第04讲 电解池的工作原理及应用（暑假预习讲义）新高二化学苏教版

第04讲 电解池的工作原理及应用 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.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 2.了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 3.通过对氯碱工业、电镀、铜的电解精炼、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。 4.建立电解应用问题的分析思维模型，加深对电解原理的理解和应用。 预习重点 电解池的工作原理；电极放电规律；电解原理的应用。 预习难点 电极放电规律和电极反应式的书写；离子膜在电解中的应用。 情｜境｜启｜思 生活、工业中很多物质无法通过自发氧化还原反应制取，需要通电才能发生反应。观察下面4组真实生产、生活情境，思考电能如何驱动化学反应，梳理电解池原理与实际应用。 深｜研｜精｜炼 知识点01 电解池的工作原理 1.电解熔融氯化钠的原理 (1)电解熔融态氯化钠原理图 (2)过程分析： 通电前，熔融NaCl中存在可以自由移动的Na＋、Cl－。 通电后，阴、阳离子发生定向迁移，其中，Na+离子向阴极移动，发生还原反应； Cl－向阳极移动，发生氧化反应。 (3)电极反应和电解反应： 阴极：2Na＋＋2e－===2Na；阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。 电解反应：2NaCl2Na+Cl2↑ 2.电解和电解池 (1)概念 ①电解是在直流电作用下，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 ②电解池是将电能转化为化学能的装置。 (2)电解池的工作原理 ①电极名称及反应类型 阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应； 阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。 ②电子流向：负极→阴极、阳极→正极。 ③离子的移动方向：阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 (3)电解池的构成条件 具有与直流电源相连接的两个电极（阴极、阳极），插入电解质溶液或熔融电解质中，形成闭合回路。 3.实验探究电解氯化铜溶液 (1)实验探究 实验现象：①溶液颜色变浅；②阴极上有红色物质生成；③阳极附近有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉­KI试纸变蓝。 实验结论：电解CuCl2溶液，生成了铜和氯气。 (2)实验原理 ①放电顺序：通电时，在电场的作用下，溶液中的离子做定向移动，Cu2＋、H＋向阴极移动，Cl－、OH－向a阳极移动。 在阴极，Cu2+优于H+在电极上发生反应，在阳极，Cl-优于OH-在电极上发生反应。 ②反应原理 电极名称 阴极 阳极 反应类型 还原反应 氧化反应 电极反应式 Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl－－2e－===Cl2↑ 电解反应 CuCl2Cu＋Cl2↑ 【特别提醒】 (1)电解时必须使用直流电源，不能使用交流电源。 (2)电解质的水溶液或熔融电解质均可以被电解，因为它们均可电离出自由移动的阴、阳离子。 (3)电解法是一种强氧化还原手段，以完成非自发的氧化还原反应。 (4)“惰性”是指电极本身还原性很弱，不易发生反应。活性电极是指金属活动性顺序表中的Ag和排在Ag前面的金属，惰性电极是指石墨、铂(Pt)、金(Au)等。 【例1】 利用双极膜(膜中可解离出的、)电渗析法实现氯化钠溶液综合利用的装置如图所示。下列说法错误的是 A．石墨烯电极连接电源正极，且能吸附气体，促进物质转化 B．得到的产品有氢气、盐酸、氢氧化钠以及次氯酸钠 C．X、Y分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，V室中溶液pH变小 D．工作时，每得到，双极膜内共有被解离 【即练1】 将高铁赤泥(含Fe2O3和Fe3O4等)在低温碱性矿浆环境中直接电解制备金属铁，可实现赤泥的高效资源化利用，其原理如图所示。 下列说法错误的是 A．电极X的电势高于电极Y的电势 B．阳极电极反应式：4OH--4e=O2↑+2H2O C．电极Y可能发生的副反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH- D．标准状况下，每生成1mol Fe，得到11.2L O2 【即练2】“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，设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为： 下列说法正确的是 A．a极释放的气体是O2 B．电解过程中，a极区pH变小 C．b极的电极反应式： D．若生成22.4 L(标准状况下)H2，则有1 mol OH-通过阴离子交换膜 知识点02 电解池电极反应规律 1.电极反应规律 (1)阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的一般是溶液中的阳离子。 阳离子放电顺序： (2)阳极：溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料（电极为活性电极）本身失去电子被氧化而溶入溶液中。 阴离子放电顺序： 2.以惰性电极电解电解质溶液的规律 类型 电解质溶液 电极反应特点 pH 变化 复原加入的物质 电解水型 含氧酸（如H2SO4） 阴极：4H＋＋4e－=2H2↑ 阳极：2H2O-4e-=O2↑+4H+ 减小 H2O 强碱（如NaOH） 阴极：4H2O+4e-=2H2↑+4OH- 阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 增大 H2O 活泼金属的含氧酸盐溶液（如Na2SO4） 阴极：4H2O+4e-=2H2↑+4OH- 阳极：2H2O-4e-=O2↑+4H+ 不变 H2O 电解电解质型 无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液（如HCl、CuCl2） 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 增大 电解质 放H2生碱型 活泼金属的无氧酸盐（如NaCl） 阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阳极：电解质阴离子放电 增大 无氧酸 放O2生酸型 不活泼金属的含氧酸盐溶液（如AgNO3、CuSO4） 阴极：电解质阳离子放电 阳极：2H2O-4e-=O2↑+4H+ 减小 金属氧化物或碳酸盐 【特别提醒】书写电解池电极反应式应注意的问题： (1)书写电解池中电极反应式时，要判断实际放电的微粒，弱电解质要写成化学式形式，如用惰性电极电解硫酸溶液时，阴极是H+放电，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；阳极是水中电离出的OH-放电，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+。 (2)书写两极电极反应式时，要确保两极得失电子数目相等。 (3)铁作阳极时，铁失去电子生成Fe2+，而不是Fe3+。 (4)书写电极反应式时，要判断阳极溶解生成的阳离子是否和电解质溶液中的阴离子发生反应。 【例1】 某实验小组利用如图所示装置制备。已知甲装置的工作原理为：，电极a、b采用石墨或Fe。下列说法正确的是 A．乙装置中电极a应为石墨，b电极为Fe B．乙装置中可用溶液代替NaCl溶液 C．乙装置中发生的总反应为： D．理论上每生成9.0 g ，甲装置中将有0.2 mol 向惰性电极Ⅰ移动 【即练1】 2026年4月，科研团队在《自然·能源》发表成果，开发出一种具有自保护功能的可聚合阻燃电解质，在全球首次实现了安时级钠离子电池彻底阻断热失控(装置如图所示)。下列说法错误的是 已知：放电时极电极反应式为。 A．充电时，M极与外接电源的负极相连 B．放电时，钠离子流向可聚合阻燃电解液体系 C．电池工作时，M极和N极质量变化值相等 D．充电时，N极电极反应式为 【即练2】一种将废弃电极材料LixCoO2(x<1)再锂化为 LiCoO2的电化学装置，其示意图如下： 下列说法正确的是 A．A电极电势高于B电极 B．LixCoO2电极上发生的反应：LixCoO2 +xe- +xLi+ = LiCoO2 C．一段时间后，阳极区附近溶液pH减小 D．电解过程中，外电路转移2mol e-时，溶液中有1mol SO移向LixCoO2电极 知识点03 电解原理的应用 1.电解饱和食盐水的工作原理 (1)电极反应和电解反应 ①电极反应 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑，反应类型：氧化反应。 阴极：2H2O+2e-===H2↑+2OH- ，反应类型：还原反应。 ②电解方程式：2NaCl+2H2OH2↑+2NaOH+Cl2↑。 (2)电解饱和食盐水的工作原理 ①电解过程中，阳极室Cl-离子浓度减小，Na+离子通过阳离子交换膜进入阴极室，NaCl溶液浓度变小；阴极室OH-离子浓度增大，形成NaOH浓溶液。 ②阳极产物为Cl2，阴极产物为：NaOH、H2。 ③阳离子交换膜的作用 A.防止阴极区的OH-进入阳极区，OH-与Cl2的反应方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。 B.防止H2与Cl2混合发生爆炸。 【特别提醒】电解饱和食盐水的过程中，阳极产物Cl2和阴极产物H2会发生反应，Cl2和NaOH也会发生反应，因此工业上常采用特殊的电解槽电解饱和食盐水；一般用阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分，以避免电解产物之间发生反应。阳极区Cl-放电生成Cl2，生成的Cl2少量溶于水会使阳极区呈酸性。 2.铜的电解精炼 粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。 (1)电解池的构成： 用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用硫酸酸化的硫酸铜溶液作电解质溶液。 (2)电极反应式 ①阳极：金属铜和比铜活泼的锌、铁等金属转化为阳离子进入溶液中，不如铜活泼的银、金等在阳极沉积下来，形成阳极泥。 阳极反应式：Zn -2e-=== Zn2+、Fe-2e-=== Fe2+、Cu -2e-===Cu2+等。 ②阴极：溶液中的Cu2+比Zn2+、Fe2+等离子优先得到电子，成为金属铜析出。 阴极反应式：Cu2++2e-===Cu。 (3)电解质溶液中Cu2+浓度先减小后不变。 3.电镀 (1)概念及目的： ①概念：应用电解的原理在某些金属或其他材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。 ②目的： A.提升美观和增加表面硬度； B.增强材料的抗腐蚀能力，防止金属氧化。 (2)电镀原理： 金属材料电镀时，通常用待镀金属制品为阴极，以镀层金属为阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液。 (3)实例分析：镀银的工作原理 ①电极反应式 阴极：Ag＋＋e－===Ag；阳极：Ag－e－===Ag＋。 ②可观察到的现象是待镀金属表面镀上一层光亮的银，阳极上的银不断溶解。 ③含银离子的溶液浓度的变化是不变。 【特别提醒】 (1)电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 (2)电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。 【例1】 下列有关电解原理在工业上的应用正确的是 A．直接电解海水生产烧碱和氯气 B．电镀时镀件与电源正极相连 C．电解熔融的氯化钠冶炼金属钠 D．粗铜精炼时溶液中铜离子浓度不变 【即练1】 双极膜在直流电场作用下，复合层间的水解离成和，分别向惰性电极材质的两极移动。某电解装置结构如图。下列说法不正确的是 A．b电极为负极，A电极用铸铁材质替代，A电极产物发生变化 B．将电源的a、b电极交换后，阴阳两极气体产物发生变化 C．电极A附近的溶液外圈变红，内圈漂白褪色 D．电极B附近的溶液颜色变化不明显 【即练2】 利用某储能电池(图甲)做电源可实现在铁制品上镀铜(图乙)。下列说法不正确的是 A．图甲装置工作时，左侧溶液pH将变大 B．镀铜时，应将a极和d极，b极与c极相连 C．向图乙溶液中加入一些氨水，制成铜氨溶液，可使镀层光亮 D．a极电极反应为 一、单选题 1．（25-26高二上·江苏扬州·期中）下列说法正确的是 A．FeCl3溶液蒸干、灼烧至恒重，最终得到 FeCl3固体 B．电解精炼铜时，阴极析出64gCu，电路中转移2mol电子 C．保存FeSO4溶液时，应在其中加入稀HNO3以抑制 Fe2+水解 D．钢闸门连接电源正极，防止钢闸门生锈 2．（25-26高三上·江苏苏州·阶段检测）一种可充电电池装置如图所示。电池工作一段时间后，电极上检测到MnOOH和少量。下列叙述正确的是 A．充电时，向阴极方向迁移 B．充电时，发生反应 C．放电时，正极反应有 D．放电时，Zn电极质量减少0.65g，电极生成了0.020molMnOOH 3．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）下图是一种基于氯碱工艺的新型电解池，可用于湿法冶铁的研究。下列说法正确的是 A．左室电极作阴极，发生氧化反应 B．每生成1molFe，有从交换膜右侧移动到左侧 C．电解一段时间后NaOH溶液的浓度减小 D．右室电极产生的气体是氢气 4．（24-25高二下·江苏盐城·期中）硫酸盐还原菌可以处理含的酸性硫酸盐废水，同时实现有机废水的处理，原理如图所示，下列说法不正确的是 A．若以铅蓄电池为电源，a为Pb电极 B．参与的电极反应为： C．电解一段时间后阳极区溶液的pH增大 D．标准状况下，产生时，理论上可产生 5．（25-26高二下·江苏南京·期中）甲烷是良好的制氢材料。我国科学家发明了一种500℃时，在含氧离子(O2-)的熔融碳酸盐中电解甲烷的方法，实现了无水、零排放的方式生产H2和C。反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．X为电源的负极 B．该条件下，每产生22.4 L H2，电路中转移2 mol电子 C．电解一段时间后，熔融盐中O2-的物质的量变多 D．Ni电极上发生还原反应 6．（2026高二下·江苏·专题练习）氧元素及其化合物的应用广泛。O2性质活泼，遇活泼金属可以形成过氧化物()或超氧化物()。超氧化物是强氧化剂，与H2O剧烈反应放出O2.加热KClO3或重金属氧化物可得到O2.工业上采用电解KHSO4溶液制备H2O2，阴极生成H2，阳极生成过二硫酸根离子()，再与水反应得到H2O2。下列化学反应表示正确的是 A．加热分解制： B．电解溶液制的阳极反应： C．电解溶液制的阴极反应： D．超氧化钾()与水反应： 7．（25-26高二上·江苏苏州·期中）下列有关电化学实验装置的说法正确的是 A．用装置甲组装铜锌原电池 B．用图乙电解精炼粗铜 C．用图丙装置可制得消毒剂同时减少的逸出 D．用图丁所示装置可实现反应： 8．（25-26高二上·江苏苏州·期末）下列有关化学用语表示正确的是 A．水解的离子方程式： B．的电离方程式： C．钢铁腐蚀负极主要反应： D．电解精炼铜的总反应： 9．（2026·江苏常州·一模）我国科研团队利用电催化分解技术，在如图所示装置中实现了温和条件下消除污染物，同时回收和单质硫。下列说法正确的是 A．电极a连接电源的正极 B．通过阳离子交换膜从右室移向左室 C．电解前后左、右两室溶液的pH值均保持不变 D．理论上当外电路通过0.1 mol电子时，可回收3.2 g单质硫 10．（25-26高二下·江苏扬州·阶段检测）一种新型的4-硝基苯甲醇(4-NBA，结构如图)在NiSe-Cu2Se/NF双功能电催化剂作用下在整个放电/充电过程中可实现氧化还原转化(-NO2→-NH2、-CH2OH→-COOH)。其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．充电时，Zn/ZnO发生氧化反应 B．放电时，OH¯经离子交换膜a向Zn/ZnO极 C．放电时，负极每生成24.3 g ZnO，正极生成0.1 mol有机产物 D．充电时，M极的电极反应式为 二、解答题 11．（25-26高二下·江苏徐州·开学考试）甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，反应如下： 反应ⅰ：  ； 反应ⅱ：  。 (1)反应ⅲ：的______；若在一定温度下的容积固定的密闭容器中进行该反应，则可以提高转化率的一条措施为______，下列说法可以证明该反应已达到平衡状态的是______(填字母)。 a．    b．容器内气体压强不再改变 c．的浓度不再改变    d．CO和的浓度之比为 (2)一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原的装置示意图如图1所示。控制其他条件相同，将一定量的通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图2所示。 ①b电极生成的电极反应式为______。 ②科研小组利用代替原有的进行研究，其目的是______。 ③控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为______。 12．（25-26高二下·江苏宿迁·期中）氢气是一种清洁能源，它的制取与应用一直是人类研究的热点。 (1)用甲醇和水蒸气在催化剂、加热条件下制氢的相关热化学方程式如下： ①反应的_______。 ②将一定比例的和的混合气体，以相同速率通过装有不同催化剂的反应器。转化率随催化剂的使用时长变化如图1所示，催化剂与催化剂Cu/Zn/Al相比，优点有_______。 ③向、混合溶液中滴加NaOH溶液可获得沉淀物[、]，以便于制取。为确保、完全沉淀(浓度)，应控制混合液pH的最小整数值为_______{，}。 (2)用作催化剂，在作用下，HCOOH分解制氢的原理如图2所示。反应2中生成物M的化学式为_______，图示反应中只有氢元素化合价发生变化的是_______(填“反应1”、“反应2”或“反应3”)。 (3)为解决传统电解水制氢阳极电势高、反应速率慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制氢气的方法，装置如图所示。 部分反应机理为：。 ①相同电量下，氢气理论产量是传统电解水的_______倍。 ②电解时，阳极的电极反应式为_______。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 电解池的工作原理及应用 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.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 2.了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 3.通过对氯碱工业、电镀、铜的电解精炼、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。 4.建立电解应用问题的分析思维模型，加深对电解原理的理解和应用。 预习重点 电解池的工作原理；电极放电规律；电解原理的应用。 预习难点 电极放电规律和电极反应式的书写；离子膜在电解中的应用。 情｜境｜启｜思 生活、工业中很多物质无法通过自发氧化还原反应制取，需要通电才能发生反应。观察下面4组真实生产、生活情境，思考电能如何驱动化学反应，梳理电解池原理与实际应用。 深｜研｜精｜炼 知识点01 电解池的工作原理 1.电解熔融氯化钠的原理 (1)电解熔融态氯化钠原理图 (2)过程分析： 通电前，熔融NaCl中存在可以自由移动的Na＋、Cl－。 通电后，阴、阳离子发生定向迁移，其中，Na+离子向阴极移动，发生还原反应； Cl－向阳极移动，发生氧化反应。 (3)电极反应和电解反应： 阴极：2Na＋＋2e－===2Na；阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。 电解反应：2NaCl2Na+Cl2↑ 2.电解和电解池 (1)概念 ①电解是在直流电作用下，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 ②电解池是将电能转化为化学能的装置。 (2)电解池的工作原理 ①电极名称及反应类型 阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应； 阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。 ②电子流向：负极→阴极、阳极→正极。 ③离子的移动方向：阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 (3)电解池的构成条件 具有与直流电源相连接的两个电极（阴极、阳极），插入电解质溶液或熔融电解质中，形成闭合回路。 3.实验探究电解氯化铜溶液 (1)实验探究 实验现象：①溶液颜色变浅；②阴极上有红色物质生成；③阳极附近有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉­KI试纸变蓝。 实验结论：电解CuCl2溶液，生成了铜和氯气。 (2)实验原理 ①放电顺序：通电时，在电场的作用下，溶液中的离子做定向移动，Cu2＋、H＋向阴极移动，Cl－、OH－向a阳极移动。 在阴极，Cu2+优于H+在电极上发生反应，在阳极，Cl-优于OH-在电极上发生反应。 ②反应原理 电极名称 阴极 阳极 反应类型 还原反应 氧化反应 电极反应式 Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl－－2e－===Cl2↑ 电解反应 CuCl2Cu＋Cl2↑ 【特别提醒】 (1)电解时必须使用直流电源，不能使用交流电源。 (2)电解质的水溶液或熔融电解质均可以被电解，因为它们均可电离出自由移动的阴、阳离子。 (3)电解法是一种强氧化还原手段，以完成非自发的氧化还原反应。 (4)“惰性”是指电极本身还原性很弱，不易发生反应。活性电极是指金属活动性顺序表中的Ag和排在Ag前面的金属，惰性电极是指石墨、铂(Pt)、金(Au)等。 【例1】 利用双极膜(膜中可解离出的、)电渗析法实现氯化钠溶液综合利用的装置如图所示。下列说法错误的是 A．石墨烯电极连接电源正极，且能吸附气体，促进物质转化 B．得到的产品有氢气、盐酸、氢氧化钠以及次氯酸钠 C．X、Y分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，V室中溶液pH变小 D．工作时，每得到，双极膜内共有被解离 【答案】C 【详解】左侧双极膜解离出向Ⅱ室移动，右侧双极膜解离出的向Ⅴ室移动；电解池中阳离子会向阴极移动，因此可以确定钛钢电极为阴极，连接电源B（负极），石墨烯电极为阳极，连接电源A极（正极）。 A．石墨烯电极为阳极，连接电源正极；石墨烯本身具有多孔结构，具备良好的气体吸附能力，可以吸附阳极产生的相关反应物/产物，促进电极表面的物质转化，A正确；　 B．钛钢阴极发生还原反应：，得到氢气；左侧双极膜的进入Ⅱ室，结合从Ⅲ室透过X膜迁移过来的得到稀盐酸；右侧双极膜的进入Ⅳ室，结合从Ⅲ室透过Y膜迁移过来的得到氢氧化钠；阳极室中氯离子放电生成氯气，同时双极膜解离出氢氧根进入Ⅰ室，氯气和氢氧根反应生成次氯酸钠，B正确； C．Ⅱ室需要得到盐酸，因此Ⅲ室的需要透过X膜进入Ⅱ室，X膜应该为阴离子交换膜；Ⅳ室需要得到氢氧化钠，因此Ⅲ室的钠离子需要透过Y膜进入Ⅳ室，Y膜应该为阳离子交换膜；Ⅴ室中阴极放电消耗氢离子，同时右侧双极膜解离出的氢离子向Ⅴ室迁移的量少于阴极消耗的量，且阴极反应生成氢氧根，溶液pH不会变小，反而会趋近中性或略有上升，C错误； D．每得到1mol氢氧化钠，外电路转移电子的物质的量为1mol：生成1mol氢氧化钠需要Ⅳ室得到1mol氢氧根，对应右侧双极膜解离1mol；同时Ⅱ室生成对应量的盐酸，左侧双极膜也需要解离1mol提供1mol氢离子；总共解离2mol水，质量为2mol×18g/mol=36g，D正确； 故选C。 【即练1】 将高铁赤泥(含Fe2O3和Fe3O4等)在低温碱性矿浆环境中直接电解制备金属铁，可实现赤泥的高效资源化利用，其原理如图所示。 下列说法错误的是 A．电极X的电势高于电极Y的电势 B．阳极电极反应式：4OH--4e=O2↑+2H2O C．电极Y可能发生的副反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH- D．标准状况下，每生成1mol Fe，得到11.2L O2 【答案】D 【分析】根据图示，电极X上有氧气放出，X电极发生反应4OH--4e=O2↑+2H2O，则X是阳极，Y是阴极。 【详解】A．电极X上有O2生成，发生失电子的氧化反应，为电解池的阳极，电解池中阳极电势高于阴极，因此X的电势高于Y的电势，A正确； B．阳极处于碱性矿浆环境中，OH-失电子生成O2，电极反应式为，B正确； C．电极Y为阴极，铁的氧化物得电子生成Fe的同时，水也可能得电子生成氢气，反应式为，C正确； D．赤泥中含Fe2O3和Fe3O4，Fe的平均价态大于+2，生成1 mol Fe转移电子的物质的量大于2 mol，且存在副反应时总转移电子更多，根据得失电子守恒，生成O2的物质的量大于0.5 mol，标况下体积大于11.2 L，D错误； 故选D。 【即练2】“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，设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为： 下列说法正确的是 A．a极释放的气体是O2 B．电解过程中，a极区pH变小 C．b极的电极反应式： D．若生成22.4 L(标准状况下)H2，则有1 mol OH-通过阴离子交换膜 【答案】D 【分析】由反应机理可知，b极发生HCHO失去电子得到HCOO-和H2，发生氧化反应，b为阳极，a为阴极，以此解题。 【详解】A．a 极为阴极，在碱性溶液中，水电离出的H+发生还原反应生成氢气，电极反应式为：，因此a极释放的气体是 H2而不是O2，A错误； B．在a极（阴极）区，由于水不断放电生成OH-，且为了保持电荷守恒，生成的OH-会通过阴离子交换膜向阳极（b 极）迁移。每消耗1 mol水（产生 1 mol OH-），就有1 mol OH-迁出，OH-的物质的量基本不变，但由于水被消耗，溶液体积微小减小，KOH浓度反而可能略微升高，pH增大，B错误； C．b极为阳极，发生氧化反应（失去电子），而选项 C 给出的方程式是一个还原反应的表达式，正确的b极电极反应式应为：，C错误； D．阴极（a 极）：，阳极（b极）：，综合来看，整个电解池每转移2 mol电子，阴阳两极共计生成2 mol H2，因此，当生成22.4 L}（标准状况下即1 mol）的总H2时，外电路中实际只转移了1 mol电子，为了维持闭合回路的电荷守恒，必然有1 mol OH-从阴极区通过阴离子交换膜迁移到阳极区，D正确； 故选D。 知识点02 电解池电极反应规律 1.电极反应规律 (1)阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的一般是溶液中的阳离子。 阳离子放电顺序： (2)阳极：溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料（电极为活性电极）本身失去电子被氧化而溶入溶液中。 阴离子放电顺序： 2.以惰性电极电解电解质溶液的规律 类型 电解质溶液 电极反应特点 pH 变化 复原加入的物质 电解水型 含氧酸（如H2SO4） 阴极：4H＋＋4e－=2H2↑ 阳极：2H2O-4e-=O2↑+4H+ 减小 H2O 强碱（如NaOH） 阴极：4H2O+4e-=2H2↑+4OH- 阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 增大 H2O 活泼金属的含氧酸盐溶液（如Na2SO4） 阴极：4H2O+4e-=2H2↑+4OH- 阳极：2H2O-4e-=O2↑+4H+ 不变 H2O 电解电解质型 无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液（如HCl、CuCl2） 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 增大 电解质 放H2生碱型 活泼金属的无氧酸盐（如NaCl） 阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阳极：电解质阴离子放电 增大 无氧酸 放O2生酸型 不活泼金属的含氧酸盐溶液（如AgNO3、CuSO4） 阴极：电解质阳离子放电 阳极：2H2O-4e-=O2↑+4H+ 减小 金属氧化物或碳酸盐 【特别提醒】书写电解池电极反应式应注意的问题： (1)书写电解池中电极反应式时，要判断实际放电的微粒，弱电解质要写成化学式形式，如用惰性电极电解硫酸溶液时，阴极是H+放电，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；阳极是水中电离出的OH-放电，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+。 (2)书写两极电极反应式时，要确保两极得失电子数目相等。 (3)铁作阳极时，铁失去电子生成Fe2+，而不是Fe3+。 (4)书写电极反应式时，要判断阳极溶解生成的阳离子是否和电解质溶液中的阴离子发生反应。 【例1】 某实验小组利用如图所示装置制备。已知甲装置的工作原理为：，电极a、b采用石墨或Fe。下列说法正确的是 A．乙装置中电极a应为石墨，b电极为Fe B．乙装置中可用溶液代替NaCl溶液 C．乙装置中发生的总反应为： D．理论上每生成9.0 g ，甲装置中将有0.2 mol 向惰性电极Ⅰ移动 【答案】C 【分析】甲装置为原电池，根据总反应，中S元素化合价升高，发生氧化反应，惰性电极Ⅰ为原电池负极，中Br元素化合价降低，发生还原反应，惰性电极Ⅱ为原电池正极。乙装置为电解池，电极a与原电池正极相连为阳极，电极b与原电池负极相连为阴极。制备需要Fe作阳极失电子生成，阴极得电子生成和，二者结合得到目标产物。 【详解】A．乙装置中电极a连接原电池正极，为阳极，制备需要阳极Fe失电子生成，故a应为Fe，b为石墨，A错误； B．若用溶液代替溶液，阴极优先放电生成Cu，无法生成，不能得到，B错误； C．乙装置阳极反应为，阴极反应为，总反应为，C正确； D．的物质的量为，生成0.1 mol 转移0.2 mol电子，原电池中阳离子向正极即惰性电极Ⅱ移动，故0.2 mol 向惰性电极Ⅱ移动，D错误； 故选C。 【即练1】 2026年4月，科研团队在《自然·能源》发表成果，开发出一种具有自保护功能的可聚合阻燃电解质，在全球首次实现了安时级钠离子电池彻底阻断热失控(装置如图所示)。下列说法错误的是 已知：放电时极电极反应式为。 A．充电时，M极与外接电源的负极相连 B．放电时，钠离子流向可聚合阻燃电解液体系 C．电池工作时，M极和N极质量变化值相等 D．充电时，N极电极反应式为 【答案】C 【分析】图中电解液内存在，原电池工作时阳离子向正极移动；M为合金，N为铝集流体承载的正极材料；负极 M（）：放电时Na 失电子，反应 ；正极N（Al侧）：放电时电极反应式为。 【详解】A．充电时，原电池的负极（M极）作阴极，需与外接电源负极相连，A正确； B．放电时原电池中阳离子向正极移动。放电时，M极（负极）发生反应，故生成的钠离子流向可聚合阻燃电解液体系，B正确； C．假设电路中转移1mol电子，M极失去1 mol Na，质量减少23 g；N极释放1 mol ，质量减少145 g，两极质量变化值不相等，C错误； D．充电时N极为阳极，发生放电时正极反应的逆过程，电极反应式为，D正确； 故选C。 【即练2】一种将废弃电极材料LixCoO2(x<1)再锂化为 LiCoO2的电化学装置，其示意图如下： 下列说法正确的是 A．A电极电势高于B电极 B．LixCoO2电极上发生的反应：LixCoO2 +xe- +xLi+ = LiCoO2 C．一段时间后，阳极区附近溶液pH减小 D．电解过程中，外电路转移2mol e-时，溶液中有1mol SO移向LixCoO2电极 【答案】C 【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源负极A电极相连的LixCoO2电极是电解池的阴极，LixCoO2在阴极得到电子发生还原反应生成LiCoO2，电极反应式为：LixCoO2 +(1-x)e- +(1-x)Li+ = LiCoO2；与直流电源正极B电极相连的铂电极是阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+。 【详解】A．A电极是直流电源的负极，B电极是正极，则A电极电势低于B电极，A错误； B．LixCoO2电极是电解池的阴极，LixCoO2在阴极得到电子发生还原反应生成LiCoO2，电极反应式为：LixCoO2 +(1-x)e- +(1-x)Li+ = LiCoO2，B错误； C．铂电极是阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，则一段时间后，阳极区附近溶液的氢离子浓度增大，pH减小，C正确； D．LixCoO2电极是电解池的阴极，铂电极是阳极，则电解过程中，硫酸根离子移向铂电极，D错误； 故选C。 知识点03 电解原理的应用 1.电解饱和食盐水的工作原理 (1)电极反应和电解反应 ①电极反应 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑，反应类型：氧化反应。 阴极：2H2O+2e-===H2↑+2OH- ，反应类型：还原反应。 ②电解方程式：2NaCl+2H2OH2↑+2NaOH+Cl2↑。 (2)电解饱和食盐水的工作原理 ①电解过程中，阳极室Cl-离子浓度减小，Na+离子通过阳离子交换膜进入阴极室，NaCl溶液浓度变小；阴极室OH-离子浓度增大，形成NaOH浓溶液。 ②阳极产物为Cl2，阴极产物为：NaOH、H2。 ③阳离子交换膜的作用 A.防止阴极区的OH-进入阳极区，OH-与Cl2的反应方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。 B.防止H2与Cl2混合发生爆炸。 【特别提醒】电解饱和食盐水的过程中，阳极产物Cl2和阴极产物H2会发生反应，Cl2和NaOH也会发生反应，因此工业上常采用特殊的电解槽电解饱和食盐水；一般用阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分，以避免电解产物之间发生反应。阳极区Cl-放电生成Cl2，生成的Cl2少量溶于水会使阳极区呈酸性。 2.铜的电解精炼 粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。 (1)电解池的构成： 用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用硫酸酸化的硫酸铜溶液作电解质溶液。 (2)电极反应式 ①阳极：金属铜和比铜活泼的锌、铁等金属转化为阳离子进入溶液中，不如铜活泼的银、金等在阳极沉积下来，形成阳极泥。 阳极反应式：Zn -2e-=== Zn2+、Fe-2e-=== Fe2+、Cu -2e-===Cu2+等。 ②阴极：溶液中的Cu2+比Zn2+、Fe2+等离子优先得到电子，成为金属铜析出。 阴极反应式：Cu2++2e-===Cu。 (3)电解质溶液中Cu2+浓度先减小后不变。 3.电镀 (1)概念及目的： ①概念：应用电解的原理在某些金属或其他材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。 ②目的： A.提升美观和增加表面硬度； B.增强材料的抗腐蚀能力，防止金属氧化。 (2)电镀原理： 金属材料电镀时，通常用待镀金属制品为阴极，以镀层金属为阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液。 (3)实例分析：镀银的工作原理 ①电极反应式 阴极：Ag＋＋e－===Ag；阳极：Ag－e－===Ag＋。 ②可观察到的现象是待镀金属表面镀上一层光亮的银，阳极上的银不断溶解。 ③含银离子的溶液浓度的变化是不变。 【特别提醒】 (1)电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 (2)电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。 【例1】 下列有关电解原理在工业上的应用正确的是 A．直接电解海水生产烧碱和氯气 B．电镀时镀件与电源正极相连 C．电解熔融的氯化钠冶炼金属钠 D．粗铜精炼时溶液中铜离子浓度不变 【答案】C 【详解】A．工业上生产烧碱和氯气通常电解饱和精制食盐水，直接电解海水因杂质多、浓度低不适用，A错误； B．电镀时镀件应作为阴极连接电源负极，若与正极相连会作为阳极被氧化导致腐蚀，B错误； C．电解熔融氯化钠时，钠离子在阴极得电子被还原为金属钠，是工业冶炼钠的标准方法，C正确； D．粗铜精炼时，阳极粗铜溶解(含杂质)的铜量小于阴极纯铜析出的铜量，导致溶液中铜离子浓度降低，D错误； 故选C。 【即练1】 双极膜在直流电场作用下，复合层间的水解离成和，分别向惰性电极材质的两极移动。某电解装置结构如图。下列说法不正确的是 A．b电极为负极，A电极用铸铁材质替代，A电极产物发生变化 B．将电源的a、b电极交换后，阴阳两极气体产物发生变化 C．电极A附近的溶液外圈变红，内圈漂白褪色 D．电极B附近的溶液颜色变化不明显 【答案】B 【分析】根据电解池工作原理，阳离子向电解池的阴极迁移，阴离子向电解池的阳极迁移，结合上述装置图可知，A为电解池的阳极，氯离子失去电子产生氯气，氢氧根离子迁移至电极A附近，B电极为电解池的阴极，氢离子得电子产生氢气，氢离子迁移至B电极附近，据此分析解答。 【详解】A．b电极连接电解池的阴极，为负极，A电极为阳极，若用铸铁材质替代，A电极铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，产物发生变化，A正确； B．将电源的a、b电极交换后，A电极为电解池的阴极，由双极膜提供的H+得到电子生成氢气，B电极为电解池的阳极，氯离子失电子生成氯气，阴阳两极气体产物和上述装置的相同，B错误； C．电极A氯离子发生氧化反应产生氯气后氢氧根离子迁移至附近，此时氯气继续与氢氧化钠反应生成具有漂白性的次氯酸钠，所以可以看到附近的溶液外圈变红，内圈漂白褪色，C正确； D．电极B氢离子得电子产生氢气，双极膜解离出的氢离子调节溶液的电荷守恒，氢离子的物质的量浓度保持不变，所以附近的溶液颜色变化不明显，D正确。 故选B。 【即练2】 利用某储能电池(图甲)做电源可实现在铁制品上镀铜(图乙)。下列说法不正确的是 A．图甲装置工作时，左侧溶液pH将变大 B．镀铜时，应将a极和d极，b极与c极相连 C．向图乙溶液中加入一些氨水，制成铜氨溶液，可使镀层光亮 D．a极电极反应为 【答案】D 【详解】A．图甲装置为原电池，a为负极，b为正极，a极电极反应为，左侧溶液中负电荷数量减少，通过质子交换膜向右侧移动，左侧溶液pH变大，A正确； B．电镀时，镀件作阴极(d极与a极相连)，镀层金属作阳极(b极与c极相连)，B正确； C．向溶液中加入一些氨水生成，降低了游离的浓度，降低Cu析出的速率从而使镀层光亮，C正确； D．由A选项分析可知，a极电极反应为，D错误； 故选D。 一、单选题 1．（25-26高二上·江苏扬州·期中）下列说法正确的是 A．FeCl3溶液蒸干、灼烧至恒重，最终得到 FeCl3固体 B．电解精炼铜时，阴极析出64gCu，电路中转移2mol电子 C．保存FeSO4溶液时，应在其中加入稀HNO3以抑制 Fe2+水解 D．钢闸门连接电源正极，防止钢闸门生锈 【答案】B 【详解】A．Fe3+易水解，将溶液蒸干得到Fe(OH)3，Fe(OH)3不稳定，灼烧后得到Fe2O3，A错误； B．电解精炼铜时，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，析出64 g Cu（物质的量为1 mol），转移2 mol电子，B正确； C．Fe2+与稀HNO3发生氧化还原反应，且会引入硝酸根离子，应加入稀硫酸抑制Fe2+水解，C错误； D．钢闸门生锈是由于Fe和C组成原电池，Fe失电子，电源正极接收电子，与电源正极连接，加速Fe的氧化，应与电源负极连接，D错误； 故答案为B。 2．（25-26高三上·江苏苏州·阶段检测）一种可充电电池装置如图所示。电池工作一段时间后，电极上检测到MnOOH和少量。下列叙述正确的是 A．充电时，向阴极方向迁移 B．充电时，发生反应 C．放电时，正极反应有 D．放电时，Zn电极质量减少0.65g，电极生成了0.020molMnOOH 【答案】C 【分析】Zn具有比较强的还原性，MnO2具有比较强的氧化性，自发的氧化还原反应发生在Zn与MnO2之间，所以MnO2电极为正极，电极反应为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，2MnO2 +Zn2++2e-=ZnMn2O4，Zn电极为负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，据此分析。 【详解】A．充电时，阴离子向阳极移动，故向阳极方向迁移，A错误； B．结合分析知，放电时发生：Zn+2MnO2=ZnMn2O4，故充电时发生反应：ZnMn2O4=Zn+2MnO2，B错误； C．放电时电极为正极，正极上检测到和少量，则正极反应有，C正确； D．放电时，Zn电极质量减少0.65 g（物质的量为0.010 mol），根据负极式可知，电路中转移0.020 mol电子，由正极的主要反应可知，若正极上只有生成，则生成的物质的量为0.020 mol，但是正极上还有生成，因此，的物质的量小于0.020 mol，D错误； 故选C。 3．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）下图是一种基于氯碱工艺的新型电解池，可用于湿法冶铁的研究。下列说法正确的是 A．左室电极作阴极，发生氧化反应 B．每生成1molFe，有从交换膜右侧移动到左侧 C．电解一段时间后NaOH溶液的浓度减小 D．右室电极产生的气体是氢气 【答案】B 【分析】装置图中右侧为饱和食盐水，右侧电极上生成气体，则右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应：，左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应：，中间为阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极，据此分析判断。 【详解】A．由分析可知，左室电极上发生的反应为：，该反应为得电子的还原反应，因此左室电极为阴极，A错误； B．由反应式，对应，因此生成时，阴极反应转移，根据电荷守恒，有从交换膜右侧移动到左侧，B正确； C．左室阴极反应生成，且从右侧移入左侧，使的物质的量增加，因此溶液的浓度会增大，C错误； D．右室为阳极，饱和食盐水中的放电，反应为：，生成的气体是，而非氢气，D错误； 故答案选B。 4．（24-25高二下·江苏盐城·期中）硫酸盐还原菌可以处理含的酸性硫酸盐废水，同时实现有机废水的处理，原理如图所示，下列说法不正确的是 A．若以铅蓄电池为电源，a为Pb电极 B．参与的电极反应为： C．电解一段时间后阳极区溶液的pH增大 D．标准状况下，产生时，理论上可产生 【答案】D 【分析】由装置图可知右侧石墨电极上发生反应： ，可知右侧石墨电极作阳极，则左侧石墨电极为阴极，a为负极，b为正极，据此分析解答。 【详解】A．由以上分析可知a为负极，若以铅蓄电池为电源，a为Pb电极（正极），故A正确； B．左侧石墨电极为阴极，在该电极得电子转化为CuS，电极反应为：，故B正确； C．结合阳极反应可知，每转移8mol电子时，阳极区生成7mol氢离子，但为满足电荷守恒，同时有8mol氢离子通过质子交换膜进入阴极区，则阳极区溶液中氢离子浓度减小， pH增大，故C正确； D．标准状况下，2.24L CO2物质的量为0.1mol，转移0.4mol电子，阴极发生两个反应，除转化为CuS外，H+还转化为H2，结合阴极反应可知，此时阴极生成CuS小于0.05mol，质量小于4.8g，故D错误； 故选D。 5．（25-26高二下·江苏南京·期中）甲烷是良好的制氢材料。我国科学家发明了一种500℃时，在含氧离子(O2-)的熔融碳酸盐中电解甲烷的方法，实现了无水、零排放的方式生产H2和C。反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．X为电源的负极 B．该条件下，每产生22.4 L H2，电路中转移2 mol电子 C．电解一段时间后，熔融盐中O2-的物质的量变多 D．Ni电极上发生还原反应 【答案】D 【分析】电解反应在温度500℃时进行，电解质为熔融碳酸盐，则阳极的电极反应是甲烷失电子生成氢气和二氧化碳的过程，阴极是碳酸根离子得到电子生成碳，依据电子守恒和传导离子分析。 【详解】A．电解池电极Ni-YSZ中甲烷变成CO2， C元素的化合价升高，失电子，发生氧化反应，作阳极，因此X为电源的正极，A错误； B．题干中反应温度为，不是标准状况，的物质的量不是，无法计算转移电子的物质的量，B错误； C．总反应为，在反应中循环参与过程，总反应不消耗也不生成，因此熔融盐中物质的量不变，C错误； D．阴极上发生还原反应，电极上发生的电极反应方程式为，D正确； 故选D。 6．（2026高二下·江苏·专题练习）氧元素及其化合物的应用广泛。O2性质活泼，遇活泼金属可以形成过氧化物()或超氧化物()。超氧化物是强氧化剂，与H2O剧烈反应放出O2.加热KClO3或重金属氧化物可得到O2.工业上采用电解KHSO4溶液制备H2O2，阴极生成H2，阳极生成过二硫酸根离子()，再与水反应得到H2O2。下列化学反应表示正确的是 A．加热分解制： B．电解溶液制的阳极反应： C．电解溶液制的阴极反应： D．超氧化钾()与水反应： 【答案】B 【详解】A．原反应方程式质量不守恒，加热分解制：，A错误； B．由题干信息可知，阳极生成过二硫酸根离子()，阳极发生氧化反应，则电解溶液制的阳极反应：，B正确； C．KHSO4电离出K+、H+和溶液显酸性，电解KHSO4溶液制H2O2的阴极反应为：2H++2e-=H2↑，C错误； D．KO2为氧化物，离子方程式书写时不能拆，故超氧化钾(KO2)与水反应的离子方程式为：，D错误； 故答案为：B。 7．（25-26高二上·江苏苏州·期中）下列有关电化学实验装置的说法正确的是 A．用装置甲组装铜锌原电池 B．用图乙电解精炼粗铜 C．用图丙装置可制得消毒剂同时减少的逸出 D．用图丁所示装置可实现反应： 【答案】C 【详解】A．装置甲中把铜棒插入硫酸铜溶液、锌棒插入硫酸锌溶液组装铜锌原电池，A错误；    B．电解精炼粗铜，应该粗铜为阳极、精铜为阴极，硫酸铜溶液为电解液，B错误； C．图丙装置，氯气在阳极生成、氢氧化钠在阴极生成，气泡上升过程中与氢氧化钠充分接触，反应生成次氯酸钠，可制得消毒剂NaClO同时减少Cl2的逸出，C正确； D．图示中石墨为阳极，水中氢氧根离子被氧化为氧气，铜为阴极，水中氢离子被还原为氢气，总反应为电解水生成氢气和氧气，D错误； 故选C。 8．（25-26高二上·江苏苏州·期末）下列有关化学用语表示正确的是 A．水解的离子方程式： B．的电离方程式： C．钢铁腐蚀负极主要反应： D．电解精炼铜的总反应： 【答案】A 【详解】A．为多元弱酸根，分步水解，水解的实质是结合水电离的氢离子，离子方程式为，A正确； B．是强酸，在水溶液中完全电离，电离方程式不能使用可逆符号，正确的电离方程式为，B错误； C．钢铁腐蚀负极主要反应为铁失去2个电子生成而不是生成，正确的电极反应式为，C错误； D．电解精炼铜时，阳极为粗铜溶解（等），阴极为Cu2+还原为纯铜（），不涉及水失电子，D错误； 故选A。 9．（2026·江苏常州·一模）我国科研团队利用电催化分解技术，在如图所示装置中实现了温和条件下消除污染物，同时回收和单质硫。下列说法正确的是 A．电极a连接电源的正极 B．通过阳离子交换膜从右室移向左室 C．电解前后左、右两室溶液的pH值均保持不变 D．理论上当外电路通过0.1 mol电子时，可回收3.2 g单质硫 【答案】B 【分析】电极a生成，发生还原反应：，所以电极a是阴极，连接电源负极。电极b：通入，生成单质硫，发生氧化反应：，所以电极b是阳极，连接电源正极。由此解题。 【详解】A．电极a是阴极，应连接电源负极，A错误； B．电解池中阳离子向阴极移动，即从右室移向左室，B正确； C．左室生成，pH增大；右室消耗，pH减小。因此两室pH均改变，C错误； D．由电极b反应可知，每生成1 molS转移2 mol电子，当外电路通过0.1 mol电子时，生成S的物质的量为0.05 mol，质量为0.05 mol×32 g/mol=1.6 g，D错误； 故答案选B。 10．（25-26高二下·江苏扬州·阶段检测）一种新型的4-硝基苯甲醇(4-NBA，结构如图)在NiSe-Cu2Se/NF双功能电催化剂作用下在整个放电/充电过程中可实现氧化还原转化(-NO2→-NH2、-CH2OH→-COOH)。其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．充电时，Zn/ZnO发生氧化反应 B．放电时，OH¯经离子交换膜a向Zn/ZnO极 C．放电时，负极每生成24.3 g ZnO，正极生成0.1 mol有机产物 D．充电时，M极的电极反应式为 【答案】C 【分析】放电过程（原电池）：负极为Zn/ZnO极，Zn失去电子被氧化为ZnO；正极为N极，硝基得电子被还原为氨基；阴离子（OH-）向负极移动。 充电过程（电解池）：阴极接电源负极，即Zn/ZnO 极，发生还原反应，ZnO被还原为Zn；阳极接电源正极，即M极，发生氧化反应，醇羟基被氧化为羧基。 【详解】A．充电时，该装置为电解池，Zn/ZnO 极连接电源的负极，作为阴极，发生还原反应，A错误； B．放电时，Zn/ZnO 极作为负极，N极为正极，在原电池中，阴离子向负极移动，因此，OH⁻的迁移方向是从中间室向负极室（Zn/ZnO）移动，需通过离子交换膜b，而非a，B错误； C．负极反应：，ZnO的摩尔质量为81 g/mol，生成24.3 g ZnO的物质的量为0.3 mol，转移电子数为0.6 mol； 正极反应：，即每生成1mol有机产物，转移6mol电子，根据电子守恒，，C正确； D．充电时，M极连接电源正极，作为阳极，发生氧化反应，D错误； 因此答案选C。 二、解答题 11．（25-26高二下·江苏徐州·开学考试）甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，反应如下： 反应ⅰ：  ； 反应ⅱ：  。 (1)反应ⅲ：的______；若在一定温度下的容积固定的密闭容器中进行该反应，则可以提高转化率的一条措施为______，下列说法可以证明该反应已达到平衡状态的是______(填字母)。 a．    b．容器内气体压强不再改变 c．的浓度不再改变    d．CO和的浓度之比为 (2)一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原的装置示意图如图1所示。控制其他条件相同，将一定量的通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图2所示。 ①b电极生成的电极反应式为______。 ②科研小组利用代替原有的进行研究，其目的是______。 ③控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为______。 【答案】(1) 增大浓度(或将CO或从体系中移出) c (2) 确定阴极上生成的含碳化合物源自二氧化碳而非有机多孔电极材料 2.8 【详解】（1）根据盖斯定律，反应ⅲ可以由反应ⅰ-反应ⅱ得到，则；平衡逆移，二氧化碳的平衡转化率增大，可采取的措施有增大H2浓度、将CO或H2O从体系中移出等；a．描述的是正反应速率，不能判断反应是否达到平衡，a错误；     b．该反应为反应前后气体分子数不变的反应，压强始终不变，b错误； c．体系中任一物质的浓度不变，则反应达到平衡，c正确； d．CO和均为生成物且化学计量数之比为，即整个过程中CO和的浓度之比始终为，d错误； 故选c； （2）①b电极为阴极，二氧化碳得到电子在酸性环境下发生还原反应生成HCOOH，电极反应式为CO2+2e- +2H+= HCOOH； ②有机多孔电极材料中含有碳元素，科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是确定阴极上生成含碳化合物源自二氧化碳而非有机多孔电极材料； ③由图可知，控制电压为0.8 V，电解时生成0.2 mol乙醇和0.2 mol氢气，电极反应为、，则转移电子的物质的量为0.2 mol×12+0.2 mol×2=2.8 mol。 12．（25-26高二下·江苏宿迁·期中）氢气是一种清洁能源，它的制取与应用一直是人类研究的热点。 (1)用甲醇和水蒸气在催化剂、加热条件下制氢的相关热化学方程式如下： ①反应的_______。 ②将一定比例的和的混合气体，以相同速率通过装有不同催化剂的反应器。转化率随催化剂的使用时长变化如图1所示，催化剂与催化剂Cu/Zn/Al相比，优点有_______。 ③向、混合溶液中滴加NaOH溶液可获得沉淀物[、]，以便于制取。为确保、完全沉淀(浓度)，应控制混合液pH的最小整数值为_______{，}。 (2)用作催化剂，在作用下，HCOOH分解制氢的原理如图2所示。反应2中生成物M的化学式为_______，图示反应中只有氢元素化合价发生变化的是_______(填“反应1”、“反应2”或“反应3”)。 (3)为解决传统电解水制氢阳极电势高、反应速率慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制氢气的方法，装置如图所示。 部分反应机理为：。 ①相同电量下，氢气理论产量是传统电解水的_______倍。 ②电解时，阳极的电极反应式为_______。 【答案】(1) 催化剂活性更高；使用较长时间后，还能保持较高活性 7 (2) 反应3 (3) 2 【分析】（3）b为阳极，发生氧化反应，若在碱性条件下失去，可生成和，甲酸再与碱反应生成水，涉及反应：，，总反应为；a为阴极，发生还原反应：，据此分析。 【详解】（1）①已知：反应Ⅰ：　 反应Ⅱ：　 目标反应：，可由反应Ⅰ+反应Ⅱ得到，根据盖斯定律，； ②由图1可知，作为催化剂时，初始转化率更高，且随着使用时长增加，转化率下降速率慢，说明催化剂活性更高；使用较长时间后，还能保持较高活性； ③由于，则形成沉淀需要；由于，则形成沉淀需要。显然完全形成沉淀需要溶液的较小。向、混合溶液中滴加溶液可获得沉淀物[、]，以便于制取。为确保、完全沉淀，应该根据形成沉淀需要的进行判断，，，故应控制混合液的最小整数值为7； （2）反应1中，与反应生成和，各元素化合价均无变化；在反应2中，反应物是，生成物是和，根据电荷守恒及元素守恒，可知的化学式为，碳元素化合价从+2价升高到+4价，氢元素化合价从+1价降低到-1价；反应3中，与反应生成和，只有氢元素化合价发生变化； （3）①该电解反应转移电子时，阳极和阴极均产生，即累计产生，传统电解水的反应式：，传统电解水转移电子时，产生，故相同电量下，氢气理论产量是传统电解水的2倍； ②电解时，阳极的电极反应式为：。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $