第5讲 电解池 分段电解及计算【大单元精讲精练】2027届高三化学一轮复习讲义●知识清单（新高考通）

该高中化学高考复习讲义围绕电解池及分段电解计算核心考点，整合电极判断、离子放电顺序、反应式书写及多阶段电解分析等高考高频内容，按“双基自测-核心梳理-考点突破-真题训练”逻辑架构设计，帮助学生构建从基础原理到综合应用的知识网络，突破守恒计算与图像解读难点。 资料以科学思维与科学探究为导向，创新采用“分段电解阶段模型”策略，如通过CuSO4与NaCl混合液三阶段电解分析，引导学生用电子守恒法解决产物量与溶液pH计算问题。设置分层练习与限时训练，结合近三年真题精讲，助力学生高效提升解题技能，为教师把控复习节奏提供精准教学支持。

大单元四 第一单元　化学反应与能量 第5讲　电解池　分段电解及计算 【高考考向预测】 电解池核心考查电极判断、离子放电顺序、电极反应式书写、电解类型规律，分段电解侧重分析不同阶段离子放电变化、产物与溶液成分演变，同时结合电子守恒开展浓度、pH、产物量等计算，常搭配图像、综合大题命题；近三年为电化学高频考点，考频极高；预测2027年侧重多阶段电解过程分析、混合电解质体系电解计算，强化图像解读、电解前后溶液变化判断与守恒法综合应用。 【双基自测●明考向】 1．（26-27高三·全国·一轮复习）二次电池充电时，二次电池的负极连接电源的负极，发生还原反应。(____) 2．（25-26高三·全国·一轮复习）工业上电解熔融状态的制备Al涉及氧化还原反应。(_____) 3．（25-26高三·全国·一轮复习）电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应。(_____) 4．（25-26高三·全国·一轮复习）电解足量硫酸铜溶液一段时间，为复原可加适量。(_____) 5．（25-26高三·全国·一轮复习）工业电解饱和食盐水制烧碱和氯气：。(_____) 6．（26-27高三·全国·一轮复习）用惰性电极电解饱和食盐水，若电路中通过1 mol电子，则阳极产生标准状况下气体11.2 L。( ) 7．（19-20高一·福建泉州·阶段检测）电解按CuSO4与NaCl物质的量之比1：3混合液，最终溶液呈碱性。( ) 8．（24-25高三·全国·一轮复习）电解CuCl₂溶液，阳极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。(______) 9．（25-26高二上·全国·随堂练习）任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生。(____) 10．（2026高三·全国·专题练习）用铜电极电解稀硫酸，阴极上产生无色气体，比较和的氧化性强弱。(______) 【核心梳理●明考点】 考点一　电解池及工作原理 1.电解与电解池 (1)电解：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。 (2)电解池：将电能转化为化学能的装置。 (3)电解池的构成： ①有与电源相连的两个电极； ②电解质溶液（或熔融电解质）； ③形成闭合回路。 2.电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例) 如图所示是电解稀盐酸的装置,其中c、d为石墨电极。 (1)a电极为　正极　　,b电极为　负极　。  (2)c电极为　　阳极　,电极反应式为　　2Cl--2e-===Cl2↑　　, 发生了　氧化　　反应。  d电极为　　阴极　,电极反应式为　2H++2e-===H2↑　　, 发生了　还原　反应。  (3)电解过程中,氢离子向　阴　(填“阴”或“阳”,下同)极移动,氯离子向　阳　极移动。电解总方程式为　　2HClH2↑+Cl2↑　　。  3.电解时电极上的放电顺序及产物 (1)阳极上的放电顺序及产物 ①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极),电极材料失电子,生成金属阳离子。 ②惰性电极(Pt、Au、石墨),要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-。 S2-、I-、Br-、Cl-放电,产物分别是S、I2、Br2、Cl2;若OH-放电,则得到H2O和O2。 (2)阴极上的放电顺序及产物 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+。 4.用惰性电极电解电解质溶液的三种类型 (1)电解水型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 H2SO4 阴极:2H++2e-===H2↑ 阳极:2H2O-4e-===4H++O2↑ 总反应式:2H2O2H2↑+O2↑ 增大 加水 (2)电解电解质型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 HCl 阴极:2H++2e-===H2↑ 阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 总反应式:2HClH2↑+Cl2↑ 减小 通入HCl CuCl2 阴极:Cu2++2e-===Cu 阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 总反应式:CuCl2Cu+Cl2↑ 加CuCl2 固体 (3)电解质和水均参与电解型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 NaCl、KCl (放H2生碱) 阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极:2H2O+2e-===H2↑+2OH- 总反应式:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- 减小并生成新 电解质 通入HCl 气体 CuSO4、Cu(NO3)2 (放O2生酸) 阳极:2H2O-4e-===4H++O2↑ 阴极:Cu2++2e-===Cu 总反应式:2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 减小并生成新 电解质 加CuO 【考点突破●明方向】 1.(1)某同学为了使反应HCl+Ag――→AgCl+H2↑能进行,设计了下列四个实验,如图所示,你认为不可行的方案是　　　　。  (2)用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是　　　　。  2.按要求书写电极反应式和总反应方程式。 (1)用惰性电极电解AgNO3溶液。 阳极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  阴极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  总反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)用惰性电极电解MgCl2溶液。 阳极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  阴极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  总反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)用铁作电极电解NaOH溶液。 阳极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  阴极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  总反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)用Al作电极电解NaOH溶液。 阳极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  阴极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  总反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)用Al作阳极,电解H2SO4溶液,铝材表面形成氧化膜。 阳极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  阴极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  总反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  3.根据电解装置,按要求书写电极反应式 (1)将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:S2--2e-===S;(n-1)S+S2-===。 ①写出电解时阴极的电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种,常见有+3、+4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO,可以被含Ce4+的溶液吸收,生成N(二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的N转化为无毒物质,同时再生成Ce4+,其原理如图所示。 ①Ce4+从电解槽的　　　　(填字母)口流出,电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②写出阴极的电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  电解池电极反应式的书写 (1)用惰性电极电解,分析溶液中的阴阳离子:阳离子向阴极移动,分析阳离子在阴极上得电子的顺序;阴离子向阳极移动,分析阴离子在阳极上失电子的顺序。 (2)金属被腐蚀溶解的作阳极,被保护不被腐蚀的作阴极。 (3)在写电极反应式时,要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等对电极产物的影响。 考点二　电解质溶液的分段电解及计算 1.考查形式 无论是电解单一溶液还是混合溶液,一般考查电解质的电极产物及其质量、气体体积、溶液的pH或物质的量浓度、溶液复原的措施等。 2.电解或分段电解计算的方法 (1)正确书写电解过程中各电极或在不同阶段时的电极反应式。 (2)在同一电路中,根据各电极得失电子数相等关系建立等量关系或根据电解总反应式列比例式计算。若分段电解,则每个电极各阶段的电极反应转移电子数总和相等。 小题对点过　 ①若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,需加入98 g Cu(OH)2固体,才能使电解质溶液复原,则这段时间,整个电路中转移的电子数为　4NA　。  ②根据对电解规律的理解,用惰性电极电解3 mol·L-1 NaCl和1 mol·L-1 CuSO4的混合溶液,可看作三个电解阶段。 1)第一阶段:相当于电解　1 mol·L-1 CuCl2　溶液,电解总反应 　CuCl2Cu+Cl2↑　;  2)第二阶段:相当于电解1mol·L-1NaCl溶液,电解总反应 　2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;  3)第三阶段:相当于电解　水　,电解总反应 　2H2OO2↑+2H2↑　。  【考点突破●明方向】 1.把物质的量均为0.1 mol的氯化铜和硫酸溶于水制成100 mL的混合溶液,用石墨作电极电解,并收集两电极所产生的气体,一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是(　　) A.电路中共转移0.6NA个电子 B.阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2 mol C.阴极质量增加3.2 g D.电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 mol·L-1 2.用石墨电解含有溶质0.1 mol的CuSO4溶液,在阴、阳两极各收集到2.24 L气体(标准状况下)后停止电解,若要恢复原电解质,溶液需要加入的物质和物质的量分别是　　　　、　　　　。  3.以惰性电极电解100 mL 0.05 mol·L-1 CuSO4溶液。 (1)阳极产生56 mL(标准状况下)气体时,所得溶液的pH为　　　　(不考虑溶液体积变化),要使溶液恢复到电解前的状态,可加入　　　　 g的　　　　物质。  (2)继续通电电解,此时被电解的物质为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  若加入0.005 mol Cu(OH)2可使溶液复原,则电路中转移的电子为　　　　 mol。  (3)通电足够长时间,加入0.002 5 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原,则电路中转移电子为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 mol。  4.用惰性电极电解硫酸铜溶液,若阳极上产生气体的物质的量为0.01 mol,阴极上无气体逸出,则阴极上析出铜的质量为　　　　。  分析电解过程的思维流程 【真题再现●明考向】 一、单选题 1．（2026·云南·高考真题）一种“双模式”锂电池工作原理如图。已知：只参与模式Ⅰ的充放电，其放电时反应方程式为。下列说法正确的是 A．充电时，模式Ⅱ的反应为 B．充电时，若外电路通过1 mol电子，则石墨电极最多生成 C．放电时，体系中的向电池的锂电极迁移 D．放电时，分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ 2．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）一种从废旧电池正极材料（）中回收锂元素的电化学装置如图。下列说法错误的是 A．电极反应： B．电路中转移电子，理论上可回收 C．电极连接电源正极 D．可转化为和，会降低锂的理论回收产率 3．（2026·浙江·高考真题）一种电解葡萄糖()制取葡萄糖二酸钾()的装置示意图如图所示，下列说法中，不正确的是 A．电极M处的电极反应式为： B．离子交换膜P为阳离子交换膜 C．1 mol葡萄糖()完全转化为葡萄糖二酸钾()转移的电子数为 D．电解过程可能产生葡萄糖酸钾() 4．（2025·贵州·高考真题）以/SiC为阴极反应的催化剂，在溶液中电解和，两极协同合成(丙酰胺)的原理如图。 下列说法正确的是 A．b极与电源负极相连，发生氧化反应 B．a极涉及的反应有： C．当电路中转移2 mol电子时，理论上合成 D．合成时会生成副产物 5．（2025·天津·高考真题）天津位于渤海之滨，地处“九河下梢”，因河而生，向海而兴，自古流传着“精卫填海”“哪吒闹海”等传说，其海水资源丰富，下列说法错误的是 A．海水可经蒸馏制备淡水 B．海水经氯气氧化可直接得到液溴 C．海水晒盐的过程涉及溶液的蒸发、结晶 D．用离子交换膜法电解饱和溶液可得到烧碱溶液 6．（2025·浙江·高考真题）通过电化学方法制备，进而由与反应合成。为提高电流利用效率，某小组设计电化学合成示意图如下，已知氧化性：。下列说法不正确的是 A．电极A与电源正极相连 B．电极B的电极反应式为： C．电解液中可以用氢溴酸代替 D．原料足量的情况下，理论上电路中转移可得到 7．（2025·四川·高考真题）最近，我国科学工作者制备了一种电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区游离的数目保持不变 B．放电时，还原为，理论上需要氢原子 C．充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区 D．充电时，电池总反应为 8．（2025·重庆·高考真题）下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是 A．放电时，M极为正极 B．放电时，N极上反应为 C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗 D．充电时，M极上反应为 9．（2025·湖北·高考真题）某电化学制冷系统的装置如图所示。和在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是 A．阴极反应为 B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断比稳定 C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后和离子结构的改变 10．（2025·湖北·高考真题）某电池的正极材料为，负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂，能使失活的电池再生并延长寿命，且保持电池原结构。将注入电池后充电补锂，过程中转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是 A．在阳极失去电子 B．生成气体中含有氟代烃 C．过程中铁元素的价态降低 D．反应并离去是该电池保持原结构的原因 11．（2025·云南·高考真题）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 12．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)，下列说法错误的是 A．电解时，从右室向左室移动 B．电解总反应： C．以为原料，也可得到TQ D．用标记电解液中的水，可得到 13．（2025·河北·高考真题）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置，其示意图如下： 已知：参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A．电极上发生的反应： B．产生标准状况下时，理论上可转化的 C．再锂化过程中，向电极迁移 D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高 14．（2025·河南·高考真题）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．Ⅱ为阳离子交换膜 B．电极a附近溶液的减小 C．电极b上发生的电极反应式为 D．若海水用溶液模拟，则每脱除，理论上可回收 15．（2024·重庆·高考真题）我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料，可将电催化转化为甲酸，如图是电解装置示意图。下列说法正确的是 A．电解时电极N上产生 B．电解时电极M上发生氧化反应 C．阴、阳离子交换膜均有两种离子通过 D．总反应为 16．（2024·贵州·高考真题）一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应：，。体系中与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。 下列说法错误的是 A．该芬顿系统能量转化形式为太阳能电能化学能 B．阴极反应式为 C．光阳极每消耗，体系中生成 D．在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性 17．（2024·广东·高考真题）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A．阳极反应： B．阴极区溶液中浓度逐渐升高 C．理论上每消耗，阳极室溶液减少 D．理论上每消耗，阴极室物质最多增加 18．（2024·甘肃·高考真题）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B．电极2是阴极，发生还原反应： C．工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2 D．理论上电源提供能分解 19．（2024·湖南·高考真题）在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是 A．电解时，向Ni电极移动 B．生成的电极反应： C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成的同时，生成 20．（2024·山东·高考真题）以不同材料修饰的为电极，一定浓度的溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，装置如图所示。下列说法错误的是 A．电极a连接电源负极 B．加入Y的目的是补充 C．电解总反应式为 D．催化阶段反应产物物质的量之比 21．（2024·湖北·高考真题）我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用和电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡。电极上发生的电子转移反应为。下列说法错误的是 A．电解一段时间后阳极区减小 B．理论上生成双极膜中有解离 C．阳极总反应式为 D．阴极区存在反应 22．（2024·安徽·高考真题）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B．电池总反应为： C．充电时，阴极被还原的主要来自 D．放电时，消耗，理论上转移电子 23．（2024·吉林·高考真题）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B．阴极反应： C．电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D．阳极反应： 24．（2023·广东·高考真题）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A．电解总反应： B．每生成，双极膜处有的解离 C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变 D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 二、解答题 25．（2025·天津·高考真题）以苯为代表的挥发性有机污染物可以在Co3O4的催化作用下，与O2反应生成CO2和H2O，进一步将CO2转化成高附加值的化学品，可减少污染和碳排放。 Ⅰ．CO2与苯的分子结构 (1)CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为___________，苯是___________(填“极性”或“非极性”)分子。 Ⅱ．苯的催化氧化 Co3O4做催化剂时，在有、无光照条件下，苯的催化氧化产物相同，但反应历程不同。无光照条件下反应活化能为38 kJ/mol，有光照条件下反应活化能为26 kJ/mol。如图是290℃时，有、无光照条件下，苯的转化率随时间的变化曲线。 (2)光照条件下，对应的转化率曲线为___________(填“a”或“b”)。 (3)有、无光照条件下，两种反应历程的___________(填“相等”或“不等”)。 Ⅲ．CO2的转化 (4)CO2与H2反应可以合成甲醇：。一定温度下，等物质的量的CO2和H2在恒容密闭容器中发生上述反应达到平衡后，下列各操作有利于平衡正向移动的是___________(填序号)。 a.分离出甲醇    b.充入稀有气体    c.增加H2量    d.降低温度 (5)一定条件下，以CO2和CH3OH为原料制备HCOOH和甲酸盐，其装置原理如图。 ①电极a是___________极，电极反应式为___________； ②电解过程中，电极b一侧的溶液pH将___________(填“升高”“不变”或“降低”)； ③电解过程中通过阳离子交换膜的离子为___________。 26．（2025·广西·高考真题）尿素为农业生产常用氮肥。回答下列问题： I．工业合成 (1)是合成尿素的原料之一，在=1下，混合气体以一定流速通过合成塔。测得出口含量随反应温度和催化剂粒径的变化曲线如图。的原因是________。达到最高点后，曲线②下降的原因是________。 (2)已知：常温下各物质的相对能量如图。 则反应的________。 (3)模拟工业合成尿素。高温高压下，存在如下液相平衡体系。 主反应： 副反应： 平衡体系内，部分组分的物质的量分数随初始的变化曲线如图，代表的是________（填标号）。时，，随着的增大，与趋于一致，原因是________。 (4)实际生产中，当初始时，的平衡转化率为的平衡常数________（用物质的量分数代替浓度计算，忽略副反应，保留1位小数）。 Ⅱ．电催化合成 我国科研工作者以污染物为氮源，用纳米片电催化与合成尿素。下图为电催化合成尿素的原理示意图。 (5)a电极为________极。 (6)b电极发生的电极反应式为________。 27．（2025·四川·高考真题）为了节约资源，减少重金属对环境的污染，一研究小组对某有色金属冶炼厂的高氯烟道灰(主要含有等)进行研究，设计如下工艺流程。实现了铜和锌的分离回收。 回答下列问题： (1)铜元素位于元素周期表第_______周期、第_______族。 (2)“碱浸脱氯”使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀。其中，铜盐发生反应的化学方程式为_______。 (3)滤渣①中，除外，主要还有_______。 (4)“中和除杂”步骤，调控溶液左右，发生反应的离子方程式为_______。 (5)“深度脱氯”时，的存在使锌粉还原产生的与反应，生成能被空气氧化的沉淀，使被脱除。欲脱除，理论上需要锌粉_______。 (6)可以通过_______(填标号)将其溶解，并返回到_______步骤中。 a．盐酸酸化、双氧水氧化    b．硫酸酸化、氧化 c．硝酸酸化和氧化          d．硫酸酸化、双氧水氧化 (7)“电解分离”采用无隔膜电解槽，以石墨为阳极，铜为阴极。 ①“电解分离”时，阴极产生大量气泡，说明铜、锌分离已完成，其理由是_______。 ②“电解分离”前，需要脱氯的原因有_______。 28．（2025·湖南·高考真题）在温和条件下，将转化为烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程示意图如下： 回答下列问题： (1)电解池中电极M与电源的_______极相连。 (2)放电生成的电极反应式为_______。 (3)在反应器中，发生如下反应： 反应i： 反应ii： 计算反应的_______，该反应_______(填标号)。 A．高温自发    B．低温自发    C．高温低温均自发    D．高温低温均不自发 (4)一定温度下，和(体积比为)按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器(入口压强为)发生反应i和ii．有存在时，反应ii的反应进程如图1所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性(选择性)如图2所示。 ①根据图1，写出生成的决速步反应式_______；的选择性大于的原因是_______。 ②结合图2，当时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着x的增大，的转化率减小的原因是_______；当时，该温度下反应ii的_______(保留两位小数)。 【限时训练】 （60分钟） 1.下列有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是(　　) A.甲中Zn电极失去电子发生氧化反应,电子经过H2SO4溶液后,流向Ag电极 B.乙中阴极反应式为Ag++e-===Ag C.丙中H+向Fe电极方向移动 D.丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体 2.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是(　　) A.电解氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小 B.电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液pH不变 C.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 D.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 3.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液,不可能发生的反应有(　　) A.2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑ B.Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑ C.2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ D.2H2O2H2↑+O2↑ 4.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,则下表中各项所列对应关系均正确的是(　　) 选项 X极 实验前U形管中液体 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管中呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是4OH--4e-===O2↑+2H2O C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低 5.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物质(方括号内物质),不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　) A.AgNO3溶液[AgOH(s)] B.K2SO4溶液[H2O(l)] C.KCl溶液[HCl(g)] D.CuSO4溶液[CuCO3(s)] 6.用石墨作电极,电解1 mol·L-1下列物质的溶液,则电解前后溶液的pH保持不变的是(　　) A.硫酸 B.氢氧化钠 C.硫酸钠 D.氯化钠 7.甲、乙两同学,均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液,各通电一段时间后,甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1 mol CuO和0.1 mol Cu(OH)2,都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为(　　) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 8.在1 L K2SO4和CuSO4的混合溶液中c(S)=2.0 mol·L-1,用石墨电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L(标准状况)气体,则原溶液中c(K+)为(　　) A.2.0 mol·L-1 B.1.5 mol·L-1 C.1.0 mol·L-1 D.0.5 mol·L-1 9.A、B、C为三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示: 阳离子 Na+、K+、Cu2+ 阴离子 S、OH- 图1所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨。 接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。据此回答下列问题: (1)M为电源的　　　　(填“正”或“负”)极,电极b上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)写出乙烧杯中反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什么? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)若经过这一段时间后,要使丙恢复到原来的状态,需要进行的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  10.为增强铝的耐腐蚀性,现以铅酸蓄电池为外接电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下: 原电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)+2H2O(l) 电解池:2Al+3H2OAl2O3+3H2↑ 电解过程中,以下判断正确的是(　　) 选项 原电池 电解池 A H+移向Pb电极 H+移向Pb电极 B 每消耗3 mol Pb 生成2 mol Al2O3 C 正极:PbO2+4H++2e-===Pb2++2H2O 阳极:2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+ D 11.(2022·辽宁卷)如图,c管为上端封口的量气管,为测定乙酸溶液浓度,量取10.00 mL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11.20 mL,则样品中乙酸浓度为0.1 mol·L-1 D.把盐桥换为U形铜导线,不影响测定结果 12.如图甲所示的电解池中,Pt电极位于含Cu(NO3)2和AgNO3均为0.05 mol·L-1的电解液中,图乙是该电解过程中转移电子数与阴极质量的变化关系图。下列说法错误的是(　　) A.过程Ⅰ,在阴极上析出金属银 B.过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,溶液的pH均降低 C.过程Ⅱ,阳极上有氧气放出 D.过程Ⅱ析出固体的质量是过程Ⅰ析出固体的质量的2倍 13.由于Fe(OH)2极易被氧化,实验室很难直接用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色的Fe(OH)2沉淀。若用如图所示实验装置则可制得白色的Fe(OH)2沉淀,两极材料分别为石墨和铁。 (1)a电极材料为　　　　,该电极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)若白色沉淀在电极周围生成,则电解液d是　　　　(填字母,下同);若白色沉淀在两极之间的溶液中生成,则电解液d是　　　　。  A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液 (3)液体c为苯,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)要想尽早在两极之间的溶液中看到白色沉淀,可以采取的措施是　　　　(填字母)。  A.改用稀硫酸作电解液 B.适当增大电源电压 C.适当降低电解液温度 14.如图所示,若电解5 min时,测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题: (1)电源中X极是　　　　(填“正”或“负”)极。  (2)通电5 min时,B中共收集到224 mL(标准状况)气体,溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计),则通电前c(CuSO4)=　　　　。  (3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL,电解后溶液中仍有Cl-,则电解后溶液的pH=　　　　(Kw=1.0×10-14)。  学科网（北京）股份有限公司 $ 大单元四 第一单元　化学反应与能量 第5讲　电解池　分段电解及计算 【高考考向预测】 电解池核心考查电极判断、离子放电顺序、电极反应式书写、电解类型规律，分段电解侧重分析不同阶段离子放电变化、产物与溶液成分演变，同时结合电子守恒开展浓度、pH、产物量等计算，常搭配图像、综合大题命题；近三年为电化学高频考点，考频极高；预测2027年侧重多阶段电解过程分析、混合电解质体系电解计算，强化图像解读、电解前后溶液变化判断与守恒法综合应用。 【双基自测●明考向】 1．（26-27高三·全国·一轮复习）二次电池充电时，二次电池的负极连接电源的负极，发生还原反应。(____) 【答案】正确 【详解】二次电池充电时为电解池工作体系，充电遵循“负接负、正接正”的接线规则，充电时该电极需连接外接电源的负极，作为电解池的阴极，外接电源负极向该电极输送电子，电极上发生得电子的还原反应，反应通式为，使放电生成的产物重新转化为负极活性物质，完成充电过程，因此题干描述正确。 2．（25-26高三·全国·一轮复习）工业上电解熔融状态的制备Al涉及氧化还原反应。(_____) 【答案】正确 【详解】工业电解熔融制备Al的反应为：，反应中Al元素化合价从+3价降为0价，O元素化合价从-2价升为0价，有化合价变化和电子转移，属于氧化还原反应，因此说法正确。 3．（25-26高三·全国·一轮复习）电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应。(_____) 【答案】错误 【详解】电解池的阳极与电源正极相连，带正电荷；阴极与电源负极相连，带负电荷。电解液中带正电荷的阳离子受电场作用，会向带负电荷的阴极移动，之后在阴极表面得电子发生还原反应，反应通式为；只有带负电的阴离子才会向阳极移动，发生失电子的氧化反应，故说法错误。 4．（25-26高三·全国·一轮复习）电解足量硫酸铜溶液一段时间，为复原可加适量。(_____) 【答案】错误 【详解】电解足量硫酸铜溶液时，阳极氢氧根失电子生成氧气，阴极铜离子得电子生成单质铜，总反应为。反应后从体系中脱离的铜、氧元素物质的量之比为1:1，组成对应CuO，因此复原溶液需加入适量CuO（或碳酸铜，其与硫酸反应生成的CO₂会逸出，等效于加入CuO。若加入，其与硫酸反应时会额外生成水，导致溶液浓度低于原溶液，无法实现复原，因此题干说法错误。 5．（25-26高三·全国·一轮复习）工业电解饱和食盐水制烧碱和氯气：。(_____) 【答案】正确 【详解】工业电解饱和食盐水时，阳极氯离子放电失去电子生成氯气，阴极水电离出的氢离子放电得到电子生成氢气，同时生成氢氧根，钠离子不参与离子反应，对应的离子方程式可表示为：，表述正确。 6．（26-27高三·全国·一轮复习）用惰性电极电解饱和食盐水，若电路中通过1 mol电子，则阳极产生标准状况下气体11.2 L。( ) 【答案】正确 【详解】惰性电极电解饱和食盐水时，阳极阴离子放电顺序为，因此优先失去电子发生氧化反应，电极反应式为。根据电子守恒，电路中通过1mol电子时，生成的物质的量为0.5mol，标准状况下该气体体积为，与题干描述一致。 7．（19-20高一·福建泉州·阶段检测）电解按CuSO4与NaCl物质的量之比1：3混合液，最终溶液呈碱性。( ) 【答案】正确 【详解】惰性电极电解按CuSO4与NaCl物质的量之比1：3混合液，阳极Cl-先放电生成氯气，3molCl-反应转移3mol电子，阴极铜离子放电生成铜单质，1molCu2+转移2mol电子，Cu2+反应完后氢离子反应，最后溶液为电解水，所以呈碱性，正确； 8．（24-25高三·全国·一轮复习）电解CuCl₂溶液，阳极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。(______) 【答案】正确 【详解】电解CuCl2溶液时，阳极发生氧化反应。溶液中的Cl-放电能力比OH-强，优先失去电子生成Cl2气体。Cl2具有强氧化性，能与湿润的淀粉碘化钾试纸中的I-发生置换反应，生成I2，I2遇淀粉变蓝色。因此，阳极逸出的Cl2气体能使试纸变蓝，题干描述正确。 9．（25-26高二上·全国·随堂练习）任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生。(____) 【答案】正确 【详解】电解是电流通过电解质溶液或熔融的电解质时，在阴阳两极发生的氧化还原反应过程。电解发生时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。例如，电解稀硫酸溶液时，H+在阴极被还原为H2，水提供的OH-在阳极被氧化为O2，均涉及电子转移，属于氧化还原反应。因此，任何溶液被电解时，必然伴随氧化还原反应的发生，故正确。 10．（2026高三·全国·专题练习）用铜电极电解稀硫酸，阴极上产生无色气体，比较和的氧化性强弱。(______) 【答案】错误 【详解】B.根据现象发生反应，但电解反应为非自发进行的反应，故不能准确比较和的氧化性，故答案为：错误。 【核心梳理●明考点】 考点一　电解池及工作原理 1.电解与电解池 (1)电解：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。 (2)电解池：将电能转化为化学能的装置。 (3)电解池的构成： ①有与电源相连的两个电极； ②电解质溶液（或熔融电解质）； ③形成闭合回路。 2.电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例) 如图所示是电解稀盐酸的装置,其中c、d为石墨电极。 (1)a电极为　正极　　,b电极为　负极　。  (2)c电极为　　阳极　,电极反应式为　　2Cl--2e-===Cl2↑　　, 发生了　氧化　　反应。  d电极为　　阴极　,电极反应式为　2H++2e-===H2↑　　, 发生了　还原　反应。  (3)电解过程中,氢离子向　阴　(填“阴”或“阳”,下同)极移动,氯离子向　阳　极移动。电解总方程式为　　2HClH2↑+Cl2↑　　。  3.电解时电极上的放电顺序及产物 (1)阳极上的放电顺序及产物 ①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极),电极材料失电子,生成金属阳离子。 ②惰性电极(Pt、Au、石墨),要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-。 S2-、I-、Br-、Cl-放电,产物分别是S、I2、Br2、Cl2;若OH-放电,则得到H2O和O2。 (2)阴极上的放电顺序及产物 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+。 4.用惰性电极电解电解质溶液的三种类型 (1)电解水型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 H2SO4 阴极:2H++2e-===H2↑ 阳极:2H2O-4e-===4H++O2↑ 总反应式:2H2O2H2↑+O2↑ 增大 加水 (2)电解电解质型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 HCl 阴极:2H++2e-===H2↑ 阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 总反应式:2HClH2↑+Cl2↑ 减小 通入HCl CuCl2 阴极:Cu2++2e-===Cu 阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 总反应式:CuCl2Cu+Cl2↑ 加CuCl2 固体 (3)电解质和水均参与电解型 实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法 NaCl、KCl (放H2生碱) 阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极:2H2O+2e-===H2↑+2OH- 总反应式:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- 减小并生成新 电解质 通入HCl 气体 CuSO4、Cu(NO3)2 (放O2生酸) 阳极:2H2O-4e-===4H++O2↑ 阴极:Cu2++2e-===Cu 总反应式:2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 减小并生成新 电解质 加CuO 【考点突破●明方向】 1.(1)某同学为了使反应HCl+Ag――→AgCl+H2↑能进行,设计了下列四个实验,如图所示,你认为不可行的方案是　　　　。  (2)用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液,最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是　　　　。  【答案】(1)ABD　(2)Cu和Cl2 【解析】(2)由题意知,溶液中存在H+、Cu2+、Na+、S、Cl-、OH-。根据离子的放电顺序,阳离子为Cu2+>H+>Na+,阴离子为Cl->OH->S,则最初一段时间,阴极:Cu2++2e-===Cu,阳极:2Cl--2e-===Cl2↑。 2.按要求书写电极反应式和总反应方程式。 (1)用惰性电极电解AgNO3溶液。 阳极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  阴极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  总反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)用惰性电极电解MgCl2溶液。 阳极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  阴极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  总反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)用铁作电极电解NaOH溶液。 阳极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  阴极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  总反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)用Al作电极电解NaOH溶液。 阳极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  阴极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  总反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)用Al作阳极,电解H2SO4溶液,铝材表面形成氧化膜。 阳极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  阴极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  总反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  【答案】(1)2H2O-4e-===O2↑+4H+　Ag++e-===Ag　4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+ (2)2Cl--2e-===Cl2↑ 2H2O+2e-+Mg2+===H2↑+Mg(OH)2↓ Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑ (3)Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2↓ 2H2O+2e-===H2↑+2OH- Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑ (4)Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]- 2H2O+2e-===H2↑+2OH- 2Al+6H2O+2OH-2[Al(OH)4]-+3H2↑ (5)2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+ 2H++2e-===H2↑ 2Al+3H2OAl2O3+3H2↑ 3.根据电解装置,按要求书写电极反应式 (1)将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:S2--2e-===S;(n-1)S+S2-===。 ①写出电解时阴极的电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种,常见有+3、+4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO,可以被含Ce4+的溶液吸收,生成N(二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的N转化为无毒物质,同时再生成Ce4+,其原理如图所示。 ①Ce4+从电解槽的　　　　(填字母)口流出,电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②写出阴极的电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  【答案】(1)①2H2O+2e-===H2↑+2OH- ②+2H+===(n-1)S↓+H2S↑ (2)①a　Ce3+-e-===Ce4+ ②2N+8H++6e-===N2↑+4H2O 电解池电极反应式的书写 (1)用惰性电极电解,分析溶液中的阴阳离子:阳离子向阴极移动,分析阳离子在阴极上得电子的顺序;阴离子向阳极移动,分析阴离子在阳极上失电子的顺序。 (2)金属被腐蚀溶解的作阳极,被保护不被腐蚀的作阴极。 (3)在写电极反应式时,要考虑电解质溶液的酸碱性、离子交换膜、甚至反应的区域等对电极产物的影响。 考点二　电解质溶液的分段电解及计算 1.考查形式 无论是电解单一溶液还是混合溶液,一般考查电解质的电极产物及其质量、气体体积、溶液的pH或物质的量浓度、溶液复原的措施等。 2.电解或分段电解计算的方法 (1)正确书写电解过程中各电极或在不同阶段时的电极反应式。 (2)在同一电路中,根据各电极得失电子数相等关系建立等量关系或根据电解总反应式列比例式计算。若分段电解,则每个电极各阶段的电极反应转移电子数总和相等。 小题对点过　 ①若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,需加入98 g Cu(OH)2固体,才能使电解质溶液复原,则这段时间,整个电路中转移的电子数为　4NA　。  ②根据对电解规律的理解,用惰性电极电解3 mol·L-1 NaCl和1 mol·L-1 CuSO4的混合溶液,可看作三个电解阶段。 1)第一阶段:相当于电解　1 mol·L-1 CuCl2　溶液,电解总反应 　CuCl2Cu+Cl2↑　;  2)第二阶段:相当于电解1mol·L-1NaCl溶液,电解总反应 　2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;  3)第三阶段:相当于电解　水　,电解总反应 　2H2OO2↑+2H2↑　。  【考点突破●明方向】 1.把物质的量均为0.1 mol的氯化铜和硫酸溶于水制成100 mL的混合溶液,用石墨作电极电解,并收集两电极所产生的气体,一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是(　　) A.电路中共转移0.6NA个电子 B.阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2 mol C.阴极质量增加3.2 g D.电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 mol·L-1 【答案】A 【解析】根据放电顺序,阴离子:Cl->OH->S,阳离子:Cu2+>H+,该电解过程分为两个阶段:第一阶段,电解CuCl2溶液:Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑;第二阶段,电解H2O:2H2O2H2↑+O2↑。阳极开始产生Cl2,后产生O2,阴极开始生成Cu,后产生H2,根据得失电子守恒:Cl2~2e-~Cu,2H2~4e-~O2,可知n(Cu2+)=n(Cl2)=0.1 mol,2n(O2)=n(H2),又因为两极收集到的气体在相同条件下体积相同,即n(Cl2)+n(O2)=n(H2),所以n(H2)=0.2 mol,n(O2)=0.1 mol,n(Cl2)=0.1 mol,则转移电子数为(0.1×2+0.1×4)NA=0.6NA,A正确、B错误;阴极析出铜0.1 mol,即6.4 g,C错误;电解后溶液的体积未知,不能计算硫酸的浓度,D错误。 2.用石墨电解含有溶质0.1 mol的CuSO4溶液,在阴、阳两极各收集到2.24 L气体(标准状况下)后停止电解,若要恢复原电解质,溶液需要加入的物质和物质的量分别是　　　　、　　　　。  【答案】Cu(OH)2　0.1 mol(或CuO、H2O　0.1 mol、0.1 mol) 3.以惰性电极电解100 mL 0.05 mol·L-1 CuSO4溶液。 (1)阳极产生56 mL(标准状况下)气体时,所得溶液的pH为　　　　(不考虑溶液体积变化),要使溶液恢复到电解前的状态,可加入　　　　 g的　　　　物质。  (2)继续通电电解,此时被电解的物质为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  若加入0.005 mol Cu(OH)2可使溶液复原,则电路中转移的电子为　　　　 mol。  (3)通电足够长时间,加入0.002 5 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原,则电路中转移电子为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 mol。  【答案】(1)1　0.4　CuO(或0.62　CuCO3) (2)水(或H2O)　0.02　(3)0.015 【解析】(1)阳极生成O2 56 mL(标准状况)即0.002 5 mol,依据总反应式:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,溶液中生成0.01 mol H+,c(H+)=0.1 mol·L-1,pH=1;电解生成0.002 5 mol O2 和0.005 mol Cu,故要使溶液复原可加0.005 mol CuO,质量为0.4 g,或加0.005 mol CuCO3,质量为0.62 g。(2)继续通电电解,电解质为H2SO4溶液,故实际被电解的物质为H2O;加入0.005 mol Cu(OH)2可使溶液复原,相当于加入0.005 mol CuO和0.005 mol H2O,故转移电子为(0.005×2+0.005×2) mol=0.02 mol。(3)Cu2(OH)2CO3相当于2CuO·H2O·CO2,故转移电子为0.005 mol×2+0.002 5 mol×2=0.015 mol。 4.用惰性电极电解硫酸铜溶液,若阳极上产生气体的物质的量为0.01 mol,阴极上无气体逸出,则阴极上析出铜的质量为　　　　。  【答案】1.28 g 【解析】解法1　根据得失电子守恒,由电极反应式计算 用惰性电极电解硫酸铜溶液,在阳极产生的气体为氧气,由2H2O-4e-===4H++O2↑知,产生0.01 mol氧气转移0.04 mol电子,则根据Cu2++2e-===Cu可推出应析出0.02 mol的铜,其质量为1.28 g。 解法2　根据电解化学方程式计算 m==1.28 g。 分析电解过程的思维流程 【真题再现●明考向】 一、单选题 1．（2026·云南·高考真题）一种“双模式”锂电池工作原理如图。已知：只参与模式Ⅰ的充放电，其放电时反应方程式为。下列说法正确的是 A．充电时，模式Ⅱ的反应为 B．充电时，若外电路通过1 mol电子，则石墨电极最多生成 C．放电时，体系中的向电池的锂电极迁移 D．放电时，分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ 【答案】D 【分析】中S元素为+6价，由此可知模式I放电过程中石墨电极上S元素化合价降低，发生还原反应，为正极，锂电极为负极，充电过程中石墨电极为阳极，锂电极为阴极。 【详解】A．充电时，模式II阴极上LiCl得到电子生成Li，阳极上Li2S2O4失去电子生成，根据守恒关系可知模式II的反应为，A项错误； B．模式I充电时总反应为，充电过程中Li元素化合价降低，S元素及部分Cl元素化合价升高，因此外电路通过1mol电子，石墨阳极上最多生成0.25mol Cl2，B项错误； C．放电时，Li+移向正极，即石墨电极，C项错误； D．放电时，模式I的总反应与转移电子关系为，模式II的总反应与转移电子关系为，由此可知分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ，D项正确； 故答案为D。 2．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）一种从废旧电池正极材料（）中回收锂元素的电化学装置如图。下列说法错误的是 A．电极反应： B．电路中转移电子，理论上可回收 C．电极连接电源正极 D．可转化为和，会降低锂的理论回收产率 【答案】D 【分析】左侧池通入O2生成H2O2，这是还原反应，因此a电极是阴极，连接电源的负极。电极反应: ，右侧池被氧化为，这是氧化反应，因此b电极是阳极，连接电源的正极。电极反应: ；阴离子交换膜：允许阴离子(如、OH-等)通过，以维持电荷平衡。 【详解】A．如上分析，左侧通入氧气生成双氧水，且在溶液中可生成OH-，该方程式书写正确，A正确 B．电路中转移电子时，整个体系总电子转移量为，每释放对应电子转移（），双电极可同时回收，理论上可回收，B正确； C．右侧发生氧化反应：被氧化为，阳极连接电源正极，C正确； D．若歧化转化为和，反应为：，该歧化反应为碘自身氧化还原，总可得到的电子数（氧化的总能力）不变：原本可得到电子，歧化后作为氧化剂可得到电子，总氧化能力不变，理论上脱出回收的总物质的量不变，因此不会降低锂的理论回收产率，D错误； 故选D。 3．（2026·浙江·高考真题）一种电解葡萄糖()制取葡萄糖二酸钾()的装置示意图如图所示，下列说法中，不正确的是 A．电极M处的电极反应式为： B．离子交换膜P为阳离子交换膜 C．1 mol葡萄糖()完全转化为葡萄糖二酸钾()转移的电子数为 D．电解过程可能产生葡萄糖酸钾() 【答案】B 【分析】在该体系中，葡萄糖在右侧电极处反应生成葡萄糖二酸钾，已知K为+1价，H为+1价，O为-2价，可知中C的平均化合价为+1，每1 mol 转化为1 mol 会失去6 mol电子；产物中的C化合价升高，所以电极N为阳极发生氧化反应，电极M为阴极发生还原反应，阴极处的溶液仅含有KOH，电极反应式为，阳极处的电极反应式为；据此回答该问题。 【详解】A．由分析可知，电极M处的电极反应式为，A正确； B．由分析可知，随反应进行，阴极处不断生成OH-，同时阳极处不断消耗OH-，为维持电荷平衡，需要将阴极处生成的OH-补充至阳极处，P应为阴离子交换膜，B错误； C．由分析可知，1 mol 完全转化为1 mol ，转移的电子数为，C正确； D．中C的平均化合价为，与葡萄糖相比，C的平均化合价也升高，说明为不完全氧化产物，也可能是电解产物，D正确； 故答案选B。 4．（2025·贵州·高考真题）以/SiC为阴极反应的催化剂，在溶液中电解和，两极协同合成(丙酰胺)的原理如图。 下列说法正确的是 A．b极与电源负极相连，发生氧化反应 B．a极涉及的反应有： C．当电路中转移2 mol电子时，理论上合成 D．合成时会生成副产物 【答案】D 【分析】a 极：被还原为、（得电子），故a 极为阴极，与电源负极相连；b 极：被氧化为（失电子），故b极为阳极，与电源正极相连，据此分析。 【详解】A．b 极发生氧化反应，应为阳极，与电源正极相连，而非负极，A不符合题意； B．溶液环境是溶液（呈弱碱性），反应式中不能出现，正确的反应应为，B不符合题意； C．合成可通过羟胺()与丙醛()反应生成，有 ，此时每生成，电极上转移6mol电子；也可通过氨气与丙醛反应生成，有，此时每生成 ，电极上转移8 mol电子，C不符合题意； D．b 极生成的，在碱性的溶液中，可进一步被氧化为，故会产生该副产物，D符合题意； 故选D。 5．（2025·天津·高考真题）天津位于渤海之滨，地处“九河下梢”，因河而生，向海而兴，自古流传着“精卫填海”“哪吒闹海”等传说，其海水资源丰富，下列说法错误的是 A．海水可经蒸馏制备淡水 B．海水经氯气氧化可直接得到液溴 C．海水晒盐的过程涉及溶液的蒸发、结晶 D．用离子交换膜法电解饱和溶液可得到烧碱溶液 【答案】B 【详解】A．蒸馏法通过蒸发和冷凝分离水和盐分，正确制备淡水，A正确； B．海水中的需经氧化生成，但需进一步蒸馏或萃取才能得到液溴，不能直接获得，B错误； C．海水晒盐通过蒸发水分使结晶析出，属于蒸发结晶过程，C正确； D．离子交换膜电解溶液时，阴极区生成并富集，得到烧碱溶液，D正确； 故答案选B。 6．（2025·浙江·高考真题）通过电化学方法制备，进而由与反应合成。为提高电流利用效率，某小组设计电化学合成示意图如下，已知氧化性：。下列说法不正确的是 A．电极A与电源正极相连 B．电极B的电极反应式为： C．电解液中可以用氢溴酸代替 D．原料足量的情况下，理论上电路中转移可得到 【答案】D 【分析】由图可知，该装置为电解池，电极A发生氧化反应为阳极，电极B发生还原反应为阴极。 【详解】A．由分析可知电极A为阳极，应与电源正极相连，A正确； B．由分析可知电极B为阴极，在电解液中得电子生成，电极反应式为：，B正确； C．电解液中用氢溴酸代替，溴离子即起导电作用，又可在电极A上放电，所以可以用氢溴酸代替，提高电流利用效率，C正确； D．由得失电子守恒可知，电路中转移生成0.1mol，但由信息可知氧化性：，所以电极B上生成的H2O2也可将溴离子氧化为，所以电路中转移生成的物质的量大于0.1mol，则得到的物质的量大于0.1mol，D错误； 故选D。 7．（2025·四川·高考真题）最近，我国科学工作者制备了一种电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区游离的数目保持不变 B．放电时，还原为，理论上需要氢原子 C．充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区 D．充电时，电池总反应为 【答案】A 【分析】放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根，，正极水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化剂表面的逐步还原为，正极区发生反应为(注意此反应不是电极反应)，充电时，金属铝为阴极，电极为阳极，据此解答。 【详解】A．放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根：，当转移3mol电子时，消耗，同时正极区会有通过离子交换膜进行补充，净消耗1mol，故负极区游离的数目会减少，故A错误； B．氢原子将吸附在电催化剂表面的逐步还原为，还原为，由化合价变化可知，得到8mol电子，所以理论上需要氢原子，故B正确； C．充电时，阴离子向阳极移动，所以充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区，故C正确； D．充电时，电池阴极反应式为，阳极反应式为，总反应为，故D正确； 答案选A。 8．（2025·重庆·高考真题）下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是 A．放电时，M极为正极 B．放电时，N极上反应为 C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗 D．充电时，M极上反应为 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，N电极上发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为：，M电极为负极，电极反应为，充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反，据此解答。 【详解】A．由分析可知，放电时，M电极为负极，A错误； B．由分析可知，放电时，N电极反应为：，B错误； C．由分析可知，建立电子转移关系式：，由此可知，消耗4molAg，同时消耗，C错误； D．充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：，D正确； 故选D。 9．（2025·湖北·高考真题）某电化学制冷系统的装置如图所示。和在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是 A．阴极反应为 B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断比稳定 C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后和离子结构的改变 【答案】B 【分析】由图可知，左侧电极发生反应，则左侧为阳极，右侧电极反应为，则右侧电极为阴极，据此解答。 【详解】A．由分析可知，阴极反应为，A正确； B．已知②处的电解液温度比①处的低，则可推断是吸热反应，则可推断的能量更低，比稳定，B错误； C．多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对流，可阻止热交换，C正确； D．题干明确指出电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。这意味着电子转移（即氧化还原反应）本身不会直接导致结构变化，热效应实际上来源于电子转移完成后，新生成的离子：和因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化，D正确； 故选B。 10．（2025·湖北·高考真题）某电池的正极材料为，负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂，能使失活的电池再生并延长寿命，且保持电池原结构。将注入电池后充电补锂，过程中转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是 A．在阳极失去电子 B．生成气体中含有氟代烃 C．过程中铁元素的价态降低 D．反应并离去是该电池保持原结构的原因 【答案】C 【详解】A．充电时，Li+在阴极得电子：，[SO2CF3]-在阳极失去电子生成气体离去，A正确； B．[SO2CF3]-在阳极失去电子，反应为2[SO2CF3]--2e-=2SO2+ CF3-CF3，生成气体中含有氟代烃CF3-CF3，B正确； C．补锂过程主要涉及Li+的迁移，不直接影响铁元素的价态，铁元素价态不变，C错误； D．[SO2CF3]-反应后离去，维持电池原结构，D正确； 答案选C。 11．（2025·云南·高考真题）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 【答案】C 【分析】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为：，阴极发生的反应为：，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，据此解答。 【详解】A．由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为：，A正确； B．水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，降低了浓度，可促进双极膜中水的电离，B正确； C．由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阴离子交换膜，C错误； D．Ⅳ室每生成，则转移1mol电子，有1mol氢离子移到Ⅱ室中，生成，D正确； 故选C。 12．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)，下列说法错误的是 A．电解时，从右室向左室移动 B．电解总反应： C．以为原料，也可得到TQ D．用标记电解液中的水，可得到 【答案】D 【分析】电极b发生TY→TQ，发生加氧去氢的反应，发生氧化反应，b为阳极，a为阴极，阴极上氢离子得电子生成H2，以此解题。 【详解】A．电解时阳离子向阴极移动，H+从右室向左室移动，A正确； B．根据转化关系图可知，电极b中TY是反应物，TQ是生成物，电极a上H+得电子生成H2，总反应方程式为：，B正确； C．将TY()换成为原料，仍然能够得到TQ()，C正确； D．根据右图可知，用标记电解液中的水，可得到的18O在环上甲基的邻位上，D错误； 答案选D。 13．（2025·河北·高考真题）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置，其示意图如下： 已知：参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A．电极上发生的反应： B．产生标准状况下时，理论上可转化的 C．再锂化过程中，向电极迁移 D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高 【答案】B 【分析】由装置图可知，该装置中有直流电源，为电解池，则 转化为过程中，Co元素化合价由降为+3，得电子发生还原反应，为阴极，电极反应式为，Pt电极为阳极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为，据此回答。 【详解】A．由分析知，电极上发生的反应：，A错误； B．由电极反应式可知，产生标准状况下5.6L(即0.25 mol) 时转移1 mol 电子，理论上转化的，B正确； C．为阴离子，应向阳极移动，即向Pt电极迁移，C错误； D．由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极产生、消耗，酸性增强，则阳极附近pH降低，D错误； 故选B。 14．（2025·河南·高考真题）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．Ⅱ为阳离子交换膜 B．电极a附近溶液的减小 C．电极b上发生的电极反应式为 D．若海水用溶液模拟，则每脱除，理论上可回收 【答案】D 【分析】由图可知，左侧为阴极，电极反应为，右侧为阳极，电极反应为，在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海水，钠离子透过膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠，氯离子透过膜Ⅱ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，锂离子透过膜Ⅲ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，在此处得到LiCl，则膜Ⅰ为阳膜，膜Ⅱ为阴膜，膜Ⅲ为阳膜，据此解答。 【详解】A．由分析可知，膜Ⅱ为阴膜， A错误 B．a电极的反应为，pH变大，B错误； C．由分析可知，电极b的反应为，C错误； D．每脱除58.5gNaCl，转移电子数为1mol，有1molLi+和1molCl-分别透过离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到1molLiCl，D正确； 故选D。 15．（2024·重庆·高考真题）我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料，可将电催化转化为甲酸，如图是电解装置示意图。下列说法正确的是 A．电解时电极N上产生 B．电解时电极M上发生氧化反应 C．阴、阳离子交换膜均有两种离子通过 D．总反应为 【答案】D 【分析】催化电极M上二氧化碳得到电子发生还原反应和水生成甲酸根离子和氢氧根离子：，甲酸根离子和氢氧根离子通过阴离子膜加入中间室，氢氧根离子和氢离子生成水、甲酸根离子和氢离子生成甲酸，则M是阴极，那么N是阳极，阳极水失去电子发生氧化反应生成氧气：，氢离子通过阳离子膜进入中间室； 【详解】A．酸性条件下，电解时电极N上水失去电子发生氧化反应生成氧气：，A错误； B．催化电极M上二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲酸，B错误； C．由分析，阳离子交换膜有1种离子通过，C错误；   D．由分析，总反应为二氧化碳和水生成甲酸和氧气，D正确； 故选D。 16．（2024·贵州·高考真题）一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应：，。体系中与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。 下列说法错误的是 A．该芬顿系统能量转化形式为太阳能电能化学能 B．阴极反应式为 C．光阳极每消耗，体系中生成 D．在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性 【答案】C 【分析】该装置为电解池，光阳极上水失电子生成H2O2和氢离子，电极反应式为，阴极上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢，电极反应式为； 【详解】A．该装置为电解池，利用光能提供能量转化为电能，在电解池中将电能转化为化学能，A正确； B．由图可知，阴极上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢，电极反应式为，B正确； C．光阳极上水失电子生成H2O2和氢离子，电极反应式为，即消耗时，光阳极生成，同时转移；根据阴极的反应：；转移阴极也生成，则光阳极每消耗1 mol H2O，体系中生成，C错误； D．由Mn(Ⅳ)和过氧化氢转化为Mn(Ⅱ)过程中，锰元素化合价降低，做还原剂，表现还原性，由Mn(Ⅱ)转化为Mn(Ⅳ)时，中O元素化合价降低，做氧化剂，表现氧化性，D正确； 故选C。 17．（2024·广东·高考真题）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A．阳极反应： B．阴极区溶液中浓度逐渐升高 C．理论上每消耗，阳极室溶液减少 D．理论上每消耗，阴极室物质最多增加 【答案】C 【分析】左侧电极为阴极，发生还原反应，在碱性条件下转化为Fe，从而实现冶铁，电极反应为：；右侧电极为阳极，溶液为饱和食盐水，放电产生氯气，电极反应为：；中间为阳离子交换膜，由阳极向阴极移动。 【详解】A．由分析可知，阳极反应为：，A正确； B．由分析可知，阴极反应为：，消耗水产生，阴极区溶液中浓度逐渐升高，B正确； C．由分析可知，理论上每消耗，转移6mol电子，产生3mol，同时有6mol由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少，C错误； D．由分析可知，理论上每消耗，转移6mol电子，有6mol由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加，D正确； 故选C。 18．（2024·甘肃·高考真题）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B．电极2是阴极，发生还原反应： C．工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2 D．理论上电源提供能分解 【答案】B 【分析】多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔电极2上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2--4e-=O2。 【详解】A．电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A项正确； B．根据分析，电极2为阳极，发生氧化反应：2O2--4e-=O2，B项错误； C．工作时，阴离子O2-向阳极移动，即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2，C项正确； D．根据分析，电解总反应为2H2O(g)2H2+O2，分解2molH2O转移4mol电子，则理论上电源提供2mol电子能分解1molH2O，D项正确； 答案选B。 19．（2024·湖南·高考真题）在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是 A．电解时，向Ni电极移动 B．生成的电极反应： C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成的同时，生成 【答案】B 【分析】由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，作阴极，发生还原反应，电解质溶液为KOH水溶液，则电极反应为：；Pt电极失去电子生成，作阳极，电极反应为：，同时，Pt电极还伴随少量生成，电极反应为：。 【详解】A．由分析可知，Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即向Pt电极移动，A错误； B．由分析可知，Pt电极失去电子生成，电解质溶液为KOH水溶液，电极反应为：，B正确； C．由分析可知，阳极主要反应为：，阴极反应为：，则电解过程中发生的总反应主要为：，反应消耗，生成，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误； D．根据电解总反应：可知，每生成1mol，生成0.5mol，但Pt电极伴随少量生成，发生电极反应：，则生成1molH2时得到的部分电子由OH-放电产生O2提供，所以生成小于0.5mol，D错误； 故选B。 20．（2024·山东·高考真题）以不同材料修饰的为电极，一定浓度的溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，装置如图所示。下列说法错误的是 A．电极a连接电源负极 B．加入Y的目的是补充 C．电解总反应式为 D．催化阶段反应产物物质的量之比 【答案】B 【分析】电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成，电极b为阳极，电极反应为Br- -6e-+3H2O=+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；电解总反应式为Br-+3H2O +3H2↑；催化循环阶段被还原成Br-循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。 【详解】A．根据分析，电极a为阴极，连接电源负极，A项正确； B．根据分析电解过程中消耗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，B项错误； C．根据分析电解总反应式为Br-+3H2O +3H2↑，C项正确； D．催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成1molBr-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项正确； 答案选B。 21．（2024·湖北·高考真题）我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用和电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡。电极上发生的电子转移反应为。下列说法错误的是 A．电解一段时间后阳极区减小 B．理论上生成双极膜中有解离 C．阳极总反应式为 D．阴极区存在反应 【答案】B 【分析】在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-=HCOO-+H∙，H∙结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。 【详解】A．根据分析，电解过程中，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH-)减小，A项正确； B．根据分析，阴极区的总反应为H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解离成1molH+和1molOH-，故理论上生成1molH3N+CH2COOH双极膜中有6molH2O解离，B项错误； C．根据分析，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C项正确； D．根据分析，阴极区的Pb上发生反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D项正确； 答案选B。 22．（2024·安徽·高考真题）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B．电池总反应为： C．充电时，阴极被还原的主要来自 D．放电时，消耗，理论上转移电子 【答案】C 【分析】由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为；正极上发生，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为。 【详解】A．标注框内所示结构属于配合物，配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和碳氢键等多种共价键，还有由提供孤电子对、提供空轨道形成的配位键，A正确； B．由以上分析可知，该电池总反应为，B正确； C．充电时，阴极电极反应式为，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C错误； D．放电时，负极的电极反应式为，因此消耗0.65 g Zn（物质的量为0.01mol），理论上转移0.02 mol电子，D正确； 综上所述，本题选C。 【点睛】 23．（2024·吉林·高考真题）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B．阴极反应： C．电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D．阳极反应： 【答案】A 【分析】 据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-，而HCHO 转化为HCOO-为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理可知：反应后生成的转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H-，生成的HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应生成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。 【详解】A．由以上分析可知，阳极反应：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下理论产量是传统电解水的2倍，故A错误； B．阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B正确； C．由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确； D．由以上分析可知，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得阳极反应为：，故D正确； 答案选A。 24．（2023·广东·高考真题）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A．电解总反应： B．每生成，双极膜处有的解离 C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变 D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 【答案】B 【分析】由信息大电流催化电解溶液制氨可知，在电极a处放电生成，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为，电极b为阳极，电极方程式为，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。 【详解】A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为，故A正确； B．每生成，阴极得8mole－，同时双极膜处有8mol进入阴极室，即有8mol的解离，故B错误； C．电解过程中，阳极室每消耗4mol，同时有4mol通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确； D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于被催化解离成和，可提高氨生成速率，故D正确； 故选B。 二、解答题 25．（2025·天津·高考真题）以苯为代表的挥发性有机污染物可以在Co3O4的催化作用下，与O2反应生成CO2和H2O，进一步将CO2转化成高附加值的化学品，可减少污染和碳排放。 Ⅰ．CO2与苯的分子结构 (1)CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为___________，苯是___________(填“极性”或“非极性”)分子。 Ⅱ．苯的催化氧化 Co3O4做催化剂时，在有、无光照条件下，苯的催化氧化产物相同，但反应历程不同。无光照条件下反应活化能为38 kJ/mol，有光照条件下反应活化能为26 kJ/mol。如图是290℃时，有、无光照条件下，苯的转化率随时间的变化曲线。 (2)光照条件下，对应的转化率曲线为___________(填“a”或“b”)。 (3)有、无光照条件下，两种反应历程的___________(填“相等”或“不等”)。 Ⅲ．CO2的转化 (4)CO2与H2反应可以合成甲醇：。一定温度下，等物质的量的CO2和H2在恒容密闭容器中发生上述反应达到平衡后，下列各操作有利于平衡正向移动的是___________(填序号)。 a.分离出甲醇    b.充入稀有气体    c.增加H2量    d.降低温度 (5)一定条件下，以CO2和CH3OH为原料制备HCOOH和甲酸盐，其装置原理如图。 ①电极a是___________极，电极反应式为___________； ②电解过程中，电极b一侧的溶液pH将___________(填“升高”“不变”或“降低”)； ③电解过程中通过阳离子交换膜的离子为___________。 【答案】(1) sp 非极性 (2)a (3)相等 (4)acd (5) 阴 降低 K+ 【详解】（1）CO2分子中碳原子的中心原子价层电子对数为=2，故杂化轨道类型为sp；苯分子的空间构型是平面正六边形，分子结构对称，为非极性分子，故答案为sp；非极性。 （2）活化能越低，反应速率越快，相同时间内反应物的转化率越高，无光照条件下反应活化能为38 kJ/mol，有光照条件下反应活化能为26 kJ/mol，所以有光照条件下反应速率更快，对应的转化率曲线为a，故答案为a。 （3）反应的焓变只与反应物与生成物的总能量有关，与反应历程无关，所以有、无光照条件下，两种反应历程的相等，故答案为相等。 （4）a．分离出甲醇，即减小生成物浓度，平衡正向移动，a符合题意； b．恒温恒容条件下充入稀有气体，各反应物和生成物浓度不变，平衡不移动，b不符合题意； c．增加H2量，即增大反应物浓度，平衡正向移动，c符合题意；     d．该反应的，降低温度，平衡正向移动，d符合题意； 故答案选acd。 （5）①由图可知，电极a上转化为，碳元素化合价降低，发生还原反应，为阴极，电极反应式为，故答案为阴极；。 ②由图可知，电极b上转化为，碳元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极，电极反应式为， 反应过程中消耗，溶液的pH降低，故答案为降低。 ③电解过程中，阳离子向阴极（电极a）移动，左侧溶液中有，所以通过阳离子交换膜的离子为，故答案为。 26．（2025·广西·高考真题）尿素为农业生产常用氮肥。回答下列问题： I．工业合成 (1)是合成尿素的原料之一，在=1下，混合气体以一定流速通过合成塔。测得出口含量随反应温度和催化剂粒径的变化曲线如图。的原因是________。达到最高点后，曲线②下降的原因是________。 (2)已知：常温下各物质的相对能量如图。 则反应的________。 (3)模拟工业合成尿素。高温高压下，存在如下液相平衡体系。 主反应： 副反应： 平衡体系内，部分组分的物质的量分数随初始的变化曲线如图，代表的是________（填标号）。时，，随着的增大，与趋于一致，原因是________。 (4)实际生产中，当初始时，的平衡转化率为的平衡常数________（用物质的量分数代替浓度计算，忽略副反应，保留1位小数）。 Ⅱ．电催化合成 我国科研工作者以污染物为氮源，用纳米片电催化与合成尿素。下图为电催化合成尿素的原理示意图。 (5)a电极为________极。 (6)b电极发生的电极反应式为________。 【答案】(1) 催化剂的粒径越小，与反应物的接触面积越大，催化效果越好，反应速率越快 温度太高，催化剂的活性减弱，反应速率减慢 (2)-122.3 (3) ① 时，主反应和副反应同时发生，主反应生成的H2O(l)在副反应中被消耗，所以，随着的增大，副反应被抑制，几乎没有进行，整个反应主要发生主反应，与趋于一致 (4)2.3 (5)阳 (6)CO2+2NO+10e-+10=+3H2O+10CO 【详解】（1）由图可知，a、b、c处催化剂粒径：a>b>c，催化剂的粒径越小，与反应物的接触面积越大，催化效果越好，反应速率越快，出口含量越高。达到最高点后，曲线②下降的原因是：温度太高，催化剂的活性减弱，反应速率减慢。 （2）的生成物的总能量-反应物的总能量=-285.8 kJ/mol-321.8 kJ/mol+393.5 kJ/mol+2×45.9 kJ/mol=-122.3 kJ/mol。 （3）增大相当于增大，主反应和副反应平衡均正向移动，但增大，减小，则代表的是①，时，，随着的增大，与趋于一致，原因是：时，主反应和副反应同时发生，主反应生成的H2O(l)在副反应中被消耗，所以，随着的增大，副反应被抑制，几乎没有进行，整个反应主要发生主反应，与趋于一致。 （4）根据已知条件列出“三段式”： 平衡时，H2O(l)的物质的量分数为=，的物质的量分数为=，的物质的量分数为=，的物质的量分数为=，则平衡常数K==2.3。 （5）由图可知，CO2和NO在b电极得到电子生成，b为阴极，a电极为阳极。 （6）由图可知，NO在b电极得到电子和CO2反应生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：CO2+2NO+10e-+10=+3H2O+10CO。 27．（2025·四川·高考真题）为了节约资源，减少重金属对环境的污染，一研究小组对某有色金属冶炼厂的高氯烟道灰(主要含有等)进行研究，设计如下工艺流程。实现了铜和锌的分离回收。 回答下列问题： (1)铜元素位于元素周期表第_______周期、第_______族。 (2)“碱浸脱氯”使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀。其中，铜盐发生反应的化学方程式为_______。 (3)滤渣①中，除外，主要还有_______。 (4)“中和除杂”步骤，调控溶液左右，发生反应的离子方程式为_______。 (5)“深度脱氯”时，的存在使锌粉还原产生的与反应，生成能被空气氧化的沉淀，使被脱除。欲脱除，理论上需要锌粉_______。 (6)可以通过_______(填标号)将其溶解，并返回到_______步骤中。 a．盐酸酸化、双氧水氧化    b．硫酸酸化、氧化 c．硝酸酸化和氧化          d．硫酸酸化、双氧水氧化 (7)“电解分离”采用无隔膜电解槽，以石墨为阳极，铜为阴极。 ①“电解分离”时，阴极产生大量气泡，说明铜、锌分离已完成，其理由是_______。 ②“电解分离”前，需要脱氯的原因有_______。 【答案】(1) 四 ⅠB (2)2CuCl2+3Na2CO3+2H2O=Cu2(OH)2CO3↓+4NaCl+2NaHCO3或2CuCl2+2Na2CO3+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+4NaCl+CO2 (3)PbSO4 (4) (5)0.5 (6) d 碱浸脱氯 (7) 放电顺序：，阴极产生大量气泡，说明溶液中已经没有Cu2+，Zn2+因氧化性弱于氢离子未参与反应，留在溶液中，实现铜、锌的分离 若不脱氯，Cl-在阳极被氧化生成Cl2污染环境，氯气可与阴极产生的氢气反应可能会发生爆炸，存在安全隐患，且影响铜、锌分离效果 【分析】烟道灰先通过“碱浸脱氯”，使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀，即把CuCl2和ZnCl2转化为碱式碳酸盐沉淀，再用稀硫酸进行酸浸，除去PbO和SiO2。“中和除杂”通过调节pH值使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀而除去。“深度脱氯”时，发生的反应为，，可通过比例关系计算出需要锌粉的量。CuCl要溶解并返回到前面的流程中，就不能引入新的杂质离子。“电解分离”时离子的放电顺序Cu2+在H+之前，Zn 2+在H+之后，产生大量气泡时，说明H+开始放电，即Cu2+已经全部反应完，铜、锌分离已完成。 【详解】（1）铜是29号元素，其核外电子排布为[Ar]3d104s1，根据元素周期表的结构，电子层数等于周期数，铜有4个电子层，所以位于第四周期；其价电子构型为3d104s1，属于第ⅠB族。 （2）“碱浸脱氯”时，碳酸钠与氯化铜反应生成碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]、氯化钠和碳酸氢钠，化学方程式为2CuCl2+3Na2CO3+2H2O=Cu2(OH)2CO3↓+4NaCl+2NaHCO3或2CuCl2+2Na2CO3+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+4NaCl+CO2。 （3）烟道灰中的PbO与稀H2SO4反应生成PbSO4沉淀，SiO2不与稀H2SO4反应，所以滤渣①中除SiO2外，还有PbSO4。 （4）“中和除杂”步骤，调控溶液pH = 3.5左右，此时溶液中的Fe3+会水解生成氢氧化铁沉淀，离子方程式为，加入的Zn2(OH)2CO3与H+反应，促进Fe3+的水解平衡正向移动，，由于pH=3.5，总离子方程式为； （5）“深度脱氯”时发生的反应为，从反应可知脱除2mol Cl-需要1mol Cu，而Zn与Cu2+反应生成Cu的反应为，即生成1mol Cu需要1mol Zn。所以脱除1.0mol Cl-，根据反应比例关系，理论上需要锌粉0.5mol。 （6）a．盐酸酸化和双氧水氧化使CuCl转化为CuCl2，而最终要获得的是硫酸锌，氯离子为杂质，不能用盐酸，a错误； b．KMnO4氧化会引入Mn2+、K+等杂质离子，b错误； c．硝酸酸化和氧化会引入，c错误； d．能被硫酸酸化的双氧水氧化，且没有引入杂质， d正确； 故答案为：d； 硫酸酸化、双氧水氧化后的溶液可以返回到碱浸脱氯步骤。 （7）①“电解分离”时，放电顺序：，阴极发生还原反应，阴极产生大量气泡，说明溶液中已经没有Cu2+（因为Cu2+会先在阴极得到电子被还原），Zn2+因氧化性弱于氢离子未参与反应，留在溶液中，此时溶液中的H+得到电子生成H2，产生气泡，所以说明铜、锌分离已完成。 ②“电解分离”前，需要脱氯是因为Cl-在阳极会被氧化生成Cl2，污染环境，采用无隔膜电解槽，氯气可与阴极产生的氢气反应可能会发生爆炸，存在安全隐患，同时Cl-存在会使锌粉还原产生的Cu与Cu2+反应生成CuCl沉淀，影响铜的纯度。 28．（2025·湖南·高考真题）在温和条件下，将转化为烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程示意图如下： 回答下列问题： (1)电解池中电极M与电源的_______极相连。 (2)放电生成的电极反应式为_______。 (3)在反应器中，发生如下反应： 反应i： 反应ii： 计算反应的_______，该反应_______(填标号)。 A．高温自发    B．低温自发    C．高温低温均自发    D．高温低温均不自发 (4)一定温度下，和(体积比为)按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器(入口压强为)发生反应i和ii．有存在时，反应ii的反应进程如图1所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性(选择性)如图2所示。 ①根据图1，写出生成的决速步反应式_______；的选择性大于的原因是_______。 ②结合图2，当时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着x的增大，的转化率减小的原因是_______；当时，该温度下反应ii的_______(保留两位小数)。 【答案】(1)正 (2) (3) ﹣126 B (4) 由生成时，活化能较大，反应速率慢 反应i和反应ii为气体减小的反应，入口压强不变，随着x增大，反应体系的分压越小，平衡向左移动 0.16 【详解】（1）由图可知，N电极上CO转化为C2H4，C元素化合价下降，发生还原反应，N为阴极，则M为阳极，与电源正极相连； （2）CO发生得电子的还原反应转化为C2H4，电解液是碱性环境，电极反应为：； （3）根据盖斯定律，反应ii－反应i即可得到目标反应，则，该反应是熵减的放热反应，则依据反应能自发进行，则低温下自发进行，选B； （4）①总反应的反应速率由慢反应决定，故决速步是反应最慢的步骤，由图可知，TSⅡ的垒能最大，该步骤是决速步骤，反应式为；由图可知，由生成时，活化能较大，反应速率慢，所以的选择性大于； ②当x≥2时，由题意可知，反应i和反应ii为气体减小的反应，入口压强不变，随着x增大，反应体系的分压越小，平衡向左移动；当x=2时，的转化率为90%，的选择性为80%，设初始投料：CO：2mol、C2H4：2mol、H2：1mol，则、、、，气体总物质的量为(2+0.72+0.18+0.2+0.28)mol=3.38mol，此时压强为，、、，反应ii的Kp=。 高考热点总结　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  【限时训练】 （60分钟） 1.下列有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是(　　) A.甲中Zn电极失去电子发生氧化反应,电子经过H2SO4溶液后,流向Ag电极 B.乙中阴极反应式为Ag++e-===Ag C.丙中H+向Fe电极方向移动 D.丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体 【答案】B 【解析】Zn较Ag活泼,Zn作负极,Zn失电子转化为Zn2+,电子经导线转移到Ag电极,电子不经过电解质溶液,故A错误;乙为电解池,银离子在阴极得电子生成银单质,电极反应式为Ag++e-===Ag,故B正确;Fe为较活泼电极,作负极,C作正极,电解质溶液中阳离子移向正极,则H+向C电极方向移动,故C错误;丁为电解池,Pt为阳极、Fe为阴极,失电子能力:I->Cl-,阳极上碘离子先失电子发生氧化反应,所以丁中电解开始时阳极生成碘单质,碘单质溶于水形成的碘水为黄色,故D错误。 2.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是(　　) A.电解氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小 B.电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液pH不变 C.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 D.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 【答案】C 【解析】电解稀氢氧化钠溶液时,实质上是电解水,所以氢氧根离子的浓度增大,溶液的pH变大,A错误;电解稀硫酸时,实质上是电解水,所以氢离子的浓度增大,溶液的pH变小,B错误;电解氯化铜溶液时,阴极上铜离子得电子生成铜,阳极上氯离子失电子生成氯气,根据得失电子守恒,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1,C正确;电解硫酸钠溶液,实质上是电解水,阳极生成氧气,阴极生成氢气,则阴极和阳极析出产物的物质的量之比为2∶1,D错误。 3.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液,不可能发生的反应有(　　) A.2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑ B.Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑ C.2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ D.2H2O2H2↑+O2↑ 【答案】C 【解析】设混合溶液的体积为4 L,CuSO4和NaCl的物质的量浓度均为1 mol·L-1,溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3 mol和1 mol,根据转移电子守恒,第一阶段:阳极上氯离子放电,阴极上铜离子放电,电解方程式是Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑,氯离子完全反应时,剩余2.5 mol铜离子;第二阶段:阳极上氢氧根离子放电,阴极上铜离子放电,电解方程式是2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑;第三阶段:阳极上氢氧根离子放电,阴极上氢离子放电,电解方程式是2H2O2H2↑+O2↑。 4.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,则下表中各项所列对应关系均正确的是(　　) 选项 X极 实验前U形管中液体 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管中呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是4OH--4e-===O2↑+2H2O C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低 【答案】C 【解析】电解Na2SO4溶液时,阳极上是H2O电离出的OH-发生失电子的氧化反应,a管中酸性增强,酸遇酚酞不变色,即a管中呈无色,A错误;电解AgNO3溶液时,阴极上是Ag+发生得电子的还原反应,即b管中电极反应是析出金属Ag的反应,B错误;电解CuCl2溶液时,阳极上是Cl-发生失电子的氧化反应,即b管中Cl-放电,产生Cl2,C正确;电解NaOH溶液时,实际上电解的是水,导致NaOH溶液的浓度增大,碱性增强,pH升高,D错误。 5.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物质(方括号内物质),不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　) A.AgNO3溶液[AgOH(s)] B.K2SO4溶液[H2O(l)] C.KCl溶液[HCl(g)] D.CuSO4溶液[CuCO3(s)] 【答案】A 【解析】电解AgNO3溶液,Ag+在阴极放电生成Ag,水电离出的OH-在阳极放电生成O2,结合元素守恒可知,应加入AgO使溶液恢复到原来的成分和浓度,A错误;电解K2SO4溶液,水电离出的OH-在阳极放电生成O2,水电离出的H+在阴极放电生成H2,实质为电解水,加入一定量的H2O(l)能使溶液恢复到原来的成分和浓度,B正确;电解KCl溶液,水电离出的H+在阴极放电生成H2,Cl-在阳极放电生成Cl2,结合元素守恒可知,加入一定量的HCl(g)能使溶液恢复到原来的成分和浓度,C正确;电解CuSO4溶液,Cu2+在阴极放电生成Cu,水电离出的OH-在阳极放电生成O2,结合元素守恒可知,应加入一定量的CuO使溶液恢复到原来的成分和浓度,由于CuCO3(s)与硫酸反应生成CuSO4、CO2和H2O,CO2从溶液中逸出,加入一定量的CuCO3(s)也可以使溶液恢复到原来的成分和浓度,D正确。 6.用石墨作电极,电解1 mol·L-1下列物质的溶液,则电解前后溶液的pH保持不变的是(　　) A.硫酸 B.氢氧化钠 C.硫酸钠 D.氯化钠 【答案】C 【解析】用惰性电极电解硫酸、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液的实质是电解水,浓度增大,硫酸溶液的pH减小,氢氧化钠溶液的pH增大,硫酸钠溶液的pH不变;电解氯化钠溶液时生成氢氧化钠,溶液的pH增大。 7.甲、乙两同学,均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液,各通电一段时间后,甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1 mol CuO和0.1 mol Cu(OH)2,都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为(　　) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 【答案】B 【解析】加入0.1 mol CuO后恢复到电解前的浓度,可知发生反应 故转移电子的总物质的量为0.2 mol; Cu(OH)2从组成上可看成CuO·H2O,加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度,即电解了0.1 mol硫酸铜,并电解了0.1 mol H2O,由电解的总反应式可知, 所以电解过程中共转移电子的物质的量为0.2 mol+0.2 mol=0.4 mol,则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为0.2 mol∶0.4 mol=1∶2,B正确。 8.在1 L K2SO4和CuSO4的混合溶液中c(S)=2.0 mol·L-1,用石墨电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L(标准状况)气体,则原溶液中c(K+)为(　　) A.2.0 mol·L-1 B.1.5 mol·L-1 C.1.0 mol·L-1 D.0.5 mol·L-1 【答案】A 【解析】阳极发生的反应:2H2O-4e-===4H++O2↑,阴极先后发生的反应为Cu2++2e-===Cu,2H2O+2e-===H2↑+2OH-,两极均收集到22.4 L(标准状况)气体,即均生成1 mol的气体,根据得失电子守恒:2H2~4e-~O2、2Cu~4e-~O2,阳极生成1 mol氧气说明转移4 mol电子,而阴极上生成1 mol H2只得到2 mol电子,所以剩余2 mol电子由铜离子获得,c(Cu2+)=1 mol·L-1,电解前根据电荷守恒:c(K+)+2c(Cu2+)=2c(S),c(K+)=(2.0×2-1×2) mol·L-1=2.0 mol·L-1。 9.A、B、C为三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示: 阳离子 Na+、K+、Cu2+ 阴离子 S、OH- 图1所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨。 接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。据此回答下列问题: (1)M为电源的　　　　(填“正”或“负”)极,电极b上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)写出乙烧杯中反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出,此时电解能否继续进行,为什么? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)若经过这一段时间后,要使丙恢复到原来的状态,需要进行的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  【答案】(1)负　4OH--4e-===2H2O+O2↑ (2)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 (3)能,因为硫酸铜溶液已转变为硫酸溶液,反应变为电解水的反应 (4)向丙烧杯中加入一定量水 【解析】(1)乙中c电极质量增加,则c处发生的电极反应为Cu2++2e-===Cu,即c电极为阴极,由此可推出b为阳极,a为阴极,M为负极,N为正极。而Cu2+只能和S结合,可以确定B为硫酸铜;由常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图,可以确定A为KOH或NaOH,C为Na2SO4或K2SO4。甲中为KOH或NaOH溶液,相当于电解H2O,阳极b处为OH-放电,即4OH--4e-===2H2O+O2↑。(2)乙烧杯中是电解CuSO4溶液,反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。(3)乙中铜全部析出后,电解质变为H2SO4,所以电解反应仍能继续进行。 10.为增强铝的耐腐蚀性,现以铅酸蓄电池为外接电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下: 原电池:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)+2H2O(l) 电解池:2Al+3H2OAl2O3+3H2↑ 电解过程中,以下判断正确的是(　　) 选项 原电池 电解池 A H+移向Pb电极 H+移向Pb电极 B 每消耗3 mol Pb 生成2 mol Al2O3 C 正极:PbO2+4H++2e-===Pb2++2H2O 阳极:2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+ D 【答案】D 【解析】原电池中,Pb为负极:Pb-2e-+S===PbSO4,PbO2为正极:PbO2+2e-+S+4H+===PbSO4+2H2O,所以H+向PbO2极移动。电解池中,Pb为阴极:2H++2e-===H2↑,Al为阳极:3H2O+2Al-6e-===Al2O3+6H+,所以H+向Pb电极移动,A、C错误;每消耗3 mol Pb时转移6 mol e-,每生成2 mol Al2O3时,转移12 mol e-,B错误;原电池中随时间增长,Pb变为PbSO4,质量增加,电解池中Pb极产生H2,Pb电极质量不变,D正确。 11.(2022·辽宁卷)如图,c管为上端封口的量气管,为测定乙酸溶液浓度,量取10.00 mL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11.20 mL,则样品中乙酸浓度为0.1 mol·L-1 D.把盐桥换为U形铜导线,不影响测定结果 【答案】A 【解析】由图可知,右侧溶液通过酚酞溶液变红来确定CH3COOH恰好完全反应,则右侧乙酸放电产生H2,左侧为阳极,右侧为阴极,左侧电极反应:2H2O-4e -===O2↑+4H+,A正确;右侧电极反应:2CH3COOH+2e-===H2↑+2CH3COO-,实验结束时溶液中存在CH3COO-,水解后溶液呈碱性,故溶液为红色,B错误;题中未给定气体状态,不能进行计算,C错误;把盐桥换为U形铜导线,则在导线两端形成电解装置,影响反应进行及测定结果,D错误。 12.如图甲所示的电解池中,Pt电极位于含Cu(NO3)2和AgNO3均为0.05 mol·L-1的电解液中,图乙是该电解过程中转移电子数与阴极质量的变化关系图。下列说法错误的是(　　) A.过程Ⅰ,在阴极上析出金属银 B.过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,溶液的pH均降低 C.过程Ⅱ,阳极上有氧气放出 D.过程Ⅱ析出固体的质量是过程Ⅰ析出固体的质量的2倍 【答案】D 【解析】过程Ⅰ发生反应:4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+,过程Ⅱ发生反应:2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+,过程Ⅲ发生反应:2H2O2H2↑+O2↑。因为氧化性:Ag+>Cu2+,故在阴极上Ag+先放电,析出金属银,A项正确;过程Ⅰ、Ⅱ发生的电解反应中均有H+生成,溶液中c(H+)增大,pH降低,过程Ⅲ发生的电解反应是电解水的反应,体积减小,溶液中c(H+)增大,pH降低,B项正确;过程Ⅱ中阳极的电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,C项正确;过程Ⅱ析出的Cu和过程Ⅰ析出的Ag的物质的量相同,则析出Cu与Ag的质量比为64∶108,D项错误。 13.由于Fe(OH)2极易被氧化,实验室很难直接用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色的Fe(OH)2沉淀。若用如图所示实验装置则可制得白色的Fe(OH)2沉淀,两极材料分别为石墨和铁。 (1)a电极材料为　　　　,该电极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)若白色沉淀在电极周围生成,则电解液d是　　　　(填字母,下同);若白色沉淀在两极之间的溶液中生成,则电解液d是　　　　。  A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液 (3)液体c为苯,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)要想尽早在两极之间的溶液中看到白色沉淀,可以采取的措施是　　　　(填字母)。  A.改用稀硫酸作电解液 B.适当增大电源电压 C.适当降低电解液温度 【答案】(1)Fe(或铁)　Fe-2e-===Fe2+　(2)C　B (3)隔绝空气,防止白色沉淀被氧化　(4)B 【解析】(1)铁作阳极与电源的正极相连,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+。(2)若要在电极周围生成白色沉淀,则电解质溶液应该选择氢氧化钠溶液。若在两极之间的溶液中产生白色沉淀,阴极的电极反应式应该为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,氢氧根离子向阳极移动,亚铁离子向阴极移动,二者在两极之间的溶液中反应生成氢氧化亚铁白色沉淀,可选择氯化钠溶液。(3)Fe(OH)2不稳定,容易被空气中的氧气氧化,因此苯起到了隔绝空气的作用。(4)适当增大电压,反应速率加快,同时离子的迁移速率也加快,能尽早看到白色沉淀。 14.如图所示,若电解5 min时,测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题: (1)电源中X极是　　　　(填“正”或“负”)极。  (2)通电5 min时,B中共收集到224 mL(标准状况)气体,溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计),则通电前c(CuSO4)=　　　　。  (3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL,电解后溶液中仍有Cl-,则电解后溶液的pH=　　　　(Kw=1.0×10-14)。  【答案】(1)负　(2)0.025 mol·L-1　(3)13 【解析】(1)铜电极增重,说明银在铜电极析出,则铜电极为阴极,X为负极。(2)C中铜电极增重2.16 g,即析出0.02 mol Ag,线路中通过0.02 mol电子;由4e-~O2可知,B中产生的O2只有0.005 mol,即112 mL;但B中共收集到224 mL气体,说明还有112 mL是H2,即全部Cu2+在阴极放电后,H+接着放电产生了112 mL H2,则通过0.01 mol电子时,Cu2+已被电解完; 由2e-~Cu,可知n(Cu2+)=0.005 mol, 则c(CuSO4)==0.025 mol·L-1。 (3)由e-~OH-知,A中生成0.02 mol OH-, 则c(OH-)=0.1 mol·L-1,pH=13。 学科网（北京）股份有限公司 $