第03讲 电能转化为化学能——电解（暑假预习讲义）新高二化学鲁科版

第03讲 电能转化为化学能——电解 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1. 结合电解水、氯碱工业、电镀、电解精炼铜四种生活 / 工业实例，能从能量转化角度区分电解池的能量变化，记住电解、电解池的基本含义。 2. 从微观离子移动与电极反应角度，初步理解电解过程的本质，知道阴阳离子放电顺序与电极反应的关系。 3. 认识电极反应式、电解总反应式的含义，能区分电解池与原电池的区别，初步识别电解池的符号表征（电极标注、电子流向、离子移动方向）。 4. 了解电解氯化铜溶液的实验原理、基本装置，初步知晓电解池的构成条件，知道电解原理可通过实验探究或工业应用体现。 预习重点 1. 电解池的判断、电解与电解池的概念，电解池与原电池的区分。 2. 阳极（氧化反应）、阴极（还原反应）的反应规律，离子放电顺序的核心应用。 3. 电解池工作原理的本质：外电路电子转移、内电路离子定向移动，电极反应决定产物类型。 4. 电极反应式、电解总反应式的书写要点（电极标注、反应条件、离子放电顺序、电子守恒）。 预习难点 1. 微观离子移动、电极放电两套逻辑的区分，易混淆 “离子移动方向” 与 “放电顺序” 的判断逻辑。 2. 复杂电解体系的电极反应式书写：物质聚集状态、电极活性、离子放电顺序、电子守恒与环境配平。 3.从能量守恒角度理解：电能转化为化学能的过程，反应物、生成物总能量差值与电解过程的能量变化关系，以及电解池与原电池的能量转化对比。 情｜境｜启｜思 1. 电解熔融氯化钠：为什么工业上要用电解熔融氯化钠的方法制钠？为什么不能直接电解氯化钠溶液？阳极和阴极分别发生了什么反应？2. 实验室电解饱和食盐水 vs 离子膜法电解食盐水：实验室电解食盐水能得到哪些产物？工业上为什么要用阳离子交换膜？这个膜的作用是什么？3. 铜的电解精炼：粗铜做阳极、纯铜做阴极，电解时粗铜里的杂质会发生什么变化？为什么最终能得到高纯度的铜？4. 共性规律：这四个电解装置，阴阳极的反应有什么共同点？判断电极产物的关键是什么？为什么说电解是“电能转化为化学能”的过程？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 电解规律 1．构建电解池模型——以惰性电极电解CuCl2溶液为例 总反应离子方程式：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑ (1)电极 ①阴极：与电源负极相连，得到电子，发生还原反应 ②阳极：与电源正极相连，失去电子，发生氧化反应(2)电子定向移动方向和电流方向 ①电子流向：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 ②电流方向：电源正极→阳极；阴极→电源负极 (3)离子移动方向 阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极 2．电解池阴、阳极的判断的三种常见方法 (1)根据所连接的外加电源判断：与直流电源正极相连的为________，与直流电源负极相连的为________ (2)根据电子流动方向判断：电子流动方向为从电源负极流向________，从阳极流向电源________ (3)根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断：阳离子向________移动，阴离子向________移动 3．明确电解池的电极反应及其放电顺序 (1)电极类型：金属活动顺序表中银以前的金属(含银)做电极时，由于金属电极本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如：Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动顺序表中银以后的金属或非金属作电极时，称为________电极，主要由铂(Pt)、石墨等 (2)电解时电极产物的判断 ①阳极产物的判断：阳极吸引的是阴离子，比较阴离子还原性的大小 首先看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料________电子，电极被溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子；若阳极材料为惰性电极(Pt、石墨)，则根据阴离子的________来判断： 阳极(阴离子放电顺序)：金属(Au、Pt除外)电极>S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子 ②阴极产物的判断：阴极吸引的是阳离子，比较阳离子氧化性的大小 直接根据阳离子的放电顺序进行判断阳离子放电顺序 Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+ (3)阴、阳极放电后的产物 反应物 阴极金属阳离子(H+) 阳极活性金属电极 S2－ I－ Br－ Cl－ OH－ 产物 金属(H2) 金属离子 S I2 Br2 Cl2 O2、H2O 4．电解池电极反应式的书写 (1)基本电极反应式的书写——惰性电极电解电解质溶液的四种类型 类型 电极反应特点 实例 电解对象 电解质浓度变化 pH 电解液复原方法 电解水型 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑ 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ NaOH H2O 增大 增大 加H2O H2SO4 减小 Na2SO4 不变 电解电解质型 电解质的阴、阳离子分别在两极放电 HCl 电解质 减小 增大 通HCl(g) CuCl2 增大 加CuCl2(s) 放H2生碱型 阴极：放H2生成碱 阳极：电解质阴离子放电 NaCl 电解质和水 生成新电解质 增大 通HCl(g) MgCl2 增大 通HCl(g) 放O2生酸型 阴极：电解质阳离子放电 阳极：放O2生成酸 CuSO4 电解质和水 生成新电解质 减小 加CuO AgNO3 减小 加Ag2O 【特别提醒】① 惰性电极电解时，阳极按阴离子放电顺序 Cl⁻>OH⁻> 含氧酸根优先反应，阴极按阳离子放电顺序 Ag⁺>Cu²⁺>H⁺>Na⁺优先反应；② 活性电极作阳极时，电极本身优先失电子溶解；③ 电解饱和食盐水等反应中，需注意产物间的副反应，工业常用阳离子交换膜隔离 Cl₂与 NaOH、H₂；④ 电解精炼、电镀等装置需区分电极材料与电解液的特殊要求，避免混淆规律。 【例1】如图为用惰性电极电解溶液并验证其产物的实验装置，则下列说法不正确的是 A．电源a极为负极 B．淀粉溶液会变蓝色 C．向电极Ⅱ区域移动 D．电极Ⅰ上发生的电极反应为 【即练1】工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。已知： ①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解； ②氧化性：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)。 下列说法中不正确的是 A．碳棒上发生的电极反应：4OH--4e-=O2↑＋2H2O B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断增大 C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pH D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应的总方程式不发生改变 【即练2】某小组为研究电化学原理，设计甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3均为石墨)。下列叙述不正确的是 A．甲装置中是将化学能转化为电能，乙、丙装置中是将电能转化为化学能 B．C1、C2分别是阳极、阴极，锌片、铁片上都发生氧化反应 C．C1上和C3上放出的气体相同，铜片和铁片上放出的气体也相同 D．甲、丙中氢离子浓度都逐渐减少 知识点02 电解饱和食盐水 烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做________。 1．电解饱和食盐水的原理 通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 通电后：①移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－比OH－容易失去电子，被氧化成________。 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(________反应)。 ②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成________。其中H＋是由水电离产生的。 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(________反应)。 ③总反应： 化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 2．氯碱工业生产流程 工业生产中，电解饱和食盐水的反应在________电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 (2)阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的________与阳极产生的________混合发生爆炸，也能避免________与阴极产生的________反应而影响氢氧化钠的产量。 3．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)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。 【特别提醒】① 该装置为惰性电极电解，阳极石墨、阴极铁，阳极优先放电的是 Cl⁻，生成 Cl₂；阴极是 H₂O 电离的 H⁺放电生成 H₂，同时生成 OH⁻，溶液碱性增强。② 离子膜法中阳离子交换膜只允许 Na⁺通过，可避免 Cl₂与 H₂、NaOH 反应，保证产品纯度与安全。③ 需注意 Cl₂的检验与尾气处理，防止污染与中毒，同时区分实验室装置与工业装置的差异。 【例2】知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一，某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)： (1)如图中，电解一段时间后，气球b中的气体是___________(填化学式)。 (2)利用如图制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的___________极；该发生器中阳极的电极反应式为___________。 (3)二氧化氯为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。如图是目前已开发出用电解法制取的新工艺。 ①阳极产生的电极反应式为：___________。 ②当阴极产生标准状况下气体时，通过阳离子交换膜的离子物质的量为___________。 【即练3】如图所示，X和Y均为石墨电极。 (1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为___________。电解过程中___________(填“阴”或“阳”)极附近会出现红色。 (2)若电解液为500 mL含A溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色固体物质生成，Y电极表面有无色气体生成。当溶液中原有溶质完全电解后，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g。 ①电解后溶液中c(H+)=___________。要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的___________(填物质的化学式，假设电解前后溶液的体积不变)。 ②请推测原溶液中所含的酸根离子可能是___________。设计实验验证推测，写出实验的操作步骤、现象和结论：___________。 【即练4】电解在化工生产、金属冶炼及科学研究等方面有重要应用。 (1)工业上用电解熔融氧化铝的方法来制取金属铝。纯净氧化铝的熔点很高(约2 045 ℃)，在实际生产中，通过加入助熔剂冰晶石(Na3AlF6)在1 000 ℃左右就可以得到熔融体。 ①写出电解时阳极的电极反应式：___________。 ②电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。 (2)电解食盐水是氯碱工业的基础。 ①电解所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为___________、___________。电解时，阴极反应的主要产物是___________。 ②电解时用盐酸控制阳极区的pH在2～3，用必要的文字和反应化学方程式说明原因：___________。 知识点03 电镀 电冶金 1．电镀与电解精炼 电镀是一种利用________原理在某些金属表面镀上一薄层其他________或________的加工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 电镀 电解精炼 装置 阳极材料 镀层金属________ ________(含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件金属________ ________ 阳极反应 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等 阴极反应 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 溶液变化 Cu2＋浓度________ Cu2＋浓度________，金、银等金属沉积形成阳极泥 2.电冶金 (1)金属冶炼的本质：使矿石中的________获得电子变成________的过程。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较________的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。 如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的电极反应式： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 【特别提醒】 ① 阳极用粗铜，阴极用纯铜，电解液为含 Cu²⁺的溶液。② 电解时，粗铜阳极上比铜活泼的杂质（Zn、Fe 等）先失电子溶解，不活泼杂质（Ag、Au 等）不溶解，形成阳极泥。③ 阴极上只有 Cu²⁺得电子析出，故阴极得到高纯度铜。④ 电解液中 Cu²⁺浓度会缓慢降低，需定期补充。⑤ 注意区分电解精炼与电镀：电镀时镀层金属作阳极，镀件作阴极，电解液含镀层金属离子。 【例3】利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是 A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠溶液 B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4 C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁 【即练5】用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法中正确的是 A．燃料电池工作时负极反应为H2 − 2e− = 2H+ B．若要实现铁上镀铜，则a极是铁，b极是铜 C．若要实现电解精炼粗铜，则a极发生氧化反应，b极上有铜析出 D．a、b两极均是石墨，当电池中消耗22.4L(标准状况)H2时，a极析出64g铜 【即练6】电解的应用比较广泛，回答下列问题： (1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是___________(填字母，下同)。 a．Fe2O3        b．NaCl        c．Cu2S        d．Al2O3 (2)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 e．若阳极质量减少64 g，则转移电子数为2NA个 f．SO的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化) (3)如图为电解精炼银的示意图，___________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为___________。 (4)利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为___________(填化学式)溶液，阳极电极反应式为___________，电解过程中Li＋向___________ (填“A”或“B”)电极迁移。 (5)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的___________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为___________。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为___________。 1．某同学为了使反应能进行，设计了下列四个实验，如图所示，你认为可行的方案是 A．B． C． D． 2．锂离子电池的能量密度高，在生产生活中具有广泛的应用。科学家研发的一种锂离子电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．该电池充电或放电时，高电势端均发生氧化反应 B．该电池充电时，石墨端与外电源的正极相连，电能转化为化学能 C．该电池放电时，正极反应为 D．该电池放电时，电路中每通过电子，负极质量减少14g 3．下列过程中的化学反应，相应的离子方程式书写正确的是 A．KClO与Fe(OH)3在碱性条件下反应制备K2FeO4：3ClO-+2Fe(OH)3=2+3Cl-＋4H+＋H2O B．向含lmolFeI2溶液中通入lmolCl2：2I-+Cl2=2Cl-+I2 C．电解MgCl2水溶液：2Cl-＋2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑ D．NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液反应至溶液呈中性：＋H+＋OH-+Ba2+=BaSO4↓＋H2O 4．以铬酸钾(K2CrO4)为原料，电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的实验装置示意图如图。下列说法正确的是 A．在阳极放电，发生氧化反应 B．装置中的离子交换膜为阴离子交换膜 C．在阴极发生的电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑ D．当电路中有0.4mol电子转移时，标况下产生气体的总体积为4.48L 5．以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如下：装置工作时，下列有关说法正确的是 A．乙池电极接电池正极，气体X为H2 B．Na+由乙池穿过交换膜进入甲池 C．NaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度大 D．甲池电极反应：4-4e－+2H2O=4+O2↑ 6．下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是 A．火力发电 B．碱性锌锰电池 C．电解饱和食盐水 D．氢氧燃料电池 A．A B．B C．D D．D 7．原电池和电解池能实现电能与化学能的相互转化。 Ⅰ．在铁制品上电镀铜的工艺装置如图所示。 (1)甲处应为电源的___________(填“正极”或“负极”)。 (2)溶液中铜离子的浓度___________(填“变大”、“变小”或“基本不变”)。 Ⅱ．通过甲醇燃料电池实现用溶液制取溶液的工作原理如图所示。 (3)a极的电极反应式为___________。 (4)c口处获得的气体为___________(填化学式)。 (5)X处应为___________(填“阴离子交换膜”或“阳离子交换膜”)。 Ⅲ．一种利用电化学原理联合制备硫酸和氨的装置如下图所示。a、b、c、d均为惰性电极，其中d电极上有可催化放电的纳米颗粒，固体氧化物电解质只允许在其中迁移。 (6)在燃料电池中制备硫酸的总反应方程式为___________。 (7)下列说法正确的是___________(填序号)。 A．d上，被还原 B．c电极上的反应为： C．固体氧化物中的迁移方向为 (8)燃料电池中每消耗，在电解池中理论上产生的在标准状况下的体积为___________。 8．电化学在现代生活、生产和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4。 (1)阳极的电极反应式为_______。 (2)右侧的离子交换膜为_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜，阴极区a%_______b%(填“”“═”或“”)。 (3)阴极产生的气体为_______。 9．铅蓄电池因具有技术成熟、成本低、适用温度范围广、安全性高、可做到完全回收利用等优点，而应用广泛。某同学设计的以铅蓄电池为电源电解溶液和(足量)溶液的装置如图(A、B、C、D均为惰性电极)。回答下列问题： (1)铅蓄电池使用寿命到期后，需要回收的原因为______。 (2)铅蓄电池工作时，正极的电极反应式为______。 (3)烧杯中的作用是______；、两极所产生的气体在同等条件下的体积比为______。 (4)电解一段时间后，电极C和电极D附近的现象分别为______、______。 (5)当铅蓄电池中消耗时，若要将形管中的溶液恢复到电解前的状态应加入(或通入)______mol的______(填名称)。 10．电化学处理将其转化为其他化学产品，是一种减缓温室效应并综合利用的方法。回答下列问题： Ⅰ．原电池法：通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图1所示。 (1)①原电池工作时，电子经导线由___________(填“a→b”或“b→a”)，刚开始b极区的电极反应式为___________。 ②一段时间后，b极区溶液中析出少量固体为___________(填化学式)。 Ⅱ．电解法：电解还原的方法如图2所示，其中电解质溶液为稀硫酸，电极均为惰性电极。 (2)电解池工作时，通过阳离子膜移向___________极(填“m”或“n”)。 (3)若阴极还原产物只有，当阳极区溶液质量减少36 g时，产生的物质的量为___________。 Ⅲ．中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体，以电化学方法制备甲醇，总反应为： (4)①电极b为电源的___________(填“正极”或“负极”)。 ②生成的电极反应式为___________。 ③若副反应也同时发生，出口Ⅱ为CO、、的混合气，且，则惰性电极2的电流效率为___________(保留3位有效数字)()。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第03讲 电能转化为化学能——电解 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1. 结合电解水、氯碱工业、电镀、电解精炼铜四种生活 / 工业实例，能从能量转化角度区分电解池的能量变化，记住电解、电解池的基本含义。 2. 从微观离子移动与电极反应角度，初步理解电解过程的本质，知道阴阳离子放电顺序与电极反应的关系。 3. 认识电极反应式、电解总反应式的含义，能区分电解池与原电池的区别，初步识别电解池的符号表征（电极标注、电子流向、离子移动方向）。 4. 了解电解氯化铜溶液的实验原理、基本装置，初步知晓电解池的构成条件，知道电解原理可通过实验探究或工业应用体现。 预习重点 1. 电解池的判断、电解与电解池的概念，电解池与原电池的区分。 2. 阳极（氧化反应）、阴极（还原反应）的反应规律，离子放电顺序的核心应用。 3. 电解池工作原理的本质：外电路电子转移、内电路离子定向移动，电极反应决定产物类型。 4. 电极反应式、电解总反应式的书写要点（电极标注、反应条件、离子放电顺序、电子守恒）。 预习难点 1. 微观离子移动、电极放电两套逻辑的区分，易混淆 “离子移动方向” 与 “放电顺序” 的判断逻辑。 2. 复杂电解体系的电极反应式书写：物质聚集状态、电极活性、离子放电顺序、电子守恒与环境配平。 3.从能量守恒角度理解：电能转化为化学能的过程，反应物、生成物总能量差值与电解过程的能量变化关系，以及电解池与原电池的能量转化对比。 情｜境｜启｜思 1. 电解熔融氯化钠：为什么工业上要用电解熔融氯化钠的方法制钠？为什么不能直接电解氯化钠溶液？阳极和阴极分别发生了什么反应？2. 实验室电解饱和食盐水 vs 离子膜法电解食盐水：实验室电解食盐水能得到哪些产物？工业上为什么要用阳离子交换膜？这个膜的作用是什么？3. 铜的电解精炼：粗铜做阳极、纯铜做阴极，电解时粗铜里的杂质会发生什么变化？为什么最终能得到高纯度的铜？4. 共性规律：这四个电解装置，阴阳极的反应有什么共同点？判断电极产物的关键是什么？为什么说电解是“电能转化为化学能”的过程？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 电解规律 1．构建电解池模型——以惰性电极电解CuCl2溶液为例 总反应离子方程式：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑ (1)电极 ①阴极：与电源负极相连，得到电子，发生还原反应 ②阳极：与电源正极相连，失去电子，发生氧化反应(2)电子定向移动方向和电流方向 ①电子流向：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 ②电流方向：电源正极→阳极；阴极→电源负极 (3)离子移动方向 阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极 2．电解池阴、阳极的判断的三种常见方法 (1)根据所连接的外加电源判断：与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极 (2)根据电子流动方向判断：电子流动方向为从电源负极流向阴极，从阳极流向电源正极 (3)根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断：阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动 3．明确电解池的电极反应及其放电顺序 (1)电极类型：金属活动顺序表中银以前的金属(含银)做电极时，由于金属电极本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如：Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动顺序表中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要由铂(Pt)、石墨等 (2)电解时电极产物的判断 ①阳极产物的判断：阳极吸引的是阴离子，比较阴离子还原性的大小 首先看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，电极被溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子；若阳极材料为惰性电极(Pt、石墨)，则根据阴离子的放电顺序来判断： 阳极(阴离子放电顺序)：金属(Au、Pt除外)电极>S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子 ②阴极产物的判断：阴极吸引的是阳离子，比较阳离子氧化性的大小 直接根据阳离子的放电顺序进行判断阳离子放电顺序 Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+ (3)阴、阳极放电后的产物 反应物 阴极金属阳离子(H+) 阳极活性金属电极 S2－ I－ Br－ Cl－ OH－ 产物 金属(H2) 金属离子 S I2 Br2 Cl2 O2、H2O 4．电解池电极反应式的书写 (1)基本电极反应式的书写——惰性电极电解电解质溶液的四种类型 类型 电极反应特点 实例 电解对象 电解质浓度变化 pH 电解液复原方法 电解水型 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑ 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ NaOH H2O 增大 增大 加H2O H2SO4 减小 Na2SO4 不变 电解电解质型 电解质的阴、阳离子分别在两极放电 HCl 电解质 减小 增大 通HCl(g) CuCl2 增大 加CuCl2(s) 放H2生碱型 阴极：放H2生成碱 阳极：电解质阴离子放电 NaCl 电解质和水 生成新电解质 增大 通HCl(g) MgCl2 增大 通HCl(g) 放O2生酸型 阴极：电解质阳离子放电 阳极：放O2生成酸 CuSO4 电解质和水 生成新电解质 减小 加CuO AgNO3 减小 加Ag2O 【特别提醒】① 惰性电极电解时，阳极按阴离子放电顺序 Cl⁻>OH⁻> 含氧酸根优先反应，阴极按阳离子放电顺序 Ag⁺>Cu²⁺>H⁺>Na⁺优先反应；② 活性电极作阳极时，电极本身优先失电子溶解；③ 电解饱和食盐水等反应中，需注意产物间的副反应，工业常用阳离子交换膜隔离 Cl₂与 NaOH、H₂；④ 电解精炼、电镀等装置需区分电极材料与电解液的特殊要求，避免混淆规律。 【例1】如图为用惰性电极电解溶液并验证其产物的实验装置，则下列说法不正确的是 A．电源a极为负极 B．淀粉溶液会变蓝色 C．向电极Ⅱ区域移动 D．电极Ⅰ上发生的电极反应为 【答案】D 【详解】A．由分析可知，电源a极为负极，A正确； B．KI-淀粉溶液会变蓝色：阳极（电极Ⅱ）产生，氧化I⁻生成（），淀粉遇变蓝，B正确； C．向电极Ⅱ区域移动：电解池中阴离子移向阳极，电极Ⅱ为阳极，故向电极Ⅱ移动，C正确； D．电极Ⅰ为阴极（惰性电极），阴极发生还原反应， D错误； 故答案选D。 【即练1】工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。已知： ①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解； ②氧化性：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)。 下列说法中不正确的是 A．碳棒上发生的电极反应：4OH--4e-=O2↑＋2H2O B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断增大 C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pH D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应的总方程式不发生改变 【答案】D 【详解】A．碳棒作阳极，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，故A正确； B．电解过程中，A中钠离子透过阳离子交换膜进入B中，C中氯离子透过阴离子交换膜进入B中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断增大，故B正确； C．Ni2+在弱酸性溶液中发生水解，电解过程中需要控制废水pH，故C正确； D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，阳极氯离子放电，电解反应总方程式发生改变，故D错误； 答案选D。 【即练2】某小组为研究电化学原理，设计甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3均为石墨)。下列叙述不正确的是 A．甲装置中是将化学能转化为电能，乙、丙装置中是将电能转化为化学能 B．C1、C2分别是阳极、阴极，锌片、铁片上都发生氧化反应 C．C1上和C3上放出的气体相同，铜片和铁片上放出的气体也相同 D．甲、丙中氢离子浓度都逐渐减少 【答案】B 参与阴极反应。 【详解】A．甲是原电池，可将化学能转化为电能。乙、丙是电解池，可将电能转化为化学能，故A正确； B．乙中连电源正极是阳极，连电源负极是阴极，甲中锌是负极发生氧化反应，丙中铁是阴极发生还原反应，故B错误； C．、阳极都是阳极，发生氧化反应，产生，铜片（正极）、铁片（阴极）都生成，故C正确； D．甲中锌与硫酸中的反应，减小，减小，丙中阴极放电，减小，故D正确； 故选B。 知识点02 电解饱和食盐水 烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 1．电解饱和食盐水的原理 通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 通电后：①移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－比OH－容易失去电子，被氧化成氯气。 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。 ②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中H＋是由水电离产生的。 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。 ③总反应： 化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 2．氯碱工业生产流程 工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 (2)阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。 3．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)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。 【特别提醒】① 该装置为惰性电极电解，阳极石墨、阴极铁，阳极优先放电的是 Cl⁻，生成 Cl₂；阴极是 H₂O 电离的 H⁺放电生成 H₂，同时生成 OH⁻，溶液碱性增强。② 离子膜法中阳离子交换膜只允许 Na⁺通过，可避免 Cl₂与 H₂、NaOH 反应，保证产品纯度与安全。③ 需注意 Cl₂的检验与尾气处理，防止污染与中毒，同时区分实验室装置与工业装置的差异。 【例2】知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一，某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)： (1)如图中，电解一段时间后，气球b中的气体是___________(填化学式)。 (2)利用如图制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的___________极；该发生器中阳极的电极反应式为___________。 (3)二氧化氯为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。如图是目前已开发出用电解法制取的新工艺。 ①阳极产生的电极反应式为：___________。 ②当阴极产生标准状况下气体时，通过阳离子交换膜的离子物质的量为___________。 【答案】(1) (2) 负 (3) 【详解】（1）根据电子移动方向可知，气球b所连接的是电解池的阴极，电解饱和食盐水阴极产生； （2）要制得消毒液，氯气应该在下方产生，故d所连的是电解池的阳极，d为电源正极，c为电源负极；阳极氯离子失去电子生成氯气：； （3）氯离子在阳极失电子生成二氧化氯：，阴极生成氢气有移动，产生标况下氢气即氢气，转移电子，有钠离子通过阳离子交换膜。 【即练3】如图所示，X和Y均为石墨电极。 (1)若电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为___________。电解过程中___________(填“阴”或“阳”)极附近会出现红色。 (2)若电解液为500 mL含A溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色固体物质生成，Y电极表面有无色气体生成。当溶液中原有溶质完全电解后，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g。 ①电解后溶液中c(H+)=___________。要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的___________(填物质的化学式，假设电解前后溶液的体积不变)。 ②请推测原溶液中所含的酸根离子可能是___________。设计实验验证推测，写出实验的操作步骤、现象和结论：___________。 【答案】(1) 2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑ 阴 (2) 0.1 mol/L CuO或CuCO3 或 取少量的待测液于试管中，滴加一定量的盐酸无明显现象，继续滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀产生则证明原溶液中有，取少量待测液于试管中，滴加浓硫酸，再撒入铜粉，若有红棕色气体产生，则证明含有硝酸根离子 【详解】（1）电解液为滴有酚酞的饱和食盐水，阴极上是氢离子得电子，生成氢气，氢离子浓度减小，则碱性增强，所以该极区遇到酚酞显示红色，发生反应为：2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑，故答案为：2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑；阴； （2）根据溶液和析出金属的颜色可以知道电解的是铜盐溶液，在阳极Y上放出氧气，在阴极X上析出金属铜，①电解硫酸铜溶液，电极X(阴极)的电极反应方程式是Cu2++2e-=Cu，阳极Y上4OH--4e-=O2↑+2H2O，当生成金属铜为1.6g时，即生成金属铜的物质的量是=0.025mol，此时生成硫酸的物质的量是0.025mol，氢离子浓度是=0.1mol/L，电解过程中依据出什么加什么原则，电解过程中析出铜和氧气，所以要使电解后溶液恢复到电解前的状态加入氧化铜或碳酸铜可以恢复溶液浓度；故答案为：0.1 mol/L；CuO或CuCO3； ②根据两极上的现象，可以推知电解的是可溶性的铜盐溶液，阴离子可以是或，硫酸根离子的检验方法：取少量的待测液于试管中，滴加一定量的盐酸无明显现象，继续滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀产生则证明原溶液中有，取少量待测液于试管中，滴加浓硫酸，再撒入铜粉，若有红棕色气体产生，则证明含有硝酸根离子，故答案为：或；取少量的待测液于试管中，滴加一定量的盐酸无明显现象，继续滴加氯化钡溶液，若有白色沉淀产生则证明原溶液中有，取少量待测液于试管中，滴加浓硫酸，再撒入铜粉，若有红棕色气体产生，则证明含有硝酸根离子。 【即练4】电解在化工生产、金属冶炼及科学研究等方面有重要应用。 (1)工业上用电解熔融氧化铝的方法来制取金属铝。纯净氧化铝的熔点很高(约2 045 ℃)，在实际生产中，通过加入助熔剂冰晶石(Na3AlF6)在1 000 ℃左右就可以得到熔融体。 ①写出电解时阳极的电极反应式：___________。 ②电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。 (2)电解食盐水是氯碱工业的基础。 ①电解所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为___________、___________。电解时，阴极反应的主要产物是___________。 ②电解时用盐酸控制阳极区的pH在2～3，用必要的文字和反应化学方程式说明原因：___________。 【答案】(1) 2O2－－4e－=O2↑ 石墨电极被阳极上产生的氧气氧化 (2) NaOH Na2CO3 NaOH和H2 Cl2＋H2OHCl＋HClO，增大H＋和Cl－浓度，抑制氯气与水的反应，减少氯气的损失 【详解】（1）①由电解装置可知，阳极上氧离子失去电子，电极反应：； ②阳极上产生氧气，石墨电极被阳极上产生的氧气氧化，故电解过程中作阳极的石墨易消耗； （2）①食盐溶液中混有和，可以利用过量溶液除去，形成氢氧化镁沉淀； ②利用过量溶液除去，形成碳酸钙沉淀； ③电解时，阴极反应，阴极反应的主要产物是和； ④电解时用盐酸控制阳极区的在，电解时反应化学方程式为：，增大和浓度，抑制氯气与水的反应，减少氯气的损失。 知识点03 电镀 电冶金 1．电镀与电解精炼 电镀是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。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 电镀 电解精炼 装置 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 Cu2＋＋2e－===Cu 溶液变化 Cu2＋浓度保持不变 Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥 2.电冶金 (1)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。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。 如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的电极反应式： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 【特别提醒】 ① 阳极用粗铜，阴极用纯铜，电解液为含 Cu²⁺的溶液。② 电解时，粗铜阳极上比铜活泼的杂质（Zn、Fe 等）先失电子溶解，不活泼杂质（Ag、Au 等）不溶解，形成阳极泥。③ 阴极上只有 Cu²⁺得电子析出，故阴极得到高纯度铜。④ 电解液中 Cu²⁺浓度会缓慢降低，需定期补充。⑤ 注意区分电解精炼与电镀：电镀时镀层金属作阳极，镀件作阴极，电解液含镀层金属离子。 【例3】利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是 A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠溶液 B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4 C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁 【答案】D 【详解】A．氯碱工业中，Y极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，Y附近能得到氢氧化钠，故A错误； B．铜的电解精炼中，粗铜作阳极(X极)，纯铜作阴极(Y极)，故B错误； C．电镀工业中，镀件作阴极(Y极)，镀层金属作阳极(X极)，故C错误； D．电解熔融的氯化镁制取金属镁，所以制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁，故D正确； 答案选D。 【即练5】用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法中正确的是 A．燃料电池工作时负极反应为H2 − 2e− = 2H+ B．若要实现铁上镀铜，则a极是铁，b极是铜 C．若要实现电解精炼粗铜，则a极发生氧化反应，b极上有铜析出 D．a、b两极均是石墨，当电池中消耗22.4L(标准状况)H2时，a极析出64g铜 【答案】C 【详解】A．由分析可知燃料电池工作时负极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O，故A错误； B．若要实现铁上镀铜，镀层金属应为电解池的阳极，则a极是铜，b极是铁，故B错误； C．若要实现电解精炼粗铜，则a极为粗铜，连接原电池的正极，发生氧化反应，b极为电解池的阴极，发生Cu2++2e-=Cu，则b极上有铜析出，故C正确； D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下当电池中消耗22.4L(标准状况)H2时，根据电极反应式H2-2e-+2OH-=2H2O，可知转移2mol电子，则b极析出铜1mol，即64g，故D错误； 答案选C。 【即练6】电解的应用比较广泛，回答下列问题： (1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是___________(填字母，下同)。 a．Fe2O3        b．NaCl        c．Cu2S        d．Al2O3 (2)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 e．若阳极质量减少64 g，则转移电子数为2NA个 f．SO的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化) (3)如图为电解精炼银的示意图，___________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为___________。 (4)利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为___________(填化学式)溶液，阳极电极反应式为___________，电解过程中Li＋向___________ (填“A”或“B”)电极迁移。 (5)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的___________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为___________。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为___________。 【答案】(1)bd (2)bdf (3) a (4) LiOH 2Cl--2e-=Cl2↑ B (5) 负 H2 【详解】（1）a．Fe2O3和CO反应冶炼金属铁，故不选a；         b．电解熔融NaCl冶炼金属钠，故选b；         c．Cu2S和氧气反应生成Cu2O，Cu2O和Cu2S反应炼铜，故不选c；         d．电解熔融Al2O3冶炼金属铝，故选d。 选bd。 （2）a．电能主要转化为化学能，部分转化为热能，故a错误； b．粗铜接电源正极，发生氧化反应，故b正确； c．电解池中阳离子移向阴极，溶液中Cu2＋向阴极移动，故c错误； d．粗铜中Ag、Pt、Au等杂质以原子形式掉落在阳极下方形成阳极泥，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，故d正确； e．阳极铜、铁、锌等金属失电子，若阳极质量减少64 g，则转移电子数不一定为2NA个，故e错误； f．SO不参与反应，SO的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)，故f正确； 选bdf。 （3）电解精炼银，粗银作阳极、纯银作阴极，故a极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，该气体为NO2，则生成该气体的电极反应式为 。 （4）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区放出氢气，可知B极发生还原反应，B为阴极，B电极反应式为，B生成LiOH，B极区电解液为LiOH溶液；氯离子失电子生成氯气，阳极电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，电解过程中阳离子移向阴极，Li＋向B电极迁移。 （5）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl和AlCl 组成的离子液体作电解液时。电镀时，镀件作阴极，在钢制品上电镀铝，钢制品应接电源的负极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极Al2Cl得电子生成Al和AlCl电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液，氢离子得电子生成氢气，则阴极产物为H2。 1．某同学为了使反应能进行，设计了下列四个实验，如图所示，你认为可行的方案是 A．B． C． D． 【答案】C 【分析】Ag与盐酸不反应，所以要使反应能进行，应该设计成电解池，其中Ag作阳极，盐酸作电解质溶液。 【详解】A．该装置中Ag作阴极，不能失电子，故A不符合； B．该装置为原电池，原理为Fe与盐酸反应，故B不符合； C．该装置为电解池，Ag作阳极失电子发生氧化反应，阴极上氢离子得电子发生还原反应，电解质溶液中氢离子放电，故C符合； D．该装置不是电解池，也不构成原电池，没有反应发生，故D不符合； 故选：C。 2．锂离子电池的能量密度高，在生产生活中具有广泛的应用。科学家研发的一种锂离子电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．该电池充电或放电时，高电势端均发生氧化反应 B．该电池充电时，石墨端与外电源的正极相连，电能转化为化学能 C．该电池放电时，正极反应为 D．该电池放电时，电路中每通过电子，负极质量减少14g 【答案】C 【分析】锂离子电池属于二次电池，石墨端为负极，端为正极，充电时，石墨端为阴极，为阳极，据此分析解答。 【详解】A．该电池充电时，高电势端为阳极，发生氧化反应，该电池放电时，高电势端为正极，发生还原反应，A错误； B．该电池充电时，石墨端为阴极，石墨端与外电源的负极相连，电能转化为化学能，B错误； C．该电池放电时，端为正极，Li+向正极定向移动结合生成，正极反应为，C正确； D．该电池放电时，负极反应：，电路中每通过电子，负极减少1molLi+，即质量减少，D错误； 故选C。 3．下列过程中的化学反应，相应的离子方程式书写正确的是 A．KClO与Fe(OH)3在碱性条件下反应制备K2FeO4：3ClO-+2Fe(OH)3=2+3Cl-＋4H+＋H2O B．向含lmolFeI2溶液中通入lmolCl2：2I-+Cl2=2Cl-+I2 C．电解MgCl2水溶液：2Cl-＋2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑ D．NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液反应至溶液呈中性：＋H+＋OH-+Ba2+=BaSO4↓＋H2O 【答案】B 【详解】A．在碱性条件下生成物中不存在H+，离子方程式为：3ClO-＋2Fe(OH)3+4OH-=2＋3Cl-+5H2O，A错误； B．碘离子还原性强，先和氯气反应，1mol溶液中通入1molCl2，氯气恰好和碘离子反应：2I-+Cl2=2Cl-+，B正确； C．用惰性材料为电极电解MgCl2溶液，阳极上Cl-失去电子发生氧化反应产生Cl2，故阳极的电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极上H2О得到电子变为H2，产生的OH-与Mg2+结合为Mg(OH)2沉淀，故阴极的电极反应为2H2O+2e-+Mg2+=Mg(OH)2↓+H2↑，故总反应的离子方程式为Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑，C错误； D．NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液反应至溶液呈中性，离子方程式为：＋2H+＋2OH-+Ba2+=BaSO4↓＋2H2O，D错误； 故选B。 4．以铬酸钾(K2CrO4)为原料，电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的实验装置示意图如图。下列说法正确的是 A．在阳极放电，发生氧化反应 B．装置中的离子交换膜为阴离子交换膜 C．在阴极发生的电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑ D．当电路中有0.4mol电子转移时，标况下产生气体的总体积为4.48L 【答案】C 【详解】A．水在阳极放电，发生氧化反应，转变为时没有化合价的变化，故没有发生氧化反应，故A不符合题意； B．根据分析，装置中的离子交换膜为阳离子交换膜，故B不符合题意； C．在阴极发生的电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故C符合题意； D．根据电极反应可知，该反应原理为电解水，实质为2H2O2H2↑+O2↑，氢的化合价从+1价降低为0价，当电路中有4mol电子转移时，产生气体的物质的量为3mol，当电路中有0.4mol电子转移时，产生气体的物质的量为0.3mol，标况下气体的总体积为0.3mol ×22.4L/mol=6.72L，故D不符合题意； 答案选C。 5．以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如下：装置工作时，下列有关说法正确的是 A．乙池电极接电池正极，气体X为H2 B．Na+由乙池穿过交换膜进入甲池 C．NaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度大 D．甲池电极反应：4-4e－+2H2O=4+O2↑ 【答案】D 【详解】A．乙池电极为电解池阴极，和电源负极连接，溶液中氢离子放电生成氢气，A错误； B．电解池中阳离子移向阴极，钠离子移向乙池，B错误； C．阴极附近氢离子放电破坏了水的电离平衡，电极附近氢氧根离子浓度增大，NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度大，C错误； D．放出氧气的电极为阳极，电解质溶液中氢氧根离子放电生成氧气，氢离子浓度增大，碳酸根离子结合氢离子生成碳酸氢根离子，出口为碳酸氢钠，则电极反应为4+2H2O-4e-=4+O2↑，D正确； 故选D。 6．下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是 A．火力发电 B．碱性锌锰电池 C．电解饱和食盐水 D．氢氧燃料电池 A．A B．B C．D D．D 【答案】C 【详解】A． 火力发电：通过燃烧煤、石油等燃料，将化学能转化为热能，再转化为电能，A不符合题意； B．碱性锌锰电池：是典型的原电池，工作时锌被氧化、二氧化锰被还原，化学能转化为电能，B不符合题意； C． 电解饱和食盐水：这是典型的电解池装置，外接电源，迫使Cl-和H2O在电极上发生非自发反应，生成Cl2、H2和NaOH，电能转化为化学能，C符合题意； D．氢氧燃料电池：是原电池的一种，氢气与氧气反应生成水，化学能转化为电能，D不符合题意； 故答案选C。 7．原电池和电解池能实现电能与化学能的相互转化。 Ⅰ．在铁制品上电镀铜的工艺装置如图所示。 (1)甲处应为电源的___________(填“正极”或“负极”)。 (2)溶液中铜离子的浓度___________(填“变大”、“变小”或“基本不变”)。 Ⅱ．通过甲醇燃料电池实现用溶液制取溶液的工作原理如图所示。 (3)a极的电极反应式为___________。 (4)c口处获得的气体为___________(填化学式)。 (5)X处应为___________(填“阴离子交换膜”或“阳离子交换膜”)。 Ⅲ．一种利用电化学原理联合制备硫酸和氨的装置如下图所示。a、b、c、d均为惰性电极，其中d电极上有可催化放电的纳米颗粒，固体氧化物电解质只允许在其中迁移。 (6)在燃料电池中制备硫酸的总反应方程式为___________。 (7)下列说法正确的是___________(填序号)。 A．d上，被还原 B．c电极上的反应为： C．固体氧化物中的迁移方向为 (8)燃料电池中每消耗，在电解池中理论上产生的在标准状况下的体积为___________。 【答案】(1)正极 (2)基本不变 (3) (4) (5)阳离子交换膜 (6) (7)AC (8)11.2L 【详解】（1）据分析，甲为正极。 （2）铜片溶解为Cu2+，待镀铁制品表面Cu2+生成Cu，转移相同的电子数时，溶解生成的Cu2+和消耗的Cu2+浓度基本相等，溶液中铜离子的浓度基本不变。 （3）a极为甲醇在碱性条件下失电子氧化，电极反应式为。 （4）i极Cl-发生氧化反应，失电子生成氯气，则c口获得得气体是Cl2。 （5）i极为阳极，Cl-放电，j极为阴极，水放电生成氢气和OH-，为在右侧获得KOH溶液，左侧的钾离子需要通过X膜进入右侧，故X为阳离子交换膜。 （6）左侧为二氧化硫电化学氧化制硫酸，化学方程式为。 （7）A．d极氮气被还原为氨气，电极方程式为，A正确； B．c电极上O2-氧化为氧气，电极方程式为，B错误； C．d电极生成O2-，c电极消耗O2-，则O2-的迁移方向为d→c，C正确； 故答案为AC。 （8）据分析，根据得失电子守恒可得计量关系：，则标况下。 8．电化学在现代生活、生产和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4。 (1)阳极的电极反应式为_______。 (2)右侧的离子交换膜为_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜，阴极区a%_______b%(填“”“═”或“”)。 (3)阴极产生的气体为_______。 【答案】(1)Fe+8OH--6e-=+4H2O (2) 阴 < (3)H2 【详解】（1）阳极是铁电极材料，本身失去电子被氧化，阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=+4H2O。 （2）由分析可知，右侧的离子交换膜为阴离子交换膜，中部的钠离子通过阳离子交换膜进入左侧，左侧阴极放出氢气生成氢氧根离子，所以氢氧化钠的浓度增大，即阴极区a%＜b%。 （3）由分析可知，阴极产生的气体为H2。 9．铅蓄电池因具有技术成熟、成本低、适用温度范围广、安全性高、可做到完全回收利用等优点，而应用广泛。某同学设计的以铅蓄电池为电源电解溶液和(足量)溶液的装置如图(A、B、C、D均为惰性电极)。回答下列问题： (1)铅蓄电池使用寿命到期后，需要回收的原因为______。 (2)铅蓄电池工作时，正极的电极反应式为______。 (3)烧杯中的作用是______；、两极所产生的气体在同等条件下的体积比为______。 (4)电解一段时间后，电极C和电极D附近的现象分别为______、______。 (5)当铅蓄电池中消耗时，若要将形管中的溶液恢复到电解前的状态应加入(或通入)______mol的______(填名称)。 【答案】(1)含铅化合物及电解质溶液会污染环境 (2) (3) 增强溶液导电性 (4) 电极附近有无色气泡生成，且溶液变红 电极附近有黄绿色气体生成，且溶液变为浅黄绿色 (5) 1 氯化氢 【小题1】含铅化合物及电解质溶液会污染环境，因此铅蓄电池使用寿命到期后，需要回收。 【小题2】铅蓄电池工作时的正极反应为PbO2得电子被还原为PbSO4，电极反应式为。 【小题3】烧杯中为电解水，Na2SO4为电解质溶液，其作用是增强溶液的导电性，A、B两极产生体积比为2：1的氢气和氧气。 【小题4】据分析，电极C附近生成氢气和OH-，则现象为：有无色气泡生成，且溶液变红；D电极为Cl-失电子生成Cl2，则现象为：电极D附近有黄绿色气体生成，且溶液变为浅黄绿色。 【小题5】当铅蓄电池中消耗98g H2SO4时，外电路中通过1mol e-，则电极C、D上反应的H+和Cl-均是1mol，故要将U型管中的溶液恢复到电解前的状态应通入1mol的氯化氢。 10．电化学处理将其转化为其他化学产品，是一种减缓温室效应并综合利用的方法。回答下列问题： Ⅰ．原电池法：通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图1所示。 (1)①原电池工作时，电子经导线由___________(填“a→b”或“b→a”)，刚开始b极区的电极反应式为___________。 ②一段时间后，b极区溶液中析出少量固体为___________(填化学式)。 Ⅱ．电解法：电解还原的方法如图2所示，其中电解质溶液为稀硫酸，电极均为惰性电极。 (2)电解池工作时，通过阳离子膜移向___________极(填“m”或“n”)。 (3)若阴极还原产物只有，当阳极区溶液质量减少36 g时，产生的物质的量为___________。 Ⅲ．中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体，以电化学方法制备甲醇，总反应为： (4)①电极b为电源的___________(填“正极”或“负极”)。 ②生成的电极反应式为___________。 ③若副反应也同时发生，出口Ⅱ为CO、、的混合气，且，则惰性电极2的电流效率为___________(保留3位有效数字)()。 【答案】(1) a→b NaHCO3 (2)n (3) (4) 正极 88.2% 【详解】（1）根据b极产生水得电子生成H2，可得b极为正极，a极为负极， 电子由负极流向正极，故为a→b；b极生成碳酸氢根，与向正极迁移的钠离子组合析出NaHCO3固体。 （2）电解池中阳离子流向阴极移动，n极为阴极，故H+移向n极。 （3）阳极反应为，阳极区减少的质量为生成O2的质量与迁移出H+的质量之和。由减少36 g质量可知转移电子为4 mol。阴极生成C2H4的反应为，转移4mol电子时，生成C2H4共。 （4）电解质为氢负离子导体，电极I氢气得电子生成氢负离子，发生还原反应，电极I为阴极，a为负极，b为正极，惰性电极II为阳极，发生氧化反应，生成的电极反应式为； 每生成1 mol CO，惰性电极2提供2 mol电子；每生成1 mol CH3OH，惰性电极2提供6 mol电子。由于产物中，故提供用以产生CH3OH的电子为总量的。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $