第二节 电解池（举一反三专项训练，天津专用）【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 电解和电解池 题型03 电极产物的判断及电极反应式书写 题型04 电解池阴阳极的判断 题型05 电解后溶液复原 题型06 电解池有关计算 题型07 原电池、电解池综合考查 题型08 电解原理的应用 题型01 电解原理 探究用惰性电解电解CuCl2溶液 1、通电前： 溶液中存在的离子有 Cu2+ 、 Cl- 、 H+ 、 OH- ，通电前离子在溶液中作 无规则不定向的 运动。 2、通电时（两电极材料均为石墨） （1）在电场的作用下，溶液中的离子作 定向 运动，阴离子移向 阳 极，阳离子移向 阴 极； （2）离子放电： 阳极反应： 2Cl- -2e- = Cl2↑ ，（ 氧化 反应） 阴极反应： Cu2++2e- = Cu ，（ 还原 反应） 【典例1】（24-25高一下·天津·期末）CuI是一种不溶于水的白色固体，可以由反应得到。现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。下列叙述正确的是 A．阴极区溶液呈红色，电极反应为 B．阴极区溶液呈蓝色，阳极生成的向阴极移动 C．阳极区有白色沉淀生成，原因是 D．阳极区溶液呈蓝色，电极反应是 【答案】C 【详解】A．阴极区溶液呈红色，阴极得到电子发生还原反应，电极反应为，A错误； B．阴极区生成使酚酞变红，因此阴极区溶液呈红色，且阳极生成的会与反应生成沉淀，不会向阴极移动，B错误； C．阳极反应为，生成的为白色沉淀，C正确； D．阳极区溶液因生成会变蓝，电极反应式应为，D错误； 故选C。 【变式1-1】（23-24高二上·天津河西·期末）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是 A．粗铜接电源的负极 B．溶液中Cu2+向阳极移动 C．阴极反应式为Cu2++2e-=Cu D．在阳极可回收Al、Ag、Pt、Au 【答案】C 【分析】以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，粗铜与电源正极相连作阳极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+、Al-3e-=Al3+，纯铜与电源负极相连作阴极，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，粗铜接电源的正极作阳极，A错误； B．由分析可知，电解池中溶液中阳离子由阳极移向阴极，故溶液中Cu2+向阴极移动，B错误； C．由分析可知，阴极反应式为Cu2++2e-=Cu，C正确； D．由分析可知，阳极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+、Al-3e-=Al3+，故在阳极泥中可回收Ag、Pt、Au，但没有Al，D错误； 故答案为：C。 【变式1-2】（21-22高二上·天津东丽·期末）下列有关电解的说法错误的是 A．溶液中阳离子向阴极方向迁移 B．阴极上发生还原反应 C．阳极与电源正极相连 D．电极本身不参与反应 【答案】D 【详解】A．电解池中，电解质溶液中阳离子向阴极移动，故A正确； B．电解池中，与电源负极相连的是电解池的阴极，发生还原反应，故B正确； C．电解池中，阳极与电源正极相连，故C正确； D．电解池放电时，有时电极本身也会参加电极反应，比如电解精炼铜，故D错误； 故选D。 【变式1-3】（20-21高二上·天津·期末）下列有关电解的说法错误的是 A．与电源正极相连的是阳极 B．与电源负极相连的是阴极 C．在阴极上发生氧化反应 D．阴离子向阳极方向移动 【答案】C 【详解】A．与电源正极相连的是电解池的阳极，发生氧化反应，故A正确； B．与电源负极相连的是电解池的阴极，发生还原反应，故B正确； C．与电源负极相连的是电解池的阴极，发生还原反应，故C错误； D．电解池中，电解质溶液中阴离子向阳极移动，故D正确； 故选C。 题型02 电解和电解池 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 反应的过程叫电解。 2、电解池： （1）将 电能 转化为 化学能 的装置叫做电解池（也成电解槽）。 （2）构成条件： ①直流电源 ②两个电极 ，阳极接电源 正极 ，阴极接电源 负极 ③电解质溶液（或熔融电解质） ④形成 闭合 回路 【典例2】（24-25高二上·天津南开·期末）关于电解反应，下列说法正确的是 A．若要在铁片上镀铜，则X为铜，Y为铁，Z为溶液 B．若要精炼铜，则X、Y分别为粗铜和纯铜 C．若Z是溶液，则X电极反应式： D．若Z是饱和NaCl溶液，电解一段时间后，Y电极析出少量的Na 【答案】B 【分析】从图中可以看出，X电极与电源正极相连，为电解池的阳极；Y极与电源的负极相连，为电解池的阴极。 【详解】A．若要在铁片上镀铜，则铜作阳极，铁片作阴极，电解液中含有Cu2+，所以X为铜，Y为铁片，Z为CuSO4溶液，A不正确； B．若要精炼铜，则粗铜作阳极，纯铜作阴极，所以X、Y分别为粗铜和纯铜，B正确； C．若Z是Na2SO4溶液，书写阳极反应式时，首先需考虑阳极材料，若阳极为活性电极，则阳极材料失电子，若阳极材料为惰性电极，则水电离产生的OH-失电子，此时X电极(阳极)反应式为：，C不正确； D．若Z是饱和NaCl溶液，在阴极，Na+不可能得电子，所以电解一段时间后，Y电极不可能析出少量的Na，D不正确； 故选B。 【变式2-1】（23-24高二上·天津·期末）粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)。下列叙述正确的是 A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+＋2e-=Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt 【答案】D 【分析】粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，由氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋，可知还原性：Fe＞Ni＞Cu，Cu、Pt活泼性弱于Ni，电解法制备高纯度的镍时，粗镍为阳极、纯镍为阴极，含Ni2＋的盐溶液为电解质溶液。 【详解】A．阳极发生氧化反应，Zn、Fe活泼性强于镍，参与阳极放电的有Zn、Fe、Ni，其电极反应式有：Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+，故A错误； B．电解过程中，阳极电极反应有：Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+，阴极电极反应式为Ni2+＋2e-=Ni，阴阳两极转移电子物质的量相等，则阳极质量的减少与阴极质量的增加可能不相等，故B错误； C．电解时含Ni2＋的盐溶液为电解质溶液，电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Ni2＋和Zn2+，故C错误； D．Fe、Zn、Cu、Pt中只有Cu和Pt的活泼性弱于Ni，则电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt，故D正确； 故答案为：D。 【变式2-2】（2024·陕西·模拟预测）我国科学家首次研究了碘正极在水系铝离子电池中的转化反应，下列叙述错误的是 A．放电时，在正极上发生还原反应 B．放电时，每转移电子，a电极质量理论上增加 C．充电时，b极反应之一为 D．充电时，参与反应生成、、物质的量之比可能为 【答案】B 【分析】由图可知，放电时，b电极为原电池的正极，碘单质得到电子发生还原反应生成碘离子，a电极为负极，铝在负极失去电子发生氧化反应生成铝离子；充电时，与直流电源正极相连的b电极为阳极，碘离子失去电子发生氧化反应碘或碘三离子或碘五离子，a电极为阴极，铝离子得到电子发生还原反应生成铝。 【详解】A．由分析可知，放电时，b电极为原电池的正极，碘单质得到电子发生还原反应生成碘离子，故A正确； B．由分析可知，放电时，a电极为负极，铝在负极失去电子发生氧化反应生成铝离子，则转移电子时，a极质量应减少27g，故B错误； C．由分析可知，充电时，与直流电源正极相连的b电极为阳极，碘离子失去电子发生氧化反应碘或碘三离子或碘五离子，则电极反应式之一可能为，故C正确； D．由分析可知，充电时，与直流电源正极相连的b电极为阳极，碘离子失去电子发生氧化反应碘或碘三离子或五三离子，设碘、碘三离子、碘五离子的物质的量依次为amol、bmol、cmol，由原子个数守恒可得：2a+3b+5c=10, a=b=c=1时，方程式成立，故D正确； 故选B。 【变式2-3】（22-23高二上·天津·期末）若要在铁制品表面镀镍，下列有关说法正确的是 A．电镀液可用FeSO4溶液 B．铁制品应与电源的负极相连 C．阴极的电极反应为Ni-2e-=Ni2+ D．电镀过程中电镀液中溶质的浓度会增大 【答案】B 【分析】根据电解原理可知，若要在铁制品表面镀镍，则铁制品应该与电源负极相连作阴极，电极反应为：Ni2++2e-=Ni，Ni电极与电源的正极相连作阳极，电极反应为：Ni-2e-=Ni2+，NiSO4溶液作电解质溶液，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，电镀液应该用NiSO4溶液，而不能用FeSO4溶液，A错误； B．由分析可知，铁制品应与电源的负极相连作阴极，B正确； C．由分析可知，阴极的电极反应为：Ni2++2e-=Ni，C错误； D．由分析可知，阴极反应为：Ni2++2e-=Ni，阳极反应为：Ni-2e-=Ni2+，根据电子守恒可知，电镀过程中电镀液中溶质的浓度基本不变，D错误； 故答案为：B。 题型03 电极产物的判断及电极反应式书写 1、离子放电顺序 (1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等) 阳极：溶液中常见阴离子放电顺序（失电子能力） S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子 (2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等) 阳极：电极本身先放电，电极反应式为M－ne－===Mn＋ (3)阴极与电极材料无关：溶液中常见阳离子放电顺序:阳离子得电子能力 Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… 2、电极反应式书写一般步骤： ①判断电极材料 ②明确溶液中的离子种类 ③判断阴阳离子的放电顺序 ④根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物 ⑤阴极+阳极反应式 = 总反应式 【典例3】（24-25高二上·天津和平·期末）写出下列电极反应和总反应。 (1)电解熔融氯化钠：阳极反应为 ；阴极反应为 ；总反应为 。 (2)电解氯化钠溶液：阳极反应为 ；阴极反应为 ；总反应为 。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）电解熔融氯化钠，阳极上Cl-离子失电子发生氧化反应，阳极的电极反应为：，阴极上Na+离子得电子发生还原反应，阴极的电极反应为：，总反应方程式为：； （2）电解氯化钠溶液，阳极上Cl-离子失电子发生氧化反应，阳极的电极反应为：，阴极上是水中的氢离子得电子发生还原反应，阴极的电极反应为：，总反应为：。 【变式3-1】（23-24高二上·天津·期末）利用如图所示装置模拟电解在工业生产的应用，下列说法正确的是 A．若要在铁片上镀铜，Z为溶液 B．若要在铁片上镀铜，X、Y分别为纯铜和铁片 C．若Z是饱和溶液，电解一段时间后，Y电极析出少量的 D．若Z是饱和溶液，X电极首先发生的电极反应式是： 【答案】B 【详解】A． 若要在铁片上镀铜，应该使Fe片与电源负极连接作阴极；铜片与电源正极连接作作阳极，Z为CuSO4溶液，故A错误； B． 若要在铁片上镀铜，则阳极X为Cu，阴极Y为铁片，故B正确； C． 若Z是饱和溶液，由于离子的放电能力：H+＞Na+，所以电解时阴极Y上会产生H2，故电解一段时间后，Y电极不会析出金属Na，故C错误； D． 若Z是饱和溶液，且X为惰性电极时，由于离子放电顺序：Cl-＞OH-，阳极X电极首先是Cl-放电产生Cl2，故阳极X发生的电极反应式是2Cl--2e-=Cl2↑，故D错误； 故选B。 【变式3-2】（22-23高二上·天津南开·期末）下列用惰性电极电解不同物质的电极反应式中，错误的是 A．电解饱和食盐水    阴极： B．电解溶液    阴极： C．电解熔融    阳极： D．电解溶液    阳极： 【答案】A 【详解】A．电解饱和食盐水阴极水电离出的氢离子放电，即，A错误； B．电解溶液阴极铜离子得电子生成铜单质，电极反应正确，B正确； C．电解熔融阳极氯离子放电生成氯气，电极反应正确，C正确； D．电解溶液阳极氢氧化钠电离的氢氧根放电生成氧气，电极反应正确，D正确； 故选A。 【变式3-3】（22-23高二上·天津河西·期末）用电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中发生反应：，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法正确的是 A．电解过程中废水的pH会减小 B．阳极反应方程式为 C．电解后除Cr(OH)3沉淀外，还有Fe(OH)3沉淀生成 D．电路中每转移0.6mole−，最多有0.2molCr2O被氧化 【答案】C 【分析】铁板作阴、阳极，阳极电极反应式：；阴极电极反应式：，阳极产生的与溶液中反应， ；可将转化为，溶液的碱性增强，会生成Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀，达到除去铬的目的，据此分析。 【详解】A．由反应式可知，处理过程中消耗氢离子，溶液的酸性减弱，溶液pH增大，A错误； B．电解时，铁板作阳极，电极反应式为：，B错误； C．阴极发生还原反应，溶液中的氢离子得到电子，氢离子的物质的量减少，同时，氢氧根离子物质的量增大，根据反应： ，可知反应过程有生成，与氢氧根离子结合会产生Fe(OH)3沉淀，C正确； D．根据电极反应式：，当转移电子0.6mol生成0.3mol，再根据反应的离子方程式得关系式，6 ~ ，则参与反应的的物质的量为为0.05mol，中铬元素的化合价由+6价变为+3价，故被还原，且被还原的的物质的量为0.05mol，D错误； 故本题选C。 题型04 电解池阴阳极的判断 电解池中判断阴阳极的方法： 阳极 判断原则 阴极 与电源 正 极相连 ← 根据电源正、负极 → 与电源 负 极相连 发生 氧化 反应 ← 根据反应类型 → 发生 还原 反应 电流流 入 ← 根据电流方向 → 电流流 出 电子流 出 ← 根据电子流向 → 电子流 入 阴 离子流向 ← 根据离子移向 → 阳 离子流向 阴 离子放电 ← 根据放电离子 → 阳 离子放电 【典例4】（21-22高二上·天津河北·期末）用下图所示装置进行实验，在相同电压、相同时间内，记录现象如下(温度变化均不明显)： 实验序号 X电极材料 现象 Ⅰ 铂(Pt) 两极均有气泡产生，澄清石灰水不变浑浊 Ⅱ 石墨 两极均有气泡产生，澄清石灰水变浑浊 下列说法中，不正确的是 A．X电极为阳极 B．阴极的电极反应式为： C．Ⅰ中Pt电极附近发生了反应： D．Ⅱ中石灰水变浑浊的原因是X区产生的与反应生成了 【答案】D 【分析】实验I中用铂、石墨作电极时，二者都是惰性电极，电解饱和Na2CO3溶液，实质上是电解水，阴阳极电极反应式分别为2H2O+4e-═2OH-+H2↑、2H2O-4e-═O2↑+H+，Pt电极附近发生的反应为CO+H+═HCO；实验Ⅱ中用石墨作电极时，二者都是惰性电极，阴阳极电极反应式分别为2H2O+4e-═2OH-+H2↑、2H2O-4e-═O2↑+H+，澄清石灰水变浑浊，则X电极为阳极，阳极上C和生成的O2发生反应生成CO2，CO2在阳极区发生的反应为CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。 【详解】A． 根据实验Ⅱ可知，澄清石灰水变浑浊，说明X电极上生成了CO2，即X电极石墨和O2反应生成了CO2，则X电极反应式为2H2O-4e-═O2↑+H+，为阳极，故A正确； B． 左侧石墨电极为阴极，水放电生成氢气，阴极的电极反应式为：，故B正确； C． Ⅰ中Pt电极：阳极反应式为2H2O-4e-═O2↑+H+，生成的H+与CO反应生成HCO，反应为，故C正确； D． Ⅱ中石灰水变浑浊的原因是：II中右侧石墨电极为阳极，阳极反应为2H2O-4e-═O2↑+H+，石墨电极C和O2反应生成了CO2，CO2逸出使澄清石灰水变浑浊，故D错误； 故选D。 【变式4-1】（23-24高二上·天津·期末）利用电解技术，以氯化氢为原料回收氯气的过程如图所示，下列说法不正确的是 A．H+由阳极区向阴极区迁移 B．阳极电极反应：2HCl + 2e-== Cl2+ 2H+ C．阴极电极反应：Fe3++ e-== Fe2+ D．阴极区发生的反应有：4Fe2++ O2+ 4H+== 4Fe3++ 2H2O 【答案】B 【分析】在电源的右侧，HCl(g)→Cl2(g)，该过程是失电子的过程，故该侧为阳极，电极反应为：2HCl-2e-=2H++Cl2，电源的左侧为阴极，电极反应为：Fe3++e-=Fe2+；此外，根据物质的循环，还可以推出阴极区域还会进行反应：4Fe2++O2+4H+=4Fe3+ +2H2O。 【详解】A、H+在电源的右侧产生，在电源的左侧被消耗，右侧为阳极，左侧为阴极，即H+由阳极区向阴极区迁移，A正确； B、阳极发生氧化反应，是失去电子的过程，电极反应为：2HCl-2e-=2H++Cl2，B错误； C、阴极发生还原反应，是得到电子的过程，电极反应为：Fe3++e-=Fe2+，C正确； D、根据图中的循环，可以推出阴极区域会进行反应：4Fe2++O2+4H+=4Fe3+ +2H2O，D正确； 故选B。 【变式4-2】（23-24高二上·天津·期末）硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。下列说法正确的是 A．惰性电极2为阴极 B．反应前后保持不变 C．外电路通过1 mol电子，可得到1 mol D．该合成方法中的能量转换形式是化学能全部转化为电能 【答案】C 【分析】由图可知，惰性电极2，Br-被氧化为Br2，惰性电极2为阳极，则惰性电极1为阴极，以此解题。 【详解】A．惰性电极2，Br-被氧化为Br2，惰性电极2为阳极，A错误； B．可循环反应，反应前后数量不变，但是反应生成水，故减小，B错误； C．根据电极反应，，外电路通过1 mol电子，生成0.5 mol H2O2，最终转化为0.5 mol H2O，同时二丁基-N-羟基胺转化为硝酮，该过程转移1mol电子生成0.5mol水，共计生成1 mol水，C正确； D．该制备过程应是电解法制备，应是电能转化为化学能，D错误； 故选C。 【变式4-3】（22-23高二上·天津河西·期末）高磷镍铁是生产钙镁磷肥的副产品。以高磷镍铁(主要含Ni、Fe、P，还含有少量Fe、Cu、Zn的磷化物)为原料生产硫酸镍晶体的工艺流程如图。 (1)“电解”时，选用硫酸溶液为电解液。将高磷镍铁制成电极板，则该电极板作 (填“阳极”或“阴极”)；另一极的产物主要为 (填化学式)，电极反应式为 。此外，溶液中的有部分在阴极放电。 (2)“沉镍”时，离子方程式为 ，为确保镍沉淀完全，理论上应调节溶液 (已知：在该工业环境下，(近似值)；当溶液中离子浓度时，可认为该离子沉淀完全)。 (3)已知：25℃时，、。向上述流程制得的溶液中加入固体，充分反应后，过滤可得到溶液。生成的化学方程式为 。 【答案】(1) 阳极 H2 (2) 9 (3)BaS2O3+NiSO4=NiS2O3+BaSO4 【分析】先将高磷镍铁制成电极板，进行电解，Ni、Fe、Zn、Cu转化为阳离子进入溶液，之后加入NaClO将Fe2+氧化为Fe3+，然后加入Na2CO3调pH=2，并将溶液加热，形成铁、磷共沉淀；过滤后加入H2S除去Cu2+和Zn2+；过滤后向滤液中加入NaOH得到Ni(OH)2沉淀，过滤、水洗沉淀后，加入硫酸溶解，得到硫酸镍溶液，经系列处理得到NiSO4·6H2O。 【详解】（1）电解的主要目的是将金属元素转化为相应的金属阳离子，所以高磷镍铁应为阳极，被氧化；阴极主要为氢离子放电，所以主要产物为H2，电极反应式为； （2）“沉镍”时，加入NaOH得到Ni(OH)2沉淀，反应的离子方程式为；当溶液中c(Ni2+)=1.0×10-5mol·L-1时，c(OH-)==mol/L=1.0×10-5mol/L，所以c(H+)=1.0×10-9mol/L，此时pH=-lg c(H+)=9，所以理论上应调节溶液pH≥9； （3）根据题意，NiSO4溶液可以使BaS2O3沉淀转化为BaSO4沉淀，同时得到NiS2O3，化学方程式为BaS2O3+NiSO4=NiS2O3+BaSO4。 题型05 电解后溶液复原 恢复电解质溶液的原则： 依据元素守恒，溶液体系中损失什么就加什么。 一般加入阴极产物与阳极产物反应生成的化合物。 若两极产物分别是H2和Cl2，则应通入HCl气体；若两极产物本别是Cu和O2，则应加入CuO，而不能加入Cu(OH)2。 【典例5】（21-22高二上·天津·期末）某课外活动小组用如图所示装置进行实验(电解液足量)。下列说法正确的是 A．图二中若开始实验时开关K与a连接，电解液的浓度保持不变 B．图一中若开始实验时开关K与b连接，一段时间后向电解液中加适量稀盐酸可使电解液恢复到电解前的浓度 C．图一中若开始实验时开关K与a连接，B极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ D．图二中若开始实验时开关K与b连接，A极减少的质量大于B极增加的质量 【答案】C 【详解】A．图二中若开始实验时开关K与a连接，构成原电池，总反应为，硝酸银溶液的浓度变小，故A错误； B．图一中若开始实验时开关K与b连接，构成电解池，总反应为，一段时间后向电解液中通适量HCl气体可使电解液恢复到电解前的浓度，故B错误； C．图一中若开始实验时开关K与a连接，构成原电池，B是负极，B极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故C正确； D．图二中若开始实验时开关K与b连接，构成电镀池，A是阳极，A极减少的质量等于B极增加的质量，故D错误； 选C。 【变式5-1】（22-23高二上·天津·期末）用石墨作电极电解1 mol/L CuSO4溶液，当c(Cu2＋)为0.5 mol/L时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态(　  　) A．CuSO4 B．CuO C．Cu(OH)2 D．CuSO4·5H2O 【答案】B 【详解】用石墨做电极电解1mol/L CuSO4溶液，阳极反应为4OH﹣4e﹣=O2↑+2H2O，阴极反应为 Cu2++2e﹣=Cu，所以相当于析出CuO，根据析出什么加什么的原则可知，应该加入适量的CuO可使电解质溶液恢复至原来状况，也可以加入适量的CuCO3可使电解质溶液恢复至原来状况； 故选B。 【点睛】本题考查了电解原理，明确两极上析出的物质是解本题关键，从而确定应该加入的物质，注意CuCO3加入电解质溶液中，会放出CO2气体，所以还是相当于加入CuO。 【变式5-2】（19-20高二上·天津和平·期末）用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.1mol Cu(OH)2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移的电子的物质的量为 A．0.4mol B．0.5mol C．0.6mol D．0.8mol 【答案】A 【详解】电解CuSO4溶液时阴极反应中铜离子先放电，当铜离子反应完全后氢离子放电，但阳极始终是氢氧根放电产生氧气，向所得溶液中加入0.1mol Cu(OH)2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度说明在电解过程中生成的氧气的物质的量为0.1mol，即阳极产生0.1mol氧气，转移电子数为0.4mol，故答案为A。 【变式5-3】（22-23高二上·天津·期末）用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的状态(不考虑二氧化碳的溶解)，则电解过程中共转移电子的物质的量为 A．0.4 mol B．0.5 mol C．0.6 mol D．0.8 mol 【答案】C 【详解】用惰性电极电解硫酸铜时，初阶段：2CuSO4+2H2O2Cu↓+O2↑+2H2SO4，后阶段：2H2O2H2↑+O2↑，如果只按照第一阶段的电解，反应只需要加入CuO或CuCO3就可以，但是现在加入的是0.1 mol Cu2(OH)2CO3，相当于加入了0.2molCuO和0.1molH2O，这0.1mol的水，应该是第二阶段反应消耗的，该阶段转移了0.2mol电子，第一阶段转移了0.4mol电子，所以总共转移电子0.6mol，故选C。 【点睛】明确电解的原理是解题的关键。解答本题要注意根据加入的物质判断出电解过程中发生反应的方程式，要注意该电解过程实际上是分为两个阶段进行的，第一阶段电解硫酸铜溶液，第二阶段电解水。 题型06 电解池有关计算 解电化学相关计算类题的守恒关系及注意事项 1、守恒关系 电路中转移的电子数 = 参与电极反应的物质得到（或失去）的电子数 = 电解质溶液中迁移的某离子的物质的量 × 该离子所带电荷数 2、计算溶液质量变化的注意事项 （1）电极产物的影响：如逸出（或吸收）气体，析出（或溶解）固体等，使溶液质量 减小 。 （2）离子迁移的影响：当有离子交换膜时，容易忽略离子通过交换膜迁移对溶液质量的影响。需注意的是，电解质溶液中迁移的某离子的数目不一定等于电极反应中消耗该离子的数目，也不一定等于电路中转移的电子数目，应根据守恒关系计算。 【典例6】（24-25高二上·天津·期末）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，双极膜中间层的解离为和，并分别向两极迁移，下列说法正确的是 A．电极m与电源正极相连 B．双极膜中的移向电极n C．电解一段时间后，右池溶液不变 D．每生成，双极膜中有水解离 【答案】D 【分析】由图可知，酸性条件下硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成氨气和水，电极反应式为NO+8e-+9H+=NH3↑+3H2O，电极m为电解池的阴极，双极膜中的氢氧根离子移向电极n，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电极n为阳极。 【详解】A．由分析可知，与直流电源负极相连的电极m为电解池的阴极，A错误； B．由分析可知，双极膜中的氢离子移向电极m，B错误； C．由分析可知，双极膜中的氢氧根离子移向电极n，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，反应生成水，因此c(OH-)减小，溶液减小，C错误； D．由得失电子数目守恒可知，生成时，消耗0.8mol电子，因此有0.8molH+移向左侧，双极膜中消耗0.8mol水，双极膜中解离水的质量为0.8mol×18g/mol=14.4g，D正确； 故选D。 【变式6-1】（23-24高二上·天津河西·期末）用石墨电极电解CuCl2溶液如下图所示，Cu2+向左侧电极迁移。下列分析正确的是 A．通电时阴极极板增重 B．通电使CuCl2发生电离 C．a端所连电极上发生氧化反应 D．常温下，电路中每转移时2mole-得到22.4LCl2 【答案】A 【分析】由题干信息Cu2+向左侧电极迁移可知，左侧为阴极，右侧为阳极，故a为电源的负极，b为电源的正极，左侧阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，右侧阳极的电极反应为：2Cl- -2e-=Cl2↑，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，通电时阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，则该电极极板增重，A正确； B．电解质的电离是在水分子或受热熔融条件下，而不需要通电，B错误； C．由分析可知，a为电源的负极，a端所连电极即阴极上发生还原反应，C错误； D．常温下不是标准状况，则电路中每转移时2mole-得到1molCl2，但其体积大于22.4L，D错误； 故答案为：A。 【变式6-2】（24-25高二上·天津·期末）如下图所示，其中甲池的总反应为，请回答下列问题： (1)甲池中负极的电极反应式为 。 (2)丙池中总反应的离子方程式为 。 (3)当乙池中极质量增加时，甲池中理论上消耗的体积为 （标准状况）。 (4)反应一段时间后，断开开关，下列物质能使乙池恢复到反应前的浓度的是 （填字母）。 a．    b．    c． (5)若丙池中电极不变，将其溶液换成滴有酚酞的溶液，开关闭合一段时间后，极附近观察到的现象是 。 (6)若用丙池模拟铁制品表面镀铜，需要更换电极，则铁制品应放在 （填“”或“”）电极。 【答案】(1) (2) (3) (4) (5)溶液变红，有气泡产生 (6) 【分析】根据电池结构可知甲池是甲醇燃料电池，左边Pt电极为负极，右边Pt电极为正极，进而推出乙、丙池为电解池，A、C为阳极，B、D为阴极。 【详解】（1）甲池为原电池。负极上CH3OH失去电子在碱性条件下生成，电极反应式为：； （2）丙池是电解池，电解CuCl2溶液，总反应的离子方程式为：； （3）乙池中B极上发生Ag++e-=Ag，4.32gAg的物质的量为，电路中的电子转移为0.04mol，甲池中O2参与的反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，则参加反应的O2是物质的量为0.01mol，标准状况下的体积为0.01mol×22.4L/mol=0.224L； （4）乙池的总反应的离子方程式为4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+，减少的元素是Ag和O元素，加入Ag2O能使溶液恢复到反应前的浓度，答案选c； （5）若丙池中电极不变，将其溶液换成滴有酚酞的NaCl溶液，总反应的离子方程式为：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-，D极为阴极，阴极上生成H2气体和OH-，现象是：溶液变红，有气泡产生； （6）铁上镀铜，铁做阴极，铜做阳极，含有Cu2+的溶液做电解质溶液，铁制品应该放在阴极D电极上。 【变式6-3】（24-25高二上·北京·期中）镍氢电池广泛用于油电混合动力汽车，该电池材料的回收利用也成为研究热点。 Ⅰ．某品牌镍氢电池的总反应为，其中，为吸附了氢原子的储氢合金。图为该电池放电时的工作原理示意图。 (1)混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。 ①电极B是 填“正极”或“负极”。 ②正极的电极反应式为 。 (2)混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电，结合化学用语说明此时电极附近的变化(忽略溶液体积变化)： 。 (3)已知：储氢能力=，若该电池储氢合金的储氢能力为1120，则10cm3储氢合金中的氢完全反应，转移的电子数为 mol。 Ⅱ．该品牌废旧镍氢电池回收过程中，金属镍的转化过程如图。转化过程中所用和溶液通过电解溶液获得，装置如图2。 (4)图中，电解池的阳极为 填“C”或“D”。 (5)结合化学用语，说明产生的反应池及其原理： 。 (6)回收该品牌废旧镍氢电池过程中，在阴极收集到气体标准状况下，理论上最多可回收得到摩尔质量为的质量为 。 【答案】(1) 正极 H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH- (2)充电时M得电子生成MH，电极方程式为：H2O+M+e-=MH+OH-，此时电极A附近的氢氧根浓度增大，pH变大 (3)1 (4)C (5)电极C为该电解池的阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-= O2↑+4H+，生成H+，同时通过阴离子交换膜进入甲池，产生H2SO4； (6)27.9 【详解】（1）由电池中电子流向可知，电极A是负极，B为正极； 镍氢电池的总反应为，正极NiOOH得电子发生还原反应，电极方程式为：H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH-。 （2）电池充电时A是阴极，由可知，充电时M得电子生成MH，电极方程式为：H2O+M+e-=MH+OH-，此时电极A附近的氢氧根浓度增大，pH变大； （3）由储氢能力=得出：1120==，=100 g/L，10cm3储氢合金中H2的质量为100×10-3L×10g/L=1g，转移电子的物质的量为； （4）电解池中阳离子向阴极移动，由Na+的流向可知，电极D为阴极，电极C为阳极； （5）电极C为该电解池的阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-= O2↑+4H+，生成H+，同时通过阴离子交换膜进入甲池，产生H2SO4； （6）电解过程中，H2O在阴极得到电子生成H2，电极方程式为：2H2O+2e-= H2↑+2OH-，在阴极收集到H2的体积为6.72L(标准状况下)，物质的量为，转移电子0.6mol，阳极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+，生成0.6molH+，可以生成0.3molH2SO4，0.3molH2SO4与Ni反应得到0.3mol的NiSO4，最终得到0.3molNi(OH)2，质量为0.3mol×93g/mol=27.9g。 题型07 原电池、电解池综合考查 原电池、电解池综合考查，通常是串联电化学装置 1、无外接电源时，多池串联装置中必有一个装置是 原电池 ，其他装置为 电解池 。一般情况下，原电池中金属活动性较强的电极为 负 极，与之相连的为 阴 极。 2、有外接电源时，串联的多个装置都是电解池，与电源负极相连的是 阴 极，与电源正极相连的是 阳极，所有电解池同侧电极的极性相同。当外接电源正、负极不明显时，要结合各装置中的现象进行判断。 （1）沉淀溶解平衡滴定曲线，一般横坐标为滴加溶液的体积，纵坐标为随溶液体积增加，相应离子浓 【典例7】（24-25高二上·天津河西·期末）氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，流程示意图如下，下列叙述正确的是 A．实现串联节能需将池左侧电极接池左侧电极 B．为池阳极产物，为池负极反应物 C．装置中三处溶液的浓度大小关系： D．标准状况下当生成时，消耗空气约为 【答案】D 【分析】由图可知，B池为燃料电池、A池为电解池，通入(除去CO2)的空气的一极是燃料电池的正极，空气中的O2在正极被还原生成氢氧根离子；通入由电解饱和NaCl溶液产生的燃料Y的一极是燃料电池的负极，则Y为H2，H2在负极碱性环境下被氧化生成水，燃料电池工作时，阳离子向正极移动，则Na+通过阳离子交换膜向正极(从左侧向右侧)移动，所以NaOH溶液的浓度c%大于a%。在A池中，逸出气体Y(即H2)的电极为阴极，逸出气体X的电极为电解池的阳极，Cl-在阳极被氧化生成Cl2，则X为Cl2，A池中水在阴极被还原生成H2和OH-，电解时，阳离子向阴极移动，则Na+通过阳离子交换膜向阴极(从左侧向右侧)移动，所以NaOH溶液的浓度a%大于b%，据此解答。 【详解】A．由分析可知，池左侧电极为阳极，需要与B池正极相连，即与B池右侧电极相连，A错误； B．由分析可知，为池阳极产物Cl2，Y为池正极反应物H2，B错误； C．由分析可知，B池中NaOH溶液的浓度c%大于a%，A池中NaOH溶液的浓度a%大于b%，则装置中三处溶液的浓度大小关系：，C错误； D．由得失电子数目守恒可得关系式：，标准状况下，若生成11.2L氯气，转移电子=1mol，则正极消耗氧气=0.25mol，即消耗空气约为，D正确； 故选D。 【变式7-1】（21-22高二上·天津·期末）某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和食盐水，如图所示。有关说法正确的是 A．燃料电池工作时，通入甲烷电极的电极反应式为CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ B．闭合开关K后，b电极上有Cl2生成 C．若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，理论上最多能产生氯气的体积为8L(标准状况) D．电解饱和食盐水总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 【答案】D 【分析】根据题意以及装置图，左边两个装置为燃料电池，通甲烷一极为负极，通氧气一极为正极，最右边装置为电解池，电极a连接电源的正极，电极a为阳极，电极b为阴极，据此分析作答。 【详解】A．通甲烷一极为负极，电解质为KOH溶液，因此负极反应式为：，A项错误； B．根据上述分析，电极a为阳极，根据电解原理，该极氯离子失去电子，产生氯气，B项错误； C．1mol甲烷转移8mol电子，生成1mol氯气转移2mol电子，每个电极通过的电量是相等的，所以甲烷和氯气的物质的量之比为1：4，标准状况下，体积比等于物质的量之比，所以若每个电池甲烷通入量为 1L (标准状况)，且反应完全，理论上最多能产生氯气的体积为 4L，C项错误； D．电解饱和食盐水时，反应产生氢氧化钠、氢气和氯气，总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑，D项正确； 答案选D。 【变式7-2】（20-21高二上·天津和平·期末）利用电化学原理可同时将、变废为宝，装置如图所示(电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是 A．为负极，发生氧化反应，电极反应式为： B．装置工作时，电子从极流入极，然后经溶液流入极 C．电极反应式为 D．若极消耗，则中左侧溶液质量减轻 【答案】B 【分析】由图可知X是燃料电池，a是负极，b是正极；而Y池是电解池，d是阴极，c是阳极，由此分析解答； 【详解】A．为负极，二氧化硫失去电子发生氧化反应和水生成硫酸，电极反应式为：，A正确； B．装置工作时，c极为阳极，b极为正极，所以电子从c极流入b极，但是不能经过溶液，溶液中导电是通过离子的移动，故B错误； C．电极为阴极发生还原反应，电极反应式为： ，C正确； D． 若b极消耗32gO2，O2物质的量为1mol，转移电子的物质的量为1mol×4=4mol，Y中左侧水放电生成32g氧气和4mol氢离子，氢离子穿过质子交换膜向右铡d电极移动，所以Y中左侧溶液质量减轻等于32g+4g=36g，故D正确； 答案选B。 【变式7-3】（24-25高二上·天津和平·期末）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过。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，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。 (1)判断原电池和电解池。 图中A是 (填“原电池”或“电解池”)，B是 (填“原电池”或“电解池”)。 (2)图中X是 (填化学式)，判断 (填“>”、“<”或“=”)。 (3)写出B中的电极反应。 正极： ；负极： 。 (4)这种设计的优点在于(写出两点)： ， 。 【答案】(1) 电解池 原电池 (2) > (3) (4) 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 【分析】由图知，A中通入饱和食盐水和稀氢氧化钠溶液，故A为电解池，则B为原电池，在燃料电池中通入空气(或氧气)的一极为正极，所以燃料电池右侧为正极，左侧为负极；装置左侧进入a%的NaCl溶液，出来为b%的NaCl溶液，而离子膜为阳离子交换膜，所以左侧被氧化生成氯气，为电解池阳极，电极反应式为，则X为，右侧为电解池阴极，水电离出的氢离子被还原为氢气，同时产生，电极反应式为，故Y为H2；H2通入的一极为燃料电池的负极，电极反应式为，在燃料电池中通入空气(或氧气)的一极为正极，电极反应式为，据此回答。 【详解】（1）由分析知，A中是NaCl溶液的反应，需要外接能源，为电解池；B中涉及NaOH溶液浓度变化及与空气（除CO2）反应，可自发进行，是原电池； （2）由分析知，A为电解饱和食盐水的电解池，被氧化生成氯气，为电解池阳极，电极反应式为，则X为；电解时NaCl溶液中Na+移向阴极，在阳极放电，NaCl浓度减小，所以a%（进液浓度）>b%（出液浓度）； （3）A为H2通入的一极，为燃料电池的负极，电极反应式为；B为通入空气(或氧气)的一极，为正极，电极反应式为； （4）这种设计将电解池与燃料电池组合，燃料电池可以补充电解池消耗的电能；同时可提高产出碱液的浓度，提升产品质量等。 题型08 电解原理的应用 一、电解饱和食盐水——氯碱工业 通电时，阳极： Cl- 被氧化为 氯气 ，电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：水电离产生的H+ 被还原为 氢气 ，电极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应式为： 离子方程式： 二、电镀 电镀时一种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。 电镀的主要目的时使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 电镀时，通常把待镀的金属制品一端作 阴极 ，镀层金属作 阳极 ，用含镀层金属离子的溶液作电镀液。 三、电冶金 金属冶炼就是使矿石中的金属离子 得 电子变成金属 单质 的过程：Mn+ + n e- = M NaCl在高温下熔融并发生电离，电离出自由移动的Na+和 Cl- ， 通电后发生以下反应： 阳极：2Cl－－2e－=== Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－ = 2Na 总反应： 【典例8】（24-25高二上·天津·期末）下列关于各装置图的叙述正确的是 A．Ⅰ装置中盐桥中的移向左边烧杯 B．Ⅱ装置电解精炼铜的过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 C．Ⅲ装置模拟工业上在镀件上镀银 D．Ⅳ装置中钢闸门应与外接电源的负极相连，称之为“牺牲阳极法” 【答案】A 【详解】A．图Ⅰ中Zn为负极，Zn极电极反应为Zn-2e-=Zn2+，Cu为正极，Cu极电极反应为Cu2++2e-=Cu，盐桥中KCl的阴离子Cl-移向左边烧杯，A项正确； B．图Ⅱ为电解精炼铜，粗铜为阳极，纯铜为阴极，粗铜上是比Cu活泼的金属Zn、Fe等先失电子转化成Zn2+、Fe2+等，然后Cu失电子转化成Cu2+，活泼性比Cu弱的金属如Ag等形成阳极泥，纯铜上的电极反应为Cu2++2e-=Cu，根据得失电子守恒，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等， B项错误； C． 图Ⅲ中若要镀件上镀银，则银为阳极、镀件应为阴极，C项错误； D．图Ⅳ装置中钢闸门与外接电源的负极相连，钢闸门为阴极，辅助电极为阳极，称之为“外加电流法”， D项错误； 答案选A。 【变式8-1】（24-25高二上·天津·期末）下列有关工业生产氯气的说法中正确的是 A．工业上常用电解熔融氯化钠来生产氯气 B．电解饱和食盐水制氯气的工业又称“氯碱工业” C．电解饱和氯化钠溶液可得到金属钠、氯气和氢气 D．每生产氯气同时可得氢气 【答案】B 【详解】A．工业上常用电解饱和氯化钠溶液的方法来生产氯气，故A错误； B．工业上利用电解饱和食盐水可制得NaOH、Cl2等重要化工产品，又称为“氯碱工业”，故B正确； C．电解饱和氯化钠溶液可得到氢氧化钠、氯气和氢气，化学方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，故C错误； D．电解饱和食盐水的方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，可知得到的Cl2与H2的质量比为35.5∶1，故D错误； 答案选B。 【变式8-2】（22-23高三上·天津河北·期末）用电化学方法可以去除循环冷却水(含有、、、苯酚等)中的有机污染物，同时经处理过的冷却水还能减少结垢，其工作原理如下图所示。 下列说法正确的是 A．b为电源的正极 B．钛基电极上的反应为 C．碳钢电极底部有、生成 D．每生成标准状况下2.24L，需要消耗0.5mol 【答案】C 【分析】碳电极上水得电子生成氢气，发生还原反应，为电解池的阴极，b为电源的负极，a为正极，钛基电极是阳极，失电子，发生氧化反应，钛基电极上的反应为。 【详解】A． 碳电极上水得电子生成氢气，发生还原反应，为电解池的阴极，b为电源的负极，故A错误； B． 阳极失电子，发生氧化反应，钛基电极上的反应为，故B错误； C． 碳电极上水得电子生成氢气，2H2O+2e-=2OH-+H2↑，HCO+OH-=H2O+CO，碳钢电极底部有、生成，故C正确； D． 钛基电极上的反应为，每生成标准状况下2.24L，需要消耗0.46mol，故D错误； 故选C。 【变式8-3】（22-23高二上·天津南开·期末）工业上利用电解精炼锡后的阳极泥(含 Cu、Ag、PbSO4 及少量的 Sn 等)回收金属 Cu 和Ag 的流程如图，下列说法正确的是 A．“清洗”时加入浓盐酸的作用是除去 PbSO4 B．“浸液 2”的主要成分是[Ag(NH3)2]Cl，氨水溶解氯化银的离子方程式为： C．若运用铅蓄电池来电解精炼锡，Pb 电极与粗锡相连 D．若制得 2mol 银，至少需要水合肼(N2H4•H2O)12.5g 【答案】B 【分析】阳极泥(含 Cu、Ag、PbSO4 及少量的 Sn 等)中加入浓盐酸清洗，Sn溶解生成SnCl2；阳极泥中加入浓盐酸、KClO3，Cu溶解生成CuCl2溶液，Ag转化为AgCl，过滤后，滤液中加入Fe等还原剂，将Cu2+还原为Cu；浸渣中加入氨水，AgCl溶解并转化为[Ag(NH3)2]Cl，PbSO4不溶而成为滤渣2；浸液2中加入水合肼发生还原，生成Ag、N2等。 【详解】A．由分析可知，“清洗”时加入浓盐酸的作用是除去Sn，将Sn转化为SnCl2进入溶液，A不正确； B．浸渣1中加入氨水，AgCl溶解并生成[Ag(NH3)2]Cl，则“浸液 2”的主要成分是[Ag(NH3)2]Cl，氨水溶解氯化银的离子方程式为：，B正确； C．若运用铅蓄电池来电解精炼锡，则Pb电极作负极，而粗锡作阳极，所以粗锡应与铅蓄电池的正极相连，C不正确； D．水合肼还原银氨溶液时，可建立关系式：4Ag——N2H4•H2O，若制得 2mol 银，至少需要水合肼(N2H4•H2O)的质量为0.5mol×50g/mol=25g，D不正确； 故选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 电解池 题型01 电解原理 题型02 电解和电解池 题型03 电极产物的判断及电极反应式书写 题型04 电解池阴阳极的判断 题型05 电解后溶液复原 题型06 电解池有关计算 题型07 原电池、电解池综合考查 题型08 电解原理的应用 题型01 电解原理 探究用惰性电解电解CuCl2溶液 1、通电前： 溶液中存在的离子有_____、_____、_____、_____，通电前离子在溶液中作_______________运动。 2、通电时（两电极材料均为石墨） （1）在电场的作用下，溶液中的离子作_____运动，阴离子移向_____极，阳离子移向_____极； （2）离子放电： 阳极反应：_______________，（_____反应） 阴极反应：_______________，（_____反应） 【典例1】（24-25高一下·天津·期末）CuI是一种不溶于水的白色固体，可以由反应得到。现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。下列叙述正确的是 A．阴极区溶液呈红色，电极反应为 B．阴极区溶液呈蓝色，阳极生成的向阴极移动 C．阳极区有白色沉淀生成，原因是 D．阳极区溶液呈蓝色，电极反应是 【变式1-1】（23-24高二上·天津河西·期末）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是 A．粗铜接电源的负极 B．溶液中Cu2+向阳极移动 C．阴极反应式为Cu2++2e-=Cu D．在阳极可回收Al、Ag、Pt、Au 【变式1-2】（21-22高二上·天津东丽·期末）下列有关电解的说法错误的是 A．溶液中阳离子向阴极方向迁移 B．阴极上发生还原反应 C．阳极与电源正极相连 D．电极本身不参与反应 【变式1-3】（20-21高二上·天津·期末）下列有关电解的说法错误的是 A．与电源正极相连的是阳极 B．与电源负极相连的是阴极 C．在阴极上发生氧化反应 D．阴离子向阳极方向移动 题型02 电解和电解池 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__________反应的过程叫电解。 2、电解池： （1）将__________转化为__________的装置叫做电解池（也成电解槽）。 （2）构成条件： ①直流电源 ②两个__________ ，阳极接电源__________，阴极接电源__________ ③电解质溶液（或熔融电解质） ④形成 __________回路 【典例2】（24-25高二上·天津南开·期末）关于电解反应，下列说法正确的是 A．若要在铁片上镀铜，则X为铜，Y为铁，Z为溶液 B．若要精炼铜，则X、Y分别为粗铜和纯铜 C．若Z是溶液，则X电极反应式： D．若Z是饱和NaCl溶液，电解一段时间后，Y电极析出少量的Na 【变式2-1】（23-24高二上·天津·期末）粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)。下列叙述正确的是 A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+＋2e-=Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt 【变式2-2】（2024·陕西·模拟预测）我国科学家首次研究了碘正极在水系铝离子电池中的转化反应，下列叙述错误的是 A．放电时，在正极上发生还原反应 B．放电时，每转移电子，a电极质量理论上增加 C．充电时，b极反应之一为 D．充电时，参与反应生成、、物质的量之比可能为 【变式2-3】（22-23高二上·天津·期末）若要在铁制品表面镀镍，下列有关说法正确的是 A．电镀液可用FeSO4溶液 B．铁制品应与电源的负极相连 C．阴极的电极反应为Ni-2e-=Ni2+ D．电镀过程中电镀液中溶质的浓度会增大 题型03 电极产物的判断及电极反应式书写 1、离子放电顺序 (1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等) 阳极：溶液中常见阴离子放电顺序（失电子能力） S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子 (2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等) 阳极：电极本身先放电，电极反应式为_______________ (3)阴极与电极材料无关：溶液中常见阳离子放电顺序:阳离子得电子能力 Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… 2、电极反应式书写一般步骤： ①判断电极材料 ②明确溶液中的离子种类 ③判断阴阳离子的放电顺序 ④根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物 ⑤阴极+阳极反应式 = 总反应式 【典例3】（24-25高二上·天津和平·期末）写出下列电极反应和总反应。 (1)电解熔融氯化钠：阳极反应为 ；阴极反应为 ；总反应为 。 (2)电解氯化钠溶液：阳极反应为 ；阴极反应为 ；总反应为 。 【变式3-1】（23-24高二上·天津·期末）利用如图所示装置模拟电解在工业生产的应用，下列说法正确的是 A．若要在铁片上镀铜，Z为溶液 B．若要在铁片上镀铜，X、Y分别为纯铜和铁片 C．若Z是饱和溶液，电解一段时间后，Y电极析出少量的 D．若Z是饱和溶液，X电极首先发生的电极反应式是： 【变式3-2】（22-23高二上·天津南开·期末）下列用惰性电极电解不同物质的电极反应式中，错误的是 A．电解饱和食盐水    阴极： B．电解溶液    阴极： C．电解熔融    阳极： D．电解溶液    阳极： 【变式3-3】（22-23高二上·天津河西·期末）用电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中发生反应：，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法正确的是 A．电解过程中废水的pH会减小 B．阳极反应方程式为 C．电解后除Cr(OH)3沉淀外，还有Fe(OH)3沉淀生成 D．电路中每转移0.6mole−，最多有0.2molCr2O被氧化 题型04 电解池阴阳极的判断 电解池中判断阴阳极的方法： 阳极 判断原则 阴极 与电源_____极相连 ← 根据电源正、负极 → 与电源_____极相连 发生_____反应 ← 根据反应类型 → 发生_____反应 电流流_____ ← 根据电流方向 → 电流流_____ 电子流_____ ← 根据电子流向 → 电子流_____ _____离子流向 ← 根据离子移向 → _____离子流向 _____离子放电 ← 根据放电离子 → _____离子放电 【典例4】（21-22高二上·天津河北·期末）用下图所示装置进行实验，在相同电压、相同时间内，记录现象如下(温度变化均不明显)： 实验序号 X电极材料 现象 Ⅰ 铂(Pt) 两极均有气泡产生，澄清石灰水不变浑浊 Ⅱ 石墨 两极均有气泡产生，澄清石灰水变浑浊 下列说法中，不正确的是 A．X电极为阳极 B．阴极的电极反应式为： C．Ⅰ中Pt电极附近发生了反应： D．Ⅱ中石灰水变浑浊的原因是X区产生的与反应生成了 【变式4-1】（23-24高二上·天津·期末）利用电解技术，以氯化氢为原料回收氯气的过程如图所示，下列说法不正确的是 A．H+由阳极区向阴极区迁移 B．阳极电极反应：2HCl + 2e-== Cl2+ 2H+ C．阴极电极反应：Fe3++ e-== Fe2+ D．阴极区发生的反应有：4Fe2++ O2+ 4H+== 4Fe3++ 2H2O 【变式4-2】（23-24高二上·天津·期末）硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。下列说法正确的是 A．惰性电极2为阴极 B．反应前后保持不变 C．外电路通过1 mol电子，可得到1 mol D．该合成方法中的能量转换形式是化学能全部转化为电能 【变式4-3】（22-23高二上·天津河西·期末）高磷镍铁是生产钙镁磷肥的副产品。以高磷镍铁(主要含Ni、Fe、P，还含有少量Fe、Cu、Zn的磷化物)为原料生产硫酸镍晶体的工艺流程如图。 (1)“电解”时，选用硫酸溶液为电解液。将高磷镍铁制成电极板，则该电极板作 (填“阳极”或“阴极”)；另一极的产物主要为 (填化学式)，电极反应式为 。此外，溶液中的有部分在阴极放电。 (2)“沉镍”时，离子方程式为 ，为确保镍沉淀完全，理论上应调节溶液 (已知：在该工业环境下，(近似值)；当溶液中离子浓度时，可认为该离子沉淀完全)。 (3)已知：25℃时，、。向上述流程制得的溶液中加入固体，充分反应后，过滤可得到溶液。生成的化学方程式为 。 题型05 电解后溶液复原 恢复电解质溶液的原则： 依据元素守恒，溶液体系中损失什么就加什么。 一般加入阴极产物与阳极产物反应生成的化合物。 若两极产物分别是H2和Cl2，则应通入_____气体；若两极产物本别是Cu和O2，则应加入_____，而不能加入Cu(OH)2。 【典例5】（21-22高二上·天津·期末）某课外活动小组用如图所示装置进行实验(电解液足量)。下列说法正确的是 A．图二中若开始实验时开关K与a连接，电解液的浓度保持不变 B．图一中若开始实验时开关K与b连接，一段时间后向电解液中加适量稀盐酸可使电解液恢复到电解前的浓度 C．图一中若开始实验时开关K与a连接，B极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ D．图二中若开始实验时开关K与b连接，A极减少的质量大于B极增加的质量 【变式5-1】（22-23高二上·天津·期末）用石墨作电极电解1 mol/L CuSO4溶液，当c(Cu2＋)为0.5 mol/L时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态(　  　) A．CuSO4 B．CuO C．Cu(OH)2 D．CuSO4·5H2O 【变式5-2】（19-20高二上·天津和平·期末）用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.1mol Cu(OH)2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移的电子的物质的量为 A．0.4mol B．0.5mol C．0.6mol D．0.8mol 【变式5-3】（22-23高二上·天津·期末）用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的状态(不考虑二氧化碳的溶解)，则电解过程中共转移电子的物质的量为 A．0.4 mol B．0.5 mol C．0.6 mol D．0.8 mol 题型06 电解池有关计算 解电化学相关计算类题的守恒关系及注意事项 1、守恒关系 电路中转移的电子数_____参与电极反应的物质得到（或失去）的电子数 _____电解质溶液中迁移的某离子的物质的量 × 该离子所带电荷数 2、计算溶液质量变化的注意事项 （1）电极产物的影响：如逸出（或吸收）气体，析出（或溶解）固体等，使溶液质量__________。 （2）离子迁移的影响：当有离子交换膜时，容易忽略离子通过交换膜迁移对溶液质量的影响。需注意的是，电解质溶液中迁移的某离子的数目不一定等于电极反应中消耗该离子的数目，也不一定等于电路中转移的电子数目，应根据守恒关系计算。 【典例6】（24-25高二上·天津·期末）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，双极膜中间层的解离为和，并分别向两极迁移，下列说法正确的是 A．电极m与电源正极相连 B．双极膜中的移向电极n C．电解一段时间后，右池溶液不变 D．每生成，双极膜中有水解离 【变式6-1】（23-24高二上·天津河西·期末）用石墨电极电解CuCl2溶液如下图所示，Cu2+向左侧电极迁移。下列分析正确的是 A．通电时阴极极板增重 B．通电使CuCl2发生电离 C．a端所连电极上发生氧化反应 D．常温下，电路中每转移时2mole-得到22.4LCl2 【变式6-2】（24-25高二上·天津·期末）如下图所示，其中甲池的总反应为，请回答下列问题： (1)甲池中负极的电极反应式为 。 (2)丙池中总反应的离子方程式为 。 (3)当乙池中极质量增加时，甲池中理论上消耗的体积为 （标准状况）。 (4)反应一段时间后，断开开关，下列物质能使乙池恢复到反应前的浓度的是 （填字母）。 a．    b．    c． (5)若丙池中电极不变，将其溶液换成滴有酚酞的溶液，开关闭合一段时间后，极附近观察到的现象是 。 (6)若用丙池模拟铁制品表面镀铜，需要更换电极，则铁制品应放在 （填“”或“”）电极。 【变式6-3】（24-25高二上·北京·期中）镍氢电池广泛用于油电混合动力汽车，该电池材料的回收利用也成为研究热点。 Ⅰ．某品牌镍氢电池的总反应为，其中，为吸附了氢原子的储氢合金。图为该电池放电时的工作原理示意图。 (1)混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。 ①电极B是 填“正极”或“负极”。 ②正极的电极反应式为 。 (2)混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电，结合化学用语说明此时电极附近的变化(忽略溶液体积变化)： 。 (3)已知：储氢能力=，若该电池储氢合金的储氢能力为1120，则10cm3储氢合金中的氢完全反应，转移的电子数为 mol。 Ⅱ．该品牌废旧镍氢电池回收过程中，金属镍的转化过程如图。转化过程中所用和溶液通过电解溶液获得，装置如图2。 (4)图中，电解池的阳极为 填“C”或“D”。 (5)结合化学用语，说明产生的反应池及其原理： 。 (6)回收该品牌废旧镍氢电池过程中，在阴极收集到气体标准状况下，理论上最多可回收得到摩尔质量为的质量为 。 题型07 原电池、电解池综合考查 原电池、电解池综合考查，通常是串联电化学装置 1、无外接电源时，多池串联装置中必有一个装置是__________，其他装置为__________。一般情况下，原电池中金属活动性较强的电极为_____极，与之相连的为_____极。 2、有外接电源时，串联的多个装置都是电解池，与电源负极相连的是_____极，与电源正极相连的是_____极，所有电解池同侧电极的极性相同。当外接电源正、负极不明显时，要结合各装置中的现象进行判断。 （1）沉淀溶解平衡滴定曲线，一般横坐标为滴加溶液的体积，纵坐标为随溶液体积增加，相应离子浓 【典例7】（24-25高二上·天津河西·期末）氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，流程示意图如下，下列叙述正确的是 A．实现串联节能需将池左侧电极接池左侧电极 B．为池阳极产物，为池负极反应物 C．装置中三处溶液的浓度大小关系： D．标准状况下当生成时，消耗空气约为 【变式7-1】（21-22高二上·天津·期末）某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和食盐水，如图所示。有关说法正确的是 A．燃料电池工作时，通入甲烷电极的电极反应式为CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ B．闭合开关K后，b电极上有Cl2生成 C．若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，理论上最多能产生氯气的体积为8L(标准状况) D．电解饱和食盐水总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 【变式7-2】（20-21高二上·天津和平·期末）利用电化学原理可同时将、变废为宝，装置如图所示(电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是 A．为负极，发生氧化反应，电极反应式为： B．装置工作时，电子从极流入极，然后经溶液流入极 C．电极反应式为 D．若极消耗，则中左侧溶液质量减轻 【变式7-3】（24-25高二上·天津和平·期末）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过。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，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。 (1)判断原电池和电解池。 图中A是 (填“原电池”或“电解池”)，B是 (填“原电池”或“电解池”)。 (2)图中X是 (填化学式)，判断 (填“>”、“<”或“=”)。 (3)写出B中的电极反应。 正极： ；负极： 。 (4)这种设计的优点在于(写出两点)： ， 。 题型08 电解原理的应用 一、电解饱和食盐水——氯碱工业 通电时，阳极： Cl- 被氧化为_____，电极反应式为：____________________ 阴极：水电离产生的H+ 被还原为_____，电极反应式为：_________________________ 总反应式为：___________________________________ 离子方程式：___________________________________ 二、电镀 电镀时一种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。 电镀的主要目的时使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 电镀时，通常把待镀的金属制品一端作 _____，镀层金属作_____，用含镀层金属离子的溶液作电镀液。 三、电冶金 金属冶炼就是使矿石中的金属离子 得 电子变成金属 单质 的过程：_________________________ NaCl在高温下熔融并发生电离，电离出自由移动的_____和 _____， 通电后发生以下反应： 阳极：____________________ 阴极：____________________ 总反应_________________________ 【典例8】（24-25高二上·天津·期末）下列关于各装置图的叙述正确的是 A．Ⅰ装置中盐桥中的移向左边烧杯 B．Ⅱ装置电解精炼铜的过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 C．Ⅲ装置模拟工业上在镀件上镀银 D．Ⅳ装置中钢闸门应与外接电源的负极相连，称之为“牺牲阳极法” 【变式8-1】（24-25高二上·天津·期末）下列有关工业生产氯气的说法中正确的是 A．工业上常用电解熔融氯化钠来生产氯气 B．电解饱和食盐水制氯气的工业又称“氯碱工业” C．电解饱和氯化钠溶液可得到金属钠、氯气和氢气 D．每生产氯气同时可得氢气 【变式8-2】（22-23高三上·天津河北·期末）用电化学方法可以去除循环冷却水(含有、、、苯酚等)中的有机污染物，同时经处理过的冷却水还能减少结垢，其工作原理如下图所示。 下列说法正确的是 A．b为电源的正极 B．钛基电极上的反应为 C．碳钢电极底部有、生成 D．每生成标准状况下2.24L，需要消耗0.5mol 【变式8-3】（22-23高二上·天津南开·期末）工业上利用电解精炼锡后的阳极泥(含 Cu、Ag、PbSO4 及少量的 Sn 等)回收金属 Cu 和Ag 的流程如图，下列说法正确的是 A．“清洗”时加入浓盐酸的作用是除去 PbSO4 B．“浸液 2”的主要成分是[Ag(NH3)2]Cl，氨水溶解氯化银的离子方程式为： C．若运用铅蓄电池来电解精炼锡，Pb 电极与粗锡相连 D．若制得 2mol 银，至少需要水合肼(N2H4•H2O)12.5g / 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 $