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

专题03 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用 建议时间：25分钟 突破一 有关电解的计算 1. 如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的浓度和体积都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。 回答下列问题： (1)B极是电源的 极；一段时间后，装置丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明胶粒带 (填“正”或“负”)电荷。 (2)①电解饱和NaCl溶液的总反应化学方程式为 。阳极上产生气体的颜色为 。 ②若C、F两电极共产生标准状况下6.72L的气体，则D电极的质量增加 g。 2.科研小组设计利用甲烷(CH4)燃料电池(碱性溶液做电解质溶液)，模拟工业电镀、精炼和海水淡化的装置如下。 (1)A电极的电极反应式为 。电池工作一段时间后，甲池溶液pH (填“增大”或“减小”)。 (2)乙装置用来模拟电解精炼和电镀。若用于粗铜的精炼，装置中电极D是 (填“粗铜”或“纯铜”)。标准状况下，每消耗2.24L氧气时，阴极理论上增重 g。 突破二 氯碱工业 3．氯碱工业的装置如图所示，下列说法错误的是 A．E、F电极上产生的气体分别为氯气和氢气 B．装置中的离子交换膜为阴离子交换膜 C．溶液M、N分别为NaCl稀溶液和NaOH浓溶液 D．总反应的离子方程式为 4.吴蕴初带领技术人员经过艰难的探索，创造了天原化工厂，为振兴民族工业做出了卓越贡献，其中氯碱厂电解饱和食盐水溶液制取氢氧化钠的工艺流程示意图如下： (1)工业食盐水中含CaCl2、MgCl2杂质，精制过程中为了除上述杂质需要加入过量的 和 。 (2)氯碱工业的基础是电解饱和食盐水，该反应的化学方程式为 。 (3)电解滴有酚酞的饱和食盐水时，氯气在 极上产生，检验氯气的方法 。 (4)脱盐工序中利用氢氧化钠和氯化钠在溶解度上的差异，通过 (填操作名称，下同)、冷却、 、除去氯化钠。 突破三 电镀与电冶金 5.下列有关原电池、电解池的说法正确的是 A．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 B．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 C．将镁和铝用导线连接放入氢氧化钠溶液中组成原电池，镁电极作为负极 D．在电解精炼铜装置中，粗铜为阳极材料，精铜为阴极材料，电解质溶液为溶液，电解一段时间后，溶液浓度不变 6.甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题。 (1)高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁，有关反应为：    已知：   则与反应生成CO和的热化学方程式为 。 (2)如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。 ①a处应通入 (填“”或“”)，b处电极上发生的电极反应式是 ；铁电极上发生的电极反应式是 。 ②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH (填写“变大”、“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中的物质的量浓度 。 ③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了以外还含有 (忽略水解)。 ④在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8g，则装置I中理论上消耗甲烷 L(标准状况下)。 突破四 电解液的复原 7.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 8.西汉刘安组织编撰的《淮南万毕术》中，有“曾青得铁则化为铜”的记载，其反应是现代湿法冶金的基础。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．该反应可以设计成原电池实现电能转化为化学能 B．该反应如果用电解池实现，Fe作阴极 C．溶液中阳离子数目大于 D．惰性电极电解溶液若加入可使电解液复原，则电路中的转移电子数为 建议时间：15分钟 1．下列说法错误的是 A．锅炉内壁安装若干锌块——牺牲阳极法保护锅炉内壁 B．精炼粗铜时，粗铜通常与电源的负极相连 C．钢铁在酸性条件下易发生析氢腐蚀 D．氯碱工业中，阳极的产物主要为氯气 2．湖南大学王双印教授团队提出了一种独特的亲气亲水异质结构金-聚四氟乙烯/硅(Au-PTFE/Si)基光电极，在温和条件下于酸性电解液中进行固氮反应高效合成氨，装置如图所示。下列说法正确的是 A．N极的电势比M极的高 B．电解液中的H+向M极移动 C．N极的电极反应式为 D．电路中转移1.5mol电子时，产生氨气的体积为11.2L 3．习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业，一个单元槽的电解原理示意图如下，下列说法不正确的是 A．阴极的电极反应： B．在阳极，比容易失去电子 C．中间的离子交换膜选用阴离子交换膜 D．电解饱和食盐水可以得到三种重要的化工产品：、和 4．利用如图装置探究电化学装置工作原理。下列说法错误的是 材料X 离子导体Y 开关K的位置 结论 A 碳棒 海水 K置于N处 可减缓铁件的腐蚀，X电极有气体产生 B 锌棒 海水 K置于M处 可减缓铁件的腐蚀，该保护法为牺牲阳极保护法 C 纯铜 氯化铁溶液 K置于N处 通过电解反应可知，氧化性： D 纯铜 硫酸铜溶液 K置于N处 电路中有2mol电子转移，X电极溶解64g铜 A．A B．B C．C D．D 5．电解在工业上的应用非常广泛。下列说法正确的是           A．图甲中透过离子交换膜向极移动 B．图甲中离子交换膜的作用是隔离氯气与氢气和氢氧化钠，防止反应 C．用图乙装置电解精炼铜，一段时间后，电解质溶液浓度保持不变 D．用图乙装置进行铁片镀铜，a电极是铜 6．“绿水青山就是金山银山”，利用原电池原理可以处理氮的氧化物和尾气，其原理如图所示。下列有关说法错误的是 A．电极b的电极反应式为： B．电极a电势高于电极b C．通过阴离子交换膜由电极a向电极b迁移 D．标准状况下，若共收集到，理论上电路中转移电子 7．2021年7月，国内某高校课题组首次实现了常温常压下电催化固氮，该技术关键是制作具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd-sPNSs)催化剂材料，并将其负载于电极钛板，固氮原理如图所示： 图中，电解质溶液为0.1mol·L-1KOH溶液。下列说法正确的是 A．具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd-sPNSs)催化剂吸附N2分子即为固氮 B．接通电源后，电极a附近的pH减小 C．电极b为阳极，每消耗22.4LN2，同时消耗12molOH－ D．两室之间为阴离子交换膜，理论上一段时间后需添加一定量的KOH补充 8．甲醇电解法制比电解水法制的氢原子的利用率更高、电解电压更低，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．质子交换树脂只允许通过 B．a极是电源的负极，它与电解池的阴极相连 C．每产生22.4L，外电路中要通过6电子 D．参与反应的甲醇与生成的氢气的质量之比为16∶3 9．用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取Na2SO4溶液并用图2装置按i→iv顺序依次完成实验。 实验 电极Ⅰ 电极Ⅱ 电压/V 关系 i 石墨1 石墨2 a a>d>c>b>0 ii 石墨1 新石墨 b iii 新石墨 石墨2 c iv 石墨1 石墨2 d 下列分析正确的是 A．a>0，说明实验i中形成电解池 B．b>0，是因为ii中两个电极表面吸附的O2量不同 C．c>0，说明iii中电极I上有H2发生反应 D．d>c，是因为电极I上吸附O2的量：iv>iii 10．使用惰性电极及阳离子交换膜和阴离子交换膜电解磷酸钠溶液同时制备氢气、氧气、氢氧化钠溶液和磷酸溶液四种产品。是气体出口，下列说法错误的是 A．电极材料分别为石墨棒和铁棒 B．两口开始时分别输入稀磷酸溶液和稀氢氧化钠溶液 C．口输出的溶液，反应生成溶质的物质的量比为 D．若G口输入次磷酸钠溶液，则A口输出的是次磷酸溶液 11．一种利用电化学驱动硝酸盐产氨的工作原理如图。下列说法正确的是 A．电极X与电源的正极相连 B．电解一段时间后，左侧电极室溶液的碱性增强 C．电子流动方向：负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极 D．若完全转化为，则理论上生成的 12．水系可充电铝金属电池具有成本低廉、资源丰富、理论能量密度大、安全性高等优点。一种以为正极、合金(可形成微型原电池，有析出)为负极、三氟甲磺酸铝为电解质的水系可充电铝金属电池的放电原理如图所示。 已知：三氟甲磺酸是一种有机强酸。 下列说法正确的是 A．充电时，合金与电源的正极相连 B．充电时，阳极反应式为 C．放电时，电子由电极经水溶液移向合金电极 D．放电时，当电路中有0.3 mol电子流入正极时，合金质量减少2.7 g 13．可利用如图装置由甲醇()制备甲酸或甲酸盐，电极均为惰性电极，工作原理如图所示。 (1)电解过程中阳极上发生反应的电极反应式为 。 (2)若有通过质子交换膜时，则该装置生成和共计 mol。 14．化学能与电能的相互转化在生产、生活中应用广泛。 回答下列问题： (1)二次电池是一种以盐酸和氯化钠混合溶液为电解液的新型电池，其工作原理：。 ①放电时，正极反应式为 。 ②充电时，阴极反应式为 。 ③放电时，产生库仑电量，生成HCl的物质的量为 （用含96500和的代数式表示；已知：转移1 mol电子所产生的电量为96500库仑）。 (2)一种用双极膜电渗析法将卤水中的转化为的装置如图所示（已知双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移）。 ①生成气体A的电极反应式为 。 ②X膜为 离子交换膜（填“阴”或“阳”）。 ③若产生1 mol气体B，则Ⅱ室中理论上可生成 。 ④电解一段时间后，Ⅳ室中NaOH溶液浓度增大的原因是 。 15．电化学在生活中的应用广泛，请根据电化学原理回答下列问题。 (1)图a中，电流表指针发生偏转，则电极Ag上发生的电极反应式为 ；反应进行一段时间后正极区溶液pH将 (填“增大”或“减小”或“基本不变”)。 (2)以石墨为电极电解饱和氯化钠溶液，总反应的化学方程式为 。 (3)钢铁吸氧腐蚀正极的电极反应式为 ，利用电解原理保护钢铁的方法为 。 (4)华中科技大学武汉国家光电研究中心孙永明教授课题组利用一种“蓝”石墨电极(基固态电解质界面膜)，实现了锂离子电池的极速充电和长循环寿命，工作原理如下图所示。 ①放电时，M极发生的电极反应为： 。 ②当电路中通过电子时，理论上两电极的质量变化差为 g。 建议时间：15分钟 1．（2025·全国卷）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。 电解时，下列说法错误的是 A．阳极区下降 B．从阴极区向阳极区迁移 C．阴极发生反应 D．阴极转化，阳极将生成 2．（2025·云南卷）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 3．（2025·河北卷）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置，其示意图如下： 已知：参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A．电极上发生的反应： B．产生标准状况下时，理论上可转化的 C．再锂化过程中，向电极迁移 D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高 4．（2024·湖南卷）在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是 A．电解时，向Ni电极移动 B．生成的电极反应： C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成的同时，生成 5．（2023·浙江卷）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是    A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为： C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 6．（2021·全国乙卷卷）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。 下列叙述错误的是 A．阳极发生将海水中的氧化生成的反应 B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的 C．阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气 D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理 7．（2021·天津卷）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是 A．a是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D．当完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下) 8．（2024·重庆卷）(四乙基铅)能提高汽油的辛烷值，可电解合成。电解池的阳极为，阴极为碳钢，电解液为溶有格氏试剂()的有机体系。 ①阳极上生成的电极反应式为 。 ②为了实现阴极产物的循环利用，电解一段时间后，需在阴极区不断加入适量的，其原理是 。 ③为减少铅污染，被限制使用。是一种潜在替代品，其电解合成的原理如图所示(为催化剂)。总反应化学方程式为 ；外电路转移电子时，理论上可生成的物质的量为 。 9．（北京卷）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示 (1)溶液A的溶质是 ； (2)电解饱和食盐水的离子方程式是 (3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 (4)电解所用的盐水需精制。去除有影响的、，，，[＞]。 精致流程如下（淡盐水和溶液A来电解池）： ①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是 。 ②过程Ⅰ中将转化为N2的离子方程式是 ③的溶解度比的小，过程Ⅱ中除去的离子有 ④经过程Ⅲ处理，要求盐水中c 中剩余的含量小于5mg /L，若盐水b中的含量是7.45 mg /L，则处理10m3盐水b，至多添加10%溶液 kg（溶液体积变化忽略不计）。 10．（新课标卷）粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极 (填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为 ；若粗铜中还含有Au､Ag､Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为 。    1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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 建议时间：25分钟 突破一 有关电解的计算 1. 如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的浓度和体积都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。 回答下列问题： (1)B极是电源的 极；一段时间后，装置丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明胶粒带 (填“正”或“负”)电荷。 (2)①电解饱和NaCl溶液的总反应化学方程式为 。阳极上产生气体的颜色为 。 ②若C、F两电极共产生标准状况下6.72L的气体，则D电极的质量增加 g。 【答案】(1) 负 正 (2) 黄绿色 12.8 【详解】（1）F极附近溶液呈红色，说明F极附近溶液显碱性，氢离子在该电极放电，所以F是阴极，则B极是电源的负极；在丁池中，Y极是阴极，该电极附近颜色逐渐变深，根据异性电荷相互吸引，说明氢氧化铁胶体粒子带正电荷； （2）①电解饱和NaCl溶液生成氢气、氯气、氢氧化钠，总反应化学方程式为；阳极上氯离子失电子发生氧化反应，阳极生成氯气，产生气体的颜色为黄绿色； ②若C和F两电极共产生标准状况下6.72L（即0.3mol）的气体，由C、D、F电极发生的电极反应分别为，↑，根据转移电子数相等，C电极产生的气体是F电极的，故0.3mol气体中有，转移的电子数为0.4mol，故D电极增加12.8g铜； 2.科研小组设计利用甲烷(CH4)燃料电池(碱性溶液做电解质溶液)，模拟工业电镀、精炼和海水淡化的装置如下。 (1)A电极的电极反应式为 。电池工作一段时间后，甲池溶液pH (填“增大”或“减小”)。 (2)乙装置用来模拟电解精炼和电镀。若用于粗铜的精炼，装置中电极D是 (填“粗铜”或“纯铜”)。标准状况下，每消耗2.24L氧气时，阴极理论上增重 g。 【答案】(1) 减小 (2) 纯铜 12.8 【详解】（1）A电极为负极，甲烷失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为。甲装置中的总反应为甲烷在碱性条件下和氧气反应生成碳酸根离子和水：，由反应可知反应消耗KOH，溶液碱性减弱，pH减小； （2）乙装置为电解装置，若用于粗铜的精炼， 则纯铜作阴极，粗铜作阳极，结合上述分析电极C为阳极、D为阴极，则C为粗铜、D为纯铜；电子转移关系为，标准状况下，每消耗2.24L氧气（为0.1mol）时，阴极理论上生成0.2mol铜单质，增重0.2mol×64g/mol=12.8g； 突破二 氯碱工业 3．氯碱工业的装置如图所示，下列说法错误的是 A．E、F电极上产生的气体分别为氯气和氢气 B．装置中的离子交换膜为阴离子交换膜 C．溶液M、N分别为NaCl稀溶液和NaOH浓溶液 D．总反应的离子方程式为 【答案】B 【详解】A．从分析可知，E电极为阳极，F电极为阴极，则E、F电极上产生的气体分别为氯气和氢气，A正确； B．为了在右侧得到纯净的NaOH溶液，离子交换膜应允许Na+透过，则装置中的离子交换膜为阳离子交换膜，B错误； C．电解池工作时，Cl-在E极(阳极)失电子，Na+透过离子交换膜进入F电极(阴极)，则溶液M、N分别为NaCl稀溶液和NaOH浓溶液，C正确； D．在阳极Cl-失电子生成Cl2，H2O在阴极得电子生成H2和OH-，总反应的离子方程式为，D正确； 故选B。 4.吴蕴初带领技术人员经过艰难的探索，创造了天原化工厂，为振兴民族工业做出了卓越贡献，其中氯碱厂电解饱和食盐水溶液制取氢氧化钠的工艺流程示意图如下： (1)工业食盐水中含CaCl2、MgCl2杂质，精制过程中为了除上述杂质需要加入过量的 和 。 (2)氯碱工业的基础是电解饱和食盐水，该反应的化学方程式为 。 (3)电解滴有酚酞的饱和食盐水时，氯气在 极上产生，检验氯气的方法 。 (4)脱盐工序中利用氢氧化钠和氯化钠在溶解度上的差异，通过 (填操作名称，下同)、冷却、 、除去氯化钠。 【答案】(1) Na2CO3溶液 NaOH溶液 (2) (3) 阳 通入淀粉碘化钾溶液中，若溶液变蓝，则为氯气 (4) 蒸发 过滤 【详解】（1）工业食盐水中含CaCl2、MgCl2杂质，精制过程中为了除去CaCl2杂质需要加入过量的Na2CO3溶液，为了除去MgCl2杂质需要加入过量的NaOH溶液； （2）电解饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，反应的化学方程式为； （3）电解滴有酚酞的饱和食盐水时，Cl-失去电子发生氧化反应生成氯气，电解池阳极发生氧化反应，所以氯气在阳极上产生；氯气具有较强的氧化性，能氧化I-生成I2，能使淀粉碘化钾溶液变蓝，所以检验氯气的方法为：通入淀粉碘化钾溶液中，若溶液变蓝，则为氯气； （4）氢氧化钠的溶解度随温度升高而增大，氯化钠的溶解度随温度变化不大，脱盐工序中利用氢氧化钠和氯化钠在溶解度上的差异，除去氯化钠可通过蒸发、冷却、过滤，得到氢氧化钠固体，从而除去氯化钠。 突破三 电镀与电冶金 5.下列有关原电池、电解池的说法正确的是 A．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 B．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 C．将镁和铝用导线连接放入氢氧化钠溶液中组成原电池，镁电极作为负极 D．在电解精炼铜装置中，粗铜为阳极材料，精铜为阴极材料，电解质溶液为溶液，电解一段时间后，溶液浓度不变 【答案】B 【详解】A．原电池的两极可以是两种活泼性不同的金属，也可以是金属和非金属，如铁和石墨在稀硫酸中也能构成原电池，还可以都是金属铂或石墨，如氢氧燃料电池，A错误； B．氧化还原反应中存在电子的转移，任何自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池，B正确； C．NaOH溶液与镁不反应，NaOH溶液与铝反应生成Na[Al(OH)4]和H2，铝电极作为负极，镁电极作为正极，C错误； D．阳极粗铜中锌、镍、铜都会失去电子发生氧化反应，而阴极只有铜离子被还原为铜，这样会导致电解一段时间后，溶液浓度发生改变，D错误； 故选B。 6.甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题。 (1)高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁，有关反应为：    已知：   则与反应生成CO和的热化学方程式为 。 (2)如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。 ①a处应通入 (填“”或“”)，b处电极上发生的电极反应式是 ；铁电极上发生的电极反应式是 。 ②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH (填写“变大”、“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中的物质的量浓度 。 ③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了以外还含有 (忽略水解)。 ④在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8g，则装置I中理论上消耗甲烷 L(标准状况下)。 【答案】(1)2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=-46kJ•mol-1 (2) CH4 O2＋2H2O＋4e-=4OH- Cu2++2e-=Cu 变小 不变 1.12 【详解】（1）已知①  ，②  ，将方程式2×①+②得2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=2△H 1+△H 2=2260kJ•mol-1+(-566kJ•mol-1)=-46kJ•mol-1，故答案为：2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=-46kJ•mol-1； （2）①Ⅱ中实现铁棒上镀铜，则Cu作阳极、Fe作阴极，I中a处电极为负极、b处电极为正极，负极上通入燃料、正极上通入氧化剂，所以a处通入的气体是甲烷；甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应为CH4+10OH--8e-=+7H2O，b处通入氧气，电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH-，I中a处电极为负极，铁电极连接负极为阴极，阴极上铜离子得电子产生铜，故铁电极上发生的电极反应式是Cu2++2e-=Cu；故答案为：CH4；O2＋2H2O＋4e-=4OH-；Cu2++2e-=Cu； ②根据I中电池反应为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，KOH参加反应导致溶液中KOH浓度降低，则溶液的pH减小；Ⅱ中发生电镀，阳极上溶解的铜质量等于阴极上析出铜的质量，则溶液中铜离子浓度不变，故答案为：变小；不变； ③I中负极反应为CH4+10OH--8e-=+7H2O，所以还有碳酸根离子生成，故答案为：； ④串联电路中转移电子相等，所以消耗甲烷的体积=×22.4L/mol=1.12L，故答案为：1.12。 突破四 电解液的复原 7.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。 【详解】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。 8.西汉刘安组织编撰的《淮南万毕术》中，有“曾青得铁则化为铜”的记载，其反应是现代湿法冶金的基础。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．该反应可以设计成原电池实现电能转化为化学能 B．该反应如果用电解池实现，Fe作阴极 C．溶液中阳离子数目大于 D．惰性电极电解溶液若加入可使电解液复原，则电路中的转移电子数为 【答案】C 【详解】A．该反应属于自发的氧化还原反应，可以设计成原电池实现化学能转化为电能，A项错误； B．该反应如果用电解池实现，Fe参与反应因此需要作阳极，B项错误； C．溶液中发生水解反应会使阳离子数目增多，所以阳离子数目大于，C项正确； D．惰性电极电解溶液若加入可以使电解液复原，说明放电完全水开始放电，则电路中的转移电子数为，D项错误； 故选：C。 建议时间：15分钟 1．下列说法错误的是 A．锅炉内壁安装若干锌块——牺牲阳极法保护锅炉内壁 B．精炼粗铜时，粗铜通常与电源的负极相连 C．钢铁在酸性条件下易发生析氢腐蚀 D．氯碱工业中，阳极的产物主要为氯气 【答案】B 【详解】A．锌比铁活泼，在腐蚀过程中作为阳极被消耗（牺牲），从而保护锅炉（铁制）作为阴极不被腐蚀，这属于牺牲阳极的阴极保护法，A项正确； B．在电解精炼粗铜过程中，粗铜应作为阳极（发生氧化反应），与电源的正极相连，B项错误； C．在酸性环境中，钢铁腐蚀的阴极反应为，产生氢气，属于析氢腐蚀，C项正确； D．氯碱工业电解食盐水（NaCl溶液），阳极发生反应，主要产物为氯气，D项正确； 故选B。 2．湖南大学王双印教授团队提出了一种独特的亲气亲水异质结构金-聚四氟乙烯/硅(Au-PTFE/Si)基光电极，在温和条件下于酸性电解液中进行固氮反应高效合成氨，装置如图所示。下列说法正确的是 A．N极的电势比M极的高 B．电解液中的H+向M极移动 C．N极的电极反应式为 D．电路中转移1.5mol电子时，产生氨气的体积为11.2L 【答案】C 【分析】由图可知，M极硫化合价升高，失去电子发生氧化反应，M为阳极，阳极电极反应：，N为阴极，氮气得到电子发生还原反应，阴极电极反应：； 【详解】A．M为阳极， N为阴极，N极的电势比M极的低，A错误； B．电解池中阳离子向阴极N极移动，B错误； C．由分析，N极的电极反应式为，C正确；   D．没有指明标准状况，不确定生成氨气的体积，D错误； 故选C。 3．习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业，一个单元槽的电解原理示意图如下，下列说法不正确的是 A．阴极的电极反应： B．在阳极，比容易失去电子 C．中间的离子交换膜选用阴离子交换膜 D．电解饱和食盐水可以得到三种重要的化工产品：、和 【答案】C 【分析】在左侧电极氯离子失去电子，发生氧化反应生成氯气，该电极为阳极，则右侧为阴极，阴极水中氢离子放电生成氢气，钠离子通过离子交换膜移向阴极，故离子交换膜为阳离子交换膜，据此分析解答。 【详解】A．阴极水中氢离子放电生成氢气，电极反应式为：，故A正确； B．在阳极，同时存在、，最终生成氯气，可知放电能力强于，故B正确； C．由上述分析可知钠离子通过离子交换膜移向阴极，故离子交换膜为阳离子交换膜，故C错误； D．电解饱和食盐水时阳极得到，阴极得到和，故D正确； 故选：C。 4．利用如图装置探究电化学装置工作原理。下列说法错误的是 材料X 离子导体Y 开关K的位置 结论 A 碳棒 海水 K置于N处 可减缓铁件的腐蚀，X电极有气体产生 B 锌棒 海水 K置于M处 可减缓铁件的腐蚀，该保护法为牺牲阳极保护法 C 纯铜 氯化铁溶液 K置于N处 通过电解反应可知，氧化性： D 纯铜 硫酸铜溶液 K置于N处 电路中有2mol电子转移，X电极溶解64g铜 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．开关 K 置于 N 处，则构成电解池。若 X 为碳棒， X 和电源的正极相连，碳棒是阳极，海水中氯离子失去电子被氧化为氯气，X电极有气体产生；铁件为阴极被保护，A正确； B．开关 K 置于 M 处，则构成原电池。锌比铁活泼，锌是负极，铁是正极被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法，B正确； C．开关 K 置于 N 处，则构成电解池。若 X 为铜， X 和电源的正极相连，铜是阳极失去电子被氧化为铜离子，阴极上铁离子得到电子被还原，此为电解池装置不能说明氧化性：，C错误；   D．开关 K 置于 N 处，则构成电解池。若 X 为铜， X 和电源的正极相连，铜是阳极失去电子被氧化为铜离子：，则电路中有2mol电子转移，X电极溶解64g/mol×1mol=64g铜，D正确； 故选C。 5．电解在工业上的应用非常广泛。下列说法正确的是           A．图甲中透过离子交换膜向极移动 B．图甲中离子交换膜的作用是隔离氯气与氢气和氢氧化钠，防止反应 C．用图乙装置电解精炼铜，一段时间后，电解质溶液浓度保持不变 D．用图乙装置进行铁片镀铜，a电极是铜 【答案】B 【分析】由图甲可知，m极氯元素化合价升高为阳极，n极为阴极，图乙装置电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，据此作答。 【详解】A．图甲中Na+透过离子交换膜向n极(阴极)移动，故A错误； B．图甲中采用阳离子交换膜，气体分子和阴离子不能透过交换膜，故离子交换膜的作用是隔离氯气与氢气和氢氧化钠，防止反应，故B正确； C．用图乙装置电解精炼铜，一段时间后，电解质溶液浓度减小，故C错误； D．用图乙装置进行铁片镀铜，a极为阴极，电极材料为Fe，故D错误； 答案选B。 6．“绿水青山就是金山银山”，利用原电池原理可以处理氮的氧化物和尾气，其原理如图所示。下列有关说法错误的是 A．电极b的电极反应式为： B．电极a电势高于电极b C．通过阴离子交换膜由电极a向电极b迁移 D．标准状况下，若共收集到，理论上电路中转移电子 【答案】A 【分析】左边是二氧化氮变为氮气，化合价降低，作正极，右边氨气变为氮气，化合价升高，作负极。 【详解】A．电极b是氨气变为氮气，电解液为碱性环境，其电极反应式为：，故A错误； B．根据前面分析，电极a为正极，则电极a电势高于电极b，故B正确； C．电极a的电极反应式为，根据原电池“同性相吸”，则通过阴离子交换膜由电极a向电极b迁移，故C正确； D．根据电极a和电极b的电极反应式得到转移24mol电子，生成7mol氮气，标准状况下，若共收集到(0.7mol)，理论上电路中转移2.4mol电子即电子，故D正确。 综上所述，答案为A。 7．2021年7月，国内某高校课题组首次实现了常温常压下电催化固氮，该技术关键是制作具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd-sPNSs)催化剂材料，并将其负载于电极钛板，固氮原理如图所示： 图中，电解质溶液为0.1mol·L-1KOH溶液。下列说法正确的是 A．具有拉伸应变的钯多孔纳米片(Pd-sPNSs)催化剂吸附N2分子即为固氮 B．接通电源后，电极a附近的pH减小 C．电极b为阳极，每消耗22.4LN2，同时消耗12molOH－ D．两室之间为阴离子交换膜，理论上一段时间后需添加一定量的KOH补充 【答案】D 【分析】根据图中信息分子电极a是水中氢离子得到电子变为氢气，发生还原反应，因此电极a为阴极，电极b是氮气失去电子变为硝酸根，发生氧化反应，因此电极b为阳极。 【详解】A．催化剂吸附N2分子不是固氮，固氮是单质氮气变为化合态的氮，故A错误； B．接通电源后，电极a是水电离出的氢离子得到电子变为氢气，溶液中有大量氢氧根，因此电极a附近的pH增大，故B错误； C．由于缺少气体所处的温度和压强，无法计算22.4LN2物质的量，故C错误； D．根据，，两电极得失电子守恒，则右边消耗的氢氧根物质的量多，左边的氢氧根移动到右边，因此两室之间为阴离子交换膜，理论上一段时间后需添加一定量的KOH补充，故D正确。 综上所述，答案为D。 8．甲醇电解法制比电解水法制的氢原子的利用率更高、电解电压更低，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．质子交换树脂只允许通过 B．a极是电源的负极，它与电解池的阴极相连 C．每产生22.4L，外电路中要通过6电子 D．参与反应的甲醇与生成的氢气的质量之比为16∶3 【答案】C 【分析】根据图中信息左边生成氢气，是氢离子得到电子变为氢气，故a为负极；右边生成二氧化碳，是甲醇中−2价碳失去电子变为二氧化碳，b为正极。 【详解】A．根据图中信息左边生成氢气，是氢离子得到电子变为氢气，右边生成二氧化碳，是甲醇中−2价碳失去电子变为二氧化碳即电极反应式为，右边氢离子不断移向左边，因此质子交换树脂只允许通过，故A正确； B．根据A选项分析，左边是氢离子得到电子变为氢气，则a极是电源的负极，它与电解池的阴极相连，故B正确； C．根据，则每产生1mol，外电路中要通过6电子，而缺少标准状况下，故C错误； D．阳极电极反应式为，阴极电极反应式为，根据电路中电子转移相等，则参与反应的甲醇与生成的氢气的物质的量之比为1:3，其质量之比为16∶3，故D正确。 综上所述，答案为C。 9．用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取Na2SO4溶液并用图2装置按i→iv顺序依次完成实验。 实验 电极Ⅰ 电极Ⅱ 电压/V 关系 i 石墨1 石墨2 a a>d>c>b>0 ii 石墨1 新石墨 b iii 新石墨 石墨2 c iv 石墨1 石墨2 d 下列分析正确的是 A．a>0，说明实验i中形成电解池 B．b>0，是因为ii中两个电极表面吸附的O2量不同 C．c>0，说明iii中电极I上有H2发生反应 D．d>c，是因为电极I上吸附O2的量：iv>iii 【答案】D 【分析】按照图1电解溶液，石墨1为阳极，发生反应：，石墨1中会吸附少量氧气；石墨2为阴极，发生反应：，石墨2中会吸附少量氢气；图2中电极Ⅰ为正极，氧气发生还原反应，电极Ⅱ为负极，据此分析回答。 【详解】A．实验i中电压a>0，说明形成了自发进行的氧化还原反应，为原电池，A错误； B．实验ii中电极Ⅰ为吸附O2的石墨1，电极Ⅱ为新石墨（无吸附H2），原电池需还原剂（H2）和氧化剂（O2），若两电极仅吸附O2（均为氧化剂），无法形成电势差，b>0是因为新石墨可能吸附微量H2（还原剂），B错误； C．实验iii中电极Ⅱ为吸附H2的石墨2（还原剂，负极），电极Ⅰ为新石墨（吸附O2，氧化剂，正极），正极（电极Ⅰ）上是O2得电子发生还原反应，C错误； D．实验iv中电极Ⅰ为石墨1（吸附O2）、电极Ⅱ为石墨2（吸附H2），实验iii中电极Ⅰ为新石墨（吸附O2极少）、电极Ⅱ为石墨2（吸附H2），d>c是因为iv中电极Ⅰ（石墨1）吸附的O2量远多于iii中电极Ⅰ（新石墨），O2作为正极氧化剂，量越多反应越充分，电压越高，D正确； 故选D。 10．使用惰性电极及阳离子交换膜和阴离子交换膜电解磷酸钠溶液同时制备氢气、氧气、氢氧化钠溶液和磷酸溶液四种产品。是气体出口，下列说法错误的是 A．电极材料分别为石墨棒和铁棒 B．两口开始时分别输入稀磷酸溶液和稀氢氧化钠溶液 C．口输出的溶液，反应生成溶质的物质的量比为 D．若G口输入次磷酸钠溶液，则A口输出的是次磷酸溶液 【答案】A 【分析】电解磷酸钠溶液同时制备氢气、氧气、氢氧化钠溶液和磷酸溶液四种产品，结合题图可知，左侧为阳极区，右侧为阴极区，G口输入磷酸钠溶液，阳极区水电解生成氧气和H+()，阴极区水电解生成氢气和OH-()，阳极区生成的H⁺与移入的结合生成H3PO4，阴极区生成的OH-与移入的钠离子结合生成NaOH。 【详解】A．题目明确使用惰性电极，铁棒为活性电极，若b电极为铁棒，阴极虽主要是H⁺放电，但题目要求“惰性电极”，故b电极不能为铁棒，A错误； B．由分析可知，阳极区的产物为H3PO4，阴极区的产物为NaOH，两口开始时分别为稀磷酸溶液和稀氢氧化钠溶液，可增强溶液的导电性，B正确； C．A口输出H3PO4，B口输出NaOH，由于电荷守恒，当电路中转移3 mol 电子时，有1 mol 穿过阴离子交换膜与H+结合生成1 mol H3PO4，同时，有3 mol Na+穿过阳离子交换膜与OH-结合生成3 mol NaOH，故生成H3PO4与NaOH的物质的量比为1:3，C正确； D．若G口输入次磷酸钠（NaH2PO2）溶液，次磷酸根（）穿过阴离子交换膜进入阳极区与H＋结合生成次磷酸（H3PO2），则A口输出次磷酸溶液，D正确； 故答案选A。 11．一种利用电化学驱动硝酸盐产氨的工作原理如图。下列说法正确的是 A．电极X与电源的正极相连 B．电解一段时间后，左侧电极室溶液的碱性增强 C．电子流动方向：负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极 D．若完全转化为，则理论上生成的 【答案】B 【分析】根据工作原理装置图，可以确定阴极为得到电子转变为，电极反应式；阳极电极反应，据此分析。 【详解】A．左侧电极室中转化为NH3，N元素化合价从+5降低到-3，发生还原反应，故电极X为阴极，应与电源负极相连，A错误； B．左侧阴极反应为得电子生成NH3，反应式可能为（或生成NH3·H2O），生成OH-使左侧溶液碱性增强，B正确； C．电子只能在导线中流动，不能通过电解质溶液（溶液中为离子导电），电子流动方向应为“负极→阴极，阳极→正极”，C错误； D．阴极生成1molNH3转移8mol电子（N：+5→-3，得8e-），阳极生成1molCl2转移2mol电子（2Cl-→Cl2，失2e-）。由电子守恒：8n(NH3)=2n(Cl2)，则n(NH3):n(Cl2)=1:4，D错误； 故选B。 12．水系可充电铝金属电池具有成本低廉、资源丰富、理论能量密度大、安全性高等优点。一种以为正极、合金(可形成微型原电池，有析出)为负极、三氟甲磺酸铝为电解质的水系可充电铝金属电池的放电原理如图所示。 已知：三氟甲磺酸是一种有机强酸。 下列说法正确的是 A．充电时，合金与电源的正极相连 B．充电时，阳极反应式为 C．放电时，电子由电极经水溶液移向合金电极 D．放电时，当电路中有0.3 mol电子流入正极时，合金质量减少2.7 g 【答案】B 【详解】A．充电时，原电池的负极（Al-Zn合金）应作为电解池的阴极，与电源负极相连，A错误； B．放电时正极反应为还原反应：，充电时阳极为该反应的逆过程（氧化反应），即，B正确； C．放电时电子由负极（Al-Zn合金）经外电路流向正极（MoTe2电极），电解质溶液中通过离子导电，电子不能进入溶液，C错误； D．放电时Al-Zn合金为负极，虽主要发生Al失电子反应（），但合金可形成微型原电池析出H2，说明部分电子用于析氢腐蚀（不经过外电路），故电路中0.3 mol电子转移时，实际消耗的合金质量大于仅Al反应的2.7 g，D错误； 故答案选B。 13．可利用如图装置由甲醇()制备甲酸或甲酸盐，电极均为惰性电极，工作原理如图所示。 (1)电解过程中阳极上发生反应的电极反应式为 。 (2)若有通过质子交换膜时，则该装置生成和共计 mol。 【答案】(1) (2)1.5 【分析】从图分析可知，左侧由甲醇变成甲酸，加入O原子的同时失去H原子，在有机反应中，去H或者加O的反应为氧化反应，即甲醇变成甲酸失去电子，故左侧为阳极，电解过程中阳极电极反应式为：；右侧为阴极，阴极反应为：CO2+2H++2e-=HCOOH； 【详解】（1）从图分析，左侧由甲醇变成甲酸，加入O原子的同时失去H原子，在有机反应中，去H或者加O的反应为氧化反应，即甲醇变成甲酸失去电子，故左侧为阳极，电解过程中阳极电极反应式为：； （2）阴极反应为：CO2+2H++2e-=HCOOH，当有2 mol H+通过质子交换膜时，阳极产生0.5 mol甲酸，阴极产生1mol甲酸，故装置中生成HCOO-和HCOOH共计1.5 mol。 14．化学能与电能的相互转化在生产、生活中应用广泛。 回答下列问题： (1)二次电池是一种以盐酸和氯化钠混合溶液为电解液的新型电池，其工作原理：。 ①放电时，正极反应式为 。 ②充电时，阴极反应式为 。 ③放电时，产生库仑电量，生成HCl的物质的量为 （用含96500和的代数式表示；已知：转移1 mol电子所产生的电量为96500库仑）。 (2)一种用双极膜电渗析法将卤水中的转化为的装置如图所示（已知双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移）。 ①生成气体A的电极反应式为 。 ②X膜为 离子交换膜（填“阴”或“阳”）。 ③若产生1 mol气体B，则Ⅱ室中理论上可生成 。 ④电解一段时间后，Ⅳ室中NaOH溶液浓度增大的原因是 。 【答案】(1) (2) 阴 2 钠离子通过阳离子交换膜Y进入Ⅳ室，双极膜中氢氧根离子进入Ⅳ室，使得Ⅳ室得到较浓氢氧化钠溶液 【分析】（1）由总反应可知，放电时，正极的氯化银得到电子被还原：，负极Sb失去电子被氧化为：；充电时，电极反应与充电时相反； （2）由离子移动方向，Pt电极为阳极、石墨电极为阴极，Pt电极上氢氧根离子失去电子被氧化为氧气即气体A：，Ⅱ室中和氢离子生成：，Ⅲ室中氯离子通过阴离子交换膜X进入Ⅱ、钠离子通过阳离子交换膜Y进入Ⅳ室，使得Ⅲ室得到较稀氯化钠溶液，石墨电极的水得到电子被还原为氢气B：，双极膜中氢氧根离子进入Ⅳ室，使得Ⅳ室得到较浓氢氧化钠溶液； 【详解】（1）①由分析，放电时，正极反应式为。 ②充电时，原来的负极与外接电源负极相连，为阴极，阴极反应式为。 ③由总反应可知，放电时，转移12个电子，生成10个HCl，则放电时，产生库仑电量，生成HCl的物质的量为； （2）①由分析，生成气体A的电极反应式为。 ②由分析，X膜为阴离子交换膜。 ③石墨电极的水得到电子被还原为氢气即气体B：，若产生1 mol气体B会转移2mol电子，则Ⅱ室中理论上可生成2。 ④电解一段时间后，Ⅳ室中NaOH溶液浓度增大的原因是钠离子通过阳离子交换膜Y进入Ⅳ室，双极膜中氢氧根离子进入Ⅳ室，使得Ⅳ室得到较浓氢氧化钠溶液。 15．电化学在生活中的应用广泛，请根据电化学原理回答下列问题。 (1)图a中，电流表指针发生偏转，则电极Ag上发生的电极反应式为 ；反应进行一段时间后正极区溶液pH将 (填“增大”或“减小”或“基本不变”)。 (2)以石墨为电极电解饱和氯化钠溶液，总反应的化学方程式为 。 (3)钢铁吸氧腐蚀正极的电极反应式为 ，利用电解原理保护钢铁的方法为 。 (4)华中科技大学武汉国家光电研究中心孙永明教授课题组利用一种“蓝”石墨电极(基固态电解质界面膜)，实现了锂离子电池的极速充电和长循环寿命，工作原理如下图所示。 ①放电时，M极发生的电极反应为： 。 ②当电路中通过电子时，理论上两电极的质量变化差为 g。 【答案】(1) Ag++e-=Ag 基本不变 (2) (3) 外加电流法 (4) 14 【分析】(1)根据图中两电极的活泼性，Cu为负极，Ag为正极。 (2)以石墨为电极电解饱和氯化钠溶液，根据阳极放电顺序，阳极为放电生成，阴极是水电解得。 (3)根据钢铁吸氧腐蚀可知铁在负极失电子，氧气在正极得电子，吸氧腐蚀溶液的pH>4.6。 (4)由图可知，N充电由→，数减少，失电子，发生氧化反应为阳极，放电时为正极。M放电时为负极，充电时为阴极。 【详解】（1）电极Ag上发生得电子的还原反应，故正极电极反应式为Ag++e-=Ag；根据电极反应式可知，反应进行一段时间后正极区溶液的pH基本不变。 （2）根据分析，以石墨为电极电解饱和氯化钠溶液，总反应的化学方程式为。 （3）钢铁吸氧腐蚀正极的电极反应式为；利用电解池保护钢铁，需让钢铁作阴极防止钢铁失电子，这种方法称为外加电流法。 （4）①放电时，M极作为负极，根据M极物质变化可知是由，发生的电极反应为。 ②当电路中通过1 mol电子时，发生反应的为1mol，正负两极质量一增一减，理论上两电极的质量变化差为14  g。 建议时间：15分钟 1．（2025·全国卷）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。 电解时，下列说法错误的是 A．阳极区下降 B．从阴极区向阳极区迁移 C．阴极发生反应 D．阴极转化，阳极将生成 【答案】D 【分析】根据图示，电解时，左侧电极连接电源负极，为阴极区，发生还原反应，电极反应式为：；右侧电极连接电源正极，为阳极区，发生氧化反应，电极反应式为：。 【详解】A．根据分析，阳极区消耗了，下降，A正确； B．阴极区生成了，阳极区消耗了，按照离子移动方向，从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移，B正确； C．根据分析阴极发生还原反应，电极反应式为：，C正确； D．阴极转化，转移，此时阳极将生成，D错误； 故选D。 2．（2025·云南卷）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 【答案】C 【分析】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为：，阴极发生的反应为：，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极反向移动，据此解答。 【详解】A．由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为：，A正确； B．水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，降低了浓度，可促进双极膜中水的电离，B正确； C．由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极反向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阴离子交换膜，C错误； D．Ⅳ室每生成，则转移1mol电子，有1mol氢离子移到Ⅱ室中，生成，D正确； 故选C。 3．（2025·河北卷）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置，其示意图如下： 已知：参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A．电极上发生的反应： B．产生标准状况下时，理论上可转化的 C．再锂化过程中，向电极迁移 D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高 【答案】B 【分析】由装置图可知，该装置中有直流电源，为电解池，则 转化为过程中，Co元素化合价由降为+3，得电子发生还原反应，为阴极，电极反应式为，Pt电极为阳极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为，据此回答。 【详解】A．由分析知，电极上发生的反应：，A错误； B．由电极反应式可知，产生标准状况下5.6L(即0.25 mol) 时转移1 mol 电子，理论上转化的，B正确； C．为阴离子，应向阳极移动，即向Pt电极迁移，C错误； D．由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极产生、消耗，酸性增强，则阳极附近pH降低，D错误； 故选B。 4．（2024·湖南卷）在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是 A．电解时，向Ni电极移动 B．生成的电极反应： C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成的同时，生成 【答案】B 【分析】由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，作阴极，发生还原反应，电解质溶液为KOH水溶液，则电极反应为：；Pt电极失去电子生成，作阳极，电极反应为：，同时，Pt电极还伴随少量生成，电极反应为：。 【详解】A．由分析可知，Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即向Pt电极移动，A错误； B．由分析可知，Pt电极失去电子生成，电解质溶液为KOH水溶液，电极反应为：，B正确； C．由分析可知，阳极主要反应为：，阴极反应为：，则电解过程中发生的总反应主要为：，反应消耗，生成，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误； D．根据电解总反应：可知，每生成1mol，生成0.5mol，但Pt电极伴随少量生成，发生电极反应：，则生成1molH2时得到的部分电子由OH-放电产生O2提供，所以生成小于0.5mol，D错误； 故选B。 5．（2023·浙江卷）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是    A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为： C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 【答案】B 【详解】A．电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确； B．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：，故B错误； C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的溶液，故C正确； D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。 综上所述，答案为B。 6．（2021·全国乙卷卷）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。 下列叙述错误的是 A．阳极发生将海水中的氧化生成的反应 B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的 C．阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气 D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理 【答案】D 【分析】海水中除了水，还含有大量的Na+、Cl-、Mg2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl-会优先失电子生成Cl2，阴极区H2O优先得电子生成H2和OH-，结合海水成分及电解产物分析解答。 【详解】A．根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确； B．设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH-在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确； C．因为H2是易燃性气体，所以阴极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确； D．阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D错误。 故选D。 7．（2021·天津卷）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是 A．a是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D．当完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下) 【答案】C 【分析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，据此解答。 【详解】A．由分析可知，a是电源的负极，故A正确； B．石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确； C．随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误； D．当完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式，产生氧气为0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D正确； 故选C。 8．（2024·重庆卷）(四乙基铅)能提高汽油的辛烷值，可电解合成。电解池的阳极为，阴极为碳钢，电解液为溶有格氏试剂()的有机体系。 ①阳极上生成的电极反应式为 。 ②为了实现阴极产物的循环利用，电解一段时间后，需在阴极区不断加入适量的，其原理是 。 ③为减少铅污染，被限制使用。是一种潜在替代品，其电解合成的原理如图所示(为催化剂)。总反应化学方程式为 ；外电路转移电子时，理论上可生成的物质的量为 。 【答案】 阴极得到电子发生还原反应生成镁单质：，在阴极区不断加入适量的，发生反应，实现阴极产物的循环利用 0.5 【详解】①电解池的阳极为，阳极上Pb失去电子发生氧化反应生成，电极反应式为。 ②阴极得到电子发生还原反应生成镁单质：，在阴极区不断加入适量的，发生反应，实现阴极产物的循环利用； ③由图，A极二氧化碳得到电子发生还原生成CO和：，CO和再和Pt2+反应生成：，则总反应为二氧化碳和甲醇反应生成和水：；反应中电子转移为，则外电路转移电子时，理论上可生成的物质的量为0.5。 9．（北京卷）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示 (1)溶液A的溶质是 ； (2)电解饱和食盐水的离子方程式是 (3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 (4)电解所用的盐水需精制。去除有影响的、，，，[＞]。 精致流程如下（淡盐水和溶液A来电解池）： ①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是 。 ②过程Ⅰ中将转化为N2的离子方程式是 ③的溶解度比的小，过程Ⅱ中除去的离子有 ④经过程Ⅲ处理，要求盐水中c 中剩余的含量小于5mg /L，若盐水b中的含量是7.45 mg /L，则处理10m3盐水b，至多添加10%溶液 kg（溶液体积变化忽略不计）。 【答案】(1)NaOH (2) (3)Cl2与水的反应为Cl2+H2OHCl+HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出 (4) Mg(OH)2 Ca2+和 1.76 【分析】盐水中加入氢氧化钠溶液和镁离子生成氢氧化镁沉淀，盐泥a中含有氢氧化镁、泥沙等；淡盐水中氯气能和铵根离子发生氧化还原反应生成氮气和氯离子；盐水a加入碳酸钡和硫酸根离子、钙离子生成硫酸钡沉淀、碳酸钙沉淀得到盐泥b；淡盐水中氯气和氢氧化钠生成的次氯酸钠具有强氧化性，盐水b中加入亚硫酸钠和次氯酸钠反应生成硫酸钠和氯化钠，盐水c最终制得精制盐水； 【详解】（1）装置图中氯气和氢气生成的位置判断，生成氯气的电极为阳极，故左边电极为阳极，右边电极为阴极；溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气，氢氧根离子浓度增大，溶液A为NaOH溶液； （2）电解饱和食盐水，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，氢离子在阴极得到电子生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大生成氢氧化钠，反应的离子方程式：； （3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3的作用是促使化学平衡Cl2+H2OHCl+HClO向左移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出，故答案为Cl2与水的反应为Cl2+H2OHCl+HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出； （4）①由分析可知，过程I是将Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀除去，即盐泥a中除泥沙外，还含有的物质是Mg(OH)2； ②将转化为N2的氧化剂是Cl2，对应的离子方程式是； ③过程II是利用沉淀溶解平衡原理，将溶液中的Ca2+和分别转化为CaCO3和BaSO4沉淀除去； ④NaClO与Na2SO3溶液反应的化学方程式为：，若盐水b中NaClO的含量是7.45mg/L，10m3盐水b含有次氯酸钠7.45mg/L×10×103L÷1000g/mg=74.5g，则处理10m3盐水b时至少需要10% Na2SO3溶液 ×126g/mol÷10%=1260g=1.26kg ；若盐水c中剩余Na2SO3的含量为5mg/L，10m3盐水含有亚硫酸钠5mg/L×10×103L÷1000g/mg=50g，则还需添加10% Na2SO3溶液=500g=0.5kg，因此至多添加10% Na2SO3溶液的质量为1.26kg+0.5kg=1.76kg。 10．（新课标卷）粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极 (填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为 ；若粗铜中还含有Au､Ag､Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为 。    【答案】Cu2++2e-= Cu Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2+的形式进入电解质溶液中 【分析】粗铜应该放在阳极，c是阳极；d是阴极，发生还原反应 Cu2++2e-=Cu；粗铜中的Au、Ag在电解槽中的下方，以单质形式沉积在c（阳极）下方；Fe以Fe2+的形式进入电解液中。 【详解】①在粗铜的电解过程中，粗铜板作阳极，应是图中电极c； ②在电极d为阴极，发生的电极反应式为Cu2++2e-=Cu； ③若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，Au、Ag的活泼性弱于铜，所以Au、Ag以单质形式沉积在阳极下方，铁比铜活泼，会失电子生成Fe2+，Fe2+氧化性弱于Cu2+，所以Fe以Fe2+形式进入电解液中。 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 $