2026届高三化学一轮复习 第12讲-电解池原理及应用专题 讲义

该高中化学讲义聚焦电解池原理及应用专题，覆盖电解原理、电极反应规律、电化学计算及氯碱工业等核心考点，按“原理-规律-应用”逻辑架构知识网络，通过知识梳理（如CuCl₂电解实验分析）、方法指导（电极反应式书写四步法）、真题精讲（分考点例题）及实战演练，系统构建复习体系。 讲义以典型案例驱动教学，如通过CuCl₂电解实验现象推导电极反应，培养科学思维；设计分层练习（基础巩固到综合应用）和高考真题对接（如电化学计算例9-12），强化科学探究与实践能力。帮助学生建立解题模型，提升应考效率，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

( 电解池原理 及其应用 专题 ) ( 第12讲 ) ( 知识网络 ) ( 知识点睛 ) 板块一 电解原理 一、电解池原理 定义 使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程 特点 将电能转化为化学能；借助电流使非自发进行的氧化还原反应得以发生 形成条件 ①与电源相连的两个电极； （电极可以是惰性电极如Pt、Au、石墨，或活泼电极如Zn、Fe、Cu、Ag等） ②电解质溶液（或熔融电解质）； ③形成闭合回路；有盐桥或离子交换膜相连 电子流向 电源负极阴极阳极电源正极 离子 移动方向 阳离子阴极阴离子； 阴离子阳极阳离子 电解池构造 电极判断 【教学建议】1.这里需要注意的是，以点带面，需要将CuCl2的电解解释的非常清楚，包括操作，现象，原理，电极反应式总反应式等，电子流动方向以及有膜无膜体系下离子的流动，尽管简单但很重要。 2.强调，电解是最强的氧化还原手段，很多一般情况下不能自发进行的氧化还原反应在电解条件下得以发生，如Cu和稀H2SO4，一般不能反应生成氢气，但设计成电解池可以实现，Cu+H2SO4 CuSO4+H2↑。 3.注意带有离子交换膜的电解池在分析时的细节； 二、电解规律与类型 1． 电解规律 规律 详解 阳极上 失电子的规律 活性 电极 若电极金属在活动性顺序表Ag（包括Ag）之前，则这些金属首先失去电子进入溶液，此时溶液中其他离子不再失电子。 如Fe做阳极电极时， Fe优先在阳极发生氧化反应失电子， 电极反应为：Fe－2e- =Fe2+ 惰性 电极 若阳极电极为金、铂、石墨等惰性电极时，由于惰性电极很难失电子，因此主要是溶液中的阴离子失电子，一般阴离子还原性越强则越易失电子，阴离子放电顺序为：S2->I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子； 注意：非最高价含氧酸根离子的失电子能力一般比OH-要强，如SO32-先于OH-失电子等。 可总结为： 活泼阳极（Zn、Fe、Cu、Ag）>无氧酸根离子>OH->最高价含氧酸根离子>F- 阴极上 得电子的规律 阴极上一般由溶液中阳离子获得电子，阳离子氧化性越强则越易得电子，阳离子放电顺序一般为： Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(盐溶液) >Al3+>Mg2+>Na+ 总结 （惰性电极） 对阴阳离子在两极上放电顺序的考查，实际可看作是对离子氧化还原性强弱的考查，不过放电顺序与离子性质、溶液浓度、电流强度、电极材料等都有关，相对比较复杂，不应将放电顺序绝对化，故以上仅是一般规律。 【教学建议】1.阴阳极的放电顺序及相关规律是电解池原理的关键和难点所在，需要多举实例加以说明，并且始终贯穿一点，后续的所有电解池问题都要用此放电顺序加以分析得出结论； 2.阴极不管是什么材料（无论惰性电极还是活泼金属电极）电极本身都不反应，一定是溶液中或熔融状态电解质中的阳离子得电子； 3.需要特别指出的是电镀时，Zn2+、Fe2+、Ni2+等离子（一般放电顺序在H+之前的阳离子）在其浓度较大时，会先于H+得电子析出，造成此违背一般放电顺序的原因是超电势的存在。 4.提醒学生注意，对于一些特殊离子或物质的放电需要根据具体题意分析，比如醛之类的有机物放电，判断价态比较困难，需要根据有机物得氧失氧或加氢去氢来间接判断。如酸性环境下，乙醛若在阳极失电子，则：CH3CHO-2e-+H2O=CH3COOH+2H+；若在阴极得电子，则CH3CHO+2e-+2H+ =CH3CH2OH； 2． 电解产物的判断 3． 电解类型（惰性电极）（A、B、C、D分别为二、1表格中的分区） 电解 类型 盐的 类型 举例 阴极 阳极 电解 物质 复原 总体 现象 反应式 现象 反应式 pH 反应式 电解 水型 C的酸 含氧酸 H2SO4 ↑ 2H++2e- =H2↑ ↑ 4OH--4e- =2H2O+O2↑ H2O H2O ↓ 2H2O2H2↑+O2↑ A的碱 强碱 NaOH ↑ 2H++2e- =H2↑ ↑ 4OH--4e- =2H2O+O2↑ H2O H2O ↑ 2H2O2H2↑+O2↑ A—C 活泼金属的 含氧酸盐 Na2SO4 ↑ 2H++2e- =H2↑ ↑ 4OH--4e- =2H2O+O2↑ H2O H2O 不变 2H2O2H2↑+O2↑ 电解 电解 质型 B—D 不活泼金属的无氧酸盐 （氟化物除外） CuCl2 析出 Cu Cu2++2e- =Cu 黄绿↑ 2Cl--2e- =Cl2↑ CuCl2 CuCl2(s) 不定 CuCl2Cu+Cl2↑ D的酸 无氧酸（除HF外） HCl ↑ 2H++2e- =H2↑ 黄绿↑ 2Cl--2e- =Cl2↑ HCl HCl(g) ↑ 2HClH2↑+Cl2↑ 放氢 生碱 型 A—D 活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外） NaCl ↑ 2H++2e- =H2↑ 黄绿↑ 2Cl--2e- =Cl2↑ NaCl +H2O HCl(g) ↑ 2NaCl+2H2O 2NaOH+ H2↑+Cl2↑ 放氧 生酸 型 B－C 不活泼金属的 含氧酸盐 CuSO4 析出 Cu Cu2++2e- =Cu ↑ 4OH--4e- =2H2O+O2↑ H2O+ CuSO4 CuO CuCO3 ↓ 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4 AgNO3 析出 Ag Ag++e- = Ag ↑ 4OH--4e- =2H2O+O2↑ H2O+ AgNO3 Ag2O Ag2CO3 ↓ 4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3 【教学建议】上述四大类型的典型电解反应，是电解反应最基础的模型，因此需要详细解释清楚。讲解时应逐一画图分析，按照CuCl2溶液的思路分析； 三.电解池电极反应方程式的书写 书写方法 已知两个电极方程式 写总反应方程式 使两个电极反应式得失电子数相等后，再将两式相加，消去相同的化学式即可。但要注意：有水参与的电解反应电极反应不能相加得总方程； 已知总方程式 写电极方程式 分为四步（与原电池的方法联合记忆）： ①判物质，标得失；②选离子，配电荷；③配系数，巧用水；④两式加，验总式。 根据信息 反应现象或反应装置 写电极反应方程式 ①首先要判定是否为电解池。详细内容可参照原电池 ②对于电解池，首先要考虑阳极材料，若为惰性电极，溶液中的阴离子被氧化失电子；若为活性电极，则先被氧化失电子的是电极本身。 ③若溶液中阴阳离子有多种，则先根据离子放电顺序来判定什么离子先放电，什么离子后放电，再写出电极方程式。 ④如可以通过实验的现象直接判断出最终的电极产物，则可以根据判断出的反应物和产物先写出总反应方程式，之后利用差值法写出电极反应式。 差值法 书写电极反应式 阴阳极反应式之和则为总反应的方程式。一般先写出反应的总方程式和较易写出的电极反应式，然后用总方程式减去较易写出的电极反应式得较难写的电极反应式。 注意：电解池电极方程式的书写与原电池的电极反应式书写的注意事项接近。重点是一方面要准确判断是电解池还是原电池，二是要注意电解质溶液的酸碱环境。 【教学建议】强烈建议应对应相关例题进行分析阐述； 三、电化学计算 1． 主要类型 ①计算两极产物的质量或是体积；②计算反应过程中转移电子的物质的量；③计算电解质溶液的pH；④计算阿伏伽德罗常数；⑤通过计算推断物质的化学组成。 2． 主要方法 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。计算依据是电路上转移的电子数相等。 ②根据关系式计算： 根据电路中得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，从而建立计算所需的关系式。 ③根据总反应式计算： 先写出电极反应式，再求出总反应方程式，最后根据总反应式列比例式计算。 【教学建议】强调无论是原电池还是电解池计算，其根本和核心的计算思想是得失电子守恒，只要牢牢抓住得失电子守恒，无论是单电池还多多池串联体系都可以轻松解决。 四、原电池与电解池的区别比较 原电池 电解池 区分依据 无外接电源 有外接电源 能量转化 化学能→电能 电能→化学能 反应特征 自发进行反应 非自发进行反应 电极名称 负极 正极 阳极 阴极 相对较活泼电极 相对不活泼电极 与正极相连 与负极相连 反应物质 电极或还原剂 阳离子或氧化剂 电极或阴离子 阳离子 得失电子 失电子 得电子 失电子 得电子 电极反应 氧化反应 还原反应 氧化反应 还原反应 电子流动方向 溶液中离子流向 可逆电池 板块二 电解原理的应用 电解食盐水 (氯碱工业) 电镀锌 (电镀) 电解精炼铜 (电解精炼) 电解法制Na/Mg/Al (电冶金) 装置 示意图 阴极 反应 2H++2H2 阴极区域酚酞变红 Zn2++2Zn Cu2++2Cu （精铜） 2Na++22Na 阳极 反应 2Cl--2Cl2 湿润的碘化钾淀粉 试纸变蓝 Zn-2Zn2+ Cu-2Cu2+ （粗铜） 当存在Zn、Fe、Ni等金属杂质时，先于Cu失电子形成金属阳离子；含有的Ag、Pt、Au等不会在阳极失电子，在阳极区沉积下来 2Cl--2Cl2 总反应 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2 — — 2NaCl2Na+Cl2 说明 (1)阴极室与阳极室用阳离子交换膜分开，允许阳离子Na+通过，阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子Cl2通过，这样能阻止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。 (2)食盐水需经净化，除Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-，一般加NaOH除Mg2+、Fe3+离子，加BaCl2除SO42-，加Na2CO3除Ca2+和过量Ba2+，最后加盐酸除过量OH-和CO32-。 (1)镀件必须作阴极。镀层金属作阳极。 (2)用含镀层阳离子的溶液作电镀液。 (3)电镀前后电镀液的浓度保持不变 (4)镀件需酸洗去除表面的锈。此时需要说明：当锌离子浓度较高时，锌离子会先于氢离子在阴极失电子。 (1)粗铜作阳极，溶解下来。精铜作阴极，有铜析出，阴极质量增加。 (2)阳极泥中含有Ag、Pt、Au等贵重金属。 (3)当粗铜中含有Zn、Fe、Ni等活泼金属时，电解质溶液中c(Cu2+)会不断减少，应定期的更换电解质溶液；一般情况下阳极减少Cu的质量小于阴极增加铜的质量。 (1)制备金属钠，用熔融的NaCl，而不是NaCl的水溶液； (2)制备金属镁，用熔融的MgCl2，不用熔融MgO或MgCl2的水溶液； (2)制备金属铝，用熔融的Al2O3并且用冰晶石（Na3AlF6）作助融剂（降低融解温度），不用熔融的AlCl3(共价化合物，不导电)，也不能用AlCl3水溶液。 【教学建议】上述四种应用是最重要和最基础的，需要熟练牢固掌握。但是在具体问题中，还要注意题目的变化，不要生搬硬套，比如在无膜电解食盐水时，其产物是NaClO和H2，无NaOH和Cl2生成； ( 例题精讲 ) 考点1：电解池原理 【例1】 (江苏)某同学按如图所示的装置进行电解实验。 下列说法正确的是（ ） A．电解过程中，铜电极上有氢气产生； B．电解初期，主反应方程式为Cu+H2SO4=CuSO4+ H2↑； C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出； D．整个电解过程中，H+的浓度不断增大； 【答案】BC 【例2】（安徽）Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示，电解总反应为：2Cu+H2OCu2O+H2↑.下列说法正确的是（ ） A．石墨电极上产生氢气 B．铜电极发生还原反应 C．铜电极接直流电源的负极 D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成； 【答案】A 【例3】如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解。下列说法正确的是（ ） A．乙烧杯中d的电极反应为 2Cl-–2e- Cl2↑ B．a、c两极产生气体的物质的量相等 C．甲、乙两烧杯中溶液的pH均保持不变 D．乙烧杯中发生的反应为 2NaCl + 2H2O2NaOH + H2↑+ Cl2↑ 【答案】D 【例4】 ( CuSO 4 溶液 NaCl和酚酞溶液 电源 Pt Cu a b )如图，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极的电极反应是2Cl- - 2e- = Cl2↑ C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大 D．Pt极上有6.4 g Cu析出时，b极产生 2.24 L（标准状况）气体 【答案】B 【例5】（西安模拟）常温下，某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为5∶2，用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电解产物，可分为三个阶段。下列叙述不正确的是（ ） A．溶液pH不断增大，最后为7 B．阳极先析出Cl2，后析出O2 C．阴极始终只析出H2 D．电解最后阶段为电解水 【答案】A 【例6】下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法正确的是（ ） A．电解过程中阳极质量不断增加 B．电解过程中溶液的pH不断升高 C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况 D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1 【答案】C 【例7】（北京模拟） ( X Y 直流电源 石墨 石墨 图2 O 4 溶液 a b )若用图2装置（X、Y是直流电源的两极）分别进行下列各组实验，则下表中所列各项对应关系均正确的一组是（ ） 选项 电源 X极 实验前 U形管中液体 通电后现象或结论 A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是 4OH﹣﹣4e﹣＝2H2O＋O2↑ C 负极 KCl和CuCl2混合溶液 相同条件下，a、b两管中产生的气体总体积可能相等 D 负极 Fe(OH)3胶体和导电液 b管中液体颜色加深 【答案】C 【例8】 (重庆29)臭氧是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等。 （3）O3 可由臭氧发生器（原理如题29图）电解 稀硫酸制得。 ①图中阴极为_____（填“A”或“B”），其电极 反应式为 __． ②若C处通入O 2 ，则A极的电极反应式为 ． ③若C处不通入O 2 ，D、E处分别收集到L 和有L气体（标准情况），则E处收集的气 体中O 3 所占的体积分数为_____．（忽略 O 3 的分解）。 【答案】（3）①A；2H++2e—=H2↑ ②O2+4H++4e—=2H2O ③（x-2y）/y 考点2：电化学计算 【例9】Na2SO4和CuSO4的混合溶液1L，硫酸根离子的浓度为2mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L(标准状况)气体，则原溶液中c（Na+）为（ ） A．0.5mol/L B．1mol/L C．1.5mol/L D．2mol/L 【答案】D 【例10】电解100ml含c(H+)=0.30 mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是（ ） A．0.10 mol/L Ag+； B．0.02 mol/LZn2+； C．0.20 mol/LCu2+； D．0.20 mol/LPb2+ 【答案】C 【例11】以石墨电极电解200 mL CuSO4溶液，电解过程中电子转移物质的量n(e-)与产生气体体积V(g)（标准状况）的关系如下图所示。下列说法中，正确的是（ ） A．电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2 mol/L B．电解后所得溶液中c(H+)＝2 mol/L C．当n(e-)＝0.6 mol时，V(H2)∶V(O2)＝2∶3 D．向电解后的溶液中加入16 g CuO，则溶液可恢复为电解前的浓度 【答案】C 【例12】（年全国高考）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。 (1)接通电源，经过一段时间，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。 据此回答问题： ①电源的N端为__________极； ②电极b上发生的电极反应为__________________； ③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：__________________________； ④电极c的质量变化是__________g； ⑤电解前后各溶液的酸、碱性强弱是否发生变化，简述其原因是： 甲溶液：__________________________________________________________________； 乙溶液：__________________________________________________________________； 丙溶液：__________________________________________________________________； (2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？ ________________________________________________________________________ 【答案】(1)①正；②4OH－4e－===2H2O＋O2↑；③水减少的质量：100g×(1－)＝4.5g，生成O2的体积：××22.4 L·mol－1＝2.8 L；④16；⑤碱性增强，因为电解后，水量减少溶液中NaOH浓度增大；酸性增强，因为阳极上OH－生成O2，溶液中H＋离子浓度增加；酸碱性强弱没有变化，因为K2SO4是强酸强碱盐，浓度增加不影响溶液的酸碱性 (2)能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。 考点3：电解的应用 【例13】 (上海16)用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是（ ） A．用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片 B．用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片 C．用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D．用带火星的木条检验阳极产物 【答案】B 【例14】（海南9）利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确是（ ） A．电解时以精铜作阳极 B．电解时阴极发生还原反应 C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu =Cu2+ + 2e- D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥 【答案】BD 【例15】 (全国卷)用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的 A． CuSO4 B．H2O C．CuO D． CuSO4．H2O 【答案】C 【例16】(山东28)（4）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是 。 a．电能全部转化为化学能 b．粗铜接电源正极，发生氧化反应 c．溶液中Cu2+向阳极移动 d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 【答案】bd 【例17】 (全国课标36)（3）粗铜的电解精炼如右图所示。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】⑶ ；； 、以单质的形式沉积在（阳极）下方，以的形式进入电解液中 【例18】 (山东15)以KC1和ZnC12混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是 A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用 【答案】C 【例19】 (北京26)．（14分）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示。 ⑴溶液A的溶质是 。 ⑵电解饱和食盐水的离子方程式是 。 ⑶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： 。 【答案】⑴NaOH；⑵ ⑶Cl2在水中存在如下平衡：；加入H+之后，平衡向逆反应方向移动，降低Cl2在水中的溶解与反应。 【例20】 (海淀期末17)（2）目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。 ①上图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。写出阳极产生ClO2的电极反应式：__________。 ②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL（标准状况）时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为_________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因： _ ； 【答案】（2）①Cl- - 5e- + 2H2O = ClO2↑+ 4H+ ②0.01 ；在阴极发生2H+ + 2e- =H2↑，H+浓度减小，使得H2OOH- +H+的平衡向右移动，OH-浓度增大，pH增大。 【例21】 (门头沟一模25)工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。 （2）若采用无隔膜法电解冷的食盐水时，Cl2会与NaOH充分接触，导致产物仅是NaClO和H2。无隔膜法电解冷的食盐水相应的离子方程式为 。 （3）氯碱工业耗能高，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30％以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。 ①经精制的饱和NaCl溶液应从图中电解池的 （填写“左” 或“右”）池注入。 ②图中X是_______（填化学式）；图示中氢氧化钠溶液质量分数a％与b％的关系是 （填字母）。 A. a%=b% B. a%﹥b% C. a%﹤b% ③上述设计的主要优点有（写出一个方面）_______________________。 【答案】（2）Cl-+H2O电解ClO-+H2↑； （3） ① 左 ；② Cl2 ； C ③燃料电池可以补充电解池消耗的电能；提高产出碱液的浓度；降低能耗（其他合理答案均给分） 【例22】(海淀二模)加碘食盐中含有碘酸钾(KIO3)，现以电解法制备碘酸钾，实验装置如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，开始电解。下列说法正确的是（ ） A．a电极是阴极 B．a极区的KI最终转变为KIO3 C．阳极电极反应：4OH—－4e— ====2H2O＋O２↑ D．电解过程中OH—从a极区通过离子交换膜c进入b极区 【答案】B 【例23】（山东）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。 （1）以下为铝材表面处理的一种方法： ①碱洗的目的是洗去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时候常有气泡冒出，原因是 （用离子方程式表示）。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的 。 　 a．NH3 b．CO2 c．NaOH d．HNO3 ②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式 为 。取少量废电解液，加入NaHCO3，溶解后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是 。 （2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨做阳极的原因 是 。 （3）利用下装置，可以模拟铁的电化学防护。 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于 处。 若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为 。 【答案】（1）①2Al+2OH－+2H2O＝2AlO2－+3H2，b； ②Al-3e－＝Al3+； HCO3－与H＋反应使H＋浓度减小，产生Al(OH)3沉淀，（合理即给分） （2）补充溶液中消耗的Cu2+，保持溶液中Cu2+浓度恒定。 （3）N ；牺牲阳极的阴极保护法（或：牺牲阳极保护法） 【例24】 (海淀一模)（6）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电 解质，利用下图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。 ①写出阳极所发生反应的电极反应式： 。 ②在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原 因是（请结合化学用语解释）： 。 【答案】（6）① 2O2- - 4e- == O2↑（同时写出C + O2 == CO2不扣分） 或 C + 2O2- - 4e- == CO2↑ ( 一定条件 ) ( 通电 )②制备TiO2时，在电解槽发生如下反应： 2CaO === 2Ca + O2↑， 2Ca + TiO2 ====== Ti + 2CaO， 由此可见，CaO的量不变。 或：制备TiO2时，在电解槽发生如下反应： ( 一定条件 )阴极：2Ca2+ + 4e- == 2Ca 阳极：2O2- - 4e- == O2↑ 2Ca + TiO2 ====== Ti + 2CaO， 由此可见，CaO的量不变。 【例25】 (西城二模)（4）冶炼金属铝时，用石墨做电极电解熔融Al2O3。 液态铝在（填“阴”或“阳”） 极得到，电解过程中，阳极石墨需要不断补充，结合电极反应说明其原因是 。 【答案】（4）阴 ；在阳极发生反应2O2-– 4e— ＝O2↑，C+O2＝CO2，石墨由于被消耗需要不断补充 【例26】（四川）碘被称为“智力元素”，科学合理地补碘可防止碘缺乏症。碘酸钾（KIO3）是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如右图所示。 请回答下列问题： (1)碘是 （填颜色）固体物质，实验室常用 方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。 (2)电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应： 3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O， 将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。 电解时，阳极上发生反应的电极反应式为 ；阴极上观察到的实验现象是 。 (3)电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是否有I－。请设计一个检验电解液中是否有I－的实验方案，并按要求填写下表。 要求：所需药品只能从下列试剂中选择，实验仪器及相关用品自选。 试剂：淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。 实验方法 实验现象及结论 (4)电解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下： 步骤②的操作名称 ，步骤⑤的操作名称是 步骤④洗涤晶体的目的是 【答案】(1)紫黑色；升华 (2)2I－ - 2e－= I2(I－+6OH－ - 6e－=IO3－+3H2O)；有气泡产生 (3) 实验方法 实验现象及结论 取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉试液，观察是否变蓝。 如果不变蓝，说明无I－。(如果变蓝，说明有I－。) (4)冷却结晶；干燥；洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质 【例27】 (江苏17)下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。 （3）方法Ⅲ中用惰性电极电解溶液的装置 如右图所示。阳极区放出气体成分为    (填化学式)。 【答案】O2、SO2； 【例28】 (海淀一模)25.（2）电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。其中阴（阳）离子交换膜只允许阴（阳）离子通过。 ① 阴极的电极反应式为 。 ② 电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成分为CaCO3和Mg(OH)2，写出生成CaCO3的离子方程式 。 ③ 淡水的出口为a、b、c中的__________出口。 【答案】（2）①2H2O+2e- = H2↑+ 2OH-（2H++2e-=H2↑） ②Ca2++OH-+HCO3-= CaCO3↓+H2O ③ b 【例29】 (北京25)（4）当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽再生。再生示意图如下： ①在阳极放电的电极反应式是 。 ②当阴极室中溶液pH升至8以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理： 。 【答案】⑷ ① ； ②H+在阴极得电子生成H2，溶液中c(H+)降低，促使HSO3-电离生成SO32-，且Na+进入阴极室，吸收液得以再生； 【例30】 (西城期末22)（3）用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示。（电极材料为石墨） ①图中a极要连接电源的（填“正”或“负”）_______极， C口流出的物质是_______。 ②SO32－放电的电极反应式为 。 ③电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释 原因： 。 【答案】（3）①负（1分） 硫酸（1分） ② SO32－–2e－＋H2O＝SO42－+2H+（2分） ③H2OH++OH—，在阴极H+放电生成H2，c(H+)减小，水的电离平衡正向 移动，碱性增强（2分） 【例31】 (东城期末19)亚氯酸钠（NaClO2）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如下。 ( 气体a 气体b 气体a Ⅰ Ⅱ NaClO 3 Na 2 SO 3 A溶液 ClO 2 气体 NaOH 溶液 双氧水 NaClO 2 Na 2 SO 4 溶液 Ⅲ 离子隔膜电解池 ) （3）A的化学式是 ，装置Ⅲ中A在 极区产生。 【答案】（3）H2SO4 ； 阳。 【例32】(西城一模26)（3）电渗析装置如下图所示： ① 结合电极反应式解释阴极区HIx转化为HI的原理是 。 ② 该装置中发生的总反应的化学方程式是 。 【答案】（3）①在阴极区发生反应：Ix— +（x-1）e— == xI—，且阳极区的H+通过交换膜进入阴极区，得以生成HI溶液。 ②2HIx（x-1）I2 + 2HI 【例33】 (浙江)以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：下列说法不正确的是（ ） A．在阴极式，发生的电极反应为： B．在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区浓度增大，使平衡向右移动 C．该制备过程总反应的化学方程式为： D．测定阳极液中和的含量，若与的物质的量之比n(K)：n(Cr)为d，则此时铬酸钾的转化率为 【答案】 D 【例34】(天津10)工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它们会对人类及生态系统产生 很大的伤害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。 方法1：还原沉淀法 方法2：电解法 该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高， 产生Cr(OH)3沉淀。 ⑸用Fe做电极的原因为 。 ⑹在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释） 。 溶液中同时生成的沉淀还有 。 【答案】⑸阳极反应为Fe—2e-﹦Fe2+，提供还原剂Fe2+ ⑹2H++2e-﹦H2↑ ， Fe(OH)3 【例35】(朝阳期末14)．某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意图如右，下列说法不正确的是 A．A为电源正极 B．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为： Cr2O72- +6Fe2+ +14H+ == 2Cr3+ +6Fe3+ + 7H2O C．阴极区附近溶液pH降低 D．若不考虑气体的溶解，当收集到H2 13.44 L（标准状况）时， 有0.1 mol Cr2O72-被还原 【答案】C 【例36】 (重庆29)（2）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，其原理如题29图所示． ①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为 ． ②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由 色变为 色． ③放电过程中氢离子的作用是 和 ；充电时若转移的电子数为个，左槽溶液中的变化量为 ． 【答案】（2）① ②绿 紫 ③参与正极反应; 通过交换膜定向移动使电流通过溶液；0.5mol 【例37】(顺义一模)（4）利用电解法可消除工业废气中含有的NO2。用NO2为原料可制新型绿色硝化剂N2O5。制备方法之一是先将NO2转化为N2O4，然后采用电解法制备 N2O5，装置如下图所示。Pt甲为 极，电解池中生成N2O5的电极反应式是 。 【答案】（4）阳极 ；N2O4＋2HNO3－2e-＝2N2O5＋2H+ 【例38】 (海淀0模26) 某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，流程如下： 阴离子膜法电解装置如右图所示： （4）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A电极是直流电源的 极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为 。 （5）该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资源浪费，写出该副反应的电极反应式 。 【答案】（4）负极 （1分） 4OH-－4e-＝O2↑＋2H2O （5）Mn2+－2e-＋2H2O＝MnO2＋4H+ 考点4：电化学综合 【例39】(海淀一模)下列说法不正确的是 A B C D ( 稀硫酸 C C NaCl溶液 Fe Pt NaCl溶液 e - C(甲) 直流电源 e - C(乙) CuCl 2 溶液 FeCl 3 溶液 盐桥 Cu C )通电一段时间后，搅拌均匀，溶液的pH增大 甲电极上的电极反应为： 2Cl- - 2e- == Cl2↑ Pt电极上的电极反应为： O2＋2H2O＋4e－==4OH－ 总反应的离子方程式为： 2Fe3++Cu==Cu2++ 2Fe2+ 【答案】A 【例40】(海淀二模)有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是 图Ⅰ 碱性锌锰电池 图Ⅱ 铅-硫酸蓄电池 图Ⅲ 电解精炼铜 图Ⅳ 银锌纽扣电池 A．图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是催化剂 B．图II所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大 C．图III所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2+浓度始终不变 D．图IV所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中还原为Ag 【答案】D 【例41】（银川模拟）某同学按下图所示装置进行实验．A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，实验前，在右侧的U形管两侧均滴入几滴酚酞试液．当K闭合时，在交换膜处SO从右向左移动．下列分析正确的是 (　　) A．溶液中A2+浓度减小 B．B的金属活动性比A强 C．Y电极附近溶液先变红色 D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解 【答案】D 【例42】(广东12)某小组为研究电化学原理，设计如图2装置。 下列叙述不正确的是 A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋+2e-= Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动 【答案】D 【例43】 (上海14)．右图装置中发生反应的离子方程式为：Zn+2H+→Zn2++H2↑， 下列说法错误的是 A．a、b不可能是同种材料的电极 B．该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸 C．该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸 D．该装置可看作是铜-锌原电池，电解质溶液是稀硫酸 【答案】A 【例44】(江苏11)右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是 A．该系统中只存在3种形式的能量转化 B．装置Y中负极的电极反应式为： C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放， 并能实现化学能与电能间的完全转化 【答案】C 【例45】 ( 含酚酞的饱和食盐水 K 1 K 2 石墨 直流电源 A 铜 a b )(石景山期末)下列实验装置中，实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转，下列有关描述正确的是 (　　) A．断开K2，闭合K1时， 总反应的离子方程式为：2H++2Cl-Cl2↑+H2↑ B．断开K2，闭合K1时， 电子沿“b →Cu→电解质溶液→石墨→a”的路径流动 C．断开K2，闭合K1时，铜电极附近溶液变红 D．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为：Cl2+2e-＝2Cl- 【答案】C 【例46】 (·海南16)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CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。 回答下列问题： (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为______、______； (2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是______，电解氯化钠溶液的总反应方程式为______； (3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为______(法拉第常数F＝9.65×104 C·mol－1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为______ 【答案】(1)2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O (2)H2　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (3) ×8×9.65×104 C·mol－1＝3.45×104 C　4 L 【例47】用电解质溶液为氢氧化钾水溶液的氢氧燃料电池电解饱和硫酸钠溶液一段时间，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法不正确的是（ ） A．当电池负极消耗m g气体时，电解池阴极有m g气体生成 B．电解池的阳极反应式为：4OH--4e-＝2H2O+O2↑ C．反应后，电池中n(KOH)不变；电解池中溶液pH变大 D．电解后，c(Na2SO4)不变，且溶液中有晶体析出 【答案】C 【例48】 (大兴一模11)下图是一套电化学装置，对其有关说法错误的是 A．装置A是原电池，装置B是电解池 B．反应一段时间后，装置B中溶液PH增大 C．a口若消耗1mol CH4，d口可产生4mol气体 D．a口通入C2H6时的电极反应为 C2H6 -14e- + 18OH- = 2CO32- + 12H2O 【答案】B 【例49】 (丰台二模)25.（13分） 利用电化学法生产硫酸，可使绝大多数硫磺直接转化为SO3，在生产硫酸的同时还能化学发电，请回答下列问题： ( S(s) - + SO 2 O 2 固体电解质 S(g) S(s) 浓H 2 SO 4 稀H 2 SO 4 )（2）下图为电化学法生产硫酸的工艺示意图，电池以固体金属氧化物作电解质，该电解质 能传导O2-离子。 ① 正极反应式为 。 ② S(g)在负极发生的反应为 、 。 ③ 用化学方程式解释装置中稀硫酸转变为浓硫酸的原因 。 ④ 每生产1L浓度为98%，密度为1.84g/mL的浓硫酸，理论上可向用电器提供 mol电子,将消耗 mol氧气。 ⑤ 已知S(g)在负极发生的反应为可逆反应，请分析为提高硫磺蒸气的转化率， 该工艺采取的措施有 。 【答案】⑵① O2 + 4e－= 2O2- （2分）； ② S- 4e－ + 2O2- = SO2 S- 6e－ +3O2- = SO3（各1分）； ③SO3 + H2O = H2SO4（2分） ④110.4 27.6（各1分） ⑤硫磺（二氧化硫）循环使用；用稀硫酸吸收SO3（减小生成物浓度，有利 于提高S转化率）（各1分，不写括号内内容不扣分 【例50】（海淀一模）(14分) 电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。 某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图18所示： (1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。 此时，应向污水中加入适量的 。 a．H2SO4 b．BaSO4 c．Na2SO4 d．NaOH e．CH3CH2OH (2)电解池阳极的电极反应分别是① ； ②。 (3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是 。 (4)熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。 已知负极的电极反应是。 ①正极的电极反应是 。 ②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电 池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是 。 (5)实验过程中，若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗 CH4(标准状况) L。 【答案】（1）C （2） （3） （4）① ②CO2 （5）11.2 【例51】 (丰台期末)18. (11分)以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示： Ⅰ. 将黄铜矿精矿（主要成分为CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3）粉碎 ( + - 阳离子交换膜 硫酸铁与 稀硫酸混合液 稀硫酸 < 通入氧气 ) Ⅱ. 采用如下装置进行电化学浸出实验 将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。 Ⅲ. 一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂（RH）发生反应： 2RH（有机相）+ Cu2+（水相） R2Cu（有机相）+ 2H＋（水相） 分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu2+得以再生。 Ⅳ. 电解硫酸铜溶液制得金属铜。 （1）黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应： CuFeS2 + 4H＋ = Cu2+ + Fe2+ + 2H2S 2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H＋ ① 阳极区硫酸铁的主要作用是 。 ② 电解过程中，阳极区Fe3+的浓度基本保持不变，原因是 。 （2）阴极区，电极上开始时有大量气泡产生，后有固体析出，一段时间后固体溶解。 写出上述现象对应的反应式 。 （3）若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是 ； 加入有机萃取剂的目的是 。 （4）步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu2+得以再生的原理是 。 （5）步骤Ⅳ，若电解200mL0.5 mol/L的CuSO4溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓 度由大到小的顺序是 。 【答案】⑴①吸收硫化氢气体，防止环境污染（1分）；②Fe2+- e－=Fe3+（1分） ⑵2H++2 e－=H2↑ 、Cu2++2e－=Cu 、2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O（各1分） ⑶分液漏斗 （1分）； 富集Cu2+，分离Cu2+与其它金属阳离子 （2分，每个要点1分） ⑷增大H+浓度，使平衡2RH(有机相) + Cu2+(水相) R2Cu(有机相)+ 2H＋(水相) 逆向移动，Cu2+进入水相得以再生（1分） ⑸ c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-)（2分） 【例52】 (海淀期末)（13分）某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。 ( 图 2 ) ( 图 1 ) 请回答： I．用图1所示装置进行第一组实验。 （1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu做电极的是 （填字母序号）。 A．铝 B．石墨 C．银 D．铂 （2）N极发生反应的电极反应式为 。 （3）实验过程中，SO42- （填“从左向右”、“从右向左”或“不”） 移动；滤纸上能观察到的现象有 。 II．用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐 渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁 酸根（FeO42-）在溶液中呈紫红色。 （4）电解过程中，X极区溶液的pH （填“增大” 、“减小”或“不变”）。 （5）电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe - 6e- + 8OH- == FeO42- + 4H2O 和 。 （6）若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体（均已折算为标准 状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少 g。 （7）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为： 2K2FeO4 + 3Zn == Fe2O3 +ZnO +2K2ZnO2 该电池正极发生的反应的电极反应式为 。 【答案】⑴A； ⑵2H++2e-=H2↑（或2H2O+2e-=H2↑+2OH-）； ⑶从右向左；滤纸上有红褐色斑点产生（答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可给分） ⑷增大； ⑸4OH—4e-=2H2O+O2↑； ⑹0.28； ⑺2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-； 【例53】（4）电解尿素[CO(NH)]的碱性溶液制氢的装置示意图见图12（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为_______。 【答案】CO(NH2)2-6e-+8OH-=N2+CO32-+6H2O 【例54】 (重庆29)尿素是首个由无机物人工合成的有机物。 版权所有：() （3）人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如右图。 ①电源的负极为 （填“A”或“B”）。 ②阳极室中发生的反应依次为 、 。 ③电解结束后，阴极室溶液的与电解前相比将 ；若两极共收集到气体 （标准状况），则除去的尿素为 g（忽略气体的溶解）。 【答案】⑶ ①B ② ③不变 【例55】 ( 电解 )（海淀二模28）最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙 醛废水具有工艺流程简单、电耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸，总反应为： 2CH3CHO + H2O === CH3CH2OH + CH3COOH 实验室中，以一定浓度的乙醛—Na2SO4溶液为电解质溶液， 模拟乙醛废水的处理过程，其装置示意图如右图所示。 （1）若以甲烷燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入 （填化学式） 气体。 （2）电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体。电极反应如下： 阳极：① 4OH- - 4e- == O2↑+ 2H2O ② 阴极：① ② CH3CHO + 2e- + 2H2O == CH3CH2OH + 2OH- （3）电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量 （填“增大”、“减小”或“不变”）。 （4）电解过程中，某时刻测定了阳极区溶液中各组分的物质的量，其中Na2SO4与 CH3COOH的物质的量相同。下列关于阳极区溶液中各微粒浓度关系的说法 正确的是 （填字母序号）。 a. c(Na+)不一定是c(SO42-)的2倍 b. c(Na+) = 2c(CH3COOH) + 2c(CH3COO-) c. c(Na+) + c(H+) =c(SO42-) + c(CH3COO-) + c(OH-) d. c(Na+) > c(CH3COOH) > c(CH3COO-) > c(OH-) （5）已知：乙醛、乙醇的沸点分别为20.8℃、78.4℃。从电解后阴极区的溶液中分离 出乙醇粗品的方法是 。 （6）在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3 乙醛的含量为3000 mg/L的废水，可得到乙醇 kg（计算结果保留小 数点后1位）。 【答案】（1）CH4 （2）CH3CHO -2e- + H2O == CH3COOH + 2H+ 4H+ + 4e- == 2H2↑或4H2O + 4e- == 2H2↑+ 4OH- （写成“2H+ + 2e- == H2↑”不扣分） （3）不变 （4）abd（3分，对1个得1分，错写1个扣1分，多写1个扣1分，扣完为止） （5）蒸馏 （6）1.9 【例56】11．科学家设计出光伏燃料电池发电系统，其工作流程示意图为： 已知a b c d四个电极均为惰性电极，请根据题意填写下列空白： （1）甲装置中b为 极, 乙中c电池为 极。 （2） 有下列四种电解质溶液，你认为甲中可以放置： （填写字母）。 A. NaCl溶液 B. KOH溶液 C. HCl溶液 D. H2SO4 溶液 （3） 根据实际需要，乙装置中可以使用不同的电解质。 ① 若使用熔融碳酸盐(钠、锂) （650-700℃），写出c电极上反应的电极反式： 。 ② 若使用固体氧化物（Y2O3氧化钇、ZrO2氧化锆，高温下可直接传导O2-），写出c电极上的电极反应式： 。 （4）已知氢气的燃烧热为：285.8 kJ/mol，请写出水电解的热化学方程式： 。 【答案】(1) 阴极 负极 (2) B D (3) H2-2e-+CO32- = CO2+H2O 2O2-+2H2-4e- = 2H2O (4) H2O(l) = H2 (g)+ 1/2 O2(g) △H = + 285.8 kJ/mol ( 实战演练 ) 【演练1】下列关于铜电极的叙述正确的是 A．铜锌原电池中铜作负极 B．在铁制品上电镀铜时，用铜作阴极 C．电解饱和食盐水制烧碱时，用铜作阳极 D．电解法精炼铜时，粗铜连接电源的正极 【答案】D 【演练2】 (西城期末15)．用如图所示装置进行实验，下列叙述不正确的是 A．K与N连接时，铁被腐蚀 B．K与N连接时，石墨电极产生气泡 C．K与M连接时，一段时间后溶液的pH增大 D．K与M连接时，石墨电极反应：4OH—-4e—=2H2O+O2↑ 【答案】D 【演练3】某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4＝Li2Mn2O4。下列说法正确的是 A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应 B．放电时，正极反应为：Li++LiMn2O4+e－＝Li2Mn2O4 C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应 D．充电时，阳极反应为：Li++e－＝Li 【答案】B 【演练4】X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。 已知：①X可分别与Y、W形成X2Y、X2Y2、XW等共价化合物； ②Z可分别与Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物。 请回答： （1）Z2Y的化学式是____________。 （2）Z2Y2与X2Y反应的化学方程式是 。 （3）如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的ZW饱和溶液， C(I)、C(Ⅱ)为多孔石墨电极。接通S1后，C(I)附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后(两玻璃管中液面未脱离电极)，断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。此时： C(I)的电极名称是____________(填写正极或负极)； C(Ⅱ)的电极反应式是 。 （4）铜屑放入稀硫酸不发生反应，若在稀硫酸中加入X2Y2，铜屑可逐渐溶解，该反应的离子方程式是 。 【答案】（1）Na2O （2）2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑ （3）负极 Cl2+2e-＝2Cl- （4）Cu+H2O2+2H+＝Cu2++2H2O 【演练5】目前，人们正在研究开发一种高能电池——钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以Na+导电的β—Al2O3陶瓷作固体电解质，反应原理如下： ⑴放电时，S发生 反应，Na作 极； ⑵充电时，阳极反应为 ； ⑶充电时钠极与外接直流电源的 极相连；若用此电池电解饱和NaCl溶液，当阳极上产生标准状况下气体11.2L时，消耗金属钠 g 【答案】（1）还原；负极； （2）Sx2--2e- =xS； （3）23； 1 ( 2 ) ( 29 ) 学科网（北京）股份有限公司 电极产物的判断 阴极产物的判断 阳极产物的判断 分析溶液中存在的阳离子（所有） 应用阳离子放电顺序，氧化性强的离子先反应 注意阴极区产物（如电解饱和食盐水，阴极区产物为氢气和氢氧化钠） 活泼金属做阳极：活泼金属失电子得对应的金属阳离子 惰性电极 分析溶液中存在的所有阴离子 应用阴离子放电顺序，还原性强的离子先反应 注意阳极区产物（如电解硫酸铜溶液，产物为氧气、硫酸） 电解池 电解原理 电解规律 使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程，是最强的氧化还原手段。 装置特点 把电能转化为化学能 形成条件 与电源相连的两个电极；电解质溶液或融化的电解质；闭合回路 电极反应 阴极 阳极 电解质溶液中的阳离子得到电子发生还原反应 金属活性电极或阴离子失去电子发生氧化反应 电解电解质型 电解水型 放氢生碱型 放氧生酸型 电解应用 氯碱工业 电镀 铜电解精炼 电冶金 原理 工业上应用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2、H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业 饱和NaCl溶液的电解；离子交换膜 定义 条件 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 镀件做阴极，镀层金属做阳极，电镀液中含有镀层金属离子 粗铜做阳极，纯铜作阴极，电解液可用硫酸铜溶液；阳极泥 电解熔融氯化钠制金属钠 电解熔融氧化铝制金属铝 定义 $