第1章 第3节 第2课时 课后达标素养提升-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步教参（人教版·不定项）

本讲义聚焦电解原理及应用这一核心知识点，系统梳理电解池构成、电极反应规律、离子移动方向等基础内容，进而延伸至电镀、电解精炼、氯碱工业、金属制备等实际应用，搭建从原理到实践的学习支架。 资料以工业生产实例（如电解精炼铜、海水提锂）为载体，通过装置分析题（如电渗析法、全钒液流电池）培养科学思维中的证据推理能力，体现化学与社会的联系以落实科学态度与责任。解析详尽，课中辅助教师教学，课后助力学生查漏补缺。

1．(2026·泰安高二月考)下列关于化工生产原理的描述正确的是(　　) A．在给铁制品上镀铜时，应用铁作阳极 B．工业上电解熔融的氧化镁来获得镁单质 C．在氯碱工业中，电解池的阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生 D．电解精炼铜时，阴极的电极反应为Cu2+＋2e－===Cu 解析：选D。电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，故铁制品镀铜时应用铜作阳极，A错误；因MgO熔点过高，故工业制镁电解的是熔融氯化镁，B错误；氯碱工业中，阴极析出H2，OH－在阴极积累，生成NaOH，C错误。 2．粗银中含有Cu、Pt等杂质，以AgNO3为电解质用电解法提纯银。下列说法正确的是(　　) A．粗银与电源负极相连 B．电解液中c(Ag＋)浓度保持不变 C．Cu、Pt在阳极区中沉积 D．阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag 解析：选D。电解精炼银时，粗银为阳极，与电源正极相连，A错误；阳极上Cu、Ag失电子生成Cu2+、Ag＋进入溶液，阴极上Ag＋得电子析出，电解液中c(Ag＋)浓度变小，B错误；Cu失电子形成Cu2+进入溶液，Pt不反应，在阳极区沉积，C错误；阴极上Ag＋得电子析出，阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag，D正确。 3．电解饱和食盐水的简易装置如右图所示(铁丝缠绕在蛋壳外面)。下列说法正确的是(　　) A．电解一段时间后，往蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞溶液，呈红色 B．蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应 C．铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触 解析：选D。铁电极是阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，碳棒是阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，在阴极附近产生氢气和大量的氢氧根离子，在阳极附近产生氯气并聚集大量的钠离子，蛋壳在该电解池中起到隔膜作用，可阻止生成的Cl2与H2、NaOH溶液接触。 4．(2026·南阳高二检测)杂质的存在使粗铜的导电性不够理想，工业上常通过电解法除去粗铜中的杂质。铜的电解精炼原理如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．N为电源的正极 B．理论上，反应Fe2+＋2e－===Fe不能发生 C．阳极泥中的Ag可用稀硝酸处理后再回收 D．电解过程中，S元素的质量保持不变 解析：选A。粗铜为阳极，连接电源正极(M)，精铜为阴极，连接电源负极(N)，A错误；阴极优先发生Cu2+＋2e－===Cu，理论上，反应Fe2+＋2e－===Fe不能发生，B正确；阳极泥中Ag可溶于稀硝酸(3Ag＋4HNO3===3AgNO3＋NO↑＋2H2O)，可用稀硝酸处理回收Ag，C正确；电解过程中，S元素存在于SO中，未参与反应，质量不变，D正确。 5．(2026·南京高二月考)南京大学开发出一种以太阳能驱动的恒流电解装置，成功实现了从海水中提取金属锂，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．铜箔为阴极，发生还原反应 B．阳极区可能有Cl2和O2生成 C．工作时的能量转化形式：太阳能→化学能→电能 D．固体陶瓷膜可让海水中的Li＋选择性通过 解析：选C。根据题图可知，海水中的Li＋经过固体陶瓷膜进入有机电解质，在铜箔上被还原为单质锂，铜箔为阴极，电极反应为Li＋＋e－===Li；催化电极为阳极，阳极区首先发生海水中的氯离子被氧化为氯气的反应2Cl－－2e－===Cl2↑，当阳极区附近的氯离子被大量消耗后再发生电解水的反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，所以可能有Cl2和O2生成，A、B正确；工作时的能量转化形式为太阳能→电能→化学能，C错误；因为Li＋是在铜箔上被还原为单质锂的，所以固体陶瓷膜可让海水中的Li＋选择性通过，D正确。 6．(2026·泸州高二月考)电镀铜的过程中，待镀制品常伴有H2逸出，但若溶液中存在NO就可防止H＋被还原，并且产生的NH不会在待镀制品上沉积，也不会影响铜镀层的性质。下列说法正确的是(　　) A．b连接直流电源的正极 B．H2逸出会导致铜的沉积效果变差 C．NO参与的电极反应式为NO＋10H＋－8e－===NH＋3H2O D．a极溶解铜的质量与b极析出铜的质量相等 解析：选B。根据电镀原理，待镀制品(b极)应作为阴极，连接电源负极；而Cu片(a极)作为阳极，连接电源正极，A错误；在电镀过程中，若溶液中H＋被还原为H2，则会导致阴极上Cu2+的还原减少，即Cu沉积量减少，同时H2逸出会干扰镀层均匀性，导致镀层质量下降，因此，H2逸出会导致铜的沉积效果变差，B正确；根据题目信息，NO的作用是防止H＋被还原，同时生成NH，则NO在阴极(b极)被还原，根据得失电子守恒和原子守恒配平电极反应式为NO＋10H＋＋8e－===NH＋3H2O，C错误；a极为阳极，Cu被氧化，b极为阴极，不仅有Cu2+被还原，还有NO被还原，因此a极溶解Cu的质量应大于b极析出Cu的质量，D错误。 7．(2026·威海高二质检)FFC电解法可由金属氧化物直接电解制备金属单质，某研究院利用此法成功电解制备钽(Ta)粉，工作原理如上图所示。下列说法正确的是(　　) A．该装置将化学能转化为电能 B．a为电源的正极 C.Ta2O5电极的电极反应为Ta2O5＋10e－===2Ta＋5O2- D．石墨电极上生成22.4 L O2时，电路中转移的电子数为4×6.02×1023 解析：选C。该装置是电解池，将电能转化为化学能，A错误；电解池工作时，O2-向阳极移动，则石墨电极为阳极，b为电源的正极，故a为电源的负极，B错误；Ta2O5电极为阴极，发生还原反应，电极反应为Ta2O5＋10e－===2Ta＋5O2-，C正确；没有指明气体所处的状况，无法计算转移的电子数，D错误。 8．(2026·太原高二期末)电解原理在化学工业中有广泛应用。下图装置为电解池，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________(填“阳极”或“阴极”)。　 (2)若X、Y都是惰性电极，a是NaOH溶液，Y极的电极反应式为______________________。 (3)若X、Y都是惰性电极，a是CuCl2溶液，X极的电极反应式为__________________________。 (4)若要用该装置电解精炼粗铜，电解质溶液a选用CuSO4溶液，则Y极的电极材料是_________________________。 (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____________(填字母)。 方案 X Y a A 银 石墨 AgNO3溶液 B 银 铁 AgNO3溶液 C 铁 银 Fe(NO3)3溶液 D 铁 银 AgNO3溶液 解析：(1)由题图可知，X连接电源的负极，为电解池的阴极。 (2)若X、Y都是惰性电极，a是NaOH溶液，Y电极连接电源的正极为阳极，阳极上OH－放电生成氧气，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。 (3)若X、Y都是惰性电极，a是CuCl2溶液，X极连接电源的负极为阴极，阴极上Cu2＋得到电子发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。 (4)电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质溶液a选用CuSO4溶液，Y电极是阳极，电极材料是粗铜。 (5)要用电镀方法在铁表面镀一层金属银，则铁应为阴极即X极，银为阳极即Y极，电解质溶液为硝酸银溶液，只有D方案符合。 答案：(1)阴极　(2)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O (3)Cu2＋＋2e－===Cu　(4)粗铜　(5)D 9～12题每小题有一个或两个选项符合题意。 9．(2026·重庆高二联考)研究人员在耦合Ce介导的Cu/多孔碳电极上利用太阳能自驱动电催化还原N2产生氨，如下图所示，M为阳离子交换膜。下列说法正确的是(　　) A．a极是正极，发生氧化反应 B．b极的电极反应式为N2＋6H2O＋6e－===2NH3＋6OH－ C．若有2.24 L N2参与反应，转移电子数为0.6NA D．溶液中K＋通过交换膜M向b极迁移 解析：选BD。该装置是电解池，在b极上N2转化为氨，N元素化合价降低被还原，故b极为阴极，则a极为阳极，发生氧化反应，A错误；b极为阴极，氮气发生还原反应，其电极反应式为N2＋6H2O＋6e－===2NH3＋6OH－，B正确；未说明气体所处状况，不能计算气体的物质的量，C错误；在电解池中，阳离子向阴极移动，K＋应通过交换膜M向b极移动，D正确。 10．电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，原理如下图所示，电极为惰性电极。已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子。下列叙述正确的是(　　) A．A膜是阴离子交换膜 B．通电后，海水中的阴离子向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＋ 解析：选AC。A对，a电极为电解池的阳极，且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，海水中的阴离子向阳极(a电极)处移动；C对，通电后，H＋在阴极(b电极)上放电：2H＋＋2e－===H2↑，产生无色气体，在该区域c(OH－)增大，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↑。 11．(2026·郑州高二联考)下图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正确的是(　　) A．电极A是粗铜，电极B是纯铜 B．电路中通过1 mol电子，生成32 g铜 C．溶液中SO向电极A迁移 D．膜B是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区 解析：选D。电解精炼铜时，粗铜为阳极，纯铜为阴极，故电极A为粗铜，电极B为纯铜，A正确；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当电路中通过1 mol电子时，生成0.5 mol Cu，质量为32 g，B正确；根据电解原理，SO向阳极移动，C正确；阳极泥是阳极区产物，所以膜A为过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区，膜B为阳离子交换膜，D错误。 12．(2026·滨州高二检测)全钒液流电池在储能领域有广阔应用，工作原理如下图所示。放电时，酸液中强还原性的V2＋会失去电子。下列说法正确的是(　　) A．放电时，电极N作电池的负极 B．放电时，H＋从交换膜左侧移向右侧 C．充电时，总反应为V3＋＋VO2＋＋H2O===V2＋＋VO＋2H＋ D．该电池储能能力与电解液罐中液体的量无关 解析：选AC。由题干信息可知，放电时V2＋失去电子，故电极N作电池的负极，电极M作电池的正极，负、正两极的电极反应式分别为V2＋－e－===V3＋、VO＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O，放电时电池的总反应为VO＋V2＋＋2H＋===V3＋＋VO2＋＋H2O，A、C正确；放电时阳离子向正极移动，故H＋从交换膜右侧移向左侧，B错误；电解液中的离子参与反应，因此储能能力与电解液的量有关，电解液的量越多，储能能力越强，D错误。 13．(2026·泰安高二月考)某科研小组用甲烷-空气燃料电池提供的电能电解处理含Cr2O的酸性废水，设计如下图所示装置(X、Y、Z均为气体)，利用电极反应生成的离子将Cr2O转化成Cr3+，后续调节溶液的pH，将Cr3+转化成沉淀。 (1)甲烷-空气燃料电池中X是________(填化学式)，CO向________(填“M”或“N”)极移动。 (2)N电极的电极反应式为_____________________________________。 Fe电极的电极反应式为______________________________________。 (3)除去2 mol Cr2O理论上通入甲烷的物质的量为________mol。 答案：(1)CH4　M　(2)O2＋4e－＋2CO2===2CO　Fe－2e－===Fe2+　(3)3 学科网（北京）股份有限公司 $