4.2 电解池（8大题型专练，黑吉辽蒙专用） 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 电解池概念及组成 题型02 电解原理的理解及判断 题型03 电极产物的判断及电极反应式书写 题型04 电解后溶液复原的方法 题型05 电解的有关计算 题型06 电解在氯碱工业中的应用 题型07 电镀、电解精炼与电冶金 题型08 原电池、电解池综合考查 ▌题型01 电解池概念及组成 （1）电解是电流通过电解质溶液而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程； （2）电解池是将电能转化为化学能的装置； （3）构成条件为：必须连接有直流电源，要有电极(阴、阳极)，以及电解质溶液或熔融电解质。 （4）阴、阳两极的判断 【典例1】下列关于电解池的说法中，正确的是 A．电解池是将化学能转化为电能的装置 B．电解池中，阳极发生还原反应 C．电解池中，阴极发生氧化反应 D．电解水时，阳极产生氧气，阴极产生氢气 【答案】D 【详解】A．电解池是将电能转化为化学能的装置，将化学能转化为电能的装置为原电池，A错误； B．电解池中阳极发生失电子的氧化反应，还原反应在阴极发生，B错误； C．电解池中阴极发生得电子的还原反应，氧化反应在阳极发生，C错误； D．电解水时，阳极失电子生成，阴极得电子生成，因此阳极产生氧气，阴极产生氢气，D正确； 故选D。 【变式1-1】下列关于电解溶液（如图所示）的说法中，正确的是。 A．阴极的电极反应： B．阳极有无色气体产生 C．电解过程中，向阴极移动 D．总反应为： 【答案】A 【详解】A．阴极连接电源负极，发生还原反应，氧化性更强的优先得电子生成，电极反应式为，A正确； B．阳极发生氧化反应，失电子生成黄绿色的，并非无色气体，B错误； C．电解池中阴离子向阳极移动，故向阳极移动，而非阴极，C错误； D．给出的式子是的电离方程式，电解总反应为，D错误； 故答案选A。 【变式1-2】关于原电池和电解池，下列说法错误的是 A．原电池中正极发生还原反应 B．原电池工作时，电子从负极经电解质溶液流向正极 C．电解池中电解质可以是熔融状态，也可以是水溶液 D．直流电源是电解池工作的必要条件 【答案】B 【详解】A．原电池正极得到电子，元素化合价降低，发生还原反应，A正确； B．原电池工作时，电子从负极经外电路（导线）流向正极，电子无法在电解质溶液中移动，电解质溶液依靠阴阳离子定向移动导电，B错误； C．电解池的电解质既可以是水溶液，也可以是熔融状态的离子化合物，例如电解饱和食盐水使用水溶液电解质，电解熔融氧化铝制备铝使用熔融态电解质，C正确； D．电解池是将电能转化为化学能的装置，必须外接直流电源驱动反应发生，因此直流电源是电解池工作的必要条件，D正确； 故答案选B。 【变式1-3】某同学按图示装置进行实验探究，电极材料为石墨，下列说法正确的是 A．电极N为阴极，电极上有红色物质生成 B．电极M为正极，电极上有气体产生 C．一段时间后，溶液质量增加 D．该装置是将化学能转化为电能 【答案】A 【详解】A．电极N与电源负极相连，为电解池的阴极，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，电极上有红色物质生成，故A正确； B．电极M与电源的正极相连，为电解池的阳极，电解材料为石墨，所以此极为溶液中的氯离子放电，电极反应式为：2Cl--2e- =Cl2↑，电极上有气体产生，故B错误； C．有电源，装置为电解池，电极材料为石墨，所以电极不放电，相当于电解氯化铜，溶质会减少，一段时间后，溶液质量减少，故C错误； D．该装置为电解池，将电能转化为化学能，故D错误； 答案选A。 ▌题型02 电解原理的理解及判断 （1）电解池的工作原理 电解过程可以看作外接电源提供的电能，借助电解池将还原剂的电子转移给了氧化剂。图示如下： [注意]　原电池装置和电解池装置的最大区别是有无外接直流电源，有外接直流电源的是电解池。 （2）电子流向、离子的移动方向的判断 在电解池中电子流向：电子由电源的负极→电解池的阴极，再由电解质溶液→电解池的阳极→电源正极。 溶液中离子的移动方向：溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 【典例2】（25-26高二上·辽宁锦州·期末）应用甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3均为石墨)研究电化学原理，电解质溶液都是足量的。下列说法正确的是 A．甲装置将电能转化为化学能，乙装置将化学能转化为电能 B．锌片、铁片上都发生氧化反应 C．C1上和C3上放出的气体相同，铜片和铁片上放出的气体也相同 D．甲装置中溶液的pH逐渐升高，丙装置中溶液的pH逐渐降低 【答案】C 【详解】A．甲装置为原电池，将化学能转化为电能；乙装置为电解池，将电能转化为化学能，A错误； B．锌片在甲装置（原电池）中作负极，发生氧化反应；铁片在丙装置（电解池）中为阴极，发生还原反应（H2O得电子生成H2），并非氧化反应，B错误； C．C1（乙装置阳极）和C3（丙装置阳极）均为Cl⁻失电子生成Cl2；铜片（甲装置正极）上发生反应，铁片（丙装置阴极）发生反应，均生成H2，C正确； D．甲装置反应消耗H+，溶液pH升高；丙装置电解饱和NaCl生成NaOH，溶液pH升高，D错误； 故选C。 【变式2-1】（25-26高二上·黑龙江绥化·期末）某同学按下图所示的装置进行电解实验。下列说法不正确的是 A．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出 B．电解过程中，铜电极上有H2产生 C．电解初期，主反应方程式为：Cu+H2SO4CuSO4+H2↑ D．电解初期，H+的浓度不断减小 【答案】B 【分析】据图可知，该装置为电解池；初始阶段，阳极铜失电子生成铜离子，电极反应式为，阴极硫酸电离的氢离子得电子生成氢气，电极反应式为，总反应方程式为，据此作答。 【详解】A．依据分析，石墨电极是阴极，开始时电极反应式为，一段时间后，铜离子浓度增大，铜离子在阴极得电子，电极反应式为，即石墨电极上有铜析出，A正确； B．初始阶段，铜电极与电源正极相连作阳极，铜失电子生成铜离子，即铜电极上不会有H2产生，B错误； C．依据分析，电解初期总反应为，C正确； D．依据分析，电解初期，阴极电极反应式为，即氢离子的浓度不断减小，D正确； 故答案选B。 【变式2-2】某同学欲完成反应：，设计了下列四个实验，你认为可行的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．该装置为电解池，C为阳极，阳极失电子生成，Ag为阴极，得电子生成，总反应为，不符合目标反应，A错误； B．该装置为电解池，Pt为阳极，阳极失电子生成，Ag为阴极，得电子生成，总反应为，不符合目标反应，B错误； C．该装置为电解池，Ag为阳极，电极反应为，C为阴极，电极反应为，总反应为，符合目标反应，C正确； D．该装置为电解池，Fe为阳极，电极反应为，C为阴极，电极反应为，总反应为，不符合目标反应，D错误； 故选C。 【变式2-3】某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法错误的是 A．电解过程中，铜电极上有产生 B．电解一段时间后溶液pH变大 C．电解一段时间后，石墨电极上有铜析出 D．整个电解过程中，的浓度基本不变 【答案】A 【详解】A．铜电极为电解池阳极，活性阳极优先发生氧化反应，无产生，A错误； B．电解初期阴极反应为，浓度降低，溶液变大，B正确； C．电解一段时间后溶液中浓度升高，得电子能力强于，阴极（石墨电极）发生反应，有铜析出，C正确； D．不参与电极反应，溶液体积变化可忽略，故浓度基本不变，D正确； 故选A。 ▌题型03 电极产物的判断及电极反应式书写 1.离子放电顺序 放电：阳离子得到电子或阴离子失去电子。离子放电的顺序取决于离子的本性，也与离子浓度和电极材料有关。 （1）阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等) 阳极：溶液中常见阴离子放电顺序（失电子能力） S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子 （2）阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等) 阳极：电极本身先放电，电极反应式为M－ne－===Mn＋ （3）阴极与电极材料无关：溶液中常见阳离子放电顺序:阳离子得电子能力 Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… 2.电极反应式书写一般步骤 （1）判断电极材料 （2）明确溶液中的离子种类 （3）判断阴阳离子的放电顺序 （4）根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物 （5）阴极+阳极反应式 = 总反应式 3.电解池中电极反应式书写的关键点 （1）写出电极反应式，要注意遵循原子守恒、电荷守恒和得失电子守恒。 （2）书写电解池中电极反应式时，强电解质以实际放电的离子表示，弱电解质写成化学式。 （3）酸性溶液中不能出现OH－，碱性溶液中不能出现H＋。 【典例3】（24-25高二上·黑龙江绥化·阶段检测）电解与的混合溶液(惰性电极)，阴极上和阳极上最先析出的物质为 A．和 B．和 C．和 D．和 【答案】B 【详解】A．阴极阳离子放电顺序为，最先析出的是不是，A错误； B．阴极氧化性最强，优先得电子析出；阳极阴离子放电顺序为，优先失电子析出，B正确； C．阴极最先析出，阳极最先析出，均不是和，C错误； D．阳极还原性强于，优先反应析出不是，D错误； 故选B。 【变式3-1】（25-26高二上·辽宁抚顺·期末）一种以H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置如图所示。该装置工作时(两电极均为惰性电极)，下列说法错误的是 A．若工作电源为铅酸蓄电池，则b电极应与PbO2电极相连 B．a电极上的电极反应式为： C．每生成1.7 g NH3，同时消耗0.05 mol N2 D．若将a电极材料换成相同形状的Na，理论上不能获得O2 【答案】A 【分析】由图可知，与直流电源正极相连的电极a为电解池的阳极，氧离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为：，电极b为阴极，水蒸气作用下氮气在阴极得到电子发生还原反应生成氨气和氧离子，电极反应式为：N2+6e-+3H2O=2 NH3+3O2-。 【详解】A．由分析可知，与直流电源正极相连的电极a为电解池的阳极、电极b为阴极，二氧化铅电极是铅酸蓄电池的正极、铅电极为负极，则工作电源为铅酸蓄电池时，b电极应与铅电极相连，A错误； B．由分析可知，与直流电源正极相连的电极a为电解池的阳极，氧离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为：，B正确； C．由分析可知，电极b为阴极，水蒸气作用下氮气在阴极得到电子发生还原反应生成氨气和氧离子，电极反应式为：N2+6e-+3H2O=2NH3+3O2-，则反应生成1.7 g氨气时，消耗氮气的物质的量为：×=0.05 mol，C正确； D．由分析可知，与直流电源正极相连的电极a为电解池的阳极，则将a电极材料换成相同形状的金属钠时，还原性强于氧离子的钠会在阳极失去电子发生氧化反应生成钠离子，理论上不可能生成氧气，D正确； 故选A。 【变式3-2】背靠背式电解池可用于电化学合成氨，如图。下列说法正确的是 A．阳极反应： B．外电路电子由b流向a C．每生成，消耗 D．经交换膜从右向左移动 【答案】D 【分析】该装置为阴离子交换膜电解池，右侧通入与生成，氮元素化合价从0降低至-3，发生得电子的还原反应，因此右侧电极为阴极，连接电源负极b，阴极反应为；左侧电极为阳极，连接电源正极a，在阳极失电子发生氧化反应，阳极反应为，总电解反应为； 【详解】A．阳极是失去电子生成氧气，正确电极反应式为，A错误； B．右侧转化为，N元素化合价降低发生得电子的还原反应，故右侧为阴极，b为电源负极，a为电源正极，外电路电子只能在导线中移动，路径为b流向阴极、阳极流向a，不存在b直接流向a的路径，B错误； C．根据总反应，生成消耗，则生成 仅消耗，C错误； D．电解池通用规律为阴离子向阳极移动，阳极在装置左侧，体系中迁移的阴离子可穿过阴离子交换膜，因此从阴极区向阳极区移动，D正确； 故选D。 【变式3-3】用如图装置完成电解实验，对实验现象的解释或推测合理的是 A．a处的试纸变红 B．b电极是正极 C．a处发生的电极反应： D．b处发生的电极反应： 【答案】D 【分析】由图可知，b处与电源正极相连，b为阳极，a与电源负极相连，可知铁棒为阴极，电解饱和食盐水，阴极生成氢气，阳极生成氯气，以此来解答。 【详解】A．实验相当于电解饱和氯化钠溶液，a作为阴极，氢离子放电后浓度降低，使氢氧根浓度增大，碱性增强，故使pH试纸变蓝，故A错误； B．b处与电源正极相连，b为阳极，故B错误； C．a与电源负极相连，可知铁棒为阴极，电解饱和食盐水，阴极生成氢气，发生的电极反应： ，故C错误； D．b处与电源正极相连，b为阳极，氯离子放电生成氯气，发生的电极反应：，故D正确； 故答案选：D。 ▌题型04 电解后溶液复原的方法 恢复电解质溶液的原则： （1）依据元素守恒，溶液体系中损失什么就加什么。 （2）一般加入阴极产物与阳极产物反应生成的化合物。 若两极产物分别是H2和Cl2，则应通入HCl气体；若两极产物本别是Cu和O2，则应加入CuO，而不能加入Cu(OH)2。 【典例4】用惰性电极电解下列溶液，电解结束后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同，应为电解水型的电解，电解时阳极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极反应为：4H++4e-=2H2↑，可为电解含氧酸溶液、强碱溶液或活泼金属的含氧酸盐溶液。 【详解】A．电解溶液，阴极析出铜，阳极生成氯气，要使溶液恢复到原来的浓度，应加入CuCl2，故A不符； B． 电解AgNO3，阴极析出Ag，阳极生成O2，要使溶液恢复到原来的浓度，应加入Ag2O，故B不符；     C． 电解溶液，阳极生成氧气，阴极生成氢气，实际为电解水，电解后加入水可恢复到原来的浓度，故C符合； D． 电解KCl溶液，生成KOH、H2、Cl2，加水显然不能恢复电解前的状态，应通入适量的HCl气体，故D不符； 故选C。 【变式4-1】用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是 A．AgNO3 [AgNO3] B．NaOH   [H2O] C．KCl     [KCl] D．CuSO4 [Cu(OH)2] 【答案】B 【详解】A项，4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3脱离反应体系的物质是4Ag＋O2，相当于2Ag2O，所以应当加入适量Ag2O才能复原(加入AgNO3，会使NO3－的量增加)； B项，2H2O2H2↑＋O2↑ 脱离反应体系的是2H2＋O2，相当于2H2O，加入适量水可以复原； C项，2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑ 脱离反应体系的是H2＋Cl2，相当于2HCl，应通入适量HCl气体才能复原(加入盐酸时，同时也增加了水)； D项，2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑ 脱离反应体系的是2Cu＋O2，相当于2CuO，加入适量CuO可以复原； 答案为B。 【变式4-2】甲、乙两同学，均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液，各通电一段时间后，甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1 mol CuO和0.1 mol Cu(OH)2，都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为 A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4 【答案】B 【详解】惰性电极电解硫酸铜溶液，遵循“析出什么补什么”的复原原则：甲加入即可复原，说明电解仅析出和，生成时，转移电子；乙加入才可复原，可拆写为，说明除析出（转移电子）外，还额外电解了，电解水转移电子，乙总转移电子为，二者转移电子物质的量之比为，故选B。 【变式4-3】用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的某种纯净物(括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是 A．KCl(HCl) B．H2SO4(H2O) C．AgNO3(HNO3) D．CuSO4(CuCO3) 【答案】C 【详解】A．电解溶液时，阳极放电生成，阴极放电生成，脱离体系的物质为等物质的量的和，相当于，加入括号内的可使溶液恢复原成分和浓度，A不符合题意； B．电解溶液的本质是电解水，阳极放电生成，阴极放电生成，脱离体系的物质为的组成元素，加入括号内的可恢复原溶液，B不符合题意； C．电解溶液时，阳极放电生成，阴极放电生成，脱离体系的物质为和，相当于，加入括号内的仅补充了、、元素，缺少元素，无法使溶液恢复原成分和浓度，C符合题意； D．电解溶液时，阳极放电生成，阴极放电生成，脱离体系的物质为和，相当于；加入括号内的时，与电解生成的反应生成、和，逸出，实际相当于加入等物质的量的，可使溶液恢复原成分和浓度，D不符合题意； 故选C。 ▌题型05 电解的有关计算 1．电解的有关计算常用方法 (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、相同电荷量等类型的计算，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：根据得失电子守恒关系找到已知量与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。 2．电解过程中计算步骤 (1)根据与电源的连接情况或实验现象，准确判断电极上发生氧化还原反应的类型和电极名称。 (2)准确写出电极反应式。 (3)根据题目所给条件和所要求解的问题，使用上述合适的方法建立等量关系求解。 【典例5】（25-26高二上·辽宁大连·阶段检测）我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气。电化学反应机理如图所示。下列说法错误的是 A．电极为阴极 B．阳极的电极反应式为 C．电解的总反应为 D．标准状况下每分解的电极产生的物质的量为 【答案】D 【分析】由图知，碳酸根离子在Ni电极上发生还原反应生成C，则Ni为阴极，阴极反应为；Ni-YSZ电极为阳极，是CH4失电子生成氢气和CO2，阳极反应为：CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2，据此分析。 【详解】A．由分析可知，Ni-YSZ电极为阳极，Ni电极为阴极，故A正确； B．Ni-YSZ电极为阳极，阳极处甲烷失电子生成氢气和二氧化碳，阳极反应为：CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2，故B正确； C．结合分析，根据阴极式和阳极式知，该电解过程的总反应为，故C正确； D．标准状况下，每分解33.6L(1.5mol)的甲烷，根据阳极的电极反应式，电路中共转移6mol电子，则Ni电极产生O2-的物质的量为=4.5mol，故D错误； 故选D。 【变式5-1】（25-26高二上·黑龙江大庆·期末）由于存在同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池。利用浓差电池电解硫酸钠溶液可以制得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钠，其装置如图所示(a、b电极均为石墨电极，已知：溶液为溶液；溶液为溶液，当溶液、中相同时即停止放电)。下列说法正确的是 A．电池放电过程中为正极，电极反应式为 B．电极为电解池阴极，电极反应式为 C．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得 D．电池从开始工作到停止放电，理论上可制得标准状况下44.8 L气体 【答案】C 【分析】浓差电池为同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池，溶液B浓度大故Ag(2)为正极，电极反应为，Ag(1)为负极，电极反应为，溶液B中的硝酸根离子由右池透过阴离子交换膜进入左池；a极与正极相连为阳极，发生氧化反应，电极反应式为，硫酸根离子透过交换膜c进入阳极区（a区），故c为阴离子交换膜，b极与负极相连为阴极，电极反应式为，钠离子透过交换膜d进入阴极区（b区）故d为阳离子交换膜，据此作答。 【详解】A．由分析可知Ag(1)为负极，电极反应为，故A错误； B．由分析可知a极与正极相连为阳极，发生氧化反应，电极反应式为，故B错误； C．浓差电池中左右两边溶液中浓度相同时，电池停止工作，溶液A中，溶液B中，放电时A中增加，B中减少，当物质的量为时，停止放电，此时B中减少，电路中转移电子数为1.5mol，由b极电极反应式：，可知生成氢氧化钠1.5mol，质量为，故C正确； D．a极反应为，b极电极反应式：，同时由C项分析可知，电池停止工作时电路中转移电子数为1.5mol，根据得失电子守恒，a极产生氧气的物质的量为：，b极产生氢气的物质的量为：，故总的气体体积为（标况下），故D错误； 故答案选C。 【变式5-2】利用电还原产生的氧化石油化工副产物制备，装置如图所示。电解过程中，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。下列说法错误的是 A．极反应式为 B．双极膜中解离的向极方向迁移 C．理论上，生成时，极上消耗 D．电解一段时间，电极反应消耗与生成的质量比为2∶1 【答案】C 【分析】该装置为电解池，双极膜将槽体分隔为a极室、b极室，双极膜解离出和，阳离子向阴极（a极）移动、阴离子向阳极（b极）移动；b极发生失电子的氧化反应析出，故b为阳极、接电源正极；a为阴极，通入得电子生成，生成的再与进料在碱性体系中发生氧化还原反应，最终得到目标产物，阳极持续生成，阴极持续消耗用于制备，电极反应为：阳极（b极）：；阴极（a极）：；氧化制备反应：，据此分析。 【详解】A．由上述分析知b极为阳极，电解液为碱性溶液，在阳极失电子生成，反应式符合阳极氧化规律，A正确； B．电解池中阳离子向阴极定向移动，a极为阴极，因此双极膜解离的向a极方向迁移，B正确； C．由上述分析可得如下转化关系：，生成时，需要消耗，而非，C错误； D．阴极每消耗生成（对应转移电子），阳极转移电子时仅生成，因此电极反应消耗与生成的质量比为，D正确； 故选C。 【变式5-3】用石墨作电极，电解溶液，下列说法错误的是 A．A电极附近的溶液变为红色 B．b试管及对应烧杯盛放的是饱和食盐水 C．当电路中通过0.002 mol电子时，产生气体总体积为44.8 mL D．B极的电极反应式为 【答案】C 【分析】由图中电源符号及导线连接可知，A极与电源负极相连，是阴极；B极与电源正极相连，是阳极。石墨作电极电解NaCl溶液时，阴极发生还原反应：；阳极发生氧化反应：。生成的氢气沿左侧导管进入a试管，氯气沿右侧导管进入b试管。 【详解】A．A极是阴极，电解液中滴有酚酞。阴极反应为，使A极附近溶液中的浓度增大，溶液呈碱性，酚酞变红，A正确； B．B极是阳极，产生的氯气沿右侧导管进入b试管。氯气在饱和食盐水中的溶解度较小，可用排饱和食盐水法收集，因此b试管及对应烧杯盛放饱和食盐水，B正确； C．溶液中原有氯离子的物质的量为。根据两极反应，电路中通过0.002 mol电子时，阳极消耗0.002 mol氯离子，氯离子尚未耗尽；阴极生成氢气、阳极生成氯气，二者的物质的量分别为，气体总物质的量为。若在标准状况下，气体总体积为，但题目未给出气体所处的温度和压强，不能确定其总体积为44.8 mL，C错误； D．B极与电源正极相连，是阳极，氯离子在该极失去电子生成氯气。每生成1个氯分子，需由2个氯离子共失去2个电子，因此电极反应式为，D正确； 故选C。 ▌题型06 电解在氯碱工业中的应用 1．电解饱和食盐水的原理 （1）通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 （2）通电后： ①移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－比OH－容易失去电子，被氧化成氯气。 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ (氧化反应) ②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中H＋是由水电离产生的。 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ (还原反应) ③总反应： 化学方程式为：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式为：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 2．氯碱工业生产流程 烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。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。 【典例6】（24-25高二上·辽宁丹东·期末）氯碱工业的原理示意图如图所示。下列说法中错误的是 A．电势： B．阳极的电极反应式为 C．通过阳离子交换膜由左向右移动 D．通电一段时间后，阴极区pH升高 【答案】A 【分析】根据氯碱工业原理分析可知，M极为电源正极，N极为电源负极，与M极相连的为电解池的阳极，发生的电极反应为：，与N极相连的为电解池的阴极，发生的电极反应为：，据此分析作答。 【详解】A．由分析可知M为电源正极，N为电源负极，电源正极电势高于负极，故电势极极，A错误； B．由分析可知阳极区失电子生成，电极反应式为，B正确； C．电解池中阳离子向阴极移动，为阳离子，由左（阳极区）通过阳离子交换膜向右（阴极区）移动，C正确； D．由分析可知阴极发生反应，生成，浓度增大，pH升高，D正确； 故选A。 【变式6-1】氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水的原理如图所示。下列说法正确的是 A．电子从电极A经溶液流向电极B B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．饱和溶液从处进，溶液从处出 D．电极A为阳极，发生还原反应生成氯气 【答案】C 【分析】氯碱工业中的总反应为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；电解池中阳极失电子发生氧化反应，氯碱工业中Cl2为氧化产物，所以电极A为阳极，电极B为阴极，据此作答。 【详解】A．电子不会经过溶液，只会在外电路，故A错误； B．阳极发生的反应式为，阴极：；为了防止生成的氯气与氢氧化钠发生反应，氢氧化钠要从口流出，所以要防止流向阳极即电极，该离子交换膜为阳离子交换膜，故B错误； C．根据B选项的分析可知饱和从处进，溶液从处出，故C正确； D．根据分析可知电极为阳极，发生氧化反应生成氯气，故D错误； 故选：C。 【变式6-2】如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是 A．该装置是将电能转化为化学能 B．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气 C．该离子交换膜可以起到隔离两极产物，保障生产安全的作用 D．装置中发生反应的离子方程式为 【答案】D 【分析】该电解饱和食盐水的装置中，阳极接电源正极，发生氧化反应：；阴极接电源负极，发生还原反应：，据此分析。 【详解】A．该装置为电解池，电解池是将电能转化为化学能的装置，A正确； B．①连接电源正极作阳极，电极反应为，出口①处生成氯气；②连接电源负极作阴极，电极反应为，出口②处生成氢气，B正确； C．该离子交换膜为阳离子交换膜，可阻止阳极产生的和阴极产生的混合发生爆炸，也避免与由阴极生成后迁移到阳极的反应，起到隔离两极产物、保障生产安全的作用，C正确； D．电解饱和食盐水的反应物为和，正确离子方程式为，选项中反应物写不符合反应事实，D错误； 故答案选D。 【变式6-3】关于氯碱工业的叙述错误的是 A．阳极产生，阴极产生 B．电解饱和食盐水时，向阴极移动 C．阴极区溶液pH增大 D．可用湿润的淀粉KI试纸检验阴极产物 【答案】D 【详解】A．氯碱工业电解饱和食盐水时，阳极失电子生成，阴极水电离出的得电子生成，A正确； B．电解池中阳离子向阴极移动，为阳离子，故向阴极移动，B正确； C．阴极不断被消耗，促进水的电离，阴极区浓度升高，溶液增大，C正确； D．湿润的淀粉试纸用于检验氧化性气体，但是阳极产物，阴极产物为，无法用该试纸检验氢气，D错误； 故选D。 ▌题型07 电镀、电解精炼与电冶金 1．电镀与电解精炼 电镀是一种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。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 装置 电镀 精炼 阳极材料 镀层金属Cu 粗铜(含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件金属Fe 纯铜 阳极反应 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等 阴极反应 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 溶液变化 硫酸铜溶液浓度保持不变 Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥 2．电冶金——Al、Mg的冶炼 电极反应 总反应 铝 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：Al3＋＋3e－===Al 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 镁 阳极：2Cl－－2e－=== Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ [注意](1)冶炼铝时，用冰晶石(Na3AlF6)作助熔剂，电解熔融Al2O3。 (2)冶炼Mg时，电解熔融MgCl2，不能电解熔融MgO，因MgO的熔点很高。 【典例7】（25-26高二上·内蒙古·阶段检测）利用如图装置进行铁上镀铜的实验。下列说法不正确的是 A．铁片上析出铜的反应为 B．镀铜过程中溶液中铜离子的浓度基本不变 C．镀铜前用溶液，盐酸分别除去铁片上的油污和铁锈 D．为使镀层平滑光亮，溶液浓度应控制在适宜范围 【答案】A 【分析】铁上镀铜，铁做阴极，铜做阳极，含有Cu2+的溶液做电镀液，阳极上铜失去电子形成铜离子，阳极反应式为，阴极上铜离子得到电子形成铜单质，阴极反应式为，据此分析； 【详解】A．电解池中，铁不能直接置换出铜单质，铁片上析出铜的反应为，A错误； B．阳极上铜失去电子形成铜离子，阴极上铜离子得到电子形成铜单质，根据得失电子守恒知，溶液中铜离子浓度基本不变，B正确； C．油脂在碱性条件下能发生水解反应，铁片上的油污可以用NaOH溶液清洗；铁锈的主要成分是，可溶于盐酸，可以用盐酸清洗，C正确； D．以溶液为电镀液，溶液中的Cu2+浓度控制在适宜范围，可使镀层更平滑光亮，D正确； 故选A。 【变式7-1】（24-25高二上·辽宁·阶段检测）下列说法错误的是 A．电镀时，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极 B．电解精炼铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 C．工业上用石墨电极电解熔融冶炼铝时，阳极材料因被氧气氧化需定期更换 D．用惰性电极分别电解稀硫酸和溶液，一段时间后溶液的pH均减小 【答案】B 【详解】A．电镀时，电解池中，镀层金属作阳极，金属失去电子发生氧化反应，生成的离子进入电解质溶液中，待镀金属作阴极，电解质溶液中的金属阳离子在阴极上得到电子，镀层金属在待镀金属上析出，A项正确； B．电解精炼铜时，阳极活泼金属杂质先发生电极反应，而阴极只有铜析出，阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，B项错误； C．熔融能导电，常用于工业上冶炼金属铝，阳极生成氧气，阴极生成铝，高温条件下，石墨能与氧气反应生成二氧化碳气体，造成阳极电极损耗，应定期更换阳极石墨电极，C项正确； D．电解稀硫酸的实质是电解水，一段时间后，溶液酸性增强，pH减小；电解生成，一段时间后，溶液酸性增强，pH减小，D项正确； 答案选B。 【变式7-2】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。 【变式7-3】下列关于电解法镀铜和粗铜精炼的叙述，错误的是 A．粗铜精炼时，用纯铜作阴极 B．镀件上电镀铜时，用铜作阳极 C．都可以用CuSO4溶液作电解液 D．粗铜精炼时，Cu2+浓度不变 【答案】D 【详解】A．粗铜精炼时，粗铜作精炼池的阳极，纯铜作阴极，故A正确； B．镀件上电镀铜时，铜作电镀池的阳极，镀件作阴极，故B正确； C．电解法镀铜和粗铜精炼时，都可以用硫酸铜溶液作电解液，故C正确； D．粗铜精炼时，粗铜作精炼池的阳极，锌、铁、铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，纯铜作阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，则电解过程中铜离子浓度减小，镀铜时电解液中铜离子浓度几乎不变，故D错误； 故答案为D。 ▌题型08 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8】如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A极为________极，电极材料是________，电极反应为____________________，电解质溶液可以是________。 (2)乙池中铁极的电极反应为____________________。 (3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为________装置，电解一段时间后，溶液的浓度________。 【答案】(1)阴　精铜　Cu2＋＋2e－===Cu　CuSO4溶液(合理即可)　(2)Ag＋＋e－===Ag　 (3)电镀　不变 【详解】(1)由题图可知，甲池中A极为阴极，B极为阳极，在电解精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，故A为精铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu。电解质溶液应为含有Cu2＋的盐溶液，如CuSO4溶液等。 (2)由题图可知，乙池中铁极作阴极，石墨作阳极，故铁极的电极反应为Ag＋＋e－===Ag。 (3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为电镀池，电镀过程中电解质溶液的浓度不变。 【变式8-1】（25-26高二上·吉林四平·阶段检测）关于下列电化学装置的说法中错误的是 A．装置正极反应式为 B．装置中产生的气体体积比始终为1：1 C．若装置用于粗的电解精炼，则极板为粗铜 D．装置中总反应的离子方程式为 【答案】B 【分析】由图可知，装置A为原电池，铅作负极，二氧化铅作正极；装置B为电解池，与铅相连的石墨电极为阴极；装置C为电解池，极板M为阴极，极板N为阳极，D为电解池，Pt电极为阴极，Cu电极为阳极，据此分析。 【详解】A．由分析知，装置A为原电池，二氧化铅作正极，原电池放电时，正极上得电子和反应生成，发生还原反应，电极反应式为，A项正确； B．装置B为电解池，阳极首先发生、其次发生，阴极只发生，气体体积比会随时间发生改变，B项错误； C．若装置用于粗的电解精炼，则溶液为含铜离子的电解质溶液，电极为粗，电极为精铜，C正确； D．由分析知，装置为电解装置，铜为阳极，失电子生成，阴极得电子生成氢气，总反应为，D正确； 故答案选B。 【变式8-2】（25-26高二上·黑龙江哈尔滨·期末）如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，a极附近溶液呈红色。下列说法中正确的是 A．X是正极，Y是负极 B．当Pt极有64 g Cu析出时，b电极产生22.4 L气体 C．向U形管中加入适量盐酸，溶液组成可以恢复 D．溶液的pH不变 【答案】D 【分析】由题意可知，a极附近生成了，使酚酞溶液变红，即发生反应，则a极作电解池的阴极，与阴极相连的是电源的负极，因此Y为正极，X为负极。 【详解】A．根据分析可知，Y是正极，X为负极，A错误； B．未说明气体是否处于标准状况，不能计算气体体积，B错误； C．U形管中电解NaCl溶液，阳极产生氯气，阴极产生氢气，溶液中减少的是H和Cl元素，要使溶液组成恢复，应通入适量的HCl气体；若加入适量盐酸，溶液中水的含量增加，溶液组成不能恢复，C错误； D．电极是阴极，是阳极，阳极的铜失去电子，发生反应；阴极发生反应，形成电镀铜的情况，溶液成分没有发生变化，故不变，D正确； 故选D。 【变式8-3】（25-26高二上·黑龙江哈尔滨·期末）如图所示，甲池总反应式为，下列关于该装置工作时的说法正确的是 A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B．甲池中负极反应式为 C．甲池溶液的pH增大，乙池溶液的pH减小 D．当甲池中消耗3.2 g时，乙池中理论上最多产生12.8 g铜 【答案】D 【分析】甲池为碱性燃料电池，左侧电极为负极，负极反应为 ，右侧电极为正极，正极反应为 ，KOH 被稀释，pH 减小。乙池为电解 溶液，石墨为阳极，Ag为阴极，总反应为 ，溶液酸性增强，pH 减小。 【详解】A．根据上述分析，乙池中 Ag 电极是阴极。在电解 溶液时，阴极优先发生 ，而不是 ，因为 的氧化性强于 ，因此，Ag 电极上析出的是 Cu，而不是气体，A错误； B．甲池是碱性环境（KOH 溶液），负极反应中不能出现 ，正确的负极反应为：，B错误； C．由分析可知，甲池为碱性燃料电池，左侧电极为负极，负极反应为 ，右侧电极为正极，正极反应为 ，KOH 被稀释，pH 减小，乙池中总反应为 ，反应生成 ，溶液酸性增强，pH 减小，C错误； D．3.2 g 的物质的量为：，根据负极反应 ，每消耗 1 mol ，转移 4 mol 电子。因此，0.1 mol 转移的电子数为：，在乙池中，阴极反应为 ，每转移 2 mol 电子，生成 1 mol Cu，因此，转移 0.4 mol 电子时，生成 Cu 的质量为：，D正确； 故选D。 【变式8-4】（25-26高二上·内蒙古呼伦贝尔·期末）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．为了增强污水的导电能力，可向污水中加入适量KCl B．铁电极的电极反应式为 C．若左池石墨电极产生22.4 L气体(标况下)，则消耗0.5 mol甲烷 D．通入甲烷的石墨电极反应式为： 【答案】C 【分析】右侧装置为甲烷燃料电池，甲烷失电子结合碳酸根离子生成二氧化碳和水：，通入甲烷的电极为负极；通入空气的电极为正极，正极氧气得电子结合二氧化碳生成碳酸根离子：；左侧盛有污水的烧杯中，铁电极与电源的正极相连，石墨电极与电源负极相连，铁为阳极、石墨为阴极。 【详解】A．铁为阳极、石墨为阴极，向污水中加入适量KCl，KCl不参与电极反应，但离子浓度增大，可增强污水的导电能力，故A正确； B．铁为阳极，发生氧化反应，铁电极的电极反应式为，故B正确； C．污水呈酸性，左池石墨电极为阴极，发生反应，若左池石墨电极产生22.4 L H2(标况下)，电路中转移2 mol电子，负极反应：，则消耗0.25 mol甲烷，故C错误； D．甲烷失电子结合碳酸根离子生成二氧化碳和水，通入甲烷的石墨电极反应式为，故D正确； 选C。 【变式8-5】（24-25高二上·辽宁·期末）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，其原理如图2所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，电流由A极经电解质溶液流向B极 B．每生成5.6g，左右两侧溶液质量变化差14.4g C．电解过程中，阴极区溶液的pH不变 D．电解池中阴极的电极反应式为： 【答案】B 【分析】图1微生物燃料电池中微生物作用下葡萄糖氧化生成二氧化碳，发生氧化反应，为负极，氧气得电子，发生还原反应，为正极。图2模拟电化学降解生成氮气，硝酸根离子得到电子发生还原反应：，则Ag-Pt电极为阴极、Pt电极为阳极，阳极反应为； 【详解】A．电池工作时电流从正极经过外电路流向负极、从负极经过电解质溶液流向正极，即电流由B极经电解质溶液流向A极，A错误； B．每生成5.6g，即5.6g÷28g/mol=0.2molN2，结合反应，转移2mol电子，有2mol氢离子通过质子交换膜从左边到右边，右边减小5.6g-2g=3.6g，左边阳极发生反应为，左边减少1mol水，质量为18g，左右两侧溶液质量变化差18g-3.6g=14.4g，B正确； C．电解时阴极区发生反应为，每转移10mol电子时，阴极消耗12mol氢离子，而左侧只有10mol氢离子移向右侧，因此阴极区氢离子浓度减少，pH升高，C错误； D．电解池中阴极的电极反应式为：，D错误； 故选B 。 【变式8-6】（25-26高二上·河北石家庄·阶段检测）如图所示的电解池甲、乙和丙中，a、b、c、d、e、f均为石墨电极。在电解过程中，直流电源中，电子由N极经外电路流向M极。电极b、d和f上没有气体逸出，但质量均增大且增大情况为b>f>d。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 甲 乙 丙 A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【分析】电子在外电路由N极流向M极，可判断N为直流电源负极，M为直流电源正极，因此a、c、e为电解池阳极，b、d、f为电解池阴极。题干给出b、d、f电极上没有气体逸出且电极质量均增大，说明阴极上是金属阳离子得电子发生还原反应析出金属单质，水溶液中、不会在阴极放电，阴极会产生氢气。三个电解池为串联电路，各个电极转移电子的物质的量完全相等，选取转移电子进行计算，需要满足电极增重关系。 【详解】A．甲电解液，阴极b电极反应：；乙电解液，阴极d电极反应：；丙电解液，阴极f电极反应：。当电路转移电子时，b电极析出的物质的量为，质量；d电极析出的物质的量为，质量；f电极析出的物质的量为，质量，得到增重大小关系，与题干条件不相符，A不符合题意； B．甲电解液，阴极b电极反应：，电极质量增大；乙电解液，水溶液中不放电，阴极d电极反应：，电极有气体放出，电极质量不变；丙电解液，水溶液中不放电，阴极f电极反应：，电极有气体放出，电极质量不变，不满足题干“b、d、f上没有气体逸出，但质量均增大”的条件，B不符合题意； C．甲电解液，阴极b电极反应：；乙电解液，阴极d电极反应：；丙电解液，阴极f电极反应：。当电路转移电子时，b电极析出物质的量为，质量；d电极析出物质的量为，质量；f电极析出物质的量为，质量，得到增重大小关系，阴极全部无气体生成，电极质量均增大，完全符合题干条件，C符合题意； D．甲电解液，乙电解液，丙电解液，水溶液中放电能力弱于水电离的，、也不会放电，阴极b、d、f均发生反应，电极均放出氢气，电极质量不增加，与题干条件冲突，D不符合题意； 故选C。 / 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 电解池概念及组成 （1）电解是电流通过电解质溶液而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程； （2）电解池是将电能转化为化学能的装置； （3）构成条件为：必须连接有直流电源，要有电极(阴、阳极)，以及电解质溶液或熔融电解质。 （4）阴、阳两极的判断 【典例1】D 【变式1-1】A 【变式1-2】B 【变式1-3】A ▌题型02 电解原理的理解及判断 （1）电解池的工作原理 电解过程可以看作外接电源提供的电能，借助电解池将还原剂的电子转移给了氧化剂。图示如下： [注意]　原电池装置和电解池装置的最大区别是有无外接直流电源，有外接直流电源的是电解池。 （2）电子流向、离子的移动方向的判断 在电解池中电子流向：电子由电源的负极→电解池的阴极，再由电解质溶液→电解池的阳极→电源正极。 溶液中离子的移动方向：溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 【典例2】C 【变式2-1】B 【变式2-2】C 【变式2-3】A ▌题型03 电极产物的判断及电极反应式书写 1.离子放电顺序 放电：阳离子得到电子或阴离子失去电子。离子放电的顺序取决于离子的本性，也与离子浓度和电极材料有关。 （1）阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等) 阳极：溶液中常见阴离子放电顺序（失电子能力） S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子 （2）阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等) 阳极：电极本身先放电，电极反应式为M－ne－===Mn＋ （3）阴极与电极材料无关：溶液中常见阳离子放电顺序:阳离子得电子能力 Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… 2.电极反应式书写一般步骤 （1）判断电极材料 （2）明确溶液中的离子种类 （3）判断阴阳离子的放电顺序 （4）根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物 （5）阴极+阳极反应式 = 总反应式 3.电解池中电极反应式书写的关键点 （1）写出电极反应式，要注意遵循原子守恒、电荷守恒和得失电子守恒。 （2）书写电解池中电极反应式时，强电解质以实际放电的离子表示，弱电解质写成化学式。 （3）酸性溶液中不能出现OH－，碱性溶液中不能出现H＋。 【典例3】B 【变式3-1】A 【变式3-2】D 【变式3-3】D ▌题型04 电解后溶液复原的方法 恢复电解质溶液的原则： （1）依据元素守恒，溶液体系中损失什么就加什么。 （2）一般加入阴极产物与阳极产物反应生成的化合物。 若两极产物分别是H2和Cl2，则应通入HCl气体；若两极产物本别是Cu和O2，则应加入CuO，而不能加入Cu(OH)2。 【典例4】C 【变式4-1】B 【变式4-2】B 【变式4-3】C ▌题型05 电解的有关计算 1．电解的有关计算常用方法 (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、相同电荷量等类型的计算，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：根据得失电子守恒关系找到已知量与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。 2．电解过程中计算步骤 (1)根据与电源的连接情况或实验现象，准确判断电极上发生氧化还原反应的类型和电极名称。 (2)准确写出电极反应式。 (3)根据题目所给条件和所要求解的问题，使用上述合适的方法建立等量关系求解。 【典例5】D 【变式5-1】C 【变式5-2】C 【变式5-3】C ▌题型06 电解在氯碱工业中的应用 1．电解饱和食盐水的原理 （1）通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 （2）通电后： ①移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－比OH－容易失去电子，被氧化成氯气。 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ (氧化反应) ②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中H＋是由水电离产生的。 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ (还原反应) ③总反应： 化学方程式为：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式为：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 2．氯碱工业生产流程 烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。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。 【典例6】A 【变式6-1】C 【变式6-2】D 【变式6-3】D ▌题型07 电镀、电解精炼与电冶金 1．电镀与电解精炼 电镀是一种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。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 装置 电镀 精炼 阳极材料 镀层金属Cu 粗铜(含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件金属Fe 纯铜 阳极反应 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等 阴极反应 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 溶液变化 硫酸铜溶液浓度保持不变 Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥 2．电冶金——Al、Mg的冶炼 电极反应 总反应 铝 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：Al3＋＋3e－===Al 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 镁 阳极：2Cl－－2e－=== Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ [注意](1)冶炼铝时，用冰晶石(Na3AlF6)作助熔剂，电解熔融Al2O3。 (2)冶炼Mg时，电解熔融MgCl2，不能电解熔融MgO，因MgO的熔点很高。 【典例7】A 【变式7-1】B 【变式7-2】A 【变式7-3】D ▌题型08 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8】(1)阴　精铜　Cu2＋＋2e－===Cu　CuSO4溶液(合理即可)　(2)Ag＋＋e－===Ag　 (3)电镀　不变 【变式8-1】B 【变式8-2】D 【变式8-3】D 【变式8-4】C 【变式8-5】B 【变式8-6】C / 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 电解池概念及组成 题型02 电解原理的理解及判断 题型03 电极产物的判断及电极反应式书写 题型04 电解后溶液复原的方法 题型05 电解的有关计算 题型06 电解在氯碱工业中的应用 题型07 电镀、电解精炼与电冶金 题型08 原电池、电解池综合考查 ▌题型01 电解池概念及组成 （1）电解是电流通过电解质溶液而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程； （2）电解池是将电能转化为化学能的装置； （3）构成条件为：必须连接有直流电源，要有电极(阴、阳极)，以及电解质溶液或熔融电解质。 （4）阴、阳两极的判断 【典例1】下列关于电解池的说法中，正确的是 A．电解池是将化学能转化为电能的装置 B．电解池中，阳极发生还原反应 C．电解池中，阴极发生氧化反应 D．电解水时，阳极产生氧气，阴极产生氢气 【变式1-1】下列关于电解溶液（如图所示）的说法中，正确的是。 A．阴极的电极反应： B．阳极有无色气体产生 C．电解过程中，向阴极移动 D．总反应为： 【变式1-2】关于原电池和电解池，下列说法错误的是 A．原电池中正极发生还原反应 B．原电池工作时，电子从负极经电解质溶液流向正极 C．电解池中电解质可以是熔融状态，也可以是水溶液 D．直流电源是电解池工作的必要条件 【变式1-3】某同学按图示装置进行实验探究，电极材料为石墨，下列说法正确的是 A．电极N为阴极，电极上有红色物质生成 B．电极M为正极，电极上有气体产生 C．一段时间后，溶液质量增加 D．该装置是将化学能转化为电能 ▌题型02 电解原理的理解及判断 （1）电解池的工作原理 电解过程可以看作外接电源提供的电能，借助电解池将还原剂的电子转移给了氧化剂。图示如下： [注意]　原电池装置和电解池装置的最大区别是有无外接直流电源，有外接直流电源的是电解池。 （2）电子流向、离子的移动方向的判断 在电解池中电子流向：电子由电源的负极→电解池的阴极，再由电解质溶液→电解池的阳极→电源正极。 溶液中离子的移动方向：溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 【典例2】（25-26高二上·辽宁锦州·期末）应用甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3均为石墨)研究电化学原理，电解质溶液都是足量的。下列说法正确的是 A．甲装置将电能转化为化学能，乙装置将化学能转化为电能 B．锌片、铁片上都发生氧化反应 C．C1上和C3上放出的气体相同，铜片和铁片上放出的气体也相同 D．甲装置中溶液的pH逐渐升高，丙装置中溶液的pH逐渐降低 【变式2-1】（25-26高二上·黑龙江绥化·期末）某同学按下图所示的装置进行电解实验。下列说法不正确的是 A．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出 B．电解过程中，铜电极上有H2产生 C．电解初期，主反应方程式为：Cu+H2SO4CuSO4+H2↑ D．电解初期，H+的浓度不断减小 【变式2-2】某同学欲完成反应：，设计了下列四个实验，你认为可行的是 A． B． C． D． 【变式2-3】某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法错误的是 A．电解过程中，铜电极上有产生 B．电解一段时间后溶液pH变大 C．电解一段时间后，石墨电极上有铜析出 D．整个电解过程中，的浓度基本不变 ▌题型03 电极产物的判断及电极反应式书写 1.离子放电顺序 放电：阳离子得到电子或阴离子失去电子。离子放电的顺序取决于离子的本性，也与离子浓度和电极材料有关。 （1）阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等) 阳极：溶液中常见阴离子放电顺序（失电子能力） S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子 （2）阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等) 阳极：电极本身先放电，电极反应式为M－ne－===Mn＋ （3）阴极与电极材料无关：溶液中常见阳离子放电顺序:阳离子得电子能力 Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>…… 2.电极反应式书写一般步骤 （1）判断电极材料 （2）明确溶液中的离子种类 （3）判断阴阳离子的放电顺序 （4）根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物 （5）阴极+阳极反应式 = 总反应式 3.电解池中电极反应式书写的关键点 （1）写出电极反应式，要注意遵循原子守恒、电荷守恒和得失电子守恒。 （2）书写电解池中电极反应式时，强电解质以实际放电的离子表示，弱电解质写成化学式。 （3）酸性溶液中不能出现OH－，碱性溶液中不能出现H＋。 【典例3】（24-25高二上·黑龙江绥化·阶段检测）电解与的混合溶液(惰性电极)，阴极上和阳极上最先析出的物质为 A．和 B．和 C．和 D．和 【变式3-1】（25-26高二上·辽宁抚顺·期末）一种以H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置如图所示。该装置工作时(两电极均为惰性电极)，下列说法错误的是 A．若工作电源为铅酸蓄电池，则b电极应与PbO2电极相连 B．a电极上的电极反应式为： C．每生成1.7 g NH3，同时消耗0.05 mol N2 D．若将a电极材料换成相同形状的Na，理论上不能获得O2 【变式3-2】背靠背式电解池可用于电化学合成氨，如图。下列说法正确的是 A．阳极反应： B．外电路电子由b流向a C．每生成，消耗 D．经交换膜从右向左移动 【变式3-3】用如图装置完成电解实验，对实验现象的解释或推测合理的是 A．a处的试纸变红 B．b电极是正极 C．a处发生的电极反应： D．b处发生的电极反应： ▌题型04 电解后溶液复原的方法 恢复电解质溶液的原则： （1）依据元素守恒，溶液体系中损失什么就加什么。 （2）一般加入阴极产物与阳极产物反应生成的化合物。 若两极产物分别是H2和Cl2，则应通入HCl气体；若两极产物本别是Cu和O2，则应加入CuO，而不能加入Cu(OH)2。 【典例4】用惰性电极电解下列溶液，电解结束后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是 A． B． C． D． 【变式4-1】用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是 A．AgNO3 [AgNO3] B．NaOH   [H2O] C．KCl     [KCl] D．CuSO4 [Cu(OH)2] 【变式4-2】甲、乙两同学，均用惰性电极电解相同浓度的硫酸铜溶液，各通电一段时间后，甲、乙分别向所得的溶液中加入0.1 mol CuO和0.1 mol Cu(OH)2，都恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则甲、乙在电解过程中转移的电子的物质的量之比为 A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4 【变式4-3】用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的某种纯净物(括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是 A．KCl(HCl) B．H2SO4(H2O) C．AgNO3(HNO3) D．CuSO4(CuCO3) ▌题型05 电解的有关计算 1．电解的有关计算常用方法 (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、相同电荷量等类型的计算，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：根据得失电子守恒关系找到已知量与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。 2．电解过程中计算步骤 (1)根据与电源的连接情况或实验现象，准确判断电极上发生氧化还原反应的类型和电极名称。 (2)准确写出电极反应式。 (3)根据题目所给条件和所要求解的问题，使用上述合适的方法建立等量关系求解。 【典例5】（25-26高二上·辽宁大连·阶段检测）我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气。电化学反应机理如图所示。下列说法错误的是 A．电极为阴极 B．阳极的电极反应式为 C．电解的总反应为 D．标准状况下每分解的电极产生的物质的量为 【变式5-1】（25-26高二上·黑龙江大庆·期末）由于存在同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池。利用浓差电池电解硫酸钠溶液可以制得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钠，其装置如图所示(a、b电极均为石墨电极，已知：溶液为溶液；溶液为溶液，当溶液、中相同时即停止放电)。下列说法正确的是 A．电池放电过程中为正极，电极反应式为 B．电极为电解池阴极，电极反应式为 C．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得 D．电池从开始工作到停止放电，理论上可制得标准状况下44.8 L气体 【变式5-2】利用电还原产生的氧化石油化工副产物制备，装置如图所示。电解过程中，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。下列说法错误的是 A．极反应式为 B．双极膜中解离的向极方向迁移 C．理论上，生成时，极上消耗 D．电解一段时间，电极反应消耗与生成的质量比为2∶1 【变式5-3】用石墨作电极，电解溶液，下列说法错误的是 A．A电极附近的溶液变为红色 B．b试管及对应烧杯盛放的是饱和食盐水 C．当电路中通过0.002 mol电子时，产生气体总体积为44.8 mL D．B极的电极反应式为 ▌题型06 电解在氯碱工业中的应用 1．电解饱和食盐水的原理 （1）通电前：溶液中的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 （2）通电后： ①移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－比OH－容易失去电子，被氧化成氯气。 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ (氧化反应) ②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中H＋是由水电离产生的。 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ (还原反应) ③总反应： 化学方程式为：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式为：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 2．氯碱工业生产流程 烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。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。 【典例6】（24-25高二上·辽宁丹东·期末）氯碱工业的原理示意图如图所示。下列说法中错误的是 A．电势： B．阳极的电极反应式为 C．通过阳离子交换膜由左向右移动 D．通电一段时间后，阴极区pH升高 【变式6-1】氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水的原理如图所示。下列说法正确的是 A．电子从电极A经溶液流向电极B B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．饱和溶液从处进，溶液从处出 D．电极A为阳极，发生还原反应生成氯气 【变式6-2】如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是 A．该装置是将电能转化为化学能 B．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气 C．该离子交换膜可以起到隔离两极产物，保障生产安全的作用 D．装置中发生反应的离子方程式为 【变式6-3】关于氯碱工业的叙述错误的是 A．阳极产生，阴极产生 B．电解饱和食盐水时，向阴极移动 C．阴极区溶液pH增大 D．可用湿润的淀粉KI试纸检验阴极产物 ▌题型07 电镀、电解精炼与电冶金 1．电镀与电解精炼 电镀是一种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。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 装置 电镀 精炼 阳极材料 镀层金属Cu 粗铜(含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件金属Fe 纯铜 阳极反应 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等 阴极反应 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 溶液变化 硫酸铜溶液浓度保持不变 Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥 2．电冶金——Al、Mg的冶炼 电极反应 总反应 铝 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：Al3＋＋3e－===Al 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 镁 阳极：2Cl－－2e－=== Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ [注意](1)冶炼铝时，用冰晶石(Na3AlF6)作助熔剂，电解熔融Al2O3。 (2)冶炼Mg时，电解熔融MgCl2，不能电解熔融MgO，因MgO的熔点很高。 【典例7】（25-26高二上·内蒙古·阶段检测）利用如图装置进行铁上镀铜的实验。下列说法不正确的是 A．铁片上析出铜的反应为 B．镀铜过程中溶液中铜离子的浓度基本不变 C．镀铜前用溶液，盐酸分别除去铁片上的油污和铁锈 D．为使镀层平滑光亮，溶液浓度应控制在适宜范围 【变式7-1】（24-25高二上·辽宁·阶段检测）下列说法错误的是 A．电镀时，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极 B．电解精炼铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 C．工业上用石墨电极电解熔融冶炼铝时，阳极材料因被氧气氧化需定期更换 D．用惰性电极分别电解稀硫酸和溶液，一段时间后溶液的pH均减小 【变式7-2】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 【变式7-3】下列关于电解法镀铜和粗铜精炼的叙述，错误的是 A．粗铜精炼时，用纯铜作阴极 B．镀件上电镀铜时，用铜作阳极 C．都可以用CuSO4溶液作电解液 D．粗铜精炼时，Cu2+浓度不变 ▌题型08 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8】如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A极为________极，电极材料是________，电极反应为____________________，电解质溶液可以是________。 (2)乙池中铁极的电极反应为____________________。 (3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为________装置，电解一段时间后，溶液的浓度________。 【变式8-1】（25-26高二上·吉林四平·阶段检测）关于下列电化学装置的说法中错误的是 A．装置正极反应式为 B．装置中产生的气体体积比始终为1：1 C．若装置用于粗的电解精炼，则极板为粗铜 D．装置中总反应的离子方程式为 【变式8-2】（25-26高二上·黑龙江哈尔滨·期末）如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，a极附近溶液呈红色。下列说法中正确的是 A．X是正极，Y是负极 B．当Pt极有64 g Cu析出时，b电极产生22.4 L气体 C．向U形管中加入适量盐酸，溶液组成可以恢复 D．溶液的pH不变 【变式8-3】（25-26高二上·黑龙江哈尔滨·期末）如图所示，甲池总反应式为，下列关于该装置工作时的说法正确的是 A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B．甲池中负极反应式为 C．甲池溶液的pH增大，乙池溶液的pH减小 D．当甲池中消耗3.2 g时，乙池中理论上最多产生12.8 g铜 【变式8-4】（25-26高二上·内蒙古呼伦贝尔·期末）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．为了增强污水的导电能力，可向污水中加入适量KCl B．铁电极的电极反应式为 C．若左池石墨电极产生22.4 L气体(标况下)，则消耗0.5 mol甲烷 D．通入甲烷的石墨电极反应式为： 【变式8-5】（24-25高二上·辽宁·期末）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，其原理如图2所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，电流由A极经电解质溶液流向B极 B．每生成5.6g，左右两侧溶液质量变化差14.4g C．电解过程中，阴极区溶液的pH不变 D．电解池中阴极的电极反应式为： 【变式8-6】（25-26高二上·河北石家庄·阶段检测）如图所示的电解池甲、乙和丙中，a、b、c、d、e、f均为石墨电极。在电解过程中，直流电源中，电子由N极经外电路流向M极。电极b、d和f上没有气体逸出，但质量均增大且增大情况为b>f>d。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 甲 乙 丙 A B C D A．A B．B C．C D．D / 学科网（北京）股份有限公司 $