4.2.2 电解原理的应用-（Word同步练习）【学而思】2026-2027学年高二上学期化学选择性必修一（人教版）

**基本信息** 高中化学电解池第2课时同步练，通过基础与提升分层设计，以工业应用情境为载体，构建从单一原理到综合实践的知识巩固路径，培养化学观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础过关练|氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金|以典型装置分析题（如氯碱工业离子交换膜选择）为主，强化电极反应书写等基础技能| |能力提升练|电解制备物质、污染处理|结合三腔电化学装置（如硝酸盐转化）等复杂情境，考查跨装置原理应用与定量计算|

第四章　化学反应与电能 第二节　电解池 第2课时　电解原理的应用 基础过关练 题组一　氯碱工业 1.[2026江苏如皋中学月考]通过如图所示的装置制取Cl2等物质,下列说法正确的是 (　　) A.电极A可以使用活性铁电极 B.离子交换膜类型应为阴离子交换膜 C.阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH- D.阳极区出口处的溶液为NaOH溶液 2.[2026山东济南期中]如图是“氧阴极技术”的氯碱工业装置图,向阴极区供应纯氧可降低电压,减少能耗。下列说法中错误的是 (　　) A.采用阳离子交换膜,可以提高NaOH纯度 B.阴极电极反应式:O2+2H2O+4e- 4OH- C.总反应式:2Cl-+O2+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH- D.电解过程中转移4 mol电子,理论上可获得4 mol NaOH 3.[2025河南驻马店新蔡第一高级中学月考]如图是某氯碱工业生产原理示意图: (1)写出装置A在工作时的化学方程式:　　　　　　　　　　。  (2)氯碱工业是高耗能产业,按题图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节省电能30%以上,且相关物料的传输与转化关系如图所示。图中X是　　　　,Y是　　　　;燃料电池中正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　,分析比较图示中NaOH溶液中溶质的质量分数a%与b%的大小:　　　　。  题组二　电解精炼、电镀及电冶金 4.[2026江苏苏州吴江高级中学月考]下图是电解精炼铜的实验装置,有关说法错误的是 (　　) A.金属铜和比铜活泼的金属转化为阳离子进入溶液中 B.阳极泥中含比铜不活泼的金属 C.电解质溶液中Cu2+浓度减小 D.电解精炼铜过程中,阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 5.[2026安徽合肥六校教育研究会联考]电解熔融NaCl和CaCl2(做助熔剂)混合物制备金属Na的装置如图所示。阳极A为石墨,阴极为铁环K,两极用多孔隔离材料或膜隔离材料D隔开。Cl2从上方的抽气罩H抽出,液态金属Na经铁管F流入收集器G。下列叙述正确的是 (　　) A.电解熔融NaCl时,Na+向阳极移动 B.金属钠的密度大于熔融混合盐的密度 C.D为Na-β-Al2O3固体隔膜时,制得的钠几乎无杂质,则电解的电流效率接近100% D.电解时阴极发生氧化反应:Na++e- Na 6.[2026河南TOP二十名校调研]如图所示,甲、乙为相互串联的两个电解池,下列说法错误的是 (　　) A.甲池若为电解精炼铜的装置,则A极为精铜 B.甲池若为电解精炼铜的装置,电解质溶液可以是FeSO4溶液 C.乙池中铁极的电极反应式为Ag++e- Ag D.若将乙池中的石墨改为银,则乙池为电镀装置 题组三　电解原理综合应用 7.[2025山东淄博实验中学月考]微生物电池清洁高效,某研究小组将图甲所示的微生物电池作为电源,模拟氯碱工业(电解饱和食盐水)和铜棒上镀银的实验,其中图乙左侧装置中X为阳离子交换膜,右侧装置中a、b电极质量相等。下列说法错误的是 (　　) A.E应该与Q相连 B.石墨电极N处,S单质发生的电极反应为S-6e-+4H2O S+8H+ C.图乙左侧装置生成标准状况下22.4 mL H2时,右侧装置中两极质量差为0.216 g D.b电极为Ag 8.[2025河北衡水开学考]某研究性学习小组用如图所示装置进行实验,探究原电池、电解池和电解制备钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生,且X极处溶液逐渐变成紫红色;停止实验,观察到铁电极明显变细,电解液仍然澄清。 查阅资料:高铁酸根离子(Fe)在溶液中呈紫红色。 请根据实验现象及所查资料,回答下列问题: (1)上述装置中,发生还原反应的电极有　　(填字母)。  A.X(Fe)　　　　B.Y(C) C.Co　　　　D.Zn (2)丙池中的S　　　　(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动。  (3)反应过程中,X极处发生的电极反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑和　　　　　　　　　　　　　　。  (4)一段时间后,若X极质量减小1.12 g,Y电极收集到2.24 L气体(标准状况下),则在标准状况下X极收集到气体　　　　mL。  (5)乙池是电解制备金属钴的装置,理论上Ⅰ室中n(H+)　　　　(填“变大”“变小”或“不变”),该电解池总反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  能力提升练 题组一　利用电解原理制备物质 1.[2026江苏南京六校联考]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)。下列说法正确的是 (　　) A.电极A为阳极,发生氧化反应 B.电极B的电极反应为4OH-+Mn2+-2e- MnO2+2H2O C.电解一段时间后,溶液中Mn2+浓度保持不变 D.电解结束,调节pH将Mn2+转化为Mn(OH)2沉淀除去,再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3 2.[2025辽宁沈阳期末]工业上可通过膜电解钒酸钠溶液制备V2O5,装置如图所示,在电解过程中随溶液pH的变化,V会经二聚(V2)、四聚(V4)逐渐转化为多聚钒酸盐,最终以H2V12O31形式进入酸槽。下列说法中错误的是 (　　) A.离子交换膜为阴离子交换膜 B.阴极附近溶液pH增大 C.阴极反应:2H2O+2e- H2↑+2OH- D.加热酸槽发生反应的化学方程式为H2V12O31 6V2O5+H2O 题组二　利用电解原理减少污染 3.[2026福建龙岩连城一中月考]工业用电解法处理含镍酸性废水得到单质Ni的原理如图所示,下列说法错误的是 (　　) A.电解时,A室发生的电极反应为4OH--4e- O2↑+2H2O B.电解一段时间后,B室中NaCl溶液中溶质的质量分数减小 C.为了提高电沉积效率,一段时间后,可向C室中补充NiCl2溶液 D.电解时,C室中的Cl-通过阴离子交换膜进入B室 4.[2025湖南三湘名校联盟联考]硝酸盐是地表水和地下水中常见的污染物。我国科研团队设计了一个三腔的电化学装置,能将废水中低浓度的N转化成氨和净化水。 (1)X腔电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,X腔电极电势　　　　(填“低”或“高”)于Z腔电极电势。  (2)从Y腔流出的净化水显弱　　　　(填“酸”或“碱”)性。  (3)Z腔生成标准状况下22.4 L O2,理论上有　　　　mol H+透过质子交换膜。  答案与分层梯度式解析 第四章　化学反应与电能 第二节　电解池 第2课时　电解原理的应用 基础过关练 1.C　利用题图装置制取Cl2等物质,电极B区加稀NaOH溶液,电极A区加精制食盐水,则电极A为阳极(破题关键),电极反应为2Cl--2e- Cl2↑,若使用活性铁电极,Fe优先失电子,无法得到Cl2,A错误;为防止阴极水放电生成的OH-移向阳极与Cl2反应,离子交换膜类型应为阳离子交换膜,B错误;阴极电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,C正确;阳极区剩余溶液为稀NaCl溶液,从阳极区出口处流出,D错误。 2.C　阴极上O2得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,每转移4 mol e-,理论上可获得4 mol NaOH,阳极上Cl-失电子发生氧化反应,电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,总反应方程式为4Cl-+O2+2H2O 2Cl2↑+4OH-,采用阳离子交换膜,可阻止阳极的Cl2与阴极的OH-反应,提高NaOH的产量和纯度,A、B、D正确,C错误。 3.答案　(1)2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ (2)Cl2　H2　O2+2H2O+4e- 4OH-　b%>a% 解析　(1)装置A在工作时电解饱和食盐水,反应的化学方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。 (2)装置A右端产生NaOH溶液,是阴极,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,Y是H2,装置A的左端是阳极,电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,X为Cl2,燃料电池是氢氧燃料电池,装置B中通入O2的一极为正极,电解质溶液是NaOH溶液,正极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-(破题关键),则NaOH的质量分数:b%>a%。  4.D　电解精炼铜时,阳极上含杂质的铜块中铜和比铜活泼的金属失电子(破题关键),转化为阳离子进入溶液,比铜不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,阴极上Cu2+优先得电子析出铜,则溶液中c(Cu2+)减小,阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等,A、B、C正确,D错误。 5.C　电解熔融NaCl时,Na+向阴极移动,A错误;由题图可知,金属Na在上方收集,所以钠的密度小于熔融混合盐的密度,B错误;D为Na-β-Al2O3固体隔膜时,制得的钠几乎无杂质,则电解时几乎无副反应,电解的电流效率接近100%,C正确;电解时阴极发生还原反应,D错误。 6.B　若甲池为电解精炼铜的装置,精铜作阴极,则A极为精铜,A正确;电解精炼铜时为避免引入杂质,电解质溶液中应含Cu2+,以保证阴极析出Cu,B错误;乙池中Fe为阴极,Ag+得电子发生还原反应,电极反应式为Ag++e- Ag,C正确;将乙池中石墨改为银,阳极为镀层金属Ag,阴极为镀件Fe,电解质溶液为含镀层金属阳离子的AgNO3溶液,则乙池符合电镀装置要求,D正确。 7.C　甲中石墨电极N上S元素化合价升高,则N电极为负极,M电极为正极(破题关键),乙中Fe电极不能为阳极(破题关键),只能为阴极,所以铁电极的电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,C电极为阳极,电极反应为2Cl--2e- Cl2↑,a为阴极,b为阳极,E应与Q相连,A正确;S在N电极发生氧化反应生成S,同时生成H+提供给M电极,电极反应式为S-6e-+4H2O S+8H+,B正确;若想实现铜棒上镀银的实验,阳极电极材料必须是银,即b电极为Ag,图乙左侧装置生成标准状况下22.4 mL H2时,转移电子数为0.002 mol,右侧装置中a电极上的反应为Ag++e- Ag,质量增加0.002 mol×108 g·mol-1=0.216 g,b电极的反应为Ag-e- Ag+,其质量会减少0.002 mol×108 g·mol-1=0.216 g,两极质量差为0.432 g,C错误、D正确。 8.答案　(1)BC　(2)从右向左　(3)Fe-6e-+8OH- Fe+4H2O　(4)448　(5)不变　2CoCl2+2H2O 2Co+O2↑+4HCl 解析　结合题图,首先确定丙池为原电池。 (2)在原电池中,阴离子向负极移动,S会向Zn电极方向移动,即从右向左移动。 (3)X极为阳极,发生氧化反应,由“铁电极明显变细”“X极处溶液逐渐变成紫红色”可知,Fe参与电极反应,有Fe生成,电极反应为Fe-6e-+8OH- Fe+4H2O。 (4)根据题意可知,消耗的n(Fe)==0.02 mol,生成的n(H2)==0.1 mol,甲装置中两个电极转移电子数目相等,即4n(O2)+6n(Fe)=2n(H2),4n(O2)+6×0.02 mol=2×0.1 mol,解得n(O2)=0.02 mol,标准状况下V(O2)=0.02 mol×22.4 L/mol=0.448 L=448 mL。 (5)乙池中石墨为阳极,阳极的电极反应式为2H2O-4e- 4H++O2↑,氢离子经过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室,所以理论上Ⅰ室中n(H+)不变;该电解池的阳极反应式为2H2O-4e- 4H++O2↑,阴极反应式为Co2++2e- Co,则总反应为2CoCl2+2H2O 2Co+O2↑+4HCl。 能力提升练 1.D　由题图可知,电极B上Mn2+转化为MnO2,Mn元素化合价升高,失电子,发生氧化反应,电极B为阳极(破题关键),电极反应式为Mn2++2H2O-2e- MnO2+4H+,A、B错误;电极A为阴极,电极反应式为LiMn2O4+3e-+8H+Li++2Mn2++4H2O,根据得失电子守恒,电解池总反应为2LiMn2O4+4H+ 2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,反应生成了Mn2+,则溶液中Mn2+浓度增大,C错误;电解结束后溶液中含Li+和Mn2+,调节溶液pH可将Mn2+转化为Mn(OH)2沉淀除去,再加入Na2CO3溶液与Li+反应生成Li2CO3,D正确。 2.A　根据装置图可知,阳极上H2O电离出的OH-放电生成O2,电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+,在电解过程中随溶液pH的变化阳极区的V会经二聚(V2)、四聚(V4)逐渐转化为多聚钒酸盐,最终以H2V12O31形式进入酸槽,Na+从盐室通过离子交换膜进入碱室,则离子交换膜是阳离子交换膜;阴极上H2O电离出的H+放电生成H2,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,阴极附近溶液pH增大。由分析可知,A错误,B、C正确;酸槽中H2V12O31受热分解制得V2O5,反应的化学方程式为H2V12O31 6V2O5+H2O,D正确。 3.B　由题图可知,碳棒为阳极,电极反应为4OH--4e- O2↑+2H2O,A正确;电解过程中,A室中的Na+通过阳离子交换膜进入B室,C室中的Cl-通过阴离子交换膜进入B室,则电解一段时间后,B室中NaCl溶液中溶质的质量分数增大,B错误、D正确;电解时,C室中Ni2+被消耗,Cl-通过阴离子交换膜进入B室,为提高电沉积效率,电解一段时间后可向C室补充NiCl2溶液,C正确。 4.答案　(1)N+6H2O+8e- NH3↑+9OH-　低　(2)碱　(3)4 解析　(1)X腔电极发生还原反应为阴极,电极反应式为N+6H2O+8e- NH3↑+9OH-(破题关键),X腔(阴极)电极电势低于Z腔(阳极)电极电势。  (2)Na+移向X腔,且X腔的电解液经脱氨后,循环至Y腔,中和从Z腔迁移过来的H+,N转化成NH3的电极反应式为N+6H2O+8e- NH3↑+9OH-,每有8 mol e-转移,循环进入Y腔9 mol OH-,从Z腔迁移过来8 mol H+,Y腔的OH-比H+多(解题技法),从Y腔流出的净化水应该显弱碱性。  (3)Z腔电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+,故当Z腔生成标准状况下22.4 L O2即1 mol O2,理论上有4 mol H+透过质子交换膜。 7 学科网（北京）股份有限公司 $