4.2 电解池（7大题型，举一反三题型专练，浙江专用）化学人教版选择性必修1

第二节 电解池(题型突破·举一反三) 题型01 电解原理和电解池 题型02 电极产物的判断及电极反应式书写 题型03 电解过程微粒浓度的变化和复原 题型04 电解在氯碱工业中的应用 题型05 电解在电镀、精炼铜中的应用 题型06 电解池有关计算 题型07 原电池、电解池综合考查 ▌题型01 电解原理和电解池 1、电解： 使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)，而在阳极、阴极引起______________反应的过程叫电解。 2、探究用惰性电解电解CuCl2溶液(电解原理) (1)通电前： 溶液中存在的离子有_______、_______、 _______、 _______，通电前离子在溶液中作 ______________ 运动。 (2)通电时(两电极材料均为石墨) ①在电场的作用下，溶液中的离子作_______运动，阴离子移向_______极，阳离子移向 _______极； ②离子放电： 阳极反应：_____________________，(_______ 反应) 阴极反应：_____________________，(_______ 反应) 3、电解池： (1)将_______转化为_______ 的装置叫做电解池(也成电解槽)。 (2)构成条件： ①直流电源 ②两个_______ ，阳极接电源_______，阴极接电源_______ ③电解质溶液(或熔融电解质) ④形成_______回路 【典例01】(2026·浙江杭州二中高二阶段检测)下列关于电解CuCl2溶液(如图所示)的说法中，正确的是。 A．阴极的电极反应：Cu2++2e-==Cu B．阳极有无色气体产生 C．电解过程中，Cl-向阴极移动 D．总反应为：CuCl2=Cu2++2Cl- 【变式1-1】(2026·浙江义乌中学高二月考)下列装置中，属于电解池的是( ) A．锌铜原电池(稀硫酸作电解质) B．接通直流电源的 U 形管(内装熔融 NaCl，插入两个石墨电极) C．导线连接的铜片和铁片(浸入蔗糖溶液) D．未接电源的 CuCl2溶液(插入两个石墨棒) 【变式1-2】(2026·浙江绍兴一中高二月考)关于电解池的构成，下列说法错误的是( ) A．必须有两个电极，且电极需与电源连接 B．电解质可以是熔融状态，也可以是水溶液 C．无需形成闭合回路，只要有电源即可 D．直流电源是电解池工作的必要条件 【变式1-3】(2026·浙江杭州高二期中)利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．电极b 接电源正极 B．电极b上反应为CO2+8HCO3--8e-=CH4+8CO32-＋2H2O C．电解过程中，H+由a极区向b极区迁移 D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变 ▌题型02 电极产物的判断及电极反应式书写 1．阳极产物的判断 (1)活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。 (2)惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。 2．阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断： 。 ①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。 ②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 3．电极反应式、电解方程式的书写 (1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序： 阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。 阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。 (4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。 【典例02】(2026·浙江台州一中高三6月选考适应性考试，节选)2025年诺贝尔化学奖被授予在金属有机骨架化合物(MOF)开发领域作出突出贡献的三位科学家。MOF-5的晶体结构是一个将无机金属簇和有机连接体通过配位键自组装成三维多孔网络的完美范例。MOF-5由四面体簇离子[Zn4O]6+和对苯二甲酸根(C8H4O42-)组成。 (3)MOF-5的衍生材料在电化学中有重要应用。NiFe-MOF-5作为电极材料能有效催化尿素[CO(NH2)2]的氧化反应。该电解在强碱性条件下发生，反应中生成无色无味气体。NiFe-MOF-5电极上发生的电极反应式_______。 【变式2-1】(2026·浙江湖州、衢州、丽水等三地市高三下学期教学质量检测)燃油车排放的尾气主要有碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等。常用的尾气净化技术有选择性催化还原(SCR)、三元催化转化(TWC)、电化学等。 (4)用电解法处理NO2的原理图3所示，两惰性电极间是新型固体氧化物陶瓷，在一定条件下可以传导O2-。X电极发生的电极反应式为___________。 【变式2-2】(2026·浙江省强基联盟高三二模，节选)CO2含量的控制和资源化利用具有重要意义。 (3)通过电催化法将CO2和NO3-合成尿素[CO(NH2)2]，有助于解决含氮废水污染问题。电解原理如图3所示： ①电解过程中生成尿素的电极反应是 。 ②该电池以4A恒定电流工作40分钟，产生O2体积为0.49L，假设阴、阳两极的电流效率相等，电解效率 。［已知：该条件下的摩尔体积为；电荷量q(C)=电流时间；；；］ 【变式2-3】(2026·浙江杭州十四中选考考前模拟)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志，在温和条件下，将乙烯转化为C4烃类具有重要意义。 (3)科学家设计利用电解还原法将CO2转化为C2H4的装置如图3所示。 ①写出CO2在阴极转化为C2H4的电极反应式：_______。 ②Cu能有效抑制析氢，对电解还原CO2制C2H4具有高催化活性。CO2中混有SO2会使Cu催化剂中毒(Cu价态不变)，原因是SO2在阴极转化为_______(填化学式)，沉积在Cu表面。 ③一种PFSA聚合物@Cu催化剂结构如图4所示，其能有效防止SO2造成的Cu催化剂中毒。-SO3-能将SO2控制在PFSA聚合物表面，其原理是_______。 ▌题型03 电解过程微粒浓度的变化和复原 1．放电规律 (1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等)时，离子的放电顺序： ①阳极：溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。 ②阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>…… (2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)时，电极本身先放电，电极反应式为M-ne-===Mn+。 2．用惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===_______ 4OH--4e-===_______ 2H2O-4e-===_______ 阴极反应式 2H++2e-===_______ 2H2O+2e-===_______ 总反应式 2H2O_______ pH变化 _______ _______ _______ 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-===_______ 阴极反应式 2H++2e-===_______ Cu2++2e-===_______ 总反应式 2HCl_______ CuCl2_______ 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-===_______ 2H2O-4e-===_______ 阴极反应式 2H2O+2e-===H2↑+2OH- Cu2++2e-===_______ 总反应式 2NaCl+2H2O______________ 2CuSO4+2H2O_________________ pH变化 _______ _______ 复原加入物质 HCl CuO或CuCO3 【典例03】(2026·浙江台州高二阶段检测)常温下，甲、乙两同学均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液，甲通电t1min后，乙通电t2min后(t1≠t2)，甲、乙分别向所得的溶液中加入0.12molCu(OH)2和0.16 mol CuO，都恰好使溶液恢复到电解前的状态。则在甲、乙两同学所进行实验的电解过程中，反应转移的电子的物质的量之比为( ) A．1：1 B．2：1 C．3：2 D．5：4 【变式3-1】(2026·浙江江山中学高二期中)用惰性电极电解足量下列溶液，一段时间后，再加入或通入适量的另一种物质(括号内)，溶液组成与原来溶液完全一样的是( ) A．NaCl(HCl) B．NaOH(NaOH) C．CuCl2(CuSO4) D．CuSO4[Cu(OH)2] 【变式3-2】(2026·浙江杭州外国语学校高二检测)当电解200mL1mol·L-1的CuSO4溶液一段时间后，向电解液中加入一定质量的Cu2(OH)2CO3 固体使其恢复到了电解前的状态，则电解过程中转移的电子的物质的量为( ) A．0.2 mol B．0.4 mol C．0.6 mol D．0.8 mol 【变式3-3】(2026·浙江温州高二期中)常温下，甲、乙两同学，均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液，甲通电t1min后，乙通电t2min后(t1≠t2)，甲向所得的溶液中加入0.25molCu(OH)2，乙向所得的溶液中加入0.20 mol CuO，都恰好使CuSO4溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙对应的硫酸铜溶液在上述电解过程中转移的电子的物质的量之比为( ) A．1：2 B．3：1 C．5：2 D．4：5 ▌题型04 电解在氯碱工业中的应用 1．氯碱工业 (1)习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做_______工业。 (2)反应原理： 通电前：溶液中的离子有Na+、Cl-、H+、OH-。 通电后：①移向阳极的离子是Cl-、OH-，在阳极放电的离子是Cl-。 阳极电极反应：_____________________ (氧化反应)。  ②移向阴极的离子是Na+、H+，在阴极放电的离子是H+。 阴极电极反应：_____________________ (还原反应)。 ③总反应： 化学方程式：2NaCl+2H2O____________________________； 离子方程式：___________________________________。 (3)离子交换膜的作用：①阻止OH-进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O；②阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 (4)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，NaOH的作用是_______。 2．氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有_______、_______、_______、盐酸、含氯漂白剂等。 (2)以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。 【典例04】(2023•浙江6月卷，13)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是( ) A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH- C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 【变式4-1】(2025·宁波市奉化区高二期末)氯碱工业是高能耗产业，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关系如图所示，其中的电极未标出。 请回答下列问题： (1)气体X、Y分别是 、 (填化学式)。 (2)燃料电池中正极的电极反应式为 。 (3)比校a%、b%和c%的值，由大到小排序 。 【变式4-2】(2026·浙江卓越联盟高二期中)氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的工业，电解装置的示意图如下。阳离子交换膜是一种复合高分子材料，其靠近阴极的一侧富含-COO-，可排斥阴离子，因而具有离子选择透过性。 下列说法不正确的是( ) A．电解时阳极室酸性过强可增强阳离子交换膜的选择透过性 B．电解时阳极室加盐酸控制溶液pH在2~3可以减少Cl 2的溶解损耗 C．电解反应的总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl 2↑ D．向阴极区通入O2，能够替代水中的H+获得电子，降低电解电压，减少能耗 【变式4-3】(2025·浙江省杭州钱塘区杭州四中高二期末)某学习小组通过右侧装置模拟氯碱工业进行实验探究。请回答： (1)A物质是 (填化学式)电解NaCl溶液总反应的离子方程式为 。 (2)在阴极产生448mL气体，(标准状况)后停止实验，测得阴极室中溶液的体积为400mL，则常温下此溶液的pH= 。 (3)经分析，饱和NaCl的作用有4个，①提供Cl-，参与电极反应：②通过Na+定向移动，形成闭合网路；③生成NaOH；④ 。 (4)有同学认为，改从B处加入饱和食盐水，并改用阴离子交换膜也可实现氮碱生产。如此改变的不利之处是 (写一条即可)。 ▌题型05 电解在电镀、精炼铜中的应用 1．电镀 (1)电镀：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。 (2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 (3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)： 阳极材料：镀层金属Cu，电极反应：Cu-2e-===Cu2+； 阴极材料：镀件铁制钥匙，电极反应：Cu2++2e-===Cu。 电解质溶液：Cu2+浓度保持不变。 2．电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质) 阳极材料：粗铜，电极反应：Zn-2e-===Zn2+、______________； 阴极材料：纯铜，电极反应：______________； 电解质溶液：Cu2+浓度减小，金、银等金属沉积形成_______。 3．电冶金 (1)电冶金的原理 金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程：Mn++ne-===M。 (2)常用电解法制备的金属 电解法用于冶炼较活泼的金属，如钠、钙、镁、铝等。 (3)实例分析——冶炼金属钠 电解熔融NaCl装置示意图 阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。 总反应：2NaCl(熔融)______________。 【典例05】(2025·浙江绍兴高二期末)如图所示，连接2~3V的直流电源进行铁制镀件镀铜。铁制镀件在电镀前需除油、除锈处理。甲同学选用的电镀液为溶液；乙同学先往溶液加入浓氨水至溶液恰好澄清，取所得澄清液做为电镀液。下列说法不正确的是 A．除去镀件表面的铁锈先用砂纸打磨干净，再放入稀硫酸中 B．甲同学的实验中，阴极表面可发生的反应有、 C．欲检验电镀液中是否有Fe元素，可从阴极区取少量溶液于试管中，再滴入2滴溶液 D．甲、乙两同学实验完毕后，甲同学所得镀件的镀层更致密更光亮 【变式5-1】(2026·浙江宁波市慈溪中学等校高三二模)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是( ) A．乙室电极Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+ B．隔膜为阳离子膜 C．若NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 D．电镀铜时，在CuSO4溶液(电镀液)中加入少量氨水，可使镀层光亮 【变式5-2】(2024·浙江省丽水市高一期末)铁钉镀铜的实验如图所示，有关说法不正确的是( ) A．砂纸打磨过的铁钉先用碱浸泡以除去油污，再用盐酸除锈 B．铁钉与直流电源正极相连，铜与直流电源负极相连，将两极平行浸入电镀液中 C．在以硫酸铜溶液为主的电镀液中加入一些氨水制成铜氨溶液，可使镀层光亮 D．电镀一段时间后，在铁钉表面可看到光亮的紫红色物质，铜片逐渐变薄 【变式5-3】(2026·浙江温州平阳高三选考模拟)下图甲是处理废水中的氯乙烯(CH2=CHCl)的微生物电池装置，图乙是同时利用此装置在铁上镀铜。下列说法不正确的是( ) A．该电池工作时可能需要对其进行散热处理 B．M极的电极反应为：CH2=CHCl+4H2O-10e-=2CO2↑＋Cl-+11H＋ C．理论上M极消耗0.1mol氯乙烯，则Cu电极减少6.4 g D．乙中的CuSO4溶液换成铜氨溶液可使镀层更光亮 ▌题型06 电解池有关计算 1．守恒关系 电路中转移的电子数_______参与电极反应的物质得到(或失去)的电子数_______电解质溶液中迁移的某离子的物质的量 × 该离子所带电荷数 2．计算溶液质量变化的注意事项 (1)电极产物的影响：如逸出(或吸收)气体，析出(或溶解)固体等，使溶液质量_______。 (2)离子迁移的影响：当有离子交换膜时，容易忽略离子通过交换膜迁移对溶液质量的影响。需注意的是，电解质溶液中迁移的某离子的数目不一定等于电极反应中消耗该离子的数目，也不一定等于电路中转移的电子数目，应根据守恒关系计算。 【典例06】(2026·浙江台州高二期末)制造尼龙－66的原料己二腈[NC(CH2)4CN]在工业上用量很大，某研究小组利用如图所示的电池作为电源电合成己二腈。 下列有关说法不正确的是( ) A．图中KOH溶液用稀硫酸代替，石墨电极a发生氧化反应 B．离子交换膜可选用阳离子交换膜 C．阴极室的电极反应为CH2=CHCN+2H＋＋2e-=NC(CH2)4CN，一段时间后，阴极室的pH增大 D．当甲烷电池中总共有0.25 mol氧气参加反应时，电解池阳极室溶液质量减少9 g 【变式6-1】(2024·浙江省台州市高一期末)用电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中发生反应：Cr2O72-+6Fe2++16H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法中不正确的是( ) A．电解过程中可能有Fe(OH)3沉淀生成 B．阴极电极反应为Cr2O72-+14H＋＋6e-=2Cr3++7H2O C．电解过程中废水的pH变大 D．电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2O72-被还原 【变式6-2】(2026·浙江杭州十四中选考考前模拟)传统工业中，己二酸是以苯为原料经热催化加氢和硝酸氧化两步法制备。我国科学家提出了以KA油(环己醇与环己酮混合物)为原料经电解合成己二酸的新方法，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( ) A．和传统工业相比，电解合成法具有反应步骤少、无氮氧化物排放等优点 B．a极发生的电极反应之一为+3H2O-6e-=HOOC(CH2)4COOH+6H+ C．该装置工作一段时间后，b极区pH不变 D．每生产1 mol己二酸，理论上同时得到标准状况下67.2LH2 【变式6-3】(2026·浙江台州一中高三6月选考适应性考试)电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，工作原理如图1所示。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定。下列说法不正确的( ) A．离子交换膜应该选择阳离子交换膜 B．阳极的电极反应式为：Fe+8OH--6e-=FeO42-＋4H2O C．由图2可知，N点Na2FeO4浓度低是由于Fe+8OH--6e-=FeO42-＋4H2O过高，铁电极上可能有Fe(OH)3生成 D．电解产生6.72LH2(标况)时，电路中转移电子数目为0.6NA ▌题型07 原电池、电解池综合考查 原电池、电解池综合考查，通常是串联电化学装置 1、无外接电源时，多池串联装置中必有一个装置是原电池，其他装置为电解池。一般情况下，原电池中金属活动性较强的电极为负极，与之相连的为阴极。 2、有外接电源时，串联的多个装置都是电解池，与电源负极相连的是阴极，与电源正极相连的是阳极，所有电解池同侧电极的极性相同。当外接电源正、负极不明显时，要结合各装置中的现象进行判断。 【典例07】(2026·浙江温州十校高二期中联考)微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图1所示，并利用此电池为电源模拟电化学降解NO3-，其原理如图2所示。下列说法不正确的是( ) A．电解过程中，Pt电极为电解池的阳极 B．燃料电池工作时，电极A的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O C．燃料电池工作时，电子由B极经电解质溶液流向A极 D．理论上，图1中每生成1molCO2，图2中生成标准状况下N2的体积是8.96L 【变式7-1】(2025·浙江省嘉兴市高三基础测试)以Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法不正确的是( ) A．X为H2，Y为NaBr，Z为O2 B．电极b连接电源正极 C．电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑ D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z) ：n(Br-)=3∶2 【变式7-2】(2026·浙江金华十校高三模拟考试)某科研团队设计了一种创新性的金属钛冶炼工艺，模拟装置如图所示。 已知：①生产前需向阳极室加入NaCl并控温600℃，超导陶瓷只允许通过。部分物质的熔点、沸点如下： 物质 NaCl TiCl4 Ti TiC Na 熔点/℃ 800.8 1668 3140 98 沸点/℃ 136 883 ②题给条件下金属单质与CO2、CO不发生反应。冶炼钛的主要反应是： 反应Ⅰ：TiO2(s)+2C(s)＋2Cl2(g)TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH1＝-45.5kJ·mol−1 反应Ⅱ：4Na(l)+TiCl4(l)=4NaCl(l)+Ti(s) (1)加一定量CaCl2，使NaCl在600℃时就呈易于流动的熔融态，TiCl4(g)经加压溶入阴极室中的熔融NaCl，与Na发生反应Ⅱ。 ①阴极的电极反应式为______。 ②加CaCl2的好处是______。 ③反应Ⅱ结束后，通过______(填写操作名称)分离出Ti，熔融NaCl循环利用。 【变式7-3】(2024·浙江省杭师大附中高一期末)镍氢电池广泛用于油电一体的混合动力汽车，该电池材料的回收利用也成为研究热点。 Ⅰ.某品牌镍氢电池的总反应为，其中，MH为吸附了氢原子的储氢合金。图1为该电池放电时的工作原理示意图。 (1)混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。 ①电极A是 (填“正极”或“负极”)。 ②正极的电极反应式为 。 (2)混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电，此时电极A附近的pH (填“变大”“不变”或“变小”) Ⅱ.该品牌废旧镍氢电池回收过程中，金属镍的转化过程如下： 转化过程中所用H2SO4和NaOH溶液通过电解Na2SO4溶液获得，装置如图2。 已知：阴离子交换膜可选择性透过阴离子，阳离子交换膜可选择性透过阳离子。 (3)图2中，电极C为电解池的 (填“阴极”或“阳极”)。 (4)产生H2SO4的是 (填“甲池”“乙池”或“丙池”)，结合化学用语说明产生H2SO4的原理： 。 (5)回收该品牌废旧镍氢电池过程中，在阴极收集到气体134.4L(标准状况下)，理论上最多可回收得到Ni(OH)2的质量为 。 第 1 页 共 7 页 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 电解池(题型突破·举一反三) ▌题型01 电解原理和电解池 【典例01】A 【变式1-1】B 【变式1-2】C 【变式1-3】C ▌题型02 电极产物的判断及电极反应式书写 【典例02】(3)CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-＋N2↑＋6H2O 【变式2-1】(4)2NO2+8e-=N2+4O2- 【变式2-2】(3) CO2+2NO3-+18H++16e-=CO(NH2)2+7H2O 80% 【变式2-3】(3)①2CO2+12HCO3-+12e-=C2H4+12CO32-＋4H2O ②S(单质硫) ③SO2是极性分子，其硫原子带部分正电荷，可与带负电荷的-SO3-基团通过静电引力(离子-偶极相互作用)结合，从而被固定在PFSA聚合物表面 ▌题型03 电解过程微粒浓度的变化和复原 【典例03】C 【变式3-1】A 【变式3-2】C 【变式3-3】C ▌题型04 电解在氯碱工业中的应用 【典例04】B 【变式4-1】(1)Cl2 H2 (2)O2+4e-+2H2O=4OH- (3)b%>a%>c% 【变式4-2】A 【变式4-3】(1) H2 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- (2)13 (3)Cl2在水中存在平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO，饱和NaCl使氯离子浓度增大，平衡逆向移动，抑制Cl2与水反应 (4)会造成NaOH纯度下降，不利于实现氯碱生产 ▌题型05 电解在电镀、精炼铜中的应用 【典例05】D 【变式5-1】C 【变式5-2】B 【变式5-3】C ▌题型06 电解池有关计算 【典例06】C 【变式6-1】B 【变式6-2】D 【变式6-3】A ▌题型07 原电池、电解池综合考查 【典例07】C 【变式7-1】A 【变式7-2】(1)Na++e-=Na 降低NaCl熔融温度；降低体系温度，提高TiCl4平衡产率 过滤 【变式7-3】(1)负极 H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH- (2)变大 (3)阳极 (4)甲 电极C为该电解池的阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-= O2↑+4H+，生成H+，同时SO42-通过阴离子交换膜进入甲池，产生H2SO4 (5)558 第 1 页 共 7 页 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 电解池(题型突破·举一反三) 题型01 电解原理和电解池 题型02 电极产物的判断及电极反应式书写 题型03 电解过程微粒浓度的变化和复原 题型04 电解在氯碱工业中的应用 题型05 电解在电镀、精炼铜中的应用 题型06 电解池有关计算 题型07 原电池、电解池综合考查 ▌题型01 电解原理和电解池 1、电解： 使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)，而在阳极、阴极引起 氧化还原 反应的过程叫电解。 2、探究用惰性电解电解CuCl2溶液(电解原理) (1)通电前： 溶液中存在的离子有 Cu2+ 、 Cl- 、 H+ 、 OH- ，通电前离子在溶液中作 无规则不定向的 运动。 (2)通电时(两电极材料均为石墨) ①在电场的作用下，溶液中的离子作 定向 运动，阴离子移向 阳 极，阳离子移向 阴 极； ②离子放电： 阳极反应： 2Cl- -2e- = Cl2↑ ，( 氧化 反应) 阴极反应： Cu2++2e- = Cu ，( 还原 反应) 3、电解池： (1)将 电能 转化为 化学能 的装置叫做电解池(也成电解槽)。 (2)构成条件： ①直流电源 ②两个电极 ，阳极接电源 正极 ，阴极接电源 负极 ③电解质溶液(或熔融电解质) ④形成 闭合 回路 【典例01】(2026·浙江杭州二中高二阶段检测)下列关于电解CuCl2溶液(如图所示)的说法中，正确的是。 A．阴极的电极反应：Cu2++2e-==Cu B．阳极有无色气体产生 C．电解过程中，Cl-向阴极移动 D．总反应为：CuCl2=Cu2++2Cl- 【答案】A 【解析】A项，阴极连接电源负极，发生还原反应，氧化性更强的Cu2+优先得电子生成Cu，电极反应式为Cu2++2e-==Cu，A正确；B项，阳极发生氧化反应，Cl-失电子生成黄绿色的Cl2，并非无色气体，B错误；C项，电解池中阴离子向阳极移动，故Cl-向阳极移动，而非阴极，C错误；D项，给出的式子是CuCl2的电离方程式，电解总反应为CuCl2Cu+Cl2↑，D错误；故选A。 【变式1-1】(2026·浙江义乌中学高二月考)下列装置中，属于电解池的是( ) A．锌铜原电池(稀硫酸作电解质) B．接通直流电源的 U 形管(内装熔融 NaCl，插入两个石墨电极) C．导线连接的铜片和铁片(浸入蔗糖溶液) D．未接电源的 CuCl2溶液(插入两个石墨棒) 【答案】B 【解析】电解池的构成需满足以下条件：①两个电极(阳极和阴极)并与电源连接；②电解质(熔融或溶液)；③闭合回路；④直流电源。A项，锌铜原电池(稀硫酸作电解质)，能发生自发反应，无外接电源，故A不符；B项，明确外接直流电源，熔融NaCl导电，石墨为惰性电极，符合电解池定义，故B符合；C项，导线连接的铜片和铁片(浸入蔗糖溶液)，因蔗糖不导电，无法形成有效反应，故C不符；D项，无外接电源，且两电极材料相同，无法构成电解池，故D不符；故选B。 【变式1-2】(2026·浙江绍兴一中高二月考)关于电解池的构成，下列说法错误的是( ) A．必须有两个电极，且电极需与电源连接 B．电解质可以是熔融状态，也可以是水溶液 C．无需形成闭合回路，只要有电源即可 D．直流电源是电解池工作的必要条件 【答案】C 【解析】电解池的构成需满足以下条件：①两个电极(阳极和阴极)并与电源连接；②电解质(熔融或溶液)；③闭合回路；④直流电源。A项，必须有两个电极，且电极需与电源连接，满足条件①，故A不选；B项，电解质可以是熔融状态，也可以是水溶液，能电离成自由移动的离子，在电极上发生氧化还原反应，符合条件②，故B不选；C项，闭合回路是电流导通和反应发生的必要条件，仅有电源无法驱动电解，不符合条件③，故C选；D项，直流电源是电解池工作的必要条件，符合条件，故D不选；故选C。 【变式1-3】(2026·浙江杭州高二期中)利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．电极b 接电源正极 B．电极b上反应为CO2+8HCO3--8e-=CH4+8CO32-＋2H2O C．电解过程中，H+由a极区向b极区迁移 D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变 【答案】C 【解析】根据题意可知该装置为电解池，由a极生成O2可以判断出a极为阳极，则b为阴极。A项，电极b上CO2转化为CH4，C元素化合价降低，发生得电子的还原反应，b为阴极，应接电源负极，A错误；B项，电极b为阴极，发生得电子的还原反应，反应式中应得到8e-，且CO32-系数应为8，正确反应式为CO2+8HCO3-+8e-=CH4+8CO32-＋2H2O ，B错误；C项，电解池中阳离子向阴极迁移，a为阳极、b为阴极，质子交换膜允许H＋通过，故H＋由a极区向b极区迁移，C正确；D项，电极a为阳极，发生反应2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，消耗水，Na2SO4溶液溶剂减少、溶质不变，浓度增大，D错误；故选C。 ▌题型02 电极产物的判断及电极反应式书写 1．阳极产物的判断 (1)活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。 (2)惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。 2．阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断： 。 ①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。 ②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 3．电极反应式、电解方程式的书写 (1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序： 阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。 阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。 (4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。 【典例02】(2026·浙江台州一中高三6月选考适应性考试，节选)2025年诺贝尔化学奖被授予在金属有机骨架化合物(MOF)开发领域作出突出贡献的三位科学家。MOF-5的晶体结构是一个将无机金属簇和有机连接体通过配位键自组装成三维多孔网络的完美范例。MOF-5由四面体簇离子[Zn4O]6+和对苯二甲酸根(C8H4O42-)组成。 (3)MOF-5的衍生材料在电化学中有重要应用。NiFe-MOF-5作为电极材料能有效催化尿素[CO(NH2)2]的氧化反应。该电解在强碱性条件下发生，反应中生成无色无味气体。NiFe-MOF-5电极上发生的电极反应式_______。 【答案】(3)CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-＋N2↑＋6H2O 【解析】(3)该电解在强碱性条件下发生，反应中生成无色无味气体。NiFe-MOF-5作为电极材料能有效催化尿素[CO(NH2)2]的氧化反应，氧化反应发生在阳极，故NiFe-MOF-5电极是电解池的阳极，该电极上尿素[CO(NH2)2]在碱性条件下失电子产生无色无味的气体为氮气，同时生成碳酸根离子，发生的电极反应式为：CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-＋N2↑＋6H2O。 【变式2-1】(2026·浙江湖州、衢州、丽水等三地市高三下学期教学质量检测)燃油车排放的尾气主要有碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等。常用的尾气净化技术有选择性催化还原(SCR)、三元催化转化(TWC)、电化学等。 (4)用电解法处理NO2的原理图3所示，两惰性电极间是新型固体氧化物陶瓷，在一定条件下可以传导O2-。X电极发生的电极反应式为___________。 【答案】(4)2NO2+8e-=N2+4O2- 【解析】(4)根据图3，NO2在X电极上放电，被还原生成N2，配平离子为O2-，电极方程式为2NO2+8e-=N2+4O2-。 【变式2-2】(2026·浙江省强基联盟高三二模，节选)CO2含量的控制和资源化利用具有重要意义。 (3)通过电催化法将CO2和NO3-合成尿素[CO(NH2)2]，有助于解决含氮废水污染问题。电解原理如图3所示： ①电解过程中生成尿素的电极反应是 。 ②该电池以4A恒定电流工作40分钟，产生O2体积为0.49L，假设阴、阳两极的电流效率相等，电解效率 。［已知：该条件下的摩尔体积为；电荷量q(C)=电流时间；；；］ 【答案】(3) CO2+2NO3-+18H++16e-=CO(NH2)2+7H2O 80% 【解析】(3)①电解过程中二氧化碳和硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成尿素，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应为CO2+2NO3-+18H++16e-=CO(NH2)2+7H2O。②体积为0.49L的O2物质的量为0.02mol，生成O2的电极反应为2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，电解效率为。 【变式2-3】(2026·浙江杭州十四中选考考前模拟)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志，在温和条件下，将乙烯转化为C4烃类具有重要意义。 (3)科学家设计利用电解还原法将CO2转化为C2H4的装置如图3所示。 ①写出CO2在阴极转化为C2H4的电极反应式：_______。 ②Cu能有效抑制析氢，对电解还原CO2制C2H4具有高催化活性。CO2中混有SO2会使Cu催化剂中毒(Cu价态不变)，原因是SO2在阴极转化为_______(填化学式)，沉积在Cu表面。 ③一种PFSA聚合物@Cu催化剂结构如图4所示，其能有效防止SO2造成的Cu催化剂中毒。-SO3-能将SO2控制在PFSA聚合物表面，其原理是_______。 【答案】(3)①2CO2+12HCO3-+12e-=C2H4+12CO32-＋4H2O ②S(单质硫) ③SO2是极性分子，其硫原子带部分正电荷，可与带负电荷的-SO3-基团通过静电引力(离子-偶极相互作用)结合，从而被固定在PFSA聚合物表面 【解析】(3)①阴极电极反应式CO2在阴极得电子转化为C2H4，C元素从+4价降至-2价，2个C原子共得12e-，结合中性环境配平：2CO2+12HCO3-+12e-=C2H4+12CO32-＋4H2O；②SO2在阴极的转化产物Cu价态不变，说明CO2在阴极被还原为固体，沉积在Cu表面，产物为S(单质硫)。③SO2是极性分子，其硫原子带部分正电荷，可与带负电荷的-SO3-基团通过静电引力(离子-偶极相互作用)结合，从而被固定在PFSA聚合物表面，避免与Cu催化剂接触，防止催化剂中毒。 ▌题型03 电解过程微粒浓度的变化和复原 1．放电规律 (1)阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等)时，离子的放电顺序： ①阳极：溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电顺序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。 ②阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>…… (2)阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)时，电极本身先放电，电极反应式为M-ne-===Mn+。 2．用惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解水型 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 阴极反应式 2H++2e-===H2↑ 2H2O+2e-===H2↑+2OH- 总反应式 2H2O2H2↑+O2↑ 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 总反应式 2HClCl2↑+H2↑ CuCl2Cu+Cl2↑ 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↑ 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 阴极反应式 2H2O+2e-===H2↑+2OH- Cu2++2e-===Cu 总反应式 2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH 2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑ pH变化 增大 减小 复原加入物质 HCl CuO或CuCO3 【典例03】(2026·浙江台州高二阶段检测)常温下，甲、乙两同学均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液，甲通电t1min后，乙通电t2min后(t1≠t2)，甲、乙分别向所得的溶液中加入0.12molCu(OH)2和0.16 mol CuO，都恰好使溶液恢复到电解前的状态。则在甲、乙两同学所进行实验的电解过程中，反应转移的电子的物质的量之比为( ) A．1：1 B．2：1 C．3：2 D．5：4 【答案】C 【解析】惰性电极电解硫酸铜溶液时，先析出铜并生成硫酸；铜离子耗尽后继续通电，电解水。氧化铜中和硫酸时，每1 mol氧化铜生成1 mol水，只补回析铜阶段消耗的水；氢氧化铜中和硫酸时，每1 mol氢氧化铜生成2 mol水，除补回析铜阶段的耗水外，余下的水补偿后续电解水的损耗。因此可分别由修复剂的物质的量求出两阶段转移的电子的物质的量。惰性电极电解硫酸铜溶液时，先发生：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑+2H2SO4；硫酸铜耗尽后，继续通电时发生：2H2O2H2↑+O2↑；甲同学加入氢氧化铜恢复溶液，发生：Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4＋2H2O；由反应关系可知，每1 mol氢氧化铜对应析铜阶段转移2 mol电子，并比该阶段补水所需多生成1 mol水；这1 mol水用于补偿后续电解水的损耗，而每电解1 mol水又转移2 mol电子。因此，甲实验转移电子的物质的量为0.12 mol×2+0.12 mol×2 = 0.48 mol。乙同学加入氧化铜恢复溶液，发生：CuO2+H2SO4=CuSO4＋H2O；每1 mol氧化铜对应析铜阶段转移2 mol电子，且生成的水恰好补回该阶段的耗水，故乙实验转移电子的物质的量为0.16 mol×2 = 0.32 mol。两实验转移电子的物质的量之比为0.48∶0.32 = 3∶2。故选C。 【变式3-1】(2026·浙江江山中学高二期中)用惰性电极电解足量下列溶液，一段时间后，再加入或通入适量的另一种物质(括号内)，溶液组成与原来溶液完全一样的是( ) A．NaCl(HCl) B．NaOH(NaOH) C．CuCl2(CuSO4) D．CuSO4[Cu(OH)2] 【答案】A 【解析】A项，电解NaC溶液，阳极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑+Cl2↑，体系逸出等物质的量的H2和Cl2，相当于损失HCl，加入适量HCl可补充损失的元素使溶液复原，A正确；B项，电解NaOH溶液实质是电解水，总反应为2H2O2H2↑+O2↑，仅损失H2O，应补充H2O复原，加入NaOH会增大溶质浓度，无法复原，B错误；C项，电解CuCl2溶液的总反应为CuCl22Cu+Cl2↑，体系损失Cu和Cl2，应补充CuCl2复原，加入CuSO4会引入杂质SO42-，无法复原，C错误；D项，电解足量CuSO4溶液的总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑+2H2SO4，体系损失Cu和O元素，应补充CuO复原，Cu(OH)2相当于CuO·H2O，加入后会额外引入H2O使溶液浓度偏低，无法复原，D错误；故选A。 【变式3-2】(2026·浙江杭州外国语学校高二检测)当电解200mL1mol·L-1的CuSO4溶液一段时间后，向电解液中加入一定质量的Cu2(OH)2CO3 固体使其恢复到了电解前的状态，则电解过程中转移的电子的物质的量为( ) A．0.2 mol B．0.4 mol C．0.6 mol D．0.8 mol 【答案】C 【解析】原溶液中硫酸铜的物质的量为。电解时，铜离子先在阴极得到电子生成铜，电极反应为Cu2++2e-=Cu，对应的总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑+2H2SO4。加入碱式碳酸铜后，它与生成的硫酸反应：Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4＋3H2O＋CO2↑。比较上述两个总反应可知，每电解2 mol硫酸铜消耗2 mol水，而补回相应的碱式碳酸铜会生成3 mol水。因此，若电解过程中只析出铜，加入固体后水的量会多于电解前，溶液不能恢复原状态。故铜离子必已全部放电，且之后还继续电解了一部分水。0.2 mol硫酸铜全部被电解，消耗0.2 mol水；根据铜元素守恒，补入碱式碳酸铜的物质的量为0.2 mol ÷ 2 = 0.1 mol，它与硫酸反应生成水的物质的量为0.1 mol × 3 = 0.3 mol。要使水的量也恢复，继续电解水阶段消耗的水应为0.3 mol − 0.2 mol = 0.1 mol。继续电解水的总反应为2H2O2H2↑+O2↑，阴极反应为2H＋＋2e-=H2↑，每消耗1 mol水转移2 mol电子；析出1 mol铜同样转移2 mol电子。因此，整个电解过程中转移电子的物质的量为0.2 mol × 2 + 0.1 mol × 2 = 0.6 mol。故选C。 【变式3-3】(2026·浙江温州高二期中)常温下，甲、乙两同学，均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液，甲通电t1min后，乙通电t2min后(t1≠t2)，甲向所得的溶液中加入0.25molCu(OH)2，乙向所得的溶液中加入0.20 mol CuO，都恰好使CuSO4溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙对应的硫酸铜溶液在上述电解过程中转移的电子的物质的量之比为( ) A．1：2 B．3：1 C．5：2 D．4：5 【答案】C 【解析】甲加入0.25molCu(OH)2相当于补充0.25molCuO和0.25molH2O：第一阶段电解硫酸铜生成0.25molCu，转移电子；第二阶段电解0.25molH2O，转移电子，共转移1mol电子；乙加入0.20molCuO，对应电解生成0.25molCu，转移电子，二者转移电子物质的量之比为1：0.4=5：2；故选C。 ▌题型04 电解在氯碱工业中的应用 1．氯碱工业 (1)习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 (2)反应原理： 通电前：溶液中的离子有Na+、Cl-、H+、OH-。 通电后：①移向阳极的离子是Cl-、OH-，在阳极放电的离子是Cl-。 阳极电极反应：2Cl--2e-===Cl2↑ (氧化反应)。  ②移向阴极的离子是Na+、H+，在阴极放电的离子是H+。 阴极电极反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH- (还原反应)。 ③总反应： 化学方程式：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH； 离子方程式：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。 (3)离子交换膜的作用：①阻止OH-进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O；②阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 (4)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，NaOH的作用是增强溶液导电性。 2．氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。 (2)以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。 【典例04】(2023•浙江6月卷，13)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是( ) A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH- C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 【答案】B 【解析】A项，电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；B项，电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B错误；C项，右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；D项，改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。故选B。 【变式4-1】(2025·宁波市奉化区高二期末)氯碱工业是高能耗产业，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关系如图所示，其中的电极未标出。 请回答下列问题： (1)气体X、Y分别是 、 (填化学式)。 (2)燃料电池中正极的电极反应式为 。 (3)比校a%、b%和c%的值，由大到小排序 。 【答案】(1)Cl2 H2 (2)O2+4e-+2H2O=4OH- (3)b%>a%>c% 【解析】电解池左室通入饱和氯化钠溶液，流出稀氯化钠溶液，可知左室为阳极室、右室为阴极室，阳极发生反应2Cl--2e-=Cl2↑，气体X是氯气；左室中钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室；阴极室通入c%的氢氧化钠溶液，阴极发生反应2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，阴极生成氢气和氢氧化钠，流出氢氧化钠的浓度大于通入氢氧化钠的浓度；气体Y是氢气；则燃料电池为氢氧燃料电池，通入氢气的电极为负极，通入氧气的电极为正极，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，钠离子由负极通过阳离子交换膜进入正极，正极生成氢氧化钠，则流出的氢氧化钠的浓度大于流入的氢氧化钠的浓度。 (1)根据以上分析，气体X、Y分别是Cl2、H2； (2)燃料电池中正极通入氧气，氧气得电子生成氢氧根离子，正极的电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-； (3)根据以上分析，电解池阴极生成氢氧化钠，所以a%>c%，原电池正极生成氢氧化钠，所以比校a%<b%，由大到小排序b%＞a%＞c%。 【变式4-2】(2026·浙江卓越联盟高二期中)氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的工业，电解装置的示意图如下。阳离子交换膜是一种复合高分子材料，其靠近阴极的一侧富含-COO-，可排斥阴离子，因而具有离子选择透过性。 下列说法不正确的是( ) A．电解时阳极室酸性过强可增强阳离子交换膜的选择透过性 B．电解时阳极室加盐酸控制溶液pH在2~3可以减少Cl 2的溶解损耗 C．电解反应的总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl 2↑ D．向阴极区通入O2，能够替代水中的H+获得电子，降低电解电压，减少能耗 【答案】A 【解析】精制饱和食盐水通入阳极室，氯离子在阳极放电产生氯气，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极，阴极室水在阴极放电生成氢气，同时产生氢氧根，与进入阴极的钠离子形成氢氧化钠溶液即溶液A。A项，电解时阳极室酸性过强，会结合-COO-，降低-COO-浓度，从而降低对阴离子排斥能力，故会降低阳离子交换膜的选择透过性，A错误；A项，电解时阳极室加盐酸控制溶液pH在2~3可以让氯气与水的反应Cl2＋H2OH++Cl-＋HClO逆向移动，减少Cl2的溶解损耗，B正确；C项，氯离子在阳极放电产生氯气，水在阴极放电生成氢气，故电解总反应为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl 2↑，C正确；D项，向阴极区通入O2，氧气氧化性更强，相较于氢离子更易得电子，能够替代水分子得电子，降低电解电压，减少能耗，D正确；故选A。 【变式4-3】(2025·浙江省杭州钱塘区杭州四中高二期末)某学习小组通过右侧装置模拟氯碱工业进行实验探究。请回答： (1)A物质是 (填化学式)电解NaCl溶液总反应的离子方程式为 。 (2)在阴极产生448mL气体，(标准状况)后停止实验，测得阴极室中溶液的体积为400mL，则常温下此溶液的pH= 。 (3)经分析，饱和NaCl的作用有4个，①提供Cl-，参与电极反应：②通过Na+定向移动，形成闭合网路；③生成NaOH；④ 。 (4)有同学认为，改从B处加入饱和食盐水，并改用阴离子交换膜也可实现氮碱生产。如此改变的不利之处是 (写一条即可)。 【答案】(1) H2 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- (2)13 (3)Cl2在水中存在平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO，饱和NaCl使氯离子浓度增大，平衡逆向移动，抑制Cl2与水反应 (4)会造成NaOH纯度下降，不利于实现氯碱生产 【解析】氯碱工业种，左侧电极上氯离子失电子产生氯气，为阳极，右侧水得电子产生A为氢气，电极反应式为H2O+2e-=H2↑+2OH-，故氢氧根离子浓度增大，左侧钠离子通过阳离子交换器进入右侧，产生氢氧化钠。 (1)根据分析可知，A物质是阴极电极反应的产物H2，电解NaCl溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，总反应离子方程式为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-； (2)在阴极产生448mL气体，(标准状况)后停止实验，即氢气物质的量为0.02mol，由电极反应式可知，产生OH-物质的量为0.04mol，又测得阴极室中溶液的体积为400mL，则c(OH-)=0.1mol/L，Kw=c(OH-)×c(H+)=10-14，则c(H+)=10-13mol/L，故溶液pH=13； (3)经分析，饱和NaCl的作用有4个，①提供Cl-，参与电极反应：②通过Na+定向移动，形成闭合回路；③生成NaOH；④Cl2在水中存在平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO，饱和NaCl使氯离子浓度增大，平衡逆向移动，抑制Cl2与水反应； (4)若B处加入饱和食盐水，并改用阴离子交换膜，无法阻止Cl2与OH-反应，会造成NaOH纯度下降，不利于实现氯碱生产。 ▌题型05 电解在电镀、精炼铜中的应用 1．电镀 (1)电镀：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。 (2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 (3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)： 阳极材料：镀层金属Cu，电极反应：Cu-2e-===Cu2+； 阴极材料：镀件铁制钥匙，电极反应：Cu2++2e-===Cu。 电解质溶液：Cu2+浓度保持不变。 2．电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质) 阳极材料：粗铜，电极反应：Zn-2e-===Zn2+、Cu-2e-===Cu2+； 阴极材料：纯铜，电极反应：Cu2++2e-===Cu； 电解质溶液：Cu2+浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥。 3．电冶金 (1)电冶金的原理 金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程：Mn++ne-===M。 (2)常用电解法制备的金属 电解法用于冶炼较活泼的金属，如钠、钙、镁、铝等。 (3)实例分析——冶炼金属钠 电解熔融NaCl装置示意图 阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。 总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。 【典例05】(2025·浙江绍兴高二期末)如图所示，连接2~3V的直流电源进行铁制镀件镀铜。铁制镀件在电镀前需除油、除锈处理。甲同学选用的电镀液为溶液；乙同学先往溶液加入浓氨水至溶液恰好澄清，取所得澄清液做为电镀液。下列说法不正确的是 A．除去镀件表面的铁锈先用砂纸打磨干净，再放入稀硫酸中 B．甲同学的实验中，阴极表面可发生的反应有、 C．欲检验电镀液中是否有Fe元素，可从阴极区取少量溶液于试管中，再滴入2滴溶液 D．甲、乙两同学实验完毕后，甲同学所得镀件的镀层更致密更光亮 【答案】D 【解析】要在铁制镀件上镀铜，需要铜片与电源正极相连，作阳极，其电极反应为：，铁制镀件与电源负极相连，作阴极，如为溶液，则电极反应为：；如为铜离子与溶液中的过量氨水反应生成的四氨合铜离子，使，电极反应仍然为：。铁制镀件上存在铁锈和油污，可以采用砂纸打磨的方式来除去杂质，A正确；阴极发生还原反应，可以为铜离子得到电子被还原，也可能为水电离出的氢离子得到电子被还原，B正确；溶液中的亚铁离子能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，则从阴极区取少量溶液于试管中，再滴入2滴铁氰化钾溶液可根据是否产生蓝色沉淀的现象来达到检验电镀液中是否有铁元素的实验目的，C正确；由分析可知，溶液中铜离子能与过量氨水反应生成四氨合铜离子，使溶液中铜离子浓度减小，有利于铜在阴极缓慢析出，所以是乙同学所得镀件的镀层更致密更光亮，D错误；故选D。 【变式5-1】(2026·浙江宁波市慈溪中学等校高三二模)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是( ) A．乙室电极Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+ B．隔膜为阳离子膜 C．若NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 D．电镀铜时，在CuSO4溶液(电镀液)中加入少量氨水，可使镀层光亮 【答案】C 【解析】向甲室加入足量氨水后，溶液中Cu2+与NH3结合为[Cu(NH3)4]2+，甲中Cu2+浓度降低，铜电极更易失电子，甲室的铜电极为负极，负极反应式为Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+，乙室的铜电极为正极，Cu2+得电子生成单质铜，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，甲室生成的[Cu(NH3)4]2+低温热解得到NH3和CuSO4，NH3重新通入电池内循环。A项，由分析可知，乙室电极是正极，发生还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu，A错误；B项，该电池的目的是浓缩再生CuSO4，甲室中的SO42-需要通过隔膜转移到乙室，富集CuSO4，隔膜应为阴离子交换膜，B错误；C项，该电池的电动势来源于甲、乙两室Cu2+的浓度差，若NH3扩散到乙室，乙室中的Cu2+会形成配离子[Cu(NH3)4]2+，Cu2+浓度降低，两室浓度差减小，会改变电池电动势，C正确；D项，少量氨水与CuSO4反应会生成Cu(OH)2沉淀，只有过量氨水才能生成稳定的[Cu(NH3)4]2+，使Cu2+平稳放电，得到光亮镀层，因此，加少量氨水不能达到目的，D错误；故选C。 【变式5-2】(2024·浙江省丽水市高一期末)铁钉镀铜的实验如图所示，有关说法不正确的是( ) A．砂纸打磨过的铁钉先用碱浸泡以除去油污，再用盐酸除锈 B．铁钉与直流电源正极相连，铜与直流电源负极相连，将两极平行浸入电镀液中 C．在以硫酸铜溶液为主的电镀液中加入一些氨水制成铜氨溶液，可使镀层光亮 D．电镀一段时间后，在铁钉表面可看到光亮的紫红色物质，铜片逐渐变薄 【答案】B 【解析】铁钉镀铜实验，镀件铁钉作为阴极，外接电源负极，b为负极；镀层铜作为阳极，外接电源正极，a为正极。A项，砂纸打磨过的铁钉先用碱浸泡以除去油污，再用盐酸除锈，A正确；B项，铁钉与直流电源负极相连，铜与直流电源正极相连，将两极平行浸入电镀液中，B错误；C项，在以硫酸铜溶液为主的电镀液中加入一些氨水制成铜氨溶液，可使镀层光亮，C正确；D项，电镀一段时间后，在铁钉表面生成铜单质，可看到光亮的紫红色物质，阳极铜片逐渐氧化成离子进入溶液，铜片变薄，D正确；故选B。 【变式5-3】(2026·浙江温州平阳高三选考模拟)下图甲是处理废水中的氯乙烯(CH2=CHCl)的微生物电池装置，图乙是同时利用此装置在铁上镀铜。下列说法不正确的是( ) A．该电池工作时可能需要对其进行散热处理 B．M极的电极反应为：CH2=CHCl+4H2O-10e-=2CO2↑＋Cl-+11H＋ C．理论上M极消耗0.1mol氯乙烯，则Cu电极减少6.4 g D．乙中的CuSO4溶液换成铜氨溶液可使镀层更光亮 【答案】C 【解析】甲为微生物原电池，氯乙烯在M极发生氧化反应，因此M是负极，氯乙烯中C元素的平均化合价为-1，一分子氯乙烯被氧化为二氧化碳时失去10个电子，电极方程式为：CH2=CHCl+4H2O-10e-=2CO2↑＋Cl-+11H＋，N是正极，电极方程式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O；乙为铁上镀铜，镀层金属Cu作阳极(接电源正极)，待镀铁件作阴极(接电源负极)。A项，原电池工作过程中伴随能量变化，部分化学能转化为热能，可能导致温度升高影响微生物活性，因此工作时需要散热处理，A正确；B项，M极氯乙烯失电子被氧化为CO2，配平后电极反应为：CH2=CHCl+4H2O-10e-=2CO2↑＋Cl-+11H＋，电荷、原子均守恒，B正确；C项，1 mol氯乙烯反应转移10 mol电子，因此0.1 mol氯乙烯反应转移1 mol电子；Cu电极为阳极，发生反应；Cu-2e-=Cu2+，转移1 mol电子时，溶解Cu的物质的量为0.5 mol，质量为，即Cu电极减少32 g，不是6.4 g，C错误；D项，铜氨溶液中Cu2+以络合离子形式存在，游离Cu2+浓度低，Cu沉积速率慢，能得到更均匀光亮的镀层，D正确；故选C。 ▌题型06 电解池有关计算 1．守恒关系 电路中转移的电子数 = 参与电极反应的物质得到(或失去)的电子数 = 电解质溶液中迁移的某离子的物质的量 × 该离子所带电荷数 2．计算溶液质量变化的注意事项 (1)电极产物的影响：如逸出(或吸收)气体，析出(或溶解)固体等，使溶液质量 减小 。 (2)离子迁移的影响：当有离子交换膜时，容易忽略离子通过交换膜迁移对溶液质量的影响。需注意的是，电解质溶液中迁移的某离子的数目不一定等于电极反应中消耗该离子的数目，也不一定等于电路中转移的电子数目，应根据守恒关系计算。 【典例06】(2026·浙江台州高二期末)制造尼龙－66的原料己二腈[NC(CH2)4CN]在工业上用量很大，某研究小组利用如图所示的电池作为电源电合成己二腈。 下列有关说法不正确的是( ) A．图中KOH溶液用稀硫酸代替，石墨电极a发生氧化反应 B．离子交换膜可选用阳离子交换膜 C．阴极室的电极反应为CH2=CHCN+2H＋＋2e-=NC(CH2)4CN，一段时间后，阴极室的pH增大 D．当甲烷电池中总共有0.25 mol氧气参加反应时，电解池阳极室溶液质量减少9 g 【答案】C 【解析】以甲烷燃料电池为电源，电解合成己二腈，左侧甲烷燃料电池中，通入CH4的电极为负极，电极反应为CH4+10OH--8e-=CO32-＋7H2O，通入O2的电极为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-；右侧电解池中，石墨电极b为阴极，发生还原反应生成己二腈，阴极室的电极反应为CH2=CHCN+2H＋＋2e-=NC(CH2)4CN，石墨电极为a阳极，发生氧化反应生成氧气，阳极反应为2H2O-4e-=O2↑＋4H＋。A项，图中KOH溶液用稀硫酸代替，甲烷燃料电池的仍为负极，石墨电极a仍为阳极，发生氧化反应，A不符合题意；B项，电解池阴极反应为CH2=CHCN+2H＋＋2e-=NC(CH2)4CN，消耗H+，阳极反应为2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，生成H+，可选用阳离子交换膜让H+由阳极室向阴极室迁移，补充阴极消耗的H+，B不符合题意；C项，阴极室的电极反应为CH2=CHCN+2H＋＋2e-=NC(CH2)4CN，消耗H+，H+由阳极室向阴极室迁移，补充阴极消耗的H+，阴极室c(H＋)不变，C符合题意；D项，甲烷燃料电池中总反应为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，0.25molO2参加反应时转移1mol电子；电解池阳极反应为2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，转移1mol电子时生成0.25molO2，质量8g，同时有1molH+通过阳离子交换膜进入阴极室，质量1g，阳极室溶液质量减少8g+1g=9g，D不符合题意。 【变式6-1】(2024·浙江省台州市高一期末)用电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中发生反应：Cr2O72-+6Fe2++16H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法中不正确的是( ) A．电解过程中可能有Fe(OH)3沉淀生成 B．阴极电极反应为Cr2O72-+14H＋＋6e-=2Cr3++7H2O C．电解过程中废水的pH变大 D．电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2O72-被还原 【答案】B 【解析】用电解法处理酸性含铬废水，以铁板作阴、阳极，在阳极发生反应：Fe-2e-=Fe2+，反应产生的Fe2+与溶液中Cr2O72-发生反应：Cr2O72-+6Fe2++16H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，Fe2+被氧化产生Fe3+，Cr2O72-被还原为Cr3+，由于反应消耗大量H+，使溶液pH增大，Fe3+、Cr3+都转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀而被分离除去，根据同一闭合回路中电子转移数目相等。A项，Fe为阳极，由于Fe是活性电极，会发生氧化反应：Fe-2e-=Fe2+，反应产生的Fe2+与溶液中Cr2O72-又发生反应：Cr2O72-+6Fe2++16H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，Fe2+被氧化产生Fe3+，Cr2O72-被还原为Cr3+，由于反应消耗大量H+，使溶液pH增大，Fe3+、Cr3+都转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀，故电解过程中可能有Fe(OH)3沉淀生成，A正确；B项，电解时在阴极上是溶液中的H+得到电子被还原产生H2， 阴极电极反应式为2H++2e-=H2↑，B错误；C项，阴极上的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，氢离子在阴极被消耗，在反应Cr2O72-+6Fe2++16H+=2Cr3++6Fe3++7H2O中也消耗氢离子，所以反应过程中溶液中的氢离子浓度减小，溶液pH增大，C正确；D项，电路中每转移12 mol电子，就会有6 mol Fe2+生成，根据反应Cr2O72-+6Fe2++16H+=2Cr3++6Fe3++7H2O可知：最多有1 mol Cr2O72-得到电子被还原，D正确；故合理选项是B。 【变式6-2】(2026·浙江杭州十四中选考考前模拟)传统工业中，己二酸是以苯为原料经热催化加氢和硝酸氧化两步法制备。我国科学家提出了以KA油(环己醇与环己酮混合物)为原料经电解合成己二酸的新方法，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( ) A．和传统工业相比，电解合成法具有反应步骤少、无氮氧化物排放等优点 B．a极发生的电极反应之一为+3H2O-6e-=HOOC(CH2)4COOH+6H+ C．该装置工作一段时间后，b极区pH不变 D．每生产1 mol己二酸，理论上同时得到标准状况下67.2LH2 【答案】D 【解析】由图可知，a极由KA油电解得到己二酸，发生氧化反应，为阳极，电极反应为+3H2O-6e-=HOOC(CH2)4COOH+6H+，或为+3H2O-8e-=HOOC(CH2)4COOH+8H+，b为阴极，电极的反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH- 。A项，和传统工业相比不需要用硝酸，故电解合成法具有反应步骤少、无氮氧化物排放等优点，A正确；B项，根据分析可知，a极发生的电极反应之一为+3H2O-6e-=HOOC(CH2)4COOH+6H+，B正确；C项，该装置工作一段时间后，阳极转移电子数等于生成的氢离子数目，进入到阴极，等于生成的氢氧根数目，故b极区pH不变，C正确；D项，每生产1mol己二酸，理论上转移的电子数目介于6mol~8mol之间，同时得到标准状况下H2略大于67.2L，D错误；故选D。 【变式6-3】(2026·浙江台州一中高三6月选考适应性考试)电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，工作原理如图1所示。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定。下列说法不正确的( ) A．离子交换膜应该选择阳离子交换膜 B．阳极的电极反应式为：Fe+8OH--6e-=FeO42-＋4H2O C．由图2可知，N点Na2FeO4浓度低是由于Fe+8OH--6e-=FeO42-＋4H2O过高，铁电极上可能有Fe(OH)3生成 D．电解产生6.72LH2(标况)时，电路中转移电子数目为0.6NA 【答案】A 【解析】图1中，Fe电极为阳极，此处Fe被氧化为Na2FeO4，阳极式为Fe+8OH--6e-=FeO42-＋4H2O；Ni为阴极，此处水中的H+被还原为H2，阴极式为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-；则中间的离子交换膜为阴离子交换膜，OH-经交换膜从右侧进入左侧。A项，结合分析知，OH-经交换膜从右侧进入左侧，中间的离子交换膜为阴离子交换膜，A错误；B项，结合分析知，阳极处Fe被氧化为Na2FeO4，阳极式为Fe+8OH--6e-=FeO42-＋4H2O，B正确；C项，Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，M点对应的c(OH−)低，Na2FeO4稳定性差；N点对应的c(OH−)过高，铁电极上可能有Fe(OH)3生成而使Na2FeO4产率降低，C正确；D项，6.72LH2的物质的量为0.3mol，结合阴极式2H2O+2e-=H2↑＋2OH-可知2e-~H2，则电路中转移电子数目为0.6NA，D正确；故选A。 ▌题型07 原电池、电解池综合考查 原电池、电解池综合考查，通常是串联电化学装置 1、无外接电源时，多池串联装置中必有一个装置是原电池，其他装置为电解池。一般情况下，原电池中金属活动性较强的电极为负极，与之相连的为阴极。 2、有外接电源时，串联的多个装置都是电解池，与电源负极相连的是阴极，与电源正极相连的是阳极，所有电解池同侧电极的极性相同。当外接电源正、负极不明显时，要结合各装置中的现象进行判断。 【典例07】(2026·浙江温州十校高二期中联考)微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图1所示，并利用此电池为电源模拟电化学降解NO3-，其原理如图2所示。下列说法不正确的是( ) A．电解过程中，Pt电极为电解池的阳极 B．燃料电池工作时，电极A的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O C．燃料电池工作时，电子由B极经电解质溶液流向A极 D．理论上，图1中每生成1molCO2，图2中生成标准状况下N2的体积是8.96L 【答案】C 【解析】图1(微生物燃料电池)：葡萄糖在负极(B)氧化为CO2，电极反应式为：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑＋24H+，O2在正极(A)还原为H2O，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O，实现化学能转电能。图2(电解池)：利用燃料电池供电，NO3-在阴极(Ag-Pt电极)被还原为N2，电极反应式为：2NO3-+12H++10e-=N2↑＋6H2O。A项，图2中NO3-在阴极(Ag-Pt电极)被还原为N2，故Pt电极为阳极，连接电源正极，A不符合题意；A项，燃料电池正极(A)发生还原反应，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O，B不符合题意；C项，燃料电池工作时，电子只能通过导线(用电器)传递，不能通过电解质溶液(溶液中靠离子导电)，C符合题意；D项，图1中每生成1molCO2，转移电子数目为4 NA，根据串联电路中得失电子相等，此时图2中生成，标准状况下N2的体积是，D不符合题意；故选C。 【变式7-1】(2025·浙江省嘉兴市高三基础测试)以Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法不正确的是( ) A．X为H2，Y为NaBr，Z为O2 B．电极b连接电源正极 C．电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑ D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z) ：n(Br-)=3∶2 【答案】A 【解析】电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成BrO3-，电极b为阳极，电极反应为Br--6e-+3H2O=BrO3-+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H2↑；电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑；催化循环阶段BrO3-被还原成Br-循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。A项，电解过程中消耗H2O和Br-，而催化阶段被还原成Br-循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，Y为H2O，电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H2↑，X为H2，催化循环阶段BrO3-被还原成Br-循环使用、同时生成Z为O2，A错误；B项，电极b为阳极，连接电源正极，B正确；C项，电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑，C正确；D项，催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成1mol Br-得到6mol电子，O元素的化合价由-2价升至0价，生成1molO2失去4mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2) ：n(Br-)=6∶4=3∶2，D正确；故选A。 【变式7-2】(2026·浙江金华十校高三模拟考试)某科研团队设计了一种创新性的金属钛冶炼工艺，模拟装置如图所示。 已知：①生产前需向阳极室加入NaCl并控温600℃，超导陶瓷只允许通过。部分物质的熔点、沸点如下： 物质 NaCl TiCl4 Ti TiC Na 熔点/℃ 800.8 1668 3140 98 沸点/℃ 136 883 ②题给条件下金属单质与CO2、CO不发生反应。冶炼钛的主要反应是： 反应Ⅰ：TiO2(s)+2C(s)＋2Cl2(g)TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH1＝-45.5kJ·mol−1 反应Ⅱ：4Na(l)+TiCl4(l)=4NaCl(l)+Ti(s) (1)加一定量CaCl2，使NaCl在600℃时就呈易于流动的熔融态，TiCl4(g)经加压溶入阴极室中的熔融NaCl，与Na发生反应Ⅱ。 ①阴极的电极反应式为______。 ②加CaCl2的好处是______。 ③反应Ⅱ结束后，通过______(填写操作名称)分离出Ti，熔融NaCl循环利用。 【答案】(1)Na++e-=Na 降低NaCl熔融温度；降低体系温度，提高TiCl4平衡产率 过滤 【解析】(1)①由题可知，超导陶瓷只允许Na+通过，阴极只有Na+，发生还原反应，化合价降低，电极反应式为Na++e-=Na。②由题可知，加入CaCl2之后，NaCl在600℃时就呈易于流动的熔融态，但NaCl的熔点为800.8℃；所以CaCl2的作用就是降低NaCl变成熔融态的温度。而生成TiCl4的反应为放热反应，所以也有利于该反应的平衡正向移动，提高TiCl4的产率。③反应Ⅱ结束后，只有Ti是固体，其余都是液态，所以可通过过滤将其分离出来。 【变式7-3】(2024·浙江省杭师大附中高一期末)镍氢电池广泛用于油电一体的混合动力汽车，该电池材料的回收利用也成为研究热点。 Ⅰ.某品牌镍氢电池的总反应为，其中，MH为吸附了氢原子的储氢合金。图1为该电池放电时的工作原理示意图。 (1)混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。 ①电极A是 (填“正极”或“负极”)。 ②正极的电极反应式为 。 (2)混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电，此时电极A附近的pH (填“变大”“不变”或“变小”) Ⅱ.该品牌废旧镍氢电池回收过程中，金属镍的转化过程如下： 转化过程中所用H2SO4和NaOH溶液通过电解Na2SO4溶液获得，装置如图2。 已知：阴离子交换膜可选择性透过阴离子，阳离子交换膜可选择性透过阳离子。 (3)图2中，电极C为电解池的 (填“阴极”或“阳极”)。 (4)产生H2SO4的是 (填“甲池”“乙池”或“丙池”)，结合化学用语说明产生H2SO4的原理： 。 (5)回收该品牌废旧镍氢电池过程中，在阴极收集到气体134.4L(标准状况下)，理论上最多可回收得到Ni(OH)2的质量为 。 【答案】(1)负极 H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH- (2)变大 (3)阳极 (4)甲 电极C为该电解池的阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-= O2↑+4H+，生成H+，同时SO42-通过阴离子交换膜进入甲池，产生H2SO4 (5)558 【解析】(1)①由电池中电子流向可知，电极A是负极；②镍氢电池的总反应为，正极NiOOH得电子发生还原反应，电极方程式为：H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH-。(2)电池充电时A是阴极，由可知，充电时M得电子生成MH，电极方程式为：H2O+M+e-=MH+OH-，此时电极A附近的氢氧根浓度增大，pH变大。(3)电解池中阳离子向阴极移动，由Na+的流向可知，电极D为阴极，电极C为阳极。(4)电极C为该电解池的阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-= O2↑+4H+，生成H+，同时SO42-通过阴离子交换膜进入甲池，产生H2SO4的是甲池。(5)电解过程中，H2O在阴极得到电子生成H2，电极方程式为：2H2O+2e-= H2↑+2OH-，在阴极收集到H2的体积为134.4L(标准状况下)，物质的量为，转移电子12mol，则在阳极生成6molH2SO4，则生成6molNiSO4，最终得到6mol Ni(OH)2，质量为6mol×93 g·molˉ1=558g。 第 1 页 共 7 页 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $