专题1 第2单元解题能力提升 第2课时 电解原理的创新应用（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（苏教版 闽桂蒙陕冀专版）

该高中化学课件聚焦电解原理的创新应用，涵盖物质制备、水处理及废物回收等领域，通过核心素养目标引导，衔接电解基础理论与实际应用，以应用体验题作为学习支架，帮助学生构建从原理到实践的知识脉络。 其亮点在于结合真实情境案例（如Cu₂O制备、海水淡化、废水除磷），通过例题解析与题组训练，培养学生科学思维（电极反应推理、离子移动分析）和科学态度与责任（环境保护）。学生能提升解题能力，教师可高效开展专题教学，强化知识应用与核心素养发展。

电解原理的创新应用 第2课时 专 题 1 　 第 二 单 元 解 题 能 力 提 升 1.了解电解原理在物质的转化与制备、水处理和废物回收利用方面的广泛应用。 2.进一步掌握电解问题分析的一般方法，巩固陌生电解装置中电极反应式的书写方法。 核 心 素 养 发 展 目 标 1.在物质制备中的应用 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进行的反应得以实现。 1.Cu2O是一种半导体材料，同时纳米级Cu2O又具有优良的催化性能。利用电解装置可以制取Cu2O。  (1)铜是　　极，其电极反应式为______________ 　　　　　　　。 (2)电池的总反应为　　　　 　　　。 (3)石墨电极附近的pH　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)当电路中有0.1 mol电子通过时，生成Cu2O　　 g。 阳 2Cu-2e-+2OH- ===Cu2O+H2O 2Cu+H2O　　Cu2O+H2↑ 增大 7.2 应用体验 利用电解装置可以制取Cu2O，则Cu作阳极，石墨作阴极。阳极：2Cu-2e-+2OH-===Cu2O+H2O，阴极：2H2O+2e-===2OH-+H2↑。 2.一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是 A.a为直流电源的正极 B.阴极反应式为2H++2e-===H2↑ C.工作时，乙池中溶液的pH不变 D.若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 mol气体 √ 应用体验 电解法制备铬，则Cr电极应该是阴极，即a为直流电源的负极，阴极反应式为Cr3++3e-===Cr，A、B错误； 工作时，甲池中硫酸根离子移向乙池，丙池中氢离子移向乙池，乙池中硫酸浓度增大，溶液的pH减小，C错误； 若有1 mol离子通过A膜，即丙池产生1 mol氢离子，则理论上阳极生成0.25 mol氧气，D正确。 3.NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是 A.若直流电源为铅蓄电池，则b极为Pb B.阳极反应式为ClO2+e-===Cl C.交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为Cl2 D.制备18.1 g NaClO2时理论上有0.2 mol Na+由交换膜左侧向右侧迁移 √ 应用体验 ClO2转化为NaClO2(亚氯酸钠)的过程发生了还原反应，应该发生在阴极，所以a是负极，b是正极，若直流电源为铅蓄电池，则b极应该是PbO2，故A错误； 由总反应式2ClO2+2NaCl===2NaClO2+Cl2知，交换膜左侧NaOH的物质的量不变，在阳极上氯离子失电子，发生氧化反应，产生氯气，气体X为Cl2，故B错误、C正确； Na+由交换膜右侧向左侧迁移，故D错误。 4.如图为通过EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法正确的是  A.阳极的电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑ B.阴极的电极反应式为TiO2+4e-===Ti+2O2- C.通电后，O2-、Cl-均向阴极移动 D.石墨电极的质量不发生变化 √ 应用体验 电解池的阳极上O2-发生失电子的氧化反应，电极反应式为2O2--4e-===O2↑，A错误； 电解池中，电解质里的阴离子O2-、Cl-均移向阳极，C错误； 石墨电极会和阳极上产生的O2发生反应，产生CO、CO2气体，电极本身被消耗，质量减小，D错误。 2.在废水处理、环境保护方面的应用 利用电解原理把污染物去除或把有毒物质变为无毒或低毒物质，具有易控制、无污染或少污染、高度灵活性和经济性等优点。 5.电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示，电极为惰性电极。已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、S等离子。下列叙述正确的是 A.A膜是阳离子交换膜 B.通电后，海水中阴离子向b电极处移动 C.通电后，b电极上产生无色气体，溶液中出现白色沉淀 D.通电后，a电极的电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+ √ 应用体验 A错，a电极为电解池的阳极，在电解池中阴离子向阳极移动，所以A膜是阴离子交换膜； B错，通电后，海水中阴离子向阳极(a电极)处移动； C对，阳离子放电能力：H+>Mg2+>Na+>Ca2+，所以通电后，H+在阴极(b电极)上放电：2H2O+2e-===H2↑+2OH-，产生无色气体，会发生反应：Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓，所以溶液中会出现白色沉淀； D错，阴离子放电能力：Cl->OH-，所以通电后，在阳极发生反应：2Cl--2e-===Cl2↑。 6.用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的P以FePO4(不溶于水)的形式除去，其装置如图所示。下列说法正确的是 A.若X、Y电极材料连接反了，则仍可将废水中的 P除去 B.X极为石墨，该电极上发生氧化反应 C.电解过程中Y极周围溶液的pH减小 D.电解时废水中会发生反应：4Fe2++O2+4H++4P===4FePO4↓+2H2O √ 应用体验 根据题意分析可知，X电极材料为铁，Y电极材料为石墨。若X、Y电极材料连接反了，铁就不能失电子变为离子，也就不能生成FePO4，A错误； Y极为石墨，该电极上发生还原反应，B错误； 电解过程中Y极发生反应：2H++2e-===H2↑，氢离子浓度减小，溶液的pH增大，C错误； 铁在阳极失电子变为Fe2+，通入的氧气将Fe2+氧化为Fe3+，Fe3+与P反应生成FePO4，D正确。 7.我国科学家通过Cu2O超低电位下电催化硝酸盐与甲醛的耦合反应，实现了处理污染物的同时产生增值化学品，其原理如图所示。下列说法错误的是 A.电极的电势：Cu2O电极a>Cu2O电极b B.当电源的电压过大时，阳极可能会产 生氧气 C.阳极区发生的总反应为HCHO+3OH--2e-===HCOO-+2H2O D.当电路中转移2 mol e-时，Cu2O电极a的质量会增加52 g √ 应用体验 a为阳极，b为阴极，故电极的电势：Cu2O电极a>Cu2O电极b，A正确； 当电源的电压过大时，阳极区氢氧根离子可能会放电，会产生氧气，B正确； 阳极上a电极Cu2O被氧化为Cu(OH)2，生成的Cu(OH)2与甲醛反应生成甲酸根离子(碱性环境)和Cu2O，故阳极区发生的总反应为HCHO+3OH--2e-===HCOO-+2H2O，C正确； 当电路中转移2 mol e-时，Cu2O先转化为Cu(OH)2，Cu(OH)2与甲醛反应又生成Cu2O，则电极a的质量不变，D错误。 8.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，可视Pb为惰性电极 B.电极Ⅰ接电源负极，电极反应式为 2+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 √ 应用体验 Pb在阳极，但不参与反应可视为惰性电极，A正确； 在电极Ⅰ上得电子生成S2，则电极Ⅰ为阴极，接电源负极，电极反应式为2+2H++2e-===S2+2H2O，B正确； 吸收塔中发生反应的化学方程式为2S2+2NO+2H2O===N2+4，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正确； 未说明是否在标准状况下，无法计算氧气体积，D错误。 课时对点练 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C A C B B D D D 题号 9 　10 答案 D 　C 11. (1)2H2O-4e-===O2↑+4H+　a (2)①2H2O+2e-===2OH-+H2↑　②K+　由阳极区到阴极区 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12. (1)①3Cl2+8OH-+2NO===2+6Cl-+4H2O　②次氯酸钠在酸性条件下氧化能力增强 (2)①A　阳　②NO2-e-+H2O===N+2H+ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 题组一　电解原理在物质制备方面的应用 1.以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置如图： 上述装置工作时，下列有关说法正确的是 A.乙池电极接电池正极，气体X为H2 B.Na+由乙池穿过交换膜进入甲池 C.NaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度小 D.甲池电极反应：4OH--4e-===2H2O+O2↑ √ 对点训练 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 分析装置图可知放出氧气的电极为阳极，电解质溶液中OH-放电生成O2，c(H+)增大，C结合H+生成HC，出口为碳酸氢钠，电极反应为4C+2H2O-4e-===4HC+O2↑，D错误； 气体X为阴极上溶液中H2O电离的H+得到电子生成H2，电极连接电源负极，A错误； 电解池中阳离子移向阴极，钠离子移向乙池，B错误； 阴极附近氢氧根离子浓度增大，NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度大，C正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2.我国学者以熔融的NaOH⁃KOH作电解质，在Fe2O3/AC催化条件下，以N2和H2O(g)为原料气，在250 ℃、常压条件下成功实现电催化合成氨，其装置如图所示。下列有关说法不正确的是 A.电极a应连接电源负极 B.电极b上的反应为N2+6H2O(g)+6e-===2NH3+6OH- C.反应过程中，OH-由 b 极区向a极区迁移 D.该电催化合成氨反应的化学方程式为2N2+6H2O(g)　　4NH3+3O2 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 该装置为电解池，介质为碱性物质，反应为N2和H2O合成氨，由N元素化合价从0价降低至-3价知，N2在阴极得电子，则b连接电源负极，a连接电源正极，A错误； 电极b为阴极，电极反应式为N2+6H2O(g)+6e-===2NH3+6OH-，B正确； 电解池中阴离子移向阳极，则OH-由b极区向a极区迁移，C正确； 总反应为2N2+6H2O(g)　　4NH3+3O2，D正确。 3.一种微生物电化学方法生产甲烷的装置如图所示。下列说法正确的是 A.a为电源的负极 B.温度越高，甲烷的生成速率越大 C.阳极的电极反应式为CH3COO--8e-+ 2H2O===2CO2+7H+ D.每生成1.12 L甲烷，电路中转移电子0.4 mol √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由图示知，左池中CH3COO-在电极上失电子被氧化为CO2，故左池为阳极室，右池为阴极室，a为正极，b为负极；阳极电极反应式为CH3COO- -8e-+2H2O===2CO2+7H+；阴极电极反应式为CO2+8H++8e-===CH4+ 2H2O。 4.为实现碳回收，我国科学家设计的用电化学法还原CO2制备草酸的装置如图所示。下列有关该装置的说法中错误的是 A.a、b分别为电源的负极、正极 B.电解装置左池发生的电极反应为2CO2+2e-=== C2 C.为增强溶液导电性，左池中可加入少量Na2C2O4溶液 D.右池电解质溶液为稀硫酸，发生的电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+ √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 左池中CO2得电子被还原为H2C2O4，M极作阴极，电解池阴极与电源负极相连，则a为电源的负极，b为电源的正极，A正确； 左池发生的电极反应应为2CO2+2e-+2H+===H2C2O4，B错误； 为增强溶液导电性，同时为减少杂质，左池可加入少量Na2C2O4溶液，C正确； 右池为电解池的阳极区，H2O失电子发生氧化反应生成O2和H+，D正确。 题组二　电解原理在废水处理、环境保护方面的应用 5.我国科研团队开发了一种新型铠甲催化剂Ni/Co@石墨烯，可以高效去除合成气中的H2S杂质并耦合产氢，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A.M电极为阴极 B.电极上生成H2和Sx的物质的量之比为1∶x C.阳极的电极反应式为xH2S-2xe-===Sx+2xH+ D.铠甲催化剂表面的石墨烯可以保护内部金属免受环境的影响 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由题图可知，铠甲催化剂电极上H2S转化为Sx，S元素化合价升高，发生氧化反应，则铠甲催化剂电极为阳极，电极反应式为xH2S-2xe-===Sx+ 2xH+，M电极为阴极，电极反应式为2H++2e-===H2↑，A、C项正确； 根据得失电子守恒可得关系式：xH2~Sx~2xe-，则生成H2和Sx的物质的量之比为x∶1，B项错误； 由于铠甲催化剂电极为阳极，若没有表面的石墨烯，内部金属容易放电，故铠甲催化剂表面的石墨烯可以保护内部金属免受环境的影响，D正确。 6.一种将废水中的硝酸盐转化为羟胺(NH2OH)的绿色电化学原理如图所示。 下列说法正确的是 A.b为电源的正极 B.每转移1 mol e-，阳极区溶液的 质量减少8 g C.工作时阴极区溶液的pH减小 D.当阳极生成1.5 mol 气体，生成33 g羟胺 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 b为电源的负极，A错误； 阳极区电极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑，则每转移1 mol e-，阳极区溶液释放0.25 mol O2，向阴极区转移1 mol H+，质量共减少9 g，B错误； 阴极区电极反应为N+7H++6e-===NH2OH+2H2O工作时，每转移6 mol e-，阳极区通过交换膜向阴极区转移6 mol H+，但阴极区消耗7 mol H+，因此阴极区溶液pH增大，C错误； 当阳极生成1.5 mol 气体，外电路转移6 mol e-，生成1 mol 羟胺，质量为1 mol×33 g·mol-1 =33 g，D正确。 7.某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，工作原理如图所示。经过一段时间后，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀随废水排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。下列说法不正确的是 A.阴极区发生的电极反应包括：2H++2e-===H2↑ B.还原Cr2的主要离子方程式是Cr2+6Fe2+ +14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O C.废水的pH过高或过低均会降低铬的去除率 D.电解槽工作时，Cr2通过阴离子交换膜从阳极室进入阴极室 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，在阴极区，H+得电子，发生的电极反应包括：2H++2e-===H2↑，A正确； 在阳极区，Fe失电子生成的Fe2+还原Cr2，主要离子方程式是Cr2+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O，B正确； 若废水的pH过高，会直接与Fe2+反应生成Fe(OH)2沉淀，影响Cr2的还原，若pH过低，会将Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀溶解，都会降低铬的去除率，C正确； 电解槽工作时，因为Cr2要进入阳极区被Fe2+还原，所以Cr2通过阴离子交换膜从阴极室进入阳极室，D错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8.我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2+H2O===3H2↑+N2↑+CO2↑。下列说法错误的是 A.a电极为阳极，CO(NH2)2发生氧化反应 B.b电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH- C.每转移6 mol电子，a电极产生1 mol N2 D.电解一段时间，a电极区溶液pH升高 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 电解池工作时，CO(NH2)2失去电子，a电极为阳极发生氧化反应，A正确； 阴极水得电子产生H2，电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑，B正确； 阳极的电极反应式为CO(NH2)2-6e-+6OH-===CO2↑+N2↑+5H2O，若电路中通过6 mol电子，阳极产生N2的物质的量为1 mol，C正确； 由a电极反应式知OH-被消耗，溶液的pH降低，D错误。 9.电浮选凝聚法处理酸性污水的工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A.铁电极的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+ B.通入甲烷的石墨的电极反应式为CH4+ 4C-8e-===5CO2+2H2O C.污水中的阴离子向Fe电极移动 D.若左池石墨电极产生44.8 L气体，则消耗0.5 mol甲烷 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 综合强化 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 铁连接原电池的正极，为电解池的阳极，被氧化，电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，故不选A； 通甲烷的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为CH4+ 4C-8e-===5CO2+2H2O，故不选B； 未说明标准状况，无法计算，故选D。 10.厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A-表示乳酸根离子)。下列有关说法正确的是 A.交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，A-从浓缩室 通过交换膜Ⅰ向阳极移动 B.交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，H+从浓缩室 通过交换膜Ⅱ向阴极移动 C.阳极的电极反应式为2H2O-4e-===4H++ O2↑ D.400 mL 0.1 mol·L-1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升到0.6 mol·L-1， 则阴极上产生的H2在标准状况下的体积为4.48 L √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 左边电极上电极反应式为2H2O - 4e-===4H++ O2↑，生成的H+通过交换膜Ⅰ进入浓缩室，所以交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，右边电极反应式为2H2O + 2e-===2OH-+ H2↑，溶液中A-从右侧通过交换膜Ⅱ进入浓缩室，所以交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，A、B错误，C正确； 400 mL 0.1 mol·L-1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升到0.6 mol·L-1，则生成乳酸的物质的量为0.4 L×(0.6-0.1)mol·L-1=0.2 mol，转移电子的物质的量为0.2 mol，根据2H2O + 2e-===2OH-+ H2↑知，生成氢气的物质的量为0.1 mol，在标准状况下的体积为2.24 L，D错误。 11.(1)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为　 　　　　 　　　。电解后，　　室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水可得到Na2S2O5。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2H2O-4e-===O2↑+4H+ a 根据装置图可知左侧为阳极，溶质为H2SO4，实际放电的是水电离出的OH-，电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+。电解过程中，阳离子(H+)向右侧移动，则a室中：S+H+===HS，NaHSO3浓度增大。 (2)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。  ①写出电解时阴极的电极反应式：_________________ 　　　。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2H2O+2e-===2OH- +H2↑ 观察电解装置图知，惰性电极a为阳极，惰性电极b为阴极，在碱性条件下，阴极的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-。 ②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为　　　，其迁移方向是 　　 　　　　。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 K+ 由阳极区到阴极区 12.氮氧化物(NOx)造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等危害，不仅破坏自然生态环境，而且严重危害人类健康。 (1)用食盐水作电解液电解烟气脱氮的原理如图所示，NO被阳极产生的氧化性物质氧化为，尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。电流密度和溶液pH对烟气脱氮的影响如图所示。 ①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为， 反应的离子方程式为_____________________ 　　　　　　　　 。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3Cl2+8OH-+2NO=== 2+6Cl-+4H2O ②溶液的pH对NO去除率影响的原因是　 　　　　　　　　　　　　　　。 次氯酸钠在酸性条件下氧化能力增强 (2)采用电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。 ①直流电源的负极为　　(填“A”或“B”)；该电 解装置应选择　　(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 ②若以处理NO2为模拟实验，阳极发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A 阳 NO2-e-+H2O===N+2H+ 本课结束 专 题 1 　 第 二 单 元 解 题 能 力 提 升 $