1.2 化学能与电能的转化 第4课时（讲义）化学苏教版选择性必修1

本高中化学讲义聚焦电解原理的应用，系统梳理氯碱工业、电解精炼铜、电镀的核心内容，从电解装置构成、电极反应书写到产物判断，构建“装置-电极-反应-产物”的认知支架，衔接离子放电顺序与电解液变化分析。 该讲义以工业真实情境为依托，通过对比电镀与电解精炼铜的异同、解析氯碱工业离子交换膜作用等设计，培养科学思维与证据推理能力。随学随练与拓展题型结合，课中助力教师引导探究，课后帮助学生巩固知识、解决实际问题，体现科学探究与实践的核心素养。

专题1 化学反应与能量 第二单元 化学能与电能的转化 第4课时 电解原理的应用 课标要点 1.结合工业生产真实情境，认识电解原理在氯碱工业、电解精炼铜、电镀、金属冶炼中的应用，厘清对应电解装置的构成特点，建立理论原理与工业实际的联系。 2.能够分析电镀铜、电解精炼铜、电解饱和食盐水的工作过程，判断电极材料、参与放电的粒子，准确书写电极反应式与总反应方程式。 3.结合离子放电顺序分析电解应用中的产物变化，分析电解液成分、浓度、pH 的变化情况，能辨析电镀与电解精炼铜装置的异同，建立 “装置‑电极‑反应‑产物” 的认知逻辑。 4.能运用电解原理分析工业生产中的实际问题，认识电解在物质制备、金属加工中的价值，辩证认识化工生产的能耗与环境问题，树立绿色化学观念。 学习重难点 重点： 1.氯碱工业（电解饱和食盐水）的原理、电极反应、产物及相关实验问题分析。 2.电镀、电解精炼铜的装置特点，电极材料选择、电极反应书写。 3.电解法冶炼活泼金属的原理。 难点： 1.对比区分电镀铜与电解精炼铜，分析电解质溶液浓度变化的差异。 2.氯碱工业中离子交换膜的作用，结合交换膜分析离子迁移、产物隔离问题。 3.活性阳极参与反应时的电解过程分析，区分活性电极与惰性电极的放电规律。 4.结合陌生工业电解装置，综合分析电极反应、溶液变化，建立电解原理解决化工实际问题的思维模型。 知识点 电解饱和食盐水的工作原理 1．电极反应和电解反应 (1)阳极：优先放电的离子： ，电极反应式： ，反应类型： 反应。 (2)阴极：优先放电的离子： ，电极反应式： ，反应类型： 反应。 (3)电解方程式： 。 2．电解饱和食盐水的工作原理 (1)电解过程中，阳极室 离子浓度减小， 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 离子浓度增大，形成NaOH浓溶液。 (2)阳极产物为 ，阴极产物为： 。 (3)阳离子交换膜的作用 ①防止阴极区的OH-进入阳极区，OH-与Cl2的反应方程式为 。 ②防止H2与Cl2混合发生 。 易错提醒 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。 随学随练 1．某同学设计如图装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是 A．石墨电极与直流电源负极相连 B．铜电极的电极反应式为 C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，向铜电极迁移 D．用湿润的淀粉­KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色 故答案为B。 2．氯碱工业生产流程 工业生产中，电解饱和食盐水的反应在_____电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 (2)阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl-、OH-等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的_____与阳极产生的_____混合发生爆炸，也能避免_____与阴极产生的________反应而影响氢氧化钠的产量。 3．电解饱和食盐水的原理 通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl-、H＋、OH-。 通电后：①移向阳极的离子是Cl-、OH-，Cl-比OH-容易失去电子，被氧化成_____。 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑    _____反应。 ②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成_____。其中H＋是由水电离产生的。 阴极：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-    _____反应。 ③总反应： 化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式为2Cl-＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH-。 知识点 铜的电解精炼 1．电解池的构成和电极反应 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 作阳极，用 作阴极，用 作电解质溶液。 (2)电极反应式 阳极反应式： 、 、 等。 阴极反应式： 。 2．电解精炼铜的工作原理 (1)阳极反应 金属铜和比铜活泼的 等金属转化为阳离子进入溶液中，不如铜活泼的 等在阳极沉积下来，形成阳极泥。 (2)阴极反应 溶液中的Cu2+比Zn2+、Fe2+等离子优先 电子，成为金属铜析出。 (3)电解质溶液中Cu2+浓度 。 易错提醒 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。 随学随练 1．电镀与电解精炼 电镀是一种利用_____原理在某些金属表面镀上一薄层其他_____或_____的加工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 电镀 电解精炼 装置 阳极材料 镀层金属_____ _____(含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件金属_____ _____ 阳极反应 Cu-2e-=Cu2＋ Zn-2e-=Zn2＋、Cu-2e-=Cu2＋等 阴极反应 Cu2＋＋2e-=Cu Cu2＋＋2e-=Cu 溶液变化 Cu2＋浓度______ Cu2＋浓度_____，金、银等金属沉积形成阳极泥 2．如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A极为_______极，电极材料是_______，电极反应式为_______，电解质溶液可以是_______。 (2)乙池中铁极的电极反应式为_______。 (3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为_______装置，电解一段时间后，溶液的浓度_______。 3.燃料电池具有理论电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．每消耗2.24L(标准状况)时，A电极的质量减轻12.8g B．离子交换膜应为阳离子交换膜，由左极室向右极室迁移 C．该燃料电池的负极反应式为 D．粗铜中的、沉积在阳极区，电解质溶液的浓度发生了变化 知识点 电镀 1．电镀 (1)概念：应用 的原理在 或 表面镀上一薄层 或 的过程。 (2)目的： ①提升 和增加 ；②增强材料的 能力，防止金属 。 (3)镀层金属通常是一些 的金属或合金。 2．基础实验——铁钉镀锌 (1)实验操作要点 ①镀件的处理：铁钉依次用用 打磨、 浸泡、 浸泡、 浸泡，并洗净。 ②电镀操作： 作阳极， 作阴极。 (2)电镀池的构成 通常用 为阴极，以 为阳极，用含有 的溶液作电解质溶液。 (3)电极反应 阳极： 阴极： 3．电镀银的工作原理 (1)电极反应式 阴极： ；阳极 。 (2)可观察到的现象是 。 (3)含银离子的溶液浓度的变化是 。 易错提醒 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。 随学随练 1.要在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是 A．锌作阳极，铁制品作阴极，溶液含有锌离子 B．铂作阴极，铁制品作阳极，溶液含有锌离子 C．铁作阳极，铁制品作阴极，溶液含有亚铁离子 D．锌作阴极，铁制品作阳极，溶液含有锌离子 2．电化学的发展对人类文明的进步起到了推动作用。 (1)用下图装置研究化学能转化为电能的过程。 导线连接Zn、Cu棒前，该装置中主要的能量转化形式为：___________能→___________能；连接后，Cu表面电极反应式为___________。 (2)用上图装置实现“Zn表面镀Cu”，需要将溶液改为___________(填写溶质化学式)，此时，Cu发生的电极反应式为___________。 3．电镀实例(在铁件上镀铜) (1)①阴极为_______，材料是_______； ②电极反应式：_______。 (2)阳极材料是_______； ②电极反应式：_______。 (3)电镀液为含有_______的溶液，可用_______溶液。 拓展 电解原理的应用 1．电解饱和食盐水 (1)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。 (2)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.电镀与铜的电解精炼的比较 电镀 铜的电解精炼 定义 应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一层其他金属或合金 利用电解原理提纯铜 装置 举例 形成 条件 ①镀层金属作阳极接直流电源正极，镀件作阴极接直流电源负极 ②电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液 ③形成闭合回路 ①粗铜作阳极，纯铜作阴极 ②含Cu2＋的盐溶液作电解质溶液 ③直流电源 ④形成闭合回路 电极 反应 (以铁上镀锌为例)阳极：Zn－2e－===Zn2＋ 阴极：Zn2＋＋2e－===Zn 阳极：Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋(主要) 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(纯铜) 电解(镀)液浓度 不变 减小 联系 电镀池和电解精炼池是特定条件下的电解池 活学活用 1．下列说法正确的是 A．铜锌原电池中，铜作负极 B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极 C．在镀件上镀铜时，金属铜作阳极 D．粗铜精炼过程中，电解质溶液中铜离子浓度不变 2．设计电镀池，实现在铜片上镀银。下列说法正确的是 A．铜片接在电池正极 B．铜片上发生的反应为 C．溶液作离子导体 D．Ag作阳极，其表面有气体生成 3．溶液是一种重要的铜盐试剂，在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛应用。某同学利用溶液进行以下实验探究： (1)以溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是_________（填字母）。 a．溶液中向阳极移动         b．粗铜接电源正极，发生还原反应 c．电解后溶液的浓度减小     d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 (2)图1是根据反应，设计成的锌铜原电池。Cu极的电极反应式是_________。盐桥中是含有琼胶的饱和溶液，电池工作时向_________（填“甲”或“乙”）移动。 (3)图2中，I是甲烷燃料电池（电解质溶液为溶液）的结构示意图，该同学想在II中实现铁上镀铜： ①b处通入的是_________（填“”或“”），a处的电极反应式为_________。 ②当铜电极的质量减轻3.2 g，则消耗的在标准状况下的体积为_________ (4)利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学保护法称为_________。 拓展 离子膜在电解中的应用 1．常见的交换膜 离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类： 类型 性能 阳离子交换膜（阳膜） 只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子和分子通过 阴离子交换膜（阴膜） 只允许阴离子通过，不允许阳离子和分子通过 质子交换膜 只允许H＋通过，不允许其他阳离子、阴离子和分子通过 2．隔膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区生成的物质接触，防止发生副反应。 (2)能选择性通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3．“隔膜”电解池的解题步骤 活学活用 1．硼酸[H3BO3或B(OH)3]是一元弱酸，常用于医药、玻璃等工业，并用作食物防腐剂和消毒剂，工业上通过电解法制备硼酸，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．a极为阴极，电解一段时间后，该极区pH增大 B．1膜是阳离子膜，2膜是阴离子膜，且相同时间内穿过1膜和2膜的离子数相等 C．产品室发生的反应为[B(OH)4] ˉ + H+= H3BO3 + H2O D．理论上，当电路转移3moleˉ 时，可得到1mol H3BO3 2．我国科学家开发出了一种Zn－NO电池系统，该电池在对外供电的同时合成了氨，其工作原理如图所示，双极膜可将解离为和并实现定向通过，而两端隔室中的离子被阻挡不能进入双极膜中。下列叙述正确的是 A．Zn/ZnO电极为负极，放电时发生还原反应 B．电路通过10mol电子时，理论上可以转化30g NO C．双极膜中的向右移动，向左移动 D．正极反应为 3．科研小组设计利用甲烷(CH4)燃料电池(碱性溶液做电解质溶液)，模拟工业电镀、精炼和海水淡化的装置如下。 (1)A电极的电极反应式为__________。 (2)乙装置用来模拟电解精炼和电镀。 ①若用于粗铜的精炼，装置中电极C是_________(填“粗铜”或“纯铜”)。 ②若用于电镀金属银，则电镀液宜用_________溶液，镀件是_________(填“C”或“D”)。镀铬时由CrO放电产生铬镀层的电极反应式为__________。(已知：镀铬时常加硫酸作为催化剂) (3)电渗析法是海水淡化的常用方法，某地海水中主要离子的含量如下表，现利用“电渗析法”进行淡化，技术原理如图丙所示(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)。 离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl－ SO HCO 含量/mg·L-1 9360 83 200 1100 16000 1200 118 ①淡化过程中在________室中易形成水垢(主要成分是CaCO3和Mg(OH)2) ②产生淡水的出水口为________(选填“e”、“f”、“j”)。 (4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。则Na2Cr2O7在________(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为_________。 拓展 电化学综合计算的三种常用方法 (1)根据总反应式计算。 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算。 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中电解的分阶段计算。 (3)根据关系式计算。 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式： 4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2阳极产物～2H2～2Cu～4Ag～M阴极产物 (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 活学活用 1．利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化，左侧装置为浓差电池。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。下列说法错误的是 A．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜 B．乙室的Ag电极电势高于甲室 C．石墨1电极的反应为 D．当乙室Ag电极的质量增加21.6 g时，理论上NaCl溶液减少11.7 g NaCl 2．如图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，完成下列问题： (1)甲池燃料电池的负极反应为_______。 (2)写出乙池石墨电极的名称为_______(填“正极”“负极”或“阴极”“阳极”)。写出乙池中电解总反应的化学方程式：_______。 (3)甲池中消耗224 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生_______g沉淀。 (4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaOH溶液，开关闭合一段时间后，甲中溶液的pH将_______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，丙中溶液的pH将_______。 (5)某同学利用甲醇燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图)。若用于制漂白液，a为电池的_______极，电解质溶液最好用_______。若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠溶液作电解质溶液，阳极选用_______作电极。阳极反应的电极方程式为_______。                         3．电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。请按要求回答下列问题。 (1)某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的精炼原理，如图所示，其中乙装置中的X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题： ①甲烷燃料电池的正极反应为___________。 ②石墨(C)极作___________极(填“阴”或“阳”)。 ③若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成气体的体积为___________L。 ④工作一段时间后丙装置中CuSO4溶液的浓度___________(填“增大”“不变”或“减小”)。铜元素在周期表位于___________区。 (2)由于Fe(OH)2极易被氧化，实验室很难直接用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用如图所示实验装置则可制得纯净的Fe(OH)2沉淀，两极材料分别为石墨和铁。 ①a电极的电极反应式为___________。 ②若白色沉淀在电极周围生成，则电解液d是___________ (填字母，下同)；若白色沉淀在两极之间的溶液中生成，则电解液d是___________。 A．纯水          B．NaCl溶液        C．NaOH溶液          D．CuCl2溶液 (3)液体c为苯，其作用是___________。 题型 电解饱和食盐水 ▌例1 海水中含有大量Na＋、Cl-及少量Ca2+、Mg2+、，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。下列说法正确的是 A．b膜是阴离子交换膜 B．A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成 C．淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHA<pHB<pHC D．A极室产生的气体可使湿润的KI-淀粉试纸变蓝 解题贴士 1.饱和食盐水中存在着：Na+、Cl-、H+、OH-四种离子。通电时，Na+、H+向阴极移动，Cl-、OH-向阳极移动，由于放电能力H+>Na+，Cl->OH-，因此两极上的电极反应分别为 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应) 阴极：2H++2e-===H2↑(还原反应) 2.接通电源，电极表面出现的现象：在两个极上都有气体放出，且阳极放出的气体具有刺激性气味。用镊子夹一块湿润的淀粉KI试纸靠近阳极，发现试纸变蓝，则说明阳极放出的气体是Cl2。用一干燥的小试管在阴极收集产生的气体，待收集满后，用拇指堵住管口，移到酒精灯火焰旁，松开拇指，若听到“噗”的一声，则说明收集的气体是H2；向阴极区滴入少量的酚酞试液，若溶液变红，证明有碱性物质生成。 3.电极反应式和总反应式 阴极 阳极 现象 有无色无味的气体产生 有无色但有刺激性气味的气体产生 电极反应 2H++2e-===H2↑(还原反应) 2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应) 总反应 2NaCl +2H2OH2↑+2NaOH+Cl2↑ ▌对点练1-1 如图是一种环保型消毒液发生器，用于自制“84消毒液”。下列说法错误的是 A．通电后，钠离子向a电极移动 B．a电极材料为铁，b电极材料为石墨 C．取上述电解后的溶液滴到pH试纸上，pH试纸最终变为蓝色 D．若产生11.2 L(标准状况下)，理论上会得到0.5 mol的NaClO ▌对点练1-2 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 题型 电解精炼铜和电镀 ▌例2 下列实验装置，其中按要求设计正确的是 A．电解饱和食盐水并验证产物 B．铜锌原电池电流方向如箭头所示 C．在钥匙上电镀银 D．电解精炼铜 A．A B．B C．C D．D 解题贴士 1.电镀铜中电解质溶液的浓度保持不变，而电解精炼铜中Cu2+的浓度逐渐减小，Zn2+、Fe2+、Ni2+等的浓度逐渐增大，因此电解精炼铜时需要定期更换电解质溶液。 2.电镀中阳极减小的质量等于阴极增加的质量。而电解精炼中，阳极减小的质量与阴极增加的质量不相等。 3.不论电镀还是电解精炼，阳极失去电子的物质的量与阴极得到电子的物质的量必然相等。 ▌对点练2-1 下列实验装置符合实验目的的是 A．观察铁的吸氧腐蚀 B．验证电解饱和食盐水(含酚酞)的产物 C．在铁制品上镀铜 D．粗铜的精炼 A．A B．B C．C D．D ▌对点练2-2 粗铜中的主要杂质包括锌、铁、镍、银、金、铂等，一种电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．粗铜连接电源的正极 B．电极M为精铜 C．电解过程中，硫酸铜溶液的浓度不变 D．金、银、铂等贵金属会沉积在电解池底部，形成阳极泥 题型 有关电解的计算 ▌例3 如图所示，甲池的总反应式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是 A．该装置工作时，石墨电极上的反应为：4OH- - 4e- = O2 + 2H2O B．甲池和乙池中溶液的pH均减小 C．甲池中负极反应式为2NH3-6e-=N2+6H+ D．当甲池中消耗1.7 g NH3时，乙池中理论上最多产生6.4g固体 解题贴士 1．电解计算的原则 (1)阳极失去的电子数=阴极得到的电子数。 (2)串联电路中通过电解池的电子总数相等。 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。 2．电解计算的常用方法 3．电化学计算中注意的几个等量关系式 (1)当电流通过一个或多个串联的电解池时，它们皆处于同一闭合电路中，所以同一时间内通过的电子的物质的量相等。 (2)常见电化学计算的对应关系： H2~Cl2~O2~Cu~2Ag~2H+~2OH- 如电解中析出气体时，在同温同压下析出各气体物质的量之比为n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)=1∶1∶0.5。 (3)电解混合溶液时要注意电解的阶段性，电极反应式和总反应式，电解产物与转移电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。 ▌对点练3-1 利用浓差电池电解硫酸钠溶液可同时制得氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，其装置如图所示(a、b电极均为石墨电极)。(已知：溶液A为1L1mol/LAgNO3溶液；溶液B为1L4mol/LAgNO3溶液) 下列有关说法正确的是 A．电池放电过程中a极产生氢气，b极产生氧气 B．c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜 C．该电池的优点是无需更换电极，只需定期调节左右AgNO3溶液的浓度 D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可生成60g氢氧化钠 ▌对点练3-2 硫酸的制备可以采用电化学方法进行。以和为原料，原理如图(A、B为多孔石墨电极，C、D为惰性电极)。下列说法错误的是 A．电极为负极，电极反应式为 B．膜为阳离子交换膜，透过膜向电极移动 C．、分别为和 D．若制备硫酸，需要标准状况下体积为 题型 电解的原理综合应用 ▌例4 钠离子电池因原料资源丰富、成本低廉和低温性能优异等优势，成为储能领域的研究热点。某钠离子电池结构如图所示，电极A的材料为，电极B的材料为(嵌钠硬碳)。下列说法正确的是 A．电极A为原电池的负极，发生氧化反应 B．用该电池电解精炼铜，当电池中迁移1 mol Na时，理论上可获得64 g纯铜 C．放电时，电极B的电势高于电极A的电势 D．充电时，阳极的电极反应式可表示为： 解题贴士 1．电解原理常用于物质的制备，具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发的反应得以实现。工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。 2．电化学原理在环境保护中的应用 利用电化学原理把污染物去除或把有毒物质变为无毒或低毒物质，具有易于控制、无污染或少污染、高度灵活性和经济性等优点。 ▌对点练4-1 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 ▌对点练4-2 如果烟气主要成分为，可通过电解法除去，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．为电源负极 B．阳极电极反应式为 C．得到的浓溶液中可能含有 D．该装置可以将电能完全转化为化学能 基础通关 1．（25-26高二上·广东茂名·期中）“能源”是人们生活中不可或缺的一部分，下列能量转化关系错误的是 燃油汽车 太阳能集热器 A．化学能→热能→动能 B．化学能→热能 风力发电 氯碱工业制氯气 C．风能→机械能→电能 D．电能→化学能 A．A B．B C．C D．D 2．（25-26高二上·上海·期中）下列金属需要使用电解法冶炼的是 A． B． C． D． 3．（25-26高二下·江西赣州·期末）下列工业生产中直接由NaCl作反应物的是 A．工业合成氨 B．湿法炼铜 C．高炉炼铁 D．侯氏制碱 4．（25-26高二上·安徽·期中）下列涉及的物质转化在给定条件下均可实现的是 A．制备高纯硅： B．硝酸工业： C．氯碱工业：溶液烧碱 D．金属铝制备：溶液 5．（25-26高二上·辽宁抚顺·期末）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1.12 L(标准状况)氯气时，阴极增重3.2 g，则M的相对原子质量为64 6．（25-26高二上·河北沧州·期中）对于下列过程中发生的化学反应，相应离子方程式正确的是 A．磷酸二氢钠电离： B．燃料电池(碱性)负极反应： C．电解精炼粗铜(含杂质Zn、Ag)阳极反应：， D．钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极均发生相同的反应： 7．（25-26高二上·江苏镇江·阶段检测）粗铜中含有少量铁、锌、银、金等杂质，工业上可用电解法精炼粗铜制得纯铜，下列说法正确的是 A．精铜做阳极，粗铜做阴极 B．阴极存在Cu2+能被氧化 C．精炼时，阳极反应只有： D．电解后，可用阳极泥来提炼金、银等贵重金属 8．（25-26高二上·江苏镇江·期中）合成氨是重要的工业生产。下列生产中以氨为直接原料的是 A．接触法制硫酸 B．侯氏制碱 C．高炉炼铁 D．氯碱工业 9．（25-26高二上·河北保定·期中）人类的生产、生活离不开能量。下列过程有化学能转化成电能的是 A．电解饱和食盐水制氯气 B．太阳能电池在阳光下工作 C．煅烧石灰石制生石灰 D．锂电池动力驱动汽车 10．（25-26高二上·陕西榆林·阶段检测）粗铜中常含有锌、铁、镍、银、金、铂等游离态金属，用电解法可精炼。在电解过程中不会发生的电极反应为 A． B． C． D． 11．（25-26高二上·河南南阳·阶段检测）粗铜中的主要杂质包括锌、铁、镍、银、金、铂等，含量通常在0.5%～1.5%之间，这些杂质会影响铜的导电性和机械性能，可通过电解法精炼除去。电解精炼装置如图。下列说法错误的是 A．粗铜的熔点和硬度均小于纯铜 B．电解时，锌、铁、镍会变成离子进入溶液 C．电解过程中，硫酸铜溶液的浓度有所降低 D．金、银、铂等贵金属会沉积在电解池底部，形成阳极泥 12．（25-26高二上·河南南阳·期中）下列有关电解原理在工业上的应用正确的是 A．电解熔融的氯化钠冶炼金属钠 B．电镀时镀件与电源正极相连 C．粗铜精炼时溶液中铜离子浓度不变 D．直接电解海水生产烧碱和氯气 13．（25-26高二上·江西宜春·阶段检测）利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，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溶液 B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4 C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁 14．（25-26高二上·江苏淮安·阶段检测）如图为直流电源电解饱和食盐水的装置(a、b均为碳棒)。 (1)a极的名称是_____极。 (2)b极的电极反应式为________________，发生_____反应。 15．（24-25高二上·福建三明·期末）电解饱和食盐水是氯碱工业的基础，其装置如图所示。 (1)写出上图装置中电解饱和食盐水的离子方程式______。该装置中离子交换膜为______(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 (2)可用碱性甲醇()燃料电池作为电解饱和食盐水的外加电源，若消耗2.24 L(已经换算为标准状况)甲醇蒸气，则理论上图装置的阳极室溶液减少的质量为______g。 (3)氯碱工业能耗大，通过如图的改进，可降低电解电压，从而大幅度降低能耗。电极A应与外接电源的______极相连(填“正”或“负”)，写出电极B的电极反应式______。 (4)某兴趣小组发现电解后阳极室有副产物，可用浓盐酸处理并回收产生的氯气。 ①生成氯气的离子方程式为______。 ②浓盐酸在该过程中所起的作用可能是： 猜想1：提高了，使的还原性增强； 猜想2：提高了，使的还原性增强； 猜想3：提高了，______。 ③用下图装置验证猜想2，补全操作和现象：闭合K，至指针读数稳定后______。 素养提升 1．（24-25高二下·重庆·期中）间接电解法合成苯甲醛的原理如图所示。下列说法不正确的是 A．电极a为阳极 B．电解过程中从左室向右室迁移 C．“氧化池”中发生反应： D．电解结束后，电解池阴极区溶液升高(忽略溶液体积变化) 2．（25-26高二下·四川德阳·期末）我国科学家设计了一种苄位键电羧化反应，绿色经济，条件温和。其工作原理如图所示。 下列说法错误的是 A．电解过程中向右移动 B．b极总反应式为 C．电解过程中不断被消耗，但体系中不需要补充 D．理论上外电路每转移0.1 mol电子，电解质溶液增重2.2 g 3．（24-25高二上·天津武清·阶段检测）下列实验装置符合实验目的的是 目的 粗铜的精炼 验证含酚酞的饱和氯化钠溶液电解产物 装置 选项 A B 目的 铁制品上镀铜 将铁和氯化铁溶液反应设计成原电池 装置 选项 C D A．A B．B C．C D．D 4．（25-26高二上·广东广州·期末）利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是 A．该电解池的阴极反应可表示为Ag++e-=Ag B．银片与电源负极相连 C．通电后，Ag+向阳极移动 D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 5．（25-26高二上·云南文山·阶段检测）下列说法不正确的是 A．用如图1所示装置在铁制品表面镀铜，能达到实验目的 B．用如图1所示装置电镀后，电解质溶液中Cu2+浓度基本不变 C．用如图2所示装置电解精炼粗铜，不能达到实验目的 D．电解精炼粗铜后的电解液中存在：Cu2＋、Zn2＋、、Fe2＋、Ag＋ 6．（25-26高二上·北京·阶段检测）下列“铁钉镀铜”实验装置设计正确的是 A． B． C． D． 7．（25-26高二上·安徽·阶段检测）下列有关电化学装置的分析正确的是 甲 乙 丙 丁 A．甲：外电路电子的运动方向为Mg电极→导线→Al电极 B．乙：氯碱工业中电解槽的隔膜为阳离子交换膜 C．丙：氧化银电极上发生反应 D．丁：阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 8．（25-26高二下·四川泸州·期末）以惰性电极电解乙烯合成乙二醇，耦合二氧化碳捕获的原理如图所示。过程中，产生的HClO将乙烯转化为2-氯乙醇，底部Ⅰ、Ⅱ出口的电解液混合可制备乙二醇。下列说法正确的是 A．b连接电源负极，发生还原反应 B．Na+从左向右通过阳离子交换膜 C．a极的电极反应式为： D．制备乙二醇过程中，既有加成反应又有取代反应 9．（25-26高二下·贵州铜仁·期末）我国某科研团队以、为电极组装了世界首例氢负离子电池。现以该电池作为电源，模拟氯碱工业制备。已知：为降低电压需求，图中氯碱工业已改进。 下列说法错误的是 A．电极d附近pH变大 B．电极a的反应为： C．电子流向为：a→d→c→b D．当生成标准状况下2.24 L 时，理论上从b电极迁出了0.2 mol 10．（25-26高二上·天津河西·期末）以硫酸铜溶液为电解质溶液进行粗铜(含Fe、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是 A．电解过程中，电能全部转化为化学能 B．电解时，阴极始终发生 C．溶液中浓度保持不变 D．电解后，电解槽底部会形成、、、等阳极泥 迁移创新 11．（25-26高二上·广东湛江·期末）利用燃料电池电解制备并得到副产品，装置如图所示(、、膜只允许离子通过)： 回答下列问题： (1)a极为_______极，a极电极反应式为_______。 (2)A膜、B膜和C膜中属于阳离子交换膜的是_______(填“A”“B”或“C”)。 (3)电解池阴极反应式为_______。 (4)下列有关电解原理在工业上的应用正确的是_______(填字母)。 A．直接电解海水生产烧碱和氯气 B．电镀时镀件与电源负极相连 C．将钢铁器件与电源正极相连，使其得到保护 D．电解熔融氯化铝冶炼金属铝 (5)b极上消耗2.24L(标准状况下)气体时，X室溶液质量的变化量为_______g(产生的气体完全逸出)，并得到三种副产品是_______(填化学式)。 12．（25-26高二上·福建泉州·阶段检测）用电化学知识回答下列问题。 (1)“电絮凝-电气浮法”污水处理装置原理如图所示。在外电压作用下，可溶性阳极产生阳离子体对胶体污染物发生凝聚效应，同时另一极产生气体，在气体上浮过程中将絮体上浮，从而实现污染物的分离和水的净化。 ①外接电源a端为___________极。 ②石墨极电极反应为___________。 (2)一种新型Zn - PbO2可充电电池结构示意如图，电池由三个不同区域(A、B、C)组成，所用电解质分别为KOH、K2SO4和H2SO4，不同区域由离子交换膜(a、b)隔开。 ① Zn极发生___________反应(填“氧化”或“还原”)。 ② a为___________离子交换膜(填“阳”或“阴”，下同)，b为___________离子交换膜。 ③的电极反应式为___________。 (3)某科研小组将微电池技术用于去除天然气中的，装置如图所示，主要反应：(难溶于水)，室温时，的条件下，研究反应时间对的去除率的影响。 ①装置中微电池负极的电极反应式为___________。 ②一段时间后，单位时间内的去除率降低，可能的原因是___________。 (4)如下图装置： ①甲池装置为___________(选填“原电池”或“电解池”)。甲池通入甲醇的电极反应式为___________。 ②电解一段时间后，当乙池中生成标准状况下气体时，丙池中理论上最多产生___________固体。 ③电解一段时间后，若要使乙池溶液恢复到原状态需要加入___________(填选项)。 A． B． C． D． 13．（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：_______。 14．（25-26高二上·江西抚州·期末）氯碱工业是非常重要的化学工业，针对其高能耗、易污染不断进行改进。 (1)如图所示是某兴趣小组利用甲烷燃料电池进行电解原理(图中 E 、F 为惰性电极)应用的探究实验设计。 ①甲中负极电极反应式为 ___________。乙为 Fe 上镀 Cr 装置，则 Cr 应为 ___________ (填“A”或“B”)电极材料。 ②丁为探究氯碱工业原理的实验装置，丁装置中电解饱和食盐水的总反应离子方程式为 ___________。 (2)可通过浓差电池将海水中的NaCl 转化为NaOH 和HCl，装置如图所示。M 、N 均为 AgCl/Ag 电极，M 极为负极，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)。已知：Ag++2NH3=[Ag(NH3)2]+。 ①M 电极发生的电极反应为 ___________。 ②c 表示 ___________ 离子交换膜(填“ 阴”或“ 阳”) ，Ⅲ室得到 ___________ 。 ③ M 电极质量每减少 10.8 g，双极膜内有 ___________ mol H2O 解离。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题1 化学反应与能量 第二单元 化学能与电能的转化 第4课时 电解原理的应用 课标要点 1.结合工业生产真实情境，认识电解原理在氯碱工业、电解精炼铜、电镀、金属冶炼中的应用，厘清对应电解装置的构成特点，建立理论原理与工业实际的联系。 2.能够分析电镀铜、电解精炼铜、电解饱和食盐水的工作过程，判断电极材料、参与放电的粒子，准确书写电极反应式与总反应方程式。 3.结合离子放电顺序分析电解应用中的产物变化，分析电解液成分、浓度、pH 的变化情况，能辨析电镀与电解精炼铜装置的异同，建立 “装置‑电极‑反应‑产物” 的认知逻辑。 4.能运用电解原理分析工业生产中的实际问题，认识电解在物质制备、金属加工中的价值，辩证认识化工生产的能耗与环境问题，树立绿色化学观念。 学习重难点 重点： 1.氯碱工业（电解饱和食盐水）的原理、电极反应、产物及相关实验问题分析。 2.电镀、电解精炼铜的装置特点，电极材料选择、电极反应书写。 3.电解法冶炼活泼金属的原理。 难点： 1.对比区分电镀铜与电解精炼铜，分析电解质溶液浓度变化的差异。 2.氯碱工业中离子交换膜的作用，结合交换膜分析离子迁移、产物隔离问题。 3.活性阳极参与反应时的电解过程分析，区分活性电极与惰性电极的放电规律。 4.结合陌生工业电解装置，综合分析电极反应、溶液变化，建立电解原理解决化工实际问题的思维模型。 知识点 电解饱和食盐水的工作原理 1．电极反应和电解反应 (1)阳极：优先放电的离子：Cl-，电极反应式：2Cl--2e-===Cl2↑，反应类型：氧化反应。 (2)阴极：优先放电的离子：H2O电离出的H+，电极反应式：2H2O+2e-===H2↑+2OH- ，反应类型：还原反应。 (3)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 ①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。 ②防止H2与Cl2混合发生爆炸。 易错提醒 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。 随学随练 1．某同学设计如图装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是 A．石墨电极与直流电源负极相连 B．铜电极的电极反应式为 C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，向铜电极迁移 D．用湿润的淀粉­KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色 【答案】B 【分析】阳极上氯离子失电子生成氯气，阴极上氢离子得电子生成氢气，由图可知Cu为阴极，C为阳极。 【详解】A．石墨为阳极，与直流电源的正极相连，故A错误； B．Cu为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，铜电极的反应式为：2H++2e-═H2↑，故B正确； C．Cu为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，同时生成氢氧化钠，电解池中阳离子向阴极移动，Na+向Cu电极移动，故C错误； D．Cu为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，没有氯气生成，所以用湿润KI淀粉试纸在铜电极附近检验气体，试纸不变蓝色，故D错误； 故答案为B。 2．氯碱工业生产流程 工业生产中，电解饱和食盐水的反应在_____电解槽中进行。 (1)阳离子交换膜电解槽 (2)阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl-、OH-等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的_____与阳极产生的_____混合发生爆炸，也能避免_____与阴极产生的________反应而影响氢氧化钠的产量。 【答案】 阳离子交换膜 H2 Cl2 Cl2 NaOH 【分析】电解饱和食盐水的化学方程式为：2NaCl + 2H2O2NaOH + H2↑+ Cl2↑，在电解过程中，阳极发生氧化反应， Cl-失去电子生成Cl2；阴极发生还原反应，H2O得到电子生成H2和OH-，据此分析解题。 【详解】【小题1】工业生产中，电解饱和食盐水的反应在阳离子交换膜电解槽中进行。 【小题2】工业生产中，电解饱和食盐水的反应在阳离子交换膜电解槽中进行，阳离子交换膜只允许Na+等阳离子通过，不允许Cl-、OH-等阴离子及气体分子通过，阴极产生的H2与阳极产生的Cl2混合会发生爆炸；阳极产生的Cl2能与阴极产生的NaOH反应： Cl2+ 2NaOH=NaCl + NaClO + H2O，从而影响氢氧化钠的产量，故答案为：阳离子交换膜；H2；Cl2；Cl2；NaOH。 3．电解饱和食盐水的原理 通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl-、H＋、OH-。 通电后：①移向阳极的离子是Cl-、OH-，Cl-比OH-容易失去电子，被氧化成_____。 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑    _____反应。 ②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成_____。其中H＋是由水电离产生的。 阴极：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-    _____反应。 ③总反应： 化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式为2Cl-＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH-。 【答案】 Cl2 氧化 H2 还原 【分析】电解饱和食盐水的原理为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH，根据图像，a极与电源正极相连，为阳极，发生氧化反应，电极方程式为2Cl--2e-=Cl2↑，b极与电源负极相连，为阴极，发生还原反应，以此分析该题。 【详解】根据分析，通电后，①移向阳极的离子是Cl-、OH-，Cl-比OH-容易失去电子，被氧化成氯气。阳极电极方程式为2Cl--2e-=Cl2↑，发生氧化反应；②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中H＋是由水电离产生的。阴极：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH- ，发生还原反应。 知识点 铜的电解精炼 1．电解池的构成和电极反应 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 阳极反应式：Zn -2e-=== Zn2+、Fe-2e-=== Fe2+、Cu -2e-===Cu2+等。 阴极反应式：Cu2++2e-===Cu。 2．电解精炼铜的工作原理 (1)阳极反应 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。 (2)阴极反应 溶液中的Cu2+比Zn2+、Fe2+等离子优先得到电子，成为金属铜析出。 (3)电解质溶液中Cu2+浓度先减小后不变。 易错提醒 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。 随学随练 1．电镀与电解精炼 电镀是一种利用_____原理在某些金属表面镀上一薄层其他_____或_____的加工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 电镀 电解精炼 装置 阳极材料 镀层金属_____ _____(含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件金属_____ _____ 阳极反应 Cu-2e-=Cu2＋ Zn-2e-=Zn2＋、Cu-2e-=Cu2＋等 阴极反应 Cu2＋＋2e-=Cu Cu2＋＋2e-=Cu 溶液变化 Cu2＋浓度______ Cu2＋浓度_____，金、银等金属沉积形成阳极泥 【答案】 电解 金属 合金 Cu Fe 不变 粗铜 纯铜 减小 【分析】电镀和电解精炼都是基于电解原理的重要工业应用，电解原理是在直流电的作用下，电解质溶液中的阴、阳离子分别在电极上发生氧化还原反应。 【详解】电镀是一种利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加工工艺，因为电镀过程中，通过电解池装置，在电流作用下实现金属离子在镀件表面的还原沉积，在电镀装置中，阳极材料为镀层金属，以在铁件上镀铜为例，阳极是铜片，发生氧化反应Cu - 2e-= Cu2+，阴极材料为镀件金属，如上述例子中，阴极是铁件，发生还原反应Cu2++ 2e-= Cu，在电镀过程中，阳极溶解的铜离子和阴极析出的铜离子量相等，所以溶液中Cu2+浓度不变，在电解精炼铜时，阳极材料为粗铜(含锌、银、金等杂质)，粗铜中的锌、铜等活泼金属会在阳极发生氧化反应，如Zn - 2e-= Zn2+、Cu - 2e-= Cu2+，阴极材料为纯铜，发生还原反应Cu2++ 2e-= Cu，在电解精炼铜过程中，由于阳极粗铜中的锌等杂质优先失电子进入溶液，而铜离子在阴极析出，阳极溶解的铜比阴极析出的铜少，所以溶液中Cu2+浓度减小，故答案为：电解；金属；合金；Cu；Fe；不变；粗铜；纯铜；减小。 2．如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A极为_______极，电极材料是_______，电极反应式为_______，电解质溶液可以是_______。 (2)乙池中铁极的电极反应式为_______。 (3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为_______装置，电解一段时间后，溶液的浓度_______。 【答案】(1) 阴 纯铜 Cu2++2e-═Cu 含铜离子的盐溶液 (2)Ag++e-═Ag (3) 电镀 不变 【分析】依据电解精炼的原理是粗铜作阳极，精铜作阴极，含铜离子的电解质溶液进行电解反应，在阴极是溶液中铜离子得到电子生成铜；乙池中Fe极为阴极，阴极阳离子放电； 【详解】（1）电解精炼的原理是粗铜作阳极，精铜作阴极，含铜离子的电解质溶液进行电解反应，在阴极是溶液中铜离子得到电子生成铜，电极反应是Cu2++2e-═Cu； （2）乙池C(石墨)极为电解池的阳极，Fe极为阴极，阴极阳离子放电，则Fe上银离子得电子生成银单质，其电极反应为：Ag++e-═Ag； （3）若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为电镀装置，阴极反应为Ag++e-═Ag，阳极反应是Ag-e-=Ag+，电解一段时间后，溶液的浓度不变； 3.燃料电池具有理论电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．每消耗2.24L(标准状况)时，A电极的质量减轻12.8g B．离子交换膜应为阳离子交换膜，由左极室向右极室迁移 C．该燃料电池的负极反应式为 D．粗铜中的、沉积在阳极区，电解质溶液的浓度发生了变化 【答案】A 【分析】碱性燃料电池中，通入的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为，通入O2的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为，则A为电解池的阳极，发生氧化反应，B为电解池的阴极，发生还原反应； 【详解】A．标准状况下2.24L O2为0.1mol，正极反应为，转移电子0.4mol，电解精炼铜时，阳极A电极为粗铜，除Cu外还含Fe、Zn等活泼杂质，这些杂质会优先失电子，故转移0.4mol电子时，A电极减轻的质量并非纯Cu的质量，0.2mol Cu质量为12.8g，实际减轻质量小于12.8g，A错误； B．燃料电池负极反应消耗OH-，正极反应生成OH-，为维持电荷平衡，Na+需由左向右迁移，离子交换膜应为阳离子交换膜，B正确； C．负极失电子生成，碱性条件下配平：B从-5价升至+3价，失8e-，结合电荷守恒与原子守恒，反应式为，C正确； D．粗铜中Ag、Au不活泼，在阳极形成阳极泥，阳极溶解的Cu及Fe、Zn等杂质，阴极仅Cu2+得电子析出Cu，溶液中Cu2+浓度降低，D正确； 故选A。 知识点 电镀 1．电镀 (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： ①提升美观和增加表面硬度；②增强材料的抗腐蚀能力，防止金属氧化。 (3)镀层金属通常是一些不易被腐蚀的金属或合金。 2．基础实验——铁钉镀锌 (1)实验操作要点 ①镀件的处理：铁钉依次用用细砂纸打磨、NaOH溶液浸泡、浓盐酸浸泡、稀硝酸浸泡，并洗净。 ②电镀操作：锌片作阳极，铁钉作阴极。 (2)电镀池的构成 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)电极反应 阳极：Zn-2e-===Zn2+ 阴极：Zn+2e-===Zn 3．电镀银的工作原理 (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。 易错提醒 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。 随学随练 1.要在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是 A．锌作阳极，铁制品作阴极，溶液含有锌离子 B．铂作阴极，铁制品作阳极，溶液含有锌离子 C．铁作阳极，铁制品作阴极，溶液含有亚铁离子 D．锌作阴极，铁制品作阳极，溶液含有锌离子 【答案】A 【详解】电镀时，待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液，所以要在铁制品上镀上一定厚度的锌层，应该是锌作阳极，铁制品作阴极，溶液含有锌离子； 故选A。 2．电化学的发展对人类文明的进步起到了推动作用。 (1)用下图装置研究化学能转化为电能的过程。 导线连接Zn、Cu棒前，该装置中主要的能量转化形式为：___________能→___________能；连接后，Cu表面电极反应式为___________。 (2)用上图装置实现“Zn表面镀Cu”，需要将溶液改为___________(填写溶质化学式)，此时，Cu发生的电极反应式为___________。 【答案】(1) 化学 热 (2) CuSO4 【分析】连接导线后构成原电池，Zn棒为负极，被氧化为Zn2+，Cu棒为正极，H+被还原生成H2。 【详解】（1）导线连接前，该反应原理为Zn与稀硫酸的置换反应，能量转化形式为化学能转化为热能；连接后，Cu表面的电极反应式为。 （2）要实现Zn表面镀Cu，需将上图装置改造为电解池：外接直流电源，将Zn棒与电源负极相连作阴极，Cu棒与电源正极相连作阳极，并将溶液改为CuSO₄溶液。因此需要将溶液改为CuSO4溶液，电源负极连接Zn棒，Cu2+在Zn棒表面被还原生成Cu，电源正极电极连接Cu棒，Cu被氧化为Cu2+进入溶液中，反应为。 3．电镀实例(在铁件上镀铜) (1)①阴极为_______，材料是_______； ②电极反应式：_______。 (2)阳极材料是_______； ②电极反应式：_______。 (3)电镀液为含有_______的溶液，可用_______溶液。 【答案】(1) 待镀的金属制品 Fe (2) Cu (3) 镀层金属离子 CuSO4 【详解】（1）在铁件上镀铜，阴极为待镀金属制品，材料是Fe，阴极铜离子放电生成铜单质，电极反应为：； （2）阳极材料为Cu，电极反应式：； （3）电镀液应为含镀层金属离子的溶液，该电镀可用CuSO4溶液。 拓展 电解原理的应用 1．电解饱和食盐水 (1)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。 (2)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.电镀与铜的电解精炼的比较 电镀 铜的电解精炼 定义 应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一层其他金属或合金 利用电解原理提纯铜 装置 举例 形成 条件 ①镀层金属作阳极接直流电源正极，镀件作阴极接直流电源负极 ②电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液 ③形成闭合回路 ①粗铜作阳极，纯铜作阴极 ②含Cu2＋的盐溶液作电解质溶液 ③直流电源 ④形成闭合回路 电极 反应 (以铁上镀锌为例)阳极：Zn－2e－===Zn2＋ 阴极：Zn2＋＋2e－===Zn 阳极：Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋(主要) 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(纯铜) 电解(镀)液浓度 不变 减小 联系 电镀池和电解精炼池是特定条件下的电解池 活学活用 1．下列说法正确的是 A．铜锌原电池中，铜作负极 B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极 C．在镀件上镀铜时，金属铜作阳极 D．粗铜精炼过程中，电解质溶液中铜离子浓度不变 【答案】C 【详解】A．铜锌原电池中Zn的金属活动性强于Cu，Zn失电子作负极，Cu作正极，A错误； B．电解精炼粗铜时，粗铜需要失电子溶解，应作阳极，纯铜作阴极，B错误； C．镀铜时，阳极Cu失电子生成，可补充电镀液中消耗的，保证镀层金属离子浓度稳定，故金属铜作阳极，C正确； D．粗铜精炼时，粗铜中比Cu活泼的杂质（如Zn、Fe）会优先失电子进入溶液，而阴极只有得电子析出，因此电解质溶液中浓度会降低，D错误； 故选C。 2．设计电镀池，实现在铜片上镀银。下列说法正确的是 A．铜片接在电池正极 B．铜片上发生的反应为 C．溶液作离子导体 D．Ag作阳极，其表面有气体生成 【答案】B 【分析】用电解池装置在铜片上镀银，铜片上发生反应，，铜片作阴极，银作阳极，发生反应，溶液作电解液，据此解答。 【详解】A．铜片作阴极，铜片应接在电池的负极上，A错误； B．铜片上得电子，反应为，B正确； C．铜片上发生反应，，应用溶液作电解液，C错误； D．作阳极，发生反应，表面无气体生成，D错误； 故选B。 3．溶液是一种重要的铜盐试剂，在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛应用。某同学利用溶液进行以下实验探究： (1)以溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是_________（填字母）。 a．溶液中向阳极移动         b．粗铜接电源正极，发生还原反应 c．电解后溶液的浓度减小     d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 (2)图1是根据反应，设计成的锌铜原电池。Cu极的电极反应式是_________。盐桥中是含有琼胶的饱和溶液，电池工作时向_________（填“甲”或“乙”）移动。 (3)图2中，I是甲烷燃料电池（电解质溶液为溶液）的结构示意图，该同学想在II中实现铁上镀铜： ①b处通入的是_________（填“”或“”），a处的电极反应式为_________。 ②当铜电极的质量减轻3.2 g，则消耗的在标准状况下的体积为_________ (4)利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学保护法称为_________。 【答案】(1)cd (2) 乙 (3) (4) N 牺牲阳极的阴极保护法 【详解】（1）a．电解池中阳离子向阴极移动，故溶液中向阴极移动，a错误； b．粗铜精炼时，粗铜接电源正极，作阳极，发生氧化反应，b错误； c．阳极上比铜活泼的杂质金属（如Zn、Al）先失去电子，而阴极上始终是得电子析出铜，根据电子守恒，阴极析出的铜多于阳极溶解的铜，因此电解后溶液的浓度减小，c正确； d．粗铜中的不活泼金属（如Ag、Pt、Au）不溶解，沉积在阳极底部形成阳极泥，可从中回收这些贵重金属，d正确； 综上所述，正确的是cd。 （2）在锌铜原电池中，Zn比Cu活泼，Zn作负极失去电子，Cu作正极，溶液中的在正极得电子生成Cu，电极反应式为。原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极移动，即向正极所在的乙池移动。 （3）①要在II中实现铁上镀铜，铁应作阴极，铜应作阳极。因此，与铁相连的a极为原电池的负极，与铜相连的b极为原电池的正极。燃料电池中，负极通入燃料，正极通入氧化剂，故b处通入的是。a处发生氧化反应，在碱性条件下的负极反应式为。 ②铜电极质量减轻，即溶解了 Cu，转移电子的物质的量为。根据甲烷燃料电池负极反应式可知，反应转移电子，故消耗的物质的量为，在标准状况下的体积为。 （4）若X为碳棒，要减缓铁的腐蚀，需采用外加电流的阴极保护法，铁应接电源负极作阴极，故开关K应置于N处。若X为锌，开关K置于M处，形成原电池，由于锌比铁活泼，锌作负极被腐蚀，铁作正极被保护，该方法称为牺牲阳极的阴极保护法。 拓展 离子膜在电解中的应用 1．常见的交换膜 离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类： 类型 性能 阳离子交换膜（阳膜） 只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子和分子通过 阴离子交换膜（阴膜） 只允许阴离子通过，不允许阳离子和分子通过 质子交换膜 只允许H＋通过，不允许其他阳离子、阴离子和分子通过 2．隔膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区生成的物质接触，防止发生副反应。 (2)能选择性通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3．“隔膜”电解池的解题步骤 活学活用 1．硼酸[H3BO3或B(OH)3]是一元弱酸，常用于医药、玻璃等工业，并用作食物防腐剂和消毒剂，工业上通过电解法制备硼酸，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．a极为阴极，电解一段时间后，该极区pH增大 B．1膜是阳离子膜，2膜是阴离子膜，且相同时间内穿过1膜和2膜的离子数相等 C．产品室发生的反应为[B(OH)4] ˉ + H+= H3BO3 + H2O D．理论上，当电路转移3moleˉ 时，可得到1mol H3BO3 【答案】D 【分析】a极与电源负极相连，为阴极，电极反应式为：4H2O+4e−=2H2↑+4OH−；b极与电源正极相连，为阳极，电极反应式为：2H2O−4e−=O2↑+4H+；电解池中阳离子流向阴极，阴离子流向阳极，而产品室中可以得到H3BO3，说明b极（阳极）产生的H+可以透过3膜进入产品室，则3膜为阳离子交换膜，原料室中Na+透过1膜进入a极室，即1膜为阳离子交换膜，透过2膜在产品室中与H+反应得到H3BO3，即2膜为阴离子交换膜。 【详解】A．电解过程中，a极为阴极，发生的反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，产生OH-，所以a极附近溶液pH增大，故A正确； B．根据分析可知，1膜是阳离子膜，2膜是阴离子膜，根据阴、阳极得失电子相等，因此相同时间内穿过1膜和2膜的离子数相等，故B正确； C．透过2膜在产品室中与H+反应得到H3BO3，反应方程式为：+H+=H3BO3+H2O，故C正确； D. b极（阳极）的电极反应式为：2H2O−4e−=O2↑+4H+，电路中通过3mol电子时有3molH+生成，硼酸(H3BO3) 为一元弱酸，穿过2膜进入产品室，在产品室中发生的反应为：+H+=H3BO3+H2O，3molH+产生3molH3BO3，故D错误； 故答案选D。 2．我国科学家开发出了一种Zn－NO电池系统，该电池在对外供电的同时合成了氨，其工作原理如图所示，双极膜可将解离为和并实现定向通过，而两端隔室中的离子被阻挡不能进入双极膜中。下列叙述正确的是 A．Zn/ZnO电极为负极，放电时发生还原反应 B．电路通过10mol电子时，理论上可以转化30g NO C．双极膜中的向右移动，向左移动 D．正极反应为 【答案】D 【分析】该装置为原电池，Zn为活泼金属作负极，Zn失电子发生氧化反应，正极NO得电子生成氨气，双极膜中的OH-向左侧负极移动，H+向右侧正极移动。 【详解】A．该装置为原电池，Zn为活泼金属作负极，Zn失电子发生氧化反应，故A错误； B．正极NO得电子生成氨气，电极反应为：NO+4H2O+5e-═NH3+5OH-，电路通过10mol电子时，理论上可以转化60g NO，故B错误； C．由上述分析可知，双极膜中的OH-向左侧负极移动，H+向右侧正极移动，故C错误； D．正极NO得电子生成氨气，电极反应为：NO+4H2O+5e-═NH3+5OH-，故D正确； 答案选D。 3．科研小组设计利用甲烷(CH4)燃料电池(碱性溶液做电解质溶液)，模拟工业电镀、精炼和海水淡化的装置如下。 (1)A电极的电极反应式为__________。 (2)乙装置用来模拟电解精炼和电镀。 ①若用于粗铜的精炼，装置中电极C是_________(填“粗铜”或“纯铜”)。 ②若用于电镀金属银，则电镀液宜用_________溶液，镀件是_________(填“C”或“D”)。镀铬时由CrO放电产生铬镀层的电极反应式为__________。(已知：镀铬时常加硫酸作为催化剂) (3)电渗析法是海水淡化的常用方法，某地海水中主要离子的含量如下表，现利用“电渗析法”进行淡化，技术原理如图丙所示(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)。 离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl－ SO HCO 含量/mg·L-1 9360 83 200 1100 16000 1200 118 ①淡化过程中在________室中易形成水垢(主要成分是CaCO3和Mg(OH)2) ②产生淡水的出水口为________(选填“e”、“f”、“j”)。 (4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。则Na2Cr2O7在________(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为_________。 【答案】(1)CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O (2) 粗铜 AgNO3 D CrO+6e-+8H+=Cr+4H2O (3) 戊 ej (4) 阳 Na+ 【分析】由图可知，甲为甲烷燃料电池，A极通入甲烷作负极，B极通入氧气作正极，乙为电解池，C作阳极，D作阴极，丙为电解池，左侧电极为阳极，即甲室为阳极室，右侧电极为阴极，戊室为阴极室，据此作答。 【详解】（1）甲装置中B电极为正极，发生还原反应，A极为负极，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O， （2）①若用于粗铜的精炼，粗铜作阳极，故装置中C电极是粗铜； ②若用于电镀银，电解质用AgNO3溶液，镀件作阴极，故D是镀件；镀铬时，镀件作阴极，CrO放电产生铬镀层的电极为阴极，电极反应式为CrO+6e-+8H+=Cr+4H2O； （3）①戊室为阴极室，阴极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，氢氧根离子与镁离子反应生成氢氧化镁，氢氧根离子与碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子，碳酸根离子与水中的钙离子反应生成碳酸钙，形成水垢； ②甲室为阳极室，乙室中阴离子向左侧迁移进入甲室，乙室中阳离子向右侧迁移进入丙室，故e出口产生淡水，戊为阴极室，丁室阳离子向右侧迁移进入戊室，丁室阴离子向左侧迁移进入丙室，故j出口产生淡水；即产生淡水的出水口为ej； （4）电解过程实质是电解水，阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阳极室还发生反应：2CrO+2H+⇌Cr2O+H2O，阴极反应式为4H2O+4e-═2H2↑+4OH-，即Na2Cr2O7在阳极室制得，电解过程中，阴极有NaOH生成，Na+离子通过离子交换膜由阳极室移向阴极室。 拓展 电化学综合计算的三种常用方法 (1)根据总反应式计算。 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算。 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中电解的分阶段计算。 (3)根据关系式计算。 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式： 4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2阳极产物～2H2～2Cu～4Ag～M阴极产物 (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 活学活用 1．利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化，左侧装置为浓差电池。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。下列说法错误的是 A．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜 B．乙室的Ag电极电势高于甲室 C．石墨1电极的反应为 D．当乙室Ag电极的质量增加21.6 g时，理论上NaCl溶液减少11.7 g NaCl 【答案】A 【分析】该装置左侧为浓差原电池，右侧为电解池，实现海水淡化装置，甲室Ag电极发生Ag-e-=Ag+，该电极为负极，乙室的Ag电极发生Ag++e-=Ag，该电极为正极，故石墨1电极为阳极，石墨2电极为阴极，NaCl溶液中阳离子Na+移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子Cl-移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，从而模拟实现海水淡化； 【详解】A．NaCl溶液中阳离子Na+移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子Cl-移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，A错误； B．由上述分析可知，乙室的Ag电极为正极，故电势高于甲室，B正确； C．石墨1电极为阳极，电极反应为，C正确； D．乙室的Ag电极发生Ag++e-=Ag，增加21.6g为生成的Ag的质量，物质的量为，转移电子0.2mol，理论上NaCl溶液移向阳极室的Cl-为0.2mol，移向阴极室的Na+为0.2mol，故质量减少0.2mol35.5g/mol+0.2mol23g/mol=11.7g，D正确； 答案选A。 2．如图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，完成下列问题： (1)甲池燃料电池的负极反应为_______。 (2)写出乙池石墨电极的名称为_______(填“正极”“负极”或“阴极”“阳极”)。写出乙池中电解总反应的化学方程式：_______。 (3)甲池中消耗224 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生_______g沉淀。 (4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaOH溶液，开关闭合一段时间后，甲中溶液的pH将_______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，丙中溶液的pH将_______。 (5)某同学利用甲醇燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图)。若用于制漂白液，a为电池的_______极，电解质溶液最好用_______。若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠溶液作电解质溶液，阳极选用_______作电极。阳极反应的电极方程式为_______。                         【答案】(1) (2) 阳极 (3)1.16 (4) 减小 增大 (5) 负 饱和氯化钠溶液 铁电极 【详解】（1）甲池为碱性甲醇燃料电池，负极通入，失电子发生氧化反应，碱性条件下产物为，电极反应式为。 （2）甲是原电池：燃料极为负极，极为正极；乙、丙为串联电解池，乙池中与原电池正极相连的石墨电极为阳极；乙池电解过量溶液，阳极水放电生成，阴极放电生成，总反应的化学方程式为。 （3）标准状况下物质的量为，参与反应转移电子，总转移电子；丙池以惰性电极电解溶液，阴极生成沉淀，根据电子守恒，电子生成，质量为。 （4）由甲醇燃料电池总反应可知，反应消耗、生成水，溶液中浓度降低，因此甲池减小；丙池换为溶液后，电解本质是电解水，浓度增大，因此丙池增大。 （5）制漂白液（有效成分为）的原理是电解饱和食盐水，需要阳极生成、阴极生成，让与反应得到，因此上端电极为阴极，连接电源负极，故为负极，电解质溶液选饱和氯化钠溶液；制备需要阳极提供，因此阳极必须选用铁电极，铁失电子生成，得到阳极反应式：。 3．电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。请按要求回答下列问题。 (1)某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的精炼原理，如图所示，其中乙装置中的X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题： ①甲烷燃料电池的正极反应为___________。 ②石墨(C)极作___________极(填“阴”或“阳”)。 ③若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成气体的体积为___________L。 ④工作一段时间后丙装置中CuSO4溶液的浓度___________(填“增大”“不变”或“减小”)。铜元素在周期表位于___________区。 (2)由于Fe(OH)2极易被氧化，实验室很难直接用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用如图所示实验装置则可制得纯净的Fe(OH)2沉淀，两极材料分别为石墨和铁。 ①a电极的电极反应式为___________。 ②若白色沉淀在电极周围生成，则电解液d是___________ (填字母，下同)；若白色沉淀在两极之间的溶液中生成，则电解液d是___________。 A．纯水          B．NaCl溶液        C．NaOH溶液          D．CuCl2溶液 (3)液体c为苯，其作用是___________。 【答案】(1) O2＋4e-＋2H2O=4OH- 阳 4.48 减小 ds (2) Fe-2e-=Fe2+ C B (3)隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧化 【分析】通常，燃料电池中，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极。 【详解】（1）①该燃料电池中，通入甲烷的电极是负极，发生氧化反应，通入氧气的电极为正极，发生还原反应，电极反应式为：； ②乙装置是一个电解池，其中石墨电极连接左侧燃料电池的正极，作阳极； ③据得失电子守恒，左侧燃料电池中得失电子数等于乙装置中得失电子数，若在标准状况下有2.24 L氧气参加反应，根据电极反应式可知，转移电子的物质的量为0.4 mol，乙装置中铁电极是阴极，得到0.4 mol电子，根据电极反应式可知，生成0.2 mol H2，H2在标准状况下的体积为0.2 mol ×22.4 L/mol=4.48 L； ④丙装置中，精铜作为阴极，粗铜作为阳极，由于粗铜含有杂质，因此不止是铜单质在失电子，但是根据氧化性顺序可知，阴极只有铜离子可以得到电子，因此需要硫酸铜溶液中的铜离子放电，即工作一段时间后丙装置中CuSO4溶液的浓度减小； 铜是第29号元素，位于周期表的ds区。 （2）①该装置为制备纯净Fe(OH)2沉淀的装置，则Fe作阳极，即a电极为Fe，发生的电极反应为：Fe-2e-=Fe2+； ②A．纯水几乎不导电，不可作电解液，A选项不满足题意； B．电解质液为NaCl溶液时，阳极反应为水电离的H+得电子产生OH-，OH-和Fe2+迁移后在两极之间的溶液产生白色Fe(OH)2沉淀，B选项满足白色沉淀在两极之间的溶液中生成； C．电解质液为NaOH溶液，Fe电极附近有高浓度的OH-，白色沉淀在Fe电极负极产生，C选项满足白色沉淀在作为阳极的铁电极周围生成； D．电解质液为CuCl2溶液，阴极为Cu2+得电子得到Cu，不产生白色Fe(OH)2沉淀，D选项不满足题意； 故答案为：C；B。 （3）苯不溶于水，密度比水小，浮在电解液表面，可隔绝空气，防止白色沉淀被氧化。 题型 电解饱和食盐水 ▌例1 海水中含有大量Na＋、Cl-及少量Ca2+、Mg2+、，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。下列说法正确的是 A．b膜是阴离子交换膜 B．A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成 C．淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHA<pHB<pHC D．A极室产生的气体可使湿润的KI-淀粉试纸变蓝 【答案】D 【详解】A．因为阴极是阳离子反应，电解池中阳离子向阴极移动，所以b为阳离子交换膜，故A错误； B．A极室氯离子在阳极失电子产生氯气，但不产生沉淀，仅产生氯气气泡，故B错误； C．淡化工作完成后，A室氯离子失电子产生氯气，部分溶于水溶液呈酸性，B室水电离的氢离子得电子产生氢气，氢氧根离子浓度增大，溶液呈碱性，C室溶液呈中性，pH大小为pHA < pHC < pHB，故C错误； D．A极室氯离子在阳极失电子产生的氯气可使湿润的KI-淀粉试纸变蓝，故D正确； 故选D。 解题贴士 1.饱和食盐水中存在着：Na+、Cl-、H+、OH-四种离子。通电时，Na+、H+向阴极移动，Cl-、OH-向阳极移动，由于放电能力H+>Na+，Cl->OH-，因此两极上的电极反应分别为 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应) 阴极：2H++2e-===H2↑(还原反应) 2.接通电源，电极表面出现的现象：在两个极上都有气体放出，且阳极放出的气体具有刺激性气味。用镊子夹一块湿润的淀粉KI试纸靠近阳极，发现试纸变蓝，则说明阳极放出的气体是Cl2。用一干燥的小试管在阴极收集产生的气体，待收集满后，用拇指堵住管口，移到酒精灯火焰旁，松开拇指，若听到“噗”的一声，则说明收集的气体是H2；向阴极区滴入少量的酚酞试液，若溶液变红，证明有碱性物质生成。 3.电极反应式和总反应式 阴极 阳极 现象 有无色无味的气体产生 有无色但有刺激性气味的气体产生 电极反应 2H++2e-===H2↑(还原反应) 2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应) 总反应 2NaCl +2H2OH2↑+2NaOH+Cl2↑ ▌对点练1-1 如图是一种环保型消毒液发生器，用于自制“84消毒液”。下列说法错误的是 A．通电后，钠离子向a电极移动 B．a电极材料为铁，b电极材料为石墨 C．取上述电解后的溶液滴到pH试纸上，pH试纸最终变为蓝色 D．若产生11.2 L(标准状况下)，理论上会得到0.5 mol的NaClO 【答案】C 【分析】用上述反应可制备84消毒液的有效成分次氯酸钠，则应b极产生氯气，氯气上升移动，更利于氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠，则a产生和，故b为阳极，a为阴极。 【详解】A．对于电解池来说，通电后，阳离子向阴极移动，根据分析，a为阴极，钠离子向a电极移动，故A正确； B．由分析可知，a为阴极，发生还原反应，b为阳极，发生氧化反应，则a极可以为铁，b电极材料可以为石墨；故B正确； C．上述电解后的溶液中含有次氯酸钠，具有漂白性，pH试纸最终褪色，故C错误； D．若产生11.2L的氢气，为0.5 mol，则同时会产生0.5 mol ，根据方程式：可得，加入0.5 mol 可产生0.5 mol ，故D正确； 故选C。 ▌对点练1-2 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 【详解】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 题型 电解精炼铜和电镀 ▌例2 下列实验装置，其中按要求设计正确的是 A．电解饱和食盐水并验证产物 B．铜锌原电池电流方向如箭头所示 C．在钥匙上电镀银 D．电解精炼铜 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．电解饱和食盐水时，Fe与电源正极相连作阳极，活性电极Fe优先失电子，无法得到Cl2，不能验证阳极产物，A错误； B．带盐桥的铜锌原电池中，Zn为负极、Cu为正极，外电路电流从正极（Cu）流向负极（Zn），与图中电流方向一致，装置符合原电池设计要求，B正确； C．电镀银时电解质溶液需含有Ag+，该装置电解质为NaNO3溶液，无Ag+无法实现镀银，C错误； D．电解精炼铜时粗铜应作阳极接电源正极，纯铜作阴极接电源负极，装置电极连接颠倒，D错误； 答案选B。 解题贴士 1.电镀铜中电解质溶液的浓度保持不变，而电解精炼铜中Cu2+的浓度逐渐减小，Zn2+、Fe2+、Ni2+等的浓度逐渐增大，因此电解精炼铜时需要定期更换电解质溶液。 2.电镀中阳极减小的质量等于阴极增加的质量。而电解精炼中，阳极减小的质量与阴极增加的质量不相等。 3.不论电镀还是电解精炼，阳极失去电子的物质的量与阴极得到电子的物质的量必然相等。 ▌对点练2-1 下列实验装置符合实验目的的是 A．观察铁的吸氧腐蚀 B．验证电解饱和食盐水(含酚酞)的产物 C．在铁制品上镀铜 D．粗铜的精炼 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．铁在中性溶液中发生吸氧腐蚀，消耗左侧试管内的，使左侧压强减小，右侧导气管中红墨水液面上升，可观察铁的吸氧腐蚀，A正确； B．由电流流出方向可知，铁棒为阳极，失电子生成，无法得到，不能验证电解饱和食盐水的产物，B错误； C．铁制品上镀铜时，待镀铁制品应作阴极接电源负极，作阳极接电源正极，图中电极接反，C错误； D．粗铜精炼时，粗铜应作阳极接电源正极，精铜作阴极接电源负极，图中电极接反，D错误； 故选A。 ▌对点练2-2 粗铜中的主要杂质包括锌、铁、镍、银、金、铂等，一种电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．粗铜连接电源的正极 B．电极M为精铜 C．电解过程中，硫酸铜溶液的浓度不变 D．金、银、铂等贵金属会沉积在电解池底部，形成阳极泥 【答案】C 【分析】电解精炼铜时，粗铜作阳极连接电源正极，精铜作阴极连接电源负极，电解质为溶液。阳极上金属活动性强于铜的、、优先失电子溶解，随后失电子生成进入溶液，活动性弱于铜的、、不溶解，沉积在电解池底部形成阳极泥。 【详解】A．电解精炼铜时粗铜作阳极，阳极连接直流电源的正极，A正确； B．电极M与电源负极相连为电解池阴极，电解精炼铜时阴极为精铜，B正确； C．电解过程中阳极上、、等活泼金属优先失电子溶解，阴极只有得电子析出，阳极溶解的的物质的量小于阴极析出的的物质的量，溶液的浓度会减小，C错误； D．、、的金属活动性弱于，阳极放电时不会失电子溶解，沉积在电解池底部形成阳极泥，D正确； 故选C。 题型 有关电解的计算 ▌例3 如图所示，甲池的总反应式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是 A．该装置工作时，石墨电极上的反应为：4OH- - 4e- = O2 + 2H2O B．甲池和乙池中溶液的pH均减小 C．甲池中负极反应式为2NH3-6e-=N2+6H+ D．当甲池中消耗1.7 g NH3时，乙池中理论上最多产生6.4g固体 【答案】B 【分析】甲池能自发的发生氧化还原反应而作原电池，通入氨的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极反应为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，乙池为电解池，阴极电极反应为Cu2+＋2e-＝Cu、阳极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑。 【详解】A．该装置中甲池为原电池，通入O2的电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，A错误； B．甲池总反应生成H2O，KOH溶液被稀释，OH-浓度降低，pH减小；乙池为电解池，电解CuSO4溶液时，生成硫酸、铜和氧气，溶液中H+浓度增大，pH减小，两池pH均减小，B正确； C．甲池为碱性环境（KOH溶液），负极NH3失电子生成N2，需结合OH-平衡电荷，正确反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，选项中生成H⁺不符合碱性环境，C错误； D．1.7g NH3（0.1mol）转移电子0.3mol（N从-3→0，1mol NH3转移3mol e-，乙池阴极Cu2+得电子生成Cu，根据电子守恒，生成Cu的物质的量为0.15mol，质量为9.6g，并非6.4g，D错误； 答案选B。 解题贴士 1．电解计算的原则 (1)阳极失去的电子数=阴极得到的电子数。 (2)串联电路中通过电解池的电子总数相等。 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。 2．电解计算的常用方法 3．电化学计算中注意的几个等量关系式 (1)当电流通过一个或多个串联的电解池时，它们皆处于同一闭合电路中，所以同一时间内通过的电子的物质的量相等。 (2)常见电化学计算的对应关系： H2~Cl2~O2~Cu~2Ag~2H+~2OH- 如电解中析出气体时，在同温同压下析出各气体物质的量之比为n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)=1∶1∶0.5。 (3)电解混合溶液时要注意电解的阶段性，电极反应式和总反应式，电解产物与转移电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。 ▌对点练3-1 利用浓差电池电解硫酸钠溶液可同时制得氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，其装置如图所示(a、b电极均为石墨电极)。(已知：溶液A为1L1mol/LAgNO3溶液；溶液B为1L4mol/LAgNO3溶液) 下列有关说法正确的是 A．电池放电过程中a极产生氢气，b极产生氧气 B．c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜 C．该电池的优点是无需更换电极，只需定期调节左右AgNO3溶液的浓度 D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可生成60g氢氧化钠 【答案】D 【分析】由题意可知左边装置为浓差电池，右边装置为电解池；已知：溶液A为1L1mol/LAgNO3溶液；溶液B为1L4mol/LAgNO3溶液，则Ag(1)为负极，电极反应为银失去电子发生氧化反应生成银离子：Ag-e-=Ag+，Ag(2)为正极，电极反应为银离子得到电子发生还原反应生成银单质：Ag++e-=Ag，溶液B中的硝酸根离子由右池透过阴离子交换膜进入左池；电解硫酸钠溶液可以制得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钠，a极与正极相连为阳极，水失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，，b极为阴极，发生还原反应生成氢气：，硫酸根离子透过交换膜c进入阳极区形成硫酸，故c为阴离子交换膜，钠离子透过交换膜d进入阳极区形成氢氧化钠，故d为阳离子交换膜； 【详解】A．由分析可知，电池放电过程中a极产生氧气，b极产生氢气，A错误； B．c为阴离子交换膜、d为阳离子交换膜，B错误； C．原电池装置中负极银被消耗，故需更换电极，C错误； D．电池从开始工作到停止放电，正极区硝酸银溶液的浓度将由4mol/L降低到2.5mol/L，负极区硝酸银溶液的浓度同时由1mol/L升高到2.5mol/L，正极反应可还原Ag+的物质的量为1L×（4mol/L-2.5mol/L）=1.5mol，电路中转移1.5mol电子，电解池的阴极反应生成1.5molOH-，即阴极区可制得1.5mol氢氧化钠，其质量为60g，D正确； 故选D。 ▌对点练3-2 硫酸的制备可以采用电化学方法进行。以和为原料，原理如图(A、B为多孔石墨电极，C、D为惰性电极)。下列说法错误的是 A．电极为负极，电极反应式为 B．膜为阳离子交换膜，透过膜向电极移动 C．、分别为和 D．若制备硫酸，需要标准状况下体积为 【答案】B 【分析】根据装置图，生成氢气的一极为阴极，所以电极D为阴极，得到电子，发生还原反应，其电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，电极C为阳极，失去电子，发生氧化反应，其电极反应式为：-2e-+H2O =+2H+；电极A为负极，二氧化硫失去电子生成硫酸根离子，发生氧化反应，其电极反应式为：SO2－2e-+2H2O==+4H+；电极B为正极，氧气得到电子，发生还原反应，其电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O。 【详解】A．电极A为负极，二氧化硫失去电子生成硫酸根离子，发生氧化反应，其电极反应为：SO2－2e-+2H2O=+4H+，A正确； B．C是阳极，亚硫酸根通过膜P，在C极上发生氧化反应生成硫酸根，故膜P是阴离子交换膜，B错误； C．根据分析，溶液、分别为和，C正确； D．甲和乙池中都生成了H2SO4，转移相同的电子数，两池中转移电子数相同，故各生成98g硫酸，转移2mol电子，需要氧气0.5mol，状况下体积为11.2L，D正确； 答案选B。 题型 电解的原理综合应用 ▌例4 钠离子电池因原料资源丰富、成本低廉和低温性能优异等优势，成为储能领域的研究热点。某钠离子电池结构如图所示，电极A的材料为，电极B的材料为(嵌钠硬碳)。下列说法正确的是 A．电极A为原电池的负极，发生氧化反应 B．用该电池电解精炼铜，当电池中迁移1 mol Na时，理论上可获得64 g纯铜 C．放电时，电极B的电势高于电极A的电势 D．充电时，阳极的电极反应式可表示为： 【答案】D 【分析】由图可知，电极B为嵌钠硬碳，放电时转化为，电极反应为，是电池负极；电极A放电时转化为，电极反应为，是电池正极。据此分析。 【详解】A．电极A是原电池的正极，发生还原反应，A错误； B．迁移时，对应转移电子，电解精炼铜时，阴极反应为，电子仅能生成，即纯铜，B错误； C．放电时，正极电势高于负极，A（正极）电势高于B（负极），C错误； D．充电时，原正极A作阳极，发生失电子的氧化反应，电极反应为，D正确； 故选D。 解题贴士 1．电解原理常用于物质的制备，具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发的反应得以实现。工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。 2．电化学原理在环境保护中的应用 利用电化学原理把污染物去除或把有毒物质变为无毒或低毒物质，具有易于控制、无污染或少污染、高度灵活性和经济性等优点。 ▌对点练4-1 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。 【详解】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。 ▌对点练4-2 如果烟气主要成分为，可通过电解法除去，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．为电源负极 B．阳极电极反应式为 C．得到的浓溶液中可能含有 D．该装置可以将电能完全转化为化学能 【答案】C 【分析】由图可知，中S为+4价，被氧化为+6价（最终生成），电极反应式为，氧化反应在阳极发生，阳极接电源正极，因此b为电源正极；左侧NO中N为+2价，被还原为中的−3价，电极反应式为，还原反应在阴极发生，所以a为电源负极。 【详解】A．由分析知，b为电源正极，与阳极相连，A错误； B．阳极被氧化生成，不是，正确电极反应为，B错误； C．由分析中阴、阳极电极反应式可知，电解过程中的总反应为，因此得到的浓溶液中除硫酸铵外，还可能含有，C正确； D．电解过程中，部分电能会转化为热能，不可能将电能完全转化为化学能，D错误； 故选C。 基础通关 1．（25-26高二上·广东茂名·期中）“能源”是人们生活中不可或缺的一部分，下列能量转化关系错误的是 燃油汽车 太阳能集热器 A．化学能→热能→动能 B．化学能→热能 风力发电 氯碱工业制氯气 C．风能→机械能→电能 D．电能→化学能 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．燃油汽车行驶是化学能转化为热能，热能再转化为动能，即能量转化为化学能→热能→动能，A正确； B．太阳能集热器是太阳能转变为热能，通过吸热元件将太阳辐射(太阳能)转化成热能，不属于化学能与热能的转化，B错误； C．风力发电主要是将风能转化为风轮的机械能，再通过发电机转化为电能，C正确； D．氯碱工业制氯气过程是电解原理，将电能转化为化学能，D正确； 因此答案选B。 2．（25-26高二上·上海·期中）下列金属需要使用电解法冶炼的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．铁为中等活泼金属，工业上常用还原法冶炼，不需要采用电解法，A错误； B．钠的金属性很强，常规还原剂不能从其化合物中置换出钠，工业上采用电解熔融氯化钠等方法冶炼，B正确； C．铜的金属性较弱，可用热还原法冶炼；电解精炼铜属于提纯过程，不说明冶炼铜必须采用电解法，C错误； D．汞的金属性较弱，其氧化物受热可分解得到汞，不需要采用电解法，D错误； 3．（25-26高二下·江西赣州·期末）下列工业生产中直接由NaCl作反应物的是 A．工业合成氨 B．湿法炼铜 C．高炉炼铁 D．侯氏制碱 【答案】D 【详解】A．工业合成氨的原料为和，不以为反应物，A错误； B．湿法炼铜的反应原理是用和可溶性铜盐（如）反应置换出，不以为反应物，B错误； C．高炉炼铁的原料为铁矿石、焦炭、石灰石等，不以为反应物，C错误； D．侯氏制碱以饱和溶液为核心原料，先通入再通入，析出后煅烧得到纯碱，是直接反应物，D正确； 故答案选D。 4．（25-26高二上·安徽·期中）下列涉及的物质转化在给定条件下均可实现的是 A．制备高纯硅： B．硝酸工业： C．氯碱工业：溶液烧碱 D．金属铝制备：溶液 【答案】C 【详解】A．SiO2与盐酸不反应，无法生成SiCl4，A错误； B．NH3催化氧化生成NO正确，但NO需先氧化为NO2再与水反应生成HNO3，不能直接与水反应，B错误； C．NaCl固体溶于水后形成NaCl溶液，电解后生成NaOH（烧碱），符合氯碱工业实际流程，C正确； D．AlCl3溶液中加入Na会先与水反应生成NaOH和H2，再生成Al(OH)3沉淀或Na[Al(OH)4]，无法直接置换出Al，D错误； 故选C。 5．（25-26高二上·辽宁抚顺·期末）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1.12 L(标准状况)氯气时，阴极增重3.2 g，则M的相对原子质量为64 【答案】B 【详解】A．电镀原理为待镀金属制品作为阴极，镀层金属作为阳极，电镀液含镀层金属离子，实现金属沉积，A正确； B．粗铜电解精炼时，电解质溶液应使用含铜离子的溶液（如硫酸铜溶液），使用硝酸银溶液会导致银离子在阴极还原析出银，无法实现铜的精炼，B错误； C．电解饱和食盐水时，惰性电极上阳极发生氧化反应生成Cl2，阴极发生还原反应生成H2和OH⁻，C正确； D．电解MCl2溶液时，阳极产生Cl2，阴极析出金属M。标准状况下1.12 L Cl2为0.05 mol，对应电子转移0.1 mol；阴极反应为M2⁺ + 2e⁻ =M，析出0.05 mol M，质量为3.2 g，故M的摩尔质量为64 g/mol，相对原子质量为64，D正确； 故选B。 6．（25-26高二上·河北沧州·期中）对于下列过程中发生的化学反应，相应离子方程式正确的是 A．磷酸二氢钠电离： B．燃料电池(碱性)负极反应： C．电解精炼粗铜(含杂质Zn、Ag)阳极反应：， D．钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极均发生相同的反应： 【答案】D 【详解】A．磷酸二氢钠是强电解质，应完全电离为和，电离方程式应为等号而非可逆符号，正确的电离方程式为：；A错误； B．碱性条件下，氧化生成的会与反应生成，正确负极反应应为，B错误； C．电解精炼粗铜时，阳极Zn和Cu优先溶解，Ag因金属活动性弱于Cu，不会溶解而是形成阳极泥，故Ag的氧化反应错误，C错误； D．钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的负极均为Fe被氧化为，反应式相同，D正确； 故答案选D。 7．（25-26高二上·江苏镇江·阶段检测）粗铜中含有少量铁、锌、银、金等杂质，工业上可用电解法精炼粗铜制得纯铜，下列说法正确的是 A．精铜做阳极，粗铜做阴极 B．阴极存在Cu2+能被氧化 C．精炼时，阳极反应只有： D．电解后，可用阳极泥来提炼金、银等贵重金属 【答案】D 【详解】A．电解精炼粗铜时，粗铜在反应过程中生成进入电解质溶液，发生氧化反应为阳极，A错误； B．阴极反应为，在此过程中被还原，B错误； C．粗铜中含有Fe、Zn等活泼性比Cu强的金属，在精炼过程会优先被氧化，C错误； D．电解后，阳极泥主要成分是活泼性比Cu弱的金属，其中包含Ag、Au等贵重金属，D正确； 故答案选D。 8．（25-26高二上·江苏镇江·期中）合成氨是重要的工业生产。下列生产中以氨为直接原料的是 A．接触法制硫酸 B．侯氏制碱 C．高炉炼铁 D．氯碱工业 【答案】B 【详解】A．接触法制硫酸的主要原料为或S，A不符合题意； B．侯氏制碱的反应原理为，需要氨气为直接原料，B符合题意； C．高炉炼铁的主要原料为，C不符合题意； D．氯碱工业的主要原料为饱和溶液，D不符合题意； 故答案为：B。 9．（25-26高二上·河北保定·期中）人类的生产、生活离不开能量。下列过程有化学能转化成电能的是 A．电解饱和食盐水制氯气 B．太阳能电池在阳光下工作 C．煅烧石灰石制生石灰 D．锂电池动力驱动汽车 【答案】D 【详解】A．电解饱和食盐水需要外部电能驱动，属于电能转化为化学能，A不符合题意； B．太阳能电池直接将光能转化为电能，未涉及化学能转化，B不符合题意； C．煅烧石灰石是热能或燃料的化学能转化为化学能，未转化为电能，C不符合题意； D．锂电池放电时，内部化学能通过自发反应转化为电能，驱动汽车，D符合题意； 故答案选D。 10．（25-26高二上·陕西榆林·阶段检测）粗铜中常含有锌、铁、镍、银、金、铂等游离态金属，用电解法可精炼。在电解过程中不会发生的电极反应为 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】电解精炼铜时，粗铜（含Zn、Fe、Ni等）作阳极，纯铜作阴极，电解液为CuSO4。阳极反应中，金属活动性比Cu强的金属（如Zn、Fe、Ni）优先失去电子被氧化为离子（如Zn2+、Fe2+、Ni2+），而Cu随后被氧化为Cu2+。阴极仅发生Cu2+得到电子的还原反应，因Ni2+的氧化性弱于Cu2+，A中Ni2+得电子的还原反应不会发生，且浓度低，无法在阴极析出，故选A。 11．（25-26高二上·河南南阳·阶段检测）粗铜中的主要杂质包括锌、铁、镍、银、金、铂等，含量通常在0.5%～1.5%之间，这些杂质会影响铜的导电性和机械性能，可通过电解法精炼除去。电解精炼装置如图。下列说法错误的是 A．粗铜的熔点和硬度均小于纯铜 B．电解时，锌、铁、镍会变成离子进入溶液 C．电解过程中，硫酸铜溶液的浓度有所降低 D．金、银、铂等贵金属会沉积在电解池底部，形成阳极泥 【答案】A 【分析】电解法精炼铜，粗铜作阳极，精铜作阴极。 【详解】A．粗铜为合金，合金的熔点通常低于纯铜，但硬度一般大于纯铜，并非“均小于纯铜”，A错误； B．电解时，阳极粗铜中比铜活泼的锌、铁、镍会先失去电子，变成离子进入溶液，B正确； C．阳极溶解的铜及其他活泼金属失去电子生成阳离子，阴极仅铜离子得电子析出，由于阳极溶解的铜离子量少于阴极析出的铜离子量，溶液中硫酸铜浓度降低，C正确； D．金、银、铂等贵金属活动性弱于铜，不会在阳极失电子，会沉积在电解池底部形成阳极泥，D正确； 故选A。 12．（25-26高二上·河南南阳·期中）下列有关电解原理在工业上的应用正确的是 A．电解熔融的氯化钠冶炼金属钠 B．电镀时镀件与电源正极相连 C．粗铜精炼时溶液中铜离子浓度不变 D．直接电解海水生产烧碱和氯气 【答案】A 【详解】A．电解熔融氯化钠时，钠离子在阴极得电子被还原为金属钠，A正确； B．电镀时，镀层金属作阳极，连接电源正极，待镀金属(镀件)作阴极，连接电源负极，若镀件连正极会作为阳极被氧化，导致腐蚀，B错误； C．粗铜精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，粗铜含有锌、铁、银、金等杂质，因此阳极会依次发生电极反应： 、、，阴极发生的电极反应只有：，根据电子得失守恒，阳极溶解的铜的物质的量小于阴极析出的铜的物质的量，因此溶液中铜离子浓度会降低，C错误； D．工业上电解饱和精制食盐水生产烧碱和氯气，直接电解海水因杂质多、浓度低不适用，D错误； 故选A。 13．（25-26高二上·江西宜春·阶段检测）利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，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溶液 B．铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4 C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁 【答案】D 【分析】由图可知，X极连接电源的正极，作阳极，Y极连接电源的负极，作阴极。 【详解】A．氯碱工业中，Y极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，Y附近能得到氢氧化钠，故A错误； B．铜的电解精炼中，粗铜作阳极(X极)，纯铜作阴极(Y极)，故B错误； C．电镀工业中，镀件作阴极(Y极)，镀层金属作阳极(X极)，故C错误； D．电解熔融的氯化镁制取金属镁，所以制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁，故D正确； 答案选D。 14．（25-26高二上·江苏淮安·阶段检测）如图为直流电源电解饱和食盐水的装置(a、b均为碳棒)。 (1)a极的名称是_____极。 (2)b极的电极反应式为________________，发生_____反应。 【答案】(1) 阴 (2) 氧化 【详解】（1）电解池的电极由连接的电源电极判断，与直流电源负极相连的电极为阴极、与正极相连的为阳极，图示装置中a极连接电源负极，所以，a极为阴极； （2）饱和食盐水中存在电离出的、和水电离出的、，b极为电解池阳极，发生失电子的氧化反应，的放电顺序优先于，b极（阳极）上失去电子生成，电极反应式为，失电子发生氧化反应。 15．（24-25高二上·福建三明·期末）电解饱和食盐水是氯碱工业的基础，其装置如图所示。 (1)写出上图装置中电解饱和食盐水的离子方程式______。该装置中离子交换膜为______(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 (2)可用碱性甲醇()燃料电池作为电解饱和食盐水的外加电源，若消耗2.24 L(已经换算为标准状况)甲醇蒸气，则理论上图装置的阳极室溶液减少的质量为______g。 (3)氯碱工业能耗大，通过如图的改进，可降低电解电压，从而大幅度降低能耗。电极A应与外接电源的______极相连(填“正”或“负”)，写出电极B的电极反应式______。 (4)某兴趣小组发现电解后阳极室有副产物，可用浓盐酸处理并回收产生的氯气。 ①生成氯气的离子方程式为______。 ②浓盐酸在该过程中所起的作用可能是： 猜想1：提高了，使的还原性增强； 猜想2：提高了，使的还原性增强； 猜想3：提高了，______。 ③用下图装置验证猜想2，补全操作和现象：闭合K，至指针读数稳定后______。 【答案】(1) 阳 (2)35.1 (3) 正 (4) 使氧化性增强 向右侧烧杯中加入少量硫酸，观察指针读数是否增大 【详解】（1）电解饱和食盐水时，反应生成氢氧化钠，氢气和氯气，反应的离子方程式为：；阳极处氯离子失去电子生成氯气，故a口逸出氯气，阴极处水得到电子生成氢气和氢氧根，故b口逸出氢气，为避免阴极区产生的氢氧根离子移向阳极与氯气发生反应，需选择阳离子交换膜。 （2）碱性甲醇()燃料电池的负极反应为，2.24L甲醇蒸气物质的量为0.1mol，则理论上转移的电子为0.6mol，电解饱和食盐水装置的阳极室发生反应，转移电子0.6mol时生成氯气0.3mol，且同时有0.6molNa+透过离子交换膜向阴极移动，则阳极室溶液减少的质量为。 （3）电极A 附近氯离子失去电子被氧化为氯气，作阳极，应与电源正极相连；电极B 附近氧气得电子转化为OH-，电极反应式为。 （4）①盐酸和发生归中反应生成，反应的离子方程式为； ②盐酸与的反应中，作氧化剂，因此还可能是提高c(H+)，使氧化性增强； ③用如图装置验证猜想2，具体的操作为：闭合K，至指针读数稳定后，向右侧烧杯中加入少量硫酸，观察指针读数是否增大。 素养提升 1．（24-25高二下·重庆·期中）间接电解法合成苯甲醛的原理如图所示。下列说法不正确的是 A．电极a为阳极 B．电解过程中从左室向右室迁移 C．“氧化池”中发生反应： D．电解结束后，电解池阴极区溶液升高(忽略溶液体积变化) 【答案】D 【详解】A．电极a上被氧化为，失电子，为阳极，A正确； B．电解池中，阳离子向阴极移动，a为阳极，b为阴极，故从左室向右室迁移，B正确； C．根据题目示意图可知，氧化池参与反应的物质为：、，产物为：和，故反应为：，C正确； D．阴极反应不断消耗，消耗的同时，有等量的通过质子交换膜进入阴极区，忽略体积变化，pH几乎不变，D错误； 故选D。 2．（25-26高二下·四川德阳·期末）我国科学家设计了一种苄位键电羧化反应，绿色经济，条件温和。其工作原理如图所示。 下列说法错误的是 A．电解过程中向右移动 B．b极总反应式为 C．电解过程中不断被消耗，但体系中不需要补充 D．理论上外电路每转移0.1 mol电子，电解质溶液增重2.2 g 【答案】B 【分析】a极发生失电子的氧化反应（），因此a为阳极，b为阴极，据此分析选项。 【详解】A．电解池中阳离子向阴极（右侧b极）移动，因此向右移动，A正确； B．b是阴极，阴极发生得电子的还原反应；b极总反应式为，B错误； C．在a极被消耗，在b极重新生成，电解池总反应为：，的量不变可循环再生，因此体系不需要补充，C正确； D．根据阴极反应和电解池总反应为：，理论上外电路每消耗，转移电子；转移电子时，消耗，质量为，因此电解质溶液增重，D正确； 故选B。 3．（24-25高二上·天津武清·阶段检测）下列实验装置符合实验目的的是 目的 粗铜的精炼 验证含酚酞的饱和氯化钠溶液电解产物 装置 选项 A B 目的 铁制品上镀铜 将铁和氯化铁溶液反应设计成原电池 装置 选项 C D A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．粗铜精炼时粗铜作阳极（接电源正极），精铜作阴极（接电源负极），电解液为硫酸铜溶液。该装置中精铜接电源正极、粗铜接电源负极，电极连接错误，A错误； B．电流由碳棒流入，碳棒为阳极，电解饱和食盐水时阳极的电极方程式为：，生成的气体通入KI-淀粉溶液，发生反应：，淀粉遇变蓝，可验证的生成。铁棒为阴极，阴极的电极方程式为：，使酚酞变红，可验证的生成，同时生成的，可用向下排空气法收集，B正确； C．铁制品镀铜时铜片应作阳极连接电源正极，待镀铁制品作阴极连接电源负极，图中电极连接反了，C错误； D ．利用设计原电池时，作负极，应放在溶液中，石墨作正极，应放在溶液中。该装置中直接放入溶液，会直接反应，无法形成持续稳定的原电池，溶液对应错误，D错误； 故选B。 4．（25-26高二上·广东广州·期末）利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是 A．该电解池的阴极反应可表示为Ag++e-=Ag B．银片与电源负极相连 C．通电后，Ag+向阳极移动 D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 【答案】A 【分析】由题意可知，银片发生的电极反应方程式为：Ag-e-=Ag+，Ag元素的化合价由0价升高至+1价，故其为阳极；则铜牌为阴极，其发生的电极反应方程式为：Ag++e-=Ag。 【详解】A．由分析可知，该电解池的阴极反应可表示为Ag++e- =Ag，A正确； B．由分析可知，银片为阳极，与电源正极相连，B错误； C．通电后，阳离子向阴极移动，C错误； D．当电镀一段时间后，将电源反接，则铜牌为阳极，银片为阴极，Cu元素的活泼性比Ag大，故此时阳极先是Cu化合价升高，先发生反应，则铜牌不可恢复如初，D错误； 故答案选A。 5．（25-26高二上·云南文山·阶段检测）下列说法不正确的是 A．用如图1所示装置在铁制品表面镀铜，能达到实验目的 B．用如图1所示装置电镀后，电解质溶液中Cu2+浓度基本不变 C．用如图2所示装置电解精炼粗铜，不能达到实验目的 D．电解精炼粗铜后的电解液中存在：Cu2＋、Zn2＋、、Fe2＋、Ag＋ 【答案】D 【详解】A．铜为镀层金属，与电源正极相连，铁制品为镀件，与电源负极相连，溶液作电解质溶液，能达到实验目的，A正确； B．镀铜时，阳极Cu失电子生成，阴极得电子生成Cu，转移电子数相等，因此电解质溶液中浓度基本不变，B正确； C．电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，溶液作电解质溶液，图2装置中粗铜作阴极，精铜作阳极，连接方式错误，故不能达到实验目的，C正确； D．电解精炼粗铜，由于Cu比Ag活泼，Ag不会在阳极放电，会形成阳极泥沉积，故电解精炼粗铜后的电解液中一定没有，D错误； 故选D。 6．（25-26高二上·北京·阶段检测）下列“铁钉镀铜”实验装置设计正确的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】电镀的原理要求：待镀金属（铁钉）作阴极，接电源负极；镀层金属（铜）作阳极，接电源正极；电解质溶液需含有镀层金属离子。 【详解】A．未连接电源，不能形成电镀装置，A错误； B．铜片作阳极，失去电子，；铁钉作阴极，得到电子，还原为铜，，可以达到目的，B正确； C．电解液是溶液，不含，无法得到铜镀层，C错误； D．电源正负极接反，铁钉接电源正极作阳极，铜片作阴极，会使铁溶解、铜在铜片上析出，无法实现铁钉镀铜，D错误； 故选B。 7．（25-26高二上·安徽·阶段检测）下列有关电化学装置的分析正确的是 甲 乙 丙 丁 A．甲：外电路电子的运动方向为Mg电极→导线→Al电极 B．乙：氯碱工业中电解槽的隔膜为阳离子交换膜 C．丙：氧化银电极上发生反应 D．丁：阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 【答案】B 【详解】A．甲装置为原电池，自发的氧化还原反应为，Al作负极，Mg作正极，外电路电子的运动方向为Al电极→导线→Mg电极，A错误； B．乙装置是氯碱工业的电解槽，阳极生成Cl2，阴极生成H2和NaOH，隔膜为阳离子交换膜，它只允许阳离子（Na+、H+）通过，既能防止阳极的Cl2和阴极的H2混合爆炸，又能让Na+迁移到阴极得到浓度较高的溶液，提高产物纯度和生产的安全性，B正确； C．丙为银锌纽扣电池，电解质是碱性溶液，不会存在，氧化银正极的正确反应式为：，C错误； D．丁为铜的电解精炼，阳极（粗铜）中，比铜活泼的杂质（如、）也会失电子进入溶液，而阴极只有得电子析出，因此阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等，D错误； 故选B。 8．（25-26高二下·四川泸州·期末）以惰性电极电解乙烯合成乙二醇，耦合二氧化碳捕获的原理如图所示。过程中，产生的HClO将乙烯转化为2-氯乙醇，底部Ⅰ、Ⅱ出口的电解液混合可制备乙二醇。下列说法正确的是 A．b连接电源负极，发生还原反应 B．Na+从左向右通过阳离子交换膜 C．a极的电极反应式为： D．制备乙二醇过程中，既有加成反应又有取代反应 【答案】D 【分析】该装置为惰性电极电解池，b极生成，失电子发生氧化反应，故b是阳极，接电源正极；a极是阴极，接电源负极，得电子结合体系中的生成；阳离子交换膜只允许从阳极区（b侧）向阴极区（a侧）迁移；阳极生成的和水反应生成，与乙烯发生加成得到2-氯乙醇，后续2-氯乙醇水解（取代）得到乙二醇。阴极（a极）主反应：；阳极（b极）主反应：。 【详解】A．b极生成，失去电子被氧化，b为阳极，需要连接电源正极，发生氧化反应，A错误； B．阳离子交换膜允许阳离子向阴极移动，a是阴极、b是阳极，因此应从右（b阳极区）向左（a阴极区）通过阳离子交换膜，B错误； C．a极为阴极，得电子结合体系中的生成，正确电极反应为，C错误； D．和乙烯发生加成反应生成；之后水解得到乙二醇，过程既有加成又有取代，D正确； 故选D。 9．（25-26高二下·贵州铜仁·期末）我国某科研团队以、为电极组装了世界首例氢负离子电池。现以该电池作为电源，模拟氯碱工业制备。已知：为降低电压需求，图中氯碱工业已改进。 下列说法错误的是 A．电极d附近pH变大 B．电极a的反应为： C．电子流向为：a→d→c→b D．当生成标准状况下2.24 L 时，理论上从b电极迁出了0.2 mol 【答案】C 【分析】首先判断电极：左侧氢负离子电池中，极发生失电子的氧化反应（），故为负极，为正极；右侧电解池中，接正极为阳极，接负极为阴极。 【详解】A．为阴极，改进后在阴极得电子生成，反应：，浓度增大，变大，A正确； B．为负极，失电子结合生成，反应式满足原子、电荷守恒，B正确； C．电子只能沿导线移动，不能进入电解质溶液，电子流向为：a(负极)→d(阴极，导线)，c(阳极)→b(正极，导线)，不存在溶液中的电子移动，C错误； D．标准状况下为，生成时转移电子，原电池中对应从电极迁出进入电极参与反应，D正确； 故选C。 10．（25-26高二上·天津河西·期末）以硫酸铜溶液为电解质溶液进行粗铜(含Fe、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是 A．电解过程中，电能全部转化为化学能 B．电解时，阴极始终发生 C．溶液中浓度保持不变 D．电解后，电解槽底部会形成、、、等阳极泥 【答案】B 【详解】A．电解过程中，电能除转化为化学能外，还有一部分转化为热能，A错误； B．电解时，电解质溶液中的得电子能力强于杂质电离出的、，因此阴极始终只有得电子生成Cu，反应为，B正确； C．阳极上，比Cu活泼的杂质Zn、Fe会优先放电溶解进入溶液，阴极只有放电析出，因此溶液中浓度会逐渐降低，C错误； D．Fe比Cu活泼，阳极上Fe会失电子变为进入溶液，只有不活泼的Ag、Pt、Au不放电，沉在电解槽底部形成阳极泥，D错误； 故选B。 迁移创新 11．（25-26高二上·广东湛江·期末）利用燃料电池电解制备并得到副产品，装置如图所示(、、膜只允许离子通过)： 回答下列问题： (1)a极为_______极，a极电极反应式为_______。 (2)A膜、B膜和C膜中属于阳离子交换膜的是_______(填“A”“B”或“C”)。 (3)电解池阴极反应式为_______。 (4)下列有关电解原理在工业上的应用正确的是_______(填字母)。 A．直接电解海水生产烧碱和氯气 B．电镀时镀件与电源负极相连 C．将钢铁器件与电源正极相连，使其得到保护 D．电解熔融氯化铝冶炼金属铝 (5)b极上消耗2.24L(标准状况下)气体时，X室溶液质量的变化量为_______g(产生的气体完全逸出)，并得到三种副产品是_______(填化学式)。 【答案】(1) 负 (2)AC (3) (4)B (5) 22.2 、、 【详解】（1）图中左侧为燃料电池，根据氧离子向a极迁移可知a极为负极； 在固体电解质的环境下，在负极失电子生成CO2，负极电极反应式为； （2）右侧装置为电解池，左侧石墨电极与燃料电池正极相连为阳极，右侧石墨电极为阴极。为制备得到，X室中Ca2+应向右迁移，原料室应向左迁移，原料室中Na+向右迁移可获得副产物之一NaOH；故属于阳离子交换膜的是AC； （3）电解池Y室石墨电极为阴极，电解质为NaOH稀溶液，电极反应式为； （4）A．海水中含有大量的Mg2+、Ca2+等杂质离子，电解过程中，Mg2+会与阴极产生的OH-结合形成Mg(OH)2沉淀，附着在电极表面影响反应进行，因此工业上需先对海水进行提纯，A错误； B．电镀时镀件作为阴极与电源负极相连，B正确； C．将钢铁器件与电源正极相连后更容易失电子被氧化，无法得到保护，C错误； D．冶炼金属铝应该电解熔融氧化铝，氯化铝为共价化合物熔融状态不导电，D错误； 故选B。 （5）b极为燃料电池正极，消耗2.24L(标准状况下)氧气时，转移0.4 mol电子；X室电极反应式为，当电路转移0.4 mol电子时，产生0.2 mol，溶液中迁移了0.2 mol去产品室，故X室溶液质量的变化量为=22.2 g；电解池中X室产生氯气，Y室产生氢气和氢氧化钠，故三种副产品是、、。 12．（25-26高二上·福建泉州·阶段检测）用电化学知识回答下列问题。 (1)“电絮凝-电气浮法”污水处理装置原理如图所示。在外电压作用下，可溶性阳极产生阳离子体对胶体污染物发生凝聚效应，同时另一极产生气体，在气体上浮过程中将絮体上浮，从而实现污染物的分离和水的净化。 ①外接电源a端为___________极。 ②石墨极电极反应为___________。 (2)一种新型Zn - PbO2可充电电池结构示意如图，电池由三个不同区域(A、B、C)组成，所用电解质分别为KOH、K2SO4和H2SO4，不同区域由离子交换膜(a、b)隔开。 ① Zn极发生___________反应(填“氧化”或“还原”)。 ② a为___________离子交换膜(填“阳”或“阴”，下同)，b为___________离子交换膜。 ③的电极反应式为___________。 (3)某科研小组将微电池技术用于去除天然气中的，装置如图所示，主要反应：(难溶于水)，室温时，的条件下，研究反应时间对的去除率的影响。 ①装置中微电池负极的电极反应式为___________。 ②一段时间后，单位时间内的去除率降低，可能的原因是___________。 (4)如下图装置： ①甲池装置为___________(选填“原电池”或“电解池”)。甲池通入甲醇的电极反应式为___________。 ②电解一段时间后，当乙池中生成标准状况下气体时，丙池中理论上最多产生___________固体。 ③电解一段时间后，若要使乙池溶液恢复到原状态需要加入___________(填选项)。 A． B． C． D． 【答案】(1) 正 (2) 氧化 阳 阴 (3) 生成的附着在铁碳填料的表面，原电池负极的表面积减小，化学反应速率减慢，铁的量因消耗而减少，形成微电池的数量减少，化学反应速率减慢 (4) 原电池 2.9 B 【详解】（1）①由图知，铝电极作阳极被氧化，阳极连接外接电源的正极，故a端为正极。 ②石墨电极为阴极，水电离出的得电子生成，电极反应为。 （2）①Zn转化为，Zn化合价升高，失电子发生氧化反应。 ②A区域为KOH电解质，负极反应消耗，为维持溶液电中性，需通过a膜向中间区域移动，故a为阳离子交换膜；C区域为电解质，正极反应消耗，中间区域的需通过b膜向C区域移动，故b为阴离子交换膜。 ③在酸性条件下得电子，与反应生成和，电极反应为。 （3）①微电池中Fe作负极，失电子后与反应生成和，电极反应为。 ②反应生成的难溶于水，附着在铁碳填料表面，使负极有效反应表面积减小，同时铁被不断消耗，可形成的微电池数量减少，均会使反应速率减慢，单位时间内的去除率降低。 （4）①甲池为甲醇燃料电池，将化学能转化为电能，属于原电池。甲醇在碱性条件下失电子生成，电极反应为。 ②乙池中石墨为阳极，电极反应为，生成标准状况下560mL的物质的量为，转移电子的物质的量为。丙池中阴极发生：，生成的与结合生成沉淀，每转移2mol电子生成1mol，故转移0.1mol电子时生成的物质的量为0.05mol，质量为。 ③乙池电解溶液，阳极生成，阴极生成，脱离体系的元素为Cu和O，物质的量之比为1:1，故补充CuO即可使溶液恢复原状态，故选B。 13．（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。 【详解】（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。 14．（25-26高二上·江西抚州·期末）氯碱工业是非常重要的化学工业，针对其高能耗、易污染不断进行改进。 (1)如图所示是某兴趣小组利用甲烷燃料电池进行电解原理(图中 E 、F 为惰性电极)应用的探究实验设计。 ①甲中负极电极反应式为 ___________。乙为 Fe 上镀 Cr 装置，则 Cr 应为 ___________ (填“A”或“B”)电极材料。 ②丁为探究氯碱工业原理的实验装置，丁装置中电解饱和食盐水的总反应离子方程式为 ___________。 (2)可通过浓差电池将海水中的NaCl 转化为NaOH 和HCl，装置如图所示。M 、N 均为 AgCl/Ag 电极，M 极为负极，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)。已知：Ag++2NH3=[Ag(NH3)2]+。 ①M 电极发生的电极反应为 ___________。 ②c 表示 ___________ 离子交换膜(填“ 阴”或“ 阳”) ，Ⅲ室得到 ___________ 。 ③ M 电极质量每减少 10.8 g，双极膜内有 ___________ mol H2O 解离。 【答案】(1) CH4+10OH--8e-=+7H2O A 2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2 ↑+H2 ↑ (2) Ag-e-+2NH3=[Ag(NH3)2]+ 阳 盐酸 0.1 【详解】（1）①甲装置是甲烷燃料电池，电解质溶液是氢氧化钠（NaOH），属于碱性环境。通入甲烷（）的一极是负极，发生氧化反应，碳元素从-4价升高到+4价，在碱性条件下，生成的会继续与反应生成，电极反应式为：；乙装置是为了在铁（Fe）上镀铬（Cr）。根据电镀原理，“镀件作阴极，镀层金属作阳极”。所以，Fe应该作阴极，Cr应该作阳极，甲装置中通入的右侧Pt电极是正极，通入的左侧Pt电极是负极，电流从正极流出，连接电解池的阳极。图中A电极连接的是甲的正极（右侧），所以A是阳极，B是阴极。所以Cr应为 A 电极材料； ②丁装置探究氯碱工业原理，即电解饱和食盐水（NaCl溶液）。阳极（E）：溶液中的失电子生成，阴极（F）：溶液中的（由水解离）得电子生成，同时剩余。总反应离子方程式为：2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2 ↑+H2 ↑。 （2）①这是一个利用浓差电池原理处理海水的装置。M、N均为AgCl/Ag电极，M极为负极。发生氧化反应，即Ag失去电子变成，已知，且图中显示I室加入了足量，电极反应式为：； ②可通过浓差电池将海水中的NaCl 转化为NaOH 和HCl，M极为负极，N极为正极，则a膜允许从II进入I，II室失去，得到（来自b）。产物是NaOH，III室得到（来自b）。穿过c膜去往IV室（正极区）。剩下的和 结合。所以III室得到的是HCl。c膜允许通过，所以c是阳离子交换膜； ③M电极质量减少10.8g。M电极反应是，减少的质量即为消耗的Ag的质量，，根据反应式，转移电子数，双极膜（b膜）的作用是解离水：，则需要0.1 mol向正极移动，0.1 mol向负极移动。所以解离的水的物质的量为 0.1 mol。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $