第二单元 化学能与电能的转化（10大题型专项训练，江苏专用） 化学苏教版选择性必修1

第二单元　化学能与电能的转化 题型01 原电池的工作原理 题型02 原电池原理的应用 题型03 一次电池 题型04 二次电池 题型05 燃料电池 题型06 电解原理和电解规律 题型07 氯碱工业 题型08 电镀和铜的电解精炼 题型09 电解原理在工农业生产中的应用 题型10 电化学中多池装置及电解的相关计算 题型01 原电池的工作原理 1.原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 2.原电池中盐桥的作用 (1)通过离子在盐桥中的定向移动，使两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续。 (2)使用盐桥是将两个半电池完全隔开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应，有利于最大限度地将化学能转化为电能。 3.原电池中正、负极的判断方法 【典例1】（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）实验发现，298K时，在氯化铁酸性溶液中加入少量锌粒后，立即被还原成。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如右图所示原电池装置。下列有关说法正确的是 A．左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去 B．该原电池的正极反应是 C．该电池铂电极上立即有气泡出现 D．该电池总反应为 【答案】A 【分析】由题意可知：加入少量锌粒后，立即被还原成，故Pt电极做原电池正极，电极反应方程式为：，Zn做负极，电极反应方程式为：，据此回答问题。 【解析】A．在左烧杯中发生反应，因此会看到溶液的红色逐渐褪去，A正确； B．由分析知，该原电池的正极反应是，为负极电极反应式，B错误； C．氧化性>，该电池铂电极上先获得电子变为，因此不会立即产生气泡，C错误； D．由分析知，负极Zn失去电子变为Zn2+，正极获得电子变为，故该电池总反应为： ，D错误； 故答案选A。 【变式1-1】下列关于原电池的叙述正确的是(　　) A．在外电路中，电流由铜电极流向银电极 B．正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu C．实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 D．将铜片直接浸入硝酸银溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 【答案】D 【解析】该原电池中Cu作负极，Ag作正极，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋(负极)，2Ag＋＋2e－===2Ag(正极)，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子是由负极流向正极，电流的方向和电子的流向相反，D选项正确。 【变式1-2】（24-25高二上·江苏盐城·阶段检测）我国首创的海洋电池是以铝板为负极、铂网为正极，如图所示。电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3.下列说法错误的是 A．海水为电解质溶液 B．电池工作时铝板逐渐被消耗 C．电池工作时氧气失去电子 D．铂电极成网状，增大与O2的接触面积 【答案】C 【分析】电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3，根据图示，Al失电子发生氧化反应，Al是负极；氧气得电子生成氢氧根离子，铂网是正极；海水为电解质溶液。 【解析】A．根据以上分析，海水为电解质溶液，故A正确；     B．Al是负极，电池工作时，发生的电极反应式为，铝板自身放电被消耗，故B正确； C．电池工作时氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为，故C错误；     D．氧气在铂网上得电子生成氢氧根离子，铂电极成网状，增大与O2的接触面积，故D正确； 选C。 【变式1-3】下列各装置能形成原电池的是(　　) 【答案】D 【解析】判断一个装置能否构成原电池，要看是否符合原电池的构成条件：①电极材料(活动性不同的金属、金属与导电的非金属、金属与金属氧化物)；②电解质溶液；③构成闭合回路；④能自发进行的氧化还原反应。A装置：由于两个电极是同种金属，不能形成原电池；B装置：酒精不是电解质溶液，不能构成原电池；C装置：没有形成闭合回路，不能形成原电池；D装置：符合原电池构成的条件，能形成原电池。 题型02 原电池原理的应用 1.加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。例如：实验室制取氢气时，粗锌比纯锌与稀硫酸反应速率快或向溶液中滴入几滴硫酸铜溶液，产生氢气的速率加快。 2.比较金属活动性强弱 3.设计原电池 (1)电极材料的选择。负极一般是活泼的金属材料。正极一般选用活泼性比负极差的金属材料或石墨等惰性电极。 (2)电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。若是两个“半反应”分别在两只烧杯中进行，则左、右两只烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。 (3)设计示例 设计思路 应用示例 ①以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 ②将已知氧化还原反应拆分成氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：Cu－2e－===Cu2＋ 还原反应(正极)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ ③以两极反应为依据，确定电极材料及电解质溶液 负极：铜和CuCl2溶液 正极：石墨(或铂)和FeCl3溶液 ④画出原电池装置示意图 【典例2】某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是(　　) 选项 A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag 电解液 FeCl3 溶液 Fe(NO3)2 溶液 CuSO4 溶液 Fe2(SO4)3 溶液 【答案】D 【解析】锌比铜活泼，锌作负极，电池反应为Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋，A项错误；金属铜和亚铁盐不反应，没有自发进行的氧化还原反应，B项错误；锌比铁活泼，锌作负极，电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，C项错误；铜比银活泼，金属铜作负极，电池反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，D项正确。 【变式2-1】a、b两个烧杯中均盛有100 mL等浓度的稀H2SO4，将足量的两份锌粉分别加入两个烧杯中，同时向a中加入少量CuSO4溶液，下列产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系正确的是(　　) 【答案】B 【解析】因为H2SO4的物质的量相等、Zn粉过量，故而H2的量由H2SO4的物质的量决定。a中部分Zn与CuSO4发生反应置换出Cu，并形成铜锌原电池，反应速率加快了，但最终产生H2的体积相等。 【变式2-2】（23-24高一下·江苏无锡·阶段检测）a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中，用导线两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极上产生大量气泡；a、d相连时，移向a极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】a与b相连时，电流由a流向b，电流方向从正极到负极，故a为正极，b为负极；负极金属活动性更强，因此 ； c与d相连时，d极质量减少，质量减少的电极是负极，故d为负极，c为正极；金属活动性 ：； a与c相连时，c极产生气泡，产生气泡的电极是正极（H+被还原为H2），故c为正极，a为负极，金属活动性： ； a与d相连时，移向a极，原电池中阴离子向负极迁移，故a为负极，d为正极，金属活动性 ：； 由上述关系可得：，对应选项A。 【变式2-3】（23-24高一下·江苏无锡·期中）人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用。请根据题中信息，回答下列问题： (1)直接提供电能的反应是放热反应，下列反应能设计成原电池的是___________(填字母，下同)。 A．与反应 B．氢氧化钠与稀盐酸反应 C．灼热的炭与反应 D．与燃烧反应 (2)将纯铁片和纯铜片按图甲、乙方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题： ①下列说法正确的是 。 a．甲、乙均为化学能转变为电能的装置        b．乙中铜片上没有明显变化 c．甲中铜片质量减少、乙中铁片质量减少        d．甲、乙两烧杯中均减小 ②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 (填“>”“<”或“=”)乙。 ③请写出甲、乙中构成原电池的正极电极反应式： 。电池工作时，溶液中向 (填“正”或“负”)极移动。当甲中溶液质量增重时，电极上转移电子数目为 。 ④若将甲中的稀硫酸换为浓硝酸，则电池总反应的离子方程式为 。 (3)图丙为甲烷氧气燃料电池的构造示意图，电解质溶液的溶质是。通氧气一极的电极为 极(填“正”或“负”)，该电极的电极反应方程式为 。 【答案】(1)D (2) bd > 2H++2e-=H2↑ 负 NA Cu+4H++2NO=Cu2++2NO2↑+2H2O (3) 正 【解析】（1）A．Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl反应为非氧化还原反应且为吸热反应，不能设计成原电池，故A错误； B．氢氧化钠与稀盐酸反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，故B错误； C．灼热的炭与 CO2 反应为吸热反应，根据题意，不能设计成原电池，故C错误； D．H2与Cl2燃烧反应为能自发进行的氧化还原反应，且是放热反应，能设计成原电池，故D正确； 故选：D； （2）①a．甲装置是原电池，将化学能转变为电能，乙不能形成原电池，故a错误； b．乙装置中铜片不反应，也没构成原电池的正极，所以铜片上没有明显变化，故b正确； c．甲、乙中铁片质量都减少，铜的质量不变，故c错误； d．两个烧杯中都产生氢气，c(H+)都降低，故d正确； 故选：bd； ②甲装置是原电池，乙不能形成原电池，原电池反应能加快反应速率，则两烧杯中产生气泡的速度：甲>乙； ③甲形成原电池，乙不能形成原电池，甲中Fe作负极，Cu作正极，正极上H+得电子生成氢气H2，正极反应为2H++2e-=H2↑，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+，电池工作时，溶液中向负极移动；总反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑，1molFe参与反应时溶液增重△m=(56-2)g=54g，所以当甲中溶液质量增重27g时，有0.5molFe参加反应，转移电子2×0.5mol=1mol，数目为NA； ④若将甲中的稀硫酸换为浓硝酸，常温下Fe发生钝化，Cu能与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，电池总反应的离子方程式为Cu+4H++2NO=Cu2++2NO2↑+2H2O； （3）碱性甲烷燃料电池中，甲烷发生失电子的氧化反应生成K2CO3，则通甲烷的Pt电极为负极，通入氧气的Pt极为正极，正极反应式为：。 题型03 一次电池 1.锌锰干电池 普通锌锰干电池 碱性锌锰电池 示意图 电极 负极：锌筒，正极：石墨棒 负极反应物：锌粉，正极反应物：二氧化锰 电解质 溶液 氯化铵和氯化锌溶液 氢氧化钾溶液 电极 反应 碱性锌锰电池总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 ①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ②正极反应式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 2.银锌电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点 负极反应物：锌粉，正极反应物：Ag2O，电解质溶液：KOH溶液。 总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag ①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ②正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 【典例3】（24-25高二下·江苏无锡·期中）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A．b电极为电池负极 B．电池工作时，海水中的向b电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1mol Al，理论需要消耗为33.6L 【答案】B 【分析】Al和海水构成的原电池中，铝为活泼金属，发生失电子的氧化反应生成Al3+，则a电极为负极，b电极为正极，负极反应式为Al-3e-=Al3+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此分析解答。 【解析】A．由分析可知，Al为负极，则b为正极，故A错误； B．原电池工作时，阳离子向正极移动，即海水中的Na+向b电极移动，故B正确； C．原电池工作时，a电极为负极，负极反应式为Al-3e-=Al3+，随后发生反应：，离子净消耗，a电极区域的海水不会呈强碱性，故C错误； D．没有说明标准状况，故不能计算氧气的体积，故D错误； 答案选B。 【变式3-1】（2025·江苏南京·二模）暖贴是一种便捷的自发热保暖产品，具有发热快、持续时间久等优点。它主要由铁粉、活性炭、食盐、水等成分组成，如图所示。下列有关说法不正确的是 A．暖贴生效时，将化学能转化为热能 B．水与食盐、活性炭共同作用可加快铁粉的腐蚀速率 C．正极反应式为 D．透气膜的透氧速率可控制暖贴的发热时间和温度 【答案】C 【分析】自热贴发热料中的铁粉、活性炭、食盐及水之间能形成数目庞大的微型原电池，铁作负极，活性炭做正极，据此分析； 【解析】A．暖贴生效时，将化学能转化为热能，A正确； B．铁粉、水与食盐、活性炭共同作用形成原电池，可加快的腐蚀速率，B正确； C．该装置为原电池装置，铁作负极，活性炭做正极，正极反应式为，C错误； D．透气膜的透氧速率可控制氧气浓度，故可控制暖贴的发热时间和温度，D正确； 故选C。 【变式3-2】（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）科学家利用氨硼烷设计成原电池装置，该电池在常温下即可工作，总反应：。下列说法错误的是 A．b室为该原电池的正极区 B．放电过程中，通过质子交换膜由b室移向a室 C．其他条件不变，向溶液中加入适量硫酸能增大电流强度 D．a室发生的电极反应式： 【答案】B 【分析】根据总反应：，中与硼相连的氢元素化合价从-1价升高到+1价，失去电子，故左边电极为负极，电极反应：；中氧元素从-1价降低到-2价，得到电子，则右边电极是正极，电极反应：。 【解析】A．根据分析，b室为该原电池的正极区，A正确； B．放电过程中，阳离子移向正极，即通过质子交换膜由a室移向b室，B错误； C．硫酸为强电解质，加入适量的硫酸，可以增加溶液中离子浓度，增强导电能力，增大电流强度，C正确； D．根据分析，a室发生的电极反应式：，D正确； 故选B。 【变式3-3】（24-25高二上·江苏镇江·阶段检测）某校课外活动小组利用电化学原理降解酸性废水中的，装置如图所示，下列说法错误的是 A．Pt电极作正极 B．电极反应式为 C．溶液中电子通过质子交换膜由电极向电极移动 D．若外电路转移电子，则右侧溶液质量减少 【答案】C 【分析】由氢离子移动方向可知，银电极为原电池的负极，银失去电子发生氧化反应生成氯化银，电极反应式为Ag-e-+Cl-=AgCl，铂电极为正极，酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氮气和水，电极反应式为+10e-+12H+=N2↑+6H2O。 【解析】A．由分析可知，银电极为原电池的负极，铂电极为正极，故A正确； B．由分析可知，银电极为原电池的负极，银失去电子发生氧化反应生成氯化银，电极反应式为Ag-e-+Cl-=AgCl，故B正确； C．电子只能在导线上定向移动而不能通过溶液，故C错误； D．由分析可知，铂电极为正极，酸性条件下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氮气和水，电极反应式为+10e-+12H+=N2↑+6H2O，氢离子通过质子交换膜进入正极区溶液中，则外电路转移1mol电子时，右侧溶液质量减少1mol××28g/mol-1mol×1g/mol=1.8g，故D正确； 答案选C。 题型04 二次电池 1.铅蓄电池 负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。已知铅蓄电池的放电反应和充电反应表示如下： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) ①请你分析并写出铅蓄电池放电时的电极反应式 负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)； 正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。 ②放电过程中，电解质溶液的pH变大，理由是H2SO4不断被消耗，使c(H＋)减小，pH增大。 2.锂离子电池 ①正极材料采用磷酸铁锂或钴酸锂等，负极材料大都是碳素材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。 以钴酸锂－石墨电池为例，放电时电极反应表示为： 负极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋； 正极：6C＋xLi＋＋xe－===LixC6； 电池反应：LiCoO2＋6C__LixC6＋Li1－xCoO2。 【典例4】（2025·江苏南通·模拟预测）铅蓄电池放电时正极反应为，电池构造示意图如图。下列有关说法正确的是 A．放电时，负极反应为 B．放电时，电池将电能转化为化学能 C．充电时，正极应与外接电源负极相连 D．充电时，每生成，电路中转移1mol电子 【答案】D 【分析】铅蓄电池放电时，铅为负极，发生氧化反应：，二氧化铅为正极，发生还原反应：； 【解析】A．放电时，负极反应为，A错误； B．放电时，电池将化学能转化为电能，B错误； C．充电时，正极区域为阳极，应与外接电源正极相连，C错误； D．充电时总反应为，铅元素化合价由+2价变为0价、+4价，则每生成，电路中转移1mol电子，D正确； 故选D。 【变式4-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）和Zn在碱性条件下组成二次电池，放电原理如图所示。下列说法正确的是 A．在放电时，电子通过离子交换膜从右向左运动 B．在放电时，负极区电解质溶液的pH逐渐减小 C．在充电时，石墨电极上的电极反应式为： D．在充电时，将Zn电极与外接电源的正极相连 【答案】C 【分析】该电池中Zn电极为负极，Zn被氧化为Zn2+并与溶液中OH-结合形成Zn(OH)2沉淀，正极中被还原为Fe3+，与溶液中OH-结合形成Fe(OH)3，据此解答。 【解析】A．放电时电子只能通过外电路从负极（Zn电极）流向正极（石墨电极），不能通过离子交换膜（离子交换膜允许离子通过，电子不通过），A错误； B．放电时负极反应为，虽消耗OH⁻，但OH⁻交换膜允许OH⁻从正极区向负极区迁移（阴离子向负极移动），迁移的OH⁻补充了消耗的量，负极区OH⁻浓度基本不变，pH不变，B错误； C．充电时石墨电极（放电时正极）作阳极，发生氧化反应，放电时正极反应为 ，则充电时阳极逆反应为，C正确； D．充电时Zn电极（放电时负极）作阴极，应与外接电源负极相连，D错误； 答案选C。 【变式4-2】（24-25高二下·江苏徐州·阶段检测）中科院研制出了双碳双离子电池，其反应机理为：充电时，电解液中的K＋运动到MCMB电极表面，同时PF运动到石墨电极Cn中；放电时，K＋从MCMB电极中脱出，同时石墨电极Cn中的PF回到电解液中。下列说法正确的是 A．放电时石墨电极Cn的电势比MCMB电极电势低 B．当转移电子1mol时，参与反应的K＋与PF的物质的量共1mol C．放电时正极反应式是Cn(PF6)x＋xe-=Cn＋xPF D．充电时石墨电极Cn发生还原反应 【答案】C 【分析】由图可知，充电时，与直流电源正极相连的石墨电极是电解池的阳极，阴离子在Cn作用下失去电子发生氧化反应生成Cn(PF6)x，MCMB电极为阴极，钾离子在阴极得到电子发生还原反应生成钾；放电时石墨电极为原电池的正极，Cn(PF6)x在正极得到电子发生还原反应生成Cn、离子，MCMB电极为负极，钾在负极失去电子发生氧化反应生成钾离子，电池放电时的总反应为Cn(PF6)x+xK=Cn+xKPF6。 【解析】A．正极电势比负极高，由分析可知，放电时石墨电极为原电池的正极，MCMB电极为负极，则放电时石墨电极电势比MCMB电极电势高，A错误；    B．由分析可知，当转移电子1mol时，参与反应的K+的物质的量和离子的物质的量各1mol，共2mol，B错误；   C．放电时石墨电极为原电池的正极，Cn(PF6)x在正极得到电子发生还原反应生成Cn、离子，正极反应式是Cn(PF6)x＋xe-=Cn＋xPF，C正确； D．与直流电源正极相连的石墨电极是电解池的阳极，阴离子在Cn作用下失去电子发生氧化反应生成Cn(PF6)x，D错误； 故选C。 【变式4-3】（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。钴酸锂(LiCoO2)电池的工作原理如图所示，电解质为只能传导 Li+的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池的反应式为：LixC6+Li1-xCoO22C6+LiCoO2。下列说法中正确的是 A．充电时Li+由A极区域移向B极区域 B．放电时，B为正极，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe -=LiCoO2 C．充电时，A为阴极，发生氧化反应C6+xLi++xe-=LixC6 D．废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理"使锂进入石墨中而有利于回收 【答案】B 【分析】根据电池反应式知，负极反应式为LixC6-xe-=C6+xLi+、正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，所以A是负极、B是正极，根据二次电池的工作原理结合原电池和电解池的工作原理来回答。 【解析】A．充电时，A是阴极、B是阳极，锂离子向阴极移动，则Li+从B流向A，故A错误； B．放电时，B为正极，正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，故B正确； C．充电时，A为阴极，阴极上发生还原反应，而不是氧化反应，故C错误； D．根据电池反应式知，充电时锂离子加入石墨中，有利于锂离子的回收，因此不是放电，故D错误； 故答案为B。 题型05 燃料电池 1.氢氧燃料电池 其反应表示如下： 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O 2.甲醇酸性燃料电池 用导线相连的两个铂电极插入酸性溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是CH3OH，其最终产物是H2O、CO2。 负极反应式的书写步骤： ①根据化合价确定失电子数(1个C失去6e－) CH3OH－6e－=== CO2↑ ②根据电荷守恒补全离子(酸性环境，补H＋) CH3OH－6e－=== CO2↑＋6H＋ ③根据质量守恒配平电极反应式 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 正极方程式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 【典例5】（2024高二上·江苏扬州·学业考试）液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种甲醇为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，溶液作为电解质溶液。关于该电池的叙述正确的是 A．a极发生氧化反应 B．b极为该电池的负极 C．放电时，电子从b极流向负载，再由负载流向a D．b极的反应式： 【答案】A 【分析】该燃料电池中，a电极为负极，燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：，b电极为正极，氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：，电池总反应为：，结合离子的移动方向、电流的方向分析解答。 【解析】A．由分析知，a极为负极，发生氧化反应，故A正确； B．b极为该电池的正极，a极为该电池的负极，故B错误； C．放电时，从电子从负极经负载流向正极，所以从a极流向负载，再由负载流向b，故C错误； D．由分析知，b极的反应式为，故D错误； 故选A。 【变式5-1】（24-25高三上·江苏南京·期中）如图所示为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是 A．极发生的电极反应为= B．处理时，有从交换膜左侧向右侧迁移 C．极为正极，发生还原反应 D．电池工作时，极附近溶液减小 【答案】D 【分析】由图可知，有机物失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，则M为负极；重铬酸根离子得到电子发生还原反应，则N为正极； 【解析】A．极为正极，发生还原反应，电极反应为=，A错误； B．根据方程式：=可知，处理时，有0.6mol电子转移，由从交换膜左侧向右侧迁移，B错误； C．由分析可知，M极为负极，发生氧化反应；N为正极，C错误； D．有机物失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，M极发生的电极反应为(C6H10O5)n-24ne-+7nH2O=6nCO2↑+24nH+，极附近溶液减小，D正确； 答案选D。 【变式5-2】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）下图所示装置可用于制作简易的燃料电池。实验时，先接通开关，一段时间后断开开关，接通开关。下列说法正确的是 A．接通开关时，装置将化学能转化为电能 B．接通开关时，石墨电极b附近溶液碱性增强 C．接通开关时，溶液中从石墨a处向石墨b处移动 D．接通开关足够长时间，溶液最终呈碱性 【答案】B 【分析】闭合K1时，装置为电解池，电解质溶液为Na2SO4溶液，则该装置电解水，石墨a(阳极)的电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，石墨b(阴极)的电极反应为：4H++4e-=2H2↑；断开K1、闭合K2时，电流表发生偏转说明该装置内有电流产生，则该装置转变为了原电池，反应是电解池产生的O2和H2，原本O2在石墨a电极上产生，H2在石墨b电极上产生，故石墨a作正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，石墨b作负极，电极反应为2H2-4e-=4H+。 【解析】A．接通开关K1时，装置有外接电源，为电解池，将电能转化为化学能，A错误； B．接通开关K1时，装置为电解池，电解Na2SO4溶液实质是电解水，阴极（与电源负极相连）发生反应：2H2O + 2e-= H2↑ + 2OH-，产生OH-使溶液碱性增强。假设石墨b为阴极（电源负极连接），则b附近生成OH-，碱性增强，B正确； C．接通开关K2时，装置为原电池（燃料电池），H2所在电极为负极，O2所在电极为正极。阳离子（Na+）向正极移动，若石墨a为正极，则Na+应从b向a移动，而非a向b，C错误； D．接通开关K2时，燃料电池总反应为2H2+O2= 2H2O，仅生成水，溶液始终为Na2SO4中性溶液，D错误； 故选B。 【变式5-3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 A．催化重整制和时，使用催化剂可以提高反应的焓变 B．电极A上参与的电极反应为： C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 【答案】C 【分析】燃料电池中，通入燃料的一极为负极，还原剂失去电子发生氧化反应，电子沿着导线流向正极，通入氧化剂的一极为正极，正极上发生还原反应，则A为负极、B为正极，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极； 【解析】A．焓变(ΔH)由反应物和生成物的总能量决定，催化剂只能降低反应活化能、加快反应速率，不能改变焓变，A错误； B．该电池为熔融碳酸盐燃料电池，电解质中无OH⁻，电极A（负极）上CO失去电子被氧化生成二氧化碳，，B错误； C．电池工作时，阴离子向负极移动，电极A为负极，故向电极A移动，C正确； D．电极B为正极，氧气发生还原反应，得到电子生成碳酸根离子，，D错误； 故选C。 和电解规律 1.电解池的工作原理 接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。 2.电解池阴、阳极的判断方法 3.电解时电极产物的判断 4.酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极) 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液： (1)电解水型 电解质 H2SO4 (含氧酸) NaOH (可溶性强碱) Na2SO4 (含氧酸强碱盐) 阳极反应式 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 阴极反应式 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(无氧酸) CuCl2 (无氧酸弱碱盐) 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(g) CuCl2(s) (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl (无氧酸强碱盐) CuSO4 (含氧酸弱碱盐) 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 HCl(g) CuO或CuCO3 【典例6】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）如图所示，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是 A．X极是电源负极，Y极是电源正极 B．a极上的电极反应是 C．电解过程中溶液的浓度不变 D．b极上产生2.24L(标准状况下)气体时，极上有析出 【答案】B 【分析】a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，说明b极生成OH-，为阴极（阴极连接电源负极），则b极接电源Y极，故Y为电源负极，X为电源正极。 【解析】A．由分析可知，Y为电源负极，X为电源正极，A错误； B．由分析可知，b极为阴极，a极为阳极，电解液为NaCl，Cl-在阳极失电子生成Cl2，电极反应式为：2Cl--2e-= Cl2↑，B正确； C．左边电解池Pt与电源正极X相连为电解池阳极，Cu为阴极，阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，阴极消耗Cu2+且无补充，CuSO4溶液浓度减小，C错误； D．b极生成2.24 L H2，标准状况下，物质的量为0.1 mol，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑ +2OH-，转移电子0.2 mol；左边电解池阴极（Cu电极）发生Cu2++ 2e-= Cu，生成0.1 mol Cu，即6.4 g，Pt极为阳极（生成O2），不会析出Cu，D错误； 故选B。 【变式6-1】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中阳极：2H2O-4e-=4H＋＋O2↑，②中正极：Zn-2e-=Zn2＋ D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动 【答案】B 【解析】A．①有外加电源，为电解池装置，②为原电池装置，为铜锌原电池，A错误； B．①为电解池，阳极反应式为：，阴极反应为：，总反应为：，为电解水，水减少，硫酸的浓度增大；②为原电池，负极反应为：，正极反应为：，溶液中的氢离子减少，硫酸的浓度减小。B正确； C．②中正极发生还原反应：，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。 【变式6-2】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】A．根据题干分析，阴极石墨棒上有红色的铜附着，A项正确； B．根据题干分析，阳极电极反应为：，B项正确； C．根据题干分析，电解过程中，Cl－和OH－向阳极移动，C项正确； D．电解CuCl2溶液时，总反应为：，D项错误； 答案选D。 题型07 氯碱工业 1．氯碱工业概念 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，称为氯碱工业。 2．氯碱工业原理 (1)通电前，氯化钠溶液中含有四种自由移动的离子，它们是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 (2)通电时，移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－在阳极放电，移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋在阴极放电，因H＋放电，促进了水的电离，使阴极区溶液显碱性。 ①电解饱和食盐水的原理示意图 ②阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量和质量。 (3)电极反应式和总反应方程式 ①阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：2H＋＋2e－===H2↑； ②总反应的化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH；总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 【典例7】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）通过如图所示的装置制取氯气等物质下列关于下图所示装置说法正确的是 A．电极A可以使用活性铁电极 B．离子交换膜类型应为阴离子交换膜 C．阴极的电极反应式为： D．阳极区出口处的溶液为NaOH溶液 【答案】C 【分析】利用电解池制取氯气可判断电极A发生电极反应：，作阳极；电极B为阴极，发生反应：。 【解析】A．电极A为阳极，阳极需发生Cl⁻放电生成Cl2，若使用活性铁电极，Fe会优先失去电子，无法得到Cl2，A错误； B．电解精制食盐水时，为防止阳极生成的Cl2与阴极生成的OH-反应，需用阳离子交换膜允许Na+移向阴极，而非阴离子交换膜，B错误； C．阴极发生还原反应，电极反应式为，C正确； D．阳极区Cl-放电生成Cl2，Na+通过阳离子交换膜移向阴极，阳极区剩余溶液为稀食盐水从阳极区出口处流出，D错误； 故选C。 【变式7-1】如图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是(　　) A．电解一段时间后，往蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞溶液，呈红色 B．蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应 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】碳棒与电源正极相连，作阳极，溶液中的Cl－在该电极上发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，滴加酚酞溶液，溶液颜色无变化，A错误；铁丝与电源负极相连，作阴极，H＋在该电极上发生还原反应生成氢气：2H＋＋2e－===H2↑，B错误，铁丝表面生成的气体是氢气，不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C错误；蛋壳相当于隔膜，阻止氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触，D正确。 【变式7-2】（24-25高二下·江苏扬州·期末）一种电解制取的装置如图所示。下列说法正确的是 A．电极b与直流电源的正极相连 B．透过阳离子交换膜由a极区移至b极区 C．电极a上发生的反应为： D．电解过程中每转移2mol电子，可获得 【答案】B 【分析】本题考查电解池工作原理，b极区生成H2，为H2O得电子生成，故电极b为阴极，与直流电源的负极相连，电极a与直流电源的正极相连为阳极。 【解析】A．经分析，电极b作阴极，与直流电源的负极相连，A错误； B．阳离子透过阳离子交换膜向阴极移动，故透过阳离子交换膜由a极区移至b极区，B正确； C．电极a上发生的反应为：，C错误； D．H2体积未指明温度和压强，无法计算体积，D错误； 故答案为B。 【变式7-3】氯碱工业和电解精炼铜是工业上电解原理的重要应用，其示意图如图所示，下列有关说法正确的是 A．M是电源的负极 B．电解精炼铜过程中硫酸铜溶液的浓度保持不变 C．F口产生的气体是氯气 D．电解精炼铜的纯铜与铁器表面电镀铜中的纯铜都是作阴极 【答案】C 【分析】氯碱工业中，通过电解饱和食盐水生产氯气、氢气和氢氧化钠，阳极发生反应为：，阴极发生反应为：，该装置用多孔隔膜分隔阴阳极，防止氯气、氢气混合爆炸，同时允许Na⁺迁移至阴极，维持电荷平衡，则M端与电解池阳极相连，N端与电解池阴极相连；电解精炼铜，利用电解法提纯粗铜，去除杂质（如Fe、Zn、Ni），阳极发生反应为：（杂质优先溶解），阴极发生反应为：，电解质为含Cu²⁺的硫酸铜溶液，需定期补充，据此分析作答。 【解析】A．由分析可知，M端与电解池阳极相连，则M是电源的正极，A项错误； B．电解精炼铜过程中，阳极会有其他杂质参与反应，则铜离子会消耗，硫酸铜溶液的浓度下降，需定期补充，B项错误； C．M端与电解池阳极相连，阳极发生反应为：，则F口产生的气体是氯气，C项正确； D．电镀铜时，纯铜必须作为阳极，铁器作为阴极，D项错误； 答案选C。 题型08 电镀和铜的电解精炼 1.铜的电解精炼 (1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解质溶液。 (2)电极反应式：阳极为Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等，阴极为Cu2＋＋2e－===Cu。 (3)电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，比铜活泼性差的金属Ag、Au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。 2.电镀 (1)根据下图，回答下列问题： ①电极反应式 阳极：Cu－2e－===Cu2＋； 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。 ②可观察到的现象是铁件表面镀一层红色的铜，铜片不断溶解。 ③硫酸铜溶液的浓度不变。 (2)电镀的概念是应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方法。 (3)电镀池的构成：一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；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；待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。 3.电冶金 (1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较活泼的金属如：K、Na、Mg、Al等，但不能电解其盐溶液，应电解其盐或氧化物的熔融态。 如电解熔融的氯化钠可制取金属钠： 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 【典例8】（2025·江苏苏州·三模）利用如图装置进行“铁件镀铜”实验，观察到阴极表面产生无色气体，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，经检验，电解液中有Fe2+。下列分析或说法不正确的是 A．阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e- = H2↑ B．Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少 C．向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成血红色 D．电镀完成后，阳极减少的质量等于阴极增加的质量 【答案】D 【分析】该装置为电解池，Cu作阳极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，Fe作阴极，根据题意，阴极表面产生无色气体，说明发生了反应2H++2e-=H2↑，Cu2+氧化性强于H+，故电极反应为：Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，经检验，电解液中有Fe2+，说明阴极上有Cu析出，可与Fe形成局部原电池反应，正极反应为：2H++2e-=H2↑，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，则Cu覆盖Fe表面越多，该电池反应越弱。 【解析】A．根据分析，阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e- = H2↑，A正确； B．根据分析，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，即Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少，B正确； C．根据分析，电解液中有Fe2+，故向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成血红色，C正确； D．根据分析，阳极电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，根据电子守恒可知，电镀完成后，阳极减少的质量大于阴极增加的质量，D错误； 故选D。 【变式8-1】（23-24高二上·江苏南通·期中）电解原理具有广泛的应用。下列装置不正确的是 A．用装置甲制取和溶液 B．用装置乙在金属制品表面镀银 C．用装置丙电解精炼粗铜 D．用装置丁制取 【答案】A 【解析】A．电解饱和NaCl溶液，饱和NaCl溶液应从阳极进入，氯气在阳极产生，且应选用阳离子交换膜，A项错误； B．在金属制品表面镀银，Ag作阳极，与电源正极相连，金属制品作阴极，与电源负极相连，B项正确； C．粗铜精炼时，粗铜作阳极，与电源正极相连，精铜作阴极，与电源负极相连，C项正确； D．制取金属钠，用惰性电极电解熔融的氯化钠，D项正确； 故选A。 【变式8-2】（2024高三·江苏·专题练习）下列说法正确的是 A．用如图1所示装置在铁制品表面镀铜，能达到实验目的 B．图2所示装置可用于粗铜的提纯 C．电解精炼粗铜时，阴极减少的质量等于阳极增加的质量 D．电解精炼粗铜后的电解液中存在：Cu2＋、Zn2＋、SO、Fe2＋、Ag＋ 【答案】A 【解析】A．铜为镀层金属，与电源正极相连，铁制品为镀件，与电源负极相连，CuSO4溶液作电解质溶液，能达到实验目的，A项正确； B．粗铜提纯时，粗铜作阳极，精铜作阴极，B项错误； C．电解精炼粗铜时，粗铜为阳极，阳极为比Cu活泼的金属和Cu发生失电子的氧化反应，精铜为阴极，阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu，一般情况下，电解精炼铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，C项错误； D．电解精炼粗铜，由于Cu比Ag活泼，Ag不会在阳极放电，故电解精炼粗铜后的电解液中一定没有Ag+，D项错误； 答案选A。 【变式8-3】（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）下列有关电化学装置的描述正确的是 A．K+移向ZnSO4溶液 B．可用于电解精炼铜 C．应使用阴离子交换膜 D．可用于铁钉镀锌 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．由题干装置可知，Zn为负极，Cu为正极，电解质溶液中阳离子移向正极，故盐桥中K+移向CuSO4溶液，A错误； B．电解精炼铜时，粗铜应与电源正极相连作阳极，纯铜与电源负极相连作阴极，B错误； C．Cl2能与NaOH溶液反应，防止OH-通过离子交换膜进入阳极，应该选用阳离子交换膜，C错误； D．电镀时，镀件与电源负极相连作阴极，镀层金属单质与电源正极相连作阳极，含镀层金属阳离子的电解质溶液作电解质，故图示装置可用于铁钉镀锌，D正确； 故答案为D。 题型09 电解原理在工农业生产中的应用 1．分析电解过程的思维流程 2．“5点”突破电解综合应用题 (1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。 (2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(注意离子交换膜会限制某些离子的移动方向) (3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。 (4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金属阳离子。 (5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。 3．离子交换膜的类型 种类 允许通过的离子及移动方向 说明 阳离子 交换膜 阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极 阴离子和气体不能通过 阴离子 交换膜 阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极 阳离子和气体不能通过 质子 交换膜 质子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H＋通过 【典例9】（25-26高二上·江苏·阶段检测）利用原电池原理吸收制备硫酸的装置如图所示。下列有关说法正确的是 A．电极b为负极 B．电子从电极a流出，经电解质溶液流向电极b C．电极a上的电极反应式为 D．质子交换膜每通过4mol，参加反应的体积为22.4L 【答案】C 【分析】由图可知，电极a上SO2失去电子被氧化为硫酸根，为原电池的负极，电极反应式为，电极b上得到电子被还原为水，为原电池的正极，电极反应式为，据此回答 【解析】A．由分析知，电极a为负极，电极b为正极，A错误； B．电子只能通过导线传递，不能通过电解质溶液，电解质溶液中通过离子定向移动导电，B错误； C．由分析知，电极a为负极，电极反应式为，C正确； D．未指明标准状况，无法计算22.4 L O2的物质的量，D错误； 故答案为C。 【变式9-1】（24-25高二下·江苏徐州·期末）研究发现，金属钙可用于电化学驱动将还原为，原理如图所示。已知：电解质溶液由和溶于有机溶剂形成。下列说法不正确的是 A．电解时在阳极发生氧化反应 B．生成的离子方程式： C．理论上电解一段时间后浓度基本不变 D．用代替更有利于生成 【答案】D 【分析】该装置为电解池，氢气转化为氢离子，通入H2的电极为阳极，N2最终转化为NH3，通入N2的电极为阴极。 【解析】A．根据分析，通入H2的电极为阳极，在阳极发生氧化反应，A正确； B．由图可知，生成的离子方程式：，B正确； C．在电解池中，存在着C2H5OHC2H5O-、C2H5O-C2H5OH的循环，且消耗量等于生成量，理论上电解一段时间后C2H5OH浓度基本不变，C正确； D．钙与水反应，不能用代替，D错误； 故选D。 【变式9-2】（24-25高二下·江苏南京·期中）某浓差电池可将海水中的NaCl转化为NaOH和HCl，装置如图所示。M、N均为AgCl/Ag电极，a、c为选择性离子交换膜，b为双极膜(双极膜中催化层可将水解离为和，并实现其定向移动)。下列说法正确的是 A．电池工作时，N极发生氧化反应 B．a为阴离子交换膜，c是阳离子交换膜 C．Ⅱ室中得到盐酸，Ⅲ室中得到NaOH溶液 D．M电极质量每减少10.8g，双极膜内有解离 【答案】B 【分析】I室通入足量的NH3发生反应为，Ⅰ室中浓度减小，M电极反应为，故M为负极；N为正极，电极反应为，可知双极膜产生的OH-进入Ⅱ室，H+进入Ⅲ室；又知该浓差电池可将海水中的NaCl转化为NaOH和HCl，故Ⅱ室中的Cl-进入I室，Ⅲ室中的Na+进入Ⅳ室，故a 、c分别是阴离子交换膜和阳离子交换膜。 【解析】A．由上述分析可知，N为正极，发生还原反应，故A错误； B．由上述分析可知，a是阴离子交换膜，c是阳离子交换膜，故B正确； C．由分析可推断出Ⅱ室中得到NaOH溶液，Ⅲ室中得到HCl溶液，故C错误； D．M电极质量每减少10.8g，即负极参与反应的Ag为0.1mol，则有0.1mol OH-定向移动到Ⅱ室，故双极膜内解离的H2O为0.1mol，故D错误； 故答案选B。 【变式9-3】（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）电化学在助力“碳达峰、碳中和”方面有重要贡献，以下是利用电化学装置对进行处理的几个应用案例，回答有关问题。 (1)控制其他条件相同，将一定量的通入该电催化装置中，阴极所得产物如图所示。 电极生成的电极反应式为 。 (2)在铜基配合物的催化作用下，利用电化学原理可将转化为碳基燃料，其装置原理如图所示。 ①阳极的电极反应式为 。 ②当有通过质子交换膜时，理论上最多生成HCOOH的质量为 g。 (3)一种从高炉气回收制储氢物质HCOOH的综合利用示意图如图所示，请按要求回答相关问题： 利用电化学原理控制反应条件能将电催化还原为HCOOH，写出铂电极上生成HCOOH的电极反应式： ；电解过程中还伴随着析氢反应，若生成HCOOH的电解效率为，当电路中转移时，阴极室溶液的质量增加 的电解效率]。(必须写出计算过程) 【答案】(1)； (2) ； 2.3； (3) ； ； 【解析】（1）由图可知，生成的电极有和参与了反应，结合电化学原理可推导出其电极反应式为； （2）由图可知，在该装置的Pt电极上，发生了氧化反应，生成了，失去了电子，根据阳极失电子的规则可以判断该电极为阳极，其电极反应式为；相对的，可以推导出其阴极反应式为，根据电极反应式可知，每消耗1 mol 可生成0.5 mol HCOOH，因此，当0.1 mol 通过质子交换膜时，就有0.1 mol 参与了反应，生成0.05 mol的HCOOH，其质量为； （3）根据反应条件可知，通过电化学反应生成了HCOOH，结合原子守恒和电荷守恒，可推导出其电极反应式为；每当电路中转移3 mol ，若电解效率为80%，则有参与了反应，根据反应式可知，当2.4 mol 参与反应时，生成1.2 mol HCOOH，其质量为。 题型10 电化学中多池装置及电解的相关计算 1．常见多池串联装置图 （1）外接电源与电解池的串联(如图) A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 （2）原电池与电解池的串联(如图) 甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。 2.电化学计算的三种常用方法 (1)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出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中分阶段电解的计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 【典例10】（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池，其电动势取决于物质的浓度差，是由于一种物质从高浓度状态向低浓度转移而产生的。如图所示装置是利用浓差电池电解溶液(电极均为石墨电极)，可以制得和NaOH。下列说法不正确的是 A．a电极的电极反应为 B．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160 gNaOH C．离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜 D．电池放电过程中，电极上的电极反应为 【答案】C 【分析】左侧的浓差电池中，Cu(1)电极为正极，电极反应为，Cu(2)电极为负极，电极反应为；右侧的电解池中，NaOH在a电极处产生，获得浓NaOH溶液和，在b电极处产生，获得较浓的硫酸和，则a电极为阴极，电极反应式为，b电极为阳极，电极反应式为。 【解析】A．a电极为阴极，电极反应式为，A不符合题意； B．浓差电池中，Cu(1)为正极（2.5 mol/L CuSO4），Cu(2)为负极（0.5 mol/L CuSO4），转移电子n=4 mol（计算过程：电池停止放电时，两烧杯中相等，均为，正极消耗2 mol，转移电子4 mol）。电解池中转移4 mol电子时，阴极生成4 mol NaOH，质量为4 mol×40 g/mol=160 g，B不符合题意； C．移向电解池阴极（a）生成NaOH，故c为阳离子交换膜；移向阳极（b）生成，故d为阴离子交换膜，C符合题意； D．Cu(1)电极为正极，电极反应为，D不符合题意； 故选C。 【变式10-1】（25-26高二上·江苏·阶段检测）以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。下列说法不正确的是 A．电极a连接电源负极 B．电解总反应式为 C．Z为，加入的Y为 D．催化阶段反应产物的物质的量之比 【答案】D 【分析】电极b为阳极，Br-被氧化为，电极a为阴极，水被还原生成X，为氢气，所以Y为水，最后利用溴酸根的强氧化性联合催化剂制得氧气（Z）。 【解析】A．电极a发生水被还原生成氢气的反应，为阴极，连接电源负极，A正确； B．电解时，阳极Br-被氧化为（Br：-1→+5，失6e⁻），阴极H₂O被还原为H2（2H2O+2e-=H2↑+2OH-，每生成1 mol H2得2e-）。电子守恒时，阳极1 mol Br-失6e-，阴极需生成3 mol H2得6e-，总反应为，B正确； C．催化阶段转化为转化为Br-（Br：+5→-1，得电子），需另一物质失电子生成O2（O：-2→0），故Z为O2，Y为提供O的H2O，C正确； D．催化阶段，→Br-（得6e-/Br-），O2←H2O（失4e-/O2）。电子守恒：n(Br-)×6=n(O2)×4，即n(Z):n(Br-)=n(O2):n(Br-)=3:2，D错误； 答案选D。 【变式10-2】（23-24高二下·江苏·阶段检测）一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是 A．电极室A与B中生成的与满足关系： B．X、Y交换膜能传递 C．c电极上的反应为： D．该微生物燃料电池具有环保、高效、可持续等优点，是一种新型的清洁能源技术 【答案】A 【分析】根据图中电子的流向和电极上的变化可判断电极b电极上发生的反应为：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+，电极a上的反应为，而电池c上有两个变化过程分别为O2+4e-+4H+=2H2O，，据此回答。 【解析】A．根据电极方程式可知，生成1molCO2转移4mol电子，生成1molN2转移10mol电子，由于整个电池装置是一个并联电路，电极室B中生成的CO2转移的电子数等于电极室A生成的N2转移的电子数+电极室C消耗O2转移的电子数，导致了实际电极室A与B中生成的N2与CO2不满足关系5n(N2)=2n(CO2)，A错误； B．结合电极反应可判断X、Y交换膜均为质子交换膜，能传递H+，B正确； C．根据分析可知，c电极上的反应为：O2+4e−+4H+=2H2O，C正确 D．该电池具有环保、高效、可持续等优点，能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水，是一种新型的清洁能源技术，D正确； 故选A。 【变式10-3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）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。 1 / 2 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 $ 第二单元　化学能与电能的转化 题型01 原电池的工作原理 题型02 原电池原理的应用 题型03 一次电池 题型04 二次电池 题型05 燃料电池 题型06 电解原理和电解规律 题型07 氯碱工业 题型08 电镀和铜的电解精炼 题型09 电解原理在工农业生产中的应用 题型10 电化学中多池装置及电解的相关计算 题型01 原电池的工作原理 1.原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 2.原电池中盐桥的作用 (1)通过离子在盐桥中的定向移动，使两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续。 (2)使用盐桥是将两个半电池完全隔开，使副反应减至最低程度，可以获得单纯的电极反应，有利于最大限度地将化学能转化为电能。 3.原电池中正、负极的判断方法 【典例1】（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）实验发现，298K时，在氯化铁酸性溶液中加入少量锌粒后，立即被还原成。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如右图所示原电池装置。下列有关说法正确的是 A．左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去 B．该原电池的正极反应是 C．该电池铂电极上立即有气泡出现 D．该电池总反应为 【变式1-1】下列关于原电池的叙述正确的是(　　) A．在外电路中，电流由铜电极流向银电极 B．正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu C．实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 D．将铜片直接浸入硝酸银溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 【变式1-2】（24-25高二上·江苏盐城·阶段检测）我国首创的海洋电池是以铝板为负极、铂网为正极，如图所示。电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3.下列说法错误的是 A．海水为电解质溶液 B．电池工作时铝板逐渐被消耗 C．电池工作时氧气失去电子 D．铂电极成网状，增大与O2的接触面积 【变式1-3】下列各装置能形成原电池的是(　　) 题型02 原电池原理的应用 1.加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。例如：实验室制取氢气时，粗锌比纯锌与稀硫酸反应速率快或向溶液中滴入几滴硫酸铜溶液，产生氢气的速率加快。 2.比较金属活动性强弱 3.设计原电池 (1)电极材料的选择。负极一般是活泼的金属材料。正极一般选用活泼性比负极差的金属材料或石墨等惰性电极。 (2)电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。若是两个“半反应”分别在两只烧杯中进行，则左、右两只烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。 (3)设计示例 设计思路 应用示例 ①以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 ②将已知氧化还原反应拆分成氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：Cu－2e－===Cu2＋ 还原反应(正极)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ ③以两极反应为依据，确定电极材料及电解质溶液 负极：铜和CuCl2溶液 正极：石墨(或铂)和FeCl3溶液 ④画出原电池装置示意图 【典例2】某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是(　　) 选项 A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag 电解液 FeCl3 溶液 Fe(NO3)2 溶液 CuSO4 溶液 Fe2(SO4)3 溶液 【变式2-1】a、b两个烧杯中均盛有100 mL等浓度的稀H2SO4，将足量的两份锌粉分别加入两个烧杯中，同时向a中加入少量CuSO4溶液，下列产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系正确的是(　　) 【变式2-2】（23-24高一下·江苏无锡·阶段检测）a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中，用导线两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极上产生大量气泡；a、d相连时，移向a极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为 A． B． C． D． 【变式2-3】（23-24高一下·江苏无锡·期中）人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用。请根据题中信息，回答下列问题： (1)直接提供电能的反应是放热反应，下列反应能设计成原电池的是___________(填字母，下同)。 A．与反应 B．氢氧化钠与稀盐酸反应 C．灼热的炭与反应 D．与燃烧反应 (2)将纯铁片和纯铜片按图甲、乙方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题： ①下列说法正确的是 。 a．甲、乙均为化学能转变为电能的装置        b．乙中铜片上没有明显变化 c．甲中铜片质量减少、乙中铁片质量减少        d．甲、乙两烧杯中均减小 ②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 (填“>”“<”或“=”)乙。 ③请写出甲、乙中构成原电池的正极电极反应式： 。电池工作时，溶液中向 (填“正”或“负”)极移动。当甲中溶液质量增重时，电极上转移电子数目为 。 ④若将甲中的稀硫酸换为浓硝酸，则电池总反应的离子方程式为 。 (3)图丙为甲烷氧气燃料电池的构造示意图，电解质溶液的溶质是。通氧气一极的电极为 极(填“正”或“负”)，该电极的电极反应方程式为 。 题型03 一次电池 1.锌锰干电池 普通锌锰干电池 碱性锌锰电池 示意图 电极 负极：锌筒，正极：石墨棒 负极反应物：锌粉，正极反应物：二氧化锰 电解质 溶液 氯化铵和氯化锌溶液 氢氧化钾溶液 电极 反应 碱性锌锰电池总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 ①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ②正极反应式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 2.银锌电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点 负极反应物：锌粉，正极反应物：Ag2O，电解质溶液：KOH溶液。 总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag ①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ②正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 【典例3】（24-25高二下·江苏无锡·期中）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A．b电极为电池负极 B．电池工作时，海水中的向b电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1mol Al，理论需要消耗为33.6L 【变式3-1】（2025·江苏南京·二模）暖贴是一种便捷的自发热保暖产品，具有发热快、持续时间久等优点。它主要由铁粉、活性炭、食盐、水等成分组成，如图所示。下列有关说法不正确的是 A．暖贴生效时，将化学能转化为热能 B．水与食盐、活性炭共同作用可加快铁粉的腐蚀速率 C．正极反应式为 D．透气膜的透氧速率可控制暖贴的发热时间和温度 【变式3-2】（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）科学家利用氨硼烷设计成原电池装置，该电池在常温下即可工作，总反应：。下列说法错误的是 A．b室为该原电池的正极区 B．放电过程中，通过质子交换膜由b室移向a室 C．其他条件不变，向溶液中加入适量硫酸能增大电流强度 D．a室发生的电极反应式： 【变式3-3】（24-25高二上·江苏镇江·阶段检测）某校课外活动小组利用电化学原理降解酸性废水中的，装置如图所示，下列说法错误的是 A．Pt电极作正极 B．电极反应式为 C．溶液中电子通过质子交换膜由电极向电极移动 D．若外电路转移电子，则右侧溶液质量减少 题型04 二次电池 1.铅蓄电池 负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。已知铅蓄电池的放电反应和充电反应表示如下： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) ①请你分析并写出铅蓄电池放电时的电极反应式 负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)； 正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。 ②放电过程中，电解质溶液的pH变大，理由是H2SO4不断被消耗，使c(H＋)减小，pH增大。 2.锂离子电池 ①正极材料采用磷酸铁锂或钴酸锂等，负极材料大都是碳素材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。 以钴酸锂－石墨电池为例，放电时电极反应表示为： 负极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋； 正极：6C＋xLi＋＋xe－===LixC6； 电池反应：LiCoO2＋6C__LixC6＋Li1－xCoO2。 【典例4】（2025·江苏南通·模拟预测）铅蓄电池放电时正极反应为，电池构造示意图如图。下列有关说法正确的是 A．放电时，负极反应为 B．放电时，电池将电能转化为化学能 C．充电时，正极应与外接电源负极相连 D．充电时，每生成，电路中转移1mol电子 【变式4-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）和Zn在碱性条件下组成二次电池，放电原理如图所示。下列说法正确的是 A．在放电时，电子通过离子交换膜从右向左运动 B．在放电时，负极区电解质溶液的pH逐渐减小 C．在充电时，石墨电极上的电极反应式为： D．在充电时，将Zn电极与外接电源的正极相连 【变式4-2】（24-25高二下·江苏徐州·阶段检测）中科院研制出了双碳双离子电池，其反应机理为：充电时，电解液中的K＋运动到MCMB电极表面，同时PF运动到石墨电极Cn中；放电时，K＋从MCMB电极中脱出，同时石墨电极Cn中的PF回到电解液中。下列说法正确的是 A．放电时石墨电极Cn的电势比MCMB电极电势低 B．当转移电子1mol时，参与反应的K＋与PF的物质的量共1mol C．放电时正极反应式是Cn(PF6)x＋xe-=Cn＋xPF D．充电时石墨电极Cn发生还原反应 【变式4-3】（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。钴酸锂(LiCoO2)电池的工作原理如图所示，电解质为只能传导 Li+的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池的反应式为：LixC6+Li1-xCoO22C6+LiCoO2。下列说法中正确的是 A．充电时Li+由A极区域移向B极区域 B．放电时，B为正极，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe -=LiCoO2 C．充电时，A为阴极，发生氧化反应C6+xLi++xe-=LixC6 D．废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理"使锂进入石墨中而有利于回收 题型05 燃料电池 1.氢氧燃料电池 其反应表示如下： 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O 2.甲醇酸性燃料电池 用导线相连的两个铂电极插入酸性溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是CH3OH，其最终产物是H2O、CO2。 负极反应式的书写步骤： ①根据化合价确定失电子数(1个C失去6e－) CH3OH－6e－=== CO2↑ ②根据电荷守恒补全离子(酸性环境，补H＋) CH3OH－6e－=== CO2↑＋6H＋ ③根据质量守恒配平电极反应式 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 正极方程式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O 【典例5】（2024高二上·江苏扬州·学业考试）液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种甲醇为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，溶液作为电解质溶液。关于该电池的叙述正确的是 A．a极发生氧化反应 B．b极为该电池的负极 C．放电时，电子从b极流向负载，再由负载流向a D．b极的反应式： 【变式5-1】（24-25高三上·江苏南京·期中）如图所示为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是 A．极发生的电极反应为= B．处理时，有从交换膜左侧向右侧迁移 C．极为正极，发生还原反应 D．电池工作时，极附近溶液减小 【变式5-2】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）下图所示装置可用于制作简易的燃料电池。实验时，先接通开关，一段时间后断开开关，接通开关。下列说法正确的是 A．接通开关时，装置将化学能转化为电能 B．接通开关时，石墨电极b附近溶液碱性增强 C．接通开关时，溶液中从石墨a处向石墨b处移动 D．接通开关足够长时间，溶液最终呈碱性 【变式5-3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 A．催化重整制和时，使用催化剂可以提高反应的焓变 B．电极A上参与的电极反应为： C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 和电解规律 1.电解池的工作原理 接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。 2.电解池阴、阳极的判断方法 3.电解时电极产物的判断 4.酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极) 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液： (1)电解水型 电解质 H2SO4 (含氧酸) NaOH (可溶性强碱) Na2SO4 (含氧酸强碱盐) 阳极反应式 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 阴极反应式 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(无氧酸) CuCl2 (无氧酸弱碱盐) 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(g) CuCl2(s) (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl (无氧酸强碱盐) CuSO4 (含氧酸弱碱盐) 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 HCl(g) CuO或CuCO3 【典例6】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）如图所示，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是 A．X极是电源负极，Y极是电源正极 B．a极上的电极反应是 C．电解过程中溶液的浓度不变 D．b极上产生2.24L(标准状况下)气体时，极上有析出 【变式6-1】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中阳极：2H2O-4e-=4H＋＋O2↑，②中正极：Zn-2e-=Zn2＋ D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动 【变式6-2】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- 题型07 氯碱工业 1．氯碱工业概念 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，称为氯碱工业。 2．氯碱工业原理 (1)通电前，氯化钠溶液中含有四种自由移动的离子，它们是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 (2)通电时，移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－在阳极放电，移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋在阴极放电，因H＋放电，促进了水的电离，使阴极区溶液显碱性。 ①电解饱和食盐水的原理示意图 ②阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量和质量。 (3)电极反应式和总反应方程式 ①阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：2H＋＋2e－===H2↑； ②总反应的化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH；总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 【典例7】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）通过如图所示的装置制取氯气等物质下列关于下图所示装置说法正确的是 A．电极A可以使用活性铁电极 B．离子交换膜类型应为阴离子交换膜 C．阴极的电极反应式为： D．阳极区出口处的溶液为NaOH溶液 【变式7-1】如图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是(　　) A．电解一段时间后，往蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞溶液，呈红色 B．蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应 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7-2】（24-25高二下·江苏扬州·期末）一种电解制取的装置如图所示。下列说法正确的是 A．电极b与直流电源的正极相连 B．透过阳离子交换膜由a极区移至b极区 C．电极a上发生的反应为： D．电解过程中每转移2mol电子，可获得 【变式7-3】氯碱工业和电解精炼铜是工业上电解原理的重要应用，其示意图如图所示，下列有关说法正确的是 A．M是电源的负极 B．电解精炼铜过程中硫酸铜溶液的浓度保持不变 C．F口产生的气体是氯气 D．电解精炼铜的纯铜与铁器表面电镀铜中的纯铜都是作阴极 题型08 电镀和铜的电解精炼 1.铜的电解精炼 (1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解质溶液。 (2)电极反应式：阳极为Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等，阴极为Cu2＋＋2e－===Cu。 (3)电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，比铜活泼性差的金属Ag、Au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。 2.电镀 (1)根据下图，回答下列问题： ①电极反应式 阳极：Cu－2e－===Cu2＋； 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。 ②可观察到的现象是铁件表面镀一层红色的铜，铜片不断溶解。 ③硫酸铜溶液的浓度不变。 (2)电镀的概念是应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方法。 (3)电镀池的构成：一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；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；待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。 3.电冶金 (1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较活泼的金属如：K、Na、Mg、Al等，但不能电解其盐溶液，应电解其盐或氧化物的熔融态。 如电解熔融的氯化钠可制取金属钠： 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 【典例8】（2025·江苏苏州·三模）利用如图装置进行“铁件镀铜”实验，观察到阴极表面产生无色气体，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，经检验，电解液中有Fe2+。下列分析或说法不正确的是 A．阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e- = H2↑ B．Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少 C．向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成血红色 D．电镀完成后，阳极减少的质量等于阴极增加的质量 【变式8-1】（23-24高二上·江苏南通·期中）电解原理具有广泛的应用。下列装置不正确的是 A．用装置甲制取和溶液 B．用装置乙在金属制品表面镀银 C．用装置丙电解精炼粗铜 D．用装置丁制取 【变式8-2】（2024高三·江苏·专题练习）下列说法正确的是 A．用如图1所示装置在铁制品表面镀铜，能达到实验目的 B．图2所示装置可用于粗铜的提纯 C．电解精炼粗铜时，阴极减少的质量等于阳极增加的质量 D．电解精炼粗铜后的电解液中存在：Cu2＋、Zn2＋、SO、Fe2＋、Ag＋ 【变式8-3】（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）下列有关电化学装置的描述正确的是 A．K+移向ZnSO4溶液 B．可用于电解精炼铜 C．应使用阴离子交换膜 D．可用于铁钉镀锌 A．A B．B C．C D．D 题型09 电解原理在工农业生产中的应用 1．分析电解过程的思维流程 2．“5点”突破电解综合应用题 (1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。 (2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(注意离子交换膜会限制某些离子的移动方向) (3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。 (4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金属阳离子。 (5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。 3．离子交换膜的类型 种类 允许通过的离子及移动方向 说明 阳离子 交换膜 阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极 阴离子和气体不能通过 阴离子 交换膜 阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极 阳离子和气体不能通过 质子 交换膜 质子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H＋通过 【典例9】（25-26高二上·江苏·阶段检测）利用原电池原理吸收制备硫酸的装置如图所示。下列有关说法正确的是 A．电极b为负极 B．电子从电极a流出，经电解质溶液流向电极b C．电极a上的电极反应式为 D．质子交换膜每通过4mol，参加反应的体积为22.4L 【变式9-1】（24-25高二下·江苏徐州·期末）研究发现，金属钙可用于电化学驱动将还原为，原理如图所示。已知：电解质溶液由和溶于有机溶剂形成。下列说法不正确的是 A．电解时在阳极发生氧化反应 B．生成的离子方程式： C．理论上电解一段时间后浓度基本不变 D．用代替更有利于生成 【变式9-2】（24-25高二下·江苏南京·期中）某浓差电池可将海水中的NaCl转化为NaOH和HCl，装置如图所示。M、N均为AgCl/Ag电极，a、c为选择性离子交换膜，b为双极膜(双极膜中催化层可将水解离为和，并实现其定向移动)。下列说法正确的是 A．电池工作时，N极发生氧化反应 B．a为阴离子交换膜，c是阳离子交换膜 C．Ⅱ室中得到盐酸，Ⅲ室中得到NaOH溶液 D．M电极质量每减少10.8g，双极膜内有解离 【变式9-3】（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）电化学在助力“碳达峰、碳中和”方面有重要贡献，以下是利用电化学装置对进行处理的几个应用案例，回答有关问题。 (1)控制其他条件相同，将一定量的通入该电催化装置中，阴极所得产物如图所示。 电极生成的电极反应式为 。 (2)在铜基配合物的催化作用下，利用电化学原理可将转化为碳基燃料，其装置原理如图所示。 ①阳极的电极反应式为 。 ②当有通过质子交换膜时，理论上最多生成HCOOH的质量为 g。 (3)一种从高炉气回收制储氢物质HCOOH的综合利用示意图如图所示，请按要求回答相关问题： 利用电化学原理控制反应条件能将电催化还原为HCOOH，写出铂电极上生成HCOOH的电极反应式： ；电解过程中还伴随着析氢反应，若生成HCOOH的电解效率为，当电路中转移时，阴极室溶液的质量增加 的电解效率]。(必须写出计算过程) 题型10 电化学中多池装置及电解的相关计算 1．常见多池串联装置图 （1）外接电源与电解池的串联(如图) A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 （2）原电池与电解池的串联(如图) 甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。 2.电化学计算的三种常用方法 (1)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出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中分阶段电解的计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 【典例10】（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池，其电动势取决于物质的浓度差，是由于一种物质从高浓度状态向低浓度转移而产生的。如图所示装置是利用浓差电池电解溶液(电极均为石墨电极)，可以制得和NaOH。下列说法不正确的是 A．a电极的电极反应为 B．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160 gNaOH C．离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜 D．电池放电过程中，电极上的电极反应为 【变式10-1】（25-26高二上·江苏·阶段检测）以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。下列说法不正确的是 A．电极a连接电源负极 B．电解总反应式为 C．Z为，加入的Y为 D．催化阶段反应产物的物质的量之比 【变式10-2】（23-24高二下·江苏·阶段检测）一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是 A．电极室A与B中生成的与满足关系： B．X、Y交换膜能传递 C．c电极上的反应为： D．该微生物燃料电池具有环保、高效、可持续等优点，是一种新型的清洁能源技术 【变式10-3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）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 。 1 / 2 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 $