4.2 电解池 讲义-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第二节 电解池 · 导入 原电池是把化学能直接转化为电能的装置，电解池则是把电能直接转化为化学能的装置。例如，在通电条件下水分解生成氧气和氢气。将电能转化为化学能在生活、生产和科学研究中具有重要意义。 知识1 电解原理☆☆ 1.电解（electrolysis）和电解池（electrolytic cell）☆ 项目 内容 电解 在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 电解池 电能直接转化为化学能的装置，也称电解槽。 实验4-2 探究电解原理 实验操作 在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极，把湿润的淀粉-KI试纸放在与直流电源正极相连的电极附近，接通直流电源。 实验现象 实验结论 原因分析 电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成闭合回路 电解质溶液导电的过程就是被电解的过程 与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质 析出金属铜 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝 产生了氯气 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 2.电解池的工作原理☆ 项目 内容 电极名称及电极反应式(以CuCl溶液为例) 总反应式 CuCl2 电解 Cu+Cl2↑ 电子和离子的移动方向(惰性电极) 口诀：微粒运动方向，电子不下水，离子不上线。 · 例题 考点：电解原理 1．（2026•河南校级模拟）工业电解法制铝过程中，Al2O3溶解并与冰晶石发生反应：。已知在石墨电极参与反应转化为，其装置如图所示。下列说法错误的是（　　） A．a接电源的负极 B．阳极的电极反应式： C．电解过程中电解液中的物质的量不断减少 D．电解一段时间后需要补充石墨 【解答】解：A．由上述分析可知，石墨电极为阳极、铁电极为阴极，则a接电源的负极，b接电源正极，故A正确； B．石墨电极为阳极，石墨被氧化生成CO2，同时Al2在石墨电极参与反应转化为，则阳极反应式为2Al212F﹣+C﹣4e﹣＝CO2↑+4，故B正确； C．Al2O3+43Al26F﹣，阳极反应式为2Al212F﹣+C﹣4e﹣＝CO2↑+4，阴极反应式为3e﹣＝Al+6F﹣，根据电子守恒可知，总反应为2Al2O3+3C3CO2↑+4Al，则电解液中的物质的量不变，故C错误； D．电解过程中阳极消耗石墨生成CO2，所以需要补充石墨，故D正确； 故选：C。 知识2 电解原理的应用☆☆☆ 1.电解饱和食盐水☆ 项目 内容 原理 电解原理示意图 电子的流动方向 由直流电源负极流向阴极，由阳极流向直流电源正极 离子的迁移方向 Na+、H+ 移向阴极 Cl-、OH- 移向阳极 离子放电能力的强弱顺序 阳极 Cl->OH- 阴极 H+>Na+ 电极反应 阳极 2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应) 阴极 2H2O+2e-===H2↑+2OH-(还原反应) 总反应 2Cl-+2H2O 电解 Cl2↑+H2↑+2OH- 氯碱工业的应用 以电解饱和食盐水为基础制取氯气。烧碱等产品的工业成为氯碱工业、氯碱工业体系庞大，有着广泛的用途。 举例 电解饱和食盐水 →液碱 →NaOH →有机合成 →造纸 →玻璃 →肥皂 →纺织 →印染 含氯漂白剂 →湿氯气 →Cl2 →有机合成 →氯化物合成 →农药 HCl→盐酸 →湿氢气 →H2 有机合成 金属冶炼 · 例题 考点：氯碱工业 2．（2025秋•石家庄期末）氯碱工业能耗大，可通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗。下列说法错误的是（　　） 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2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣ C．应选用阳离子交换膜 D．在右室获得浓度较高的NaOH溶液 【解答】解：A．A电极A连接电源正极，作为电解池的阳极，发生氧化反应（Cl﹣失去电子生成Cl2），故A正确； B．电极B连接电源负极，作为电解池的阴极，在碱性条件下，氧气得电子生成氢氧根离子，极反应方程式为：O2+2H2O+4e﹣＝ 4OH﹣，故B错误； C．电解过程中，Na+从阳极区（左室）通过阳离子交换膜移向阴极区（右室），与阴极生成的OH﹣结合为NaOH，因此应选用阳离子交换膜，故C正确； D．Na+移向右室，阴极生成OH﹣，因此右室可获得浓度较高的NaOH溶液，故D正确； 故选：B。 考点：电解原理的应用实验 3．（2025•西城区校级模拟）三位同学对电解氯化铜溶液的实验现象进行研究，结果如下： A装置 现象 电解时用玻璃棒搅拌 ①电解一段时间时，阳极石墨表面产生气泡，阴极石墨上附着红色物质 ②烧杯变热，溶液由蓝色变为绿色 ③停止电解冷却后溶液基本恢复蓝色 B装置 现象 ①电解相同时间时，阳极石墨表面产生气泡，阴极石墨上附着红色物质 ②U型管变热，溶液整体变绿色，阴极附近绿色更深 ③停止电解冷却后阴极附近溶液仍为绿色。其余部分溶液恢复蓝色 （1）甲认为电解过程中产生的Cl2是溶液变绿的原因，写出产生该物质的电极反应式：　Cl2﹣2e﹣＝2Cl﹣ 。乙认为该原因不成立，乙的依据是 　B装置中阴极附近绿色更深　 。 （2）乙查阅资料，CuCl2溶液中存在平衡：Cu2++4Cl﹣⇌[CuCl4]2﹣（黄色）ΔH＞0。据此乙认为：电解过程中随温度升高上述平衡向 　正（或右）　 向移动，而导致溶液变绿。甲根据实验现象认为乙的推测不完全正确，甲的依据是 　B装置中冷却后阴极附近溶液仍为绿色　 。 （3）丙继续查阅资料： i．电解CuCl2溶液时可能产生[CuCl2]﹣，[CuCl2]﹣掺杂Cu2+后呈黄色 ii．稀释含[CuCl2]﹣的溶液生成CuCl白色沉淀 据此丙猜想：电解过程中，产生[CuCl2]﹣掺杂Cu2+后呈黄色，与CuCl2蓝色溶液混合也是溶液呈绿色的原因。 丙进行如下实验并验证其猜想正确。 a．取1mol/LCuCl2溶液在试管中加热，溶液变绿，冷却后溶液恢复蓝色。 b．取乙电解冷却后的绿色溶液2mL，加20mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 c．另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加2mL浓盐酸，加热获得含[CuCl2]﹣的黄色溶液。 d．冷却后将少量上述溶液加入•••••• e．取d中2mL溶液，加20mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 ①b的目的是 　证明所取绿色溶液中存在[CuCl2]﹣ 。 ②写出c中生成[CuCl2]﹣的离子方程式：　Cu2++4Cl﹣+Cu＝[CuCl2]﹣ 。 ③补充d中必要的操作及现象：　加入到一定量的CuCl2蓝色溶液中，至溶液颜色与B装置电解冷却后绿色溶液相同　 。 ④丙结合上述现象，综合前两位同学的实验现象及解释：出现二者实验现象差异的原因是 　A装置电解过程产生的[CuCl2]﹣分散于整个溶液，浓度较低，对溶液颜色影响较小，B装置电解过程产生的[CuCl2]﹣聚集在阴极附近溶液中，浓度较大，成为影响阴极附近溶液颜色的主要原因　 。 【解答】解：（1）氯气的颜色为黄绿色，故甲认为电解过程中阳极产生的Cl2是溶液变绿的原因，阳极失电子发生氧化反应，电极反应方程式为Cl2﹣2e﹣＝2Cl﹣，乙认为该原因不成立，因为B装置中阴极是Cu2++2e﹣＝Cu，但阴极附近绿色更深， 故答案为：Cl2﹣2e﹣＝2Cl﹣；B装置中阴极附近绿色更深； （2）CuCl2溶液中存在平衡：Cu2++4Cl﹣⇌[CuCl4]2﹣（黄色）ΔH＞0；据此乙认为：电解过程中随温度升高上述平衡向正向移动 导致溶液呈绿色；甲根据实验现象认为乙的推测不完全正确，因为冷却后，B装置中虽然U形管阳极附近溶液恢复蓝色，但阴极附近溶液仍为绿色， 故答案为：正（或右）；B装置中冷却后阴极附近溶液仍为绿色； （3））①取乙电解冷却后的绿色溶液2mL，加20mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。结合查阅的资料可推知电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]﹣， 故答案为：证明所取绿色溶液中存在[CuCl2]﹣； ②氯化铜晶体和铜粉，加2mL浓盐酸，加热获得含[CuCl2]﹣的黄色溶液，离子方程式为Cu2++4Cl﹣+Cu＝[CuCl2]﹣， 故答案为：Cu2++4Cl﹣+Cu＝[CuCl2]﹣； ③c研究氯化铜是否是导致溶液呈绿色的原因，故c中必要的操作及现象加入CuCl2蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同， 故答案为：加入到一定量的CuCl2蓝色溶液中，至溶液颜色与B装置电解冷却后绿色溶液相同； ④结合实验分析可知：A装置电解过程产生的[CuCl2]﹣分散于整个溶液，浓度较低，对溶液颜色影响较小，B装置电解过程产生的[CuCl2]﹣聚集在阴极附近溶液中，浓度较大，成为影响阴极附近溶液颜色的主要原因， 故答案为：A装置电解过程产生的[CuCl2]﹣分散于整个溶液，浓度较低，对溶液颜色影响较小，B装置电解过程产生的[CuCl2]﹣聚集在阴极附近溶液中，浓度较大，成为影响阴极附近溶液颜色的主要原因。 2.电镀（electroplating）与电解精炼铜☆ 项目 内容 装置 电镀 精炼 阳极材料 镀层金属Cu 粗铜(含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件金属Fe 纯铜 阳极反应 Cu-2e-===Cu2+ Zn-2e-===Zn2+、Cu-2e-===Cu2+等 阴极反应 Cu2++2e-===Cu 溶液变化 硫酸铜溶液浓度保持不变 Cu2+浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥 · 例题 考点：电镀实验 4．（2026•锦州校级二模）用下列化学知识解释对应劳动项目不合理的是（　　） 选项 劳动项目 化学知识 A 铝制品表面镀膜 阳极氧化形成致密氧化膜 B pH计测定雨水的pH pH＜5.6的雨水为酸雨 C 加工腊肉时加入适量NaCl NaCl为防腐剂 D 葡萄酒中加入适量SO2 SO2起增味和杀菌作用 A．A B．B C．C D．D 【解答】解：A．铝做阳极时，通过电解阳极氧化可在铝制品表面生成致密的氧化铝氧化膜，可以实现铝制品表面镀膜，解释对应劳动项目合理，故A正确； B．酸雨的定义为pH＜5.6的雨水，使用pH计测定雨水pH就是为了判断雨水是否为酸雨，解释对应劳动项目合理，故B正确； C．NaCl能够使微生物脱水失去活性，可抑制细菌生长，是常用的食品防腐剂，加工腊肉加入适量NaCl作防腐剂，解释对应劳动项目合理，故C正确； D．二氧化硫具有还原性，葡萄酒中加入适量SO2的作用是杀菌和抗氧化，防止葡萄酒被氧化变质，因此SO2不具有增味作用，解释对应劳动项目不合理，故D错误； 故选：D。 考点：铜的电解精炼 5．（2025秋•黑龙江校级期末）图Ⅰ的目的是精炼铜（粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质），图Ⅱ的目的是保护钢闸门。下列说法正确的是（　　） A．图Ⅰ中a为粗铜 B．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则X可以是铜 C．图Ⅱ中如果a、b间连接电源，则a连接负极 D．图Ⅰ中电解质溶液中c（Cu2+）不变 【解答】解：A．粗铜精炼时，精Cu作阴极，粗Cu作阳极，图Ⅰ中a为纯铜，故A错误； B．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则形成原电池，若X是Cu，则Cu为正极，钢铁为负极，铁失电子加快腐蚀，故B错误； C．图Ⅱ的目的是保护钢闸门，钢闸门只能作为阴极才能得到保护，应外接电源的负极，a连接负极，故C正确； D．图Ⅰ是电解池，粗Cu作阳极，粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质，锌、铁均比Cu活泼，故锌优先在阳极放电，铜离子比锌离子的氧化性强，优先在阴极放电，故c（Cu2+）减小，故D错误； 故选：C。 3.电冶金☆ 项目 内容 金属冶炼的本质 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 电冶金（electrometallurgy） 电解使最强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属 实例 电解熔融的氯化钠制取金属钠 图示 反应式 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴应：2Na++2e-===2Na 总反应式：2NaCl（熔融） 电解 2Na+Cl2↑ · 例题 考点：电解池电极反应式及化学方程式的书写 6．（2025秋•如皋市月考）根据提供的情境书写指定反应的方程式。 （1）废旧铅蓄电池的铅膏可以经过如图所示转化后制取PbO。 已知铅膏经脱硫、过滤后所得滤渣中主要含PbCO3、PbO2等物质。写出“酸浸”时PbO2反应生成Pb（CH3COO）2（可溶于水、难电离）的离子方程式：　PbO2+H2O2+2CH3COOH＝Pb（CH3COO）2+O2↑+2H2O　 。 （2）用具有涂层的电极（不参与反应）电解饱和食盐水，可得到含ClO2在内的消毒气体。写出电解反应的离子方程式：　2Cl﹣+6H2O2ClO2↑+5H2↑+2OH﹣ 。 【解答】解：（1）酸浸时发生的反应为二氧化铅与过氧化氢和醋酸混合溶液反应生成Pb（CH3COO）2、O2和水，反应的化学方程式为PbO2+H2O2+2CH3COOH＝Pb（CH3COO）2+O2↑+2H2O， 故答案为：PbO2+H2O2+2CH3COOH＝Pb（CH3COO）2+O2↑+2H2O； （2）电解饱和食盐水发生的反应为饱和食盐水电解生成ClO2、H2和NaOH，反应的离子方程式为2Cl﹣+6H2O2ClO2↑+5H2↑+2OH﹣， 故答案为：2Cl﹣+6H2O2ClO2↑+5H2↑+2OH﹣。 考点：电解池有关计算 7．（2025春•东坡区期末）在微生物作用下电解有机废水（含CH3COOH），可获得清洁能源H2，其原理如图所示，下列有关说法不正确的是（　　） A．电极B极为负极 B．与电源A极相连的惰性电极上发生的反应为：CH3COOH﹣8e﹣+2H2O═2CO2↑+8H+ C．通电后，H+通过质子交换膜向右移动。若导线中转移0.8mol电子，左侧溶液质量减轻8.8g D．通电后，若有0.1mol H2生成，则转移0.2mol电子 【解答】解：A．连接B电极的电极上生成氢气，说明该电极上氢离子得电子，则为电解池阴极，电解池阴极连接原电池负极，所以电极B极为负极，故A正确； B．与电源A极相连的惰性电极为阳极，阳极上乙酸失电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3COOH﹣8e﹣+2H2O＝2CO2↑+8H+，故B正确； C．电解有机废水（含CH3COOH），在阴极上氢离子得电子生成氢气，即2H++2e﹣＝H2↑，在阳极上CH3COOH失电子生成二氧化碳，即CH3COOH一8e﹣+8OH﹣═2CO2↑+6H2O，电极A为正极，在阴极上氢离子得电子生成氢气，即2H++2e﹣＝H2↑，通电后，右侧H+放电生成氢气，所以H+通过质子交换膜向右移动，相当于稀硫酸中H+不参加反应，所以氢离子浓度不变，根据电子守恒，若导线中转移0.8 mol电子，在阳极上CH3COOH失电子生成二氧化碳，即CH3COOH一8e﹣+8OH﹣═2CO2↑+6H2O，生成二氧化碳0.2mol，质量为8.8g，溶液中氢离子移向阴极，所以溶液质量减轻大于8.8g，故C错误； D．右侧电极反应式为2H++2e﹣＝H2↑，根据氢气和转移电子之间的关系式知，若有0.1mol H2生成，则转移0.2mol电子，故D正确； 故选：C。 考点：原电池与电解池的综合 8．（2026春•天津校级月考）下列说法正确的是（　　） A．CaO+H2O＝Ca（OH）2可放出大量热，可利用该反应设计成原电池，把化学能转化为电能 B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 C．由C（石墨，s）＝C（金刚石，s）反应吸热可知，金刚石比石墨稳定 D．锂离子电池属于二次电池 【解答】解：A．反应CaO+H2O＝Ca（OH）2无元素化合价变化，不属于氧化还原反应，不能设计为原电池，故A错误； B．氢氧燃料电池属于原电池装置，是将化学能直接转化为电能，不是将热能直接转化为电能，故B错误； C．物质的能量越低越稳定，该反应吸热说明金刚石的能量高于石墨，因此石墨比金刚石稳定，故C错误； D．锂离子电池可反复充放电，属于二次电池，故D正确； 故选：D。 · 近5年高考真题 考点：电解原理 考点：电解原理 1．（2025•北京）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 下列分析不正确的是（　　） A．a＞0，说明实验ⅰ中形成原电池，反应为2H2+O2＝2H2O B．b＜d，是因为ⅱ中电极Ⅱ上缺少H2作为还原剂 C．c＞0，说明ⅲ中电极Ⅰ上有O2发生反应 D．d＞c，是因为电极Ⅱ上吸附H2的量：ⅳ＞ⅲ 【解答】解：图1为电解池，石墨电极1为阳极、石墨电极2为阴极，阳极上H2O失电子生成O2和H+，阴极上H2O得电子生成H2和OH﹣，石墨1吸附少量O2、石墨2吸附少量H2； A．a＞0，说明该装置有电流产生，该装置没有外接电源，则形成原电池，即形成氢氧燃料电池，反应为2H2+O2＝2H2O，故A正确； B．对比实验ii、iv知，只有电极Ⅱ不同，新石墨电极Ⅱ中没有氢气，即缺少H2作为还原剂，导致b＜d，故B正确； C．实验iii中电极Ⅰ为新石墨，新石墨可能吸附空气中的氧气，导致该装置构成原电池，产生电压，则c＞0，故C正确； D．对比实验iii和iv，iii中电极Ⅰ为新石墨、iv中电极Ⅰ为石墨1，石墨i中吸附的氧气大于新石墨吸附的氧气，则d＞c，故D错误； 故选：D。 考点：电解原理的应用实验 2．（2022•辽宁）如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取10.00mL待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是（　　） A．左侧电极反应：2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+ B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去 C．若c中收集气体11.20mL，则样品中乙酸浓度为0.1mol•L﹣1 D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果 【解答】解：A．由以上分析可知，左侧电极反应：2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+，故A正确； B．实验结束时，b中为乙酸钠和硫酸钠溶液，乙酸钠为强碱弱酸盐，水解显碱性，溶液显红色，故B错误； C．未标明是否在标准状况下，无法计算，故C错误； D．把盐桥换为U形铜导线，a、b两池均为电解池，b池中铜电极作阳极，电极反应为Cu﹣2e﹣＝Cu2+，Cu2+水解显酸性，影响测定结果，故D错误； 故选：A。 考点：电镀实验 3．（2025•广东）对铁钉进行预处理，并用铜氨溶液给铁钉镀铜。下列操作不能达到实验目的的是（　　） A．除油污 B．除铁锈 C．制铜氨溶液 D．铁钉镀铜 【解答】解：A．Na2CO3水解显碱性，故可以除油污，故A正确； B．铁锈的成分主要是铁的氧化物，故可用稀盐酸除铁锈，故B正确； C．硫酸铜加足量的氨水可以制取铜氨溶液，操作正确，故C正确； D．铁钉镀铜是电解池原理，该装置没有电源，故D错误； 故选：D。 考点：氯碱工业 4．（2023•浙江）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：2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣ C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH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 【解答】解：A．电极A上Cl﹣失去电子生成Cl2，为阳极，接电源正极，发生氧化反应，故A正确； B．阴极上O2得电子和H2O反应生成OH﹣，电极反应式为O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣，故B错误； C．阴极区域生成OH﹣，Na+从阳极区域通过交换膜进入阴极区，所以应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确； D．改进设计中通过向阴极区通入O2，避免水电离的H+直接得电子生成H2，降低了电解电压，电耗明显减少，故D正确； 故选：B。 考点：原电池与电解池的综合（共2小题） 5．（2025•广东）某理论研究认为：燃料电池（图b）的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中O2获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上（　　） A．负极反应的催化剂是ⅰ B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 【解答】解：A．由图a可知，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的催化剂是i，故A错误； B．图a中，i到ii过程为O2获得第一个电子的过程，根据题中信息，O2获得第一个电子的过程最慢，则i到ii过程的活化能一定最高，故B错误； C．氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：H2﹣2e﹣＝2H+，同时，反应负极每失去1个电子，就会有一个H+通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，故C正确； D．由图a、c可知，氧气催化循环一次需要转移4个电子，氢气催化循环一次需要转移2个电子，相同时间内，电极I和电极II上的催化循环完成次数不相同，故D错误； 故选：C。 6．（2025•广东）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1mol电子，对应的理论容量为26.8A•h。下列说法错误的是（　　） A．充电时Ⅱ为阳极 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C．放电时负极反应为：MnS﹣2e﹣＝S+Mn2+ D．充电时16gS能提供的理论容量为26.8A•h 【解答】解：A．由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，故A正确； B．由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，正极反应为：MnO2+2e﹣+4H+＝Mn2++2H2O，反应消耗H+，溶液的pH升高，故B错误； C．由分析可知，放电时电极I为原电池负极，负极反应为：MnS﹣2e﹣＝S+Mn2+，故C正确： D．根据放电时负极反应，可知充电时明极反应为S+Mn2++2e﹣＝MnS，每消耗16gS，即0.5mol S，转移1mol电子，据题意可知，能提供的理论容量为26.8A•h，故D正确； 故选：B。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 电解池 · 导入 原电池是把化学能直接转化为电能的装置，电解池则是把电能直接转化为化学能的装置。例如，在通电条件下水分解生成氧气和氢气。将电能转化为化学能在生活、生产和科学研究中具有重要意义。 知识1 电解原理☆☆ 1.电解（electrolysis）和电解池（electrolytic cell）☆ 项目 内容 电解 在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 电解池 电能直接转化为化学能的装置，也称电解槽。 实验4-2 探究电解原理 实验操作 在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极，把湿润的淀粉-KI试纸放在与直流电源正极相连的电极附近，接通直流电源。 实验现象 实验结论 原因分析 电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成闭合回路 电解质溶液导电的过程就是被电解的过程 与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质 析出金属铜 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝 产生了氯气 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 2.电解池的工作原理☆ 项目 内容 电极名称及电极反应式(以CuCl溶液为例) 总反应式 CuCl2 电解 Cu+Cl2↑ 电子和离子的移动方向(惰性电极) 口诀：微粒运动方向，电子不下水，离子不上线。 · 例题 考点：电解原理 1．（2026•河南校级模拟）工业电解法制铝过程中，Al2O3溶解并与冰晶石发生反应：。已知在石墨电极参与反应转化为，其装置如图所示。下列说法错误的是（　　） A．a接电源的负极 B．阳极的电极反应式： C．电解过程中电解液中的物质的量不断减少 D．电解一段时间后需要补充石墨 知识2 电解原理的应用☆☆☆ 1.电解饱和食盐水☆ 项目 内容 原理 电解原理示意图 电子的流动方向 由直流电源负极流向阴极，由阳极流向直流电源正极 离子的迁移方向 Na+、H+ 移向阴极 Cl-、OH- 移向阳极 离子放电能力的强弱顺序 阳极 Cl->OH- 阴极 H+>Na+ 电极反应 阳极 2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应) 阴极 2H2O+2e-===H2↑+2OH-(还原反应) 总反应 2Cl-+2H2O 电解 Cl2↑+H2↑+2OH- 氯碱工业的应用 以电解饱和食盐水为基础制取氯气。烧碱等产品的工业成为氯碱工业、氯碱工业体系庞大，有着广泛的用途。 举例 电解饱和食盐水 →液碱 →NaOH →有机合成 →造纸 →玻璃 →肥皂 →纺织 →印染 含氯漂白剂 →湿氯气 →Cl2 →有机合成 →氯化物合成 →农药 HCl→盐酸 →湿氢气 →H2 有机合成 金属冶炼 · 例题 考点：氯碱工业 2．（2025秋•石家庄期末）氯碱工业能耗大，可通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗。下列说法错误的是（　　） 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2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣ C．应选用阳离子交换膜 D．在右室获得浓度较高的NaOH溶液 考点：电解原理的应用实验 3．（2025•西城区校级模拟）三位同学对电解氯化铜溶液的实验现象进行研究，结果如下： A装置 现象 电解时用玻璃棒搅拌 ①电解一段时间时，阳极石墨表面产生气泡，阴极石墨上附着红色物质 ②烧杯变热，溶液由蓝色变为绿色 ③停止电解冷却后溶液基本恢复蓝色 B装置 现象 ①电解相同时间时，阳极石墨表面产生气泡，阴极石墨上附着红色物质 ②U型管变热，溶液整体变绿色，阴极附近绿色更深 ③停止电解冷却后阴极附近溶液仍为绿色。其余部分溶液恢复蓝色 （1）甲认为电解过程中产生的Cl2是溶液变绿的原因，写出产生该物质的电极反应式：　 　 。乙认为该原因不成立，乙的依据是 　 　 。 （2）乙查阅资料，CuCl2溶液中存在平衡：Cu2++4Cl﹣⇌[CuCl4]2﹣（黄色）ΔH＞0。据此乙认为：电解过程中随温度升高上述平衡向 　 　 向移动，而导致溶液变绿。甲根据实验现象认为乙的推测不完全正确，甲的依据是 　 　 。 （3）丙继续查阅资料： i．电解CuCl2溶液时可能产生[CuCl2]﹣，[CuCl2]﹣掺杂Cu2+后呈黄色 ii．稀释含[CuCl2]﹣的溶液生成CuCl白色沉淀 据此丙猜想：电解过程中，产生[CuCl2]﹣掺杂Cu2+后呈黄色，与CuCl2蓝色溶液混合也是溶液呈绿色的原因。 丙进行如下实验并验证其猜想正确。 a．取1mol/LCuCl2溶液在试管中加热，溶液变绿，冷却后溶液恢复蓝色。 b．取乙电解冷却后的绿色溶液2mL，加20mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 c．另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加2mL浓盐酸，加热获得含[CuCl2]﹣的黄色溶液。 d．冷却后将少量上述溶液加入•••••• e．取d中2mL溶液，加20mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。 ①b的目的是 　 　 。 ②写出c中生成[CuCl2]﹣的离子方程式：　 　 。 ③补充d中必要的操作及现象：　 　 。 ④丙结合上述现象，综合前两位同学的实验现象及解释：出现二者实验现象差异的原因是 　 　 。 2.电镀（electroplating）与电解精炼铜☆ 项目 内容 装置 电镀 精炼 阳极材料 镀层金属Cu 粗铜(含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件金属Fe 纯铜 阳极反应 Cu-2e-===Cu2+ Zn-2e-===Zn2+、Cu-2e-===Cu2+等 阴极反应 Cu2++2e-===Cu 溶液变化 硫酸铜溶液浓度保持不变 Cu2+浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥 · 例题 考点：电镀实验 4．（2026•锦州校级二模）用下列化学知识解释对应劳动项目不合理的是（　　） 选项 劳动项目 化学知识 A 铝制品表面镀膜 阳极氧化形成致密氧化膜 B pH计测定雨水的pH pH＜5.6的雨水为酸雨 C 加工腊肉时加入适量NaCl NaCl为防腐剂 D 葡萄酒中加入适量SO2 SO2起增味和杀菌作用 A．A B．B C．C D．D 考点：铜的电解精炼 5．（2025秋•黑龙江校级期末）图Ⅰ的目的是精炼铜（粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质），图Ⅱ的目的是保护钢闸门。下列说法正确的是（　　） A．图Ⅰ中a为粗铜 B．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则X可以是铜 C．图Ⅱ中如果a、b间连接电源，则a连接负极 D．图Ⅰ中电解质溶液中c（Cu2+）不变 3.电冶金☆ 项目 内容 金属冶炼的本质 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 电冶金（electrometallurgy） 电解使最强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属 实例 电解熔融的氯化钠制取金属钠 图示 反应式 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴应：2Na++2e-===2Na 总反应式：2NaCl（熔融） 电解 2Na+Cl2↑ · 例题 考点：电解池电极反应式及化学方程式的书写 6．（2025秋•如皋市月考）根据提供的情境书写指定反应的方程式。 （1）废旧铅蓄电池的铅膏可以经过如图所示转化后制取PbO。 已知铅膏经脱硫、过滤后所得滤渣中主要含PbCO3、PbO2等物质。写出“酸浸”时PbO2反应生成Pb（CH3COO）2（可溶于水、难电离）的离子方程式：　 　 。 （2）用具有涂层的电极（不参与反应）电解饱和食盐水，可得到含ClO2在内的消毒气体。写出电解反应的离子方程式：　 　 。 考点：电解池有关计算 7．（2025春•东坡区期末）在微生物作用下电解有机废水（含CH3COOH），可获得清洁能源H2，其原理如图所示，下列有关说法不正确的是（　　） A．电极B极为负极 B．与电源A极相连的惰性电极上发生的反应为：CH3COOH﹣8e﹣+2H2O═2CO2↑+8H+ C．通电后，H+通过质子交换膜向右移动。若导线中转移0.8mol电子，左侧溶液质量减轻8.8g D．通电后，若有0.1mol H2生成，则转移0.2mol电子 考点：原电池与电解池的综合 8．（2026春•天津校级月考）下列说法正确的是（　　） A．CaO+H2O＝Ca（OH）2可放出大量热，可利用该反应设计成原电池，把化学能转化为电能 B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 C．由C（石墨，s）＝C（金刚石，s）反应吸热可知，金刚石比石墨稳定 D．锂离子电池属于二次电池 · 近5年高考真题 考点：电解原理 1．（2025•北京）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 下列分析不正确的是（　　） A．a＞0，说明实验ⅰ中形成原电池，反应为2H2+O2＝2H2O B．b＜d，是因为ⅱ中电极Ⅱ上缺少H2作为还原剂 C．c＞0，说明ⅲ中电极Ⅰ上有O2发生反应 D．d＞c，是因为电极Ⅱ上吸附H2的量：ⅳ＞ⅲ 考点：电解原理的应用实验 2．（2022•辽宁）如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取10.00mL待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是（　　） A．左侧电极反应：2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+ B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去 C．若c中收集气体11.20mL，则样品中乙酸浓度为0.1mol•L﹣1 D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果 考点：电镀实验 3．（2025•广东）对铁钉进行预处理，并用铜氨溶液给铁钉镀铜。下列操作不能达到实验目的的是（　　） A．除油污 B．除铁锈 C．制铜氨溶液 D．铁钉镀铜 考点：氯碱工业 4．（2023•浙江）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：2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣ C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH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 考点：原电池与电解池的综合（共2小题） 5．（2025•广东）某理论研究认为：燃料电池（图b）的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中O2获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上（　　） A．负极反应的催化剂是ⅰ B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 6．（2025•广东）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1mol电子，对应的理论容量为26.8A•h。下列说法错误的是（　　） A．充电时Ⅱ为阳极 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C．放电时负极反应为：MnS﹣2e﹣＝S+Mn2+ D．充电时16gS能提供的理论容量为26.8A•h 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $