第四章 第二节 电解池 讲义-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

本高中化学讲义聚焦电解池核心知识点，系统梳理电解原理（构成条件、惰性与活性电极、离子放电顺序），通过对比原电池与电解池的电极判定、反应类型、能量转化及实例，构建电化学知识体系。同时涵盖电解应用（电镀、氯碱工业、铜的电解精炼）、电极反应式书写、相关计算及原电池与电解池综合题型，形成从基础原理到实际应用的递进学习支架。 该资料以题型为导向设计，每个题型配套“解题知识”模块（如电解池与原电池对比表、离子放电顺序规律），结合典例与变式题强化科学思维中的证据推理和模型建构能力。实验探究题（如电解离子迁移、氯碱工业装置分析）及工业应用实例（铜精炼、氯碱工业），培养学生科学探究与实践能力及联系实际的科学态度。课中辅助教师系统授课，课后通过过关验收题帮助学生查漏补缺，巩固知识盲点。

第四章 第二节 电解池 内 容 导 航 题型1 电解原理 题型2 电解池电极反应式及化学方程式的书写 题型3 电解原理的应用实验 题型4 电镀实验 题型5 氯碱工业 题型6 铜的电解精炼 题型7 电解池有关计算 题型8 原电池与电解池的综合 考 点 演 练 题型1 电解原理 解｜题｜知｜识 一、电解原理 1、概念：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解．借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置，叫做电解池或电解槽． 构成电解池（电解槽）的条件： （1）有外加直流电源． （2）有电解质溶液或熔融的离子化合物． （3）有两个电极（材料为金属或石墨，两极材料可相同或不同）： 阴极：与直流电源的负极直接相连的一极． 阳极：与直流电源的正极直接相连的一极． （4）两个电极要与电解质溶液接触并形成回路． 注意：电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定，与电极材料本身的性质无关．而原电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定． 2、惰性电极和活性电极： 在电解时，根据电极本身是否参与氧化还原反应，可把电极分为惰性电极和活性电极两类： ①惰性电极（C、Pt等）：只起导电作用，不参与反应； ②活性电极（除Pt、Au外的其余金属）：当作阳极时，除起导电作用外，还失去电子变成金属阳离子进入溶液中． 3、离子放电顺序 ①在阴极上．在阴极上发生的是得电子反应，因此，电极本身只起导电作用而不能发生氧化还原反应，发生反应的是溶液中的阳离子，它们得电子的能力顺序为： 说明：上列顺序中H+有两个位置：在酸溶液中，H+得电子能力在Cu2+与Pb2+之间；若在盐溶液中，则H+位于Zn2+与Al3+之间． ②在阳极上．首先应考虑电极是活性电极还是惰性电极，若为活性电极，则是阳极本身失去电子被氧化成阳离子进入溶液中，即此时不能考虑溶液中阴离子的失电子情况；若为惰性电极，溶液中的阴离子失电子的能力顺序为： 二、电解池与原电池对比 电 极 电极反应 电子转移方向 能量 转变 举 例 原电池 正、负极由电极材料决定：相对活泼的金属作负极；较不活泼的金属作正极 负极：电极本身失去电子，发生氧化反应 正极：溶液中的阳离子得到电子，发生还原反应 电子由负极流出，经外电路回正极 化学能转变为电能 铜锌原电池 负极： Zn﹣2e﹣＝Zn2+ 正极： 2H++2e﹣＝H2↑ 电解池 阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极决定：与直流电源正极相连的是阳极；与直流电源负极相连的是阴极 阴极：较易获得电子的阳离子优先得到电子，发生还原反应阳极，金属或较易失去电子的阴离子优先失去电子，发生氧化反应 电子由直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，然后通过电解液中的离子放电，电子再从阳极经导线回到直流电流的正极 电能转变为化学能 以石墨为电极电解CuCl2溶液 阳极： 2C1﹣﹣2e﹣＝C12↑ 阴极： Cu2++2e﹣＝Cu↓ 三、电解原理的应用 1、精炼铜和电镀铜 项 目 铜的电解精炼 电镀铜 含 义 利用电解原理将粗铜中的杂质（如锌、铁、镍、银、金等）除去，以获得电解铜（含Cu的质量分数达99.95%～99.98%）的过程 利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其他金属（铜）或合金的过程 目 的 制得电解铜，以增强铜的导电性 使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力 电解液 CuSO4溶液（加入一定量的硫酸） 含有镀层金属离子（Cu2+）的电解质溶液作电镀液（如CuSO4溶液） 阳极材料 粗铜 镀层金属（Cu） 阴极材料 纯铜 待镀金属制品 电极反应式 阴极 Cu2++2e﹣＝Cu Cu2++2e﹣＝Cu 阳极 Cu﹣2e﹣＝Cu2+ Zn﹣2e﹣＝Zn2+ Ni﹣2e﹣＝Ni2+ Cu﹣2e﹣＝Cu2+ 特 点 ①阳极反应为粗铜中的Cu及杂质失去电子而溶解 ②溶液中CuSO4的浓度基本不变 ①阳极本身失去电子而溶解 ②溶液中金属阳离子的浓度保持不变 ③溶液的pH保持不变 说 明 当阳极上的Cu失去电子变成Cu2+溶解后，银、金等金属杂质以单质的形式沉积于电解槽底，形成阳极泥 ①铜镀层通常主要用于电镀其他金属之前的预镀层，以使镀层更加牢固和光亮 ②电镀工业的废水中常含剧毒物质如氰化物、重金属等．因此必须经过处理才能排放 2、氯碱工业 ①电解饱和食盐水溶液的反应原理． 阴极电极反应式（Fe棒）：2H++2e﹣＝H2↑（H+得电子产生H2后，阴极区OH﹣浓度增大而显碱性） 阳极电极反应式（石墨）：2C1﹣﹣2e﹣＝Cl2↑ 电解的总化学方程式：2NaCl+H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ ②设备：离子交换膜电解槽．离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成．电解槽的阳极用金属钛制成；阴极由碳钢网制成． ③阳离子交换膜的作用：①把电解槽隔为阴极室和阳极室；②只允许Na+通过，而Cl﹣、OH﹣和气体则不能通过．这样，既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸，又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量． 【典例1】将电能转化为化学能，在生活和生产中具有重要的意义。下列说法错误的是（　　） A．电镀时，通常把待镀的金属制品端作为阴极，镀层金属端作为阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液 B．粗铜电解精炼时，以待精炼的铜作阳极，以纯铜作阴极，用足量的硝酸银溶液作电解质溶液 C．电解饱和食盐水（足量）时，两电极均为惰性电极，阳极的产物为Cl2，阴极上发生还原反应 D．用铂作电极电解某金属氯化物（MCl2）的溶液，当收集到1.12L（标准状况）氯气时，阴极增重3.2g，则M的相对原子质量为64 【答案】B 【解答】解：A．电镀时，待镀的金属制品作阴极（发生还原反应，镀层金属离子在此析出），镀层金属作阳极（发生氧化反应，补充镀层金属离子），电镀液含有镀层金属离子，故A正确； B．粗铜电解精炼时，应以粗铜作阳极（粗铜中的铜及杂质发生氧化反应），纯铜作阴极（铜离子在阴极还原为铜），电解质溶液应使用硫酸铜溶液（含Cu2+），而非硝酸银溶液（含Ag+）；若用硝酸银溶液，阴极会析出银而非铜，无法达到精炼铜的目的，故B错误； C．电解饱和食盐水（惰性电极）时，阳极发生反应：2Cl﹣﹣2e﹣ ＝Cl2↑，产物为Cl2；阴极发生反应：2H2O+2e﹣ ＝H2↑+2OH﹣，该反应属于还原反应（得电子），故C正确； D．标准状况下1.12L氯气的物质的量为0.05mol，根据反应2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，转移电子的物质的量为0.1mol；MCl2溶液电解时，阴极反应为M2++2e﹣＝M，则析出M的物质的量为0.05mol，M的摩尔质量M ＝64g/mol，可推出M为铜，故D正确； 故选：B。 【变式1】用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是（　　） ①电解稀硫酸； ②电解Cu（NO3）2溶液； ③电解KOH溶液； ④电解熔融NaCl。 A．电解进行一段时间后，①②③的pH均减小 B．反应②中电解溶液一段时间后，颜色变浅，加入一定质量的Cu（OH）2，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度 C．反应③中阳极消耗OH﹣，故溶液浓度变小 D．反应④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2：1 【答案】D 【解答】解：A．电解稀硫酸（①）时，实质是电解水，H+浓度增加，pH减小；电解Cu（NO3）2溶液（②）生成H+，pH减小；但电解氢氧化钾溶液（③）实质是电解水，KOH浓度增大，pH增大，因此①②③的pH并非均减小，故A错误； B．电解硝酸铜溶液（②）后，溶液因Cu2+减少和H+增加（H2O电离产生的OH﹣失电子）而颜色变浅，加入Cu（OH）2会与H+反应生成铜离子和H2O，但额外引入H2O导致溶液无法完全恢复原浓度，故B错误； C．电解氢氧化钾溶液（③）时，阳极消耗OH﹣生成氧气，但总反应为电解水，KOH浓度增大，溶液浓度变大，故C错误； D．电解熔融NaCl（④）时，阴极生成2mol Na，阳极生成1mol氯气，物质的量之比为2：1，故D正确； 故选：D。 【变式2】探究电解过程中离子迁移的规律，用石墨电极完成如下实验。 实验 现象 一段时间后，pH试纸上的图案（代表电极的位置） 下列分析不正确的是（　　） A．a处接电源正极 B．pH试纸I的图案说明H+的迁移比OH﹣的迁移快 C．电极反应产生的H+的物质的量：a处＞c处 D．pH试纸Ⅱ上发生迁移的离子主要是Na+和 【答案】C 【解答】解：A．a处电极为阳极，接电源正极，故A正确； B．pH试纸Ⅰ的图案红色区域大于蓝色区域，说明氢离子的迁移比OH﹣的迁移快，故B正确； C．实验I和Ⅱ为对比实验，默认电解时间、电流等条件相同，则两实验中通过的电荷量相同，a、c两处作为阳极，产生的氢离子的物质的量应相等，故C错误； D．电解过程中，溶液中的Na+和作为电解质离子，定向移动形成电流，是发生迁移的主要离子。变色范围大小与产物氢离子和氢氧根离子的扩散速率有关，故D正确； 故选：C。 【变式3】一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图），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：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑ B．阴极区溶液中OH﹣浓度逐渐升高 C．理论上每消耗1mol Fe2O3，阳极室溶液减少213g D．理论上每消耗1mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138g 【答案】C 【解答】解：A．由分析可知，阳极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，故A正确； B．阴极反应为：，消耗水产生OH﹣，阴极区溶液中OH﹣浓度逐渐升高，故B正确； C．理论上每消耗1mol Fe2O3，转移6mol电子，产生3mol Cl2，同时有6mol Na+由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少3×71g+6×23g＝351g，故C错误； D．理论上每消耗1mol Fe2O3，转移6mol电子，有6mol Na+由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加6×23g＝138g，故D正确； 故选：C。 题型2 电解池电极反应式及化学方程式的书写 解｜题｜知｜识 电极反应式和总反应方程式的书写要点1.做到“三看” （1）一看电极材料，若是金属（Au、Pt除外）作阳极，金属一定被氧化。 （2）二看电解质溶液的酸碱性，注意配平电荷与原子数时用OHˉ、H2O还是H+。 （3）三看电解质状态，若电解质是熔融态金属氧化物或盐，一般为金属的冶炼。 2.注意“两个”细节 （1）书写电解池中电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写总反应方程式时，弱电解质要写成化学式，且注明“电解”条件。 （2）电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OHˉ之后的离子一般不参与放电。 【典例1】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍。电解时，下列有关叙述正确的是（已知氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）（　　） A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2++2e﹣＝Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，电解槽底部的阳极泥中主要有Cu和Pt D．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+ 【答案】C 【解答】解：A．阴极上得电子发生还原反应，电极反应式为Ni2++2e﹣═Ni，故A错误； B．电解过程中，阳极上铁、锌和镍失电子发生氧化反应，阴极上只有镍得电子析出，阴阳极上转移电子相等，但因为这几种金属的摩尔质量不等，所以阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等，故B错误； C．铂为惰性电极，所以阳极中铂和铜不生成金属阳离子，则铜和铂在电解槽底部形成阳极泥，所以电解槽底部阳极泥主要有Cu和Pt，故C正确； D．电解后，部分镍离子不析出，所以溶液中存在的金属阳离子有Fe2+和Zn2+和Ni2+，故D错误； 故选：C。 【变式1】H3BO3可以通过电解NaB（OH）4溶液的方法制备，其工作原理如图，下列叙述错误的是（　　） A．M室发生的电极反应式为：2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+ B．N室中：a%＜b% C．b膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸 D．理论上每生成1mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6L气体 【答案】D 【解答】解：A．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+，电极反应式为2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+，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c膜进入N室，溶液中c（NaOH）增大，所以N室：a%＜b%，故B正确； C．原料室中的B（OH）4﹣通过b膜进入产品室，M室中氢离子通入a膜进入产品室，则b膜为阴离子交换膜，故C正确； D．理论上每生成1mol产品，M、N室电极反应式分别为2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+、2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，M室生成1mol H+、N室生成0.5mol H2，阴极生成的气体体积在标况下是11.2L，故D错误； 故选：D。 题型3 电解原理的应用实验 解｜题｜知｜识 电解工业： （1）氯碱工业； （2）电镀； （3）金属防护； （4）冶炼金属． 【典例1】甲烷燃料电池采用铂为电极，作为化学电源进行电解实验 （1）写出燃料电池的正、负极反应式。 负极：　 　 ， 正极：　 。 （2）已知A中两个电极的材料分别为石墨和铁，用该装置可以制备高铁酸钾K2FeO4。资料显示：FeO42﹣在溶液中呈紫红色。闭合K，一段时间后，发现某电极附近溶液变成紫红色，该电极是 　　 （填a或b），该电极的电极反应式为：　 　 。 （3）若B中的溶液为饱和NaCl溶液，用该装置模拟氯碱工业。 ①检验C电极产物的方法是：　 　 。 ②写出d电极的电极反应式：　 　 。 （4）若用B装置模拟工业粗铜精炼，则c极为　　 ，电解质溶液为　 　 。电解一段时间后，电解液浓度 　　 （填“变大”、“不变”或“变小”）；当燃料电池消耗标准状况下O2的体积为0.112L时，理论上可以得到纯铜 　　 g。 【答案】（1）CH4﹣8e﹣+10OH﹣＝CO32﹣+7H2O；2O2+8e﹣+4H2O＝8OH﹣； （2）a；Fe﹣6e﹣+8OH﹣＝FeO42﹣+4H2O； （3）①将使湿润的淀粉﹣KI试纸靠近C电极，试纸变蓝，说明生成的气体为氯气； ②2H++2e﹣＝H2↑； （4）粗铜；CuSO4溶液；变小；0.64。 【解答】解：（1）由图可知，甲烷在负极失电子，与KOH溶液反应生成CO32﹣，负极反应式：CH4﹣8e﹣+10OH﹣＝CO32﹣+7H2O；O2在正极得电子，生成OH﹣，正极反应式：2O2+8e﹣+4H2O＝8OH﹣， 故答案为：CH4﹣8e﹣+10OH﹣＝CO32﹣+7H2O；2O2+8e﹣+4H2O＝8OH﹣； （2）由题意知，铁电极生成FeO42﹣，电极反应式：Fe﹣6e﹣+8OH﹣＝FeO42﹣+4H2O，则铁电极为阳极，a极与电源正极相连，即a电极为铁电极，a电极附近溶液会变成紫红色， 故答案为：a；Fe﹣6e﹣+8OH﹣＝FeO42﹣+4H2O； （3）①C电极为阳极，C电极产物为Cl2，检验Cl2的方法：将使湿润的淀粉﹣KI试纸靠近C电极，试纸变蓝，说明生成的气体为氯气， 故答案为：将使湿润的淀粉﹣KI试纸靠近C电极，试纸变蓝，说明生成的气体为氯气； ②d极为阴极，电极反应式：2H++2e﹣＝H2↑， 故答案为：2H++2e﹣＝H2↑； （4）若用B装置模拟工业粗铜精炼，则极为阳极，则C极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液；阳极主要是铜失电子发生氧化反应，其中比铜活泼的铁、镍等杂质也会发生氧化反应，溶液中的铜离子在阴极上得电子发生还原反应，因此电解质溶液的浓度会变小；根据电子守恒，燃料电池消耗的O2的转移的电子的物质的量与阴极上析出的铜得到的电子的物质的量相同，4e﹣＝n（Cu）×2e﹣，则n（Cu）＝0.01mol，得到纯铜0.01mol×64g•mol﹣1＝0.64g， 故答案为：粗铜；CuSO4溶液；变小；0.64。 【变式1】请用如图所示仪器装置设计一个电解饱和食盐水，并测定电解产生氢气的 体积和检验氯气氧化性的实验装置。 （1） 所选仪器连接时，各接口的顺序是（填各接口的代号字母）；a接 　　 ， 　　 接 　　 ，b接 　 　 ，　 　 接 　 　 。 　 　 （2）证明有Cl2生成的实验现象是 　 　 。 （3）实验时，装置中的铁电极接电源的 　　 极，石墨电极的反应式为 　 　 。 （4）装置E读取气体体积时，应进行的实验操作是 　 　 ，若实验结束后装置E的读数（已折算成标准状况）为5.60mL，电解后溶液的体积恰好为50.0mL，则溶液中OH﹣的浓度为 　 　 mol•L﹣1。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由以上分析可知A接储气瓶的g→f，把水排入量筒内，用量筒测量出排出的水量，以测定产生H2的体积，B接洗气瓶的d→e，生成的Cl2在洗气瓶中使淀粉碘化钾溶液变蓝，多余的Cl2用NaOH溶液吸收， 故答案为：g；f；h；d；e；c； （2）氯气可氧化KI，使其变为碘单质，遇淀粉变蓝，则证明有Cl2生成的实验现象为：装置C中的溶液颜色变蓝， 故答案为：装置C中的溶液颜色变蓝； （3）装置中的铁电极连接电源的负极，所发生的反应为2H++2e﹣═H2↑，石墨电极接电源的正极，所发生的反应为2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑， 故答案为：负；2Cl﹣﹣2e﹣═Cl2↑； （4）为使量气管和水平管内的液面位置保持同一水平，在读取气体体积时，需上下移动装置E，使装置E与D中的液面相平；氢气物质的量为0.00025 mol，由2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑可知，n（NaOH）＝2 n（H2）＝0.0005 mol，则c（OH﹣）0.01 mol⋅L﹣1， 故答案为：上下移动装置E，使装置E与D中的液面相平；0.01。 题型4 电镀实验 解｜题｜知｜识 1．电镀概念：应用电解原理在金属表面镀一层其他金属或合金的装置。 2．电极材料： ①镀层金属接电源正极作阳极，待镀金属接电源负极作阴极 ②电镀液必须含有镀层金属离子 【典例1】利用图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1mol•L﹣1CuSO4+少量H2SO4 阴极表面产生无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，电解液中有Fe2+ ② 0.1mol•L﹣1CuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验，电解液中无Fe元素 已知：。下列分析不正确的是（　　） A．①中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减小，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+＝Fe2++H2↑、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu C．随阴极析出铜，推测②中溶液c（Cu2+）减小，平衡逆向移动 D．②中Cu2+生成，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 【答案】C 【解答】解：A．随着反应的进行，一段时间后溶液中的c（H+）减小，同时阴极发生电极反应：Cu2++2e﹣＝Cu，生成的铜覆盖在阴极铁制镀件表面，阻碍了H+与铁的接触，故气体减少，故A正确； B．因为溶液中有氢离子和铜离子，铁制镀件与其接触，铁可能与氢离子和铜离子发生氧化还原反应生成Fe2+，故B正确； C．根据平衡移动原理，当阴极有Cu析出时，阴极电极反应：Cu2++2e﹣＝Cu，阳极电极反应：Cu﹣2e﹣＝Cu2+，又因为②中电解液中无Fe元素，根据得失电子守恒，溶液c（Cu2+）不变，故C错误； D．②中Cu2+与NH3•H2O反应生成，使得c（Cu2+）比①溶液中c（Cu2+）小，Cu缓慢析出，镀层更致密，故D正确； 故选：C。 【变式1】当在铜片上镀银时，下列说法正确的是（　　） A．铜片应接在电池的正极上 B．CuSO4溶液作电解液 C．铜片上发生的反应为Ag++e﹣＝Ag D．Ag作阳极，其表面有气体生成 【答案】C 【解答】解：A．Cu作阴极，铜片应接在电池的负极上，故A错误； B．Cu上发生反应，Ag++e﹣＝Ag，应用AgNO3溶液作电解液，故B错误； C．Cu上Ag+得电子，反应为Ag++e﹣＝Ag，故C正确； D．银作阳极，发生反应Ag﹣e﹣＝Ag+，表面无气体生成，故D错误； 故选：C。 【变式2】若在铜片上镀银，下列叙述错误的是（　　） ①将铜片接在电源的正极； ②在铜片上发生的反应是Ag++e﹣＝Ag； ③在银片上发生的反应是4OH﹣+4e﹣＝O2↑+2H2O； ④用AgNO3作电解质溶液 A．①② B．②③ C．①③ D．③④ 【答案】C 【解答】解：①由分析知，将铜片接在电源的负极，故①错误； ②由分析知，在铜片上发生的反应是Ag++e﹣＝Ag，故②正确； ③由分析知，在银片上发生的反应是Ag﹣e﹣＝Ag+，故③错误； ④由分析知，用AgNO3作电解质溶液，故④正确； 综上所述，①③错误，故C正确； 故选：C。 【变式3】下列说法中错误的是（　　） A．马口铁（薄钢板表面镀上一层锡）破损后更易发生腐蚀 B．生铁（铁碳合金）制作的铁锅不易生锈 C．粗铜电解精炼时以精铜作阴极 D．电解法是冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属的一种重要方法 【答案】B 【解答】解：A．马口铁表面镀锡，破损后，在潮湿的空气中形成原电池，铁比锡活泼，铁作负极，更易被腐蚀，故A正确； B．生铁中含有碳，在潮湿的空气中形成原电池，铁作负极，更易被腐蚀，故B错误； C．粗铜精炼时，粗铜作阳极，精铜作阴极，故C正确； D．钠、钙、镁、铝等活泼金属的冶炼采用电解法，故D正确； 故选：B。 题型5 氯碱工业 解｜题｜知｜识 一、氯碱工业 工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业．氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业． 二、氯碱生产工艺： 1、电解法简介： 工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业．氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业． 2、电解饱和食盐水反应原理： 2NaCl+2H2O电解¯H2↑+Cl2↑+2NaOH 因为NaCl是强电解质，在溶液里完全电离，水是弱电解质，也微弱电离，因此在溶液中存在Na+、H+、Cl﹣、OH﹣四种离子．当接通直流电源后，带负电的OH﹣和Cl﹣向阳极移动，带正电的Na+和H+向阴极移动．Cl﹣比OH﹣更易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出，使湿润的淀粉碘化钾溶液变蓝．H+比Na+容易得到电子，因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子，并结合成氢分子从阴极放出．在上述反应中，H+是由水的电离生成的，由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出，破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离出H+和OH﹣，H+又不断得到电子变成H2，结果在阴极区溶液里OH﹣的浓度相对地增大，使酚酞试液变红． 因此，阳极反应：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑（氧化反应）；阴极反应：2H++2e﹣＝H2↑（还原反应） 工业上利用这一反应原理，制取烧碱、氯气和氢气． 3、电解设备﹣﹣离子交换膜电解槽． （1）离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成．电解槽的阳极用金属钛制成；阴极由碳钢网制成． （2）阳离子交换膜的作用：①把电解槽隔为阴极室和阳极室；②只允许Na+通过，而Cl﹣、OH﹣和气体则不能通过．这样，既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸，又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量． 三、氯碱工业应用 由电解槽流出的阴极液中含有30%的NaOH，称为液碱，液碱经蒸发、结晶可以得到固碱、阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜．阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯． （1）2NaOH+Cl2＝NaCl+NaClO+H2O （2）H2O+Cl2＝HCl+HClO （3）H2+Cl2＝2HCl （4）2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O （5）NaOH+CO2＝NaHCO3 因此主要产品有： ①32%氢氧化钠；②50%氢氧化钠；③固体氢氧化钠（片碱）；④高纯盐酸；⑤工业盐酸；⑥次氯酸钠；⑦氯气、液氯（液态氯气）；⑧PVC（聚氯乙烯树脂，氯碱工业一般都伴随PVC树脂）；⑨氢气等． 【典例1】氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是（　　） A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为：2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣ C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 【答案】B 【解答】解：A．电极A上Cl﹣失去电子生成Cl2，为阳极，接电源正极，发生氧化反应，故A正确； B．阴极上O2得电子和H2O反应生成OH﹣，电极反应式为O2+2H2O+4e﹣＝4OH﹣，故B错误； C．阴极区域生成OH﹣，Na+从阳极区域通过交换膜进入阴极区，所以应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确； D．改进设计中通过向阴极区通入O2，避免水电离的H+直接得电子生成H2，降低了电解电压，电耗明显减少，故D正确； 故选：B。 【变式1】氯碱工业是电解池的重要应用之一，利用其产物可以帮助人类的方方面面，下列物质使用正确的是（　　） A．84消毒液用于消毒杀菌 B．HCl用于清洗试管表面的BaSO4沉淀 C．NaOH用于治疗胃酸过多 D．H2用于冶炼金属Na 【答案】A 【解答】解：A．“84消毒液”主要成分为次氯酸钠，具有强氧化性，可用于杀菌消毒，故A正确； B．硫酸钡不溶于盐酸，故B错误； C．NaOH具有强腐蚀性，不能治疗胃酸过多，故C错误； D．H2还原性弱于钠单质，不能用于冶炼金属Na，故D错误； 故选：A。 【变式2】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可以节能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，离子膜均为阳离子交换膜。下列说法错误的是（　　） A．图中X是Cl2，Y是H2 B．燃料电池中阳离子的移动方向：从左向右 C．图中氢氧化钠溶液质量分数：b%＞a%＞c% D．电解池中每产生1mol Cl2，理论上燃料电池中消耗O2的物质的量为1mol 【答案】D 【解答】解：A．通空气一边为正极（还原反应），那么左边必然通H2，这样Y即为H2，则电解池左边应为阳极，生成的X为Cl2，故A正确； B．原电池中阳离子移向正极，燃料电池中阳离子的移动方向是从左向右，故B正确； C．由于燃料电池正极发生O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH﹣，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，图中氢氧化钠溶液质量分数b%＞a%＞c%，故C正确； D．电解池中每产生1mol Cl2，电极反应：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，电子转移总数2mol，电子守恒，燃料电池正极发生O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，理论上燃料电池中消耗O2的物质的量0.5mol，故D错误； 故选：D。 【变式3】图为氯碱工业的简易装置示意图，其中两电极均为惰性电极。下列说法正确的是（　　） A．粗盐水中含有的少量Ca2+和Mg2+可用NaOH除去 B．适当降低阳极电解液的pH有利于Cl2逸出 C．a处得到的是浓NaOH溶液 D．若电路中通过0.2mol电子，理论上可在b处得到标准状况下1.12L气体 【答案】B 【解答】解：A、粗盐提纯时，少量Ca2+用碳酸钠除，Mg2+用NaOH除，故A错误； B、Cl2水溶液呈酸性，低阳极电解液的pH有利于Cl2逸出，故B正确； C、a处为电解池的阳极发生2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，得到稀的NaCl溶液，故C错误； D、若电路中通过0.2mol电子，根据b处电极反应：2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣计算可得n（H2）＝0.1mol，标准状况下2.24L气体，故D错误； 故选：B。 题型6 铜的电解精炼 解｜题｜知｜识 1）电解精炼铜的原理： 电解精炼装置 电解质溶液：含精炼金属的阳离子的盐溶液 粗铜的成分：Cu（Zn、Ni、Fe、Ag、Au等），反应时，比铜活泼的金属先失电子进入溶液中 电极反应式：阴极（纯铜）：Cu2++2e＝Cu（还原反应） 阳极（粗铜）：Cu﹣2e＝Cu2+（氧化反应） 杂质：Zn﹣2e＝Zn2+ Fe﹣2e＝Fe2+Ni﹣2e＝Ni2+ 阳极泥：相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥 【典例1】利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1mol/LCuSO4+少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+ ② 0.1mol/LCuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素 下列说法不正确的是（　　） A．①中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+═Fe2++H2、Fe+Cu2+═Fe2++Cu C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c（Cu2+）减少，Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+平衡逆移 D．②中Cu2+生成[Cu（NH3）4]2+，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 【答案】C 【解答】解：A．Fe与氢离子反应生成氢气，当阴极铜离子放电生成Cu覆盖铁电极时，阻碍H+与铁接触，气体减少，故A正确； B．Fe能与氢离子和铜离子反应，反应离子方程式为Fe+2H+═Fe2++H2↑、Fe+Cu2+═Fe2++Cu，故B正确； C．铜离子与过量氨水反应生成[Cu（NH3）4]2+，[Cu（NH3）4]2+在阴极得电子生成Cu，随阴极析出Cu，[Cu（NH3）4]2+浓度减小，平衡正向移动，故C错误； D．铜离子与过量氨水反应生成[Cu（NH3）4]2+，[Cu（NH3）4]2+在阴极得电子生成Cu，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密，故D正确； 故选：C。 【变式1】下列说法错误的是（　　） A．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增加的过程 B．用湿润pH试纸测定溶液的pH值，一定引起数据偏大 C．电解精炼铜时，阳极泥中含有Pt、Ag、Au等金属 D．铅蓄电池工作时，理论上每消耗1mol硫酸转移NA个电子 【答案】B 【解答】解：A．冰转化为水，混乱度增大，是熵增加的过程，故A正确； B．若用湿润pH试纸测定氢氧化钠溶液的pH导致数据偏小，故不一定引起数据偏大，故B错误； C．电解精炼铜时，阳极上Cu及比Cu活泼的金属可失去电子，则阳极泥中含有Pt、Ag、Au等不活泼金属，故C正确； D．铅蓄电池工作时，电池反应为Pb+PbO2+2H2SO4⇌2PbSO4+2H2O，Pb元素的化合价由0升高为+2价、Pb元素的化合价由+4价降低为+2价，可知理论上每消耗1mol硫酸转移NA个电子，故D正确； 故选：B。 【变式2】模拟粗铜精炼的装置如图，下列说法不正确的是（　　） A．b电极为精铜 B．可用CuCl2溶液作电解液 C．当电路中有2mol电子转移时，同时a电极上溶解64gCu D．精炼一段时间后，电解质溶液需要适当补充 【答案】C 【解答】解：A．b电极连接电源的负极作阴极，b电极为精铜，故A正确； B．可用CuCl2溶液作电解液，铜离子在精铜上得电子变成铜单质，故B正确； C．a电极的反应除了铜失电子变成铜离子进入溶液外还有其他比铜活泼的金属单质失电子生成对应的金属阳离子，故当电路中有2mol电子转移时，a电极上溶解的Cu的质量不足64g，故C错误； D．由C分析可知精炼一段时间后，阳极进入溶液的铜离子比在阴极上析出的铜要少一些，电解质溶液需要适当补充，故D正确； 故选：C。 【变式3】下列说法错误的是（　　） A．用湿润pH试纸测定溶液的pH值，可能引起数据偏大 B．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增加的过程 C．电解精炼铜时，阳极泥中含有Pt、Ag、Au等金属 D．铅蓄电池工作时，理论上每消耗1mol硫酸转移NA个电子 【答案】D 【解答】解：A.若用湿润pH试纸测定盐酸的pH，氢离子浓度偏小，则溶液的pH偏大，故A正确； B.冰转化为水，混乱度增大，是熵增加的过程，故B正确； C.电解精炼铜时，阳极上Cu及比Cu活泼的金属可失去电子，则阳极泥中含有Pt、Ag、Au等不活泼金属，故C正确； D.铅蓄电池工作时，电池反应为Pb+PbO2+2H2SO4⇌2PbSO4+2H2O，Pb元素的化合价由0升高为+2价、Pb元素的化合价由+4价降低为+2价，可知理论上每消耗1mol硫酸转移2NA个电子，故D错误； 故选：D。 题型7 电解池有关计算 解｜题｜知｜识 一、电解原理 1、概念：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解．借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置，叫做电解池或电解槽． 构成电解池（电解槽）的条件： （1）有外加直流电源． （2）有电解质溶液或熔融的离子化合物． （3）有两个电极（材料为金属或石墨，两极材料可相同或不同）： 阴极：与直流电源的负极直接相连的一极． 阳极：与直流电源的正极直接相连的一极． （4）两个电极要与电解质溶液接触并形成回路． 注意：电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定，与电极材料本身的性质无关．而原电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定． 2、惰性电极和活性电极： 在电解时，根据电极本身是否参与氧化还原反应，可把电极分为惰性电极和活性电极两类： ①惰性电极（C、Pt等）：只起导电作用，不参与反应； ②活性电极（除Pt、Au外的其余金属）：当作阳极时，除起导电作用外，还失去电子变成金属阳离子进入溶液中． 3、离子放电顺序 ①在阴极上．在阴极上发生的是得电子反应，因此，电极本身只起导电作用而不能发生氧化还原反应，发生反应的是溶液中的阳离子，它们得电子的能力顺序为： 说明：上列顺序中H+有两个位置：在酸溶液中，H+得电子能力在Cu2+与Pb2+之间；若在盐溶液中，则H+位于Zn2+与Al3+之间． ②在阳极上．首先应考虑电极是活性电极还是惰性电极，若为活性电极，则是阳极本身失去电子被氧化成阳离子进入溶液中，即此时不能考虑溶液中阴离子的失电子情况；若为惰性电极，溶液中的阴离子失电子的能力顺序为： 二、电解池与原电池对比 电 极 电极反应 电子转移方向 能量 转变 举 例 原电池 正、负极由电极材料决定：相对活泼的金属作负极；较不活泼的金属作正极 负极：电极本身失去电子，发生氧化反应 正极：溶液中的阳离子得到电子，发生还原反应 电子由负极流出，经外电路回正极 化学能转变为电能 铜锌原电池 负极： Zn﹣2e﹣＝Zn2+ 正极： 2H++2e﹣＝H2↑ 电解池 阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极决定：与直流电源正极相连的是阳极；与直流电源负极相连的是阴极 阴极：较易获得电子的阳离子优先得到电子，发生还原反应阳极，金属或较易失去电子的阴离子优先失去电子，发生氧化反应 电子由直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，然后通过电解液中的离子放电，电子再从阳极经导线回到直流电流的正极 电能转变为化学能 以石墨为电极电解CuCl2溶液 阳极： 2C1﹣﹣2e﹣＝C12↑ 阴极： Cu2++2e﹣＝Cu↓ 三、电解原理的应用 1、精炼铜和电镀铜 项 目 铜的电解精炼 电镀铜 含 义 利用电解原理将粗铜中的杂质（如锌、铁、镍、银、金等）除去，以获得电解铜（含Cu的质量分数达99.95%～99.98%）的过程 利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其他金属（铜）或合金的过程 目 的 制得电解铜，以增强铜的导电性 使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力 电解液 CuSO4溶液（加入一定量的硫酸） 含有镀层金属离子（Cu2+）的电解质溶液作电镀液（如CuSO4溶液） 阳极材料 粗铜 镀层金属（Cu） 阴极材料 纯铜 待镀金属制品 电极反应式 阴极 Cu2++2e﹣＝Cu Cu2++2e﹣＝Cu 阳极 Cu﹣2e﹣＝Cu2+ Zn﹣2e﹣＝Zn2+ Ni﹣2e﹣＝Ni2+ Cu﹣2e﹣＝Cu2+ 特 点 ①阳极反应为粗铜中的Cu及杂质失去电子而溶解 ②溶液中CuSO4的浓度基本不变 ①阳极本身失去电子而溶解 ②溶液中金属阳离子的浓度保持不变 ③溶液的pH保持不变 说 明 当阳极上的Cu失去电子变成Cu2+溶解后，银、金等金属杂质以单质的形式沉积于电解槽底，形成阳极泥 ①铜镀层通常主要用于电镀其他金属之前的预镀层，以使镀层更加牢固和光亮 ②电镀工业的废水中常含剧毒物质如氰化物、重金属等．因此必须经过处理才能排放 2、氯碱工业 ①电解饱和食盐水溶液的反应原理． 阴极电极反应式（Fe棒）：2H++2e﹣＝H2↑（H+得电子产生H2后，阴极区OH﹣浓度增大而显碱性） 阳极电极反应式（石墨）：2C1﹣﹣2e﹣＝Cl2↑ 电解的总化学方程式：2NaCl+H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ ②设备：离子交换膜电解槽．离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成．电解槽的阳极用金属钛制成；阴极由碳钢网制成． ③阳离子交换膜的作用：①把电解槽隔为阴极室和阳极室；②只允许Na+通过，而Cl﹣、OH﹣和气体则不能通过．这样，既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸，又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量． 【典例1】用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.1mol Cu（OH）2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移的电子的物质的量为（　　） A．0.4mol B．0.5mol C．0.6mol D．0.8mol 【答案】A 【解答】解：Cu（OH）2改写为CuO•H2O，根据CuO•H2O知，阳极上OH﹣放电生成O2，阴极上Cu2+和H+放电生成Cu和H2，根据氧原子守恒得n（O2）＝n[Cu（OH）2]＝0.1mol，则转移电子的物质的量＝0.1mol×4＝0.4mol。 故选：A。 【变式1】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0.1mol CuO和0.1mol 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 【解答】解：加入0.1mol CuO后恢复到电解前的浓度，可知发生2H2O+2CuSO42Cu+O2↑+2H2SO4转移电子 2mol 4mol 0.1mol 0.2mol， CuO+H2SO42H2O+CuSO4，未转移电子，故转移电子的总物质的量为0.2mol， Cu（OH）2从组成上可看成CuO•H2O，加入0.1mol Cu（OH）2后恰好恢复到电解前的浓度， 即电解生成了0.1mol H2SO4，并电解了0.1mol H2O，由电解的总反应式可知， 2H2O+2CuSO42Cu+O2↑+2H2SO4转移电子 2mol 4mol 0.1mol 0.2mol 2H2O 2H2↑+O2↑转移电子 2mol 4mol 0.1mol 0.2mol 所以电解过程中共转移电子为0.2mol+0.2mol＝0.4mol，则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为0.2mol：0.4mol＝1：2， 故选：B。 题型8 原电池与电解池的综合 解｜题｜知｜识 1.原电池：化学能转化为电能；电解池：电能转化为化学能； 2.电极名称，原电池：正负极，电解池：阴阳极； 3.得失电子：负极、阳极：失电子，正极、阴极：得电子； 【典例1】科学家使用δ﹣MnO2研制了一种MnO2﹣Zn可充电电池（如图所示）。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是（　　） A．充电时，Zn2+向阳极方向迁移 B．充电时，会发生反应Zn+2MnO2═ZnMn2O4 C．放电时，正极反应有MnO2+H2O+e﹣═MnOOH+OH﹣ D．放电时，Zn电极质量减少0.65g，MnO2电极生成了0.020mol MnOOH 【答案】C 【解答】解：根据分析可知，a为NH4NO3溶液，b为Ba（OH）2溶液，c为AlCl3溶液，d为Na2CO3溶液， A．充电时，Zn2+向阴极方向迁移，被还原为Zn，故A错误； B．充电时，会发生反应：ZnMn2O4═Zn+2MnO2，故B错误； C．放电时，正极反应有MnO2+H2O+e﹣═MnOOH+OH﹣，还有2MnO2+Zn2++2e﹣═ZnMn2O4，故C正确； D．放电时，Zn电极质量减少0.65g，电子转移0.02mol，MnO2电极生成了MnOOH小于0.020mol，还生成ZnMn2O4，故D错误； 故选：C。 【变式1】用电解Na2SO4溶液（图1）后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取Na2SO4溶液并用图2装置按ⅰ→ⅳ顺序依次完成实验。 实验 电极Ⅰ 电极Ⅱ 电压/V 关系 ⅰ 石墨1 石墨2 a a＞d＞c＞b＞0 ⅱ 石墨1 新石墨 b ⅲ 新石墨 石墨2 c ⅳ 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是（　　） A．a＞0，说明实验i中形成原电池，反应为2H2+O2═2H2O B．b＜d，是因为ⅱ中电极Ⅱ上缺少H2作为还原剂 C．c＞0，说明ⅲ中电极Ⅰ上有O2发生反应 D．d＞c，是因为电极Ⅱ上吸附H2的量：ⅳ＞ⅲ 【答案】D 【解答】解：A．a＞0，说明该装置有电流产生，该装置没有外接电源，则形成原电池，即形成氢氧燃料电池，反应为2H2+O2＝2H2O，故A正确； B．对比实验ii、iv知，只有电极Ⅱ不同，新石墨电极Ⅱ中没有氢气，即缺少H2作为还原剂，导致b＜d，故B正确； C．实验iii中电极Ⅰ为新石墨，新石墨可能吸附空气中的氧气，导致该装置构成原电池，产生电压，则c＞0，故C正确； D．对比实验iii和iv，iii中电极Ⅰ为新石墨、iv中电极Ⅰ为石墨1，石墨i中吸附的氧气大于新石墨吸附的氧气，则d＞c，故D错误； 故选：D。 【变式2】一种锂离子电池[电极材料分别为嵌锂石墨、钴酸锂（LiCoO2]某时段的工作原理如下。 总反应方程式： Li1﹣xCoO2+LixCyLiCoO2+Cy 下列说法正确的是（　　） A．图示中的电池处于充电状态 B．放电时，嵌锂石墨作正极 C．充电时，阴极发生的反应为Cy+xLi++xe﹣＝LixCy D．充电时，钴元素失去电子的数目大于脱出的锂离子数目 【答案】C 【解答】解：A．由图可知，图示中的电池，锂离子从嵌锂石墨脱落，处于放电状态，故A错误； B．充电时，嵌锂石墨作负极，故B错误； C．充电时，嵌锂石墨作正极，电极反应式为Cy+xLi++xe﹣＝LixCy，故C正确； D．充电时，钴元素失去电子的数目等于脱出的锂离子数目，故D错误； 故选：C。 【变式3】化学能与电能的相互转化在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是（　　） A．装置甲工作一段时间后，阳极产物与阴极产物的物质的量之比为1：2 B．装置乙可以实现铁上镀光亮的铜镜 C．装置丙若银电极增重37.8g，理论上有0.35mol电子通过外电路 D．装置丁的正极反应式：Fe3++e﹣＝Fe2+ 【答案】D 【解答】解：A．装置甲为电解熔融NaCl，阴极反应为 2Na++2e﹣＝2Na，阳极反应为 2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，阳极产物与阴极产物的物质的量之比为1：2，故A正确； B．电镀要求待镀金属（铁）作阴极，镀层金属（铜）作阳极，且电解质含铜离子，故B正确； C．装置为原电池，银电极为正极，电极反应式为Ag++e﹣＝Ag。增重37.8g Ag，物质的量为 0.35mol，每1 mol Ag+还原需1 mol e⁻，故转移电子0.35 mol，故C正确； D．装置丁不能组成原电池，故D错误； 故选：D。 过 关 验 收 1．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﹣+3H2O3H2↑ D．催化阶段反应产物物质的量之比n（Z）：n（Br﹣）＝3：2 【答案】B 【解答】解：A.及诶和分析可知，左侧为阴极，a连接负极，故A正确； B.溴化钠为催化剂，装置循环后总量不变，装置本质在电解水，故Y为水，故B错误； C.结合分析可知，电解总反应式为Br﹣+3H2O3H2↑，故C正确； D.催化阶段，反应为22Br﹣+3O2↑，故催化阶段反应产物物质的量之比n（Z）：n（Br﹣）＝3：2，故D正确； 故选：B。 2．氨（NH3）是化工、化肥和制药等领域的关键原料，可利用如图装置电解含硝酸盐的废水高效制氨，电极材料中Ni6簇与CuFe﹣LDH协同可显著抑制析氢反应和修复电解环境。下列说法错误的是（　　） A．a接外接电源负极，b极电势高 B．b极电极反应式为 C．当a极生成17gNH3时，理论上有9mol H+通过质子交换膜 D．若电解使用阴离子交换膜，则硝酸盐转化率降低 【答案】C 【解答】解：A．左侧电极（a极）发生还原反应，将还原为NH3，a极为阴极，应连接电源负极；b极为阳极，应连接电源正极。在电解池中，阳极电势高于阴极电势，因此b极电势高，故A正确； B．在阳极（b极），水被氧化生成O2和H+，电极反应式为，故B正确； C．17 g 氨气的物质的量为：，在阴极（a极），被还原为NH3，电极反应式为：，根据反应式，每生成1 mol NH3，转移8 mol e﹣，则理论上有8 mol H+通过质子交换膜，故C错误； D．如果使用阴离子交换膜，会从阴极区（a极）迁移到阳极区（b极），导致阴极区浓度降低，还原反应效率下降，硝酸盐转化率降低，故D正确； 故选：C。 3．用惰性电极电解X物质的水溶液，有关说法正确的是（　　） A．若X为足量的NaCl，通电一段时间后可以通入适量的HCl气体将溶液复原 B．若X为H2SO4，因为消耗了H+，所以溶液的酸性减弱 C．若X为NaOH，两极分别产生H2和O2，溶液pH不变 D．若X为CuSO4与NaCl的混合物，则阳极首先产生O2 【答案】A 【解答】解：A．用惰性电极电解足量NaCl溶液时，反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；电解过程中，从溶液中逸出H2、Cl2，相当于从溶液中除去了HCl，所以通电一段时间后，通入适量的HCl气体可将溶液复原，故A正确； B．用惰性电极电解H2SO4溶液，实际是电解水，反应为2H2O2H2↑+O2↑；随着水的减少，H2SO4的浓度增大，溶液中H+浓度增大，溶液的酸性增强，故B错误； C．用惰性电极电解NaOH溶液，实际是电解水，反应为2H2O2H2↑+O2↑；随着水的减少，NaOH的浓度增大，溶液中OH﹣浓度增大，溶液pH增大，故C错误； D．用惰性电极电解CuSO4与NaCl的混合溶液时，阳极的放电顺序为Cl﹣＞OH﹣（水电离出的）；所以阳极首先是Cl﹣失去电子生成Cl2，而不是首先产生O2，故D错误； 故选：A。 4．如图是一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置示意图。下列说法正确的是（　　） A．石墨电极反应式为 B．A膜为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜 C．电解过程中，甲池需要不断补充Cr2（SO4）3，丙池需要不断补充Na2SO4 D．电解过程中，导线中每通过0.3mol电子，甲池质量减少5.2g 【答案】B 【解答】解：A．石墨电极上水失电子产生氧气，酸性条件下电极反应式为，故A错误； B．该装置为电解池，甲池中Cr3+得电子产生Cr，故Cr棒为阴极，a极为负极，b极为正极，石墨电极为阳极，阳极上水失电子产生氧气；阴离子硫酸根离子向阳极移动，则A膜为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜，故B正确； C．电解过程中，甲池铬离子得电子产生Cr，硫酸根离子移向乙池，需要不断补充Cr2（SO4）3，丙池水失电子产生氧气且氢离子定向移动到乙池，不需要补充硫酸钠，故C错误； D．电解过程中，导线中每通过0.3mol电子，甲池减少0.05mol Cr2（SO4）3，质量减少19.6g，故D错误； 故选：B。 5．对煤浆中FeS2进行电解脱硫原理如图。下列说法正确的是（　　） A．工作时，石墨Ⅰ可接铅蓄电池的Pb极 B．工作开始时，石墨Ⅱ电极反应式为2H++2e﹣＝H2↑ C．工作中，混合液pH变大 D．理论上处理1mol FeS2，电路中至少转移8mole﹣ 【答案】B 【解答】解：A．由图可知，石墨Ⅰ上Mn2+失去电子生成Mn3+，发生氧化反应，所以石墨Ⅰ为阳极；石墨Ⅱ为阴极。铅蓄电池中，Pb极为负极，阳极应连接电源正极，所以石墨Ⅰ不能接铅蓄电池的Pb极，故A错误； B．工作开始时，阴极上氢离子得到电子生成氢气，电极反应式为2H++2e﹣＝H2↑，故B正确； C．工作中，FeS2与Mn3+反应会生成H+，反应式可表示为FeS2+15Mn3++8H2O ＝Fe3++15Mn2++216H+，溶液中H+浓度增大，混合液pH变小，故C错误； D．根据图示可知，FeS2与Mn3+反应会生成H+，反应式可表示为FeS2+15Mn3++8H2O ＝Fe3++15Mn2++216H+，1mol FeS2被消耗，至少转移电子15mol，故D错误； 故选：B。 6．浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池，理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为电渗析法制备磷酸二氢钠，用浓差电池为电源完成电渗析法制备磷酸二氢钠。下列说法正确的是（　　） A．电极Ag（Ⅱ）的电极反应式为：Ag﹣e﹣＝Ag+ B．电渗析装置中膜a、b均为阳离子交换膜 C．电渗析过程中左室中NaOH浓度增大，右室H2SO4的浓度减小 D．电池从开始到停止放电，理论上可制备2.4gNaH2PO4 【答案】B 【解答】解：A．根据以上分析知，电极Ag（Ⅱ）为正极，该电极的电极反应式为：Ag++e﹣＝Ag，故A错误； B．该装置需要让Na+透过膜a，H+透过膜b，故膜a、b均为阳离子交换膜，故B正确； C．电极b的电极反应式为：2H2O﹣4e﹣＝4H++O2↑，其H+的物质的量并不会改变，而水的量减小，故右室中的c（H2SO4）会增大，故C错误； D．浓差电池转移0.02mol电子后，两端浓度将达到相等状态，此时停止工作；浓差电池转移0.02mol电子时，将有0.02mol氢离子进入中间室，发生反应：2H+＝H2，生成的n（NaH2PO4）＝0.01mol，质量为0.01mol×120g/mol＝1.2g，故D错误； 故选：B。 7．一种电解法合成硝酮的反应过程如图所示。下列说法错误的是（　　） A．若用铅蓄电池作该装置的外接电源，惰性电极1应与Pb电极相连 B．二丁基—N—羟基胺转化为硝酮的发应是氧化反应 C．反应初始阶段，阴极区附近溶液的pH变小 D．反应每生成1mol硝酮，外电路中通过电子的物质的量为2mol 【答案】C 【解答】解：A．惰性电极1为，发生还原反应，为电解池的阴极，接电源的负极，铅蓄电池Pb为负极，用铅蓄电池电解时，惰性电极1应与Pb电极相连，故A正确； B．二丁基—N—羟基胺转化为硝酮为脱氢反应，则该反应是氧化反应，故B正确； C．阴极区发生的反应为：，氢离子浓度减小，附近溶液的pH变大，故C错误； D．1mol二丁基—N—羟基胺转化为1mol硝酮，脱去2mol脱氢反应，转移2mol电子，故D正确； 故选：C。 8．若要在铁制品表面镀镍，下列有关说法正确的是（　　） A．电镀液可用FeSO4溶液 B．铁制品应与电源的负极相连 C．阴极的电极反应为Ni﹣2e﹣＝Ni2+ D．电镀过程中电镀液中溶质的浓度会增大 【答案】B 【解答】解：A．由分析可知，电镀液应该用NiSO4溶液，而不能用FeSO4溶液，故A错误； B．由分析可知，铁制品应与电源的负极相连作阴极，故B正确； C．由分析可知，阴极的电极反应为：Ni2++2e﹣＝Ni，故C错误； D．由分析可知，阴极反应为：Ni2++2e﹣＝Ni，阳极反应为：Ni﹣2e﹣＝Ni2+，根据电子守恒可知，电镀过程中电镀液中溶质的浓度基本不变，故D错误； 故选：B。 9．铁制品镀铜的电镀装置如图所示，下列说法中不正确的是（　　） 资料：Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+ A．铜片接电源的正极 B．电镀过程中向阳极移动 C．随铜单质析出电解质溶液中c（Cu2+）减小 D．加入氨水后可使铜缓慢析出，镀层更致密 【答案】C 【解答】解：A．铜片做阳极被腐蚀，做阳极，连接电源正极，故A正确； B．电镀过程中阴离子往阳极移动，向阳极移动，故B正确； C．随铜单质析出电解质溶液中c（Cu2+）不变，故C错误； D．加入氨水后可发生反应Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+，使铜缓慢析出，镀层更致密，故D正确； 故选：C。 10．利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 Ⅰ 0.1mol/LCuSO4 +少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+。 Ⅱ 0.1mol/LCuSO4 +过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素。 已知：①Cu2+在氨水中存在如下平衡：Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+。 ②当Cu2+放电的速率缓慢且平稳时，有利于得到致密、细腻的镀层。 下列说法不正确的是（　　） A．Ⅰ中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+═Fe2++H2、Fe+Cu2+═Fe2++Cu B．Ⅰ中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 C．Ⅱ中Cu2+生成[Cu（NH3）4]2+，使得c（Cu2+）比Ⅰ中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 D．随阴极析出Cu，推测Ⅱ中溶液c（Cu2+）减少，Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+平衡逆移 【答案】D 【解答】解：A．I中检测到Fe2+，说明Fe发生氧化反应生成Fe2+，根据实验I知，Fe能置换出H2、Cu，所以可能发生反应：Fe+2H+＝Fe2++H2↑、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu，故A正确； B．I中阴极表面产生无色气体，说明有H2生成，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少，说明有Cu生成，经检验，电解液中有Fe2+，则发生的离子反应有Fe+2H+＝Fe2++H2↑、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu，溶液中c（H+）减小，生成氢气的速率减小，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触，反应物面积减小，反应速率也减小，故B正确； C．II中Cu2+生成[Cu（NH3）4]2+，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，所以反应速率小于I，Cu缓慢析出，镀层更致密，故C正确； D．II阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体，说明阴极上Cu2+得电子生成Cu，经检验，电解液中无Fe元素，说明Fe不发生反应，阳极上Cu失电子生成Cu2+，溶液中c（Cu2+）不变，Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+平衡不移动，故D错误； 故选：D。 11．氯碱工业是高能耗产业，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关系如图所示，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。已知：空气（除去CO2）中氧气的体积分数约为21%。 （1）电解池A在通电条件下反应的离子反应方程式为 　 　 。 （2）把X通入H2S溶液中，发生反应的离子方程式为 　 。 （3）电解池A中，阳离子交换膜的作用除了只允许阳离子通过外，还有：①　 　 ；②　 　 。 （4）Y所含元素与氧元素构成原子个数比为1：1的化合物，该化合物能使酸性高锰酸钾溶液褪色，原因是 　 　 （离子方程式）。 （5）分析图可知：氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为 　 　 。 （6）标准状况下，若生成22.4LX，则理论上消耗 　 　 L空气（结果保留一位小数）。 【答案】（1）； （2）Cl2+H2S＝S↓+2H++2Cl﹣； （3）阻止氢氧根离子进入阳极室与氯气发生副反应；阻止阳极产生的氯气与阴极产生的氢气混合发生爆炸； （4）； （5）b%＞a%＞c%； （6）53.3。 【解答】解：（1）氯碱工业电解饱和食盐水的离子方程式为：， 故答案为：； （2）X为Cl2，通入H2S溶液中，发生反应的离子方程式为Cl2+H2S＝S↓+2H++2Cl﹣， 故答案为：Cl2+H2S＝S↓+2H++2Cl﹣； （3）电解池中，阳离子交换膜的作用除了只允许正离子通过外，还有①阻止氢氧根离子进入阳极室与氯气发生副反应；②阻止阳极产生的氯气与阴极产生的氢气混合发生爆炸， 故答案为：阻止氢氧根离子进入阳极室与氯气发生副反应；阻止阳极产生的氯气与阴极产生的氢气混合发生爆炸； （4）H2所含元素即H与氧元素构成原子个数比为1：1的化合物为H2O2，与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式为：， 故答案为：； （5）燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH﹣，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%小于b%，电解池中负右侧是阴极，水中的氢离子得到电子变为H2，溶液中产生氢氧根，钠离子从左侧移向右侧，使NaOH浓度增大，所以a%＞c%，故 b%＞a%＞c%， 故答案为：b%＞a%＞c%； （6）标准状况下，若生成22.4LCl2，则电路中转移的电子为2mol，则燃料电池消耗的氧气为11.2L，需要的空气体积为53.3L， 故答案为：53.3。 12．下列叙述错误的是（　　） A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液 D．电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度减小 【答案】C 【解答】解：A．生铁中含有碳，易发生电化学腐蚀，则生铁抗腐蚀能力比纯铁弱，故A正确； B．Sn与Fe形成原电池时，Fe作负极，被腐蚀，所以用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈，故B正确； C．电镀时，镀层金属为阳极，待镀金属为阴极，含有镀层金属离子的电解质为溶液，则在铁制品上镀铜时，镀件为阴极，铜盐为电镀液，故C错误； D．电解精炼铜时，阳极上溶解的金属不仅有铜还有其它金属，阴极上只析出铜，所以溶解的铜小于析出的铜，导致溶液中铜离子浓度减小，故D正确。 故选：C。 13．下列化学用语对事实的表述正确的是（　　） A．常温时，0.1mol•L﹣1氨水的pH＝11.1：NH3•H2O⇌NH4++OH﹣ B．电解精炼铜的阳极反应：Cu2++2e﹣═Cu C．电解饱和食盐水：2Cl﹣+2H+Cl2↑+H2↑ D．甲烷的燃烧热△H＝﹣890.3kJ•mol﹣1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4（g）+2O2 （g）═CO2（g）+2H 2O（g）△H＝﹣890.3 kJ•mol﹣1 【答案】A 【解答】解：A．常温时，0.1mol•L﹣1氨水的pH＝11.1，说明NH3•H2O不能完全电离，为弱电解质，则电离方程式为NH3•H2O⇌NH4++OH﹣，故A正确； B．电解精炼铜，阴极析出铜，电极方程式为Cu2++2e﹣═Cu，阳极反应为Cu﹣2e﹣＝Cu2+，故B错误； C．电解饱和食盐水反应的离子方程式：2Cl﹣+2H2OCl2↑+H2↑+2OH﹣，故C错误； D．甲烷的燃烧热为890.3KJ•mol﹣1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H＝﹣890.3KJ•mol﹣1，故D错误； 故选：A。 14．某实验小组尝试在钢制钥匙上镀铜。 实验Ⅰ：将钥匙直接浸入0.4mol•L﹣1CuCl2溶液中，20s后取出，钥匙表面变红，但镀层疏松，用纸即可擦掉。 实验Ⅱ：用图装置对钥匙进行电镀铜。钥匙表面迅速变红，同时有细小气泡产生，精铜表面出现少量白色固体。30s后取出钥匙检验，镀层相对实验Ⅰ略好，但仍能用纸巾擦掉一部分。经调整实验条件后获得了较好的电镀产品。 实验Ⅲ：用0.4mol•L﹣1CuSO4溶液代替CuCl2溶液重复实验Ⅱ，精铜表面未出现白色固体。 回答下列问题： （1）实验Ⅰ反应的化学方程式是 　 。 （2）实验Ⅱ中钥匙应与电源的 　　 极连接。 （3）钥匙表面产生的气体是 　 ，此电极上的电极反应式是 　 　 。 （4）常见化合物中铜元素有+1、+2两种价态，结合实验Ⅲ推测实验Ⅱ中精铜表面产生的白色固体的电极反应式是 　 　 。（已知CuOH是一种难溶于水的黄色固体） 【答案】（1）Fe+CuCl2＝Cu+FeCl2； （2）负； （3）H2；Cu2++2e﹣＝Cu、； （4）Cu﹣e﹣+Cl﹣＝CuCl。 【解答】解：（1）钢制钥匙的主要成分是Fe，实验Ⅰ的化学方程式是：Fe+CuCl2＝FeCl2+Cu， 故答案为：Fe+CuCl2＝Cu+FeCl2； （2）实验Ⅱ中，电镀中镀件做阴极，钥匙是要被镀铜，则应该做阴极，即与电源的负极连接， 故答案为：负； （3）CuCl2溶液呈弱酸性，阴极上会有少量的H+放电形成H2，所以钥匙表面的气体为H2，阴极上既有Cu析出又有H2放出，电极反应式为：Cu2++2e﹣＝Cu、， 故答案为：H2；Cu2++2e﹣＝Cu、； （4）Cu（Ⅱ）的化合物一般都是蓝色或绿色，Cu（Ⅰ）的化合物中，白色固体为CuCl，则相应的电极反应式为：Cu﹣e﹣+Cl﹣＝CuCl， 故答案为：Cu﹣e﹣+Cl﹣＝CuCl。 15．某浓差电池可将海水中的NaCl转化为NaOH和HCl，装置如图所示。M、N均为AgCl/Ag电极，a、c为选择性离子交换膜，b为双极膜（双极膜中催化层可将水解离为H+和OH﹣，并实现其定向移动）。下列说法正确的是（　　） A．电池工作时，N极发生氧化反应 B．a为阴离子交换膜，c是阳离子交换膜 C．Ⅱ室中得到盐酸，Ⅲ室中得到NaOH溶液 D．M电极质量每减少10.8g，双极膜内有0.05mol H2O解离 【答案】B 【解答】解：A．I室通入足量的NH3发生反应为，Ⅰ室中Ag+浓度减小，M电极反应为Ag﹣e﹣＝Ag+，故M为负极；N为正极，发生还原反应，故A错误； B．由上述分析可知，a是阴离子交换膜，c是阳离子交换膜，故B正确； C．由分析可推断出Ⅱ室中得到NaOH溶液，Ⅲ室中得到HCl溶液，故C错误； D．M电极质量每减少10.8g，即负极参与反应的Ag为0.1mol，则有0.1mol OH﹣定向移动到Ⅱ室，故双极膜内解离的H2O为0.1mol，故D错误； 故选：B。 16．下列有关原电池叙述正确的是（　　） A．反应Cu+H2SO4＝CuSO4+H2↑可设计成原电池实现 B．Mg﹣Al—NaOH溶液原电池工作过程中，电流由Mg电极流向Al电极 C．两金属单质、电解质溶液形成原电池，活泼性强的一定为负极 D．Zn和稀硫酸反应时，加入Na2SO4固体能加快产生H2的速率 【答案】B 【解答】解：A．反应Cu+H2SO4＝CuSO4+H2↑在常温下不能自发进行，因为铜的金属活动性弱于氢，无法置换稀硫酸中的氢，因此不能设计成原电池，故A错误； B．在Mg﹣Al—NaOH溶液原电池中，铝为负极，镁为正极，电流方向由正极（Mg）流向负极（Al），故B正确； C．Mg﹣Al—NaOH原电池中，金属活动性更强的Mg实际为正极；因此一定为负极的说法不准确，故C错误； D．Zn与稀硫酸反应的离子方程式为Zn+2H+＝Zn2++H2↑，加入Na2SO4固体，H+浓度几乎不变，且不能形成原电池，因此不能加快产生H2的速率，故D错误； 故选：B。 17．工业上制备盐酸羟胺（NH3OHCl，类似于NH4Cl）的方法如图1，其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。若两极区起始质量相同，不考虑溶液体积变化，下列说法正确的是（　　） A．Fe电极做负极 B．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH下降 C．图2中，A为H+，B为 D．标准状况下，若33.6LH2完全参与电极反应，则mFe极区﹣mPt极区＝34g 【答案】C 【解答】解：A．该装置是原电池装置，将化学能转化为电能，Fe电极中NO→NH3OH+，N元素化合价降低，做正极，Fe为正极，故A错误； B．正极电极反应为：NO+3e﹣+4H+＝NH3OH++H2O，正极区H+浓度减小，pH增大，故B错误； C．根据题意可知，NH2OH具有类似NH3的弱碱性，可以和盐酸反应生成盐酸羟胺，所以缺少的一步为反应为：NH2OH+H+＝NH3OH+，图2中，A为H+，B为NH3OH+，故C正确； D．33.6L H2（1.5mol）转移3mol e﹣，正极有1mol NO参加反应，同时转移3mol H+，正极区质量增加30g+3g＝33g，负极区失去3mol H+（3g），同时进入1.5mol H2（3g），质量不变，两极质量差为33g，故D错误； 故选：C。 18．利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图， 下列说法正确的是（　　） A．电极b反应式是O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣ B．甲中每消耗64gSO2，乙中有2mol H+通过隔膜 C．电极c反应式为N2O4﹣2e﹣+H2O═N2O5+2H+ D．每转移2mol电子，生成2mol N2O5和1mol H2SO4 【答案】BD 【解答】解：A．b极为正极，电极反应式为O2+4e﹣+4H+＝2H2O，故A错误； B．甲中每消耗64g即1mol SO2，电路中转移2mol电子，乙中有2mol H+通过隔膜，故B正确； C．c为阳极，N2O4﹣2e﹣+2HNO3＝2N2O5+2H+，故C错误； D．每转移2mol电子，生成2mol N2O5和1mol硫酸，故D正确； 故选：BD。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 第二节 电解池 内 容 导 航 题型1 电解原理 题型2 电解池电极反应式及化学方程式的书写 题型3 电解原理的应用实验 题型4 电镀实验 题型5 氯碱工业 题型6 铜的电解精炼 题型7 电解池有关计算 题型8 原电池与电解池的综合 考 点 演 练 题型1 电解原理 解｜题｜知｜识 一、电解原理 1、概念：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解．借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置，叫做电解池或电解槽． 构成电解池（电解槽）的条件： （1）有外加直流电源． （2）有电解质溶液或熔融的离子化合物． （3）有两个电极（材料为金属或石墨，两极材料可相同或不同）： 阴极：与直流电源的负极直接相连的一极． 阳极：与直流电源的正极直接相连的一极． （4）两个电极要与电解质溶液接触并形成回路． 注意：电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定，与电极材料本身的性质无关．而原电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定． 2、惰性电极和活性电极： 在电解时，根据电极本身是否参与氧化还原反应，可把电极分为惰性电极和活性电极两类： ①惰性电极（C、Pt等）：只起导电作用，不参与反应； ②活性电极（除Pt、Au外的其余金属）：当作阳极时，除起导电作用外，还失去电子变成金属阳离子进入溶液中． 3、离子放电顺序 ①在阴极上．在阴极上发生的是得电子反应，因此，电极本身只起导电作用而不能发生氧化还原反应，发生反应的是溶液中的阳离子，它们得电子的能力顺序为： 说明：上列顺序中H+有两个位置：在酸溶液中，H+得电子能力在Cu2+与Pb2+之间；若在盐溶液中，则H+位于Zn2+与Al3+之间． ②在阳极上．首先应考虑电极是活性电极还是惰性电极，若为活性电极，则是阳极本身失去电子被氧化成阳离子进入溶液中，即此时不能考虑溶液中阴离子的失电子情况；若为惰性电极，溶液中的阴离子失电子的能力顺序为： 二、电解池与原电池对比 电 极 电极反应 电子转移方向 能量 转变 举 例 原电池 正、负极由电极材料决定：相对活泼的金属作负极；较不活泼的金属作正极 负极：电极本身失去电子，发生氧化反应 正极：溶液中的阳离子得到电子，发生还原反应 电子由负极流出，经外电路回正极 化学能转变为电能 铜锌原电池 负极： Zn﹣2e﹣＝Zn2+ 正极： 2H++2e﹣＝H2↑ 电解池 阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极决定：与直流电源正极相连的是阳极；与直流电源负极相连的是阴极 阴极：较易获得电子的阳离子优先得到电子，发生还原反应阳极，金属或较易失去电子的阴离子优先失去电子，发生氧化反应 电子由直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，然后通过电解液中的离子放电，电子再从阳极经导线回到直流电流的正极 电能转变为化学能 以石墨为电极电解CuCl2溶液 阳极： 2C1﹣﹣2e﹣＝C12↑ 阴极： Cu2++2e﹣＝Cu↓ 三、电解原理的应用 1、精炼铜和电镀铜 项 目 铜的电解精炼 电镀铜 含 义 利用电解原理将粗铜中的杂质（如锌、铁、镍、银、金等）除去，以获得电解铜（含Cu的质量分数达99.95%～99.98%）的过程 利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其他金属（铜）或合金的过程 目 的 制得电解铜，以增强铜的导电性 使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力 电解液 CuSO4溶液（加入一定量的硫酸） 含有镀层金属离子（Cu2+）的电解质溶液作电镀液（如CuSO4溶液） 阳极材料 粗铜 镀层金属（Cu） 阴极材料 纯铜 待镀金属制品 电极反应式 阴极 Cu2++2e﹣＝Cu Cu2++2e﹣＝Cu 阳极 Cu﹣2e﹣＝Cu2+ Zn﹣2e﹣＝Zn2+ Ni﹣2e﹣＝Ni2+ Cu﹣2e﹣＝Cu2+ 特 点 ①阳极反应为粗铜中的Cu及杂质失去电子而溶解 ②溶液中CuSO4的浓度基本不变 ①阳极本身失去电子而溶解 ②溶液中金属阳离子的浓度保持不变 ③溶液的pH保持不变 说 明 当阳极上的Cu失去电子变成Cu2+溶解后，银、金等金属杂质以单质的形式沉积于电解槽底，形成阳极泥 ①铜镀层通常主要用于电镀其他金属之前的预镀层，以使镀层更加牢固和光亮 ②电镀工业的废水中常含剧毒物质如氰化物、重金属等．因此必须经过处理才能排放 2、氯碱工业 ①电解饱和食盐水溶液的反应原理． 阴极电极反应式（Fe棒）：2H++2e﹣＝H2↑（H+得电子产生H2后，阴极区OH﹣浓度增大而显碱性） 阳极电极反应式（石墨）：2C1﹣﹣2e﹣＝Cl2↑ 电解的总化学方程式：2NaCl+H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ ②设备：离子交换膜电解槽．离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成．电解槽的阳极用金属钛制成；阴极由碳钢网制成． ③阳离子交换膜的作用：①把电解槽隔为阴极室和阳极室；②只允许Na+通过，而Cl﹣、OH﹣和气体则不能通过．这样，既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸，又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量． 【典例1】将电能转化为化学能，在生活和生产中具有重要的意义。下列说法错误的是（　　） A．电镀时，通常把待镀的金属制品端作为阴极，镀层金属端作为阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液 B．粗铜电解精炼时，以待精炼的铜作阳极，以纯铜作阴极，用足量的硝酸银溶液作电解质溶液 C．电解饱和食盐水（足量）时，两电极均为惰性电极，阳极的产物为Cl2，阴极上发生还原反应 D．用铂作电极电解某金属氯化物（MCl2）的溶液，当收集到1.12L（标准状况）氯气时，阴极增重3.2g，则M的相对原子质量为64 【变式1】用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是（　　） ①电解稀硫酸； ②电解Cu（NO3）2溶液； ③电解KOH溶液； ④电解熔融NaCl。 A．电解进行一段时间后，①②③的pH均减小 B．反应②中电解溶液一段时间后，颜色变浅，加入一定质量的Cu（OH）2，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度 C．反应③中阳极消耗OH﹣，故溶液浓度变小 D．反应④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2：1 【变式2】探究电解过程中离子迁移的规律，用石墨电极完成如下实验。 实验 现象 一段时间后，pH试纸上的图案（代表电极的位置） 下列分析不正确的是（　　） A．a处接电源正极 B．pH试纸I的图案说明H+的迁移比OH﹣的迁移快 C．电极反应产生的H+的物质的量：a处＞c处 D．pH试纸Ⅱ上发生迁移的离子主要是Na+和 【变式3】一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图），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：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑ B．阴极区溶液中OH﹣浓度逐渐升高 C．理论上每消耗1mol Fe2O3，阳极室溶液减少213g D．理论上每消耗1mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138g 题型2 电解池电极反应式及化学方程式的书写 解｜题｜知｜识 电极反应式和总反应方程式的书写要点1.做到“三看” （1）一看电极材料，若是金属（Au、Pt除外）作阳极，金属一定被氧化。 （2）二看电解质溶液的酸碱性，注意配平电荷与原子数时用OHˉ、H2O还是H+。 （3）三看电解质状态，若电解质是熔融态金属氧化物或盐，一般为金属的冶炼。 2.注意“两个”细节 （1）书写电解池中电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写总反应方程式时，弱电解质要写成化学式，且注明“电解”条件。 （2）电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OHˉ之后的离子一般不参与放电。 【典例1】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍。电解时，下列有关叙述正确的是（已知氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）（　　） A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2++2e﹣＝Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，电解槽底部的阳极泥中主要有Cu和Pt D．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+ 【变式1】H3BO3可以通过电解NaB（OH）4溶液的方法制备，其工作原理如图，下列叙述错误的是（　　） A．M室发生的电极反应式为：2H2O﹣4e﹣═O2↑+4H+ B．N室中：a%＜b% C．b膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸 D．理论上每生成1mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6L气体 题型3 电解原理的应用实验 解｜题｜知｜识 电解工业： （1）氯碱工业； （2）电镀； （3）金属防护； （4）冶炼金属． 【典例1】甲烷燃料电池采用铂为电极，作为化学电源进行电解实验 （1）写出燃料电池的正、负极反应式。 负极：　 　 ， 正极：　 。 （2）已知A中两个电极的材料分别为石墨和铁，用该装置可以制备高铁酸钾K2FeO4。资料显示：FeO42﹣在溶液中呈紫红色。闭合K，一段时间后，发现某电极附近溶液变成紫红色，该电极是 　　 （填a或b），该电极的电极反应式为：　 　 。 （3）若B中的溶液为饱和NaCl溶液，用该装置模拟氯碱工业。 ①检验C电极产物的方法是：　 　 。 ②写出d电极的电极反应式：　 　 。 （4）若用B装置模拟工业粗铜精炼，则c极为　　 ，电解质溶液为　 　 。电解一段时间后，电解液浓度 　　 （填“变大”、“不变”或“变小”）；当燃料电池消耗标准状况下O2的体积为0.112L时，理论上可以得到纯铜 　　 g。 【变式1】请用如图所示仪器装置设计一个电解饱和食盐水，并测定电解产生氢气的 体积和检验氯气氧化性的实验装置。 （1） 所选仪器连接时，各接口的顺序是（填各接口的代号字母）；a接 　　 ， 　　 接 　　 ，b接 　 　 ，　 　 接 　 　 。 　 　 （2）证明有Cl2生成的实验现象是 　 　 。 （3）实验时，装置中的铁电极接电源的 　　 极，石墨电极的反应式为 　 　 。 （4）装置E读取气体体积时，应进行的实验操作是 　 　 ，若实验结束后装置E的读数（已折算成标准状况）为5.60mL，电解后溶液的体积恰好为50.0mL，则溶液中OH﹣的浓度为 　 　 mol•L﹣1。 题型4 电镀实验 解｜题｜知｜识 1．电镀概念：应用电解原理在金属表面镀一层其他金属或合金的装置。 2．电极材料： ①镀层金属接电源正极作阳极，待镀金属接电源负极作阴极 ②电镀液必须含有镀层金属离子 【典例1】利用图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1mol•L﹣1CuSO4+少量H2SO4 阴极表面产生无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，电解液中有Fe2+ ② 0.1mol•L﹣1CuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验，电解液中无Fe元素 已知：。下列分析不正确的是（　　） A．①中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减小，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+＝Fe2++H2↑、Fe+Cu2+＝Fe2++Cu C．随阴极析出铜，推测②中溶液c（Cu2+）减小，平衡逆向移动 D．②中Cu2+生成，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 【变式1】当在铜片上镀银时，下列说法正确的是（　　） A．铜片应接在电池的正极上 B．CuSO4溶液作电解液 C．铜片上发生的反应为Ag++e﹣＝Ag D．Ag作阳极，其表面有气体生成 【变式2】若在铜片上镀银，下列叙述错误的是（　　） ①将铜片接在电源的正极； ②在铜片上发生的反应是Ag++e﹣＝Ag； ③在银片上发生的反应是4OH﹣+4e﹣＝O2↑+2H2O； ④用AgNO3作电解质溶液 A．①② B．②③ C．①③ D．③④ 【变式3】下列说法中错误的是（　　） A．马口铁（薄钢板表面镀上一层锡）破损后更易发生腐蚀 B．生铁（铁碳合金）制作的铁锅不易生锈 C．粗铜电解精炼时以精铜作阴极 D．电解法是冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属的一种重要方法 题型5 氯碱工业 解｜题｜知｜识 一、氯碱工业 工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业．氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业． 二、氯碱生产工艺： 1、电解法简介： 工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业．氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业． 2、电解饱和食盐水反应原理： 2NaCl+2H2O电解¯H2↑+Cl2↑+2NaOH 因为NaCl是强电解质，在溶液里完全电离，水是弱电解质，也微弱电离，因此在溶液中存在Na+、H+、Cl﹣、OH﹣四种离子．当接通直流电源后，带负电的OH﹣和Cl﹣向阳极移动，带正电的Na+和H+向阴极移动．Cl﹣比OH﹣更易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出，使湿润的淀粉碘化钾溶液变蓝．H+比Na+容易得到电子，因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子，并结合成氢分子从阴极放出．在上述反应中，H+是由水的电离生成的，由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出，破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离出H+和OH﹣，H+又不断得到电子变成H2，结果在阴极区溶液里OH﹣的浓度相对地增大，使酚酞试液变红． 因此，阳极反应：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑（氧化反应）；阴极反应：2H++2e﹣＝H2↑（还原反应） 工业上利用这一反应原理，制取烧碱、氯气和氢气． 3、电解设备﹣﹣离子交换膜电解槽． （1）离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成．电解槽的阳极用金属钛制成；阴极由碳钢网制成． （2）阳离子交换膜的作用：①把电解槽隔为阴极室和阳极室；②只允许Na+通过，而Cl﹣、OH﹣和气体则不能通过．这样，既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸，又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量． 三、氯碱工业应用 由电解槽流出的阴极液中含有30%的NaOH，称为液碱，液碱经蒸发、结晶可以得到固碱、阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜．阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯． （1）2NaOH+Cl2＝NaCl+NaClO+H2O （2）H2O+Cl2＝HCl+HClO （3）H2+Cl2＝2HCl （4）2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O （5）NaOH+CO2＝NaHCO3 因此主要产品有： ①32%氢氧化钠；②50%氢氧化钠；③固体氢氧化钠（片碱）；④高纯盐酸；⑤工业盐酸；⑥次氯酸钠；⑦氯气、液氯（液态氯气）；⑧PVC（聚氯乙烯树脂，氯碱工业一般都伴随PVC树脂）；⑨氢气等． 【典例1】氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是（　　） A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为：2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣ C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 【变式1】氯碱工业是电解池的重要应用之一，利用其产物可以帮助人类的方方面面，下列物质使用正确的是（　　） A．84消毒液用于消毒杀菌 B．HCl用于清洗试管表面的BaSO4沉淀 C．NaOH用于治疗胃酸过多 D．H2用于冶炼金属Na 【变式2】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可以节能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，离子膜均为阳离子交换膜。下列说法错误的是（　　） A．图中X是Cl2，Y是H2 B．燃料电池中阳离子的移动方向：从左向右 C．图中氢氧化钠溶液质量分数：b%＞a%＞c% D．电解池中每产生1mol Cl2，理论上燃料电池中消耗O2的物质的量为1mol 【变式3】图为氯碱工业的简易装置示意图，其中两电极均为惰性电极。下列说法正确的是（　　） A．粗盐水中含有的少量Ca2+和Mg2+可用NaOH除去 B．适当降低阳极电解液的pH有利于Cl2逸出 C．a处得到的是浓NaOH溶液 D．若电路中通过0.2mol电子，理论上可在b处得到标准状况下1.12L气体 题型6 铜的电解精炼 解｜题｜知｜识 1）电解精炼铜的原理： 电解精炼装置 电解质溶液：含精炼金属的阳离子的盐溶液 粗铜的成分：Cu（Zn、Ni、Fe、Ag、Au等），反应时，比铜活泼的金属先失电子进入溶液中 电极反应式：阴极（纯铜）：Cu2++2e＝Cu（还原反应） 阳极（粗铜）：Cu﹣2e＝Cu2+（氧化反应） 杂质：Zn﹣2e＝Zn2+ Fe﹣2e＝Fe2+Ni﹣2e＝Ni2+ 阳极泥：相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥 【典例1】利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1mol/LCuSO4+少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+ ② 0.1mol/LCuSO4+过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素 下列说法不正确的是（　　） A．①中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 B．①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+═Fe2++H2、Fe+Cu2+═Fe2++Cu C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c（Cu2+）减少，Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+平衡逆移 D．②中Cu2+生成[Cu（NH3）4]2+，使得c（Cu2+）比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 【变式1】下列说法错误的是（　　） A．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增加的过程 B．用湿润pH试纸测定溶液的pH值，一定引起数据偏大 C．电解精炼铜时，阳极泥中含有Pt、Ag、Au等金属 D．铅蓄电池工作时，理论上每消耗1mol硫酸转移NA个电子 【变式2】模拟粗铜精炼的装置如图，下列说法不正确的是（　　） A．b电极为精铜 B．可用CuCl2溶液作电解液 C．当电路中有2mol电子转移时，同时a电极上溶解64gCu D．精炼一段时间后，电解质溶液需要适当补充 【变式3】下列说法错误的是（　　） A．用湿润pH试纸测定溶液的pH值，可能引起数据偏大 B．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增加的过程 C．电解精炼铜时，阳极泥中含有Pt、Ag、Au等金属 D．铅蓄电池工作时，理论上每消耗1mol硫酸转移NA个电子 题型7 电解池有关计算 解｜题｜知｜识 一、电解原理 1、概念：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解．借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置，叫做电解池或电解槽． 构成电解池（电解槽）的条件： （1）有外加直流电源． （2）有电解质溶液或熔融的离子化合物． （3）有两个电极（材料为金属或石墨，两极材料可相同或不同）： 阴极：与直流电源的负极直接相连的一极． 阳极：与直流电源的正极直接相连的一极． （4）两个电极要与电解质溶液接触并形成回路． 注意：电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定，与电极材料本身的性质无关．而原电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定． 2、惰性电极和活性电极： 在电解时，根据电极本身是否参与氧化还原反应，可把电极分为惰性电极和活性电极两类： ①惰性电极（C、Pt等）：只起导电作用，不参与反应； ②活性电极（除Pt、Au外的其余金属）：当作阳极时，除起导电作用外，还失去电子变成金属阳离子进入溶液中． 3、离子放电顺序 ①在阴极上．在阴极上发生的是得电子反应，因此，电极本身只起导电作用而不能发生氧化还原反应，发生反应的是溶液中的阳离子，它们得电子的能力顺序为： 说明：上列顺序中H+有两个位置：在酸溶液中，H+得电子能力在Cu2+与Pb2+之间；若在盐溶液中，则H+位于Zn2+与Al3+之间． ②在阳极上．首先应考虑电极是活性电极还是惰性电极，若为活性电极，则是阳极本身失去电子被氧化成阳离子进入溶液中，即此时不能考虑溶液中阴离子的失电子情况；若为惰性电极，溶液中的阴离子失电子的能力顺序为： 二、电解池与原电池对比 电 极 电极反应 电子转移方向 能量 转变 举 例 原电池 正、负极由电极材料决定：相对活泼的金属作负极；较不活泼的金属作正极 负极：电极本身失去电子，发生氧化反应 正极：溶液中的阳离子得到电子，发生还原反应 电子由负极流出，经外电路回正极 化学能转变为电能 铜锌原电池 负极： Zn﹣2e﹣＝Zn2+ 正极： 2H++2e﹣＝H2↑ 电解池 阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极决定：与直流电源正极相连的是阳极；与直流电源负极相连的是阴极 阴极：较易获得电子的阳离子优先得到电子，发生还原反应阳极，金属或较易失去电子的阴离子优先失去电子，发生氧化反应 电子由直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，然后通过电解液中的离子放电，电子再从阳极经导线回到直流电流的正极 电能转变为化学能 以石墨为电极电解CuCl2溶液 阳极： 2C1﹣﹣2e﹣＝C12↑ 阴极： Cu2++2e﹣＝Cu↓ 三、电解原理的应用 1、精炼铜和电镀铜 项 目 铜的电解精炼 电镀铜 含 义 利用电解原理将粗铜中的杂质（如锌、铁、镍、银、金等）除去，以获得电解铜（含Cu的质量分数达99.95%～99.98%）的过程 利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其他金属（铜）或合金的过程 目 的 制得电解铜，以增强铜的导电性 使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力 电解液 CuSO4溶液（加入一定量的硫酸） 含有镀层金属离子（Cu2+）的电解质溶液作电镀液（如CuSO4溶液） 阳极材料 粗铜 镀层金属（Cu） 阴极材料 纯铜 待镀金属制品 电极反应式 阴极 Cu2++2e﹣＝Cu Cu2++2e﹣＝Cu 阳极 Cu﹣2e﹣＝Cu2+ Zn﹣2e﹣＝Zn2+ Ni﹣2e﹣＝Ni2+ Cu﹣2e﹣＝Cu2+ 特 点 ①阳极反应为粗铜中的Cu及杂质失去电子而溶解 ②溶液中CuSO4的浓度基本不变 ①阳极本身失去电子而溶解 ②溶液中金属阳离子的浓度保持不变 ③溶液的pH保持不变 说 明 当阳极上的Cu失去电子变成Cu2+溶解后，银、金等金属杂质以单质的形式沉积于电解槽底，形成阳极泥 ①铜镀层通常主要用于电镀其他金属之前的预镀层，以使镀层更加牢固和光亮 ②电镀工业的废水中常含剧毒物质如氰化物、重金属等．因此必须经过处理才能排放 2、氯碱工业 ①电解饱和食盐水溶液的反应原理． 阴极电极反应式（Fe棒）：2H++2e﹣＝H2↑（H+得电子产生H2后，阴极区OH﹣浓度增大而显碱性） 阳极电极反应式（石墨）：2C1﹣﹣2e﹣＝Cl2↑ 电解的总化学方程式：2NaCl+H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ ②设备：离子交换膜电解槽．离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成．电解槽的阳极用金属钛制成；阴极由碳钢网制成． ③阳离子交换膜的作用：①把电解槽隔为阴极室和阳极室；②只允许Na+通过，而Cl﹣、OH﹣和气体则不能通过．这样，既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸，又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量． 【典例1】用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.1mol Cu（OH）2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移的电子的物质的量为（　　） A．0.4mol B．0.5mol C．0.6mol D．0.8mol 【变式1】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0.1mol CuO和0.1mol 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 题型8 原电池与电解池的综合 解｜题｜知｜识 1.原电池：化学能转化为电能；电解池：电能转化为化学能； 2.电极名称，原电池：正负极，电解池：阴阳极； 3.得失电子：负极、阳极：失电子，正极、阴极：得电子； 【典例1】科学家使用δ﹣MnO2研制了一种MnO2﹣Zn可充电电池（如图所示）。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是（　　） A．充电时，Zn2+向阳极方向迁移 B．充电时，会发生反应Zn+2MnO2═ZnMn2O4 C．放电时，正极反应有MnO2+H2O+e﹣═MnOOH+OH﹣ D．放电时，Zn电极质量减少0.65g，MnO2电极生成了0.020mol MnOOH 【变式1】用电解Na2SO4溶液（图1）后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取Na2SO4溶液并用图2装置按ⅰ→ⅳ顺序依次完成实验。 实验 电极Ⅰ 电极Ⅱ 电压/V 关系 ⅰ 石墨1 石墨2 a a＞d＞c＞b＞0 ⅱ 石墨1 新石墨 b ⅲ 新石墨 石墨2 c ⅳ 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是（　　） A．a＞0，说明实验i中形成原电池，反应为2H2+O2═2H2O B．b＜d，是因为ⅱ中电极Ⅱ上缺少H2作为还原剂 C．c＞0，说明ⅲ中电极Ⅰ上有O2发生反应 D．d＞c，是因为电极Ⅱ上吸附H2的量：ⅳ＞ⅲ 【变式2】一种锂离子电池[电极材料分别为嵌锂石墨、钴酸锂（LiCoO2]某时段的工作原理如下。 总反应方程式： Li1﹣xCoO2+LixCyLiCoO2+Cy 下列说法正确的是（　　） A．图示中的电池处于充电状态 B．放电时，嵌锂石墨作正极 C．充电时，阴极发生的反应为Cy+xLi++xe﹣＝LixCy D．充电时，钴元素失去电子的数目大于脱出的锂离子数目 【变式3】化学能与电能的相互转化在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是（　　） A．装置甲工作一段时间后，阳极产物与阴极产物的物质的量之比为1：2 B．装置乙可以实现铁上镀光亮的铜镜 C．装置丙若银电极增重37.8g，理论上有0.35mol电子通过外电路 D．装置丁的正极反应式：Fe3++e﹣＝Fe2+ 过 关 验 收 1．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﹣+3H2O3H2↑ D．催化阶段反应产物物质的量之比n（Z）：n（Br﹣）＝3：2 2．氨（NH3）是化工、化肥和制药等领域的关键原料，可利用如图装置电解含硝酸盐的废水高效制氨，电极材料中Ni6簇与CuFe﹣LDH协同可显著抑制析氢反应和修复电解环境。下列说法错误的是（　　） A．a接外接电源负极，b极电势高 B．b极电极反应式为 C．当a极生成17gNH3时，理论上有9mol H+通过质子交换膜 D．若电解使用阴离子交换膜，则硝酸盐转化率降低 3．用惰性电极电解X物质的水溶液，有关说法正确的是（　　） A．若X为足量的NaCl，通电一段时间后可以通入适量的HCl气体将溶液复原 B．若X为H2SO4，因为消耗了H+，所以溶液的酸性减弱 C．若X为NaOH，两极分别产生H2和O2，溶液pH不变 D．若X为CuSO4与NaCl的混合物，则阳极首先产生O2 4．如图是一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置示意图。下列说法正确的是（　　） A．石墨电极反应式为 B．A膜为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜 C．电解过程中，甲池需要不断补充Cr2（SO4）3，丙池需要不断补充Na2SO4 D．电解过程中，导线中每通过0.3mol电子，甲池质量减少5.2g 5．对煤浆中FeS2进行电解脱硫原理如图。下列说法正确的是（　　） A．工作时，石墨Ⅰ可接铅蓄电池的Pb极 B．工作开始时，石墨Ⅱ电极反应式为2H++2e﹣＝H2↑ C．工作中，混合液pH变大 D．理论上处理1mol FeS2，电路中至少转移8mole﹣ 6．浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池，理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为电渗析法制备磷酸二氢钠，用浓差电池为电源完成电渗析法制备磷酸二氢钠。下列说法正确的是（　　） A．电极Ag（Ⅱ）的电极反应式为：Ag﹣e﹣＝Ag+ B．电渗析装置中膜a、b均为阳离子交换膜 C．电渗析过程中左室中NaOH浓度增大，右室H2SO4的浓度减小 D．电池从开始到停止放电，理论上可制备2.4gNaH2PO4 7．一种电解法合成硝酮的反应过程如图所示。下列说法错误的是（　　） A．若用铅蓄电池作该装置的外接电源，惰性电极1应与Pb电极相连 B．二丁基—N—羟基胺转化为硝酮的发应是氧化反应 C．反应初始阶段，阴极区附近溶液的pH变小 D．反应每生成1mol硝酮，外电路中通过电子的物质的量为2mol 8．若要在铁制品表面镀镍，下列有关说法正确的是（　　） A．电镀液可用FeSO4溶液 B．铁制品应与电源的负极相连 C．阴极的电极反应为Ni﹣2e﹣＝Ni2+ D．电镀过程中电镀液中溶质的浓度会增大 9．铁制品镀铜的电镀装置如图所示，下列说法中不正确的是（　　） 资料：Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+ A．铜片接电源的正极 B．电镀过程中向阳极移动 C．随铜单质析出电解质溶液中c（Cu2+）减小 D．加入氨水后可使铜缓慢析出，镀层更致密 10．利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 Ⅰ 0.1mol/LCuSO4 +少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+。 Ⅱ 0.1mol/LCuSO4 +过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素。 已知：①Cu2+在氨水中存在如下平衡：Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+。 ②当Cu2+放电的速率缓慢且平稳时，有利于得到致密、细腻的镀层。 下列说法不正确的是（　　） A．Ⅰ中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+═Fe2++H2、Fe+Cu2+═Fe2++Cu B．Ⅰ中气体减少，推测是由于溶液中c（H+）减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触 C．Ⅱ中Cu2+生成[Cu（NH3）4]2+，使得c（Cu2+）比Ⅰ中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 D．随阴极析出Cu，推测Ⅱ中溶液c（Cu2+）减少，Cu2++4NH3⇌[Cu（NH3）4]2+平衡逆移 11．氯碱工业是高能耗产业，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关系如图所示，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。已知：空气（除去CO2）中氧气的体积分数约为21%。 （1）电解池A在通电条件下反应的离子反应方程式为 　 　 。 （2）把X通入H2S溶液中，发生反应的离子方程式为 　 。 （3）电解池A中，阳离子交换膜的作用除了只允许阳离子通过外，还有：①　 　 ；②　 　 。 （4）Y所含元素与氧元素构成原子个数比为1：1的化合物，该化合物能使酸性高锰酸钾溶液褪色，原因是 　 　 （离子方程式）。 （5）分析图可知：氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为 　 　 。 （6）标准状况下，若生成22.4LX，则理论上消耗 　 　 L空气（结果保留一位小数）。 12．下列叙述错误的是（　　） A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈 C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液 D．电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度减小 13．下列化学用语对事实的表述正确的是（　　） A．常温时，0.1mol•L﹣1氨水的pH＝11.1：NH3•H2O⇌NH4++OH﹣ B．电解精炼铜的阳极反应：Cu2++2e﹣═Cu C．电解饱和食盐水：2Cl﹣+2H+Cl2↑+H2↑ D．甲烷的燃烧热△H＝﹣890.3kJ•mol﹣1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4（g）+2O2 （g）═CO2（g）+2H 2O（g）△H＝﹣890.3 kJ•mol﹣1 14．某实验小组尝试在钢制钥匙上镀铜。 实验Ⅰ：将钥匙直接浸入0.4mol•L﹣1CuCl2溶液中，20s后取出，钥匙表面变红，但镀层疏松，用纸即可擦掉。 实验Ⅱ：用图装置对钥匙进行电镀铜。钥匙表面迅速变红，同时有细小气泡产生，精铜表面出现少量白色固体。30s后取出钥匙检验，镀层相对实验Ⅰ略好，但仍能用纸巾擦掉一部分。经调整实验条件后获得了较好的电镀产品。 实验Ⅲ：用0.4mol•L﹣1CuSO4溶液代替CuCl2溶液重复实验Ⅱ，精铜表面未出现白色固体。 回答下列问题： （1）实验Ⅰ反应的化学方程式是 　 。 （2）实验Ⅱ中钥匙应与电源的 　　 极连接。 （3）钥匙表面产生的气体是 　 ，此电极上的电极反应式是 　 　 。 （4）常见化合物中铜元素有+1、+2两种价态，结合实验Ⅲ推测实验Ⅱ中精铜表面产生的白色固体的电极反应式是 　 　 。（已知CuOH是一种难溶于水的黄色固体） 15．某浓差电池可将海水中的NaCl转化为NaOH和HCl，装置如图所示。M、N均为AgCl/Ag电极，a、c为选择性离子交换膜，b为双极膜（双极膜中催化层可将水解离为H+和OH﹣，并实现其定向移动）。下列说法正确的是（　　） A．电池工作时，N极发生氧化反应 B．a为阴离子交换膜，c是阳离子交换膜 C．Ⅱ室中得到盐酸，Ⅲ室中得到NaOH溶液 D．M电极质量每减少10.8g，双极膜内有0.05mol H2O解离 16．下列有关原电池叙述正确的是（　　） A．反应Cu+H2SO4＝CuSO4+H2↑可设计成原电池实现 B．Mg﹣Al—NaOH溶液原电池工作过程中，电流由Mg电极流向Al电极 C．两金属单质、电解质溶液形成原电池，活泼性强的一定为负极 D．Zn和稀硫酸反应时，加入Na2SO4固体能加快产生H2的速率 17．工业上制备盐酸羟胺（NH3OHCl，类似于NH4Cl）的方法如图1，其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。若两极区起始质量相同，不考虑溶液体积变化，下列说法正确的是（　　） A．Fe电极做负极 B．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH下降 C．图2中，A为H+，B为 D．标准状况下，若33.6LH2完全参与电极反应，则mFe极区﹣mPt极区＝34g 18．利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图， 下列说法正确的是（　　） A．电极b反应式是O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣ B．甲中每消耗64gSO2，乙中有2mol H+通过隔膜 C．电极c反应式为N2O4﹣2e﹣+H2O═N2O5+2H+ D．每转移2mol电子，生成2mol N2O5和1mol H2SO4 学科网（北京）股份有限公司 $