q，解得Q=4mol e⁻。阴极FE(NH3)=90%，生成NH3需电子0.9×4=3.6mol，N从+5→-3（得8e⁻），故n(NH3)=3.6÷8=0.45mol，D正确； 故选D。 13. 工业上，常采用间接电解法脱硫并回收硫，装置如图所示。下列说法错误的是 A．废气从吸收反应器下部通入的目的是增大气液接触面积 B．实验室完成硫的分离需要分液漏斗、烧杯和铁架台 C．回收11.2 L(标准状况)，理论上有向阴极区迁移 D．阳极上参与反应会导致再生产率低于理论计算值 【答案】B 【分析】利用氯化铁和硫化氢发生氧化还原反应吸收硫化氢，得到氯化亚铁溶液和硫沉淀，电解反应器中电解氯化亚铁溶液，阳极亚铁离子失去电子被氧化为铁离子：，阴极氢离子得到电子被还原为氢气：，氢气在气液分离罐中被分离； 【解析】A．废气从下部通入可与上部流下的液体形成逆流接触，增大气液接触面积，提高吸收效率，A正确； B．硫为固体，分离硫固体与溶液应采用过滤操作，需普通漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台，分液漏斗用于分液，B错误； C．，生成标准状况下11.2 L H2为0.5mol，阴极区转移1 mol电子，则有1mol质子通过质子交换膜向阴极区迁移，C正确； D．阳极发生亚铁离子被氧化生成铁离子，氯离子（）和水（）参与反应，会消耗电子，减少亚铁离子氧化为铁离子的量，所以会降低氯化铁的再生率，D正确； 故选B。 14. 库仑测硫仪能快速检测煤中含硫量，可反复使用，其实验装置如图所示(煤在催化剂作用下，在管式炉中燃烧)。 已知：库仑测硫仪的原理是随气流进入仪器内部的电解池内，破坏了的溶液中电对的电位平衡(的溶液中存在平衡：)，吸收过程中电解池不工作，吸收完毕后仪器便立即自动电解使回到原定值。 下列说法错误的是 A．酸性溶液可以吸收空气中微量的降低误差 B．样煤中的可在高温下被煤中的碳单质还原为 C．电解池工作时转化为的同时在阴极转化为 D．通过电解过程消耗的电量可间接计算出样煤中的含硫量 【答案】C 【分析】由实验装置图可知，装置A中盛有酸性高锰酸钾溶液用于吸收空气中的二氧化硫，装置B中盛有的浓硫酸用于干燥空气，装置C中样煤在催化剂作用下，与通入的空气高温条件下反应，将煤中的有机硫和无机硫完全转化为二氧化硫，装置D中盛有的浓硫酸用于干燥出口气体，将含有氧气、二氧化碳、氮气和二氧化硫的混合气体通入库仑测硫仪中快速检测煤中全硫含量。 【解析】A．酸性KMnO4具有强氧化性，可与空气中微量SO2发生氧化还原反应，从而除去空气中SO₂，避免其进入电解池干扰测定，降低误差，A正确； B．样煤中的CaSO4在高温下可被煤中的碳单质还原，C具有还原性，反应可能为，生成SO₂，B正确； C．吸收SO2时发生反应SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，I2被还原为I-，导致浓度降低。电解池工作时需补充I2，阳极反应为2I--2e-=I2，生成的I2与I-结合为；阴极应是溶液中H+得电子生成H2，氧化性弱于H+，不会在阴极被还原为SO2，C错误； D．SO2与I2反应时，1mol SO2对应1mol I2（转移2mol电子），电解生成1mol I2需2mol电子，通过电解消耗的电量可计算电子的物质的量，进而得出SO2的量，从而间接计算样煤含硫量，D正确； 故选C。 15. 利用质子传导型固体氧化物电解池将乙烷转化为乙烯，示意图如图： 5．（1）电极a与电源的 极相连。 （2）电极b的电极反应式是 。 6．若以乙烷-空气燃料电池(电解质溶液是20~30%的KOH溶液)给以上装置提供电源，电池工作时负极的电极反应式为 。 【答案】5． 正极 CO2+2H++2e-=CO+H2O 6．C2H6+18OH--14e-=2+12H2O 【分析】由题干装置图中质子H+的移动方向可知，电极a为阳极，与电源正极相连，电极反应为：C2H6-2e-=C2H4+2H+，电极b为阴极，与电源负极相连，电极反应为：CO2+2H++2e-=CO+H2O，据此分析解题。 5．（1）由分析可知，电极a为阳极，与电源的正极相连； （2）电极b为阴极，其电极反应式是CO2+2H++2e-=CO+H2O，故答案为：正极；CO2+2H++2e-=CO+H2O； 6．燃料电池中通燃料的一极为负极，发生氧化反应，故若以乙烷-空气燃料电池(电解质溶液是20~30%的KOH溶液)给以上装置提供电源，电池工作时负极的电极反应式为：C2H6+18OH--14e-=2+12H2O，故答案为：C2H6+18OH--14e-=2+12H2O。 拓展培优 16. 以磷化工品的副产物石灰渣(主要含亚磷酸钙和少量氢氧化钙)为原料，制备阻燃剂亚磷酸铝的工艺流程如图。下列说法错误的是 A．“沉淀1”可用于实验室制备 B．“调pH”时应将溶液调至酸性 C．“沉铝”时存在反应： D．电解“滤液1”可制得Na和 【答案】D 【分析】石灰渣加入碳酸钠、水碱浸，得到碳酸钙沉淀1和Na2HPO3溶液，过滤滤液加入H3PO3调节pH后加入氯化铝生成亚磷酸铝； 【解析】A．因石灰渣主要含亚磷酸钙和少量氢氧化钙，“碱溶”时加入碳酸钠和水反应生成的“沉淀1”的主要成分为碳酸钙，碳酸钙可用于实验室和稀盐酸反应制备，A正确；    B．“调pH”时加入H3PO3可除去可能剩余的Na2CO3。若未将溶液调至酸性，后续加入的AlCl3会转化为Al(OH)3等杂质，降低产品纯度与产率，B正确； C．“沉铝”时加入氯化铝和发生复分解反应生成，存在反应：，C正确； D．“滤液1”为氯化钠溶液，电解氯化钠溶液可制得氢氧化钠和氢气、氯气，无法得到金属钠，D错误； 故选D。 17. 下图是一个电化学过程的示意图。请回答下列问题： （1）图中甲池中移向 极(填“”或“O2”)。 （2）写出通入的电极的电极反应式： 。 （3）A电极的名称是 ，乙池中反应的化学方程式： 。 （4）电解后乙池需要加入适量 的才能恢复到以前的状态。当乙池中B(Ag)极质量增加10.8 g，甲池中理论上消耗O2的体积为 L(标准状况)，此时丙池中某电极析出某金属，则丙池中的某盐溶液可能是 。 A．　　B．　　C．NaCl　　D． 【答案】（1）CH3OH （2） （3）阳极 4AgNO3 + 2H2O 4HNO3 + 4Ag + O2↑ （4）氧化银或者碳酸银 0.56 BD 【分析】（1）甲池：燃料电池属于原电池，原电池放电时，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动； （2）燃料电池中燃料失电子发生氧化反应，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：； （3）乙池有外接电源属于电解池，连接原电池正极的A是阳极，连接原电池负极的B是阴极，电解硝酸银溶液时，A电极上氢氧根离子放电，B电极银离子放电，反应的化学方程式为4AgNO3 + 2H2O 4HNO3 + 4Ag + O2↑； （4）根据串联电池中转移电子数相等列关系式计算，丙为电解池，析出金属元素，则金属活泼性排在氢后，据此确定含有的金属元素。 【解析】（1）燃料电池是化学能转变为电能的装置，属于原电池，燃料电池中，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，原电池放电时，电解质溶液中氢氧根离子向负极移动，即向投放CH3OH的电极移动； （2）该燃料电池中，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：； （3）乙池有外接电源属于电解池，连接原电池正极的A是阳极，连接原电池负极的B是阴极，电解硝酸银溶液时，A电极上氢氧根离子放电，B电极银离子放电，乙池反应的化学方程式为：4AgNO3 + 2H2O 4HNO3 + 4Ag + O2↑； （4）由乙池反应的化学方程式可得乙池析出了银单质和氧气，因此要想恢复原状加入适量氧化银或者碳酸银；根据串联电路转移电子数相等列关系式： 计算得V（O2）=L=0.56L； 阴极上析出金属，则在金属活动性顺序表中金属元素处于H元素后面 A．硫酸镁中镁元素处于H元素前，所以阴极上不析出金属单质，故A错误； B．电解硫酸铜溶液时，阴极上析出铜，故B正确； C．氯化钠中钠元素处于氢元素前，所以阴极上不析出金属单质，故C错误； D．电解硝酸银溶液时，阴极上析出银，故D正确； 故选BD。 18. 利用如图所示装置，进行工业废气中CO2、SO2的转化处理并制备硫酸钠和甲酸，a、b、c、d均为石墨电极。 回答下列问题： （1）装置甲中发生反应的离子方程式为 。 （2）装置乙中，a极为 极，其电极反应式为 。隔膜为 （填“阳”或“阴”）离子交换膜，反应后b极区溶液酸性 （填“增强”“减弱”或“不变”）。 （3）装置丙中，c极发生 （填“氧化”或“还原”）反应，生成一种可参与大气循环的气体，该极的电极反应式为 。 （4）d电极每消耗11.2L（标准状况）O2时，理论上装置乙中可制得Na2SO4的物质的量为 mol。 【答案】（1） （2）阳 阳 减弱 （3）氧化 （4）1 【分析】由题干信息可知，将含有SO2的废气通入盛放NaHCO3溶液的装置甲中出来CO2和Na2SO3，即SO2和NaHCO3溶液发生反应后生成CO2和Na2SO3，装置丙为NH3和O2组成的燃料电池，即丙装置为原电池，通NH3的一极c电极上NH3失去电子生成可参与大气循环的N2，为负极，发生氧化反应，电极反应为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，d电极上为O2得到电子生成OH-，则d为正极，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，甲装置生成的Na2SO3进入装置乙中，a电极处发生氧化反应生成，a作电解池的阳极，电极反应为，b电极CO2发生还原反应生成HCOOH，作阴极，电极反应为，为了使H+进入b极区参与反应生成HCOOH，隔膜应为阳离子交换膜，据此分析解题。 【解析】（1）由题干信息可知，装置甲中，将含有SO2的废气通入盛放NaHCO3溶液的装置甲中出来CO2和Na2SO3，即SO2和NaHCO3溶液发生反应后生成CO2和Na2SO3，故离子方程式为； （2）由分析可知a极发生氧化反应生成，作电解池的阳极，电极反应为；为了使进入b极区参与反应生成，隔膜应为阳离子交换膜；b极区消耗了，因此溶液酸性减弱； （3）由分析可知，装置丙中，c电极上NH3失去电子生成可参与大气循环的N2，发生氧化反应，电极反应为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O； （4）由分析可知，d电极上O2得电子生成OH-，电极反应为，因此当消耗标况下11.2L(=0.5mol)O2时，电子转移2mol，根据装置乙的电极反应可知，当电子转移2mol时，可生成1mol，故答案为：1。 19. 为了减少对环境的污染，煤在直接燃烧前要进行脱硫处理。应用电解法对煤进行脱硫处理具有脱硫效率高、经济效益好等优点。电解脱硫的基本原理如图所示，利用电极反应将Mn2+转化成Mn3+，Mn3+再将煤中的含硫物质(主要是 FeS2)氧化为Fe3+和 。 （1）该电解池的阳极是 (填“石墨1”或“石墨2”)，电势：石墨1 石墨2(填“＜”“＞”或“＝”)，石墨2 (填“可以”或“不可以”)用铁棒代替，阳极的电极反应式为 。 （2）电解刚刚开始时，观察到阴极石墨棒上有无色气体产生，请用化学用语解释产生该现象的原因： 。 （3）该装置工作过程中，混合溶液发生的反应方程式为 ，某段时间内测得线路中通过的电子的物质的量是3 mol，理论上可处理含 mol FeS2的煤浆。工作过程中H+的物质的量浓度将 (填“变大”“变小”或“不变”)。 （4）化学物质各有使命，煤中的FeS2是杂质会在煤燃烧时导致空气污染，然而富含FeS2的黄铁矿却可在工业上用于制硫酸，在用黄铁矿制硫酸的过程中，第一步利用氧气在加热条件下氧化黄铁矿，已知产物是SO2和铁的常见红色氧化物，请写出该过程的化学反应方程式： 。 【答案】（1）石墨1 ＞ 可以 Mn2+−e−=Mn3+ （2）2H++2e-＝H2↑ （3）FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++15Mn2++2+16H+ 0.2 变大 （4） 【分析】根据原理装置图可知，石墨1为阳极，石墨2为阴极，Mn2+在阳极失去电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为Mn2+−e−=Mn3+，H+在阴极得到电子，发生还原反应，阴极的电极反应式为2H++2e-＝H2↑，混合液中发生反应FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++15Mn2++2+16H+，据此分析解答问题。 【解析】（1）与电源正极相连的是阳极，与电源负极相连的是阴极，该电解池的阳极是石墨1，阴极是石墨2，电势：石墨1>石墨2，铁作阴极时，溶液中H⁺优先得到电子发生还原反应，铁不参与反应，则石墨2可以用铁棒代替，Mn2+在阳极失去电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为Mn2+−e−=Mn3+。 （2）由分析可知，H+在阴极得到电子生成H2，发生还原反应，阴极的电极反应式为2H++2e-＝H2↑。 （3）混合溶液中Mn3+将煤中的含硫物质(主要是 FeS2)氧化为Fe3+和 ，同时生成Mn2+，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++15Mn2++2+16H+，某段时间内测得线路中通过的电子的物质的量是3 mol，由电极方程式Mn2+−e−=Mn3+可知生成3mol Mn3+，理论上可处理含 FeS2的煤浆，同时生成H+，阴极消耗3mol H+，结合反应过程中消耗了H2O，则工作过程中H+的物质的量浓度将增大。 （4）由题意可知，FeS2和O2反应生成SO2和铁的常见红色氧化物Fe2O3，Fe元素由+2价上升到+3价，S元素由-1价上升到+4价，O元素由0价下降到-2价，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：。 20. 研究含碳物质的转化，对缓解能源危机和实现碳中和具有重要意义。 （1）催化重整可以得到合成气(CO和H2)。 已知：ⅰ．   ⅱ．   ⅲ．   ①催化重整反应， 。 ②催化重整时 压可以提高平衡转化率的理由是 。 （2）CH4和CO2还可以通过电化学装置耦合转化，其原理如图所示： ①电极A是电解池的 极，请写出A电极的电极反应方程式 。 ②若生成的乙烯和乙烷的物质的量分别为2mol、1mol，则传导的O2-的物质的量为 。 【答案】（1） 减 是气体分子数增大的反应减，压时平衡正向移动提高甲烷转化率 （2）阴 5mol 【解析】（1）①根据盖斯定律，将可以得到催化重整反应的计算式：； ②反应是气体物质的量增大的反应，减小压强，平衡正向移动，所以减压可以提高平衡转化率； （2）①电极A二氧化碳转化为一氧化碳，得到电子，作阴极；A电极的电极反应方程式； ②在电极B上失去电子被氧化产生，变为乙烯的反应式为：；生成乙烷的反应式为：，当生成乙烯和乙烷的物质的量分别是时，反应消耗，共转移电子，则根据电荷守恒，则传导的的物质的量为。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 氧化还原反应和电化学 第三节 电解池 第2课时 电解原理的应用 教学目标 1.认识电能转化为化学能的实际意义及其重要应用。 2.了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理。 3.能根据电解池的工作原理设计简单的电解池。 重点和难点 电镀、电解精炼铜、电解的应用 ◆知识点一 电解生产化工产品 用电解饱和食盐水的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业。 阴极反应：2H2O＋2e－==H2↑+2OH－ 阳极反应：2Cl－－2e－==Cl2↑ 1．Cl2 与 NaOH 反应 Cl2 + 2OH-=== ClO- + Cl- + H2O 2. H2 与 Cl2 混合易爆炸 H2+ Cl2===2HCl 阳离子交换膜的作用： 1、 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。 2、 防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量和质量。 特别提醒 交换膜的作用： 1. 隔离某些物质，防止发生化学反应。 2. 能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3. 用于物质的制备（电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物质） 4. 用于物质的分离、提纯 即学即练 1．某同学设计如图装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是 A．石墨电极与直流电源负极相连 B．铜电极的电极反应式为 C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，向铜电极迁移 D．用湿润的淀粉­KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色 2．甲烷燃料电池采用铂作电极材料，两个电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将上述甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水和电镀的实验，如图所示，其中乙装置中X为离子交换膜。下列说法错误的是 A．乙中X为阳离子交换膜 B．当电路中通过0.4 mol e-时，乙中Fe电极上产生氯气4.48 L(标准状况) C．用丙装置给铜镀银，b应是Ag D．甲烷燃料电池负极电极反应式是 3．下列有关化学用语表示正确的是 A．潮湿空气中铁钉发生吸氧腐蚀时的负极反应为 B．电解精炼铜时，阴极的电极反应式为 C．用铜作电极电解溶液： D．情性电极电解氯化镁溶液离子方程式为 ◆知识点二 常见的离子交换膜 1． 离子交换膜由高分子特殊材料制成，分四类： （1）阳离子交换膜，只允许阳离子通过。 （2）阴离子交换膜，只允许阴离子通过。 （3）质子交换膜，只允许H＋通过。 （4）双极膜(由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜)， 双极膜中间层的H＋在直流电场作用下移向阴极，OH－移向阳极。 2． 离子交换膜的计算 迁移离子所带的电荷数总是等于外电路上转移的电子数。 溶液质量变化等于电极反应引起的质量变化和离子迁移引起的质量变化之和。 特别提醒 “隔膜”电解池的解题步骤 1. 分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。 2. 写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。 3. 分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜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. 即学即练 1．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 2．用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池（如图），可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A．电极电势：电极电极a B．“卯桦”结构的双极膜中的移向电极a，移向电极b C．电极a的电极反应式： D．电解后，Ⅱ室中的物质的量减小 3．电催化还原CO2可实现捕捉并将其转化为燃料CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．Co-N-C/P电极与直流电源的正极相连 B．溶液中H+通过质子交换膜向石墨电极一侧移动 C．Co-N-C/P电极发生的反应为： D．工作过程中石墨电极周围溶液的pH不变 ◆知识点三 电镀 应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。电镀可以使金属更加美观耐用，抗腐蚀性能增强。 镀铜 特别提醒 1. 镀层金属与直流电源的正极相连，作阳极； 2. 待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。 3. 用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液。 4. 形成闭合回路。 即学即练 1．下列变化过程均与“电”相关，其中需要通电才能进行的是 ①电离　②电解　③电镀　④电泳 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 2．当在铜片上镀银时，下列说法正确的是 A．铜片应接在电池的正极上 B．CuSO4溶液作电解液 C．铜片上发生的反应为Ag++e-=Ag D．Ag作阳极，其表面有气体生成 3．下列图示与对应叙述不正确的 A．用图甲的仪器准确量取9.50mL酸性溶液 B．用图乙的装置可实现在铁表面镀铜 C．用图丙进行中和热的测定实验时，氢氧化钠分批加入，测定的中和热数值误差更小 D．在一定温度下，冰醋酸稀释过程中溶液的导电能力变化如图丁所示，a、b、c三点对应的溶液中，由小到大的顺序是 ◆知识点四 精炼 电解精炼铜的原理：粗铜中比铜活泼的金属锌、铁等，失去电子形成阳离子而溶解(残留在溶液中)；比铜不活泼的金属银、金等，以金属单质的形式沉积在电解槽的底部(形成阳极泥)；粗铜中的铜在纯铜上析出。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 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。 即学即练 1. 某电解精炼铜的阳极泥中含有金属铜和铂()等，分离方法如下：向阳极泥中加入适量作氧化剂，混匀后焙烧；待固体冷却后水洗，在80℃条件下用稀硫酸浸取水洗后的固体，过滤，得溶液和固体滤渣(含金属)。下列对实验事实及操作的解释不合理的是 A．加入焙烧，将转化为 B．焙烧时铂未被氧化，铂的性质较稳定 C．浸取时温度选择80℃，加快浸出速率 D．过滤分离固体与溶液，金属铂不溶于硫酸 2. 粗铜中含有少量铁、锌、银、金等杂质，工业上可用电解法精炼粗铜制得纯铜，下列说法正确的是 A．精铜做阳极，粗铜做阴极 B．阴极只能是被还原 C．电解时，阳极反应只有 D．电解后，可用阳极泥来提炼金、银 3. 下列化学用语对事实的表述不正确的是 A．除去废水中的： B．纯碱溶液可以清洗油污： C．明矾作净水剂： D．电解精炼铜的阴极反应： 一、金属冶炼 （1）电解熔融的氯化钠制金属钠： 2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑ （2）电解熔融的氯化镁制金属镁： MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑ （3）电解熔融的氧化铝制金属铝： 2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑ 实践应用 1. 钠及其化合物的部分转化关系如图。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．反应①采用电解饱和食盐水冶炼Na B．反应②中Na2O2只含有离子键 C．反应③中1 mol Na2O2与足量H2O反应转移电子的数目为 D．向反应④的产物NaClO溶液中通入少量的CO2，生成纯碱和HClO 2. 电化学脱硫在金属冶炼和废水处理中均有应用。一种电化学脱硫工作原理示意图如图所示。该装置工作时，下列说法错误的是 A．a为直流电源负极 B．导线中通过4.5 mol 时阳极区溶液质量增加44 g C．和之间的转化可提高脱硫效率 D．电解一段时间后，阴极区溶液pH无明显变化 3. 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↑。 2、 原电池和电解池 根据是否能进行自发氧化还原，确定装置是原电池还是电解池。原电池用原电池的理论进行解决，电解池用电解池的理论进行求解。 实践应用 1. 浓差电池是利用电解质浓度不同而产生电流的一类电池。以浓差电池为电源，用浆液制备并获得副产品的装置如图。 已知：①；②。 下列说法正确的是 A．电极电势：()() B．惰性电极()的电极反应式为 C．膜，膜均应选用阴离子交换膜 D．导线中通过，理论上电解池的阳极室溶液质量增加 2. 回答下列问题 （1）用惰性电极电解碘化钾溶液，阳极电极反应式为 。 （2）爱迪生蓄电池在充电和放电时发生的反应为，放电时正极的电极反应式为 ；充电时，Fe电极应为外接电源的 极相连。 （3）利用N2H4(l)燃料电池(产物均为环境友好物质)电解AgNO3溶液并制备，装置如下图所示(C1∼C5均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变)。 ①工作时，甲装置C1电极为 (填“正”“负”“阳”或“阴”)极，电极反应式为 。 ②工作时，乙装置中向 (填“C3”或“Ag”)极移动。 ③若乙装置中溶液体积为400 mL，当电极质量增加4.32 g时，溶液pH约为 。若将乙装置中两电极调换，一段时间后，AgNO3溶液浓度将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ④丙装置中K、M、L为离子交换膜，其中M膜是 (填“阳离子”“阴离子”或“质子”)交换膜。 ⑤若甲装置C2电极上消耗标准状况下2.24 L的O2，理论上丙装置阳极室溶液质量减少 g。 3. 完成下列问题 （1）如图所示，甲池的总反应式为， ①甲池装置是 (填“原电池”或“电解池”)，写出通入一极发生电极反应式 。 ②乙池中电解反应的化学方程式为 。 ③当甲池中消耗时，乙池中电极上析出固体的质量是 。 （2）高铁酸钠(Na2FeO4)易溶于水，是一种新型多功能水处理剂，可以用如图所示电解装置制取电解一段时间后，降低的区域在 (填“阴极室”或“阳极室”)；阳极电极反应式为： 。 （3）利用二氧化碳制备乙烯，用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图所示。 ①电极上的电极反应式为 ； ②该装置中使用的是 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。 3、 有机物参与反应的电解池 可以根据离子的移动判定阴阳极 可以根据电极物质的化合价改变判定阴阳极 可以根据反应物和产物，先确定原子守恒，再根据左右两边电荷守恒确定得失电子数目。 实践应用 1. 电化学合成是对环境友好的合成方法，以对硝基苯甲酸()为原料，采用惰性电极电解法合成对氨基苯甲酸()的装置如图。下列说法正确的是 A．N电极电势高于M电极电势 B．该离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解一段时间后，阳极室的pH不变 D．若直流电源用铅酸蓄电池，则每生成0.1mol对氨基苯甲酸，铅酸蓄电池负极质量增加28.8g 2．以甲烷燃料电池为电源，采用电化学方法制备有机物，模拟装置如图所示。a极、b极为惰性电极，双极膜中水会解离出H+和OH-并向两极迁移。下列叙述错误的是 A．b极为阳极，双极膜中的H+向a极迁移 B．a极反应式为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN C．消耗0.1molCH4时，理论上可以制备0.2molNC(CH2)4CN D．电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯净、生产效率高等优点 3．某科研小组以硝基苯为原料电催化合成的装置如图所示，M极和N极为覆盖催化剂的惰性电极，装置工作时定时将N电极室溶液转移至M电极室。 下列说法正确的是 A．装置工作时，通过离子交换膜移向N极 B．阳极反应式：2 C．N极每消耗1mol，转移 D．M电极消耗的和N电极产生的相等 4、 电解池的相关计算 根据两个电极的得失电子守恒判定反应进行的程度。根据信息求解电解池的相关计算。 实践应用 1. 工业上可用电解法将废水中较高浓度的铬酸钾溶液制成重铬酸钾溶液，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．惰性电极N为阳极，被氧化 B．惰性电极M的电极反应式为 C．惰性电极N的电势小于惰性电极M的电势 D．阳极区溶液中由amol变成bmol时，理论上生成的为 2. 为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．将溶于稀氨水中使溶液呈碱性，溶液中铵根离子的数目小于 B．常温下，的氨水溶液中，发生电离的水分子数为 C．用惰性电极电解硫酸铜溶液，若阳极产生11.2L气体，则线路中通过的电子数为 D．电解熔融，阴极增重6.4g，外电路中通过的电子数为 3. 设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．电解精炼铜时，阳极质量减少64g，则电路中通过的电子数目为 B．用惰性电极电解饱和食盐水，当阳极产生标况下224mL气体时，电路中转移电子数为 C．的溶液中的数目为 D．氨水中含有和的数目之和为 考点一 陌生电解池电解方程式写法 【例1】如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解。 请回答： （1）c的电极名称为 。 （2）a、c的电极反应式分别为 、 。 （3）电解后，甲装置内溶液的pH有什么变化？(增大或减小) 。 （4）甲装置电解后，要恢复原溶液，需加入 。 （5）电解溶液的离子方程式为 。 解题要点 根据金属活动顺序表和非金属活动顺序表，准确找出离子的放电顺序，分析比较溶液中的阴阳离子，准确写出电极方程式。 【变式1-1】可通过电解溶液的方法直接制得，电解装置如下： ①电极a的电极反应式为 。 ②的移动方向 (填“由a到b”或“由b到a”)；产物D是 。 【变式1-2】一种肼-空气燃料电池，能将饱和食盐水淡化，同时可获得盐酸和NaOH。其工作原理如下图所示： ①燃料电池电极A的电极反应式为 。 ②N膜为 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。 ③当电路中有2 mol电子转移时，正极室质量增加 g。 考点二 电池的充放电问题 【例2】镍镉(Ni-Cd)电池是常用的二次电池，其总反应可以表示为：，已知和均难溶于水但能溶于酸。 ①该电池的负极材料为 (填元素符号)。 ②该电池放电时，正极的电极反应式为 。 解题要点  根据原电池书写正负极电极方程式，再将方程式反应物与生成物调换，得失电子改变即可以得到阴阳极电极方程式。 也可以根据总反应方程式对应的产物直接得出结论，书写电极方程式。 【变式2-1】全碱性多硫化物-空气液流二次电池可用于再生能源储能系统和智能电网的备用电源等，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，从右往左穿过膜进入电极区域 B．放电时，负极区的电极反应式为 C．充电时，电池总反应方程式为 D．充电时，阴极每消耗电路中理论上转移电子数目为 【变式2-2】一种以离子液体为电解质溶液的二次电池放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，负极的电极反应为 B．充电时，铝电极接电源的负极 C．充电时，阳极的电极反应为 D．放电时，电子由Al电极经导线流向电极 考点三 溶液恢复制原来的状态 【例3】利用甲烷()燃料电池电解硫酸钠溶液的装置如图所示。下列说法错误的是 A．甲装置、乙装置均为原电池，丙装置为电解池 B．b电极的电极反应式为 C．若甲、乙各消耗，向丙中加入可使丙装置恢复原浓度 D．当K闭合时，整个电路中电子的流动方向为，， 解题要点 准确写出电极方程式，根据电极两边跑什么加什么的原则。主要从原子个数守恒的角度确定物质。 【变式3-1】是国家卫健委专家推荐的高效、安全的消毒用品。某电解法制备的装置如图所示，下列有关说法不正确的是 A．a电极为电源的正极 B．生成和的物质的量比为1:3 C．转移电子后，阴极区加入可复原 D．二氧化氯发生器中生成的X溶液的主要溶质为 【变式3-2】设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．电解精炼铜时，阴极质量增加，则电路中通过的电子数目为 B．用惰性电极电解溶液后，加入溶液复原，则电解过程中电子转移数为 C．常温下，的溶液中，水电离产生的数目为 D．将与稀混合使溶液呈中性，则溶液中的数目大于 基础达标 1．关于如图所示各装置的叙述正确的是 A．图a装置是原电池，可以实现化学能转化为电能 B．图b装置电解一段时间后，石墨电极附近溶液pH减小 C．图c装置用于铁件表面镀铜 D．图d所示装置定量测定中和反应热效应 2．关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是 A．装置名称：①是原电池，②是电解池 B．硫酸浓度变化：①增大，②减小 C．电极反应式：①中阴极为，②中正极为 D．离子移动方向：①中向阴极方向移动，②中向负极方向移动 3．下面是最近研发的Ca-LiFePO4可充电电池的工作示意图，锂离子导体膜只允许Li+通过，电池反应为xCa2++2LiFePO4xCa+2Li1-xFePO4+2xLi+。下列说法错误的是 A．放电时，负极反应为Ca-2e-=Ca2+ B．放电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极发生Li+脱嵌，充电时发生Li+嵌入 C．充电时，当转移0.2 mol电子时，理论上左室中电解质的质量减轻2.6 g D．LiPF6-LiAsF6为非水电解质，其与Li2SO4溶液的主要作用都是传递离子 4．可充电电池在固定及储能领域都存在着巨大的潜力，其结构如图所示，主要由金属锂负极、隔膜、含有醚溶剂的非质子液态电解质和空气正极构成。电池的总反应为。下列有关说法正确的是 A．该电池也可用碳酸盐溶液作为电解质 B．充电时，阳极的电极反应为： C．氧化产物碳在正极上沉积，不利于电池放电 D．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗 5．科研工作者利用电解原理设计了一种以对-硝基苯基—羟乙基砜()为原料制备对-(-羟乙基砜)苯胺()的装置，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电极的电势低于石墨电极 B．石墨电极的电极反应为： C．交换膜最好选用阴离子交换膜 D．外电路中每转移个，Pt电极区减重 6．电解法可以对含亚硝酸盐(如)的污水进行处理(工作原理如下图所示)。通电后，左极区产生浅绿色溶液，随后生成无色气体。下列说法不正确的是 A．阳极电极反应式为 B．阳极附近溶液中反应的离子方程式为 C．该电解装置所使用的离子交换膜为阴离子交换膜 D．电解一段时间，产生的和的物质的量之比为 7．一种基于氯碱工艺的新型电解池（下图），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．阳极产生 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351 g D．理论上每消耗 1 mol Fe2O3， 阴极室溶液最多增加138 g 8．全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，当完成充电时，左储罐溶液的颜色为黄色。下列说法错误的是 A．a为电池的正极 B．放电过程中右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色 C．放电过程中氢离子的作用之一是参与正极反应 D．充电时若转移的电子数为3.01×1023个，左槽溶液中n(H+)的变化量为0.5mol 9．Ⅰ．新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入和，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组以甲烷燃料电池(装置甲)为电源，模拟氯碱工业生产原理，装置如图所示。请回答以下问题： （1）B、D的电极名称分别是 、 。 （2）C极可以选用的材料是___________。(填标号)。 A．铁棒 B．银棒 C．石墨棒 D．铂棒 （3）分别写出：A极发生的电极反应为 ；B极发生的电极反应为 ；C极发生的电极反应为 ；D极发生的电极反应为 ； （4）装置甲、乙中的电解质溶液足量，当电路中通过0.4 mol电子时，气体a、b的总物质的量与气体c、d的总物质的量之比为 。 Ⅱ．可采用“电解法”制备，装置如图所示。 （5）写出电解时阳极的电极反应式 。 （6）电解一段时间阴极区KOH浓度增加的原因 。 10．一种高性能的碱性硼化钒()一空气电池如下图所示，其中在电极发生反应如下：。 （1）负载通过0.04 mol电子时，有 L(标准状况)参与反应。 （2）每消耗，则有 透过离子选择性膜。 （3）若用该燃料电池电解处理酸性氨氮废水，产生无污染气体，则在阳极上的电极反应式为 。 综合应用 11. 左侧电极质量减少，右侧电极质量增加，中间A为阴离子交换膜，放电后可进行充电再生，已知：能与分子结合生成。下列说法正确的是 A．放电时，甲室电极为正极，甲室溶液逐渐变为深蓝色 B．放电时，外电路有电子通过时，乙室溶液质量减少 C．放电时，电池的总反应为 D．充电时，经离子交换膜由右侧向左侧迁移 12. 一种采用双极膜电解硝酸盐制备的方法，可以提高产生的法拉第效率(FE)，已知：，可达，阳极气体的为。工作时双极膜中间层的解离出和，并在电场作用下向两极移动。该装置的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电极上的电势高于电极上的电势 B．双极膜中移向极 C．当电路中通过时，双极膜中有发生解离 D．当阳极产生气体(标准状况)时，则阴极产生 13. 工业上，常采用间接电解法脱硫并回收硫，装置如图所示。下列说法错误的是 A．废气从吸收反应器下部通入的目的是增大气液接触面积 B．实验室完成硫的分离需要分液漏斗、烧杯和铁架台 C．回收11.2 L(标准状况)，理论上有向阴极区迁移 D．阳极上参与反应会导致再生产率低于理论计算值 14. 库仑测硫仪能快速检测煤中含硫量，可反复使用，其实验装置如图所示(煤在催化剂作用下，在管式炉中燃烧)。 已知：库仑测硫仪的原理是随气流进入仪器内部的电解池内，破坏了的溶液中电对的电位平衡(的溶液中存在平衡：)，吸收过程中电解池不工作，吸收完毕后仪器便立即自动电解使回到原定值。 下列说法错误的是 A．酸性溶液可以吸收空气中微量的降低误差 B．样煤中的可在高温下被煤中的碳单质还原为 C．电解池工作时转化为的同时在阴极转化为 D．通过电解过程消耗的电量可间接计算出样煤中的含硫量 15. 利用质子传导型固体氧化物电解池将乙烷转化为乙烯，示意图如图： 5．（1）电极a与电源的 极相连。 （2）电极b的电极反应式是 。 6．若以乙烷-空气燃料电池(电解质溶液是20~30%的KOH溶液)给以上装置提供电源，电池工作时负极的电极反应式为 。 拓展培优 16. 以磷化工品的副产物石灰渣(主要含亚磷酸钙和少量氢氧化钙)为原料，制备阻燃剂亚磷酸铝的工艺流程如图。下列说法错误的是 A．“沉淀1”可用于实验室制备 B．“调pH”时应将溶液调至酸性 C．“沉铝”时存在反应： D．电解“滤液1”可制得Na和 17. 下图是一个电化学过程的示意图。请回答下列问题： （1）图中甲池中移向 极(填“”或“O2”)。 （2）写出通入的电极的电极反应式： 。 （3）A电极的名称是 ，乙池中反应的化学方程式： 。 （4）电解后乙池需要加入适量 的才能恢复到以前的状态。当乙池中B(Ag)极质量增加10.8 g，甲池中理论上消耗O2的体积为 L(标准状况)，此时丙池中某电极析出某金属，则丙池中的某盐溶液可能是 。 A．　　B．　　C．NaCl　　D． 18. 利用如图所示装置，进行工业废气中CO2、SO2的转化处理并制备硫酸钠和甲酸，a、b、c、d均为石墨电极。 回答下列问题： （1）装置甲中发生反应的离子方程式为 。 （2）装置乙中，a极为 极，其电极反应式为 。隔膜为 （填“阳”或“阴”）离子交换膜，反应后b极区溶液酸性 （填“增强”“减弱”或“不变”）。 （3）装置丙中，c极发生 （填“氧化”或“还原”）反应，生成一种可参与大气循环的气体，该极的电极反应式为 。 （4）d电极每消耗11.2L（标准状况）O2时，理论上装置乙中可制得Na2SO4的物质的量为 mol。 19. 为了减少对环境的污染，煤在直接燃烧前要进行脱硫处理。应用电解法对煤进行脱硫处理具有脱硫效率高、经济效益好等优点。电解脱硫的基本原理如图所示，利用电极反应将Mn2+转化成Mn3+，Mn3+再将煤中的含硫物质(主要是 FeS2)氧化为Fe3+和 。 （1）该电解池的阳极是 (填“石墨1”或“石墨2”)，电势：石墨1 石墨2(填“＜”“＞”或“＝”)，石墨2 (填“可以”或“不可以”)用铁棒代替，阳极的电极反应式为 。 （2）电解刚刚开始时，观察到阴极石墨棒上有无色气体产生，请用化学用语解释产生该现象的原因： 。 （3）该装置工作过程中，混合溶液发生的反应方程式为 ，某段时间内测得线路中通过的电子的物质的量是3 mol，理论上可处理含 mol FeS2的煤浆。工作过程中H+的物质的量浓度将 (填“变大”“变小”或“不变”)。 （4）化学物质各有使命，煤中的FeS2是杂质会在煤燃烧时导致空气污染，然而富含FeS2的黄铁矿却可在工业上用于制硫酸，在用黄铁矿制硫酸的过程中，第一步利用氧气在加热条件下氧化黄铁矿，已知产物是SO2和铁的常见红色氧化物，请写出该过程的化学反应方程式： 。 20. 研究含碳物质的转化，对缓解能源危机和实现碳中和具有重要意义。 （1）催化重整可以得到合成气(CO和H2)。 已知：ⅰ．   ⅱ．   ⅲ．   ①催化重整反应， 。 ②催化重整时 压可以提高平衡转化率的理由是 。 （2）CH4和CO2还可以通过电化学装置耦合转化，其原理如图所示： ①电极A是电解池的 极，请写出A电极的电极反应方程式 。 ②若生成的乙烯和乙烷的物质的量分别为2mol、1mol，则传导的O2-的物质的量为 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $