专题05 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用（重难点讲义）化学鲁科版选择性必修1

本讲义聚焦电解原理及应用核心知识点，系统梳理电解池阴阳极判断、离子放电顺序规律，详解电子守恒法等计算方法，衔接氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等工业生产应用，构建从基础原理到实际生产的学习支架。 资料特色在于结合高考考情分析，以工业情境（如氯碱工业离子交换膜）为载体设计典例与对练题，培养学生科学思维与科学探究能力，课中辅助教师高效教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

专题05 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用 重难目标 1. 掌握电解池阴阳极判断、离子放电顺序规律，能结合电解装置分析电极反应与产物类型。 2. 理解电解相关定量计算方法，熟练运用电子守恒法解决电极产物量、溶液 pH 变化、电量换算类计算问题。 3. 能结合工业电解情境，分析氯碱工业、电解精炼、电镀、电解冶金等实际应用的原理与操作要点。 考情分析 在近几年高考试卷中，电解原理及计算在电化学考点中占比约 45%~60%，是电化学板块核心考查重点。具有以下命题特点： 情境工业化：多以氯碱工业、金属冶炼、电镀精炼、污水治理等工业生产流程为载体。 设问综合化：常设置电极判断、反应书写、产物定量计算、溶液变化分析等多层限定问题。 陷阱隐蔽化：易忽略离子放电顺序差异、混淆电解池与原电池粒子移动规律、电子守恒计算漏算电极反应比例。 一、有关电解的计算 1．电解计算的依据 (1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数。 (2)串联电路中各电解池转移的电子总数相等。 (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．电解计算的方法 (1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。 (2)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比例式计算。 (3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。 电解计算时常用的定量关系为4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。 3．电解计算的步骤 (1)正确书写电极反应式(特别要注意阳极材料)。 (2)注意溶液中有多种离子共存时，要确定离子放电的先后顺序。 (3)根据得失电子守恒，列出关系式进行计算。 ①根据得失电子恒 1) 多池电极反应物或产物量的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 2) 混合溶液的分阶段电解计算，其依据是阳极（多种产物）失去的电子总数与阴极（多种产物）得到的电子总数相等。 ②根据总反应式 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。 ③根据关系式 根据得失电子守恒关系，建立已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。常见微粒间的计算关系式为：。 二、氯碱工业 1.实验室电解饱和食盐水 (1)实验装置 (2)实验现象 ①阳极上有刺激性气味的黄绿色气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。 ②阴极上有无色气体产生，阴极附近溶液变红色。 (3)原理分析 ①通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na+、Cl-、H+、OH-。 ②通电后，Na+、H+移向阴极，Cl-、OH-移向阳极。 阳极：离子放电顺序为Cl->OH-，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑； 阴极：离子放电顺序为H+>Na+，电极反应式为2H++2e-===H2↑。 因H+放电，故阴极区生成NaOH。 (4)电解的总反应式 化学方程式：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH； 离子方程式：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。 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离子交换膜电解槽中进行。 (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氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。 3.氯碱工业 工业上，用隔膜阻止OH-移向阳极，则Na+和OH-可以在阴极附近的溶液中富集，这样就可以从阴极溶液中得到NaOH。这就是电解食盐水制备烧碱的原理，也称作氯碱工业。 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。 (2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。 【重点提醒】离子交换膜在电解中的应用 1．常见的离子交换膜 离子交换膜又叫隔膜，由特殊高分子材料制成。离子交换膜分为以下几类： (1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 (4)双极膜，亦称双极性膜，膜的一侧为阳膜，只允许阳离子通过，另一侧为阴膜，只允许阴离子通过。 2．离子交换膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3．“离子交换膜”电解池的解题步骤 第一步，分清离子交换膜的类型，判断允许哪种离子通过离子交换膜。 第二步，写出电极反应式，判断离子交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷守恒判断离子迁移方向。 第三步，分析离子交换膜的作用。在产品制备中，离子交换膜的作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 4．离子交换膜的相关计算 (1)迁移离子所带的电荷总数等于外电路上转移的电子总数。 (2)溶液质量变化等于电极反应引起的变化和离子迁移引起的变化之和。 三、 电解精炼、电镀 1.铜的电解精炼 (1)粗铜成分 ①主要成分：Cu。 ②杂质金属：比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等；不如铜活泼的有Ag、Pt、Au等。 (2)装置 (3)电解精炼的电极反应 (4)电解精炼的结果 粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe、Ni等失去电子形成的阳离子进入溶液；不如铜活泼的金属Ag、Au、Pt等以金属单质的形式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；阴极上得到精铜。 2.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)电镀池的设计 一般都是用含有镀层金属离子的盐溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；镀件与直流电源的负极相连，作为阴极。 (4)案例(铁钉镀铜实验) 阴极 铁钉(镀件)，电极反应：Cu2++2e-===Cu 阳极 铜片(镀层金属)，电极反应：Cu-2e-===Cu2+ 离子导体 硫酸铜溶液 装置图与实验现象 3.电解法用于冶炼较活泼的金属 金属 电极反应 总反应 钠 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：2Na++2e-===2Na 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 铝 阳极：6O2--12e-===3O2↑ 阴极：4Al3++12e-===4Al 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 镁 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：Mg2++2e-===Mg MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 四、电解液的复原 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 阴极反应式 4H++4e-===2H2↑ 4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 4H++4e-===2H2↑ pH变化 减小 增大 不变 复原加入物质 H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ Cu2++2e-===Cu pH变化 增大 - 复原加入物质 HCl CuCl2 (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl--2e-===Cl2↑ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ 2Cu2++4e-===2Cu pH变化 增大 减小 复原加入物质 HCl CuO或CuCO3 题型01 有关电解的计算 【典例1】（25-26高二上·江苏苏州·期中）通过下列方法可分别获得和： ①通过电解获得NiOOH和(装置如图所示)； ②时，将①中产生的NiOOH与反应生成并获得。忽略电解时溶液的体积变化。 下列说法不正确的是 A．电解后KOH溶液的物质的量浓度几乎不变 B．电解的总反应方程式为 C．电解时阳极电极反应式为 D．电解过程中转移4 mol电子，理论上可获得标准状况下 【答案】B 【详解】A．电解总反应为，反应中既不消耗也不生成，忽略溶液体积变化，物质的量浓度几乎不变，A正确； B．电解时仅生成和，是第二步与水反应的产物，电解总反应不是水的分解反应，B错误； C．电解时阳极失电子发生氧化反应生成，碱性环境下电极反应式为，C正确； D．转移电子时生成，根据反应，生成，标准状况下体积为，D正确； 故选B。 【对练1】（24-25高二上·北京·期中）用石墨作电极，电解盛放在形管中足量的饱和溶液（滴有酚酞溶液），装置如下图。下列叙述正确的是 A．b极附近溶液先变红 B．电解时在极得到氯气，极得到金属钠 C．当阳极生成气体时，整个电路中转移了 D．电解一段时间后，将电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 【答案】C 【分析】图中b极连接电源正极，a极连接电源负极，所以a极为阴极，b极为阳极。 【详解】A．b极为阳极，发生反应，与水反应生成和，生成物质均显酸性且具有漂白性，附近溶液不会变红； a极为阴极，反应会生成，a极附近先变红，A错误； B．b极能够得到，但水溶液中得电子能力强于，a极反应为，只能得到，无法得到金属钠，B错误； C．阳极反应为，每生成转移2 mol电子，因此生成0.1 mol阳极气体时，电路中转移，C正确； D．电解总反应为，反应生成强碱，溶液呈碱性，D错误； 故选C。 【对练2】（24-25高二上·陕西渭南·期中）电催化硝酸盐还原制氨具有条件温和、易于规模化、与可再生能源发电技术相兼容、可直接利用工农业废水为原料等优势，被认为是最有望替代哈伯法的绿色制氨技术。近日，某高校课题组合成了具备核壳异质结构的催化剂，实现了安培级电流密度的制氨，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a为外接电源负极，发生还原反应 B．电极反应为 C．M交换膜为质子交换膜 D．每消耗理论上转移电子 【答案】C 【详解】A．X电极上中C元素化合价升高，发生氧化反应，故X为电解池阳极，连接的a为外接电源正极，A错误； B．Y电极为阴极，发生还原反应得到电子，电极反应中应为，电极反应为：，B错误； C．阳极反应生成，阴极反应消耗，需要通过交换膜从左室迁移到右室，故M为质子交换膜，C正确； D．的物质的量为，中C为-2价，完全氧化为时，1 mol 转移电子，故反应转移电子，D错误； 故选C。 题型02 氯碱工业 【典例2】（25-26高二上·陕西西安·期中）根据工业上离子交换膜法制烧碱的方法，可以用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。下列说法错误的是 A．电解槽两极分别加的硫酸和氢氧化钾是为了增强导电性 B．C口产出的气体为 C．通电开始后，阴极附近溶液pH增大 D．若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为 【答案】B 【详解】A．纯水电离出的离子浓度低，导电性弱，加入硫酸、氢氧化钾可增加自由移动离子浓度，增强导电性，A正确； B．右侧为电解池阴极，阴极上水电离的得电子生成，故C口产出的气体为，B错误； C．阴极发生反应，浓度增大，附近溶液增大，C正确； D．碱性氢氧燃料电池中，正极得电子结合水生成，电极反应式为，D正确； 故选B。 【对练1】（25-26高二上·广东广州·期中）下列反应的方程式错误的是 A．氯气制84消毒液(主要成分为)： B．呼吸面具中和反应： C．明矾水溶液与过量氨水混合： D．电解饱和食盐水制烧碱和氯气： 【答案】C 【详解】A．氯气与溶液反应制取84消毒液，离子方程式符合反应事实，A正确； B．呼吸面具中和反应生成碳酸钠和氧气，化学方程式，B正确； C．氨水是弱碱，无法溶解，明矾与过量氨水反应的离子方程式应为，C错误； D．电解饱和食盐水生成烧碱、氢气和氯气，离子方程式，D正确； 故选C。 【对练2】 （25-26高二上·福建福州·期中）氯碱工业和电解精炼铜是工业上电解原理的重要应用，其示意图如图所示，下列有关说法正确的是 A．M是电源的负极 B．电解精炼铜过程中硫酸铜溶液的浓度保持不变 C．电解精炼铜的粗铜作阳极，发生还原反应 D．F口产生的气体主要是氯气 【答案】D 【详解】A．电解饱和食盐水中向阴极迁移，可知左室电极为阳极，阳极与电源正极相连，故M是电源的正极，A错误； B．电解精炼铜时，阳极上比铜活泼的、等杂质优先失电子，阴极只有得电子生成，阳极溶解的铜的物质的量小于阴极析出的铜的物质的量，硫酸铜溶液浓度会减小，B错误； C．电解精炼铜时粗铜作阳极，阳极发生失电子的氧化反应，C错误； D．左室为阳极，电极反应为，故F口产生的气体主要是氯气，D正确； 故选D。 题型03 离子交换膜 【典例3】（25-26高二上·山东济南·阶段检测）电解池在生活和生产中有着广泛应用。下列有关判断中错误的是 A．装置①研究的是电解溶液，a电极上产生气泡 B．装置①电解一段时间后，要使电解质溶液恢复，可加入适量的(s) C．装置②研究的是电解饱和食盐水，A电极发生的反应： D．装置②中，离子交换膜为阳离子交换膜，阳离子的移动方向是由电极A→B 【答案】C 【详解】A．装置①中a电极接电源正极，为阳极，发生反应，有气泡产生，A正确； B．装置①总反应为，体系仅损失Cu、Cl元素，加入适量可使电解质溶液恢复原浓度，B正确； C．装置②中A电极接电源正极，为阳极，发生氧化反应，电极反应为，选项给出的是阴极的还原反应，对应B电极的反应，C错误； D．电解池中阳离子向阴极移动，B为阴极，故阳离子移动方向为电极A→B，D正确； 故选C。 【对练1】（25-26高二下·四川眉山·期末）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 【对练2】 （25-26高二上·河南驻马店·期末）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%。该工艺相关物料的传输与转化关系如下图所示，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。下列说法正确的是 A． B．X、Y分别是， C．装置Ⅰ为燃料电池，装置Ⅱ为电解池 D．在燃料电池中，每转移1 mol e-，消耗 【答案】A 【分析】该工艺是电解池（氯碱工业）+氢氧燃料电池的组合工艺，用燃料电池为电解氯碱工业供电实现节能：装置Ⅰ：左侧通入精制饱和溶液，左侧出稀，符合氯碱工业电解饱和食盐水的特征，因此装置Ⅰ为电解池；装置Ⅱ：右侧通入除去的空气，空气中作为燃料电池的反应物，因此装置Ⅱ为氢氧燃料电池，电解池生成的产物作为燃料电池的燃料。 【详解】A．右侧燃料电池中，负极（左室）通入，反应为，消耗生成水；正极（右室）通入空气，反应为，生成。 离子交换膜允许阳离子通过，向正极（右室）移动，因此右室流出的溶液浓度增大，即，A正确； B．电解饱和食盐水时，离子交换膜只允许阳离子通过：左侧（阳极）：放电生成，因此为；右侧（阴极）：水电离的放电生成，同时生成，因此为，B选项中、对应错误，B错误； C． 左侧装置Ⅰ通入精制饱和溶液，排出稀溶液，对应氯碱工业的电解过程，因此装置Ⅰ是电解池，装置Ⅱ是燃料电池，C错误； D．选项中未说明处于标准状况，无法用计算的体积，D错误； 故选A。 题型04 电镀 电冶金 【典例3】（24-25高二上·北京·期中）关于下列各装置图的叙述不正确的是 A．装置①盐桥中的移向乙烧杯 B．装置②用石墨作电极电解溶液 C．用装置③可实现在铁上镀铜 D．用装置④可实现铜的精炼 【答案】A 【详解】A．装置①为铜锌原电池，作负极位于甲烧杯，原电池中阴离子向负极移动，故移向甲烧杯，A错误； B．装置②用石墨作电极电解溶液时，阴极得到电子生成，阳极放出电子生成，与装置标注产物一致，B正确； C．铁上镀铜要求镀层金属作阳极，镀件作阴极，电解质为含的溶液，装置③中为阳极、为阴极，电解质为溶液，满足镀铜要求，C正确； D．铜的精炼要求粗铜作阳极、纯铜作阴极，电解质为溶液，装置④连接方式符合精炼铜的要求，D正确； 故选A。 【对练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。 【对练2】 （25-26高二上·福建·阶段检测）下列实验的图示完全符合实验目的的是 A．测定中和反应的反应热 B．电解制铝 C．探究催化剂对反应速率的影响 D．验证电解NaCl溶液的产物 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．金属的导热性良好，图示仪器中不能用铝制搅拌器，应该用玻璃搅拌器，盖板也不能用铜的，故A错误； B．熔融AlCl3不能导电，冶炼铝应该电解熔融的氧化铝，故B错误； C．图中实验，过氧化氢溶液的浓度不同，变量不唯一，不能探究催化剂对反应速率的影响，故实验方案的设计不能达到相应实验目的，故C错误； D．右侧电极验证生成氯气，右边为阳极，氯离子变为Cl2；左边电极验证产生氢气和NaOH，溶液变为红色，故D正确； 故选D。 一、单选题 1．（25-26高二上·山东淄博·期末）空间实验室供电系统中的可再生氢氧燃料电池，其工作原理如图(a、b、c、d均为电极)。下列说法正确的是 A．a为阴极，气体X为氧气 B．隔膜2为阴离子交换膜 C．b的电极反应式为： D．理论上转移电子时，标准状况下，c极上有气体发生还原反应 【答案】D 【分析】依据图示可知左边装置是电解池，右边装置是原电池，由电源判断a为阴极产生的气体是氢气，b为阳极产生的气体是氧气；c是正极，d是负极；电解池中的电极反应为：a电极为阴极得到电子发生还原反应：，b电极为阳极失电子发生氧化反应：；原电池中是酸性溶液，电极反应为：c电极为正极得到电子发生还原反应：；d为负极失电子发生氧化反应：，据此作答。 【详解】A．根据分析可知，a为阴极，气体X为氢气，故A错误； B．c是正极，发生还原反应，氢离子移动到正极参与还原反应产生水，因此隔膜2为质子交换膜或者是阳离子交换膜，故B错误； C．b电极为阳极失电子发生氧化反应，水失去电子，因此电极反应式为，故C错误； D．右边装置是氢氧燃料电池，c电极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应：，当有0.3 mol电子转移时，标准状况下，消耗的氧气为：，故D正确； 故选D。 2．（25-26高二上·浙江温州·期末）在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如图，下列说法不正确的是 A．X电极是阳极，发生氧化反应 B．Y电极的电极反应式为： C．离子交换膜为阳离子交换膜 D．若X、Y电极都用铁棒，可提高氯碱工业电解效率 【答案】D 【详解】A．X电极连接电源正极，为阳极，阳极发生氧化反应，A正确； B．Y电极连接电源负极，为阴极，阴极上水电离出的得电子生成，电极反应式为，B正确； C．离子交换膜需允许通过到阴极区生成NaOH，同时阻止和混合反应，为阳离子交换膜，C正确； D．若X（阳极）用铁棒，Fe会优先失电子被氧化，即，从而无法得到氯气，且铁棒会被腐蚀，因此不能提高氯碱工业电解效率，反而会影响产品纯度和设备寿命，D错误； 故选D。 3．（25-26高二下·四川成都·阶段检测）新型三步法氯碱工艺，具有清洁、低成本的特点，其工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．与传统氯碱工艺相比，该方法不需要使用离子交换膜 B．第一步中阳极的电极反应式为 C．第二步中，放电结束后，电解质溶液的pH变大 D．理论上每消耗0.1 mol ，产生0.4 mol NaOH和4.48 L (标准状况下) 【答案】C 【详解】A．传统氯碱工艺电解饱和食盐水，使用阳离子交换膜，该方法可避免使用离子交换膜，A项正确； B．根据图示，第一步中阳极反应为，B项正确； C．由分析可知，第二步的目的是用于提取溶液中的钠离子和氯离子，放电后所得溶液为稀NaCl溶液，溶液的pH不变，C项错误； D．理论上，每消耗0.1 mol O2转移0.4 mol电子，第一步生成0.4 mol NaOH；根据电子守恒，该过程转移的电子数与第一步相等，也为0.4 mol，因此第二步提取0.4 mol NaCl，第三步生成0.2 mol Cl2，在标准状况下的体积为4.48 L，D项正确； 故选C。 4．（25-26高二上·安徽蚌埠·期末）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。下列说法正确的是 A．甲为甲烷燃料电池，负极发生的电极反应式： B．乙为Fe上镀Cr装置，则Fe棒应为B电极材料。若反应一段时间后，Fe棒质量增加2.6g，则理论上消耗甲烷的体积为420mL C．丙为粗铜的精炼装置，电解后硫酸铜溶液的浓度不变 D．丁为氯碱工业原理的实验装置，阳离子交换膜也可以改为阴离子交换膜 【答案】A 【分析】该装置以甲烷碱性燃料电池（甲）为外接电源，串联乙、丙、丁三个电解装置。甲中通入的电极为负极、通入的电极为正极，乙装置中A电极连接电源正极，为阳极，B电极连接电源负极，为阴极；则C为阳极、D为阴极、E为阳极、F为阴极，据此分析解答。 【详解】A．甲为甲烷碱性燃料电池，负极通入，在环境中失电子发生氧化反应，被氧化为，结合电荷守恒、原子守恒配平电极反应为，A正确； B．乙为上镀装置。电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，题目未注明“标准状况”，无法计算消耗的气体体积， B错误； C．丙为粗铜的精炼装置，粗铜作阳极，纯铜作阴极，作电解液。阳极上及比活泼的杂质（如、）失电子，阴极上只有得电子，因此溶液中浓度会逐渐减小，C错误； D．丁为氯碱工业原理装置，电解饱和食盐水时，阳离子交换膜的作用是允许通过，阻止、通过，防止与反应、提高产品纯度。若改为阴离子交换膜，、会通过膜，破坏氯碱工业的分离效果，无法得到纯净的和，D错误； 故选A。 5．（25-26高二下·浙江宁波·期末）电镀金的原料亚硫酸金钠[]可以通过电解的方式制备，电极材料采用和石墨，其余试剂和装置如图。下列说法不正确的是 A．电极的电极反应式为： B．离子交换膜应选用阴离子交换膜 C．可能会有副产物生成 D．通过配位作用使能在阳极失电子 【答案】B 【分析】要制备，需要失电子生成，因此作阳极，因此电极为阳极（接电源正极），电极为阴极（接电源负极）。 【详解】A．电极为阴极，溶液中水得电子生成和，电极反应正确，A正确； B．阳极（右室）中反应为，反应后N极区多余的需要迁移到阴极（M极区）维持电中性，因此交换膜需要允许阳离子通过，应选用阳离子交换膜，不是阴离子交换膜，B错误； C．具有还原性，可能在阳极被氧化为，与结合生成副产物，C正确； D．可与形成配位化合物，降低游离浓度，使更容易在阳极失电子，D正确； 故选B。 6．（25-26高二上·江西九江·期末）某同学设计了甲醇燃料电池，并将其用于氯碱工业和粗铜的精炼原理的探究，装置如下图所示，其中乙装置中为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是 A．通入甲醇的一极为负极，发生的电极反应为 B．反应一段时间后，取少量铁电极区的溶液于试管中，加入溶液，有蓝色沉淀生成 C．可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验装置乙中C电极的产物 D．反应一段时间后，丙装置中两电极的质量变化量相等 【答案】C 【分析】甲装置为甲醇燃料电池，通入氧气的一极发生还原反应，为电极的正极，投放甲醇燃料的为电极的负极；乙装置为电解饱和氯化钠的装置，根据串联电池中，电子的转移，可知Fe电极为阴极，C极为阳极；丙装置为电解精炼铜的装置，精铜为阴极，粗铜为阳极 【详解】A．电解质为KOH溶液，甲醇负极反应不会生成，产物应为，正确电极反应为，A错误； B．Fe电极连接燃料电池的负极，为乙装置的阴极，阴极发生，Fe不参与反应，溶液中没有生成，加入不会产生蓝色沉淀，B错误； C．C电极连接燃料电池的正极，为乙装置的阳极，阳极反应为，可以氧化生成，使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，因此可以用该试纸检验，C正确； D． 丙为粗铜精炼，粗铜（阳极）中含有比铜活泼的杂质（如Zn、Fe），电解时活泼杂质优先放电溶解，阴极（精铜）只析出Cu，转移相同物质的量电子时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，D错误； 故选C。 7．（25-26高二上·广西玉林·期末）利用氯碱工业的原理，可制备消毒剂高铁酸钠()。制备的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．M为电源的负极 B．阳极上的电极反应式为 C．通过阴离子交换膜移向电极 D．理论上每转移，阴极产生标准状况下气体 【答案】D 【分析】电解法制备的工作原理如图所示，为电解池的阳极，M为电源的正极，阳极反应式为，为电解池的阴极，N为电源的负极，阴极反应式为：，阴离子交换膜能允许通过，据此分析解题； 【详解】A．由分析可知，M为电源的正极，A错误； B．由分析可知，阳极上的电极反应式为，B错误； C．由分析可知，为阳极，电极为阴极，通过阴离子交换膜由阴极即电极移向阳极即电极，C错误； D．由分析可知，阴极电极反应为：，根据电子守恒可知，理论上每转移，阴极上会产生标准状况下即气体，D正确； 故选D。 8．（25-26高二上·山西太原·期末）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗。下列说法错误的是 A．阴极区溶液中的浓度逐渐升高 B．电极A为阳极，发生氧化反应 C．该装置应选用阳离子交换膜 D．当电极A上生成1 mol氯气时，电极B上消耗标准状况下的氧气22.4 L 【答案】D 【分析】电极A为阳极，氯离子放电生成氯气，电极B氧气发生还原反应生成氢氧根离子，钠离子迁移过来生成氢氧化钠； 【详解】A．阴极持续生成OH-，且Na+迁入形成NaOH，导致OH-浓度逐渐升高，A正确； B．由分析可知，电极A为阳极，发生氧化反应，B正确； C．阳极区因Cl-消耗而富余Na+，需迁移至阴极区与生成的OH-结合形成NaOH，故应选用阳离子交换膜，允许Na+通过，阻止阴离子迁移，C正确； D．由分析可知，当生成1 mol氯气时转移2 mol电子，则电极B消耗0.5 mol氧气，体积为11.2 L（标况下），D错误； 故选D。 9．（25-26高二上·江苏扬州·期末）氯碱工业的原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a上发生氧化反应 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解前后，阴极区溶液的pH变小 D．外电路每通过2 mol电子，电极b上产生 【答案】A 【分析】电极b上生成，H元素化合价降低，得电子发生还原反应，故电极b为阴极，连接电源负极，电极a为阳极；阴极反应生成，通过离子交换膜移向阴极与结合生成，故离子交换膜为阳离子交换膜。 【详解】A．电极a为阳极，失电子发生氧化反应，A正确； B．离子交换膜允许通过，为阳离子交换膜，B错误； C．阴极区发生反应，浓度增大，溶液pH变大，C错误； D．未说明气体处于标准状况下，无法计算生成的体积，D错误； 故选A。 10．（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。 11．（24-25高二上·安徽芜湖·期末）某研究性学习小组利用如图装置探究氯碱工业和铜精炼的工作原理(M是离子交换膜)。下列说法错误的是 A．电源a极为负极 B．M为阳离子交换膜 C．电解前后装置乙中CuSO4溶液浓度逐渐变小 D．通电后，若Fe电极上产生22.4 L Cl2(标准状况下)时，理论上电路中转移0.2 mol电子 【答案】D 【分析】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，石墨电极为阳极。 【详解】A．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，石墨电极为阳极，电源a极为负极，A正确； B．通电后，石墨电极上失电子生成Cl2，Fe电极上水得电子生成H2和，则阳极区的Na+透过离子交换膜进入左侧Fe电极附近，所以此离子交换膜只可以是阳离子交换膜，若为阴离子交换膜，则氢氧化钠会与氯气反应，B正确； C．电解精炼铜时，不纯的铜作阳极，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，其他电极反应式有、等，比铜不活泼的有Ag、Pt、Au等成为阳极泥根据得失电子守恒，阳极溶解的铜的物质的量小于阴极析出的铜的物质的量，则电解前后装置乙中硫酸铜溶液浓度变小，C正确； D．甲池的Fe电极为阴极，发生的电极反应为，无Cl2生成，D错误； 故选D。 12．（25-26高二上·山东淄博·期末）一种全碱性多硫化物—空气液流二次电池工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．膜a为阳离子交换膜 B．放电时，A极电极反应式为 C．充电时，电路中每转移1 mol电子，理论上生成110 g Na2S2 D．充电时，电池总反应方程式为 【答案】D 【分析】放电时，该电池为原电池，电极A上失电子生成，为负极；电极B上得电子生成，为正极；充电时为电解池，电极A为阴极，电极B为阳极。 【详解】A．放电时，A极区域发生反应为，负电荷减少，需要透过膜a移向中间电解液，因此膜a允许阳离子通过，为阳离子交换膜，A正确； B．放电时A为负极，失电子生成，电极反应为，B正确； C．充电时A为阴极，反应为，转移电子时，生成，摩尔质量为，因此质量为，C正确； D．充电时，得电子生成，失去电子生成氧气，总反应为，D错误； 故选D。 二、解答题 13．（25-26高二上·北京东城·期末）电化学原理在能量转换、物质合成等方面应用广泛。氯碱工业用于制备NaOH等工业原料，装置示意图如下图所示： (1)a极为___________填“阳极”或“阴极”)。产生的电极反应式为___________。 (2)下列说法正确的是___________。 A．该装置可以实现化学能向电能转化 B．该装置中透过阳离子交换膜向b极移动 C．该装置中a极一侧流出的是淡盐水 (3)一段时间后，b极周围NaOH稀溶液转变为浓溶液，结合化学用语解释原因：___________。 (4)实际生产中，阳离子交换膜的损伤会造成迁移至阳极区，从而在电解池阳极能检测到，产生的电极反应式为___________。下列生产措施有利于提高产量、降低阳极含量的是___________。 A．定期检查并更换阳离子交换膜 B．向阳极区加入适量盐酸 C．使用浓度高的精制饱和食盐水为原料 【答案】(1) 阳极 (2)BC (3)电极b接在电源负极，是阴极，电极反应式为，一段时间后，b极区升高，结合了从a极区移动来的钠离子，因此从b极区离开的溶液为浓氢氧化钠溶液 (4) ABC 【分析】分析装置示意图，电极a接在电源正极，是阳极，电极反应式为，a极区溶液的氯离子浓度下降，钠离子经阳离子交换膜进入b极区，因此从a极区离开的溶液应该为稀氯化钠溶液，电极b接在电源负极，是阴极，电极反应式为，氢氧根浓度升高，结合从a极区移动来的钠离子，因此从b极区离开的溶液为浓氢氧化钠溶液。基于此回答问题。 【详解】（1）电极a接在电源正极，是阳极，电极反应式为； （2）A．该装置是电解池，因此实现了电能向化学能转化，A错误； B．电解池中阳离子移向阴极，因此会经阳离子交换膜进入b极区，B正确； C．a极区溶液的氯离子浓度下降，钠离子经阳离子交换膜进入b极区，因此从a极区离开的溶液应该为稀氯化钠溶液，即淡盐水，C正确； 故选BC； （3）电极b接在电源负极，是阴极，电极反应式为，一段时间后，b极区升高，结合了从a极区移动来的钠离子，因此从b极区离开的溶液为浓氢氧化钠溶液； （4）若阳离子交换膜的损伤。则为了保证电荷守恒，阴极区的也会迁移至阳极区，发生反应：，从而在电解池阳极能检测到； A．定期检查并更换阳离子交换膜，能防止阴极区的迁移至阳极区，阻止副反应发生，提高电流效率， 降低阳极含量的同时提高产量，A符合题意； B．向阳极区加入适量盐酸，可以中和从阴极区迁移至阳极区的， 降低阳极含量，同时增加提高产量，B符合题意； C．使用浓度高的精制饱和食盐水为原料，可以增加提高产量，同时抑制放电，降低含量，C符合题意； 故选ABC。 14．（25-26高二上·重庆长寿·期末）根据要求回答以下问题： I如图所示是某兴趣小组利用甲烷燃料电池对乙、丙、丁装置进行电解的原理图（图中、为惰性电极）应用的探究实验设计。 (1)甲装置中通入的电极是_____极，写出电极反应方程式_____。 (2)乙为上镀装置，则应为_____（填“”或“”）电极材料。若反应一段时间后，棒质量增加，则理论上消耗甲烷的体积为_____（标准状况下）。 (3)丙为粗铜的精炼装置，电解后硫酸铜溶液的浓度_____（填“增大”，“减小”或“不变”）。 (4)丁为探究氯碱工业原理的实验装置，电解过程中发生的总反应的化学方程式为_____。 Ⅱ·煤在直接燃烧前要进行脱硫处理。采用电解法脱硫的基本原理如图所示，利用电极反应将转化为，再将煤中的含硫物质（主要成分是）氧化为和，即。 已知：两电极为完全相同的惰性电极。 (5)电极上的电极反应式为_____。 (6)电解池工作时，观察到电极上有无色气体产生，写出电极反应式：_____。 (7)电解池工作时，往_____（填“”或“”）极移动。 【答案】(1) 正 (2) B 420 (3)减小 (4) (5) (6) (7) 【分析】Ⅰ．甲烷燃料电池中，甲烷通入负极，氧气通入正极。 Ⅱ．电解脱硫装置中，Mn2+在阳极失去电子，发生氧化反应，故P为阳极，阳极的电极反应式为；H+在阴极得到电子，发生还原反应，故R为阴极，阴极的电极反应式为，据此分析解答问题。 【详解】（1）由分析可知，甲烷燃料电池中，甲烷通入负极，氧气通入正极，电极反应方程式为； （2）电镀池中，镀件作阴极，镀层金属作阳极，而乙中A是阳极，B是阴极，若要实现Fe上镀Cr，B电极材料为Fe；甲是甲烷燃料电池，甲烷在负极失电子发生氧化反应生成，负极反应式为；乙中阴极反应为，阴极质量增加2.6 g（即0.05 mol Cr）时，电路中转移0.15 mol电子，根据体系电子转移守恒，理论上消耗甲烷的物质的量为，则标准状况下的体积为； （3）粗铜精炼时，阳极杂质也参与反应，故硫酸铜溶液浓度减小； （4）丁为探究氯碱工业的实验装置，工业电解食盐水制备烧碱的总反应为； （5）在电极上转化为，因此电极反应为； （6）R电极为阴极，产生的气体为氢气，电极反应式为； （7）电解池中，阴离子向阳极移动，即往极移动。 15．（25-26高二上·河北沧州·期末）氢气是一种清洁能源，氢气的制取和储存是氢能源利用领域的研究热点。回答下列问题： (1)在传统电解水制氢时一般会遇到阳极电势高、反应速率缓慢等问题，科技工作者设计出一种耦合高效制的方法，装置如图所示，部分反应机理为：。 ①b电极应接电源_______极(填“正”或“负”)，b电极发生的电极反应式为_______。 ②若要在制的同时得到较浓的溶液，则离子交换膜需使用_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。 ③电解时阴极区pH_______(填“增大”或“减小”)。 ④相同电量下理论产量是传统电解水的_______倍。 (2)一定条件下利用如图所示装置可实现苯的电化学储氢(苯→环己烷，忽略其他有机物)。 ①A端为电源的_______极(填“正”或“负”)，生成环己烷的电极反应式为_______。 ②反应中生成环己烷的物质的量为_______mol。 【答案】(1) 正 阳 增大 2 (2) 负 1.2 【详解】（1）①据图可知，电极上转化为，而转化为为氧化反应，所以电极应接电源正极；根据阳极反应机理，b电极发生的电极反应式为； ②阴极水得电子生成氢气：，故要想得到浓度较大的，离子交换膜应为阳离子交换膜，由电极移向电极； ③由阴极反应式可知，离子交换膜应为阳离子交换膜，阴极区会生成，故阴极区会增大； ④根据阳极反应方程式（）及阴极反应方程式（），转移电子时，阴、阳两极各生成，共，而传统电解水（）转移电子，只有阴极生成，所以相同电量下氢气理论产量是传统电解水的2倍； （2）①苯生成环己烷发生还原反应，由此可知电极D为阴极，则A端为电源负极，电极反应式为； ②假设阴极只发生苯生成环己烷的反应，由苯生成环己烷的电极反应式可知，反应前后物质的量不变，则生成环己烷为，转移电子为；阳极生成，转移电子为，转移电子不守恒，说明阴极还有得电子生成；设极生成，环己烷，则，含苯的气体总量为，则有，得，，反应中生成环己烷的物质的量为1.2 mol。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用 重难目标 1. 掌握电解池阴阳极判断、离子放电顺序规律，能结合电解装置分析电极反应与产物类型。 2. 理解电解相关定量计算方法，熟练运用电子守恒法解决电极产物量、溶液 pH 变化、电量换算类计算问题。 3. 能结合工业电解情境，分析氯碱工业、电解精炼、电镀、电解冶金等实际应用的原理与操作要点。 考情分析 在近几年高考试卷中，电解原理及计算在电化学考点中占比约 45%~60%，是电化学板块核心考查重点。具有以下命题特点： 情境工业化：多以氯碱工业、金属冶炼、电镀精炼、污水治理等工业生产流程为载体。 设问综合化：常设置电极判断、反应书写、产物定量计算、溶液变化分析等多层限定问题。 陷阱隐蔽化：易忽略离子放电顺序差异、混淆电解池与原电池粒子移动规律、电子守恒计算漏算电极反应比例。 一、有关电解的计算 1．电解计算的依据 (1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数。 (2)串联电路中各电解池转移的电子总数相等。 (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．电解计算的方法 (1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。 (2)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比例式计算。 (3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。 电解计算时常用的定量关系为4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。 3．电解计算的步骤 (1)正确书写电极反应式(特别要注意阳极材料)。 (2)注意溶液中有多种离子共存时，要确定离子放电的先后顺序。 (3)根据得失电子守恒，列出关系式进行计算。 ①根据得失电子恒 1) 多池电极反应物或产物量的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 2) 混合溶液的分阶段电解计算，其依据是阳极（多种产物）失去的电子总数与阴极（多种产物）得到的电子总数相等。 ②根据总反应式 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。 ③根据关系式 根据得失电子守恒关系，建立已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。常见微粒间的计算关系式为：。 二、氯碱工业 1.实验室电解饱和食盐水 (1)实验装置 (2)实验现象 ①阳极上有刺激性气味的黄绿色气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。 ②阴极上有无色气体产生，阴极附近溶液变红色。 (3)原理分析 ①通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na+、Cl-、H+、OH-。 ②通电后，Na+、H+移向阴极，Cl-、OH-移向阳极。 阳极：离子放电顺序为Cl->OH-，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑； 阴极：离子放电顺序为H+>Na+，电极反应式为2H++2e-===H2↑。 因H+放电，故阴极区生成NaOH。 (4)电解的总反应式 化学方程式：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH； 离子方程式：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。 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离子交换膜电解槽中进行。 (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氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。 3.氯碱工业 工业上，用隔膜阻止OH-移向阳极，则Na+和OH-可以在阴极附近的溶液中富集，这样就可以从阴极溶液中得到NaOH。这就是电解食盐水制备烧碱的原理，也称作氯碱工业。 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。 (2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。 【重点提醒】离子交换膜在电解中的应用 1．常见的离子交换膜 离子交换膜又叫隔膜，由特殊高分子材料制成。离子交换膜分为以下几类： (1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 (4)双极膜，亦称双极性膜，膜的一侧为阳膜，只允许阳离子通过，另一侧为阴膜，只允许阴离子通过。 2．离子交换膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3．“离子交换膜”电解池的解题步骤 第一步，分清离子交换膜的类型，判断允许哪种离子通过离子交换膜。 第二步，写出电极反应式，判断离子交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷守恒判断离子迁移方向。 第三步，分析离子交换膜的作用。在产品制备中，离子交换膜的作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 4．离子交换膜的相关计算 (1)迁移离子所带的电荷总数等于外电路上转移的电子总数。 (2)溶液质量变化等于电极反应引起的变化和离子迁移引起的变化之和。 三、 电解精炼、电镀 1.铜的电解精炼 (1)粗铜成分 ①主要成分：Cu。 ②杂质金属：比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等；不如铜活泼的有Ag、Pt、Au等。 (2)装置 (3)电解精炼的电极反应 (4)电解精炼的结果 粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe、Ni等失去电子形成的阳离子进入溶液；不如铜活泼的金属Ag、Au、Pt等以金属单质的形式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；阴极上得到精铜。 2.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)电镀池的设计 一般都是用含有镀层金属离子的盐溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；镀件与直流电源的负极相连，作为阴极。 (4)案例(铁钉镀铜实验) 阴极 铁钉(镀件)，电极反应：Cu2++2e-===Cu 阳极 铜片(镀层金属)，电极反应：Cu-2e-===Cu2+ 离子导体 硫酸铜溶液 装置图与实验现象 3.电解法用于冶炼较活泼的金属 金属 电极反应 总反应 钠 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：2Na++2e-===2Na 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 铝 阳极：6O2--12e-===3O2↑ 阴极：4Al3++12e-===4Al 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 镁 阳极：2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极：Mg2++2e-===Mg MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 四、电解液的复原 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 阴极反应式 4H++4e-===2H2↑ 4H2O+4e-===2H2↑+4OH- 4H++4e-===2H2↑ pH变化 减小 增大 不变 复原加入物质 H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ Cu2++2e-===Cu pH变化 增大 - 复原加入物质 HCl CuCl2 (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl--2e-===Cl2↑ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ 2Cu2++4e-===2Cu pH变化 增大 减小 复原加入物质 HCl CuO或CuCO3 题型01 有关电解的计算 【典例1】（25-26高二上·江苏苏州·期中）通过下列方法可分别获得和： ①通过电解获得NiOOH和(装置如图所示)； ②时，将①中产生的NiOOH与反应生成并获得。忽略电解时溶液的体积变化。 下列说法不正确的是 A．电解后KOH溶液的物质的量浓度几乎不变 B．电解的总反应方程式为 C．电解时阳极电极反应式为 D．电解过程中转移4 mol电子，理论上可获得标准状况下 【对练1】（24-25高二上·北京·期中）用石墨作电极，电解盛放在形管中足量的饱和溶液（滴有酚酞溶液），装置如下图。下列叙述正确的是 A．b极附近溶液先变红 B．电解时在极得到氯气，极得到金属钠 C．当阳极生成气体时，整个电路中转移了 D．电解一段时间后，将电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 【对练2】（24-25高二上·陕西渭南·期中）电催化硝酸盐还原制氨具有条件温和、易于规模化、与可再生能源发电技术相兼容、可直接利用工农业废水为原料等优势，被认为是最有望替代哈伯法的绿色制氨技术。近日，某高校课题组合成了具备核壳异质结构的催化剂，实现了安培级电流密度的制氨，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a为外接电源负极，发生还原反应 B．电极反应为 C．M交换膜为质子交换膜 D．每消耗理论上转移电子 题型02 氯碱工业 【典例2】（25-26高二上·陕西西安·期中）根据工业上离子交换膜法制烧碱的方法，可以用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。下列说法错误的是 A．电解槽两极分别加的硫酸和氢氧化钾是为了增强导电性 B．C口产出的气体为 C．通电开始后，阴极附近溶液pH增大 D．若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为 【对练1】（25-26高二上·广东广州·期中）下列反应的方程式错误的是 A．氯气制84消毒液(主要成分为)： B．呼吸面具中和反应： C．明矾水溶液与过量氨水混合： D．电解饱和食盐水制烧碱和氯气： 【对练2】 （25-26高二上·福建福州·期中）氯碱工业和电解精炼铜是工业上电解原理的重要应用，其示意图如图所示，下列有关说法正确的是 A．M是电源的负极 B．电解精炼铜过程中硫酸铜溶液的浓度保持不变 C．电解精炼铜的粗铜作阳极，发生还原反应 D．F口产生的气体主要是氯气 题型03 离子交换膜 【典例3】（25-26高二上·山东济南·阶段检测）电解池在生活和生产中有着广泛应用。下列有关判断中错误的是 A．装置①研究的是电解溶液，a电极上产生气泡 B．装置①电解一段时间后，要使电解质溶液恢复，可加入适量的(s) C．装置②研究的是电解饱和食盐水，A电极发生的反应： D．装置②中，离子交换膜为阳离子交换膜，阳离子的移动方向是由电极A→B 【对练1】（25-26高二下·四川眉山·期末）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 【对练2】 （25-26高二上·河南驻马店·期末）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%。该工艺相关物料的传输与转化关系如下图所示，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。下列说法正确的是 A． B．X、Y分别是， C．装置Ⅰ为燃料电池，装置Ⅱ为电解池 D．在燃料电池中，每转移1 mol e-，消耗 题型04 电镀 电冶金 【典例3】（24-25高二上·北京·期中）关于下列各装置图的叙述不正确的是 A．装置①盐桥中的移向乙烧杯 B．装置②用石墨作电极电解溶液 C．用装置③可实现在铁上镀铜 D．用装置④可实现铜的精炼 【对练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 【对练2】 （25-26高二上·福建·阶段检测）下列实验的图示完全符合实验目的的是 A．测定中和反应的反应热 B．电解制铝 C．探究催化剂对反应速率的影响 D．验证电解NaCl溶液的产物 A．A B．B C．C D．D 一、单选题 1．（25-26高二上·山东淄博·期末）空间实验室供电系统中的可再生氢氧燃料电池，其工作原理如图(a、b、c、d均为电极)。下列说法正确的是 A．a为阴极，气体X为氧气 B．隔膜2为阴离子交换膜 C．b的电极反应式为： D．理论上转移电子时，标准状况下，c极上有气体发生还原反应 2．（25-26高二上·浙江温州·期末）在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如图，下列说法不正确的是 A．X电极是阳极，发生氧化反应 B．Y电极的电极反应式为： C．离子交换膜为阳离子交换膜 D．若X、Y电极都用铁棒，可提高氯碱工业电解效率 3．（25-26高二下·四川成都·阶段检测）新型三步法氯碱工艺，具有清洁、低成本的特点，其工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．与传统氯碱工艺相比，该方法不需要使用离子交换膜 B．第一步中阳极的电极反应式为 C．第二步中，放电结束后，电解质溶液的pH变大 D．理论上每消耗0.1 mol ，产生0.4 mol NaOH和4.48 L (标准状况下) 4．（25-26高二上·安徽蚌埠·期末）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。下列说法正确的是 A．甲为甲烷燃料电池，负极发生的电极反应式： B．乙为Fe上镀Cr装置，则Fe棒应为B电极材料。若反应一段时间后，Fe棒质量增加2.6g，则理论上消耗甲烷的体积为420mL C．丙为粗铜的精炼装置，电解后硫酸铜溶液的浓度不变 D．丁为氯碱工业原理的实验装置，阳离子交换膜也可以改为阴离子交换膜 5．（25-26高二下·浙江宁波·期末）电镀金的原料亚硫酸金钠[]可以通过电解的方式制备，电极材料采用和石墨，其余试剂和装置如图。下列说法不正确的是 A．电极的电极反应式为： B．离子交换膜应选用阴离子交换膜 C．可能会有副产物生成 D．通过配位作用使能在阳极失电子 6．（25-26高二上·江西九江·期末）某同学设计了甲醇燃料电池，并将其用于氯碱工业和粗铜的精炼原理的探究，装置如下图所示，其中乙装置中为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是 A．通入甲醇的一极为负极，发生的电极反应为 B．反应一段时间后，取少量铁电极区的溶液于试管中，加入溶液，有蓝色沉淀生成 C．可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验装置乙中C电极的产物 D．反应一段时间后，丙装置中两电极的质量变化量相等 7．（25-26高二上·广西玉林·期末）利用氯碱工业的原理，可制备消毒剂高铁酸钠()。制备的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．M为电源的负极 B．阳极上的电极反应式为 C．通过阴离子交换膜移向电极 D．理论上每转移，阴极产生标准状况下气体 8．（25-26高二上·山西太原·期末）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗。下列说法错误的是 A．阴极区溶液中的浓度逐渐升高 B．电极A为阳极，发生氧化反应 C．该装置应选用阳离子交换膜 D．当电极A上生成1 mol氯气时，电极B上消耗标准状况下的氧气22.4 L 9．（25-26高二上·江苏扬州·期末）氯碱工业的原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a上发生氧化反应 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解前后，阴极区溶液的pH变小 D．外电路每通过2 mol电子，电极b上产生 10．（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 11．（24-25高二上·安徽芜湖·期末）某研究性学习小组利用如图装置探究氯碱工业和铜精炼的工作原理(M是离子交换膜)。下列说法错误的是 A．电源a极为负极 B．M为阳离子交换膜 C．电解前后装置乙中CuSO4溶液浓度逐渐变小 D．通电后，若Fe电极上产生22.4 L Cl2(标准状况下)时，理论上电路中转移0.2 mol电子 12．（25-26高二上·山东淄博·期末）一种全碱性多硫化物—空气液流二次电池工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．膜a为阳离子交换膜 B．放电时，A极电极反应式为 C．充电时，电路中每转移1 mol电子，理论上生成110 g Na2S2 D．充电时，电池总反应方程式为 二、解答题 13．（25-26高二上·北京东城·期末）电化学原理在能量转换、物质合成等方面应用广泛。氯碱工业用于制备NaOH等工业原料，装置示意图如下图所示： (1)a极为___________填“阳极”或“阴极”)。产生的电极反应式为___________。 (2)下列说法正确的是___________。 A．该装置可以实现化学能向电能转化 B．该装置中透过阳离子交换膜向b极移动 C．该装置中a极一侧流出的是淡盐水 (3)一段时间后，b极周围NaOH稀溶液转变为浓溶液，结合化学用语解释原因：___________。 (4)实际生产中，阳离子交换膜的损伤会造成迁移至阳极区，从而在电解池阳极能检测到，产生的电极反应式为___________。下列生产措施有利于提高产量、降低阳极含量的是___________。 A．定期检查并更换阳离子交换膜 B．向阳极区加入适量盐酸 C．使用浓度高的精制饱和食盐水为原料 14．（25-26高二上·重庆长寿·期末）根据要求回答以下问题： I如图所示是某兴趣小组利用甲烷燃料电池对乙、丙、丁装置进行电解的原理图（图中、为惰性电极）应用的探究实验设计。 (1)甲装置中通入的电极是_____极，写出电极反应方程式_____。 (2)乙为上镀装置，则应为_____（填“”或“”）电极材料。若反应一段时间后，棒质量增加，则理论上消耗甲烷的体积为_____（标准状况下）。 (3)丙为粗铜的精炼装置，电解后硫酸铜溶液的浓度_____（填“增大”，“减小”或“不变”）。 (4)丁为探究氯碱工业原理的实验装置，电解过程中发生的总反应的化学方程式为_____。 Ⅱ·煤在直接燃烧前要进行脱硫处理。采用电解法脱硫的基本原理如图所示，利用电极反应将转化为，再将煤中的含硫物质（主要成分是）氧化为和，即。 已知：两电极为完全相同的惰性电极。 (5)电极上的电极反应式为_____。 (6)电解池工作时，观察到电极上有无色气体产生，写出电极反应式：_____。 (7)电解池工作时，往_____（填“”或“”）极移动。 15．（25-26高二上·河北沧州·期末）氢气是一种清洁能源，氢气的制取和储存是氢能源利用领域的研究热点。回答下列问题： (1)在传统电解水制氢时一般会遇到阳极电势高、反应速率缓慢等问题，科技工作者设计出一种耦合高效制的方法，装置如图所示，部分反应机理为：。 ①b电极应接电源_______极(填“正”或“负”)，b电极发生的电极反应式为_______。 ②若要在制的同时得到较浓的溶液，则离子交换膜需使用_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。 ③电解时阴极区pH_______(填“增大”或“减小”)。 ④相同电量下理论产量是传统电解水的_______倍。 (2)一定条件下利用如图所示装置可实现苯的电化学储氢(苯→环己烷，忽略其他有机物)。 ①A端为电源的_______极(填“正”或“负”)，生成环己烷的电极反应式为_______。 ②反应中生成环己烷的物质的量为_______mol。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $