第二节 电解池（举一反三专项训练，浙江专用）【上好课】化学人教版选择性必修1

第二节 电解池 题型01 电解原理 题型02 电解规律的探究 题型03 电解在氯碱工业中的应用 题型04 电解在电镀、精炼铜中的应用 题型05 电解法制备物质 题型06 电解法治理污染 题型01 电解原理 1．电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起___________反应的过程。 2．电解池： (1)定义：电解池是把___________转化为___________的装置。 (2)电解池的构成条件。 ①有外接直流电源。 ②有与电源相连的两个电极。其中与___________正极相连的叫___________，与电源负极相连的叫___________。 ③电解质溶液或熔融电解质。 ④形成闭合回路。 (3)电极名称及电极反应式(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)。 (4)电子和离子移动方向。 电子：从电源负极流向电解池的______极，从电解池的阳极流向电源的______极。 离子：阳离子移向电解池的______极；阴离子移向电解池的______极。 3．电解池的工作原理： 接通外界电源后，电子从电源的______极沿导线流入电解池的______极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的______极流出，并沿导线流回电源的______极，如图所示。 4．电解池的阴、阳极的判断方法： 5．电解时电极产物的判断： 【典例1】摄取一定量的溴酸盐会使人出现恶心、腹泻等症状。某科研团队设计在RuCu/CNT上电催化处理BrO3-的原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．电子流向：M→P→电解质溶液→R→N B．极上的电极反应式为BrO3-+6e-+6H+=Br-+3H2O C．若电源为铅蓄电池，则极为电极 D．每处理1molBrO3-，理论上阳极区溶液质量减少 【变式1-1】用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是(　　) A.a端是直流电源的负极 B.通电使CuCl2发生电离 C.阳极上发生的反应为Cu2++2e-===Cu D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体 【变式1-2】用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述错误的是(　　) A.c极发生氧化反应 B.若两极均为惰性电极，d极电极反应式为Cu2++2e-===Cu C.溶液中阳离子向d极移动 D.若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中Cu2+浓度持续减小 【变式1-3】电解NH4HSO4溶液得到S2O82-，是早期制备H2O2的重要步骤。某实验装置如图所示。电解过程流出液b中混有少量气泡。下列说法不正确的是( ) A．电解过程中阴极区的SO42-不断迁移到阳极区 B．图中a代表H2 C．回路中通过1mol电子，产生的(NH4)2S2O8小于0.5mol D．SO42-氧化成的电极反应式为2SO42--2e-=S2O82- 题型02 电解规律的探究 1．放电规律 (1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等)时，离子的放电顺序： ①阳极：溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。 ②阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>…… (2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)时，电极本身先放电，电极反应式为M-ne-===Mn+。 2．用惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 ___________________ ___________________ ___________________ 阴极反应式 ___________________ ___________________ 总反应式 ______________________________________ pH变化 _____________ _____________ _____________ 复原加入物质 H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 ______________________________________ 阴极反应式 ______________________________________ ______________________________________ 总反应式 ______________________________________ ______________________________________ 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 ______________________________________ ______________________________________ 阴极反应式 ______________________________________ ______________________________________ 总反应式 ______________________________________ ______________________________________ pH变化 _____________ _____________ 复原加入物质 HCl CuO或CuCO3 【典例2】下列说法错误的是( ) A．用惰性电极电解Na2SO4溶液，当2mol电子转移时，可加入18g水恢复 B．用惰性电极电解1mol/LCuSO4溶液，加入1molCuO恢复，电路中转移了2mol电子 C．用惰性电极电解含1molNaOH的水溶液，溶液的pH不变 D．要想实现Cu+H2SO4(稀)=CuSO4+H2↑的反应，需在电解池中进行，且Cu为阳极 【变式2-1】用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是( ) A．电解的最后阶段为电解水 B．阳极先逸出氯气后逸出氧气 C．阴极逸出氢气 D．电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7 【变式2-2】用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内的物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　) A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O] C．KCl[KCl] D．CuSO4[Cu(OH)2] 【变式2-3】用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，下表中各项所列对应关系均正确的是( ) 选项 X极 实验前U形管中的溶液 通电后现象及结论 A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a处附近溶液呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b处电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O C 负极 CuCl2溶液 b处有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH减小 题型03 电解在氯碱工业中的应用 1．氯碱工业 (1)习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做_____________工业。 (2)反应原理： 通电前：溶液中的离子有Na+、Cl-、H+、OH-。 通电后：①移向阳极的离子是Cl-、OH-，在阳极放电的离子是Cl-。 阳极电极反应：______________________________ (氧化反应)。  ②移向阴极的离子是Na+、H+，在阴极放电的离子是H+。 阴极电极反应：______________________________(还原反应)。 ③总反应： 化学方程式：2NaCl+2H2O______________________________； 离子方程式：______________________________。 (3)离子交换膜的作用：①阻止OH-进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O；②阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 (4)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，NaOH的作用是______________________________。 2．氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有_____________、_____________、_____________、盐酸、含氯漂白剂等。 (2)以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。 【典例3】(2020年1月浙江选考)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是( ) 离子交换膜 A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出 D．OH-迁移的数量等于导线上通过电子的数量 【变式3-1】(2026·浙江卓越联盟高二期中)氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的工业，电解装置的示意图如下。阳离子交换膜是一种复合高分子材料，其靠近阴极的一侧富含-COO-，可排斥阴离子，因而具有离子选择透过性。 下列说法不正确的是( ) A．电解时阳极室酸性过强可增强阳离子交换膜的选择透过性 B．电解时阳极室加盐酸控制溶液pH在2~3可以减少Cl 2的溶解损耗 C．电解反应的总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl 2↑ D．向阴极区通入O2，能够替代水中的H+获得电子，降低电解电压，减少能耗 【变式3-2】(2025·宁波市奉化区高二期末)氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出。 请回答下列问题： (1)气体X、Y分别是 、 (填化学式)。 (2)燃料电池中正极的电极反应式为 。 (3)比校a%、b%和c%的值，由大到小排序 。 【变式3-3】(2025·浙江省杭州钱塘区杭州四中高二期末)某学习小组通过右侧装置模拟氯碱工业进行实验探究。请回答： (1)A物质是 (填化学式)电解NaCl溶液总反应的离子方程式为 。 (2)在阴极产生448mL气体，(标准状况)后停止实验，测得阴极室中溶液的体积为400mL，则常温下此溶液的 。 (3)经分析，饱和NaCl的作用有4个，①提供，参与电极反应：②通过定向移动，形成闭合网路；③生成NaOH；④ 。 (4)有同学认为，改从B处加入饱和食盐水，并改用阴离子交换膜也可实现氮碱生产。如此改变的不利之处是 (写一条即可)。 题型04 电解在电镀、精炼铜中的应用 1．电镀 (1)电镀：利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加工工艺。 (2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 (3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)： 阳极材料：镀层金属Cu，电极反应：Cu-2e-===Cu2+； 阴极材料：镀件铁制钥匙，电极反应：Cu2++2e-===Cu。 电解质溶液：Cu2+浓度保持不变。 2．电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质) 阳极材料：粗铜，电极反应：Zn-2e-===Zn2+、Cu-2e-===Cu2+； 阴极材料：纯铜，电极反应：Cu2++2e-===Cu； 电解质溶液：Cu2+浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥。 3．电冶金 (1)电冶金的原理 金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程：Mn++ne-===M。 (2)常用电解法制备的金属 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 ______________________________ 2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na 冶炼镁 ______________________________ 2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg 冶炼铝 ______________________________ 6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al (3)实例分析——冶炼金属钠 电解熔融NaCl装置示意图 阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。 总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。 【典例4】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，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法不正确的是(　　) A．由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移4 mol电子 B．阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑ C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不会减少 D．装置中石墨电极材料需要定期更换 【变式4-1】海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述正确的是(　　) A．两个电极必须都用惰性电极 B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极 C．电解熔融状态的氯化镁 D．电解氯化镁的水溶液 【变式4-2】如图为电镀实验装置，下列有关叙述不正确的是( ) A．电镀时，待镀铁制品应与直流电源负极相连 B．通电后，溶液中的SO42-移向阳极 C．镀铜时，理论上阳极和阴极的质量变化相等 D．待镀铁制品增重0.64g，电路中通过的电子为0.01mol 【变式4-3】(2025·浙江绍兴高二期末)如图所示，连接2~3V的直流电源进行铁制镀件镀铜。铁制镀件在电镀前需除油、除锈处理。甲同学选用的电镀液为溶液；乙同学先往溶液加入浓氨水至溶液恰好澄清，取所得澄清液做为电镀液。下列说法不正确的是 A．除去镀件表面的铁锈先用砂纸打磨干净，再放入稀硫酸中 B．甲同学的实验中，阴极表面可发生的反应有、 C．欲检验电镀液中是否有Fe元素，可从阴极区取少量溶液于试管中，再滴入2滴溶液 D．甲、乙两同学实验完毕后，甲同学所得镀件的镀层更致密更光亮 题型05 电解法制备物质 1．金属冶炼与提纯‌：如电解熔融氯化钠制取金属钠和氯气，电解氯化镁制备金属镁(阴极生成液态镁，阳极产生氯气)，以及电解精炼铜、锌等实现高纯度金属生产。 2．基础化工产品合成‌：如电解食盐水制氢氧化钠、氯气和氢气，电解水生产氢气和氧气，以及制备氯酸钾、过氧化氢等化学品。 3．‌电化学分析与分离‌：如电解分析法(电重量分析)通过称量电极沉积物测定金属离子含量，控制电位电解利用离子还原电位差异实现选择性分离，汞阴极电解法则用于制备高纯试剂或分离特定金属。 【典例5】(2023•浙江1月卷)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是( ) A．石墨电极为阴极，发生氧化反应 B．电极A的电极反应：8H++TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2O C．该体系中，石墨优先于Cl-参与反应 D．电解时，阳离子向石墨电极移动 【变式5-1】(2025·浙江省杭州拱墅区源清中学高二期末)科学家研究发现可以用电解法以N2直接制备HNO3，下图为其原理示意图。下列说法正确的是( ) A．电极b与电源的正极相连，H2O发生还原反应 B．通过质子交换膜从右向左移动 C．电极a消耗0.1mol的N2时，电极b生成11.2L氢气 D．电极a表面生成NO3-的电极反应式为：N2+6H2O-10e-=NO3-+12H+ 【变式5-2】(2025·浙江省嘉兴市高三基础测试)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H2和O2，装置如图所示。下列说法不正确的是( ) A．X为H2，Y为NaBr，Z为O2 B．电极b连接电源正极 C．电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑ D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z) ：n(Br-)=3∶2 【变式5-3】(2026·浙江浙南名校联盟高二期中)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成。电解原理如图所示，下列说法不正确的是( ) A．电解时，OH-向Pt电极移动 B．生成C6N164-的电极反应：2C3N8H4+8OH--4e-=C6N164-＋8H2O C．电解一段时间后，溶液pH降低 D．每生成11.2 L H2(标况下)的同时，生成0.25molK4C6N16 题型06 电解法治理污染 1．含铬废水和含氰废水：电解法主要用于处理这两种类型的废水，能够有效地去除铬离子和氰化物，降低其毒性，达到净化水质的目的。 2．含重金属离子废水：电解法可以通过氧化还原反应使重金属离子在电极上析出，进而从废水中去除，如铜、锌、镍等。 3．含油废水：电解法也可用于去除废水中的油类污染物，通过电解作用使油类分解或凝聚，便于后续处理。 4．印染废水：对于印染废水中的染料分子，电解法可以通过凝聚吸附作用去除，同时破坏生色基团，达到脱色效果。 5．其他工业废水：电解法在处理化工、电镀、制浆造纸、制药、农药、酒精等各类工业废水方面也有广泛的应用，可以大幅度降低废水的色度和COD，提高废水的可生化性。 【典例6】(2026·浙江温州十校高二期中联考)微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图1所示，并利用此电池为电源模拟电化学降解NO3-，其原理如图2所示。下列说法不正确的是( ) A．电解过程中，Pt电极为电解池的阳极 B．燃料电池工作时，电极A的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O C．燃料电池工作时，电子由B极经电解质溶液流向A极 D．理论上，图1中每生成1molCO2，图2中生成标准状况下N2的体积是8.96L 【变式6-1】(2026·浙江9+1高中联盟高二期中)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( ) A．Pt电极作正极，发生还原反应 B．O2-由Pt电极向NiO电极移动 C．NiO电极上的电极反应为：NO+O2--2e-=NO2 D．O2-迁移的数量等于导线上通过电子的数量 【变式6-2】(2025·浙江省强基联高三联考)用电解法处理含铬废水(主要含有Cr2O72-)时，以铁板作阴、阳极，发生反应Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，铬以Cr(OH)3的形式除去，下列说法不正确的是( ) A．阴极反应为Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O B．电解过程中废水的pH逐渐增大 C．电解过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D．电路中每转移12mol电子，最多有1molCr2O72-被还原 【变式6-3】科研工作者利用如图所示装置除去废水中的尿素[CO(NH2)2]。下列说法错误的是( ) A．b为直流电源的负极 B．工作时，废水中NaCl的浓度保持不变 C．工作时，H+由M极区通过质子交换膜移向N极区 D．若导线中通过6mol电子，理论上生成1mol N2 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 电解池 题型01 电解原理 题型02 电解规律的探究 题型03 电解在氯碱工业中的应用 题型04 电解在电镀、精炼铜中的应用 题型05 电解法制备物质 题型06 电解法治理污染 题型01 电解原理 1．电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。 2．电解池： (1)定义：电解池是把电能转化为化学能的装置。 (2)电解池的构成条件。 ①有外接直流电源。 ②有与电源相连的两个电极。其中与电源正极相连的叫阳极，与电源负极相连的叫阴极。 ③电解质溶液或熔融电解质。 ④形成闭合回路。 (3)电极名称及电极反应式(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)。 (4)电子和离子移动方向。 电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。 离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。 3．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。 4．电解池的阴、阳极的判断方法： 5．电解时电极产物的判断： 【典例1】摄取一定量的溴酸盐会使人出现恶心、腹泻等症状。某科研团队设计在RuCu/CNT上电催化处理BrO3-的原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．电子流向：M→P→电解质溶液→R→N B．极上的电极反应式为BrO3-+6e-+6H+=Br-+3H2O C．若电源为铅蓄电池，则极为电极 D．每处理1molBrO3-，理论上阳极区溶液质量减少 【答案】B 【解析】由图可知，P电极上，BrO3-得到电子，被还原为Br-，发生还原反应，为阴极，则R极为阳极，外电源M极为负极，N极为正极，阳极上水失去电子，被氧化为氧气。A项，由分析可知，P为阴极，R为阳极，M为负极，N为正极，电子不能经过电解质溶液，故电子流向：M→P，R→N，A错误；B项，由分析可知，P为阴极，P极上发生还原反应，该电极的电极反应式为BrO3-+6e-+6H+=Br-+3H2O，B正确；C项，N为正极，若电源为铅蓄电池，则N极为PbO2电极，Pb电极是负极，C错误；D项，由B项分析可知，每处理1molBrO3-，电路上转移电子为6mol，则理论上阳极区释放出1.5molO2，同时有6molH+经过质子交换膜由阳极区进入阴极区，故溶液质量减少1.5mol×32g/mol+6mol×1g/mol=54g，D错误；故选B。 【变式1-1】用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是(　　) A.a端是直流电源的负极 B.通电使CuCl2发生电离 C.阳极上发生的反应为Cu2++2e-===Cu D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体 【答案】A 【解析】通过图中离子的移动方向可判断连接a的为阴极，连接b的为阳极，故a端为直流电源的负极，b端为直流电源的正极，A项正确；CuCl2在水溶液中就能发生电离，而不是通电的结果，B项错误；阳极发生氧化反应，即2Cl--2e-===Cl2↑，在阳极附近可观察到黄绿色气体，阴极发生还原反应，析出Cu，C、D项错误。 【变式1-2】用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述错误的是(　　) A.c极发生氧化反应 B.若两极均为惰性电极，d极电极反应式为Cu2++2e-===Cu C.溶液中阳离子向d极移动 D.若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中Cu2+浓度持续减小 【答案】D 【解析】由电流方向可知，a为电源的正极，b为电源的负极，则c为阳极，d为阴极，据此进行解答。c极为电解池的阳极，发生氧化反应，故A正确；d为电解池阴极，发生还原反应，d极电极反应式为Cu2++2e-===Cu，故B正确；电解池中阳离子向阴极移动，则溶液中阳离子向d极移动，故C正确；若c极电极材料为Cu，电解时Cu失去电子变为铜离子，则溶液中Cu2+浓度保持不变，故D错误。 【变式1-3】电解NH4HSO4溶液得到S2O82-，是早期制备H2O2的重要步骤。某实验装置如图所示。电解过程流出液b中混有少量气泡。下列说法不正确的是( ) A．电解过程中阴极区的SO42-不断迁移到阳极区 B．图中a代表H2 C．回路中通过1mol电子，产生的(NH4)2S2O8小于0.5mol D．SO42-氧化成的电极反应式为2SO42--2e-=S2O82- 【答案】A 【解析】由装置图可知，左侧电极连电源正极(阳极)，右侧电极连电源负极(阴极)，质子交换膜分隔两侧电解液，仅允许H＋透过。阳极发生氧化反应，SO42-失电子生成S2O82-，电极反应可表示2SO42--2e-=S2O82-，H＋透过质子交换膜向阴极移动。阴极发生还原反应，H＋得电子生成H2，电极反应为2H＋＋2e-=H2↑，这就是流出液b中少量气泡(H2)的来源。A项，该装置为质子交换膜，只允许H＋通过，SO42-不能透过，所以阴区的SO42-不会迁移到阳极区，故A错误；B项，阴极发生还原反应，H＋得电子生成H2，所以图中a代表H2，故B正确；C项，阳极反应为2SO42--2e-=S2O82-，理论上回路中通过1mol电子，产生0.5mol(NH4)2S2O8，但由于电解过程中可能有副反应等，实际产生的(NH4)2S2O8小于0.5mol，故C正确；D项，阳极上SO42-氧化成S2O82-，电极反应式为2SO42--2e-=S2O82-，故D正确；故选A。 题型02 电解规律的探究 1．放电规律 (1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等)时，离子的放电顺序： ①阳极：溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。 ②阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>…… (2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)时，电极本身先放电，电极反应式为M-ne-===Mn+。 2．用惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ 2H2O+2e-===H2↑+2OH- 总反应式 2H2O2H2↑+O2↑ 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 总反应式 2HClCl2↑+H2↑ CuCl2Cu+Cl2↑ 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↑ 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 阴极反应式 2H2O+2e-===H2↑+2OH- Cu2++2e-===Cu 总反应式 2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH 2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑ pH变化 增大 减小 复原加入物质 HCl CuO或CuCO3 【典例2】下列说法错误的是( ) A．用惰性电极电解Na2SO4溶液，当2mol电子转移时，可加入18g水恢复 B．用惰性电极电解1mol/LCuSO4溶液，加入1molCuO恢复，电路中转移了2mol电子 C．用惰性电极电解含1molNaOH的水溶液，溶液的pH不变 D．要想实现Cu+H2SO4(稀)=CuSO4+H2↑的反应，需在电解池中进行，且Cu为阳极 【答案】C 【解析】A项，用惰性电极电解Na2SO4溶液，由于溶液中阴离子的放电顺序为： OH-> SO42-，放电为OH- ，阳离子放电顺序为：H+>Na+，放电为H+，故实质为电解水： 2H2O 2H2↑+O2，当2mol电子转移时，可加入18g水恢复，A正确；B项，用惰性电极电解1 L 1 mol/L CuSO4溶液，反应为： 2 CuSO4+ 2H2O 2Cu+O2↑+H2SO4，电解一段时间后，两个电极产物为Cu和氧气，即溶液中减少了等量的铜原子和氧原子，当加入1 mol CuO，CuO可与生成的硫酸生成CuSO4可以恢复电解前浓度时，电路中转移了mole-，B正确；C项，用惰性电极电解含1 mol NaOH的水溶液，实质是电解水，溶剂减少，碱性增大，pH变大，C错误；D项，要实现Cu+H2SO4(稀) =CuSO4+H2↑的反应，需在电解池中进行，由方程可知，Cu失去电子发生氧化，应作为阳极，D正确；故选C。 【变式2-1】用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是( ) A．电解的最后阶段为电解水 B．阳极先逸出氯气后逸出氧气 C．阴极逸出氢气 D．电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7 【答案】D 【解析】根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极，阴离子放电的先后顺序为Cl－、OH－、SO，在阴极，H＋放电，所以整个电解过程分三个阶段：电解HCl溶液、电解NaCl溶液、电解H2O，最后溶液呈碱性，D错误。 【变式2-2】用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内的物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　) A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O] C．KCl[KCl] D．CuSO4[Cu(OH)2] 【答案】B 【解析】A项：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，脱离反应体系的物质是4Ag＋O2，相当于2Ag2O，所以应当加入适量Ag2O才能复原。(加入AgNO3，会使NO的量增加)；B项：2H2O2H2↑＋O2↑　脱离反应体系的是2H2＋O2，相当于2H2O，加入适量水可以复原。C项：2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，脱离反应体系的是H2＋Cl2，相当于2HCl，应通入适量HCl气体才能复原。(加入盐酸时，同时也增加了水)　D项：2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑，脱离反应体系的是2Cu＋O2，相当于2CuO，加入适量CuO可以复原。 【变式2-3】用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，下表中各项所列对应关系均正确的是( ) 选项 X极 实验前U形管中的溶液 通电后现象及结论 A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a处附近溶液呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b处电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O C 负极 CuCl2溶液 b处有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH减小 【答案】C 【解析】电解Na2SO4溶液时，阳极上OH-失电子，发生氧化反应，即a处OH-放电，酸性增强，酸遇酚酞不变色，即a处无明显变化，A项错误；电解AgNO3溶液时，阴极上Ag+得电子，发生还原反应，即b处电极反应为Ag++e-=Ag，B项错误；电解CuCl2溶液时，阳极上Cl-失电子，发生氧化反应，即b处Cl-放电，产生Cl2，C项正确；电解NaOH溶液时，阴极上是H+放电，阳极上是OH-放电，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH增大，D项错误。 题型03 电解在氯碱工业中的应用 1．氯碱工业 (1)习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 (2)反应原理： 通电前：溶液中的离子有Na+、Cl-、H+、OH-。 通电后：①移向阳极的离子是Cl-、OH-，在阳极放电的离子是Cl-。 阳极电极反应：2Cl--2e-===Cl2↑ (氧化反应)。  ②移向阴极的离子是Na+、H+，在阴极放电的离子是H+。 阴极电极反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH- (还原反应)。 ③总反应： 化学方程式：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH； 离子方程式：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。 (3)离子交换膜的作用：①阻止OH-进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O；②阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 (4)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，NaOH的作用是增强溶液导电性。 2．氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。 (2)以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。 【典例3】(2020年1月浙江选考)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是( ) 离子交换膜 A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出 D．OH-迁移的数量等于导线上通过电子的数量 【答案】D 【解析】氯碱工业中的总反应为2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑；电解池中阳极失电子发生氧化反应，氯碱工业中Cl2为氧化产物，所以电极A为阳极，电极B为阴极。A项，根据分析可知电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气，故A正确；B项，阳极发生的方程式为：2Cl--2e-═Cl2↑，阴极：2H++2e-═H2↑；为了防止生成的氯气与氢氧化钠发生反应，氢氧化钠要从b口流出，所以要防止OH-流向阳极即电极A，该离子交换膜为阳离子交换膜，故B正确；C项，根据B选项的分析可知饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出，故C正确；D项，根据总反应方程式可知当反应中转移4mol电子时，生成2mol OH-，故D错误；故选D。 【变式3-1】(2026·浙江卓越联盟高二期中)氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的工业，电解装置的示意图如下。阳离子交换膜是一种复合高分子材料，其靠近阴极的一侧富含-COO-，可排斥阴离子，因而具有离子选择透过性。 下列说法不正确的是( ) A．电解时阳极室酸性过强可增强阳离子交换膜的选择透过性 B．电解时阳极室加盐酸控制溶液pH在2~3可以减少Cl 2的溶解损耗 C．电解反应的总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl 2↑ D．向阴极区通入O2，能够替代水中的H+获得电子，降低电解电压，减少能耗 【答案】A 【解析】精制饱和食盐水通入阳极室，氯离子在阳极放电产生氯气，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极，阴极室水在阴极放电生成氢气，同时产生氢氧根，与进入阴极的钠离子形成氢氧化钠溶液即溶液A。A项，电解时阳极室酸性过强，会结合-COO-，降低-COO-浓度，从而降低对阴离子排斥能力，故会降低阳离子交换膜的选择透过性，A错误；A项，电解时阳极室加盐酸控制溶液pH在2~3可以让氯气与水的反应Cl2＋H2OH++Cl-＋HClO逆向移动，减少Cl2的溶解损耗，B正确；C项，氯离子在阳极放电产生氯气，水在阴极放电生成氢气，故电解总反应为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl 2↑，C正确；D项，向阴极区通入O2，氧气氧化性更强，相较于氢离子更易得电子，能够替代水分子得电子，降低电解电压，减少能耗，D正确；故选A。 【变式3-2】(2025·宁波市奉化区高二期末)氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出。 请回答下列问题： (1)气体X、Y分别是 、 (填化学式)。 (2)燃料电池中正极的电极反应式为 。 (3)比校a%、b%和c%的值，由大到小排序 。 【答案】(1)Cl2 H2 (2)O2+4e-+2H2O=4OH- (3)b%>a%>c% 【解析】电解池左室通入饱和氯化钠溶液，流出稀氯化钠溶液，可知左室为阳极室、右室为阴极室，阳极发生反应2Cl--2e-=Cl2↑，气体X是氯气；左室中钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室；阴极室通入c%的氢氧化钠溶液，阴极发生反应2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，阴极生成氢气和氢氧化钠，流出氢氧化钠的浓度大于通入氢氧化钠的浓度；气体Y是氢气；则燃料电池为氢氧燃料电池，通入氢气的电极为负极，通入氧气的电极为正极，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，钠离子由负极通过阳离子交换膜进入正极，正极生成氢氧化钠，则流出的氢氧化钠的浓度大于流入的氢氧化钠的浓度。 (1)根据以上分析，气体X、Y分别是Cl2、H2； (2)燃料电池中正极通入氧气，氧气得电子生成氢氧根离子，正极的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-； (3)根据以上分析，电解池阴极生成氢氧化钠，所以a%>c%，原电池正极生成氢氧化钠，所以比校a%<b%，由大到小排序b%＞a%＞c%。 【变式3-3】(2025·浙江省杭州钱塘区杭州四中高二期末)某学习小组通过右侧装置模拟氯碱工业进行实验探究。请回答： (1)A物质是 (填化学式)电解NaCl溶液总反应的离子方程式为 。 (2)在阴极产生448mL气体，(标准状况)后停止实验，测得阴极室中溶液的体积为400mL，则常温下此溶液的 。 (3)经分析，饱和NaCl的作用有4个，①提供，参与电极反应：②通过定向移动，形成闭合网路；③生成NaOH；④ 。 (4)有同学认为，改从B处加入饱和食盐水，并改用阴离子交换膜也可实现氮碱生产。如此改变的不利之处是 (写一条即可)。 【答案】(1) H2 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- (2)13 (3)Cl2在水中存在平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO，饱和NaCl使氯离子浓度增大，平衡逆向移动，抑制Cl2与水反应 (4)会造成NaOH纯度下降，不利于实现氯碱生产 【解析】氯碱工业种，左侧电极上氯离子失电子产生氯气，为阳极，右侧水得电子产生A为氢气，电极反应式为H2O+2e-=H2↑+2OH-，故氢氧根离子浓度增大，左侧钠离子通过阳离子交换器进入右侧，产生氢氧化钠。 (1)根据分析可知，A物质是阴极电极反应的产物H2，电解NaCl溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，总反应离子方程式为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-； (2)在阴极产生448mL气体，(标准状况)后停止实验，即氢气物质的量为0.02mol，由电极反应式可知，产生OH-物质的量为0.04mol，又测得阴极室中溶液的体积为400mL，则c(OH-)=0.1mol/L，Kw=c(OH-)×c(H+)=10-14，则c(H+)=10-13mol/L，故溶液pH=13； (3)经分析，饱和NaCl的作用有4个，①提供Cl-，参与电极反应：②通过Na+定向移动，形成闭合回路；③生成NaOH；④Cl2在水中存在平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO，饱和NaCl使氯离子浓度增大，平衡逆向移动，抑制Cl2与水反应； (4)若B处加入饱和食盐水，并改用阴离子交换膜，无法阻止Cl2与OH-反应，会造成NaOH纯度下降，不利于实现氯碱生产。 题型04 电解在电镀、精炼铜中的应用 1．电镀 (1)电镀：利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加工工艺。 (2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 (3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)： 阳极材料：镀层金属Cu，电极反应：Cu-2e-===Cu2+； 阴极材料：镀件铁制钥匙，电极反应：Cu2++2e-===Cu。 电解质溶液：Cu2+浓度保持不变。 2．电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质) 阳极材料：粗铜，电极反应：Zn-2e-===Zn2+、Cu-2e-===Cu2+； 阴极材料：纯铜，电极反应：Cu2++2e-===Cu； 电解质溶液：Cu2+浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥。 3．电冶金 (1)电冶金的原理 金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程：Mn++ne-===M。 (2)常用电解法制备的金属 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg 冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al (3)实例分析——冶炼金属钠 电解熔融NaCl装置示意图 阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。 总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。 【典例4】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，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法不正确的是(　　) A．由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移4 mol电子 B．阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑ C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不会减少 D．装置中石墨电极材料需要定期更换 【答案】B 【解析】钙还原二氧化钛反应的化学方程式为2Ca＋TiO2Ti＋2CaO，由TiO2制得1 mol金属Ti，消耗2 mol Ca，电解池中阴极反应式为Ca2＋＋2e－===Ca，则生成2 mol Ca外电路中转移4 mol电子，故A正确；阳极上电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，故B错误；电解池总反应为2CaO＋C2Ca＋CO2↑，制备金属钛的反应为2Ca＋TiO2Ti＋2CaO，所以在制备金属Ti前后，CaO的总量不会减少，故C正确；阳极上电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，C不断被消耗，装置中石墨电极材料需要定期更换，故D正确。 【变式4-1】海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述正确的是(　　) A．两个电极必须都用惰性电极 B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极 C．电解熔融状态的氯化镁 D．电解氯化镁的水溶液 【答案】C 【解析】电解氯化镁获取金属镁，也就是说镁离子需要得电子，如果在水溶液中，水电离的氢离子会优先得电子，因此只能电解熔融状态的氯化镁；在阴极发生的是镁离子得电子的反应，对电极材料没有要求，在阳极上发生失电子的反应，如果使用活性电极，电极材料会优先失电子，所以阳极必须用惰性电极。 【变式4-2】如图为电镀实验装置，下列有关叙述不正确的是( ) A．电镀时，待镀铁制品应与直流电源负极相连 B．通电后，溶液中的SO42-移向阳极 C．镀铜时，理论上阳极和阴极的质量变化相等 D．待镀铁制品增重0.64g，电路中通过的电子为0.01mol 【答案】D 【解析】电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极。待镀铁制品作阴极发生还原反应Cu2++2e-=Cu，铜片作阳极发生氧化反应Cu-2e-=Cu2+。A项，电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，待镀铁制品作阴极应与直流电源负极相连，A正确；B项，电镀时溶液中的阴离子移向阳极，故SO42-移向阳极，B正确；C项，镀铜时，阴极发生还原反应Cu2++2e-=Cu；铜片作阳极发生氧化反应Cu-2e-=Cu2+，理论上阳极减少的铜和阴极的增加的铜的质量相等，C正确；D项，待镀铁制品增重0.64g，即阴极生成的铜为0.01mol，根据电极反应式Cu2++2e-=Cu可知电路中通过的电子为0.02mol，D错误；故选D。 【变式4-3】(2025·浙江绍兴高二期末)如图所示，连接2~3V的直流电源进行铁制镀件镀铜。铁制镀件在电镀前需除油、除锈处理。甲同学选用的电镀液为溶液；乙同学先往溶液加入浓氨水至溶液恰好澄清，取所得澄清液做为电镀液。下列说法不正确的是 A．除去镀件表面的铁锈先用砂纸打磨干净，再放入稀硫酸中 B．甲同学的实验中，阴极表面可发生的反应有、 C．欲检验电镀液中是否有Fe元素，可从阴极区取少量溶液于试管中，再滴入2滴溶液 D．甲、乙两同学实验完毕后，甲同学所得镀件的镀层更致密更光亮 【答案】D 【解析】要在铁制镀件上镀铜，需要铜片与电源正极相连，作阳极，其电极反应为：，铁制镀件与电源负极相连，作阴极，如为溶液，则电极反应为：；如为铜离子与溶液中的过量氨水反应生成的四氨合铜离子，使，电极反应仍然为：。铁制镀件上存在铁锈和油污，可以采用砂纸打磨的方式来除去杂质，A正确；阴极发生还原反应，可以为铜离子得到电子被还原，也可能为水电离出的氢离子得到电子被还原，B正确；溶液中的亚铁离子能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，则从阴极区取少量溶液于试管中，再滴入2滴铁氰化钾溶液可根据是否产生蓝色沉淀的现象来达到检验电镀液中是否有铁元素的实验目的，C正确；由分析可知，溶液中铜离子能与过量氨水反应生成四氨合铜离子，使溶液中铜离子浓度减小，有利于铜在阴极缓慢析出，所以是乙同学所得镀件的镀层更致密更光亮，D错误；故选D。 题型05 电解法制备物质 1．金属冶炼与提纯‌：如电解熔融氯化钠制取金属钠和氯气，电解氯化镁制备金属镁(阴极生成液态镁，阳极产生氯气)，以及电解精炼铜、锌等实现高纯度金属生产。 2．基础化工产品合成‌：如电解食盐水制氢氧化钠、氯气和氢气，电解水生产氢气和氧气，以及制备氯酸钾、过氧化氢等化学品。 3．‌电化学分析与分离‌：如电解分析法(电重量分析)通过称量电极沉积物测定金属离子含量，控制电位电解利用离子还原电位差异实现选择性分离，汞阴极电解法则用于制备高纯试剂或分离特定金属。 【典例5】(2023•浙江1月卷)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是( ) A．石墨电极为阴极，发生氧化反应 B．电极A的电极反应：8H++TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2O C．该体系中，石墨优先于Cl-参与反应 D．电解时，阳离子向石墨电极移动 【答案】C 【解析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，则电极A作阴极，TiO2和SiO2获得电子产生电池材料(TiSi)，电极反应为TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-。A项，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，A错误；B项，电极A的电极反应为TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-，B错误；C项，根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于Cl-参与反应，C正确；D项，电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动，D错误；故选C。 【变式5-1】(2025·浙江省杭州拱墅区源清中学高二期末)科学家研究发现可以用电解法以N2直接制备HNO3，下图为其原理示意图。下列说法正确的是( ) A．电极b与电源的正极相连，H2O发生还原反应 B．通过质子交换膜从右向左移动 C．电极a消耗0.1mol的N2时，电极b生成11.2L氢气 D．电极a表面生成NO3-的电极反应式为：N2+6H2O-10e-=NO3-+12H+ 【答案】D 【解析】a极上N2失去电子被氧化为NO3-，a为阳极，电极反应为：N2+6H2O-10e-=NO3-+12H+，连接正极；b极上H2O得到电子被还原为H2，即b极为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，应与电源负极相连。A．电极b与电源的负极相连，H2O发生还原反应，A错误；B．阳离子移向阴极，故H+通过质子交换膜从左向右移动，B错误；C．未注明气体状态，无法计算，C错误；D．根据分析，电极a表面生成NO3-的电极反应式为：N2+6H2O-10e-=NO3-+12H+，D正确；故选D。 【变式5-2】(2025·浙江省嘉兴市高三基础测试)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H2和O2，装置如图所示。下列说法不正确的是( ) A．X为H2，Y为NaBr，Z为O2 B．电极b连接电源正极 C．电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑ D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z) ：n(Br-)=3∶2 【答案】A 【解析】电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成BrO3-，电极b为阳极，电极反应为Br--6e-+3H2O=BrO3-+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H2↑；电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑；催化循环阶段BrO3-被还原成Br-循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。A项，电解过程中消耗H2O和Br-，而催化阶段被还原成Br-循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，Y为H2O，电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H2↑，X为H2，催化循环阶段BrO3-被还原成Br-循环使用、同时生成Z为O2，A错误；B项，电极b为阳极，连接电源正极，B正确；C项，电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑，C正确；D项，催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成1mol Br-得到6mol电子，O元素的化合价由-2价升至0价，生成1molO2失去4mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2) ：n(Br-)=6∶4=3∶2，D正确；故选A。 【变式5-3】(2026·浙江浙南名校联盟高二期中)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成。电解原理如图所示，下列说法不正确的是( ) A．电解时，OH-向Pt电极移动 B．生成C6N164-的电极反应：2C3N8H4+8OH--4e-=C6N164-＋8H2O C．电解一段时间后，溶液pH降低 D．每生成11.2 L H2(标况下)的同时，生成0.25molK4C6N16 【答案】D 【解析】由电解装置图可知，Ni电极产生H2，则Ni为阴极，电极反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-；Pt为阳极，电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-=C6N164-＋8H2O，以及副反应4OH--4e-=O2↑＋2H2O。A项，电解时，OH-向阳极移动，Pt电极为阳极，A正确；A项，生成C6N164-的电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-=C6N164-＋8H2O，B正确；C项，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，阳极主反应为2C3N8H4+8OH--4e-=C6N164-＋8H2O。根据电子守恒，当电路中通过4mol电子时，若只发生主反应，则阴极生成4 molOH-，而阳极消耗8molOH-，净消耗4 molOH-，导致溶液pH降低，C正确；D项，阳极还伴随有氧气的生成，故生成标况下11.2 L的氢气，生成的K4C6N16的物质的量小于0.25 mol，D错误；故选D。 题型06 电解法治理污染 1．含铬废水和含氰废水：电解法主要用于处理这两种类型的废水，能够有效地去除铬离子和氰化物，降低其毒性，达到净化水质的目的。 2．含重金属离子废水：电解法可以通过氧化还原反应使重金属离子在电极上析出，进而从废水中去除，如铜、锌、镍等。 3．含油废水：电解法也可用于去除废水中的油类污染物，通过电解作用使油类分解或凝聚，便于后续处理。 4．印染废水：对于印染废水中的染料分子，电解法可以通过凝聚吸附作用去除，同时破坏生色基团，达到脱色效果。 5．其他工业废水：电解法在处理化工、电镀、制浆造纸、制药、农药、酒精等各类工业废水方面也有广泛的应用，可以大幅度降低废水的色度和COD，提高废水的可生化性。 【典例6】(2026·浙江温州十校高二期中联考)微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图1所示，并利用此电池为电源模拟电化学降解NO3-，其原理如图2所示。下列说法不正确的是( ) A．电解过程中，Pt电极为电解池的阳极 B．燃料电池工作时，电极A的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O C．燃料电池工作时，电子由B极经电解质溶液流向A极 D．理论上，图1中每生成1molCO2，图2中生成标准状况下N2的体积是8.96L 【答案】C 【解析】图1(微生物燃料电池)：葡萄糖在负极(B)氧化为CO2，电极反应式为：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑＋24H+，O2在正极(A)还原为H2O，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O，实现化学能转电能。图2(电解池)：利用燃料电池供电，NO3-在阴极(Ag-Pt电极)被还原为N2，电极反应式为：2NO3-+12H++10e-=N2↑＋6H2O。A项，图2中NO3-在阴极(Ag-Pt电极)被还原为N2，故Pt电极为阳极，连接电源正极，A不符合题意；A项，燃料电池正极(A)发生还原反应，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O，B不符合题意；C项，燃料电池工作时，电子只能通过导线(用电器)传递，不能通过电解质溶液(溶液中靠离子导电)，C符合题意；D项，图1中每生成1molCO2，转移电子数目为4 NA，根据串联电路中得失电子相等，此时图2中生成，标准状况下N2的体积是，D不符合题意；故选C。 【变式6-1】(2026·浙江9+1高中联盟高二期中)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( ) A．Pt电极作正极，发生还原反应 B．O2-由Pt电极向NiO电极移动 C．NiO电极上的电极反应为：NO+O2--2e-=NO2 D．O2-迁移的数量等于导线上通过电子的数量 【答案】D 【解析】通入氧气的Pt电极，氧气得到电子，发生还原反应，则Pt电极为正极，NiO极为原电池的负极。A项，结合分析可知，Pt电极作正极，发生还原反应，A正确；A项，结合分析可知，NiO极为原电池的负极，Pt极为原电池的正极，原电池中阴离子向负极移动，则O2-由Pt电极向NiO电极移动，B正确；C项，结合分析可知，NiO电极为负极，则NiO电极的电极反应式为NO+O2--2e-=NO2，C正确；D项，根据NO+O2--2e-=NO2分析，每转移2mol电子，有1mol O2-迁移到负极，即O2-迁移的数量不等于导线上通过电子的数量，D错误；故选D。 【变式6-2】(2025·浙江省强基联高三联考)用电解法处理含铬废水(主要含有Cr2O72-)时，以铁板作阴、阳极，发生反应Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，铬以Cr(OH)3的形式除去，下列说法不正确的是( ) A．阴极反应为Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O B．电解过程中废水的pH逐渐增大 C．电解过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D．电路中每转移12mol电子，最多有1molCr2O72-被还原 【答案】A 【解析】用电解法处理含铬废水(主要含有Cr2O72-)时，以铁板作阴、阳极，阳极铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，亚铁离子发生反应：Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，阴极氢离子得到电子发生还原反应：2H＋＋2e-=H2↑，反应消耗氢离子，使得溶液酸性减弱，导致铬以Cr(OH)3的形式除去。A项，阴极电极反应式为2H＋＋2e-=H2↑，A错误；B项，电解过程中消耗H+，使得废水的pH逐渐增大，B正确；C项，反应Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O生成铁离子在pH上升后会有Fe(OH)3生成，C正确；D项，阳极铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子：Fe-2e-=Fe2+，电路中通过12mol电子时，生成6 molFe2+，Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，则会消耗1molCr2O72-，D正确；故选A。 【变式6-3】科研工作者利用如图所示装置除去废水中的尿素[CO(NH2)2]。下列说法错误的是( ) A．b为直流电源的负极 B．工作时，废水中NaCl的浓度保持不变 C．工作时，H+由M极区通过质子交换膜移向N极区 D．若导线中通过6mol电子，理论上生成1mol N2 【答案】B 【解析】A项，由图知，N极区生成H2，N极作阴极，故b为直流电源的负极，A项正确；项，工作时，阳极区的反应为6Cl--6e-=3Cl2↑、3Cl2+CO(NH2)2+H2O=6Cl-+6H++CO2+N2，因消耗水而使废水中NaCl的浓度增大，B项错误；C项，工作时，H+由M极区通过质子交换膜移向N极区，C项正确；D项，由阳极区发生的反应知，若导线中通过6mol电子，理论上生成1 mol N2，D项正确；故选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $