第7章 第4讲 电解及相关计算(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·化学（鲁琼版 不定项）

该高中化学讲义聚焦电解原理及相关计算核心考点，按电解池构成与工作原理、放电规律、电解类型（电解水型、电解质型、电解质和水型）、电极反应书写、电化学计算的逻辑架构展开，通过考点梳理（表格归纳电解规律）、方法指导（守恒法与关系式法应用）、真题训练（高考题深度解析）等环节，帮助学生构建系统知识网络，突破电极反应书写与电解计算难点。 资料特色在于采用分类建模策略（如不同电解类型对比表）培养科学思维，设计分层练习（基础电极反应书写到综合计算）落实化学观念，结合高考真题强化解题技巧。通过精准考点突破与实战训练，有效提升学生应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰教学框架。

第4讲　电解及相关计算 　1.理解电解池的构成和工作原理，能书写电极反应和总反应。　2.能利用守恒法、关系式法计算电解中的相关问题。 考点一　电解原理 1．电解与电解池 2．图解电解池的构成及工作原理（以电解CuCl2溶液为例） 3．电解中的放电规律 4．用惰性电极电解各类电解质溶液的规律 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－===2H2O＋ O2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 4H2O＋4e－ ===2H2↑ ＋4OH－ pH变化 减小 增大 不变 复原加入物质 H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极反应式 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2+＋2e－===Cu pH变化 增大 — 复原加（通）入物质 HCl(g) CuCl2(s) (3)电解电解质和水型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 阴极反应式 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ Cu2+＋2e－===Cu pH变化 增大 减小 复原加（通）入物质 HCl(g) CuO(s)或CuCO3(s) 一、电极反应式的书写 1．按要求书写电极反应式和总反应的离子方程式。 (1)用惰性电极电解AgNO3溶液。 阳极：______________________________________________； 阴极：_____________________________________________； 总反应：____________________________________________。 (2)用惰性电极电解MgCl2溶液。 阳极：_______________________________________________； 阴极：______________________________________________； 总反应：____________________________________________。 (3)用铁作电极电解NaOH溶液。 阳极：________________________________________； 阴极：_______________________________________________； 总反应：___________________________________________。 (4)用Al作电极电解NaOH溶液。 阳极：________________________________________________； 阴极：_______________________________________________； 总反应：___________________________________________。 (5)用Al作阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜。 阳极：__________________________________________________； 阴极：_________________________________________________； 总反应：____________________________________________。 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↑ 二、电解规律及溶液复原 2．用如下图所示装置（X、Y是直流电源的两极）分别进行下列各组实验，下表中各项所列对应关系均正确的是(　　) 选项 X极 实验前U形管中的溶液 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处附近溶液呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b处电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C 负极 CuCl2溶液 b处有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH减小 解析：选C。电解Na2SO4溶液时，阳极上H2O放电生成O2和H＋，发生氧化反应，即a处酸性增强，酚酞遇酸不变色，故a处无明显变化，A项错误；电解AgNO3溶液时，阴极上Ag＋得电子，发生还原反应，故b处电极反应为Ag＋＋e－===Ag，B项错误；电解CuCl2溶液时，阳极上Cl－失电子，发生氧化反应，即b处Cl－放电生成Cl2，C项正确；电解NaOH溶液时，实际上是电解水，导致NaOH溶液的浓度增大，溶液碱性增强，pH增大，D项错误。 3．为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H＋、Cu2+、Na＋、SO、Cl－5种离子中两两组成电解质，按下列要求进行电解： (1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是__________________________________________。 若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是________________。 (2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是____________________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是________________。 (3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则采用的电解质是___________________________________________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是________________。 答案：(1)HCl、CuCl2　HCl、CuCl2 (2)Na2SO4、H2SO4　H2O (3)CuSO4、NaCl　CuO（或CuCO3）、HCl 考点二　电化学计算中的常用方法 电路中，流过某截面的电子数＝电极上得失电子的数目＝电解质溶液中离子传输的电荷数。由得失电子守恒建立各量间的关系。 1．根据电子守恒法计算，串联电路电极上得失电子数目相等。 2．根据电解总反应或电极反应式计算。 3．根据关系式计算，由得失电子守恒关系建立各量间的关系，如串联电池各电极产物的关系：O2～2Cl2～2Br2～4H＋～4e－～2H2～2Cu～4Ag～4OH－。涉及气体体积计算，使用22.4 L·mol-1时务必看清条件（标准状况），然后再进行计算。 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。下列描述正确的是(　　) A．电路中共转移0.6NA个电子（NA表示阿伏加德罗常数的值） 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 解析：选A。根据放电顺序，阴离子：Cl－>OH－>SO，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，阴极开始产生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，转移电子数为(0.1×2＋0.1×4)NA＝0.6NA，A正确、B错误；阴极析出铜的物质的量为0.1 mol，质量为6.4 g，C错误；电解前硫酸的浓度为1 mol·L-1，电解过程中消耗0.2 mol水，故电解后剩余溶液中硫酸的浓度大于1 mol·L-1，D错误。 2．（2025·柳州期末）用石墨作电极电解500 mL K2SO4和CuSO4的混合溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体（标准状况下），假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是(　　) A．阳极析出0.1 mol Cu B．上述电解过程中共转移0.2 mol电子 C．向电解后得到的溶液加入0.1 mol CuO可恢复原来的浓度 D．电解后溶液中c(H＋)为0.4 mol·L-1 解析：选D。石墨作电极，阳极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极的电极反应先后为Cu2+＋2e－===Cu，2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，根据两极均收集到2.24 L气体（标准状况下），即生成了0.1 mol H2和0.1 mol O2，可知电解过程中共转移0.4 mol电子，同时阴极析出0.1 mol Cu，电解过程中既析出了0.1 mol Cu又生成了0.1 mol H2和0.1 mol O2，向电解后得到的溶液加入0.1 mol Cu(OH)2可恢复原来的浓度，故A、B、C错误；电解过程中转移0.4 mol电子，根据阳极反应可知，生成0.4 mol H＋，阴极消耗0.2 mol H＋，电解后溶液体积仍为500 mL，则电解后溶液中c(H＋)为0.4 mol·L-1，故D正确。 1．（2024·甘肃卷）某固体电解池工作原理如下图所示。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：O2＋4e－===2O2- C．工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2 D．理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O 解析：选B。电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，电极1为阴极，电极反应式为2H2O(g)＋4e－===2H2＋2O2-；电极2上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，电极2为阳极，电极反应式为2O2-－4e－===O2↑。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正确；根据分析可知，电极2是阳极，发生氧化反应：2O2-－4e－===O2↑，B错误；工作时，O2-向阳极移动，即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2，C正确；根据分析可知，电解总反应为2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)，分解2 mol H2O转移4 mol电子，理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O，D正确。 2．（2025·湖南卷）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如下图所示。下列说法错误的是(　　) A.电解过程中，K＋向左室迁移 B．电解过程中，左室中NO的浓度持续下降 C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色 D．NO完全转化为NH3的电解总反应：NO＋8Cl－＋6H2ONH3↑＋9OH－＋4Cl2↑ 解析：选B。由题图可知，左侧电极上发生NO→NO→NH3，N元素化合价降低，故左侧电极是阴极，右侧电极上发生Cl－→Cl2，Cl元素化合价升高，故右侧电极是阳极。电解过程中，阳离子向阴极移动，故K＋向左室迁移，A正确；电解过程中，NO先生成，再消耗，是中间产物，其浓度增大还是减小，取决于生成速率与消耗速率的相对大小，无法得出其浓度持续下降的结论，B错误；b处生成氯气，与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸能使蓝色石蕊试纸变红，次氯酸能使变红的试纸褪色，故能看到试纸先变红后褪色，C正确；阴极的总反应是NO＋8e－＋6H2O===NH3↑＋9OH－，阳极的电极反应是8Cl－－8e－===4Cl2↑，故NO完全转化为NH3的电解总反应为NO＋8Cl－＋6H2ONH3↑＋9OH－＋4Cl2↑，D正确。 3．（2025·全国卷）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。 电解时，下列说法错误的是(　　) A．阳极区pH下降 B．OH－从阴极区向阳极区迁移 C．阴极发生反应NO＋7H2O＋8e－===NH3·H2O＋9OH－ D．阴极转化1 mol NO，阳极将生成4 mol HOCH2COO－ 解析：选D。根据图示，电解时，左侧电极连接电源负极，为阴极，发生还原反应，电极反应式为NO＋7H2O＋8e－===NH3·H2O＋9OH－；右侧电极连接电源正极，为阳极，发生氧化反应，电极反应式为HOCH2CH2OH－4e－＋5OH－===HOCH2COO－＋4H2O。阳极区消耗了OH－，pH下降，A正确；阴极区生成了OH－，阳极区消耗了OH－，按照离子移动方向，OH－从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移，B正确；阴极发生还原反应，电极反应式为NO＋7H2O＋8e－===NH3·H2O＋9OH－，C正确；阴极转化1 mol NO，转移8 mol e－，此时阳极将生成2 mol HOCH2COO－，D错误。 4．（2024·山东卷）以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr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H2和O2，装置如下图所示。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NaBr C．电解总反应式为Br－＋3H2OBrO＋3H2↑ D．催化阶段反应产物的物质的量之比n(Z)∶n(Br－)＝3∶2 解析：选B。由题图可知，电极b上Br－发生失电子的氧化反应生成BrO，电极b为阳极，电极反应式为Br－－6e－＋3H2O===BrO＋6H＋；电极a为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；电解总反应式为Br－＋3H2OBrO＋3H2↑，A、C正确。催化循环阶段BrO被还原成Br－，循环使用的同时还生成O2，实现高效制H2和O2，故Z为O2，电解过程中消耗H2O和Br－，而催化阶段BrO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错误。催化阶段，Br元素的化合价由＋5价降低至－1价，生成1 mol Br－得到6 mol 电子，O元素的化合价由－2价升高至0价，生成1 mol O2失去4 mol 电子，根据得失电子守恒，反应产物的物质的量之比n(O2)∶n(Br－)＝3∶2，D正确。 5．（2025·河北卷）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料 LixCoO2(x＜1)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 LixCoO2再锂化为 LiCoO2的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是(　　) A. LixCoO2电极上发生的反应：LixCoO2＋xe－＋xLi＋=== LiCoO2 B．产生标准状况下5.6 L O2时，理论上可转化 mol的 LixCoO2 C．再锂化过程中，SO向 LixCoO2电极迁移 D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高 解析：选B。该装置为电解池，x<1，则LixCoO2转化为LiCoO2的过程中，Co元素化合价由＋(4－x)降低为＋3，LixCoO2发生得电子的还原反应，为阴极，Pt电极为阳极。 电极及反应类型 电极反应式 LixCoO2电极（阴极），还原反应 LixCoO2＋(1－x)e－＋(1－x)Li＋===LiCoO2（A错误） Pt电极（阳极），氧化反应 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 由电极反应式可知，产生标准状况下5.6 L(0.25 mol)O2时转移1 mol电子，根据得失电子守恒，理论上转化 mol LixCoO2，B正确；电解过程中，阴离子向阳极移动，即SO向Pt电极迁移，C错误；由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极产生H＋、消耗H2O，则阳极附近溶液pH降低，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $