专题03 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用（重难点讲义） 化学沪科版2020选择性必修1

本高中化学讲义聚焦电解原理及应用，系统梳理电解池工作原理（含电极判断、产物分析）、电解计算方法（电子守恒法），延伸至氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等工业应用，最后整合电解液复原知识，构建完整学习支架。 资料以题型示例（如电解计算、氯碱工业分析）和工业案例为载体，强化化学观念中物质转化与应用，通过计算步骤培养科学思维的证据推理能力，巩固训练助力课后查漏补缺，兼顾课中教学效率与课后自主学习需求。

专题03 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用 1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电解反应方程式。 2.了解电解计算的依据，掌握电解计算的方法和电解计算的步骤。 3.了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用 知识点一 电解池的工作原理 1.电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例) 2.电极产物判断 (1)阳极产物的判断 ①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。 ②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序：__________________________________________________________。 S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。 (2)阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序：__________________________________________________________。 ①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。 ②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 【特别提醒】电解池阴、阳极的判断方法 1.根据外接电源：正极接____，负极接____。 2.根据电流方向：从____流出，从____流入。 3.根据电子流向：从____流出，从____流入。 4.根据离子移向：阴离子移向____，阳离子移向____。 5.根据电极产物：____——电极溶解、逸出O2(或阳极区酸性增强)或Cl2；____——析出金属、逸出H2(或阴极区碱性增强)。 6.根据反应类型：阳极发生____反应，阴极发生____反应。 知识点二 有关电解的计算 1．电解计算的依据 (1)阳极失去的电子数＝____________________。 (2)串联电路中各电解池转移的电子总数____。 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数____。 2．电解计算的方法 (1)根据____________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________计算。 (3)根据关系式计算：根据____________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。 知识点三 氯碱工业 1.实验室电解饱和食盐水 (1)实验装置 (2)实验现象 ①阳极上有________气味的____色气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变____。 ②阴极上有____气体产生，阴极附近溶液变____。 (3)原理分析 ①通电前，氯化钠溶液中含有的离子：________________。 ②通电后，________移向阴极，________移向阳极。 阳极：离子放电顺序为________，电极反应式为________________； 阴极：离子放电顺序为________，电极反应式为________________。 因____放电，故阴极区生成NaOH。 (4)电解的总反应式 化学方程式：________________________________； 离子方程式：________________________________-。 2．氯碱工业生产流程 工业生产中，电解饱和食盐水的反应在________电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 (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____与阳极产生的____混合发生爆炸，也能避免____与阴极产生的________反应而影响氢氧化钠的产量。 3.氯碱工业 工业上，用隔膜阻止OH-移向阳极，则Na+和OH-可以在阴极附近的溶液中富集，这样就可以从阴极溶液中得到NaOH。这就是电解食盐水制备烧碱的原理，也称作氯碱工业。 (1)氯碱工业产品主要有________________________________等。 (2)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。 知识点四 电解精炼、电镀 1.铜的电解精炼 (1)粗铜成分 ①主要成分：____。 ②杂质金属：比铜活泼的有________________等；不如铜活泼的有________________等。 (2)装置 (3)电解精炼的电极反应 (4)电解精炼的结果 粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe、Ni等失去电子形成的阳离子进入溶液；不如铜活泼的金属________________等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，与其他不溶性杂质混在一起形成____________；阴极上得到精铜。 2.电镀 (1)定义：应用________原理，在金属表面镀上一薄层________或________的方法。 (2)目的：提高金属的________能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。 (3)电镀池的设计 一般都是用____________________作电镀液；把________浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；________与直流电源的负极相连，作为阴极。 (4)案例(铁钉镀铜实验) 阴极 ________(镀件)，电极反应：____________________ 阳极 ________(镀层金属)，电极反应：____________________ 离子导体 硫酸铜溶液 装置图与实验现象 3.电解法用于冶炼较活泼的金属 金属 电极反应 总反应 钠 阳极：________________ 阴极：________________ 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 铝 阳极：________________ 阴极：________________ 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 镁 阳极：________________ 阴极：________________ MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 知识点五 电解液的复原 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===O2↑+4H+ ________________________________ 阴极反应式 ________________ 4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 4H++4e-===2H2↑ pH变化 ______ ______ ______ 复原加入物质 ______ (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 ________________ 阴极反应式 ________________ ________________ pH变化 ______ ______ 复原加入物质 ______ ______ (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 __________________ __________________ 阴极反应式 __________________ __________________ pH变化 ______ ______ 复原加入物质 ______ ______ 题型01有关电解的计算 【典例】将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL的溶液，用石墨作为电极电解一段时间后，在一极析出0.3 mol Cu，此时在另一极收集到气体的体积为(标准状况)(　　) A．4.48 L B．5.6 L C．6.72 L D．7.84 L 【变式】将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。 (1)当有1.0×10-3mol的OH-放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是 。 (2)若溶液的体积为1L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6mLO2时，溶液的pH是 。 题型02 氯碱工业 【典例】用有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的立式隔膜电解槽(如图)电解饱和溶液时，下列叙述正确的是 A．氯碱工业中，阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁) B．若用铅酸蓄电池作电源，电极与a相接 C．装置工作时，左侧穿过阳离子交换膜往电极B迁移 D．总反应的离子方程式： 【变式】离子交换膜法电解精制饱和食盐水的示意图如下。关于该电解池的说法不正确的是 A．比容易失去电子，比容易获得电子 B．精制饱和食盐水从c口补充，NaOH溶液从b口流出 C．离子交换膜既能防止与NaOH反应，又能防止与接触 D．从a口流出的溶液中离子浓度符合 题型03 电镀 电冶金 【典例】利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　) A．通电后，Ag＋向阳极移动 B．银片与电源负极相连 C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 【变式】在800～1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．a为电源的正极 B．石墨电极上发生还原反应 C．阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ D．每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子 题型04 电解液的复原 【典例】用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是。 A．CuCl2(CuCl2溶液) B．NaOH(H2O) C．NaCl(盐酸) D．CuSO4[Cu(OH)2] 【变式】在直流电场的作用下，用石墨作电极电解100mL溶液，电路中转移0.6mol电子后，欲使溶液恢复到电解前的状态，可以往溶液中添加的物质是 A． B． C． D． 【巩固训练】 1．利用家中常见物品可以自制少量84消毒液。某同学设计了以下几种装置(装置内盛放的均为饱和食盐水)，其中最适宜的是 A B C D A．A B．B C．C D．D 2．下列有关电解原理的应用说法错误的是 A．电解熔融 CaCl2可以得到 Ca B．氯碱工业中的离子交换膜为阳离子交换膜 C．在铜的精炼过程中，溶液中Cu2+的浓度保持不变 D．利用阳极氧化处理铝制品表面，形成致密的氧化膜达到防腐的目的 3．一种钠离子电池构造示意图如下，两电极材料分别是碳包覆的磷酸钒钠和碳包覆的。放电时，。下列说法错误的是 A．电极材料采用碳包覆，可以提高电极材料的导电性能 B．放电时，电极电势高于电极 C．充电时，生成，理论上迁移+ D．锂元素稀缺，量产后的钠离子电池的生产成本比锂离子电池的低 4．煤中的含硫物质主要是，电解法对煤进行脱硫处理，具有高效、经济等优点。电解脱硫的基本原理如图所示。 下列说法正确的是 A．石墨1的电势低于石墨2 B．石墨1和石墨2都可以用铁电极替代 C．工作过程中，电解质溶液的pH升高 D．电路中每转移3 mol电子，理论上能处理含0.2 mol的煤浆 5．粗铜中的主要杂质包括锌、铁、镍、银、金、铂等，含量通常在0.5%～1.5%之间，这些杂质会影响铜的导电性和机械性能，可通过电解法精炼除去。电解精炼装置如图。下列说法错误的是 A．粗铜的熔点和硬度均小于纯铜 B．电解时，锌、铁、镍会变成离子进入溶液 C．电解过程中，硫酸铜溶液的浓度有所降低 D．金、银、铂等贵金属会沉积在电解池底部，形成阳极泥 6．近期我国科研人员发现，使用酸性电解液可直接在空气中组装水系铁离子电池，其充电时的工作原理如图所示。已知在酸性环境下的氧化被抑制，且电池长期循环过程中，辅助电极表面局部会呈碱性并形成具有电化学活性的FeOOH。 下列说法错误的是 A．该电池充电时，辅助电极为阳极 B．该电池放电时，负极的电极反应式为 C．辅助电极表面局部形成FeOOH的电极反应式为 D．酸性环境下，的氧化被抑制与酸性电解液中溶解氧浓度低有关 7．下列有关电解原理在工业上的应用正确的是 A．电解熔融的氯化钠冶炼金属钠 B．电镀时镀件与电源正极相连 C．粗铜精炼时溶液中铜离子浓度不变 D．直接电解海水生产烧碱和氯气 8．某种酒精检测仪的传感器采用作为电极，其燃烧室内充满特种催化剂。某同学用该乙醇燃料电池作为电源设计如图所示电解实验装置。 下列说法不正确的是 A．a电极为负极，d电极为阴极 B．b电极的电极反应式为 C．当装置Ⅱ中生成11.2L(标准状况)时，有通过装置I中的质子交换膜 D．当装置I中生成时，装置Ⅲ中溶液的质量减少16g 9．电解在工业上的应用非常广泛。下列对氯碱工业装置的说法错误的是 A．石墨电极M 为阳极 B．气体Q 与气体P 可发生化合反应 C．溶液Y 和溶液 W 的溶质相同 D．气体P为Cl2 10．氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气和烧碱等化工产品。如图是用离子交换膜法电解饱和食盐水的装置示意图。下列说法错误的是 A．从a口放出的气体遇湿润的淀粉-KI试纸，试纸变蓝 B．该离子交换膜为阳离子交换膜 C．从A、B口出来的溶液溶质不变，溶质浓度分别减小、增大 D．若两极共收集标准状况下33.6 L气体，则电路中转移了3 mol电子 【强化训练】 11．近日，我国科学家开发光催化剂选择性实现合成乙醇，原理如图所示。 下列说法错误的是 A．H+从b电极向a电极移动 B．光催化剂能加快CO2转化为乙醇的反应速率 C．b电极的电极反应式： D．若转移12mol电子，理论上可生成46g乙醇 12．锌-碘氧化还原液流电池是可再生能源大规模储能的关键技术，该电池放电过程如下图所示。我国研究人员利用添加淀粉胶体的方法解决了传统锌-碘氧化还原液流电池因负极自放电(即电极材料直接与电解质反应)而使电池效率降低、容量衰减的问题。下列说法错误的是 A．电池总反应可表示为： B．应在负极区的电解质溶液中添加淀粉胶体 C．负极自放电反应： D．多孔聚丙烯膜的孔隙大小的数量级不超过 13．一种新型的利用双极膜电化学制备氨装置如图所示，已知在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迁移，下列说法不正确的是 A．电极n与电源正极相连 B．双极膜中的H+移向电极m C．电解一段时间后，右池溶液c(OH-)不变 D．每生成0.1 mol NH3，双极膜中有14.4 g水解离 14．电化学还原制备乙烯等高附加值化学品对碳达峰、碳中和目标的实现具有重要意义。一种资源化制取乙烯的电化学装置如图所示，同时生成少量，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知：参比电极上基本没有电流通过，用于测定工作电极相对于参比电极的电极电势。下列说法正确的是 A．工作电极连接电源正极，对电极连接电源负极 B．双极膜中移向阳极区，移向阴极区 C．生成乙烯的电极反应式为： D．阳极区每生成，可以生成 15．我国某科研团队开发出了用于制氢的膜基海水电解槽，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．电极M的电势比电极N的高 B．电解一段时间后溶液B室pH不变 C．当M极产生44.8L气体(标准状况)，通过阴离子交换膜的离子数为 D．电解过程中NaOH和稀硫酸物质的量均减小 16．我国科研人员利用电化学将硝酸盐污染物转化为具有高附加值的氨，为硝酸盐废水处理提供有效途径，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极a连接直流电源的正极 B．电极b的反应有 C．阳极区产生与阴极区消耗的物质的量相等 D．若废水酸性较强，则电极b生成，且易发生析氢副反应 17．某兴趣小组的同学以甲烷燃料电池为电源研究有关电化学的问题。 (1)甲池中，通入甲烷一极的电极反应式为 。 (2)乙池中，为防止电解产物间发生反应，乙中为 交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)一段时间，乙池共产生1.12L(标准状况)气体时，若要使乙池溶液恢复电解前的浓度，应向乙池中通入 (写化学式)；其物质的量为 mol。 (3)丙池中，a、b电极分别为Pt、Ag，通电前两电极的质量相同，通电一段时间后。 ①溶液中将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ②若两电极的质量相差17.28g，则甲池中消耗的体积为 mL(标准状况下)。 (4)若丙装置中a、b电极均为Cu，则丙中发生的离子反应是 。 18．电化学原理在日常生活和工业生产中有很大的应用。回答下列问题： (1)某同学设计如图1所示装置，探究氯碱工业原理。 铜电极为电解池的 极，用 可以检验C电极附近产生的气体，电解总反应的离子方程式为 ，实验时发现逸出的氯气很少，对该装置改进的方法是 。 (2)如图2所示是一种利用微生物将废水中的尿素()转化为环境友好物质，并产生电能的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜。 铁电极应与 (填“X”或“Y”)相连，乙装置中 (填“增大”“减小”或“不变”)，M电极的电极反应式为 。 反应过程中，N极消耗的氧气与M电极产生的气体物质的量之比为 ，当N电极消耗0.25 mol气体时，铜电极质量减少 g。 19．电化学原理在生产、生活、科学研究中有重要的应用。回答下列问题： (1)一种冶炼铜的方法是在常温常压下用溶剂溶浸矿石，浸出液经过萃取使铜和其他杂质金属分离，然后用电解法将溶液中的铜提取出来(原理如图所示)。该装置工作时，M电极应与直流电源的 (填“正”或“负”)极相连，铜板上的电极反应式为 。电解时溶液中的c(H+) (填“减小”“增大”或“不变”)。 (2)工业上在强碱性条件下用电解法除去废水中的CN-，将其转化成无害物质。电解装置的工作原理如图所示，阳极附近发生的反应依次有： ①； ②； ③ (填写离子方程式)。 若将该装置的两电极材料互换，可能产生的影响是 。 (3)如图所示的装置中，A、B外接电源，C、D、E、F都是惰性电极。电源接通后，F极附近溶液呈红色。甲池中电极D名称为 (填“阳极”或“阴极”)，乙池中发生的离子反应方程式为 ，丙装置是验证阴极电保护法对钢铁设备的保护(电解液为盐酸酸化的NaCl溶液)，钢铁应该接在 (填“G”或“H”)处。 20．电解原理在工业生产中有广泛的应用，如电解饱和食盐水可得到重要的化工产品、、、等，某氯碱工业生产原理示意图如图所示。 (1)工作过程中，甲池的能量转化形式主要为 ，写出负极的电极反应式 。 (2)食盐水进入乙池前要精制，即要除去溶液中的杂质、、，其中和中后除去的是 (填离子符号)，除去该离子需要的试剂是 。 (3)NaOH应从 何(填“C”或“D”)引出，写出阴极电极反应式： ；L是 (填“阴”或“阳”，下同)离子交换膜，若无L，则 极区会发生与的副反应。 (4)市场上有一种家用“84”消毒液发生器，工作原理如图所示，在制备“84”消毒液时，b电极上的电极反应式为 。假设食盐最终全部转化为，写出电解总反应式： 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用 1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电解反应方程式。 2.了解电解计算的依据，掌握电解计算的方法和电解计算的步骤。 3.了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用 知识点一 电解池的工作原理 1.电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例) 2.电极产物判断 (1)阳极产物的判断 ①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。 ②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F-。 S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。 (2)阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。 ①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。 ②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 【特别提醒】电解池阴、阳极的判断方法 1.根据外接电源：正极接阳极，负极接阴极。 2.根据电流方向：从阴极流出，从阳极流入。 3.根据电子流向：从阳极流出，从阴极流入。 4.根据离子移向：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。 5.根据电极产物：阳极——电极溶解、逸出O2(或阳极区酸性增强)或Cl2；阴极——析出金属、逸出H2(或阴极区碱性增强)。 6.根据反应类型：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。 知识点二 有关电解的计算 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。 知识点三 氯碱工业 1.实验室电解饱和食盐水 (1)实验装置 (2)实验现象 ①阳极上有刺激性气味的黄绿色气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。 ②阴极上有无色气体产生，阴极附近溶液变红色。 (3)原理分析 ①通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na+、Cl-、H+、OH-。 ②通电后，Na+、H+移向阴极，Cl-、OH-移向阳极。 阳极：离子放电顺序为Cl->OH-，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑； 阴极：离子放电顺序为H+>Na+，电极反应式为2H++2e-===H2↑。 因H+放电，故阴极区生成NaOH。 (4)电解的总反应式 化学方程式：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH； 离子方程式：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。 2．氯碱工业生产流程 工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 (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。 3.氯碱工业 工业上，用隔膜阻止OH-移向阳极，则Na+和OH-可以在阴极附近的溶液中富集，这样就可以从阴极溶液中得到NaOH。这就是电解食盐水制备烧碱的原理，也称作氯碱工业。 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。 (2)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。 知识点四 电解精炼、电镀 1.铜的电解精炼 (1)粗铜成分 ①主要成分：Cu。 ②杂质金属：比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等；不如铜活泼的有Ag、Pt、Au等。 (2)装置 (3)电解精炼的电极反应 (4)电解精炼的结果 粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe、Ni等失去电子形成的阳离子进入溶液；不如铜活泼的金属Ag、Au、Pt等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，与其他不溶性杂质混在一起形成阳极泥；阴极上得到精铜。 2.电镀 (1)定义：应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。 (2)目的：提高金属的抗腐蚀能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。 (3)电镀池的设计 一般都是用含有镀层金属离子的盐溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；镀件与直流电源的负极相连，作为阴极。 (4)案例(铁钉镀铜实验) 阴极 铁钉(镀件)，电极反应：Cu2++2e-===Cu 阳极 铜片(镀层金属)，电极反应：Cu-2e-===Cu2+ 离子导体 硫酸铜溶液 装置图与实验现象 3.电解法用于冶炼较活泼的金属 金属 电极反应 总反应 钠 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：2Na++2e-===2Na 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 铝 阳极：6O2--12e-===3O2↑ 阴极：4Al3++12e-===4Al 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 镁 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：Mg2++2e-===Mg MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 知识点五 电解液的复原 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 阴极反应式 4H++4e-===2H2↑ 4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 4H++4e-===2H2↑ pH变化 减小 增大 不变 复原加入物质 H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ Cu2++2e-===Cu pH变化 增大 - 复原加入物质 HCl CuCl2 (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl--2e-===Cl2↑ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ 2Cu2++4e-===2Cu pH变化 增大 减小 复原加入物质 HCl CuO或CuCO3 题型01有关电解的计算 【典例】将0.2 mol AgNO3、0.4 mol Cu(NO3)2、0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL的溶液，用石墨作为电极电解一段时间后，在一极析出0.3 mol Cu，此时在另一极收集到气体的体积为(标准状况)(　　) A．4.48 L B．5.6 L C．6.72 L D．7.84 L 【答案】D 【解析】阴极反应的先后顺序为Ag＋＋e－===Ag、Cu2＋＋2e－===Cu，根据题意阳极生成0.2 mol银、0.3 mol Cu，转移0.8 mol电子；阳极反应的先后顺序为2Cl－－2e－===Cl2↑、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，0.6 mol Cl－生成0.3 mol氯气，转移0.6 mol电子，所以还有水反应转移0.2 mol电子，生成0.05 mol氧气，故阳极生成气体的总物质的量为0.35 mol，体积为(标准状况)7.84 L。 【变式】将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。 (1)当有1.0×10-3mol的OH-放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是 。 (2)若溶液的体积为1L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6mLO2时，溶液的pH是 。 【答案】(1)0.032g (2)3 【详解】（1）用惰性电极电解CuSO4溶液时，电极反应式为阴极：2Cu2＋＋4e-=2Cu，阳极：4OH--4e-=O2↑＋2H2O。当有1.0×10-3mol的OH-放电时，转移电子为1.0×10-3mol，则在阴极上析出Cu：0.032g。 （2）阳极： n=1.0×10-3mol，消耗1.0×10-3molOH-，生成1.0×10-3molH＋，则c(H＋)= =1.0×10-3mol·L-1，pH=-lgc(H＋)=-lg(1.0×10-3)=3。 题型02 氯碱工业 【典例】用有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的立式隔膜电解槽(如图)电解饱和溶液时，下列叙述正确的是 A．氯碱工业中，阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁) B．若用铅酸蓄电池作电源，电极与a相接 C．装置工作时，左侧穿过阳离子交换膜往电极B迁移 D．总反应的离子方程式： 【答案】C 【分析】根据图示，a极氯离子失电子生成氯气，a极发生氧化反应，a是阳极；电极a接电源的正极，电极反应式为；b是阴极，阴极发生反应； 【详解】A．阳极不可以选择金属材料(如铁)，否则电极自身优于与阴离子放电，A错误； B．a是阳极与电源正极相连，铅酸蓄电池作电源，电极为负极，应与b相接，B错误； C．为防止氯化钠与氢氧化钠混合，离子交换膜为阳离子交换膜，阳离子由阳极（A）向阴极（B）移动，主要允许Na+通过，C正确； D．电解饱和溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的离子方程式为为，D错误； 故选C。 【变式】离子交换膜法电解精制饱和食盐水的示意图如下。关于该电解池的说法不正确的是 A．比容易失去电子，比容易获得电子 B．精制饱和食盐水从c口补充，NaOH溶液从b口流出 C．离子交换膜既能防止与NaOH反应，又能防止与接触 D．从a口流出的溶液中离子浓度符合 【答案】D 【分析】由图可知，左侧电极Cl-失电子生成Cl2，Cl元素的化合价由-1价变为0价，则左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，阴极上H2O得电子生成H2和OH-，离子交换膜为阳离子交换膜，Na+从阳极室向阴极室移动，则c为饱和食盐水，b为NaOH，d为稀NaOH溶液，a为稀NaCl溶液。 【详解】A．根据图知，左侧电极得到Cl2、右侧电极得 到H2，说明Cl-比OH-容易失去电子，H+ 比Na+容易获得电子，故A正确； B．通过以上分析知，饱和食盐水从c口补充， 浓NaOH溶液从b口流出，故B正确； C．该图中是阳离子交换膜，只能阳离子通过，阴离子和分子不能通过，所以能防止Cl2 与NaOH反应，又能防止Cl2与H2接触，故C 正确； D．生成的Cl2和H2O反应生成HCl、HClO，a口流出的溶液中存在电荷守恒 c(Na+) + c(H+) = c(OH-) + c(Cl-) + c(ClO-) ，故D错误； 故选：D。 题型03 电镀 电冶金 【典例】利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　) A．通电后，Ag＋向阳极移动 B．银片与电源负极相连 C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 【答案】C 【解析】铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。 【变式】在800～1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．a为电源的正极 B．石墨电极上发生还原反应 C．阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ D．每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子 【答案】C 【解析】由O2－的移动方向可知，b为电源正极，A错误；石墨电极作阳极，发生氧化反应，B错误；每生成0.1 mol Ti，转移0.4 mol电子，D错误。 题型04 电解液的复原 【典例】用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是。 A．CuCl2(CuCl2溶液) B．NaOH(H2O) C．NaCl(盐酸) D．CuSO4[Cu(OH)2] 【答案】B 【详解】A．电解氯化铜时，阳极放氯气，阴极生成金属铜，所以应加氯化铜固体让电解质溶液复原，故A错误； B．电解氢氧化钠时，阳极产生氧气，阴极产生氢气，所以应加水让电解质溶液复原，故B正确； C．电解氯化钠时，阳极产生氯气，阴极产生氢气，所以应加氯化氢让电解质溶液复原，加盐酸会多加入水，故C错误； D．电解硫酸铜时，阳极产生氧气，阴极产生金属铜，所以应加氧化铜让电解质溶液复原，加入氢氧化铜会多加入水，故D错误； 答案选B。 【变式】在直流电场的作用下，用石墨作电极电解100mL溶液，电路中转移0.6mol电子后，欲使溶液恢复到电解前的状态，可以往溶液中添加的物质是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意可知溶液中用石墨作电极和优先参与电极反应，然后是和参与电极反应，当电路中转移电子时，电解生成了、、、，要恢复溶液至电解前的状态，需要往溶液中添加、、（、），D项符合题意，故选D。 【巩固训练】 1．利用家中常见物品可以自制少量84消毒液。某同学设计了以下几种装置(装置内盛放的均为饱和食盐水)，其中最适宜的是 A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】电解食盐水，阴极生成氢气和氢氧根离子、阳极生成氯气，生成气体向上移动；装置上方的电极为阴极，生成NaOH，下方电极为阳极，生成Cl2，Cl2的气泡向上扩散与NaOH溶液充分接触，便生成了NaClO；故最适宜的是D装置； 故选D。 2．下列有关电解原理的应用说法错误的是 A．电解熔融 CaCl2可以得到 Ca B．氯碱工业中的离子交换膜为阳离子交换膜 C．在铜的精炼过程中，溶液中Cu2+的浓度保持不变 D．利用阳极氧化处理铝制品表面，形成致密的氧化膜达到防腐的目的 【答案】C 【详解】A．电解熔融CaCl2时，Ca2+在阴极被还原为Ca，Cl-在阳极被氧化为Cl2，A正确； B．氯碱工业中，阳离子交换膜允许Na+通过，阻止Cl-和OH-混合，确保NaOH纯度，B正确； C．铜精炼时，阳极粗铜中的杂质金属（如Fe、Zn）溶解，但阴极仅析出Cu，导致溶液中Cu2+浓度逐渐降低，C错误； D．阳极氧化使铝表面生成致密Al2O3膜，隔绝腐蚀介质，D正确； 故选C。 3．一种钠离子电池构造示意图如下，两电极材料分别是碳包覆的磷酸钒钠和碳包覆的。放电时，。下列说法错误的是 A．电极材料采用碳包覆，可以提高电极材料的导电性能 B．放电时，电极电势高于电极 C．充电时，生成，理论上迁移+ D．锂元素稀缺，量产后的钠离子电池的生产成本比锂离子电池的低 【答案】B 【分析】原电池，放电时，失电子为负极，电极反应式：，正极反应方程式为。则此时左侧为原电池的负极、右侧为原电池的正极；当连接电源时，为电解池，放电时的负极此时要经还原反应恢复，则左侧为阴极、右侧为阳极，阳极电极反应为，阴极电极反应，据此分析； 【详解】A．电极材料采用碳包覆，可以提高电极材料的导电性能，碳层可降低内阻，增强电子传输效率‌，A正确； B．放电时，正极电势高于负极，b电极电势高于a电极，B错误； C．充电时，阳极电极反应为，生成，理论上迁移，C正确； D．锂元素稀缺，钠资源丰富且成本较低，量产后的钠离子电池的生产成本比锂离子电池的低，D正确； 故选B。 4．煤中的含硫物质主要是，电解法对煤进行脱硫处理，具有高效、经济等优点。电解脱硫的基本原理如图所示。 下列说法正确的是 A．石墨1的电势低于石墨2 B．石墨1和石墨2都可以用铁电极替代 C．工作过程中，电解质溶液的pH升高 D．电路中每转移3 mol电子，理论上能处理含0.2 mol的煤浆 【答案】D 【分析】与电源正极相连的石墨1为阳极，发生氧化反应：，石墨2为阴极，发生还原反应，阳极生成的具有氧化性，与煤中的FeS2在酸性条件下反应：；在阳极被氧化为，又与中的硫转化为，实现煤的脱硫。 【详解】A．石墨1为阳极，阳极电势高于阴极（石墨2），A错误； B．石墨1为阳极，若用铁电极替代，铁会优先失电子（Fe-2e-=Fe2+），无法实现Mn2+→Mn3+的转化，故阳极不能用铁电极，B错误； C．FeS2与Mn3+反应生成16个H+（FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++2+15Mn2++16H+），转移15个e-，阴极H+得电子生成H2（15H++15e-=7.5H2↑），净生成1个H+，H+浓度增大，pH降低，C错误； D．1 mol FeS2中S（-1→+6，2个S共升14价）、Fe（+2→+3升1价），共失去15e-，则0.2 mol FeS2失去0.2×15=3 mol e-，电路转移3 mol电子恰好处理0.2 mol FeS2，D正确； 5．粗铜中的主要杂质包括锌、铁、镍、银、金、铂等，含量通常在0.5%～1.5%之间，这些杂质会影响铜的导电性和机械性能，可通过电解法精炼除去。电解精炼装置如图。下列说法错误的是 A．粗铜的熔点和硬度均小于纯铜 B．电解时，锌、铁、镍会变成离子进入溶液 C．电解过程中，硫酸铜溶液的浓度有所降低 D．金、银、铂等贵金属会沉积在电解池底部，形成阳极泥 【答案】A 【分析】电解法精炼铜，粗铜作阳极，精铜作阴极。 【详解】A．粗铜为合金，合金的熔点通常低于纯铜，但硬度一般大于纯铜，并非“均小于纯铜”，A错误； B．电解时，阳极粗铜中比铜活泼的锌、铁、镍会先失去电子，变成离子进入溶液，B正确； C．阳极溶解的铜及其他活泼金属失去电子生成阳离子，阴极仅铜离子得电子析出，由于阳极溶解的铜离子量少于阴极析出的铜离子量，溶液中硫酸铜浓度降低，C正确； D．金、银、铂等贵金属活动性弱于铜，不会在阳极失电子，会沉积在电解池底部形成阳极泥，D正确； 故选A。 6．近期我国科研人员发现，使用酸性电解液可直接在空气中组装水系铁离子电池，其充电时的工作原理如图所示。已知在酸性环境下的氧化被抑制，且电池长期循环过程中，辅助电极表面局部会呈碱性并形成具有电化学活性的FeOOH。 下列说法错误的是 A．该电池充电时，辅助电极为阳极 B．该电池放电时，负极的电极反应式为 C．辅助电极表面局部形成FeOOH的电极反应式为 D．酸性环境下，的氧化被抑制与酸性电解液中溶解氧浓度低有关 【答案】C 【分析】充电时为电解池装置，电子从阳极流出，发生氧化反应，故辅助电极为阳极，泡沫铁为阴极。放电时为原电池装置，辅助电极为正极，泡沫铁为负极。 【详解】A．根据分析，辅助电极为阳极，A正确； B．放电时，泡沫铁为负极，Fe失去电子生成Fe2+，电极反应式为Fe - 2e-= Fe2+，B正确； C．辅助电极表面局部呈碱性，Fe2+失电子氧化为FeOOH，电极反应式为：，C错误； D．酸性电解液中溶解氧浓度低，O2含量少，Fe2+被O2氧化的反应难以发生，故Fe2+的氧化被抑制，D正确； 故选C。 7．下列有关电解原理在工业上的应用正确的是 A．电解熔融的氯化钠冶炼金属钠 B．电镀时镀件与电源正极相连 C．粗铜精炼时溶液中铜离子浓度不变 D．直接电解海水生产烧碱和氯气 【答案】A 【详解】A．电解熔融氯化钠时，钠离子在阴极得电子被还原为金属钠，A正确； B．电镀时，镀层金属作阳极，连接电源正极，待镀金属(镀件)作阴极，连接电源负极，若镀件连正极会作为阳极被氧化，导致腐蚀，B错误； C．粗铜精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，粗铜含有锌、铁、银、金等杂质，因此阳极会依次发生电极反应： 、、，阴极发生的电极反应只有：，根据电子得失守恒，阳极溶解的铜的物质的量小于阴极析出的铜的物质的量，因此溶液中铜离子浓度会降低，C错误； D．工业上电解饱和精制食盐水生产烧碱和氯气，直接电解海水因杂质多、浓度低不适用，D错误； 故选A。 8．某种酒精检测仪的传感器采用作为电极，其燃烧室内充满特种催化剂。某同学用该乙醇燃料电池作为电源设计如图所示电解实验装置。 下列说法不正确的是 A．a电极为负极，d电极为阴极 B．b电极的电极反应式为 C．当装置Ⅱ中生成11.2L(标准状况)时，有通过装置I中的质子交换膜 D．当装置I中生成时，装置Ⅲ中溶液的质量减少16g 【答案】C 【分析】a电极，乙醇失电子生成乙酸，则a电极为负极，b电极为正极；Ⅱ、Ⅲ都为电解池。C电极为阳极，d电极为阴极；装置Ⅲ中左侧石墨电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，据此分析回答。 【详解】A．由分析可知，a电极为负极，d电极为阴极，A正确； B．b电极为燃料电池正极，O2在正极得电子，酸性条件下，电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，B正确； C．装置Ⅱ中生成11.2 L（标准状况）Cl2，其物质的量为0.5 mol，阳极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，转移电子1 mol，装置I燃料电池中，根据负极电极反应式：CH3CH2OH-4e-+H2O=CH3COOH+4H+可知，每转移1 mol电子生成1 mol H+（1 mole-对应1 mol H+），故通过质子交换膜的H+为1 mol，C错误； D．装置I中生成6.0 g CH3COOH（物质的量为0.1 mol），负极反应生成1 mol CH3COOH转移4 mol电子，故转移电子0.4 mol，装置Ⅲ电解CuSO4溶液，阴极：Cu2++2e-=Cu，转移电子0.4 mol，生成0.2 mol Cu，质量12.8 g，阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O，转移电子0.4 mol，生成0.1 mol O2，质量3.2 g，溶液减少质量为12.8g+3.2g=16g，D正确； 故选C。 9．电解在工业上的应用非常广泛。下列对氯碱工业装置的说法错误的是 A．石墨电极M 为阳极 B．气体Q 与气体P 可发生化合反应 C．溶液Y 和溶液 W 的溶质相同 D．气体P为Cl2 【答案】D 【分析】电解池中阳离子（Na+）移向阴极，图中Na+向右移动，故右侧石墨电极N为阴极，左侧石墨电极M为阳极，阳极发生氧化反应：2Cl- - 2e- = Cl2↑ ，气体Q为Cl2，Na+通过离子交换膜移向阴极，溶液X为NaCl溶液，溶液Z为稀NaCl溶液；阴极发生还原反应：2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-，气体P为H2，Na+通过离子交换膜移向阴极，因此阴极生成NaOH，溶液Y为进入阴极区的稀NaOH溶液，溶液W为阴极区出来的浓NaOH溶液，则据此分析解答。 【详解】A．由分析知，石墨电极M为阳极，A正确； B．气体Q为Cl2，气体P为H2，H2与Cl2在点燃或光照条件下可发生化合反应生成HCl，B正确； C．由分析可知，溶液Y为进入阴极区的稀NaOH溶液，溶液W为阴极区出来的浓NaOH溶液，二者溶质均为NaOH，C正确； D．由分析知，气体P为H2，D错误； 故选D。 10．氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气和烧碱等化工产品。如图是用离子交换膜法电解饱和食盐水的装置示意图。下列说法错误的是 A．从a口放出的气体遇湿润的淀粉-KI试纸，试纸变蓝 B．该离子交换膜为阳离子交换膜 C．从A、B口出来的溶液溶质不变，溶质浓度分别减小、增大 D．若两极共收集标准状况下33.6 L气体，则电路中转移了3 mol电子 【答案】D 【分析】左侧为阳极，离子放电能力：，阳极上发生反应：，所以a口出来的是；右侧为阴极，离子放电能力：，阴极上发生反应：，所以b口放出的气体是；电解过程中，为了防止与混合发生爆炸以及避免与的反应，采用阳离子交换膜。 【详解】A．a口位于阳极区，阳极发生反应，生成的氯气能氧化生成I2，故从a口放出的气体遇湿润的淀粉-KI试纸变蓝，A正确； B．电解过程中，为了防止与混合发生爆炸以及避免与的反应，采用阳离子交换膜，能通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区， B正确； C．A口为阳极区出口，阳极区发生反应：，消耗且移向阴极区，溶质NaCl浓度减小；B口为阴极区出口，阴极上发生反应：且移入，溶质NaOH浓度增大， C正确； D．电解总反应为：，生成的和的物质的量之比为1:1，若两极共收集标准状况下33.6  L气体，总物质的量为，则生成的和的物质的量均为0.75 mol，电路中转移了电子的物质的量为，D错误； 故选D。 【强化训练】 11．近日，我国科学家开发光催化剂选择性实现合成乙醇，原理如图所示。 下列说法错误的是 A．H+从b电极向a电极移动 B．光催化剂能加快CO2转化为乙醇的反应速率 C．b电极的电极反应式： D．若转移12mol电子，理论上可生成46g乙醇 【答案】A 【分析】由图可知，b电极连接电源负极，为阴极，电极反应式为：，a电极连接电源正极，为阳极，据此分析回答。 【详解】A．在电解池中，阳离子向阴极移动，电极为阴极，电极为阳极，应从电极向电极移动，A错误； B．光催化剂能降低反应的活化能，加快CO2转化为乙醇的反应速率，B正确； C．由分析可知，b电极的电极反应式为，C正确； D．由b电极的电极反应式：可知，转移12 mol电子生成1 mol乙醇，其质量为46 g/mol×1 mol=46 g，D正确； 故选A。 12．锌-碘氧化还原液流电池是可再生能源大规模储能的关键技术，该电池放电过程如下图所示。我国研究人员利用添加淀粉胶体的方法解决了传统锌-碘氧化还原液流电池因负极自放电(即电极材料直接与电解质反应)而使电池效率降低、容量衰减的问题。下列说法错误的是 A．电池总反应可表示为： B．应在负极区的电解质溶液中添加淀粉胶体 C．负极自放电反应： D．多孔聚丙烯膜的孔隙大小的数量级不超过 【答案】B 【分析】放电时，负极Zn失电子生成Zn2+，电极反应为，正极I2得电子生成I-，电极反应为；充电时阳极电极反应为：，阴极电极反应：，总反应，据此分析； 【详解】A．放电时，负极Zn失电子生成Zn2+，正极I2得电子生成I-，总反应为Zn+I2=ZnI2；充电时反应逆向进行，总反应，A正确； B．负极自放电是Zn与正极区迁移来的氧化性物质（如）直接反应。淀粉与I2或形成稳定络合物，应在正极区添加淀粉胶体以阻止氧化性物质迁移，B错误； C．自放电时Zn被氧化为Zn2+，被还原为，自放电反应：，C正确； D．膜需阻止正负极活性物质混合，允许离子通过，孔隙大小应在纳米级（≤10-7m），D正确； 故选B。 13．一种新型的利用双极膜电化学制备氨装置如图所示，已知在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迁移，下列说法不正确的是 A．电极n与电源正极相连 B．双极膜中的H+移向电极m C．电解一段时间后，右池溶液c(OH-)不变 D．每生成0.1 mol NH3，双极膜中有14.4 g水解离 【答案】C 【解析】从图中可以看出，在电解池左侧，KNO3转化为NH3，N元素化合价降低，则m电极为阴极，n电极为阳极，溶液中的OH-失电子生成O2等。 A．由分析可知，电极n为阳极，应与电源正极相连，A正确； B．电极m为阴极，阳离子向阴极移动，则双极膜中的H+移向电极m，B正确； C．电解一段时间后，右池溶液中OH-失电子生成O2和H2O，双极膜产生的OH-向电极n移动，n(OH-)不变，但由于反应生成H2O，使溶液的体积增大，所以c(OH-)减小，C不正确； D．在电极m，发生反应+8e-+9H+=NH3+3H2O，在电极n，发生反应8OH- -8e-=2O2↑+4H2O，已知在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迁移，则每生成0.1 mol NH3，电路中转移0.8 mole-，双极膜中消耗0.8 molH2O，双极膜中有0.8 mol×18 g/mol=14.4 g水解离，D正确； 故选C。 14．电化学还原制备乙烯等高附加值化学品对碳达峰、碳中和目标的实现具有重要意义。一种资源化制取乙烯的电化学装置如图所示，同时生成少量，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知：参比电极上基本没有电流通过，用于测定工作电极相对于参比电极的电极电势。下列说法正确的是 A．工作电极连接电源正极，对电极连接电源负极 B．双极膜中移向阳极区，移向阴极区 C．生成乙烯的电极反应式为： D．阳极区每生成，可以生成 【答案】C 【分析】工作电极：CO2在此得电子生成C2H4，发生还原反应，作为阴极，电极反应式为：；对电极：作为阳极，发生氧化反应，溶液中OH⁻被氧化为O2，电极反应式为：。 【详解】A．根据分析可知，工作电极（阴极）应连接电源负极，对电极（阳极）应连接电源正极，A错误； B．双极膜中，阳离子（）移向阴极区（工作电极），阴离子（）移向阳极区（对电极），B错误； C．工作电极（阴极）上CO2得电子，在酸性条件下（稀硫酸提供H+）生成乙烯，电极反应式为：，C正确； D．阳极区（对电极）发生反应，生成转移12 mol e-。但工作电极还会生成少量CO（消耗部分电子），因此实际生成的少于1 mol，D错误； 故答案选C。 15．我国某科研团队开发出了用于制氢的膜基海水电解槽，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．电极M的电势比电极N的高 B．电解一段时间后溶液B室pH不变 C．当M极产生44.8L气体(标准状况)，通过阴离子交换膜的离子数为 D．电解过程中NaOH和稀硫酸物质的量均减小 【答案】C 【分析】电解池中阴离子向阳极移动，由图可知，由M极移向N极，则M极为阴极，N极为阳极，M极电极方程式为：，N极电极方程式为：，以此解答。 【详解】A．由分析可知，M为阴极，电极电势更低，A错误； B．M极生成氢气和氢氧根，生成的氢氧根转移至N极反应生成水，但B室中消耗了水，氢氧化钠的浓度增加，B室pH增大，B错误； C．M产生的，转移电子4 mol，C室移入，C正确； D．加入NaOH或稀硫酸的目的是增强导电性，电解过程中其物质的量不变，D错误； 故选C。 16．我国科研人员利用电化学将硝酸盐污染物转化为具有高附加值的氨，为硝酸盐废水处理提供有效途径，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极a连接直流电源的正极 B．电极b的反应有 C．阳极区产生与阴极区消耗的物质的量相等 D．若废水酸性较强，则电极b生成，且易发生析氢副反应 【答案】C 【分析】由图可知，H2O在电极a失去电子生成O2，电极a为阳极，电极b为阴极，以此解答。 【详解】A．电极a发生氧化反应，为阳极，连接直流电源的正极，A正确； B．电极b为阴极，硝酸根得到电子生成氨气，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，B正确； C．H2O在电极a失去电子生成O2，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，转移相同物质的量电子时，阳极区产生与阴极区消耗的物质的量不相等，C错误； D．若废水酸性较强，则电极b反应有，且易发生副反应，D正确； 故选C。 17．某兴趣小组的同学以甲烷燃料电池为电源研究有关电化学的问题。 (1)甲池中，通入甲烷一极的电极反应式为 。 (2)乙池中，为防止电解产物间发生反应，乙中为 交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)一段时间，乙池共产生1.12L(标准状况)气体时，若要使乙池溶液恢复电解前的浓度，应向乙池中通入 (写化学式)；其物质的量为 mol。 (3)丙池中，a、b电极分别为Pt、Ag，通电前两电极的质量相同，通电一段时间后。 ①溶液中将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ②若两电极的质量相差17.28g，则甲池中消耗的体积为 mL(标准状况下)。 (4)若丙装置中a、b电极均为Cu，则丙中发生的离子反应是 。 【答案】(1) (2) 阳离子 HCl 0.05 (3) 不变 448 (4) 【分析】该题综合考查了原电池和电解池的相关知识，甲池为燃料电池，甲烷在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应；与通入甲烷的一极相连接的为电解池的阴极，与通入氧气的一极相连接的为电解池的阳极，即乙池中Fe为阴极，C为阳极，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应；丙池为电解硝酸银溶液，a为阴极，b为阳极，据各自的反应进行分析计算。 【详解】（1）甲烷发生氧化反应，是原电池负极，电解质为氢氧化钾，电极反应式为：； （2）乙池中相当于电解氯化钠溶液，电极反应式分别为，阴极：，阳极：，为防止生成的氯气与氢氧根离子以及氢气接触所以应使用阳离子交换膜； 生成1.12L气体也就是0.05mol气体，总反应式为：，相当于减少了0.05molHCl，所以可以补充0.05molHCl； （3）丙池中，a、b电极分别为Pt、Ag，a极为阴极，电极反应式为：，b极为阳极，电极反应式为：，消耗和生成银离子的量相同，所以不变；两电极变化量是相等的，质量差17.28g，说明消耗或析出的银为，，故转移电子数为0.08mol，消耗氧气的物质的量等于，体积为； （4）丙装置中a、b电极均为Cu，a极为阴极，电极反应式为：，b极为阳极，电极反应式为：，总反应式为：。 18．电化学原理在日常生活和工业生产中有很大的应用。回答下列问题： (1)某同学设计如图1所示装置，探究氯碱工业原理。 铜电极为电解池的 极，用 可以检验C电极附近产生的气体，电解总反应的离子方程式为 ，实验时发现逸出的氯气很少，对该装置改进的方法是 。 (2)如图2所示是一种利用微生物将废水中的尿素()转化为环境友好物质，并产生电能的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜。 铁电极应与 (填“X”或“Y”)相连，乙装置中 (填“增大”“减小”或“不变”)，M电极的电极反应式为 。 反应过程中，N极消耗的氧气与M电极产生的气体物质的量之比为 ，当N电极消耗0.25 mol气体时，铜电极质量减少 g。 【答案】(1) 阴 湿润的淀粉试纸 使用阳离子交换膜把阴极室和阳极室隔开(合理即可) (2) X 不变 3∶4 32 【详解】（1）该装置用于探究氯碱工业原理，则铜电极不能作阳极，否则铜参与电极反应，即铜电极为电解池的阴极，则C电极为阳极，阳极发生电极反应：，即C电极生成的是氯气，检验氯气可以用湿润的淀粉试纸，若试纸变蓝，说明C电极附近产生的气体为氯气；阴极电极反应为：，则电解总反应的离子方程式为：；实验时发现逸出的氯气很少，是因为氯气与生成的氢氧化钠发生反应而被吸收，则对该装置改进的方法是：使用阳离子交换膜把阴极室和阳极室隔开(合理即可)； （2）由图甲可知，N电极上O2被还原生成H2O，即N电极为正极，则M电极为负极，图乙为电镀装置，且在铁上镀铜，待镀金属作阴极，即铁作阴极，应与电源负极相连，即铁电极应与X相连；图乙中Cu作阳极，发生电极反应：；铁作阴极，发生电极反应：，即溶液中消耗的与补充的等量，因此乙装置中不变；M电极为负极，尿素()被转化为环境友好物质，即尿素被氧化生成CO2和N2，则M电极的电极反应式为：。N电极上O2被还原生成H2O，电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，反应过程中，转移相同电子数时，即转移12 mol电子时N极消耗氧气3 mol，M电极产生2 mol 和2 mol ，则N极消耗的氧气与M电极产生的气体物质的量之比为3∶4；N电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，铜电极反应式为：，由转移的电子数相等可得关系式：O2～2Cu，则N电极消耗0.25 mol氧气时，铜电极质量减少0.25 mol×2×64 g/mol=32 g。 19．电化学原理在生产、生活、科学研究中有重要的应用。回答下列问题： (1)一种冶炼铜的方法是在常温常压下用溶剂溶浸矿石，浸出液经过萃取使铜和其他杂质金属分离，然后用电解法将溶液中的铜提取出来(原理如图所示)。该装置工作时，M电极应与直流电源的 (填“正”或“负”)极相连，铜板上的电极反应式为 。电解时溶液中的c(H+) (填“减小”“增大”或“不变”)。 (2)工业上在强碱性条件下用电解法除去废水中的CN-，将其转化成无害物质。电解装置的工作原理如图所示，阳极附近发生的反应依次有： ①； ②； ③ (填写离子方程式)。 若将该装置的两电极材料互换，可能产生的影响是 。 (3)如图所示的装置中，A、B外接电源，C、D、E、F都是惰性电极。电源接通后，F极附近溶液呈红色。甲池中电极D名称为 (填“阳极”或“阴极”)，乙池中发生的离子反应方程式为 ，丙装置是验证阴极电保护法对钢铁设备的保护(电解液为盐酸酸化的NaCl溶液)，钢铁应该接在 (填“G”或“H”)处。 【答案】(1) 正极 Cu2++2e-=Cu 增大 (2) 阳极不能生成CNO-、Cl2，无法进行反应③ (3) 阴极 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ H 【详解】（1）由图可知，该装置工作时，M电极应与直流电源的正极相连做电解池的阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为：2H2O-4e-= O2↑+4H+，铜电极为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，电解的总反应为：2Cu2++2H2O2Cu+ O2↑+4H+，则电解时，溶液中的氢离子浓度增大； （2）由题意可知，反应③为碱性条件下阳极放电生成的氯气氧化CNO-生成氮气、氯离子、碳酸根离子和水，反应的离子方程式为，若将该装置的两电极材料互换，活性电极铁会优先放电生成亚铁离子，而溶液中氰酸根离子、氯离子不能在阳极放电生成CNO-、Cl2，无法进行反应③而达到除去废水中氰酸根离子的目的； （3）由电源接通后，F极附近溶液呈红色可知，直流电源A极为正极、B极为负极；装置C为电解硫酸铜溶液的电解池，与直流电源正极相连的C电极为阳极、D电极为阴极；装置D为电解饱和食盐水的电解池，E电极为阳极，氯离子在阳极失去发生氧化反应生成氯气，F电极为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；装置丙是验证阴极电保护法对钢铁设备的保护，则钢铁应该接在装置丙的H电极处，做电解池的阴极被保护。 20．电解原理在工业生产中有广泛的应用，如电解饱和食盐水可得到重要的化工产品、、、等，某氯碱工业生产原理示意图如图所示。 (1)工作过程中，甲池的能量转化形式主要为 ，写出负极的电极反应式 。 (2)食盐水进入乙池前要精制，即要除去溶液中的杂质、、，其中和中后除去的是 (填离子符号)，除去该离子需要的试剂是 。 (3)NaOH应从 何(填“C”或“D”)引出，写出阴极电极反应式： ；L是 (填“阴”或“阳”，下同)离子交换膜，若无L，则 极区会发生与的副反应。 (4)市场上有一种家用“84”消毒液发生器，工作原理如图所示，在制备“84”消毒液时，b电极上的电极反应式为 。假设食盐最终全部转化为，写出电解总反应式： 。 【答案】(1) 化学能转化为电能 (2) 溶液 (3) D 阳 阳 (4) 【详解】（1）甲池是原电池，工作过程中将化学能转化为电能；在负极上发生失电子的氧化反应生成、，电极反应式为。 故答案为：化学能转化为电能；。 （2）精制食盐水可先用过量的溶液除去、，后用溶液除去及过量的。 故答案为：；溶液。 （3）阴极生成，故应从口引出，阴极电极反应式为；由于阳极有生成，在电场作用下会移向阳极，能与反应，因此不能移向阳极，故是阳离子交换膜，阻止移向阳极，允许移向阴极。 故答案为：D；；阳；阳。 （4）该图为电解池（电解饱和食盐水），为得到，阳极上生成的必须与阴极上产生的发生反应，因此氯气应该在电极上生成，b电极为阳极，电极反应式为；由题目信息可知阴极上是水中的得电子转化为和氢氧根离子，氯气再与氢氧根离子发生歧化反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，故电解总反应式为。 故答案为：；。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $