1.3 第2课时 电解原理的应用(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

本讲义聚焦电解原理的应用这一核心知识点，系统梳理氯碱工业、电解精炼铜、电镀、电冶金等具体应用实例，衔接串联装置分析、电解计算及离子交换膜的工业应用，形成从基础应用到综合分析再到实际问题解决的学习支架，帮助学生理解电解在物质转化和能量储存中的作用。 该资料特色在于通过“交流讨论”引导学生从物质变化、能量变化视角分析电解过程，体现化学观念；对比电镀与电解精炼的异同培养科学思维；结合氯碱工业模拟实验、离子交换膜应用等案例强化科学探究与实践。课中教师可借助装置示意图和问题链突破难点，课后学生通过归纳总结和习题巩固知识，有效查漏补缺。

第2课时　电解原理的应用 1.认识电解在实现物质转化和能量储存中的具体应用。 2.能从物质变化、能量变化等视角综合分析、解决关于化学反应应用的实际问题。 知识点一　电解原理的应用 　　 1.电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气 （1）装置 （2）原理 ①离子移动方向 ②电极反应及现象 电极 阳极 阴极 现象 　有黄绿色气体生成　 　有无色气体产生　；溶液中滴加酚酞后　变红　 产物检验 用湿润的淀粉-KI试纸检验，试纸变蓝，说明是　Cl2　 收集气体做爆鸣实验，有爆鸣声，说明是　H2　；酚酞变红说明有　NaOH　生成 电极反应 　2Cl－－2e－Cl2↑　 　2H2O＋2e－2OH－＋H2↑　 ③电解食盐水的总反应 化学方程式：　2H2O＋2NaCl2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　； 离子方程式：　2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－　。 2.铜的电解精炼 （1）装置 （2）电极反应 ①阳极：　Cu－2e－Cu2＋　（主要反应），其他反应：比铜活泼的金属发生的电极反应有Zn－2e－Zn2＋、Fe－2e－Fe2＋、Ni－2e－Ni2＋等。 ②阴极：　Cu2＋＋2e－Cu　，其他离子：H＋、Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋等留在溶液中。 （3）阳极泥 铜的电解精炼过程中　银、金、铂等　不如铜活泼的金属在电解过程中不发生氧化反应，最终沉积在电解池的底部，与其他不溶性杂质混在一起形成阳极泥。 3.电镀 （1）定义 应用　电解　原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。 （2）目的 提高金属的　抗腐蚀　能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。 （3）电镀池构成 镀层金属（或惰性电极）用作　阳极　材料，镀件用作　阴极　材料，含有　镀层金属离子　的盐溶液做电镀液。 （4）根据电解原理，设计在铁钉上镀铜的实验装置 电镀原理 阳极：镀层金属　铜片 电极反应 Cu－2e－Cu2＋ 阴极：镀件　铁钉 电极反应 Cu2＋＋2e－Cu 电镀液 CuSO4　溶液 电镀装置 　电解在生产、生活中的应用越来越广泛。实验室中模拟电解原理在化工生产中的应用，实验装置如图，装置闭合开关K时，电流计的指针将发生偏转。 【交流讨论】 1.a、b、c、d电极名称分别是什么？ 提示：甲、乙构成原电池，a为负极，b为正极；丙是电解池，c为阳极，d是阴极。 2.若模拟氯碱工业生产烧碱、氯气和氢气，如何选择电极材料和电解质溶液？ 提示：c电极材料必须为惰性电极，d电极材料为惰性电极或不活泼电极均可，X溶液为饱和食盐水。 3.若模拟电镀生产，在铁件上镀一层金属银，如何选择电极材料及电解质溶液？ 提示：c电极材料为Ag，d电极材料为铁件，X溶液为AgNO3 溶液。 4.若模拟电解精炼铜，如何选用电极材料和电解质溶液？ 提示：c电极材料为粗铜，d电极材料为纯铜，X溶液为CuSO4溶液。 归纳总结 1.氯碱工业——离子交换膜法制烧碱 （1）原理 使用的阳离子交换膜只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许H＋、Na＋通过，而Cl－、OH－和两极产物H2和Cl2无法通过，防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而导致爆炸，避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应而影响烧碱纯度。 （2）装置 （3）当接通电源后，在电场的作用下，Cl－和OH－移向阳极，Na＋和H＋移向阴极，电极反应分别为 阳极：2Cl－－2e－Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－2OH－＋H2↑ 总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 2.电镀与电解精炼 电镀 电解精炼 定义 应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金 利用电解原理提纯金属 举例 以铁上镀锌为例 以精炼铜为例 装置 电镀 电解精炼 形成条件 ①镀层金属做阳极，镀件做阴极； ②电镀液是含有镀层金属离子的盐溶液； ③直流电源； ④形成闭合回路 ①不纯金属做阳极，纯金属做阴极； ②含该金属离子的可溶性盐溶液做电解质溶液； ③直流电源； ④形成闭合回路 电极反应 阳极：Zn－2e－Zn2＋ 阴极：Zn2＋＋2e－Zn 阳极：Cu（粗铜）－2e－Cu2＋（主要） 阴极：Cu2＋＋2e－Cu（精铜） 离子导体 浓度变化 离子导体成分及浓度不变 c（Cu2＋）减小，比铜活泼的金属变成金属阳离子进入溶液 3.电冶金 （1）本质为Mn＋＋ne－M，利用电解熔融盐（或氧化物）的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 （2）实例 总反应方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－Cl2↑ 阴极：Na＋＋e－Na 冶炼镁 MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－Mg 冶炼铝 2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑ 阳极：2O2－－4e－O2↑ 阴极：Al3＋＋3e－Al 名师点拨 （1）粗铜中含Zn、Fe、Ag等杂质，同时间段内两电极质量改变不相等，但两电极通过的电量相等。 （2）电解过程中，阴离子浓度不变，Cu2＋的浓度减小，Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋的浓度增大。 （3）电镀的特点：“一多、一少、一不变”。 ①“一多”：指阴极上有镀层金属沉积； ②“一少”：指阳极上有镀层金属溶解； ③“一不变”：指电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。 　　 1.（2025·江苏苏州高二检测）提供几组常见的实验装置示意图，下列有关叙述正确的是（　　） A.装置①中阳极上有红色物质析出 B.装置②中的铜片应与直流电源的负极相连 C.装置③中，若电解液为KOH溶液，则电极a的反应式：H2－2e－＋2OH－2H2O D.装置④中，CuSO4溶液的浓度始终不变 解析：C　装置①中用惰性电极电解CuCl2溶液，在阳极上Cl－失去电子被氧化变为Cl2，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑；在阴极上Cu2＋得到电子被还原为单质Cu，阴极的电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，故电解时在阴极上有红色物质析出，A项错误；在装置②电镀铜时，应该使镀层金属铜片与直流电源的正极相连，作阳极；镀件与直流电源的负极连接作阴极，B项错误；在装置③的氢氧燃料电池中，通入燃料H2的电极a为负极，通入O2的电极b为正极，若电解液为KOH溶液，溶液显碱性，则电极a的反应式：H2－2e－＋2OH－2H2O，C项正确；在装置④的金属铜的精炼中，粗铜作阳极，精铜作阴极，阳极上Cu及活动性比Cu强的金属如Zn、Fe等会失去电子变为金属阳离子进入电解质溶液；在阴极上只有Cu2＋得到电子被还原变为单质Cu，由于同一闭合回路中电子转移数目相等，因此电解一段时间后，溶液中CuSO4的浓度会逐渐降低，D项错误。 2.（2026·河南南阳高二期中）电解在工业上的应用非常广泛。下列对氯碱工业装置的说法错误的是（　　） A.石墨电极M为阳极 B.气体Q与气体P可发生化合反应 C.溶液Y和溶液W的溶质相同 D.气体P为Cl2 解析：D　电解池中阳离子（Na＋）移向阴极，图中Na＋向右移动，故右侧石墨电极N为阴极，左侧石墨电极M为阳极，阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－Cl2↑，气体Q为Cl2，Na＋通过离子交换膜移向阴极，溶液X为NaCl溶液，溶液Z为稀NaCl溶液；阴极发生还原反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，气体P为H2，Na＋通过离子交换膜移向阴极，因此阴极生成NaOH，溶液Y为进入阴极区的稀NaOH溶液，溶液W为阴极区出来的浓NaOH溶液。 知识点二　串联装置分析 　按如图所示装置进行实验，并回答下列问题： 【交流讨论】 1.判断装置的名称：A池为　　，B池为　　。 提示：原电池　电解池 2.锌极为　　极，其电极反应为　　　　。 提示：负　Zn－2e－Zn2＋ 3.石墨C2附近发生的实验现象为　　　　。 提示：有气泡产生，电极附近溶液变红色 归纳总结 多池串联装置中（无外接直流电源）电池类型的判断方法 （1）直接判断 非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中为原电池，则其他装置为电解池。如图：A为原电池，B为电解池。 （2）根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 原电池一般是两种不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒电极；而电解池一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图：B为原电池，A为电解池。 （3）根据电极反应现象判断 在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图，若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则乙是原电池，D是正极，C是负极，甲是电解池，A是阳极，B是阴极。 　　 1.在A、B、C三只烧杯中盛放稀硫酸、氯化钠溶液和硝酸银溶液各1 000 mL。根据如图判断下列说法中正确的是（假设溶液的体积变化忽略不计，两极产物不发生反应）（　　） A.A池为电解池 B.C池为原电池 C.A池铜棒上的电极反应为2H＋＋2e－H2↑ D.当A池产生0.05 mol H2时，B池溶液中OH－的浓度为0.2 mol·L－1 解析：C　Zn和Cu金属活动性相差最大，所以A池为原电池，B池和C池都是电解池，A、B错误；A池中Zn是原电池的负极，其电极反应为Zn－2e－Zn2＋，Cu是原电池的正极，其电极反应为2H＋＋2e－H2↑，C正确；B池中，石墨1是阳极，电极反应为2Cl－－2e－Cl2↑，石墨2是阴极，电极反应为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，当A池产生0.05 mol H2时，转移电子的物质的量为0.1 mol，B池中产生的OH－的物质的量也为0.1 mol，故B池溶液中c（OH－）＝＝0.1 mol·L－1，D错误。 2.某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，装置如图所示，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是（　　） A.反应一段时间后，乙装置中生成的NaOH在铁电极区 B.乙装置中铁电极为阳极，电极反应为Fe－2e－Fe2＋ C.反应一段时间后，丙装置中CuSO4溶液浓度保持不变 D.通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O2－4e－＋2H2O4OH－ 解析：A 知识点三　有关电解的计算 　　 1.计算的原则 （1）阳极失去的电子数　＝　阴极得到的电子数。 （2）串联电路中通过各电解池的电子总数　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.计算的步骤 （1）正确书写电极反应（要注意阳极材料）。 （2）当溶液中有多种离子共存时，要确定离子放电的先后顺序。 （3）最后根据得失电子守恒进行相关的计算。 　如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答： 【交流讨论】 1.电源中X极是正极还是负极？ 提示：铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。 2.通电5 min时，B中共收集到224 mL（标准状况）气体，溶液体积为200 mL（电解前后溶液的体积变化忽略不计），则通电前CuSO4溶液浓度是多少？ 提示：C中铜极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子。由关系式：4e－～O2可知，B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL。但B中共收集到224 mL 气体，说明还有112 mL气体是H2，即Cu2＋全部在阴极放电后，H＋接着放电并产生了112 mL H2，则通过0.01 mol e－时，Cu2＋已完全变为Cu单质。由关系式：2e－～Cu可知，n（Cu2＋）＝0.005 mol，则c（CuSO4）＝＝0.025 mol·L－1。 3.若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液中的c（OH－）为多少？ 提示：由关系式4e－～4OH－知，A中生成0.02 mol OH－，c（OH－）＝＝0.1 mol·L－1。 归纳总结 电化学计算的基本思路方法 　　 1.如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂电极，在A池中加入足量的0.05 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入足量的0.1 mol·L－1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是（　　） A.2∶2∶4∶1 B.1∶1∶2∶1 C.2∶1∶1∶1 D.2∶1∶2∶1 解析：A　由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极；a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag， d极上析出O2；由得失电子守恒可得关系式：2e－～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比为2∶2∶4∶1。 2.按如图所示装置进行实验，并回答下列问题。 当石墨C2极析出224 mL气体（标准状况）时，锌的质量　减少　（填“增加”或“减少”）　0.65　g，CuSO4溶液的质量　增加　（填“增加”或“减少”）　0.01　g。 解析：当石墨C2极析出224 mL气体，即n（H2）＝0.01 mol 时，电路中转移电子的物质的量为0.01 mol×2＝0.02 mol，由得失电子守恒可知，锌极有0.01 mol Zn溶解，即Zn极质量减少0.01 mol×65 g·mol－1＝0.65 g；铜极上有0.01 mol Cu析出，即CuSO4溶液质量增加0.01 mol×（65 g·mol－1－64 g·mol－1）＝0.01 g。 能力培养　离子交换膜在电化学中的应用（归纳与论证） 　　 　海水中含有大量Na＋、Cl－及少量Ca2＋、Mg2＋、S，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。 （1）b膜是阳离子交换膜还是阴离子交换膜？ 提示：阴极上是阳离子发生反应，故b膜为阳离子交换膜。 （2）写出阴极电极反应，B极室有什么现象？ 提示：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。B极室生成的OH－与Mg2＋、Ca2＋结合成少量白色沉淀。 （3）淡化工作完成后，A、B、C三室中溶液pH大小关系如何？ 提示：A室中Cl－失去电子生成Cl2，部分Cl2溶于水使溶液呈酸性，B室溶液呈碱性，C室溶液呈中性，故pH大小为pHA＜pHC＜pHB。 规律方法 1.离子交换膜的功能、类型和作用 2.解题思路 【迁移应用】 1.电渗析法是海水淡化的方法之一，选择性离子交换膜交错排列构成多层式电渗析槽，工作原理如图所示（a、b为不同离子交换膜）。下列有关说法正确的是（　　） A.同温同压下，气体体积V（m）∶V（n）＝2∶1 B.a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 C.X为淡盐水，Y为浓盐水 D.阴极区电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋ 解析：C　阴极生成氢气、阳极生成氯气，所以m是氯气、n是氢气，同温同压下，气体体积V（m）∶V（n）＝1∶1，A错误；阴离子向阳极移动、阳离子向阴极移动，所以a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，B错误；X中的离子向Y中移动，所以X为淡盐水、Y为浓盐水，C正确；阴极发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，D错误。 2.（2026·云南玉溪高二期中）利用CO2电催化还原制取C2H5OH和C2H4的装置如图所示。下列说法正确的是（　　） A.离子交换膜应选用阴离子交换膜 B.电子流向：a→电极Ⅰ→交换膜→电极Ⅱ→b C.在相同条件下，消耗的CO2和生成的O2体积比为2∶3 D.生成乙醇的电极反应：2CO2＋9H2O＋12e－C2H5OH＋12OH－ 解析：C　由图可知，该装置为电解池装置，Ⅰ极二氧化碳得到电子转变为乙烯、乙醇，发生还原反应，故Ⅰ极为阴极，Ⅱ极为阳极，则a为电源负极，b为电源正极；阴极电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－C2H5OH＋3H2O、2CO2＋12H＋＋12e－C2H4＋4H2O；阳极为水失电子生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，故氢离子通过交换膜向左移动，离子交换膜为阳离子交换膜，A错误；Ⅰ极为阴极，Ⅱ极为阳极，a为电源负极，b为电源正极，离子交换膜允许离子通过，电子不能通过电解质溶液，电子流向为a→电极Ⅰ（阴极），电极Ⅱ（阳极）→b，B错误；阳极电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，生成1 mol O2失4 mol e－，阴极电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－C2H5OH＋3H2O、2CO2＋12H＋＋12e－C2H4＋4H2O，消耗1 mol CO2得6 mol e－，由得失电子守恒可知，消耗的CO2和生成的O2物质的量比为2∶3，相同条件下体积比为2∶3，C正确；电解质溶液显酸性，生成乙醇的电极反应：2CO2＋12H＋＋12e－C2H5OH＋3H2O，D错误。 　　 1.（2026·湖南娄底高二期中）关于下边装置，分析正确的是（　　） A.装置甲中阳极上析出红色物质 B.若开始阶段装置甲两极质量相同，电流表中通过0.1 mol电子，则两极质量差为3.2 g C.装置乙中阳极电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu D.可以将装置乙中的铜片更换为锌片制成镀锌铁 解析：B　装置甲为电解池，右端石墨为阳极，氯离子发生氧化反应生成氯气，左端石墨为阴极，铜离子发生还原反应生成铜；乙为电镀装置，左侧镀层金属为阳极，右侧镀件为阴极。装置甲为电解池，右端石墨为阳极，氯离子发生氧化反应生成氯气，A项错误；装置甲左端析出铜单质，转移0.1 mol电子，生成0.05 mol Cu，故会生成3.2 g铜单质，右端无固体析出，两极质量差为3.2 g，B项正确；由图可知，装置乙为电镀池，阳极电极反应式为Cu－2e－Cu2＋，阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，C项错误；将铜片更换为锌片，阳极的电极反应式为Zn－2e－Zn2＋，氧化性：Zn2＋＜Cu2＋，放电顺序Cu2＋优先，故无法实现铁上镀锌，D项错误。 2.某研究性学习小组利用以下装置探究氯碱工业和铜的精炼的工作原理（X是离子交换膜），下列说法正确的是（　　） A.甲装置Fe电极和C电极位置可以互换 B.X可以是阳离子交换膜，也可以是阴离子交换膜 C.电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变 D.电解一段时间后去掉X并将C电极换成Mg电极继续通电，则Mg电极的电极反应式为Mg－2e－＋2OH－Mg（OH）2 解析：D　乙池为铜的精炼，则粗铜作阳极，精铜作阴极；电源的右侧与粗铜相连，为电池的正极，左侧为负极，所以甲池的Fe电极为阴极，C电极为阳极。甲装置的Fe电极为阴极，C电极为阳极，若将Fe电极和C电极位置互换，则Fe电极作阳极，通电后，阳极Fe失电子生成Fe2＋进入溶液，溶液中的Cl－就不可能在阳极失电子生成Cl2，同样，阴极区可能会生成Fe（OH）2沉淀，难以得到NaOH，达不到氯碱工业生产的目的，A项错误；电池工作时，C电极上Cl－失电子生成Cl2，Fe电极上水提供的氢离子得电子生成氢气和氢氧根离子，则阳极区的Na＋透过离子交换膜进入左侧Fe电极附近，故此膜是阳离子交换膜，B项错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等，它们在阳极失去电子被氧化，阳极主要反应为Cu－2e－Cu2＋，其他电极反应式有：Zn－2e－Zn2＋、Fe－2e－Fe2＋等；比铜不活泼的有Ag、Pt、Au等成为阳极泥；电解液为硫酸铜溶液，纯净的金属铜作阴极，阴极上Cu2＋得到电子被还原为Cu，阴极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，则按得失电子守恒，阳极溶解的铜的物质的量小于阴极析出的铜的物质的量，则电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度变小，C项错误；电解一段时间后去掉X并将C电极换成Mg电极继续通电，则Fe电极为阴极，水提供的氢离子得电子生成氢气和氢氧根离子，Mg电极为阳极、镁失电子生成Mg2＋，与溶液中的OH－反应生成Mg（OH）2沉淀，电极反应式为Mg－2e－＋2OH－Mg（OH）2，D项正确。 3.（2025·海南高考13题改编）用电解方法在铝表面转化生成致密氧化膜，实现对铝工件的保护。装置示意如图。电解过程中铝工件表面上有少量气泡逸出。下列说法错误的是（　　） A.铝工件连接电源正极 B.槽电压越高，氧化膜的形成速率越快 C.电路中每转移6 mol e－，铝工件增重小于48 g D.为获得更加致密的氧化膜，工作过程中，应选择适当电流密度 解析：B　由题意可知用电解方法在铝表面转化生成致密氧化膜，铝作阳极接电源正极，电极反应式为2Al－6e－＋3H2OAl2O3＋6H＋，可能存在副反应：2Al＋6H＋2Al3＋＋3H2↑，导致铝工件表面上有少量气泡逸出，石墨作阴极接电源负极，电极反应式为2H＋＋2e－H2↑，A正确；并非槽电压越高氧化膜形成速率就越快，过高电压会造成膜层烧蚀等不利影响，B错误；电路中每转移6 mol e－，若铝工件全部生成氧化膜，增重3 mol氧原子，质量为48 g，但电解过程中铝工件表面上有少量气泡逸出（H2），导致部分电子未用于生成氧化膜，故铝工件增重小于48 g，C正确；为获得更加致密的氧化膜，工作过程中，应选择适当电流密度，如果电流密度过小，氧化膜形成速率慢，电流密度过大，可能会导致氧化膜不均匀，D正确。 4.电解法制备Ni（H2PO2）2工作原理如图所示。下列说法错误的是（　　） A.h与外接电源的负极相连，g与外接电源的正极相连 B.h电极的电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑ C.膜a、c是阳离子交换膜，膜b是阴离子交换膜 D.当外电路转移4 mol电子时，电解池两极产生3 mol气体 解析：D　电解法制备Ni（H2PO2）2，Ni电极发生氧化反应生成Ni2＋，Ni作阳极，Ni2＋向右移动通过a膜进入产品室，H2P通过b膜进入产品室生成产品Ni（H2PO2）2，Na＋向右移动，通过c膜进入阴极室生成氢氧化钠。电解法制备Ni（H2PO2）2，Ni发生氧化反应，Ni作阳极，g接外电源正极，h与外接电源的负极相连，A项正确；h电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，B项正确；Ni2＋向右移动通过a膜进入产品室，H2P通过b膜进入产品室，Na＋向右移动，通过c膜进入阴极室生成氢氧化钠，膜a、c为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，C项正确；Ni电极为阳极，发生Ni－2e－Ni2＋，不产生气体，h为阴极，发生2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，当外电路转移4 mol电子时，产生2 mol气体，D项错误。 5.（人教版习题改编）利用电解法能将酸性废水中Cr2转化为Cr3＋，装置局部如图所示。工作时，溶液中的Cr2向着该Fe电极定向移动。 （1）该Fe电极是该装置的　阳　极。 （2）该电极表面发生的电极反应式为Fe－2e－Fe2＋　。 （3）电解时　不能　（填“能”或“不能“）用Cu代替Fe电极，原因是因阳极产生的Cu2＋不能使Cr2还原到低价态。 （4）阳极附近Cr2转化为Cr3＋的离子方程式为　Cr2＋6Fe2＋＋14H＋2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O　。 （5）金属阳离子在阴极区域最终可沉淀完全，原因是阴极反应是H＋得到电子，c（H＋）降低，促使水的电离平衡H2OH＋＋OH－向右移动，从而使阴极区c（OH－）增大，OH－可与Fe3＋、Cr3＋结合生成沉淀，使金属阳离子在阴极区域最终可沉淀完全。 （6）当Fe电极质量减小3.36 g时，理论上可处理　　（填含a的表达式）L含a g·L－1 Cr2的酸性废水。 解析：（1）电解池中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极；Cr2为阴离子向Fe电极移动，则Fe电极为阳极。 （2）阳极发生氧化反应，即Fe失去2 mol电子被氧化为Fe2＋。 （3）电解池中Fe作阳极，Fe失电子变为还原性的Fe2＋，能将Cr2还原为Cr3＋，若用Cu代替Fe电极，则生成的Cu2＋无还原性，因此不能用Cu代替Fe电极。 （4）阳极生成了Fe2＋，Fe2＋作还原剂，被氧化为Fe3＋，离子方程式为Cr2＋6Fe2＋＋14H＋2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。 （5）阴极反应是H＋得到电子，c（H＋）降低，促使水的电离平衡H2OH＋＋OH－向右移动，从而使阴极区c（OH－）增大，OH－可与Fe3＋、Cr3＋结合生成沉淀，使金属阳离子在阴极区域最终可沉淀完全。 （6）当Fe电极质量减小3.36 g时，生成＝0.06 mol Fe2＋，由方程式6Fe2＋＋Cr2＋14H＋2Cr3＋＋7H2O＋6Fe3＋可知，理论上可处理0.01 mol Cr2，质量为0.01 mol×216 g·mol－1＝2.16 g，即 L含a g·L－1 Cr2的酸性废水。 　　 1.电解原理的应用主要有三种：一是氯碱工业、二是电解精炼铜、三是电镀。下列关于这三个工业生产的描述中正确的是（　　） A.铁钉镀铜时铁钉与电源的正极相连 B.氯碱工业和电解精炼铜中，阳极都是氯离子放电生成氯气 C.在氯碱工业中，电解池中阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生 D.电解精炼铜时，应用粗铜作阳极、精铜作阴极，可溶性铜盐的溶液作电解质溶液 解析：D　向铁钉上镀铜时，镀件铁钉连接直流电源的负极，镀层金属连接在电源的正极上，A项错误；在氯碱工业中，阳极是Cl－放电生成氯气，电解精炼铜时，阳极主要是铜失去电子，生成Cu2＋，B项错误；在氯碱工业中，电解池的阴极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，故阴极上生成H2和NaOH，C项错误；电解精炼铜时，应用粗铜作阳极、精铜作阴极，可溶性铜盐的溶液作电解质溶液，D项正确。 2.（2025·福建福州高二质检）用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法中正确的是（　　） A.燃料电池工作时负极反应为H2－2e－2H＋ B.若要实现铁上镀铜，则a极是铁，b极是铜 C.若要实现电解精炼粗铜，则a极发生氧化反应，b极上有铜析出 D.a、b两极均是石墨，当电池中消耗22.4 L（标准状况）H2时，a极析出64 g铜 解析：C　碱性氢氧燃料电池工作时负极反应为H2－2e－＋2OH－2H2O，A错误；若要实现铁上镀铜，镀层金属应为电解池的阳极，则a极是铜，b极是铁，B错误；若要实现电解精炼粗铜，则a极为粗铜，连接原电池的正极，发生氧化反应，b极为电解池的阴极，发生Cu2＋＋2e－Cu，则b极上有铜析出，C正确；a、b两极均是石墨时，在相同条件下当电池中消耗22.4 L（标准状况）H2时，根据电极反应式：H2－2e－＋2OH－2H2O，可知转移2 mol电子，则b极析出铜1 mol，即64 g，D错误。 3.（2026·云南昆明期中）铬酸钠可在混凝土外加剂中用作阻锈剂，现以铅蓄电池为电源，用电渗析法分离回收混合物浆液中的Na2CrO4，装置如图所示。下列有关判断错误的是（　　） A.电极a为阴极，发生还原反应 B.电极b连接铅蓄电池正极，乙池中NaOH溶液浓度逐渐减小 C.同温同压下，电极a和电极b上产生的气体的体积之比为1∶2 D.若通过阴离子交换膜的只有Cr且其物质的量为0.1 mol，则通过外电路的电子的物质的量为0.2 mol 解析：C　该装置为电解池装置，电解铬酸钠溶液等同于电解水，电解液中的阴离子通过阴离子膜移向电极b，则b电极为阳极，连接原电池的正极；阳离子通过阳离子膜移向电极a，则a电极为阴极，连接原电池的负极。a为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；b为阳极，连接正极，电极反应式为4OH－－4e－O2↑＋2H2O，则乙池中的NaOH溶液浓度逐渐减小，B正确；a极的电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，即2e－～H2，而b极4e－～O2，则转移相同电子数时，氢气和氧气的体积比为2∶1，即电极a和电极b上产生的气体的体积之比为2∶1，C错误；若通过阴离子交换膜的只有Cr且其物质的量为0.1 mol，根据电荷守恒，转移的电荷为0.2 mol，则通过外电路的电子的物质的量为0.2 mol，D正确。 4.用含少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则（　　） A.电解液质量增加x g B.阴极质量增加x g C.阴极质量增加b g，b＞x D.阴极质量增加b g，b＜x 解析：D　由于粗铜中含有Zn和Ag，在电解过程中阳极先是锌失去电子，然后是铜失去电子，Ag沉积在电解池底部形成阳极泥；而阴极一直是铜析出。在电解过程中，两极得失电子相等，所以溶解的锌和铜的物质的量之和等于析出的铜的物质的量，但由于M（Zn）＞M（Cu），且还有一部分Ag要形成阳极泥，所以阳极减少的金属的质量大于阴极析出铜的质量，即b＜x，所以B、C项错误，D项正确；若阴极析出铜的质量为b g，阳极形成阳极泥的Ag的质量为m g，则电解质溶液增加的质量为（x－m－b）g，A项错误。 5.（2026·广东深圳期中）一种电化学处理硝酸盐产氨的装置如图所示。下列说法错误的是（　　） A.右室为阳极室，电极反应为2Cl－－2e－Cl2↑ B.电解过程中，左室溶液的pH逐渐增大 C.用湿润的淀粉-KI试纸置于b处，试纸变蓝 D.理论上，若左室中有8 mol电子发生转移时，左室溶液质量减少17 g 解析：D　由图可知，电解时左侧电极上N得电子被还原，该电极为阴极，右侧电极氯离子失电子生成氯气，右侧电极为阳极，生成的氯气与水反应生成HCl、HClO，蓝色石蕊试纸遇酸变红，又被HClO漂白，电解过程中K＋移向阴极。右室中发生氧化反应，2Cl－－2e－Cl2↑，A正确；左室N在阴极上被还原生成NH3，N＋8e－＋6H2ONH3↑＋9OH－，生成OH－，pH逐渐增大，B正确；b处是阳极产生的Cl2逸出的位置，发生反应Cl2＋2KII2＋2KCl，故湿润的淀粉-KI试纸变蓝色，C正确；根据N＋8e－＋6H2ONH3↑＋9OH－可知，转移8 mol电子时生成1 mol NH3，同时8 mol K＋移向阴极，左室质量增加（8×39－17）g＝295 g，D错误。 6.（2026·黑龙江大庆期中）通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。下列说法错误的是（　　） A.电极A为阴极，发生还原反应 B.电极B的电极反应：2H2O＋Mn2＋－2e－MnO2＋4H＋ C.电解一段时间后溶液中Mn2＋浓度保持不变 D.该装置将电能转化为化学能 解析：C　由图可知，该装置为电解池，电极A上LiMn2O4转化为Li＋和Mn2＋，发生还原反应，为阴极，电极反应式为LiMn2O4＋3e－＋8H＋Li＋＋2Mn2＋＋4H2O，电极B上Mn2＋转化为MnO2，发生氧化反应，为阳极，电极反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－MnO2＋4H＋，则电解的总反应方程式为2LiMn2O4＋4H＋2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，A、B正确；反应生成了Mn2＋，溶液中Mn2＋浓度增大，C错误；该装置为电解池，将电能转化为化学能，D正确。 7.研究表明许多疾病，包括基因突变（癌变、动脉硬化等）和生物机体中毒等，可能是一氧化氮的释放或调节不正常引起的。用间接电化学法可对NO进行无害化处理，其原理如图所示（质子膜允许H＋和H2O通过），下列相关判断错误的是（　　） A.该装置工作时，H＋从右室移向左室 B.电极Ⅰ接电源负极，电极反应式为2HS＋2H＋＋2e－S2＋2H2O C.吸收塔中每消耗2 mol NO，有4 mol H＋通过质子膜 D.每处理1 mol NO，电解池将产生11.2 L O2 解析：D　电极Ⅱ中H2O失去电子生成O2和H＋，连接电源正极，为阳极；电极Ⅰ得到电子，将HS转化为S2，连接电源负极为阴极。电解池中H＋通过质子膜从右室移向左室，A项正确；在电极Ⅰ上HS获得电子生成S2，则电极Ⅰ为阴极，接电源负极，电极反应式为2HS＋2H＋＋2e－S2＋2H2O，B项正确；吸收塔中方程式为2S2＋2NO＋2H2ON2＋4HS， 吸收塔中每消耗2 mol NO，转移4 mol电子，有4 mol H＋通过质子膜，C项正确；未说标况，无法计算氧气体积，D项错误。 8.（2025·福建高考9题）一种无膜电合成碳酸乙烯酯（C3H4O3）的工作原理如图。下列说法正确的是（　　） A.电源a极为负极 B.反应中Br－的物质的量不断减少 C.总反应为C2H4＋CO2＋H2OC3H4O3＋H2 D.“反应Ⅱ”为CO2＋BrCH2CH2OHC3H4O3＋H＋＋Br－ 解析：C　根据图中信息可知，电合成装置左边电极发生氧化反应2Br－－2e－Br2，右边电极发生还原反应2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，即可判断电源a极为正极、电源b极为负极，A错误；从整个反应过程来看，Br－在电极a转化为Br2后，又经反应Ⅰ、Ⅱ等量产生（反应Ⅰ为C2H4＋Br2＋OH－BrCH2CH2OH＋Br－），故Br－的物质的量未发生变化，B错误；以整个电解池为研究对象，反应物为C2H4、CO2和H2O，反应产物为C3H4O3和H2，总反应为C2H4＋CO2＋H2OC3H4O3＋H2，C正确；“反应Ⅱ”反应物为CO2和BrCH2CH2OH，反应产物为C3H4O3和Br－，题干中“无膜”及图中阴极产生OH－可知，“反应Ⅱ”是在碱性介质中进行，故“反应Ⅱ”应为CO2＋BrCH2CH2OH＋OH－C3H4O3＋H2O＋Br－，D错误。 9.通过电化学方法制备Br2，进而由Br2与反应合成。为提高电流利用效率，某小组设计电化学合成示意图如下，已知氧化性：H2O2＞Br2。下列说法不正确的是（　　） A.电极A与电源正极相连 B.电极B的电极反应式为O2＋2H＋＋2e－H2O2 C.电解液中H2SO4可以用氢溴酸代替 D.原料足量的情况下，理论上电路中转移0.2 mol e－可得到0.1 mol 解析：D　由图可知，该装置为电解池，电极A发生氧化反应为阳极，电极B发生还原反应为阴极。电极A为阳极，应与电源正极相连，A正确；电极B为阴极，在电解液H2SO4中得电子生成H2O2，电极反应式为O2＋2H＋＋2e－H2O2，B正确；电解液中H2SO4用氢溴酸代替，溴离子既起导电作用，又可在电极A上放电，所以可以用氢溴酸代替H2SO4，提高电流利用效率，C正确；由得失电子守恒可知，电路中转移0.2 mol e－生成0.1 mol Br2，但由信息可知氧化性：H2O2＞Br2，所以电极B上生成的H2O2也可将溴离子氧化为Br2，所以电路中转移0.2 mol e－生成Br2的物质的量大于0.1 mol，则得到的物质的量大于0.1 mol，D错误。 10.（2025·湖南邵阳高二检测）利用CH4燃料电池电解制备Ca（H2PO4）2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法错误的是（　　） 　 A.a极反应：CH4－8e－＋4O2－CO2＋2H2O B.A膜为阳离子交换膜，C膜为阴离子交换膜 C.可用铁电极替换石墨Ⅱ电极 D.a极上通入标准状况下2.24 L甲烷，阳极室Ca2＋减少0.4 mol 解析：B　CH4燃料原电池中，甲烷失电子发生氧化反应，所以通入燃料CH4的a极为负极，通入氧化剂氧气的b极为原电池的正极，电池的总反应式为CH4＋2O2CO2＋2H2O，与电源的正极相连接的为电解池的阳极，可知石墨Ⅰ为阳极，在阳极氯离子放电，则电极反应为2Cl－－2e－Cl2↑，电解池中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，则A膜应为阳离子交换膜，石墨Ⅱ为阴极，阴极附近氢离子放电生成氢气，氢氧根离子浓度增大，结合钠离子生成氢氧化钠，则C膜为阳离子交换膜。a极通入甲烷是负极，发生氧化反应，电极反应：CH4－8e－＋4O2－CO2＋2H2O，A项正确；利用CH4燃料电池电解制备Ca（H2PO4）2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，阳极室的电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑，则阳极室内钙离子向产品室移动，A膜为阳离子交换膜，阴极室的电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，则原料室内钠离子向阴极室移动，C膜为阳离子交换膜，B项错误；电解池中阴极的电极不参与反应，溶液中的离子放电，因此可用铁电极替换阴极的石墨电极，C项正确；a极上通入标准状况下2.24 L甲烷，物质的量为0.1 mol，根据电极反应：CH4－8e－＋4O2－CO2＋2H2O，可知转移电子为0.8 mol，根据得失电子守恒、电荷守恒可知，内外电路即阳极室Ca2＋减少0.4 mol，D项正确。 11.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，其中a为电解质溶液，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题： （1）X的电极名称是　阴极　（填“阳极”或“阴极”）。 （2）若X、Y都是惰性电极。a是饱和食盐水，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，一段时间后，Y的电极反应式为　2Cl－－2e－Cl2↑　。 （3）若X、Y都是惰性电极，a是CuSO4溶液，电解一段时间后，阳极上产生气体的体积为0.224 L（标准状况下），则阴极上析出金属的质量为　1.28　g。 （4）若要用该装置电解精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，则Y的材料是　粗铜　。 （5）若要用电镀方法在铁表面镀一层金属银，应该选择的方案是　D　（填字母）。 方案 X Y a溶液 A 银 石墨 AgNO3 B 银 铁 AgNO3 C 铁 银 Fe（NO3）3 D 铁 银 AgNO3 解析：（1）X与电源的负极相连，为阴极。 （2）Y连接电源的正极，故为电解池的阳极，发生氧化反应：2Cl－－2e－Cl2↑。 （3）阳极反应为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，则生成标准状况下0.224 L氧气，失去电子的物质的量为×4＝0.04 mol，阴极反应为Cu2＋＋2e－Cu，根据得失电子守恒，析出铜的质量为×64 g·mol－1＝1.28 g。 （4）电解精炼铜时，粗铜为阳极，连接电源的正极，即Y为粗铜。 （5）电镀时，镀件为阴极，A、B项错误；镀层金属为阳极，而含镀层金属离子的盐溶液为电镀液，C项错误，D项正确。 12.（2025·天津高考16题节选）一定条件下，以CO2和CH3OH为原料制备HCOOH和甲酸盐，其装置原理如图。 （1）电极a是　阴　极，电极反应式为　CO2＋2H＋＋2e－HCOOH　； （2）电解过程中，电极b一侧的溶液pH将　降低　（填“升高”“不变”或“降低”）； （3）电解过程中通过阳离子交换膜的离子为　K＋　。 解析：（1）由图可知，电极a上CO2转化为HCOOH，碳元素化合价降低，发生还原反应，为阴极，电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－HCOOH。 （2）由图可知，电极b上CH3OH转化为HCOO－，碳元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极，电极反应式为CH3OH－4e－＋5OH－HCOO－＋4H2O，反应过程中消耗OH－，溶液的pH降低。 （3）电解过程中，阳离子向阴极（电极a）移动，左侧溶液中有K＋，所以通过阳离子交换膜的离子为K＋。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $