专题04 有关电解装置分析（重难点讲义）化学苏教版选择性必修1

本讲义聚焦电解装置分析核心知识点，系统梳理电解池工作原理与原电池的差异，从电极判断、离子放电顺序到工业应用（氯碱工业、电镀等），再到电极反应式书写及多室电解等综合题型，构建递进式学习支架。 该资料以高考考情为导向，重难目标清晰，融合经典工业模型与新型情境题（如废水处理），通过典例与对练培养科学思维和探究能力，课中辅助教师系统授课，课后助力学生查漏补缺，提升电化学综合应用能力。

专题04 有关电解装置分析 重难目标 1. 理解电解池工作原理，明确电能转化为化学能的本质；熟练掌握阴阳极判定、电子/电流/离子移动规律；区分电解池与原电池核心差异，突破“电极判断、粒子流向”易混难点。 2. 熟记阴阳离子放电先后顺序，能结合电解质溶液、电极材料（惰性/活性）判断电极产物；突破活性阳极优先放电、含氧酸根不放电、水电离离子参与放电的复杂情境难点。 3. 结合酸性、碱性、熔融盐、离子交换膜体系，规范书写各类电解装置的电极反应与总反应；攻克陌生工业电解、多室隔膜装置的方程式配平难点，规避介质不匹配、产物写错等常见错误。 4. 掌握氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电解冶炼活泼金属四类经典模型的装置特点、产物规律与溶液变化；能迁移应用到新型电解制备物质情境，提升工业情境信息提取与原理应用能力。 5. 掌握电解电子守恒计算、溶液pH变化、电极质量变化、气体产量计算方法；能分析多池串联、隔膜隔离、循环体系的电解装置，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。 考情分析 1.本专题为高考电化学核心必考内容，题型涵盖选择题与原理综合大题，分值占比高。 2.命题多以工业制备、废水处理、新型隔膜电解、金属精炼等真实情境为载体，依托装置图创设陌生场景，规避固化套路。 3.核心考查电解电极判断、离子迁移规律、电极反应式书写、产物与溶液变化分析、电子守恒定量计算。 4.高频设置活性阳极、离子交换膜、多池串联等难点陷阱，常结合氧化还原、化学平衡综合设问。 5.试题侧重原理迁移与信息解读能力，注重理论与工业实际结合，区分度高，是电化学提分关键专题。 一、概念辨析 1. 池型区分 (1)原电池（化学电源，专题 03）：无外接直流电源，自发氧化还原，化学能→电能； (2)电解池：外接直流电源，非自发反应被迫发生，电能→化学能。 (3)联系：可充电电池放电=原电池；充电=电解池，两套体系统一，极易混淆，是高考热点。 2. 电极名称与判断 装置 电极判定口诀 反应类型 原电池 负氧正还（负极氧化、正极还原） 负极失电子；正极得电子 电解池 阳氧阴还（阳极氧化、阴极还原） 阳极失电子；阴极得电子 3.电解池接线规则 (1)电源正极 → 电解池阳极；电源负极 → 电解池阴极 (2)速记：正接阳，负接阴 (3)联系：二次电池充电：放电负极 → 接电源负极（作阴极）；放电正极 → 接电源正极（作阳极） 4. 三大流向 (1)电子流向（只在外电路！绝不进入电解液、离子膜）：电源负极 → 阴极；阳极 → 电源正极 (2)离子迁移（电解液内部） ①电解池：阳阴相吸—— 阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动； ②对比原电池：阳离子移正极、阴离子移负极； ③对比：充、放电时同种离子迁移方向相反。 (3)电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→电解池阴极→电源极。 二、阳极、阴极放电顺序 1.阳极（失电子，氧化反应，分活性 / 惰性电极） ① 惰性电极（Pt、Au、石墨 C）：仅溶液中阴离子放电 阴离子放电顺序：阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。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 活性阳极（除 Pt、Au 以外金属：Cu、Fe、Zn、Ag 等）：金属电极优先失电子溶解，强于一切阴离子！ 2.阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。 ①Al及活泼金属阳离子水溶液中永不放电，水电离H+优先得电子，析出H2； ②Fe3+优先于Cu2+，还原生成Fe2+，不是Fe单质。 三、用惰性电极电解电解质溶液的规律 1.电解溶剂水型 电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH变化 电解质溶液复原 含氧酸，如H2SO4 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 减小 加水 可溶性强碱，如NaOH 增大 活泼金属含氧酸盐，如KNO3 不变 2.电解溶质型 电解质 类型 电极反应式及总反应式 电解质 溶液浓度 溶液 pH变化 电解质 溶液复原 无氧酸，如HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 减小 增大 通入 HCl 气体 不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加入 CuCl2 固体 3.电解溶质和溶剂水型，生成H2和碱（析氢生碱型）： 电解质 (水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质 溶液浓度 溶液 pH变化 溶液 复原 活泼金属的无氧酸盐 (如NaCl) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新 电解质 增大 通入 HCl 气体 4.电解溶质和溶剂水型，生成O2和酸（放氧生酸型） 电解质 (水溶液) 电极反应式 及总反应式 电解质 浓度 溶液 pH变化 溶液 复原 不活泼金属的含氧酸盐[如CuSO4] 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新 电解质 减小 加CuO 或CuCO3 四、三大工业电解应用 1.氯碱工业——电解饱和食盐水，制取烧碱、氯气和氢气 （1）原理：在食盐水的电解过程中，由于阴极区H+浓度变小，OH—浓度不断增大，生成的OH—向阳极移动，会和阳极产生的氯气发生反应Cl2 +2NaOH =NaCl + NaClO + H2O，另外阳极产生的氯气和阴极产生的氢气会发生反应生成氯化氢，为阻止OH—向阳极移动，同时避免生成的氢气和氯气接触，工业上通常离子交换膜将两极分开，使用的离子交换膜是阳离子交换膜，它只允许阳离子(如Na＋)通过，能阻止阴离子(如Cl－)及分子(如Cl2)通过，这样既避免了Cl2与H2混合光照下发生爆炸，又防止了Cl2与NaOH溶液的反应，从而得到烧碱、氯气和氢气。 (2)两极室放入的原料：阳极室是精制后的饱和食盐水；阴极室是稀的NaOH溶液。 (3)食盐水必须精制的原因是防止食盐中的杂质离子(如Ca2＋、Mg2＋等)与OH－反应生成沉淀而堵塞交换膜，导致无法制得烧碱。精制食盐水的方法(除去食盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO) 除上述操作顺序外，还可以是②→①→③→④或①→③(去掉过滤)→②(增加过滤)→④。 (4)电极反应式 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应) (5)总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 2.电镀与电解精炼 电镀 电解精炼铜 概念 应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方法 利用电解方法提取纯金属的技术。其基本原理是通过电解过程，利用不同元素在阳极溶解或阴极析出难易程度的差异，从而提取纯金属 装置示意图 待镀件作阴极，镀层金属（铜）作阳极，含有镀层金属离子（铜离子）的溶液作为电解液 粗铜作为阳极，纯铜作为阴极，含有铜离子的溶液作为电解液。 工作原理 电镀时，一般用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，把待镀的金属制品浸入电镀液中，与直流电源的负极相连，作为阴极；把镀层金属作为阳极，与直流电源的正极相连，通入低压直流电，阳极金属铜溶解，成为铜离子，移向阴极，铜离子在阴极获得电子被还原成金属铜，覆盖在待镀金属表面 粗铜中往往含有锌、铁、镍、金等多种金属，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序中铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+,但是它们的阳离子比Cu2+难还原，所以Zn2+、Fe2+、Ni2+并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解质溶液里。而位于金属活动性顺序中铜之后的金属如银、金等金属杂质，因为银、金的失电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子，所以以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥(阳极泥可作为提炼金、银等费重金属的原料)。 电极反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Fe-2e-=Fe2+、 Ni-2e-=Ni2+,Cu－2e－===Cu2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度不变 CuSO4溶液的浓度变小 说明 电镀装置的构成，一般用镀件做阴极，镀层金属做阳极，含有镀层金属离子的盐溶液做电镀液。 在铜的电解精炼过程中，作为阳极的粗铜不断溶解，铜在阴极上不断析出，结果使粗铜变成精铜，其纯度可达到99.95%—99.98%，完全达到做导线的要求。 注意：电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 3.电冶金 K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。 电解冶炼 冶炼钠 冶炼镁 冶炼铝 电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na 阳极：2Cl－2e－===Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al 总反应 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2熔融Mg＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 【特别提醒】(1)氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。 (2)电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。 (3)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。 五、电解池电极反应式的书写模式： 1.解题流程 2.阳极阴离子放电次序： 【特别提醒】微粒的浓度也会影响放电的顺序，如电镀锌时，溶液中C(Zn2+)>C(H+),放电次序 Zn2+>H+。 3.电解池中电极反应式的书写方法 (1)书写步骤 ①首先注意阳极是活性材料还是惰性材料。 ②分析确定溶液中所有阴阳离子并清楚放电顺序。 ③根据放电顺序分析放电产物。 a.阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。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。 b.阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 ④根据电解质溶液的酸碱性确定电极反应式中是否有H＋、OH－或H2O参与；最后配平电极反应式。 (2)介质对电极反应式的影响 中性溶液 反应物若是H+得电子或OH-失电子,则H+或OH-均来自水的电离，全部写成H2O 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH- 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H+ 水溶液 不能出现O2- (3)电极产物的溶解性对电极反应式的影响。 电解MgCl2溶液时的阴极反应式应为：Mg2＋＋2H2O＋2e－===Mg(OH)2↓＋H2↑，而不是2H＋＋2e－===H2↑。 总反应离子方程式为：Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑。 不能把电解MgCl2溶液的离子方程式写成：2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑，忽视了生成难溶的Mg(OH)2。 六、离子交换膜在电化学中的综合应用 1．离子交换膜的作用 (1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素(如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的H2混合发生爆炸)。 (2)用于物质的分离、提纯等。 (3)用于物质的制备。 2．离子交换膜的类型 根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中主要出现过阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜、双极膜四种。阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，质子交换膜只允许质子(H＋)通过。 3．离子交换膜类型的判断 根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜的类型： (1)首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余。 (2)根据溶液呈电中性，判断出离子移动的方向，从而确定离子交换膜的类型。 4．定量关系 外电路电子转移数＝通过隔膜的阴、阳离子带的负或正电荷数。 5．解答步骤 第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜、质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。 第二步，写出电极反应式。判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。 第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 七、解题通用四步流程（所有电解装置通用） 1.看装置：有无外接电源，识别电极、电解液、离子交换膜； 2.定阴阳极：依据电源接线判断； 3.写电极反应：结合电极类型、放电顺序、介质、交换膜； 4.判变化：离子移动、两极 pH、产物、定量计算。 题型01 常规电解池分析 【典例1】（25-26高二下·江苏·阶段检测）近日，武汉大学研究了一种电化学分解甲烷源(ESM)的方法，实现了以节能、无排放和无水的方式生产氢气，反应机理如图所示。下列说法正确的是 A．Ni电极连接电源的正极 B．反应过程中，不需要补充 C．Ni-YSZ电极的电极反应为： D．理论上每生产11.2LH2，电路中转移2mole- 【答案】B 【分析】该装置中有外接电源，因此装置为电解池。分析两极中物质的变化，在Ni电极，CO得电子，发生还原反应生成C单质，因此Ni电极为电解池的阴极，Ni-YSZ电极为电解池的阳极，CH4发生氧化反应生成CO2，据此分析。 【解析】A．据分析可知，Ni电极发生还原反应，作电解池的阴极，与电源的负极相连，A错误；B．反应过程中，CH4在阳极发生氧化反应，结合O2-离子生成CO2，CO2再与O2-结合生成，在阴极发生还原反应生成C，因此在反应过程中，作为电荷和元素的载体，总量保持不变，始终在循环使用，不需要补充，B正确；C．Ni-YSZ电极作阳极，CH4失去电子发生氧化反应，生成CO2和H2，碳元素化合价：-4→+4，氢元素化合价：+1→0，电极反应式为：，C错误；D．题中未指明温度和压强是否为标准状况，因此无法使用标准状况下的气体摩尔体积进行计算，因此无法计算电路中转移的电子的物质的量，D错误；答案选B。 【对练1】（25-26高二下·江苏盐城·期末）用溶液吸收烟气中的，所得的吸收液主要成分为，将吸收液通入如图所示的电解槽进行再生并制得浓硫酸。下列说法正确的是 A．M极与电源的正极相连 B．a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 C．N极发生的反应为 D．当M极产生11.2 L（标况）时，N极生成的数目为 【答案】D 【分析】Ⅰ室电极M上生成，发生还原反应：，因此M为阴极，接电源负极；N电极为阳极，接电源正极，在阳极被氧化为：，Ⅲ室得到浓硫酸；分析离子交换膜Ⅰ 室阴极生成，Ⅱ室中的通过a 阳离子交换膜进入Ⅰ室，再生得到再生液；Ⅱ室中的通过b阴离子交换膜进入Ⅲ室，在阳极氧化为硫酸根，与形成浓硫酸。 【解析】A．M极生成，是得电子发生还原反应，因此M是阴极，应与电源负极相连，A错误；B． II室（吸收液室）中，阳离子（）需要透过交换膜进入I室，因此是阳离子交换膜；阴离子（）需要透过交换膜进入III室被氧化，因此是阴离子交换膜，B错误；C． N是阳极，发生失电子的氧化反应，正确反应是：，C错误；D．标况下物质的量为，生成共转移电子；从价被氧化为价生成，每生成转移电子，因此转移电子时，生成，数目为，D正确；故选D。 【对练2】（25-26高二下·江苏扬州·期末）硫酸盐还原菌(SRB)可以处理含Cu2+酸性硫酸盐废水，结合电解法可同时实现有机废水(用含CH3COO-的溶液模拟)的处理，原理如题10图所示，下列说法正确的是 A．电极a与直流电源的正极相连 B．电解时，H+向电极b移动 C．电解后，该酸性硫酸盐废水的pH增大 D．电极b上产生0.1 mol CO2时，可产生4.8 g CuS 【答案】C 【分析】电极b上转化为，C元素化合价升高，失电子，故b为阳极，与电源正极相连；a为阴极，与电源负极相连。 【解析】A．电极a为阴极，应与直流电源负极相连，A错误；B．电解池中阳离子向阴极移动，应向电极a移动，B错误；C．外电路每转移电子，就有通过质子交换膜从阳极迁移到阴极区，阴极反应之一为，另一个反应为，根据转移电子数等于移动的电荷数，故转移来的恰好参与了两个电极反应，故硫酸盐废水的浓度是由于极反应生成了水导致浓度降低，pH增大，C正确；D．阳极反应为，生成时转移电子；被还原为时，每生成转移电子，故转移电子时生成，质量为，但因为存在你竞争反应导致产生的CuS小于4.8g，D错误；故选C。 题型02 经典工业电解模型分析 【典例2】（25-26高二下·四川眉山·期末）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过，下列说法错误的是 A．X、Y分别为、 B．燃料电池B中负极的电极反应式为： C． D．每产生标准状况下22.4 L X气体，理论上消耗 【答案】C 【解析】A．电解饱和食盐水，阳极上失去电子变为，阴极上水电离产生的得到电子变为，同时在阴极附近产生，反应产生的可作为燃料电池的原料，故X是，Y是，A正确； B．在燃料电池中，通入燃料的电极为负极，失去电子变为，再与溶液中的结合形成，故燃料电池中负极的电极反应式为 ，B正确；C．在燃料电池B中，正极区通入空气，发生反应生成氢氧根离子；同时，为了维持电荷平衡，负极区的钠离子会通过阳离子交换膜迁移至正极区，这导致正极区（即流出b%溶液的一侧）的NaOH物质的量增加，浓度升高，因此应该是b% >a%，C错误；D．根据电子转移守恒，X气体为，标况下 22.4 L ，生成 1 mol转移 2 mol 电子，在燃料电池中，消耗 1 mol需要转移 4 mol 电子，因此转移 2 mol 电子理论上消耗的为 ，D正确；故选C 【对练1】（25-26高二下·湖南长沙·阶段检测）用如图所示装置探究原电池、电解池的工作原理，随着反应的进行钴电极逐渐增重。下列说法正确的是 A．Co作阳极 B．乙装置中的从右向左移动 C．石墨极电极反应式： D．Ⅲ室中若生成0.2 mol Co，则右室溶液质量减少12.8 g 【答案】B 【分析】根据图信息可知，石墨和Co都属于惰性电极，所以甲为电解池，乙为原电池。乙中Zn为负极，Cu为正极，甲中石墨为阳极，Co为阴极。 【解析】A．Co与原电池负极相接，为阴极，A项错误；B．乙装置是原电池，在工作时阴离子向负极移动，即从右向左移动，B项正确；C．石墨极电离出来的放电，，C项错误；D．若生成0.2 mol Co，则有0.4 mol 通过电路，在乙图中，右室0.2 mol 移入左室，0.2 mol 转化为Cu析出，溶液质量减少96 ×0.2 mol+64 ×0.2 mol=32 g，D项错误；故选B。 【对练2】（25-26高二下·吉林·阶段检测）利用如图所示装置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 B．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 C．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4 D．若Z为AgNO3，X、Y均为石墨，电解过程中Y电极质量增大 【答案】D 【分析】该装置为电解池，X极为阳极，Y极为阴极。 【解析】A．氯碱工业上，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，阴极附近得到氢氧化钠，即Y附近能得到氢氧化钠，A错误；B．电镀工业上，阴极Y是待镀金属，阳极X是镀层金属，B错误；C．铜的精炼中，阳极X是粗铜，阴极Y是纯铜，硫酸铜溶液作电解质溶液，C错误；D．利用石墨作电极，电解溶液，Y极为阴极，电极反应方程式为：，故电解过程中Y电极质量增大，D正确；故答案选D。 题型03 离子交换膜多室电解装置分析 【典例3】（2026·江苏连云港·三模）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl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．I为阳离子交换膜，III为阴离子交换膜 B．电极b上发生的电极反应式为： C．须在3室中加入海水，电解池工作一段时间后，3室中可以得到淡化海水 D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上消耗标准状况下 【答案】D 【分析】该装置为电解池，电极a与外接电源负极相连作阴极，电极反应为；电极b与外接电源正极相连作阳极，发生氧化反应，电极反应为。该电解池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，电解池中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，阳极有大量，所以阳极的通过离子交换膜Ⅲ向左移动，通过离子交换膜Ⅱ向右移动，在离子交换膜Ⅱ、Ⅲ之间得到，同时要淡化海水，所以离子交换膜Ⅰ、Ⅱ间的阴、阳离子向两侧移动，即通过离子交换膜Ⅰ向左移动，通过离子交换膜Ⅱ向右移动，离子交换膜Ⅰ、Ⅱ间得到淡化的海水，故离子交换膜Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜。 【解析】A．由分析知，I为阳离子交换膜，通过离子交换膜Ⅰ向左移动；III为阳离子交换膜，通过离子交换膜Ⅲ向左移动，A错误；B．由分析知，电极b与外接电源正极相连作阳极，发生氧化反应，电极反应为，B错误；C．由分析可知，应在2室中加入海水以进行淡化，而3室用于收集，离子浓度会增大，无法得到淡化水，C错误；D．每脱除58.5 g NaCl，电路中转移1 mol电子，根据a电极反应：计算可知，消耗，标准状况下体积为，D正确；故选D。 【对练1】（24-25高二下·江苏南通·期中）以甲烷燃料电池为电源电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图所示，下列叙述错误的是 A．燃料电池通入氧气的电极接电解池的X电极 B．N室中：a%>b% C．膜I、III为阳离子交换膜，膜II为阴离子交换膜 D．理论上每生成1mol产品，需消耗甲烷的体积为2.8L(标况) 【答案】B 【分析】M室中石墨电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H+，原料室中的通过Ⅱ膜进入产品室，M室中氢离子通入Ⅰ膜进入产品室，结合得到H3BO3，原料室中的Na+通过Ⅲ膜进入N室，N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH-，溶液中c(NaOH)增大。 【解析】A．燃料电池通入氧气的电极为正极，接电解池的阳极，而N室中石墨为负极，解电解池的阴极，即X电极为阳极，Y电极为阴极，故A正确；B．N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH-，原料室中的钠离子通过Ⅲ膜进入N室，溶液中c(NaOH)增大，所以N室：a%<b%，故B错误；C．原料室中的通过Ⅱ膜进入产品室，M室中氢离子通入Ⅰ膜进入产品室，原料室中Na+的通过Ⅲ膜进入N室，则Ⅰ、Ⅲ为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，故C正确；D．理论上每生成1molH3BO3，则M室中就有1mol氢离子通入Ⅰ膜进入产品室即转移1mole-，甲烷在燃料电池中发生电极反应消耗1molCH4转移8mole-，则转移1mole-应该消耗molCH4标准状况下2.8L，故D正确；故答案为B。 【对练2】（25-26高二下·广东广州·阶段检测）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 【解析】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。 题型04 新型创新情境电解装置分析 【典例4】（25-26高二上·江苏·期末）羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂，在直流电源的作用下，利用如图所示装置处理含苯酚废水和含甲醛废水(已知：在膜a、b间解离为和)。下列说法错误的是 A．直流电源的右端是正极 B．阳极的电极反应式为： C．每处理9.4 g苯酚，理论上有2.8 mol 透过膜b D．电解质的作用是可以增强溶液的导电能力 【答案】C 【分析】由图可知，M极 得电子生成 ，发生还原反应，为阴极，连接电源负极，N极 失电子生成 ，发生氧化反应，为阳极，连接电源正极。 【解析】A．由分析可知，N极 失电子生成 ，发生氧化反应，为阳极，连接电源正极，A正确；B．阳极（N极）发生氧化反应， 失电子生成 ，电极反应式为： ，B正确；C．苯酚（ ）被氧化为 ，碳元素平均化合价从 升至 ，苯酚的物质的量为 ，则失去电子总量为 ，理论上有2.8 mol 透过膜a移向阳极区(N)，C错误；D．是强电解质，可提供自由移动的离子，增强溶液导电能力，D正确；故答案选C。 【对练1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）用纳米作催化剂，常压下电化学合成氨的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．镍合金连接外接电源的正极 B．从镍合金向片运动 C．镍合金上电极反应式为： D．反应中，标准状况下每生成同时得到 【答案】D 【分析】由图可知，镍合金上氮气转化为氨气，化合价降低，得到电子，发生还原反应，故镍合金为阴极，电极反应式为，Pt片转化为，化合价升高，失去电子，故Pt片为阳极，电极反应式为，据此回答。 【解析】A．由分析知，镍合金为阴极，接外接电源的负极，A错误；B．由分析知，Pt片为阳极，电解池中阳离子移向阴极，所以从片向镍合金运动，B错误；C．由分析知，镍合金上电极反应式为，C错误；D．由分析知，每生成1个氧气失去4个电子，每生成1个氨气得到3个电子，生成失去电子的物质的量为=1.2 mol，根据得失电子守恒知，生成氨气的物质的量为，在标准状况下的体积为=，D正确；故答案选D。 【对练2】（25-26高二下·广东深圳·期末）利用电催化技术，将5-羟甲基糠醛(HMF)高效转化为高附加值的2，5-呋喃二甲醛(DFF)，工作原理如下图所示。双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．电解过程中，双极膜中解离出的向极迁移 B．产生气体，双极膜中解离了 C．b极的电极反应式为 D．一段时间后，阴极区变大，阳极区变小 【答案】D 【分析】HMF在极被氧化为，阳极发生氧化反应，因此是阳极，是阴极。 【解析】A．电解池中阳离子向阴极移动，a为阴极，因此双极膜解离出的向a极迁移，A正确；B．气体X为阴极生成的，生成转移电子，每转移电子双极膜解离，因此解离，质量为，B正确；C．b为阳极，HMF失2个电子氧化为DFF，同时生成，电极反应式，符合反应规律，C正确；D．阴极区发生反应，浓度增大，pH变大；阳极区生成的与双极膜迁移过来的反应生成水，浓度降低，pH变大，因此D错误；故答案选D。 题型05 多池串联混合装置分析 【典例5】（25-26高二下·江苏南京·阶段检测）用水介质电池电解含尿素的碱性废水，装置如图所示（电极c为Zn，a、b、d均为惰性电极，双极膜为阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成）。下列说法正确的是 A．c为原电池的正极 B．电极a的电极反应式： C．装置Ⅱ中d极室一侧的双极膜为阳离子交换膜 D．相同条件下装置Ⅰ中生成和H的体积比为 【答案】C 【分析】装置Ⅱ是原电池：c为Zn，发生氧化反应：，所以c是负极；d为正极，CO2被还原为CH4。装置I是电解池：a为阳极，电极反应式为：，b为阴极，电极反应式为：，由分析解题。 【解析】A．Zn 在装置Ⅱ中失去电子，发生氧化反应，所以c是负极，A错误；B．由分析，碱性条件下，产物中不能出现CO2，应生成碳酸根离子，所以a的电极反应式为：，B错误；C．d极发生反应：，需要H+参与反应，双极膜解离产生H+和OH-，H+需要通过阳离子交换膜进入d极室参与反应，C正确；D．阳极每生成1 mol N2，转移6 mol电子，阴极每生成1 mol H2，转移2 mol电子，根据电子守恒，转移6 mol电子可以得到1 mol N2与3 mol H2，生成和H2的体积比为，D错误；故答案选C。 【对练1】（25-26高二下·湖南衡阳·期末）某课题组通过电解技术从海水富集锂元素的装置如图所示。接通K1，MnO2电极从模拟海水中吸收Li+；断开K1，接通K2，乙室富集Li+。下列叙述错误的是 A．电极Y应接电源的负极 B．接通K1后一段时间，甲室pH一定不变 C．接通K2时的阳极反应式： D．膜b为阳离子交换膜，允许Li+通过 【答案】B 【分析】接通K1，MnO2电极从模拟海水中吸收Li+，MnO2电极发生还原反应，为阴极，电极X为阳极，发生氧化反应：；接通K2，乙室富集Li+，Li+通过离子交换膜b移向乙室，乙室为阴极，发生还原反应生成氢气，MnO2电极发生氧化反应，是阳极，以此解题； 【解析】A．接通K2，MnO2一侧电极反应式如下：，发生氧化反应，则Y电极发生还原反应，连接电源负极，A正确；B．接通K1，MnO2一侧电极反应式如下：，发生还原反应；若X为惰性电极，则电极反应式为，生成H+离子，则甲室pH会减小，B错误；C．接通K2，MnO2一侧发生氧化反应，电极反应式如下：，C正确；D．从中间室经膜b迁入乙室，膜b必须允许阳离子通过，为阳离子交换膜；D正确；答案选B。 【对练2】（25-26高二下·广西柳州·期末）我国科研工作者设计了一种如图所示的Mg-海水电池驱动海水(pH=8.2)电解系统，在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是 A．电极1为负极 B．右侧装置中的OH-向电极3迁移 C．左侧装置总反应为 D．理论上，外电路每通过电子，可产生 【答案】D 【解析】A．电极1上Mg失电子转化为，发生氧化反应，为原电池负极，A正确；B．右侧为电解池，电极3连接原电池正极，为电解池阳极，阴离子向阳极（电极3）迁移，B正确；C．左侧原电池负极反应为，正极反应为，总反应为，C正确；D．阳极生成的反应为，每生成1mol 需要转移4mol电子，故外电路通过2mol电子时，仅生成0.5mol ，D错误；故答案选D。 1．（25-26高二下·江苏无锡·期末）全钒液流电池是一种新型电化学储能装置，其电池反应式为：，装置如图所示。下列说法正确的是 A．关闭、打开，该装置将电能转化为化学能 B．该装置中的质子交换膜可用阳离子交换膜替代 C．放电时，负极的电极反应式为： D．充电时，每转移电子，理论上有由室移向室 【答案】D 【分析】 放电（原电池，接负载，打开关闭）时，中为价，得电子生成（为价），因此A室电极为放电时的正极；中为价，失电子生成（为价），因此B室电极为放电时的负极。充电（电解池，接电源，打开关闭）时，A室为阳极，B室为阴极。 【解析】A．关闭、打开时，装置连接负载，处于放电过程，将化学能转化为电能，A错误；B．若用阳离子交换膜替代质子交换膜，钒的阳离子（、等）可通过交换膜，造成电解液交叉污染，降低电池效率，不能替代，B错误；C．放电时负极发生失电子的氧化反应，电极反应为，C错误；D．充电时A室为阳极，B室为阴极，阳离子向阴极移动，每转移1 mol电子，为平衡电荷，有1 mol H+由A室移向B室，D正确；故选D。 2.（25-26高二下·江苏盐城·期末）一种电解耦合吸收装置可去除NOx，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．Pt电极I与直流电源正极相连 B．电解过程中，右极室的pH会逐渐增大 C．使用阴离子交换膜会降低HSO转化效率 D．若NOx为NO，吸收塔中每去除22.4 LNO时可生成2 molHSO 【答案】D 【分析】图中装置有电源，所以是电解池，根据左侧电极生成氧气可知此电极为阳极，则右侧电极为阴极；再根据图中进出的反应物和生成物可得电极反应：阳极：2H2O-4e-=O2↑+4H+；阴极：2HSO+2e-+2H+=S2O+2H2O，据此回答问题。 【解析】A．由分析知左侧Pt电极I为阳极，所以与电源正极相连，A正确；B．根据电极反应式可知右侧电极消耗氢离子且生成水，会使氢离子浓度减小，则右极室的pH会逐渐增大，B正确；C．使用阴离子交换膜，在电场的作用下，右极室的HSO会通过阴离子交换膜迁移到左极室而在左侧被氧化，导致其转化效率降低，C正确；D．根据得失电子守恒，NO会被还原为N2可得关系式：NO~2HSO，每消耗1 mol NO转移2 mol e-，生成2 mol HSO，但此项未说明是否在标准状况下，无法计算，D错误；故答案选D。 3.（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。 【解析】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。 4.（25-26高三下·江苏南京·阶段检测）科学家设计的一种Li-CO2二次电池装置如下图所示，总反应为。下列说法正确的是 A．X可以是H2O B．放电时，Li+通过交换膜从右室移向左室 C．充电时，碳纳米管接电源正极 D．充电时，外电路每转移0.4 mol电子，出气口放出6.72 L CO2 【答案】C 【分析】放电时为原电池，充电时为电解池。根据总反应，放电时Li被氧化，CO2被还原，Li电极为负极，碳纳米管是正极；充电时，C被氧化，Li2CO3被还原，分别生成CO2和Li，Li电极是阴极，碳纳米管是阳极。 【解析】A．电极材料Li非常活泼，能与水发生剧烈反应，会导致电池无法正常工作，甚至可能引发危险。因此，X溶液不能是水溶液，必须是非水溶剂，A错误；B．放电时，Li电极是负极，发生氧化反应： ，生成的Li+需要通过Li+交换膜迁移到正极(右室)，以维持电荷平衡。因此，Li+应从左室(负极区)移向右室(正极区)，而不是从右室移向左室，B错误；C．由分析可知，充电时，原电池的正极(碳纳米管电极)变为阳极，需要连接电源的正极，C正确；D．题目未给出气体所处的状态为标准状况，无法计算CO2的体积，D错误；故选C。 5.（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。 【解析】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。 6.（24-25高二下·江苏徐州·期末）研究发现，金属钙可用于电化学驱动将还原为，原理如图所示。已知：电解质溶液由和溶于有机溶剂形成。下列说法不正确的是 A．电解时在阳极发生氧化反应 B．生成的离子方程式： C．理论上电解一段时间后浓度基本不变 D．用代替更有利于生成 【答案】D 【分析】该装置为电解池，氢气转化为氢离子，通入H2的电极为阳极，N2最终转化为NH3，通入N2的电极为阴极。 【解析】A．根据分析，通入H2的电极为阳极，在阳极发生氧化反应，A正确；B．由图可知，生成的离子方程式：，B正确；C．在电解池中，存在着C2H5OHC2H5O-、C2H5O-C2H5OH的循环，且消耗量等于生成量，理论上电解一段时间后C2H5OH浓度基本不变，C正确；D．钙与水反应，不能用代替，D错误；故选D。 7.（24-25高二下·江苏扬州·期末）一种电解制取的装置如图所示。下列说法正确的是 A．电极b与直流电源的正极相连 B．透过阳离子交换膜由a极区移至b极区 C．电极a上发生的反应为： D．电解过程中每转移2mol电子，可获得 【答案】B 【分析】本题考查电解池工作原理，b极区生成H2，为H2O得电子生成，故电极b为阴极，与直流电源的负极相连，电极a与直流电源的正极相连为阳极。 【解析】A．经分析，电极b作阴极，与直流电源的负极相连，A错误；B．阳离子透过阳离子交换膜向阴极移动，故透过阳离子交换膜由a极区移至b极区，B正确；C．电极a上发生的反应为：，C错误；D．H2体积未指明温度和压强，无法计算体积，D错误；故答案为B。 8.（24-25高二上·江苏苏州·期中）提供几组常见的实验装置示意图，下列有关叙述正确的是 A．装置①中阳极上有红色物质析出 B．装置②中的铜片应与直流电源的负极相连 C．装置③中，若电解液为KOH溶液，则电极a的反应式： D．装置④中，CuSO4溶液的浓度始终不变 【答案】C 【解析】A．装置①为电解池，阳极发生失电子的氧化反应，即，无红色物质析出，A错误；B．装置②为电镀装置，铜为镀层金属，故铜片为阳极，应与直流电源的正极相连，B错误；C．装置③为碱性氢氧燃料电池，电极a为负极，故电极反应式为，C正确；D．装置④为电解精炼铜装置，因阳极为粗铜，会有一些其他金属在阳极放电，导致硫酸铜溶液浓度略微减小，故D错误；故选C。 9.（24-25高二下·江苏·期末）微酸性次氯酸水广泛应用于果蔬、医疗器械等的消毒，具有安全环保的特点。市面上出现一种家用电解装置制备微酸性次氯酸水的电解设备(装置如图所示)。电解过程中，下列说法正确的是 A．电极N上发生还原反应 B．a、b均为阳离子交换膜 C．电极M的电极反应式：2H++2e-=H2↑ D．反应中每生成1 mol HClO，转移电子数约为2×6.02×1023 【答案】D 【分析】由图可知，右室的电解质是水，制备的产品是微酸性次氯酸水，说明氯离子向右室迁移，故电极N为阳极，电极反应式为2Cl--2e-═Cl2↑，后发生反应Cl2+H2O=H++Cl-+HClO，电极M为阴极，电极反应式为2H2O+2e-═H2↑+2OH-，据此作答。 【解析】A．由分析可知，电极N为阳极，发生氧化反应，A错误；B．氯离子要向右侧移动，则b为阴离子交换膜，B错误；C．电极M为阴极，水在阴极放电，电极反应式为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-，C错误；D．结合分析可知每生成1mol次氯酸转移2mol电子，即转移电子数为2×6.02×1023，D正确；故选D。 10.（25-26高二上·江西九江·期末）某同学设计了甲醇燃料电池，并将其用于氯碱工业和粗铜的精炼原理的探究，装置如下图所示，其中乙装置中为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是 A．通入甲醇的一极为负极，发生的电极反应为 B．反应一段时间后，取少量铁电极区的溶液于试管中，加入溶液，有蓝色沉淀生成 C．可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验装置乙中C电极的产物 D．反应一段时间后，丙装置中两电极的质量变化量相等 【答案】C 【分析】甲装置为甲醇燃料电池，通入氧气的一极发生还原反应，为电极的正极，投放甲醇燃料的为电极的负极；乙装置为电解饱和氯化钠的装置，根据串联电池中，电子的转移，可知Fe电极为阴极，C极为阳极；丙装置为电解精炼铜的装置，精铜为阴极，粗铜为阳极 【解析】A．电解质为KOH溶液，甲醇负极反应不会生成，产物应为，正确电极反应为，A错误；B．Fe电极连接燃料电池的负极，为乙装置的阴极，阴极发生，Fe不参与反应，溶液中没有生成，加入不会产生蓝色沉淀，B错误；C．C电极连接燃料电池的正极，为乙装置的阳极，阳极反应为，可以氧化生成，使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，因此可以用该试纸检验，C正确；D． 丙为粗铜精炼，粗铜（阳极）中含有比铜活泼的杂质（如Zn、Fe），电解时活泼杂质优先放电溶解，阴极（精铜）只析出Cu，转移相同物质的量电子时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，D错误；故选C。 11.（2026·浙江温州·二模）下图甲是处理废水中的氯乙烯()的微生物电池装置，图乙是同时利用此装置在铁上镀铜。下列说法不正确的是 A．该电池工作时可能需要对其进行散热处理 B．M极的电极反应为： C．理论上极消耗氯乙烯，则电极减少 D．乙中的溶液换成铜氨溶液可使镀层更光亮 【答案】C 【分析】甲为微生物原电池，氯乙烯在M极发生氧化反应，因此M是负极，氯乙烯中C元素的平均化合价为-1，一分子氯乙烯被氧化为二氧化碳时失去10个电子，电极方程式为：，N是正极，电极方程式为：；乙为铁上镀铜，镀层金属Cu作阳极（接电源正极），待镀铁件作阴极（接电源负极）。 【解析】A．原电池工作过程中伴随能量变化，部分化学能转化为热能，可能导致温度升高影响微生物活性，因此工作时需要散热处理，A正确；B．M极氯乙烯失电子被氧化为，配平后电极反应为：，电荷、原子均守恒，B正确；C．1 mol氯乙烯反应转移10 mol电子，因此0.1 mol氯乙烯反应转移1 mol电子；Cu电极为阳极，发生反应；，转移1 mol电子时，溶解Cu的物质的量为0.5 mol，质量为，即Cu电极减少32 g，不是6.4 g，C错误；D．铜氨溶液中以络合离子形式存在，游离浓度低，Cu沉积速率慢，能得到更均匀光亮的镀层，D正确；故选C。 12.（25-26高二下·浙江舟山·阶段检测）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 【解析】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；故答案为：D。 13.（25-26高二上·浙江温州·期末）在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如图，下列说法不正确的是 A．X电极是阳极，发生氧化反应 B．Y电极的电极反应式为： C．离子交换膜为阳离子交换膜 D．若X、Y电极都用铁棒，可提高氯碱工业电解效率 【答案】D 【解析】A．X电极连接电源正极，为阳极，阳极发生氧化反应，A正确；B．Y电极连接电源负极，为阴极，阴极上水电离出的得电子生成，电极反应式为，B正确；C．离子交换膜需允许通过到阴极区生成NaOH，同时阻止和混合反应，为阳离子交换膜，C正确；D．若X（阳极）用铁棒，Fe会优先失电子被氧化，即，从而无法得到氯气，且铁棒会被腐蚀，因此不能提高氯碱工业电解效率，反而会影响产品纯度和设备寿命，D错误；故选D。 14.（25-26高二上·河南鹤壁·期末）电化学原理在化学工业中有着广泛应用。某电化学装置如图所示，甲池为甲烷燃料电池。 回答下列问题： (1)①甲池中Pt(Ⅱ)电极是_______(填“正”或“负”)极，电极的电极反应式为_______。 ②f的化学式为_______，生成c的电极反应式为_______，当甲池消耗1molb时，理论上通过交换膜的质量为_______g。 (2)将甲池与丙池相连，若在铁上镀锌，X电极为锌电极，A溶液为溶液，则铁电极上发生_______(填“氧化”或“还原”)反应，电镀中X电极与铁电极质量变化值理论上_______(填“相等”或“不相等”)。 (3)若丙池中A为NaOH，可制取新型水处理剂，写出铁电极的电极反应式：_______。 【答案】(1)正 NaOH 92 (2)还原 相等 (3) 【分析】根据乙池中向右边移动可知，乙池右侧为阴极，左侧为阳极，因此甲池中为负极，为正极。 【解析】（1）①甲池为甲烷燃料电池，通入的为负极，通入（或空气）的为正极。（负极）上，在碱性条件下被氧化为，电极反应式； ② 乙池中，左侧石墨电极连接燃料电池正极，为阳极，右侧为阴极。阴极（右侧）反应：，因此生成的为；阳极（左侧）反应：，因此生成的为，电极反应式为；当甲池消耗时，电路中转移电子。乙池中，为维持电荷平衡，每转移电子，有通过离子交换膜移向阴极，因此转移电子时，通过交换膜的物质的量为，质量为； （2）铁上镀锌时，镀层金属作阳极（电极），镀件铁作阴极。铁电极（阴极）上，溶液中的得电子生成，发生还原反应。电镀过程中，阳极（电极）溶解的与阴极（铁电极）析出的物质的量相等，因此两电极的质量变化值理论上相等； （3）丙池中为溶液，铁电极为阳极，被氧化为，电极反应式。 15.（25-26高二上·吉林·期末）按要求回答下列问题。 (1)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为。 ①放电过程中，向___________(填“负极”或“正极”)移动。 ②电路中每转移0.2 mol电子，理论上生成___________gPb。 (2)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如甲图所示。 ①a电极为___________(填“正极”或“负极”)； ②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因是___________。 (3)乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。装置乙中的阳极反应式为___________。 (4)丙图是一种可以在铁牌表面电镀一层银的电镀装置，装置丙中的A溶液为___________，电镀一段时间后A溶液浓度___________(填“变大”、“变小”或“不变”)。 【答案】(1)正极 20.7 (2)负极 发生反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充 (3) (4)溶液 不变 【解析】（1）①放电过程中作为原电池，阳离子向正极移动，则向正极移动； ②根据方程式，电路中每转移0.2 mol电子，生成0.1 mol Pb，即理论上生成Pb的质量为：； （2）①由图可知，a极通入NH3，NH3转化为N2，化合价升高，a电极发生的是氧化反应，所以a电极为负极； ②b电极为正极，电极反应为：，总反应方程式为，过程中有水生成，一段时间后，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，要向装置中补充KOH。 （3）电解饱和食盐水，阳极发生氧化反应，放电，该电极的电极反应式为； （4）丙图是电镀装置，装置丙中的A溶液为含镀层金属的盐溶液，A是溶液，银电极中银单质溶解为银离子，银离子移动到阴极生成银单质，电镀一段时间后A溶液浓度不变。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 有关电解装置分析 重难目标 1. 理解电解池工作原理，明确电能转化为化学能的本质；熟练掌握阴阳极判定、电子/电流/离子移动规律；区分电解池与原电池核心差异，突破“电极判断、粒子流向”易混难点。 2. 熟记阴阳离子放电先后顺序，能结合电解质溶液、电极材料（惰性/活性）判断电极产物；突破活性阳极优先放电、含氧酸根不放电、水电离离子参与放电的复杂情境难点。 3. 结合酸性、碱性、熔融盐、离子交换膜体系，规范书写各类电解装置的电极反应与总反应；攻克陌生工业电解、多室隔膜装置的方程式配平难点，规避介质不匹配、产物写错等常见错误。 4. 掌握氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电解冶炼活泼金属四类经典模型的装置特点、产物规律与溶液变化；能迁移应用到新型电解制备物质情境，提升工业情境信息提取与原理应用能力。 5. 掌握电解电子守恒计算、溶液pH变化、电极质量变化、气体产量计算方法；能分析多池串联、隔膜隔离、循环体系的电解装置，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。 考情分析 1.本专题为高考电化学核心必考内容，题型涵盖选择题与原理综合大题，分值占比高。 2.命题多以工业制备、废水处理、新型隔膜电解、金属精炼等真实情境为载体，依托装置图创设陌生场景，规避固化套路。 3.核心考查电解电极判断、离子迁移规律、电极反应式书写、产物与溶液变化分析、电子守恒定量计算。 4.高频设置活性阳极、离子交换膜、多池串联等难点陷阱，常结合氧化还原、化学平衡综合设问。 5.试题侧重原理迁移与信息解读能力，注重理论与工业实际结合，区分度高，是电化学提分关键专题。 一、概念辨析 1. 池型区分 (1)原电池（化学电源，专题 03）：无外接直流电源，自发氧化还原，化学能→电能； (2)电解池：外接直流电源，非自发反应被迫发生，电能→化学能。 (3)联系：可充电电池放电=原电池；充电=电解池，两套体系统一，极易混淆，是高考热点。 2. 电极名称与判断 装置 电极判定口诀 反应类型 原电池 负氧正还（负极氧化、正极还原） 负极失电子；正极得电子 电解池 阳氧阴还（阳极氧化、阴极还原） 阳极失电子；阴极得电子 3.电解池接线规则 (1)电源正极 → 电解池阳极；电源负极 → 电解池阴极 (2)速记：正接阳，负接阴 (3)联系：二次电池充电：放电负极 → 接电源负极（作阴极）；放电正极 → 接电源正极（作阳极） 4. 三大流向 (1)电子流向（只在外电路！绝不进入电解液、离子膜）：电源负极 → 阴极；阳极 → 电源正极 (2)离子迁移（电解液内部） ①电解池：阳阴相吸—— 阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动； ②对比原电池：阳离子移正极、阴离子移负极； ③对比：充、放电时同种离子迁移方向相反。 (3)电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→电解池阴极→电源极。 二、阳极、阴极放电顺序 1.阳极（失电子，氧化反应，分活性 / 惰性电极） ① 惰性电极（Pt、Au、石墨 C）：仅溶液中阴离子放电 阴离子放电顺序：阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。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 活性阳极（除 Pt、Au 以外金属：Cu、Fe、Zn、Ag 等）：金属电极优先失电子溶解，强于一切阴离子！ 2.阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。 ①Al及活泼金属阳离子水溶液中永不放电，水电离H+优先得电子，析出H2； ②Fe3+优先于Cu2+，还原生成Fe2+，不是Fe单质。 三、用惰性电极电解电解质溶液的规律 1.电解溶剂水型 电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH变化 电解质溶液复原 含氧酸，如H2SO4 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 减小 加水 可溶性强碱，如NaOH 增大 活泼金属含氧酸盐，如KNO3 不变 2.电解溶质型 电解质 类型 电极反应式及总反应式 电解质 溶液浓度 溶液 pH变化 电解质 溶液复原 无氧酸，如HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 减小 增大 通入 HCl 气体 不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加入 CuCl2 固体 3.电解溶质和溶剂水型，生成H2和碱（析氢生碱型）： 电解质 (水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质 溶液浓度 溶液 pH变化 溶液 复原 活泼金属的无氧酸盐 (如NaCl) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新 电解质 增大 通入 HCl 气体 4.电解溶质和溶剂水型，生成O2和酸（放氧生酸型） 电解质 (水溶液) 电极反应式 及总反应式 电解质 浓度 溶液 pH变化 溶液 复原 不活泼金属的含氧酸盐[如CuSO4] 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新 电解质 减小 加CuO 或CuCO3 四、三大工业电解应用 1.氯碱工业——电解饱和食盐水，制取烧碱、氯气和氢气 （1）原理：在食盐水的电解过程中，由于阴极区H+浓度变小，OH—浓度不断增大，生成的OH—向阳极移动，会和阳极产生的氯气发生反应Cl2 +2NaOH =NaCl + NaClO + H2O，另外阳极产生的氯气和阴极产生的氢气会发生反应生成氯化氢，为阻止OH—向阳极移动，同时避免生成的氢气和氯气接触，工业上通常离子交换膜将两极分开，使用的离子交换膜是阳离子交换膜，它只允许阳离子(如Na＋)通过，能阻止阴离子(如Cl－)及分子(如Cl2)通过，这样既避免了Cl2与H2混合光照下发生爆炸，又防止了Cl2与NaOH溶液的反应，从而得到烧碱、氯气和氢气。 (2)两极室放入的原料：阳极室是精制后的饱和食盐水；阴极室是稀的NaOH溶液。 (3)食盐水必须精制的原因是防止食盐中的杂质离子(如Ca2＋、Mg2＋等)与OH－反应生成沉淀而堵塞交换膜，导致无法制得烧碱。精制食盐水的方法(除去食盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO) 除上述操作顺序外，还可以是②→①→③→④或①→③(去掉过滤)→②(增加过滤)→④。 (4)电极反应式 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应) (5)总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 2.电镀与电解精炼 电镀 电解精炼铜 概念 应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方法 利用电解方法提取纯金属的技术。其基本原理是通过电解过程，利用不同元素在阳极溶解或阴极析出难易程度的差异，从而提取纯金属 装置示意图 待镀件作阴极，镀层金属（铜）作阳极，含有镀层金属离子（铜离子）的溶液作为电解液 粗铜作为阳极，纯铜作为阴极，含有铜离子的溶液作为电解液。 工作原理 电镀时，一般用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，把待镀的金属制品浸入电镀液中，与直流电源的负极相连，作为阴极；把镀层金属作为阳极，与直流电源的正极相连，通入低压直流电，阳极金属铜溶解，成为铜离子，移向阴极，铜离子在阴极获得电子被还原成金属铜，覆盖在待镀金属表面 粗铜中往往含有锌、铁、镍、金等多种金属，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序中铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+,但是它们的阳离子比Cu2+难还原，所以Zn2+、Fe2+、Ni2+并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解质溶液里。而位于金属活动性顺序中铜之后的金属如银、金等金属杂质，因为银、金的失电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子，所以以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥(阳极泥可作为提炼金、银等费重金属的原料)。 电极反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Fe-2e-=Fe2+、 Ni-2e-=Ni2+,Cu－2e－===Cu2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度不变 CuSO4溶液的浓度变小 说明 电镀装置的构成，一般用镀件做阴极，镀层金属做阳极，含有镀层金属离子的盐溶液做电镀液。 在铜的电解精炼过程中，作为阳极的粗铜不断溶解，铜在阴极上不断析出，结果使粗铜变成精铜，其纯度可达到99.95%—99.98%，完全达到做导线的要求。 注意：电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 3.电冶金 K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。 电解冶炼 冶炼钠 冶炼镁 冶炼铝 电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na 阳极：2Cl－2e－===Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al 总反应 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2熔融Mg＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 【特别提醒】(1)氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。 (2)电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。 (3)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。 五、电解池电极反应式的书写模式： 1.解题流程 2.阳极阴离子放电次序： 【特别提醒】微粒的浓度也会影响放电的顺序，如电镀锌时，溶液中C(Zn2+)>C(H+),放电次序 Zn2+>H+。 3.电解池中电极反应式的书写方法 (1)书写步骤 ①首先注意阳极是活性材料还是惰性材料。 ②分析确定溶液中所有阴阳离子并清楚放电顺序。 ③根据放电顺序分析放电产物。 a.阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。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。 b.阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 ④根据电解质溶液的酸碱性确定电极反应式中是否有H＋、OH－或H2O参与；最后配平电极反应式。 (2)介质对电极反应式的影响 中性溶液 反应物若是H+得电子或OH-失电子,则H+或OH-均来自水的电离，全部写成H2O 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH- 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H+ 水溶液 不能出现O2- (3)电极产物的溶解性对电极反应式的影响。 电解MgCl2溶液时的阴极反应式应为：Mg2＋＋2H2O＋2e－===Mg(OH)2↓＋H2↑，而不是2H＋＋2e－===H2↑。 总反应离子方程式为：Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑。 不能把电解MgCl2溶液的离子方程式写成：2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑，忽视了生成难溶的Mg(OH)2。 六、离子交换膜在电化学中的综合应用 1．离子交换膜的作用 (1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素(如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的H2混合发生爆炸)。 (2)用于物质的分离、提纯等。 (3)用于物质的制备。 2．离子交换膜的类型 根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中主要出现过阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜、双极膜四种。阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，质子交换膜只允许质子(H＋)通过。 3．离子交换膜类型的判断 根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜的类型： (1)首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余。 (2)根据溶液呈电中性，判断出离子移动的方向，从而确定离子交换膜的类型。 4．定量关系 外电路电子转移数＝通过隔膜的阴、阳离子带的负或正电荷数。 5．解答步骤 第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜、质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。 第二步，写出电极反应式。判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。 第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 七、解题通用四步流程（所有电解装置通用） 1.看装置：有无外接电源，识别电极、电解液、离子交换膜； 2.定阴阳极：依据电源接线判断； 3.写电极反应：结合电极类型、放电顺序、介质、交换膜； 4.判变化：离子移动、两极 pH、产物、定量计算。 题型01 常规电解池分析 【典例1】（25-26高二下·江苏·阶段检测）近日，武汉大学研究了一种电化学分解甲烷源(ESM)的方法，实现了以节能、无排放和无水的方式生产氢气，反应机理如图所示。下列说法正确的是 A．Ni电极连接电源的正极 B．反应过程中，不需要补充 C．Ni-YSZ电极的电极反应为： D．理论上每生产11.2LH2，电路中转移2mole- 【对练1】（25-26高二下·江苏盐城·期末）用溶液吸收烟气中的，所得的吸收液主要成分为，将吸收液通入如图所示的电解槽进行再生并制得浓硫酸。下列说法正确的是 A．M极与电源的正极相连 B．a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 C．N极发生的反应为 D．当M极产生11.2 L（标况）时，N极生成的数目为 【对练2】（25-26高二下·江苏扬州·期末）硫酸盐还原菌(SRB)可以处理含Cu2+酸性硫酸盐废水，结合电解法可同时实现有机废水(用含CH3COO-的溶液模拟)的处理，原理如题10图所示，下列说法正确的是 A．电极a与直流电源的正极相连 B．电解时，H+向电极b移动 C．电解后，该酸性硫酸盐废水的pH增大 D．电极b上产生0.1 mol CO2时，可产生4.8 g CuS 题型02 经典工业电解模型分析 【典例2】（25-26高二下·四川眉山·期末）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过，下列说法错误的是 A．X、Y分别为、 B．燃料电池B中负极的电极反应式为： C． D．每产生标准状况下22.4 L X气体，理论上消耗 【对练1】（25-26高二下·湖南长沙·阶段检测）用如图所示装置探究原电池、电解池的工作原理，随着反应的进行钴电极逐渐增重。下列说法正确的是 A．Co作阳极 B．乙装置中的从右向左移动 C．石墨极电极反应式： D．Ⅲ室中若生成0.2 mol Co，则右室溶液质量减少12.8 g 【对练2】（25-26高二下·吉林·阶段检测）利用如图所示装置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 B．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 C．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4 D．若Z为AgNO3，X、Y均为石墨，电解过程中Y电极质量增大 题型03 离子交换膜多室电解装置分析 【典例3】（2026·江苏连云港·三模）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl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．I为阳离子交换膜，III为阴离子交换膜 B．电极b上发生的电极反应式为： C．须在3室中加入海水，电解池工作一段时间后，3室中可以得到淡化海水 D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上消耗标准状况下 【对练1】（24-25高二下·江苏南通·期中）以甲烷燃料电池为电源电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图所示，下列叙述错误的是 A．燃料电池通入氧气的电极接电解池的X电极 B．N室中：a%>b% C．膜I、III为阳离子交换膜，膜II为阴离子交换膜 D．理论上每生成1mol产品，需消耗甲烷的体积为2.8L(标况) 【对练2】（25-26高二下·广东广州·阶段检测）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 题型04 新型创新情境电解装置分析 【典例4】（25-26高二上·江苏·期末）羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂，在直流电源的作用下，利用如图所示装置处理含苯酚废水和含甲醛废水(已知：在膜a、b间解离为和)。下列说法错误的是 A．直流电源的右端是正极 B．阳极的电极反应式为： C．每处理9.4 g苯酚，理论上有2.8 mol 透过膜b D．电解质的作用是可以增强溶液的导电能力 【对练1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）用纳米作催化剂，常压下电化学合成氨的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．镍合金连接外接电源的正极 B．从镍合金向片运动 C．镍合金上电极反应式为： D．反应中，标准状况下每生成同时得到 【对练2】（25-26高二下·广东深圳·期末）利用电催化技术，将5-羟甲基糠醛(HMF)高效转化为高附加值的2，5-呋喃二甲醛(DFF)，工作原理如下图所示。双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．电解过程中，双极膜中解离出的向极迁移 B．产生气体，双极膜中解离了 C．b极的电极反应式为 D．一段时间后，阴极区变大，阳极区变小 题型05 多池串联混合装置分析 【典例5】（25-26高二下·江苏南京·阶段检测）用水介质电池电解含尿素的碱性废水，装置如图所示（电极c为Zn，a、b、d均为惰性电极，双极膜为阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成）。下列说法正确的是 A．c为原电池的正极 B．电极a的电极反应式： C．装置Ⅱ中d极室一侧的双极膜为阳离子交换膜 D．相同条件下装置Ⅰ中生成和H的体积比为 【对练1】（25-26高二下·湖南衡阳·期末）某课题组通过电解技术从海水富集锂元素的装置如图所示。接通K1，MnO2电极从模拟海水中吸收Li+；断开K1，接通K2，乙室富集Li+。下列叙述错误的是 A．电极Y应接电源的负极 B．接通K1后一段时间，甲室pH一定不变 C．接通K2时的阳极反应式： D．膜b为阳离子交换膜，允许Li+通过 【对练2】（25-26高二下·广西柳州·期末）我国科研工作者设计了一种如图所示的Mg-海水电池驱动海水(pH=8.2)电解系统，在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是 A．电极1为负极 B．右侧装置中的OH-向电极3迁移 C．左侧装置总反应为 D．理论上，外电路每通过电子，可产生 1．（25-26高二下·江苏无锡·期末）全钒液流电池是一种新型电化学储能装置，其电池反应式为：，装置如图所示。下列说法正确的是 A．关闭、打开，该装置将电能转化为化学能 B．该装置中的质子交换膜可用阳离子交换膜替代 C．放电时，负极的电极反应式为： D．充电时，每转移电子，理论上有由室移向室 2.（25-26高二下·江苏盐城·期末）一种电解耦合吸收装置可去除NOx，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．Pt电极I与直流电源正极相连 B．电解过程中，右极室的pH会逐渐增大 C．使用阴离子交换膜会降低HSO转化效率 D．若NOx为NO，吸收塔中每去除22.4 LNO时可生成2 molHSO 3.（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 4.（25-26高三下·江苏南京·阶段检测）科学家设计的一种Li-CO2二次电池装置如下图所示，总反应为。下列说法正确的是 A．X可以是H2O B．放电时，Li+通过交换膜从右室移向左室 C．充电时，碳纳米管接电源正极 D．充电时，外电路每转移0.4 mol电子，出气口放出6.72 L CO2 5.（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 6.（24-25高二下·江苏徐州·期末）研究发现，金属钙可用于电化学驱动将还原为，原理如图所示。已知：电解质溶液由和溶于有机溶剂形成。下列说法不正确的是 A．电解时在阳极发生氧化反应 B．生成的离子方程式： C．理论上电解一段时间后浓度基本不变 D．用代替更有利于生成 7.（24-25高二下·江苏扬州·期末）一种电解制取的装置如图所示。下列说法正确的是 A．电极b与直流电源的正极相连 B．透过阳离子交换膜由a极区移至b极区 C．电极a上发生的反应为： D．电解过程中每转移2mol电子，可获得 8.（24-25高二上·江苏苏州·期中）提供几组常见的实验装置示意图，下列有关叙述正确的是 A．装置①中阳极上有红色物质析出 B．装置②中的铜片应与直流电源的负极相连 C．装置③中，若电解液为KOH溶液，则电极a的反应式： D．装置④中，CuSO4溶液的浓度始终不变 9.（24-25高二下·江苏·期末）微酸性次氯酸水广泛应用于果蔬、医疗器械等的消毒，具有安全环保的特点。市面上出现一种家用电解装置制备微酸性次氯酸水的电解设备(装置如图所示)。电解过程中，下列说法正确的是 A．电极N上发生还原反应 B．a、b均为阳离子交换膜 C．电极M的电极反应式：2H++2e-=H2↑ D．反应中每生成1 mol HClO，转移电子数约为2×6.02×1023 10.（25-26高二上·江西九江·期末）某同学设计了甲醇燃料电池，并将其用于氯碱工业和粗铜的精炼原理的探究，装置如下图所示，其中乙装置中为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是 A．通入甲醇的一极为负极，发生的电极反应为 B．反应一段时间后，取少量铁电极区的溶液于试管中，加入溶液，有蓝色沉淀生成 C．可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验装置乙中C电极的产物 D．反应一段时间后，丙装置中两电极的质量变化量相等 11.（2026·浙江温州·二模）下图甲是处理废水中的氯乙烯()的微生物电池装置，图乙是同时利用此装置在铁上镀铜。下列说法不正确的是 A．该电池工作时可能需要对其进行散热处理 B．M极的电极反应为： C．理论上极消耗氯乙烯，则电极减少 D．乙中的溶液换成铜氨溶液可使镀层更光亮 12.（25-26高二下·浙江舟山·阶段检测）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 13.（25-26高二上·浙江温州·期末）在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如图，下列说法不正确的是 A．X电极是阳极，发生氧化反应 B．Y电极的电极反应式为： C．离子交换膜为阳离子交换膜 D．若X、Y电极都用铁棒，可提高氯碱工业电解效率 14.（25-26高二上·河南鹤壁·期末）电化学原理在化学工业中有着广泛应用。某电化学装置如图所示，甲池为甲烷燃料电池。 回答下列问题： (1)①甲池中Pt(Ⅱ)电极是_______(填“正”或“负”)极，电极的电极反应式为_______。 ②f的化学式为_______，生成c的电极反应式为_______，当甲池消耗1molb时，理论上通过交换膜的质量为_______g。 (2)将甲池与丙池相连，若在铁上镀锌，X电极为锌电极，A溶液为溶液，则铁电极上发生_______(填“氧化”或“还原”)反应，电镀中X电极与铁电极质量变化值理论上_______(填“相等”或“不相等”)。 (3)若丙池中A为NaOH，可制取新型水处理剂，写出铁电极的电极反应式：_______。 15.（25-26高二上·吉林·期末）按要求回答下列问题。 (1)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为。 ①放电过程中，向___________(填“负极”或“正极”)移动。 ②电路中每转移0.2 mol电子，理论上生成___________gPb。 (2)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如甲图所示。 ①a电极为___________(填“正极”或“负极”)； ②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因是___________。 (3)乙图是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。装置乙中的阳极反应式为___________。 (4)丙图是一种可以在铁牌表面电镀一层银的电镀装置，装置丙中的A溶液为___________，电镀一段时间后A溶液浓度___________(填“变大”、“变小”或“不变”)。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $