4.2 课时2 电解原理的应用-【经纶学霸】2026-2027学年高二化学选择性必修第一册4星学霸黑白题（人教版）

为02+4e+2H20一40H,pH增大，B错误；图1中的石墨电极作 原电池正极，Cu2+发生还原反应；图2中丁池中石墨b电极为电解池 阳极，C发生氧化反应生成氯气，C错误；图2中电流方向为石墨c →铜丝→石墨b→石墨a→电流计→Fe,D正确。 5.C解析：电路中电子流动方向与电流方向相反，由图1可知，b为阳 极，为阴极，用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，首先发生反应 2CS04+2H,0电邂2Cu+0,↑+2H,sS04,Cu消耗完全后，发生反 应2H,0电解2H,↑+0，↑。b极为阳极，溶液中的氢氧根离子放电， 则不会有红色物质析出，A错误；a极为阴极，先发生反应Cu2+2e =Cu,后发生反应2H+2e=H2↑，B错误；从开始到P点收集到 的气体是氧气，为0.05mol,从P点到Q点收集到的是氢气和氧气，共 (4.48-1.12)L=3.36L,为0.15mol,由于氢气和氣气的物质的量之比 为2：1，则氢气为0.1mol,氧气为0.05mol,从开始到Q点时收集到 的混合气体为氢气和氧气，两者的物质的量均为0.1ml,则混合气 体的平均率尔质量为22g·mP1=17g~m1,C正确：从开始到 P点收集到0.05mol氧气，转移电子数为0.05mol×4=0.2mol,从P 点到Q点收集到0.1mol氢气和0.05mol氧气，转移电子数为 0.1mol×2=0.2mol,则y=0.2+0.2=0.4,D错误。 6.（)原电池(2)0.1增大（3)4AgN0,+2H,0电解4Ag1+ 4HN03+02↑Ag20(4)C1-5e+2H20=Cl02↑+4H*阳 离子 解析：(1)甲池装置没有外接电源，为原电池。(2)甲池中总反应为 2Ag+Cu一Cu2+2Ag,1 mol Cu反应生成2 mol Ag时转移2mol电 子，反应前两电极质量相等，工作一段时间后，两电极质量相差14g, 14g 导线中通过电子的物质的最为216g+64g2ml1=0.1mm,实验过程 中，盐桥中NO?向左池即负极迁移，甲池左侧烧杯中NO?的浓度增 大。(3)用惰性电极电解AgNO3溶液，阳极上H20失电子生成02 和H,阴极上Ag得电子生成Ag,总反应式为4AgNO,+2H,0电解 4Ag↓+4HNO3+02↑；若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液，阴极生 成Ag,阳极生成氧气，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓 度，可向溶液中加人Ag20。(4)产生CI02的电极反应式为CI- 5e+2H20一Cl02↑+4H,已知Cl02可与Na0H发生反应，防止 OH移动至阳极，乙池中的交换膜是阳离子交换膜。 7.(1)2H20-4e=4H+02↑减小(2)①Fe+80H-6e Fe0+4H0②H2③阴< 解析：(1)图中有外加电源，即该装置为电解池，根据电解原理，a为 阳极，b为阴极，a电极反应式为2H20-4e一02↑+4H;b电极上 不产生气体，其电极反应式为Cu++2e一Cu,总反应式为 20m2+2H,0电解2Cu+0,↑+4H,溶液中c()增大，pH减小。 (2)①Fe作阳极，根据题意可知其电极反应式为Fe+80H-6e一 Fe0子+4H20;②根据离子放电顺序，阴极反应式为2H20+2e =H2↑+20H,产生气体为H2:③根据①的电极反应式，OH参加 反应，OH移向右侧，即右侧的离子交换膜为阴离子交换膜；根据② 的分析，阴极上产生OH,即Na通过离子交换膜移向左侧，生 成Na0H,氢氧化钠溶液浓度增大，即a%<b%。 压轴挑战 8.(1)原电负CH30H-6e+80H=C0}+6H20(2)电解阳 2H20-4e=02↑+4H(或40H-4e=02↑+2H20) 4AgN0,+2H,0电解4Ag+0,↑+4HN0,减小(3)10.8dbd 解析：(1)甲池是燃料电池，是原电池装置，通入燃料CH3OH的电极 是负极：甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反 选择性必修第一册·RJ 应式为CH30H-6e+80H=6H20+C0号。(2)乙池为电解池，a 极与原电池正极相连，为电解池的阳极，发生氧化反应，电极反应式 为2H20-4e一02↑+4H+,乙池为电解硝酸银溶液，阳极生成氧 气，阴极生成银，电池总反应式为4AgN0,+2H,0电解4Ag+02↑+ 4HN03,生成H,则溶液pH减小。(3)当甲池中消耗0.56L(标准 0.56L 状况)0，时，消耗氧气的物质的量为2.4mm=0.025m0,转移 电子为0.025mol×4=0.1mol,b(Ag)极析出的是金属银，质量增加 0.1mol×108g·mol-1=10.8g,此时丙装置中d电极上发生还原反 应，析出1.20g某金属，转移电子为0.1mol,反应过程中可能是金属 阳离子放电后，溶液中的氢离子继续放电。当析出一价金属时，其摩 尔质量≥20g2g'mmP,当析出的是二价金属时，则其摩尔质 量≥120g×2=24g·m'。a.MgS0,溶液中镁离子不能放电生成 0.1 mol 金属镁，错误；b.CS0,溶液中铜离子可以放电生成铜，之后溶液中 的氢离子放电，正确；cNaC溶液中的钠离子不能放电，不能析出金 属，错误；d.AgNO3溶液中的银离子可以放电生成银，之后氢离子放 电，正确；故选bd 课时2电解原理的应用 白题基础过关练 题号12345 答案ACC DC 1.A解析：铁的还原性大于C的还原性，所以阳极是铁被氧化，氯离 子不反应，A错误：根据题干信息，阳离子交换膜不允许OH、C1等 阴离子及气体分子通过，可使生成的NaOH更纯，B正确：阴极发生 得电子的还原反应，电极反应式为2H20+2e一H2↑+20H,C正 确；b处通入的原料是NaOH的稀溶液，可增强导电性，D正确。 2.C解析：电解过程是电能转化为化学能的过程，A错误：电解过程 中，粗镍作电解精炼池的阳极，比镍活泼的金属锌、铁和镍在阳极失 去电子发生氧化反应生成金属阳离子，B错误；电解过程中，粗镍作 电解精炼池的阳极，比镍的金属性弱的铜、铂和金等金属不能在阳极 失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，从而沉积形成可以回收的 阳极泥，C正确；电解过程中，粗镍作电解精炼池的阳极，比镍活泼的 金属锌、铁和镍在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，镍离 子在阴极得到电子发生还原反应生成镍，溶液中镍离子的浓度减小， D错误。 3.C解析：由图可知，该装置为电镀池，与直流电源正极相连的a电极 为铜，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子，A错误：与直流 电流负极相连的b电极为铁制品，B错误；电解质溶液为可溶性铜盐 溶液，可以是硫酸铜溶液，C正确：电镀过程中，溶液中铜离子浓度不 变，D错误。 4.D解析：电解法制金属钠时，电解的是熔融的NaCL,阳极发生氧化 反应：2C-2e一Cl2个，A错误；氯化铝为共价化合物，熔融状态 下不导电，工业上电解氧化铝生成铝，B错误：工业上电解熔融状态 的氯化镁生成镁，C错误；金属钠的冶炼和氯碱工业都用到了NaCl, 在电解时它们的阳极都是C1失电子，D正确。 重难聚焦 5.C解析：阳极为Fe,为活泼电极，本身失去电子生成Fe2+:Fe-2e 一Fe2+,阴极上溶液中的H*得电子生成H2:2H*+2e= H2↑，A正确；阳极上生成的Fe2+具有还原性，与Cr20号在酸性溶液 中发生氧化还原反应生成Fe3+和Cr3+,离子方程式为6Fe2++Cr20号+ 14Ht=6Fe3++2Cr3++7H20,B正确；将Fe换为Cu,阳极上Cu失 去电子生成C2*,而Cu2+无还原性，不能与Cr20号发生氧化还原反 应使之生成低价的C3+,从而达不到处理废水的目的，C错误：离子 黑白题46 浓度越大，溶液的导电性越强，若污水中离子浓度较小，导电能力较 差，可加入适量的Na2S04来增强溶液导电性，D正确。 黑题应用提优练 题号1234567 答案DBB B CDD 1.D解析：由电解方程式可知，电解过程中，阳极上氢氧根离子放电 生成氧气和水，电极反应式为40H-4e一2H20+02↑，A项错 误：钠的熔、沸点低，高温时生成Na蒸气，Na蒸气挥发有利于反应正 向移动，但Na的还原性大于Fe,B项错误：戴维法生成4 mol Na转 移4mol电子，但盖·吕萨克法生成4 mol Na转移8mol电子，则戴 维法转移电子总数较少，C项错误，D项正确。 2.B解析：该装置的目的是电解精炼Ga,则需要溶液中有Ga3+,在阴 极被还原生成Ga,所以高纯Ga为阴极，粗Ga为阳极，由于活泼性： Zn>Ga>Fe,所以Zn会先于Ga放电，而Fe、Cu等杂质会形成阳极泥。 电解精炼时，粗傢作阳极，活泼的锌和傢优先失去电子被氧化溶解， 杂质中的铁和铜沉积下来形成阳极泥，A正确：镓的化学性质与铝相 似，具有两性，阳极像失去电子，在强碱性溶液中被氧化为G02,阴 极生成傢的反应为Ga0,+3e+2H0一Ga+40H,B错误：若电压 过高，溶液中的氢离子可能在阴极得到电子生成氢气，从而导致电解 效率下降，C正确；电流方向与电子流向相反，所以电流由直流电 源正极，经电解池阳极→电解质溶液→阴极→直流电源负极，D 正确。 四易错提醒 电子由负极经外电路（导线）到正极，电子不能通过电解质溶 液；电流可以通过外电路（导线）和内电路（电解质溶液）。 3.B解析：用惰性电极电解AgNO3溶液，阴极上银离子得电子析出 银，阳极上氢氧根离子失电子生成0，即X电极上有0，产生 故A错误：氯碱工业中，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，阴极附近 得到氢氧化钠，即Y附近能得到氢氧化钠，故B正确：铜的精炼中， 粗铜作阳极X,纯铜作阴极Y,硫酸铜溶液作电解质溶液，故C错误； 电镀工业中，阴极Y是待镀金属，阳极X是镀层金属，故D错误。 4.B解析：阴离子氢氧根离子向a极移动，故a极为电解池的阳极，发 生氧化反应生成氧气，A错误；b极的电极反应式为2H20+2e 一H2↑+20H,B正确：去除透气膜，海水中氯离子在阳极发生氧 化反应，故a极发生的电极反应发生变化，C错误：电解池工作时，溶 剂水不断通过透气膜进入a、b两极发生反应，海水侧的离子浓度理 论上逐渐增大，D错误。 5.C解析：石墨电极上C转化为C0,失电子发生氧化反应，为阳 极，A错误；电极A的电极反应为Ti02+Si02+8e一TiSi+402, B错误；根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于C参与反应， C正确：电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动， D错误。 6.D解析：NO,在Y电极得到电子转化为氮气，即Y电极为阴极，X 电极为阳极，铅蓄电池Pb0,极为正极，A正确；Y电极为阴极，发生 还原反应，B正确；阳极区电解质为硫酸溶液，故电极反应式为 2H20-4e一02↑+4H,C正确；由于不能确定参与电极反应 的NO。中氨元素的具体化合价，所以转移电子数无法确定，H+迁移 数量无法确定，D错误。 7.D解析：由图可知，阳极区Na*通过交换膜m进入浓缩室，故交换 膜m为阳离子交换膜，阴极区SO子透过交换膜n进入浓缩室，故交 换膜n为阴离子交换膜，A错误；电极a为阳极，电极上Cl发生氧化 反应生成氯气，若电极a改为Cu,则Cu失电子生成Cu+,也会通过 交换膜m进人浓缩室，故不能达到预期实验目的，B错误；b极为阴 正本参考答案 极，电极上Cu2+发生还原反应生成Cu,发生的电极反应式为 Cu2*+2e一Cu,C错误；若浓缩室得到0.5L0.5mol·L1Na2S04 溶液，则有0.5mol·L-1×0.5L-0.1mol·L1×0.5L=0.2molS0}进 入浓缩室，电路中有0.4mol电子通过，可析出0.2 mol Cu,其质量为 64g·mol×0.2mol=12.8g,D正确。 四技巧点拨 此类题型中出现的离子交换膜一般为阳离子交换膜、阴离子交 换膜和质子交换膜，其作用是使对应的离子单向通过，从而隔离可 能发生反应的物质或获得指定的产物。解题步骤：①分清交换膜类 型，确定允许通过的离子种类；②分析电解池的工作原理，写出电极 反应式，判断交换膜两侧离子变化情况，根据电荷守恒判断离子迁 移的方向；③根据以上分析，判断交换膜的作用。 压轴挑战 8.(1)①2NaC1+2H,0电解2Na0H+H,↑+C,↑日②用34WA (2)正极02+4e+2H20=40H(3)①02+2N205+4e 4N03②66.7 解析：(1)①电解饱和食盐水的化学方程式为2NaC1+2H,0电解 2Na0H+H2↑+Cl2↑，阳极为氯离子失去电子生成氯气，故a口逸出 氯气，为避免氢氧根离子移向阳极与氯气反应，故需选择使用阳离子 交换膜。电解产生71gCl2,理论上阳极室有2mol氯离子转化为氯 气，同时2 mol Na'移向阴极，故共减少离子数为4WA。(2)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0H,电极反应式为02+4e+2H20一 40H。(3)①石墨Ⅱ为电池的正极，得电子转化为N03,附近发生的 电极反应式为0，+2N,0,+4e一4N0,。②阴极的电极反应式 为Ag*+e一Ag,电路转移0.3mol电子，理论上产生Ag的质量为 0.3mol×108g·mo=32.4g,实际得到21.6gAg,则该电解池的电 解效率为2165×100%=6.79%。 32.4g 专题突破11“隔膜”在电化学装置中的应用 黑题 专题强化练 题号1 2 34 答案CDDD 1.C解析：碱性环境中，氧气在正极发生还原反应生成氢氧根离子， 因此正极附近的pH增大，故A错误；消耗1mol02时，转移4mol电 子，有4 mol Na由甲槽向乙槽迁移，故B错误：燃料电池的负极发生 氧化反应，负极燃料肼发生氧化反应，肼中的N元素的化合价由-2 价升高到0价，碱性电池中，其电极反应式应为N2H4+40H-4e 一N2↑+4H20,故C正确；若去掉阳离子交换膜后，肼会与水中溶 解的氧气直接接触，发生爆炸而无法正常工作，故D错误。 2.D解析：根据图示，放电时Zn变为[Z(0H)4]2,发生氧化反应， Zn电极为负极，则充电时Zn电极为阴极，阴极的电极反应为 [Zn(0H)4]2+2e一Zn+40H,A正确；放电时Pb02电极为正 极，正极反应为Pb02+2e+4H+S0?一PbS04+2H20,B正确；放 电时，Pb02电极反应消耗H,则Z区域的电解质溶液为H2SO4溶 液，充电时Pb02电极反应为PbS04-2e+2H20一Pb02+4H +SO2,溶液中c(H+)增大，故充电时Z区域溶液的pH减小，C正确： 放电时，Zm电极反应为Zm-2e+40H一[Zn(0H)4]2,Pb02电 极反应为Pb02+2e+4H*+S0}一PbS04+2H20,为平衡X、Z区域 的溶液电荷，同时保证X、Y、Z区域均为单一电解质溶液，则S0?通 过N膜移向Y区域，N膜为阴离子交换膜，K+通过M膜移向Y区 黑白题47课时2电角 白题 基础过关练 知识点1氯碱工业 1.(2024·福建厦门高二月考)如图是氯碱工业 离子交换膜法电解饱和食盐水的示意图，电 解饱和食盐水用钛阳极的独特特性之一是它 们能够在其表面形成稳定的氧化层，该氧化 层可保护阳极免受进一步腐蚀，并提高其抗 化学侵蚀性。下列有关说法错误的是（) 阳极（金属钛网）⑧e d9阴极（碳钢网） 淡盐水 -CI-Na+---H 阳极室 门阳离子 阴极室 a交换膜b A.阳极材料换成铁电极，产物不变 B.使用的阳离子交换膜阻止阴离子OH和气 体通过，使生成的NaOH更纯 C.阴极发生的电极反应：2H20+2e H2↑+20H D.b处通入的原料是NaOH的稀溶液 知识点2电解精炼与电镀 2.（2024·河北沧州高二月考)已知氧化性：Fe2+ <N2+<Cu2+。以NiS04溶液为电解质溶液进行 粗镍（含Fe、Zn、Cu、Pt、Au等杂质）的电解精 炼，下列说法正确的是 A.电解过程中，化学能转化为电能 B.粗镍作阳极，发生还原反应 C.利用阳极泥可回收Cu、Pt、Au等金属 D.溶液中c(Ni2+)始终不变 3.(2024·北京高二期中)如图是模拟铁制品镀 铜工艺的装置，下列说法正确的是 ( A.a电极上发生还原反应 B.b电极为铜 C.电解质溶液可以是CuSO 溶液 D.电镀过程中，溶液中Cu2+浓度不断减小 第四章 原理的应用 限时：l5min 知识点3电冶金 4.(2023·江西南昌高二月考)中学阶段介绍的 应用电解法制备的金属主要有钠、镁、铝。下 列关于这三种金属工业制备方法的说法正确 的是 () A.电解法制金属钠的阳极反应式：Na+e -Na B.工业上电解氯化铝生产铝，阴极反应 式：A13++3e=A1 C.工业上电解氯化镁溶液生产镁，阳极反应 式：2C1-2e—Cl2↑ D.金属钠的冶炼和氯碱工业都用到了NaC, 在电解时它们的阳极都是C1失电子 重难聚焦川 题型应用电解原理治理污染 5.(2023·安徽池州高二月考)工业上处理含 Cr,O号的酸性工业废水用Fe为电极进行电 解；经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3 沉淀产生；过滤回收沉淀，废水达到排放标 准。下列说法错误的是 A.电解时阴极的电极反应式为2H+2e =H,↑ B.Cr20号转变成Cr3+的离子方程式为6Fe2+ Cr,03+14H=6Fe3+2Cr3+7H,0 C.两极都能用Cu电极来代替Fe电极 D.实验时若加入适量的NaS0电解效果 更好 黑白题119 黑题应用提优练 1.1807年，化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得 钠：4Na0H电解0，↑+4Na+2H,0;后来盖。 吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠： 3e+4a0n00e,0+2↑+4a↑。下 列有关说法正确的是 () A.戴维法制钠，阳极的电极反应式为 20H+2e=H2↑+02↑ B.盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性 比钠的强 C.若用戴维法与盖·吕萨克法制得等量的 钠，两方法转移电子总数相等 D.若用戴维法与盖·吕萨克法制得等量的 钠，戴维法转移电子总数较少 2.(2023·河北衡水中学高二月考)镓的化学性 质与铝相似，电解精炼法提纯镓(Ga)的原理 如图所示。已知：金属活动性顺序：Zn>Ga> Fe。下列说法错误的是 A.阳极泥的主要成分是铁和铜 B.阴极反应为Ga3++3e=Ga C.若电压过高，阴极可能会产生H2,导致电 解效率下降 D.电流流向为N极→粗Ga→NaOH(aq)→ 高纯Ga→M极 外电源 直流电源 粗Ga 含有Zn、Fe Cu杂质) NaOH溶液 (第2题) (第3题) 3.利用如图所示装置，可将电解原理广泛应用 于工业生产，下列说法中正确的是() A.Z是AgNO3溶液，X、Y均为Pt,Y电极上 有02产生 B.氯碱工业中，X、Y均为石墨，Y附近能得 到氢氧化钠 选择性必修第一册·RJ 限时：35min C.铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是 CuSO,溶液 D.电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 4.(2024·广东佛山高二月考)我国十大科技突 破—海水直接电解制H2,其工作原理如图， 防水透气膜只能水分子通过。下列说法正确 的是 () 外接电源 透气膜 透气膜 H.O H20 海水 -K0H溶液 海水 阴离子交换膜 A.a极为电解池的阴极 B.b极的电极反应式为2H,0+2e— H2↑+20H C.去除透气膜，a极发生的电极反应不变 D.电解池工作时，海水侧的离子浓度理论上 逐渐减小 （2023·浙江 电源 1月)在熔融盐电极A 石，墨电极 体系中，通过电 解Ti02和Si02 熔融盐 获得电池材料 CO (CaCl2、NaCl) 0 (TiSi),电解装 产物TiSi 置如图，下列说 法正确的是 () A.石墨电极为阴极，发生氧化反应 B.电极A的电极反应为8H+Ti02+SiO2+ 8e=TiSi+4H,O C.该体系中，石墨优先于C参与反应 D.电解时，阳离子向石墨电极移动 6.(2024·湖南长沙高二月考)含有硝酸盐和亚 硝酸盐的酸性废水可导致水体富营养化，引发 环境污染。如图是利用电化学原理处理NO。 的原理，下列有关叙述错误的是 () 白题120 A.直流电源为铅蓄电 直流电源 池时，PbO2极连接 X电极 B.Y电极上发生还原 H,S0,溶液 NO 反应 质子交换膜 C.阳极电极反应式为2H,0-4e 02↑+4H D.当产生28gN2时，一定有6molH*穿过质 子交换膜 7.(2024·河南郑州高二期中)电解精炼铜的废 液中含有大量的Cu2+、S0?,下图用惰性电极 回收废液中铜、浓缩Na,S04溶液的装置示意 图。下列说法正确的是 ( 电源 0.1mol·L-lNa,S0,溶液 电极 饱和NaCl Cu2*、S02 电极 a 溶液 浓缩室 的溶液 交换膜m0.5mol·LNa,S0,溶液 、交换膜n A.交换膜n为阳离子交换膜 B.若电极a改为Cu,仍可达到预期实验目的 C.b极电极反应式为40H-4e= 02↑+2H20 D.当获得0.5L0.5mol·L1Na2S04溶液时， 最多回收12.8gCu 压轴挑战川 8.(2024·福建漳州高二期中)电化学在生产 生活中有很多重要的应用。回答下列问题。 (1)氯碱工业为疫情防控提供了强有力的物 质支撑，氯的许多化合物既是重要化工原 料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。 淡盐水 阳极 离子膜 精制盐水稀NaOH溶液 第四章黑 ①写出电解饱和食盐水的化学方程式： 氯气的逸出口是 (填“a”“b”或“c”)。 ②该离子交换膜为 (填“阴”或 “阳”)离子交换膜。 ③电解产生71gCL2,理论上阳极室减少的离 子总数为 (用含N的式子表示)。 (2)氯碱工业能耗大，通过如图改进，提高 电极B上反应物的氧化性来降低电解电 压，可大幅度降低能耗。电极A应与外接 电源的 (填“正极”或“负极”)相 连，写出电极B的电极反应式 电源 电极A 离子交换膜 电极B 饱和NaCl溶液H,O(含少量NaOH (3)利用电化学原理，将NO2、02和熔融 KNO,制成燃料电池，模拟工业电解法精炼 银，装置如图所示。 石墨 石黑、 AgNO,溶液 ①甲池工作时，NO2转变成绿色硝化剂Y (N0),可循环使用，则石墨Ⅱ附近发生的 电极反应式为 ②若电解一段时间，电路转移0.3mol电子， 乙中阴极得到21.6gAg,则该电解池的电 解效率为 %。(保留小数点后一 位。通过一定电量时阴极上实际沉积的金属 质量与通过相同电量时理论上应沉积的金属 质量之比叫电解效率) 进阶突破拔高练P16 白题121