4.2 电解池（举一反三题型专练，北京专用）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 电解池的构成与工作原理 题型02 电解规律 题型03 电解产物的判断 题型04 电解过程中溶液pH的变化 题型05 电解原理的综合应用（大题） ▌题型01 电解池的构成与工作原理 1．电解池是将 转化为 的装置，在外加电源作用下使非自发的氧化还原反应得以发生。 2．阳极接电源 ，发生 反应；阴极接电源 ，发生 反应。阳离子向 移动，阴离子向 移动。 3．电解与电离的区别：电离是电解质溶于水时离解成离子的过程，不需要通电；电解是离子在外加电场下发生定向移动并在电极上发生氧化还原反应的过程，需要通电。 4．电解池的电极判断： →接正极→阴离子放电→氧化反应； →接负极→阳离子放电→还原反应。 5．电解池的表示方法：(-)阴极|电解质溶液|阳极(+) 【典例01】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）下列关于电解池的叙述正确的是 A．电解池是将化学能转化为电能的装置 B．与电源正极相连的电极称为阴极 C．电解池工作时，阳极发生还原反应 D．电解池工作时，阳离子向阴极移动 【变式1-1】（24-25高二上·北京东城·期末）用惰性电极电解CuCl₂溶液，下列说法正确的是 A．阳极反应为Cu²⁺+2e⁻=Cu B．阴极反应为2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑ C．阳极上有红色固体析出 D．阴极上有红色固体析出 【变式1-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）用惰性电极电解NaCl溶液，下列叙述正确的是 A．阳极反应：2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻ B．阴极反应：2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑ C．总反应：2NaCl+2H₂O=通电=2NaOH+Cl₂↑+H₂↑ D．电解后溶液pH减小 【变式1-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）下列关于电解池与原电池的说法正确的是 A．原电池的负极发生还原反应 B．电解池的阳极发生氧化反应 C．原电池中阳离子向负极移动 D．电解池中阴离子向阴极移动 ▌题型02 电解规律 1．电解水型（含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐）：实质电解水，阳极产生O₂，阴极产生H₂。如电解 溶液。 2．电解电解质型（无氧酸、不活泼金属无氧酸盐）：电解质本身被电解。如电解 溶液。阳极产生Cl₂，阴极析出金属（或H₂）。 3．放氧生酸型（不活泼金属含氧酸盐）：阳极产生O₂，阴极析出金属。如电解CuSO₄溶液，阳极的电极反应： ，阴极的电极反应： 。 4．放氢生碱型（活泼金属无氧酸盐）：阳极产生Cl₂，阴极产生H₂和OH⁻。如电解NaCl溶液，阳极的电极反应： ，阴极的电极反应： 。 5．离子放电顺序：阳极 ；阴极 。 【典例02】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）用惰性电极电解下列溶液，实质是电解水的是 A．NaCl溶液 B．CuSO₄溶液 C．Na₂SO₄溶液 D．CuCl₂溶液 【变式2-1】（24-25高二上·北京东城·期末）用惰性电极电解CuSO₄溶液，下列说法正确的是 A．阳极产生Cl₂ B．阴极产生O₂ C．阳极反应：2H₂O-4e⁻=O₂↑+4H⁺ D．阴极反应：2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻ 【变式2-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）用惰性电极电解NaCl溶液，在阴极附近产生的物质是 A．Cl₂ B．O₂ C．H₂和NaOH D．Na 【变式2-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）用惰性电极电解NaNO₃溶液，下列说法正确的是 A．阳极产生NO₂ B．阴极产生Na C．电解后溶液pH不变 D．NaNO₃浓度增大 ▌题型03 电解产物的判断 1．电解产物的判断依据：根据离子放电顺序，判断在阳极和阴极放电的离子，写出电极反应式，确定电解产物。 2．阳极产物的判断：阴离子放电顺序 。Cl⁻>OH⁻产生Cl₂，OH⁻>含氧酸根产生O₂。 3．阴极产物的判断：阳离子放电顺序 。 4．电解过程中溶液pH的变化：放氢生碱型（电解NaCl）pH ，放氧生酸型（电解CuSO₄）pH ，电解水型（电解Na₂SO₄）pH 。 5．电极质量变化：阴极析出金属的质量通过电子转移计算。Cu²⁺+2e⁻=Cu，转移2mol电子析出1mol Cu（64g）。 【典例03】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）用惰性电极电解CuSO₄溶液，当电路中转移0.4mol电子时，阴极析出Cu的质量为 A．6.4g B．12.8g C．25.6g D．3.2g 【变式3-1】（24-25高二上·北京东城·期末）用惰性电极电解NaCl溶液，当阳极产生0.1mol Cl₂时，下列说法正确的是 A．阴极产生0.1mol H₂ B．电路中转移0.1mol电子 C．阴极产生0.2mol H₂ D．溶液中生成0.2mol NaOH 【变式3-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）用惰性电极电解500mL CuSO₄溶液，当电路中转移0.2mol电子时，溶液中c(H⁺)为（忽略溶液体积变化） A．0.1mol/L B．0.2mol/L C．0.4mol/L D．0.5mol/L 【变式3-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）用惰性电极电解AgNO₃溶液，当阴极析出2.16g Ag时，阳极产生的气体在标准状况下的体积为（Ag=108） A．224mL B．112mL C．56mL D．28mL ▌题型04 电解过程中溶液pH的变化 1．电解过程中溶液pH的变化规律：放氢生碱型——电解过程中生成 ，溶液pH增大（如电解NaCl溶液）。放氧生酸型——电解过程中生成 ，溶液pH减小（如电解CuSO₄溶液）。 2．电解水型——电解过程中H⁺和OH⁻浓度不变，pH不变（如电解 ）。 3．电解电解质型——电解CuCl₂溶液，Cu²⁺浓度减小，Cu²⁺水解产生的H⁺减少，pH增大。 4．判断电解过程中pH变化的方法：先判断电解类型，再看电极反应生成的H⁺或OH⁻的情况。 5．电解NaCl溶液时，阴极产生 ，所以阴极区pH增大，阳极区pH不变（Cl⁻放电）。电解CuSO₄溶液时，阳极产生 ，所以阳极区pH减小，阴极区pH不变（Cu²⁺放电）。 【典例04】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，溶液pH增大的是 A．CuSO₄溶液 B．Na₂SO₄溶液 C．NaCl溶液 D．稀H₂SO₄ 【变式4-1】（24-25高二上·北京东城·期末）用惰性电极电解CuSO₄溶液，电解过程中溶液的pH变化为 A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．保持不变 D．先增大后减小 【变式4-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）用惰性电极电解AgNO₃溶液，电解结束后溶液的pH A．大于7 B．等于7 C．小于7 D．无法判断 【变式4-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）用惰性电极电解NaCl溶液，电解过程中下列叙述正确的是 A．阳极区pH增大 B．阴极区pH增大 C．整个溶液pH不变 D．整个溶液pH减小 ▌题型05 电解原理的综合应用（大题） 1．电解池与原电池的对比：原电池将 转化为 ，电解池将 转化为 。原电池负极发生 ，正极发生 ；电解池阳极发生 ，阴极发生 。 2．电解原理的实际应用：氯碱工业（电解 ）、电镀（镀层金属作 ，待镀件作 ）、电解精炼铜（粗铜作 ，精铜作 ）、电冶金（电解熔融盐制取活泼金属）。 3．电解计算中的电子转移守恒：电路中通过的电子的物质的量等于阳极失电子总数等于阴极得电子总数。 4．电解过程中离子移动方向：阳离子向阴极移动，在阴极得电子被还原；阴离子向阳极移动，在阳极失电子被氧化。 【典例05】（24-25高二上·北京平谷·期末）高铁酸钾有强氧化性和优良的絮凝功能，是一种多功能净水剂，可通过电解装置制备，示意图如图所示。 (1)石墨电极连接电源______(填“正”或“负”)极。 (2)铁电极的电极反应式为____________________。 (3)结合化学用语解释左室浓KOH溶液产生的原因____________________。 (4)装置中若缺少阳离子交换膜，的生成浓度会降低，可能的原因是____________________。 【变式5-1】（24-25高二上·北京西城·期末）氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物质的传输与转化关系如下图所示(其中电极未标出)。 (1)A中的电极反应是_______。 (2)燃料电池中的迁移方向是_______(填“C→D”或“D→C”)。 (3)燃料电池中正极的电极反应是_______ (4)下列说法不正确的是_______(填序号)。 a.燃料电池可以实现化学能向电能的转化 b.燃料电池工作时，NaOH没有发挥作用 c.电解池中的离子交换膜是阳离子交换膜 (5)比较a%、b%和c%的值，由大到小排序：_______。 (6)从能源利用及产品获取的角度说明该工艺的优点：_______。 【变式5-2】（25-26高二上·北京·期中）化学与能源、材料、化工等领域紧密联系，应用广泛。 (1)利用燃料电池电解制备，并得到副产物等，装置如图。 ①a极为_______(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，a电极上的电极反应式为_______；阴极室石墨电极反应式为_______。 ②K、M、L膜为离子交换膜，其中阳离子交换膜是_______(填“K膜”、“L膜”、或“M膜”) ③b极上消耗标准状况下的，理论上阳极室减少_______。 (2)高铁酸钾()不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。下图所示是高铁电池的模拟实验装置。 ①该电池放电时正极产生沉淀，正极电极反应为_______。 ②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向_______(填“左”或“右”)移动； ③下图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_______。 【变式5-3】（25-26高二上·北京昌平·期中）铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 (1)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。铅酸电池装置如图： ①充电时，阴极发生的电极反应为________。 ②放电时，产生a库仑电量，消耗的物质的量为________mol。 已知：转移1 mol电子所产生的电量为96500库仑。 (2)随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 已知：废旧铅酸电池中的含铅废料里含有Pb、PbO、、及炭黑等。 ①过程Ⅰ中，在催化下，Pb和反应生成的化学方程式是________。 ②过程Ⅰ中，催化过程可表示为： ⅰ： ⅱ：…… 写出ii的离子方程式：________。 ③下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。 a．向酸化的溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量，溶液变红。 b．________。 (3)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有________(填序号)。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 c．碳材料作还原剂，使被还原 5 / 7 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 $ 第二节 电解池（题型突破·举一反三） 题型01 电解池的构成与工作原理 题型02 电解规律 题型03 电解产物的判断 题型04 电解过程中溶液pH的变化 题型05 电解原理的综合应用（大题） ▌题型01 电解池的构成与工作原理 1．电解池是将电能转化为化学能的装置，在外加电源作用下使非自发的氧化还原反应得以发生。 2．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。阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 3．电解与电离的区别：电离是电解质溶于水时离解成离子的过程，不需要通电；电解是离子在外加电场下发生定向移动并在电极上发生氧化还原反应的过程，需要通电。 4．电解池的电极判断：阳极→接正极→阴离子放电→氧化反应；阴极→接负极→阳离子放电→还原反应。 5．电解池的表示方法：(-)阴极|电解质溶液|阳极(+) 【典例01】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）下列关于电解池的叙述正确的是 A．电解池是将化学能转化为电能的装置 B．与电源正极相连的电极称为阴极 C．电解池工作时，阳极发生还原反应 D．电解池工作时，阳离子向阴极移动 【答案】D A选项：电解池是将电能转化为化学能的装置，原电池才是把化学能转化为电能，A搞反了，不对。 B选项：与电源正极相连的叫阳极，不是阴极，B不对。 C选项：阳极发生氧化反应（失电子），阴极发生还原反应（得电子），C说反了，不对。 D选项：阳离子向阴极移动，在阴极得到电子被还原，D正确。 答案选D。 【变式1-1】（24-25高二上·北京东城·期末）用惰性电极电解CuCl₂溶液，下列说法正确的是 A．阳极反应为Cu²⁺+2e⁻=Cu B．阴极反应为2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑ C．阳极上有红色固体析出 D．阴极上有红色固体析出 【答案】D A选项：阳极是Cl⁻放电，反应为2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑，Cu²⁺放电是阴极的事，A不对。 B选项：阴极是Cu²⁺放电，反应为Cu²⁺+2e⁻=Cu，Cl⁻放电是阳极的事，B不对。 C选项：阳极产生的是黄绿色Cl₂气体，不是红色固体，C不对。 D选项：阴极上Cu²⁺得电子生成Cu，铜是红色的，所以阴极上有红色固体析出，D正确。 答案选D。 【变式1-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）用惰性电极电解NaCl溶液，下列叙述正确的是 A．阳极反应：2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻ B．阴极反应：2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑ C．总反应：2NaCl+2H₂O=通电=2NaOH+Cl₂↑+H₂↑ D．电解后溶液pH减小 【答案】C A选项：阳极反应是2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑，H₂O得电子是阴极反应，A不对。 B选项：阴极反应是2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻，Cl⁻失电子是阳极反应，B不对。 C选项：电解NaCl溶液的总反应就是2NaCl+2H₂O=通电=2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，C正确。 D选项：电解后生成NaOH，溶液显碱性，pH增大，不是减小，D不对。 答案选C。 【变式1-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）下列关于电解池与原电池的说法正确的是 A．原电池的负极发生还原反应 B．电解池的阳极发生氧化反应 C．原电池中阳离子向负极移动 D．电解池中阴离子向阴极移动 【答案】B A选项：原电池的负极发生氧化反应，不是还原反应，A不对。 B选项：电解池的阳极发生氧化反应（失电子），阴极发生还原反应（得电子），B正确。 C选项：原电池中阳离子向正极移动，不是向负极，C不对。 D选项：电解池中阴离子向阳极移动（阳极发生氧化反应，需要阴离子放电），不是向阴极，D不对。 答案选B。 ▌题型02 电解规律 1．电解水型（含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐）：实质电解水，阳极产生O₂，阴极产生H₂。如电解H₂SO₄、NaOH、Na₂SO₄溶液。 2．电解电解质型（无氧酸、不活泼金属无氧酸盐）：电解质本身被电解。如电解HCl、CuCl₂溶液。阳极产生Cl₂，阴极析出金属（或H₂）。 3．放氧生酸型（不活泼金属含氧酸盐）：阳产生极O₂，阴极析出金属。如电解CuSO₄溶液，阳极的电极反应：2H₂O-4e⁻=O₂↑+4H⁺，阴极的电极反应：Cu²⁺+2e⁻=Cu。 4．放氢生碱型（活泼金属无氧酸盐）：阳极产生Cl₂，阴极产生H₂和OH⁻。如电解NaCl溶液，阳极的电极反应：2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑，阴极的电极反应：2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻。 5．离子放电顺序：阳极S²⁻>I⁻>Br⁻>Cl⁻>OH⁻>含氧酸根；阴极Ag⁺>Fe³⁺>Cu²⁺>H⁺>Fe²⁺>Zn²⁺>H⁺（水）。 【典例02】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）用惰性电极电解下列溶液，实质是电解水的是 A．NaCl溶液 B．CuSO₄溶液 C．Na₂SO₄溶液 D．CuCl₂溶液 【答案】C A选项：NaCl溶液属于放氢生碱型，电解NaCl和水，不是纯水电解，A不对。 B选项：CuSO₄溶液属于放氧生酸型，阳极O₂，阴极Cu，不是纯水电解，B不对。 C选项：Na₂SO₄是强酸强碱盐，Na⁺和SO₄²⁻都不放电，实际上是电解水，C正确。 D选项：CuCl₂溶液属于电解质自身被电解，阳极Cl₂，阴极Cu，不是纯水电解，D不对。 答案选C。 【变式2-1】（24-25高二上·北京东城·期末）用惰性电极电解CuSO₄溶液，下列说法正确的是 A．阳极产生Cl₂ B．阴极产生O₂ C．阳极反应：2H₂O-4e⁻=O₂↑+4H⁺ D．阴极反应：2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻ 【答案】C A选项：CuSO₄溶液中阴离子有SO₄²⁻和OH⁻，SO₄²⁻含氧酸根不放电，OH⁻放电产生O₂，不是Cl₂，A不对。 B选项：阴极Cu²⁺放电生成Cu，不是O₂，B不对。 C选项：阳极OH⁻放电：2H₂O-4e⁻=O₂↑+4H⁺，C正确。 D选项：阴极Cu²⁺放电：Cu²⁺+2e⁻=Cu，不是H₂O得电子，D不对。 答案选C。 【变式2-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）用惰性电极电解NaCl溶液，在阴极附近产生的物质是 A．Cl₂ B．O₂ C．H₂和NaOH D．Na 【答案】C 电解NaCl溶液时，阴极：2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻，生成H₂和OH⁻（也就是NaOH）。阳极：2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑。所以阴极附近产生的物质是H₂和NaOH，答案选C。 【变式2-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）用惰性电极电解NaNO₃溶液，下列说法正确的是 A．阳极产生NO₂ B．阴极产生Na C．电解后溶液pH不变 D．NaNO₃浓度增大 【答案】C NaNO₃是强酸强碱盐，Na⁺和NO₃⁻都不放电，实质是电解水。 A选项：阳极OH⁻放电产生O₂，不是NO₂，A不对。 B选项：阴极H⁺放电产生H₂，Na⁺不放电，B不对。 C选项：电解水后，H⁺和OH⁻浓度不变，pH不变，C正确。 D选项：电解水后溶剂减少，NaNO₃浓度增大，D也正确。但C更直接体现pH变化，电解水时pH不变。 答案选C。 ▌题型03 电解产物的判断 1．电解产物的判断依据：根据离子放电顺序，判断在阳极和阴极放电的离子，写出电极反应式，确定电解产物。 2．阳极产物的判断：阴离子放电顺序S²⁻>I⁻>Br⁻>Cl⁻>OH⁻>含氧酸根。Cl⁻>OH⁻产生Cl₂，OH⁻>含氧酸根产生O₂。 3．阴极产物的判断：阳离子放电顺序Ag⁺>Fe³⁺>Cu²⁺>H⁺>Fe²⁺>Zn²⁺>H⁺（水）。 4．电解过程中溶液pH的变化：放氢生碱型（电解NaCl）pH增大，放氧生酸型（电解CuSO₄）pH减小，电解水型（电解Na₂SO₄）pH不变。 5．电极质量变化：阴极析出金属的质量通过电子转移计算。Cu²⁺+2e⁻=Cu，转移2mol电子析出1mol Cu（64g）。 【典例03】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）用惰性电极电解CuSO₄溶液，当电路中转移0.4mol电子时，阴极析出Cu的质量为 A．6.4g B．12.8g C．25.6g D．3.2g 【答案】B 阴极反应：Cu²⁺+2e⁻=Cu。每转移2mol电子析出1mol Cu（64g）。 转移0.4mol电子时，析出Cu的物质的量=0.4/2=0.2mol，质量=0.2×64=12.8g。 答案是B。 【变式3-1】（24-25高二上·北京东城·期末）用惰性电极电解NaCl溶液，当阳极产生0.1mol Cl₂时，下列说法正确的是 A．阴极产生0.1mol H₂ B．电路中转移0.1mol电子 C．阴极产生0.2mol H₂ D．溶液中生成0.2mol NaOH 【答案】D 阳极：2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑，生成0.1mol Cl₂转移电子=0.1×2=0.2mol。 阴极：2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻，转移0.2mol电子，生成0.1mol H₂和0.2mol OH⁻（即0.2mol NaOH）。 答案选D。 【变式3-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）用惰性电极电解500mL CuSO₄溶液，当电路中转移0.2mol电子时，溶液中c(H⁺)为（忽略溶液体积变化） A．0.1mol/L B．0.2mol/L C．0.4mol/L D．0.5mol/L 【答案】C 电解CuSO₄溶液：阳极2H₂O-4e⁻=O₂↑+4H⁺，阴极Cu²⁺+2e⁻=Cu。 转移0.2mol电子时，生成H⁺的物质的量=0.2mol。c(H⁺)=0.2/0.5=0.4mol/L。 答案选C。 【变式3-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）用惰性电极电解AgNO₃溶液，当阴极析出2.16g Ag时，阳极产生的气体在标准状况下的体积为（Ag=108） A．224mL B．112mL C．56mL D．28mL 【答案】B 阴极：Ag⁺+e⁻=Ag，2.16g Ag的物质的量=2.16/108=0.02mol，转移电子数=0.02mol。 阳极：4OH⁻-4e⁻=2H₂O+O₂↑，每转移4mol电子产生1mol O₂。转移0.02mol电子时，产生O₂的物质的量=0.02/4=0.005mol，标况下体积=0.005×22.4×1000=112mL。 答案选B。 ▌题型04 电解过程中溶液pH的变化 1．电解过程中溶液pH的变化规律：放氢生碱型——电解过程中生成OH⁻，溶液pH增大（如电解NaCl溶液）。放氧生酸型——电解过程中生成H⁺，溶液pH减小（如电解CuSO₄溶液）。 2．电解水型——电解过程中H⁺和OH⁻浓度不变，pH不变（如电解Na₂SO₄溶液、电解H₂SO₄溶液）。 3．电解电解质型——电解CuCl₂溶液，Cu²⁺浓度减小，Cu²⁺水解产生的H⁺减少，pH增大。 4．判断电解过程中pH变化的方法：先判断电解类型，再看电极反应生成的H⁺或OH⁻的情况。 5．电解NaCl溶液时，阴极产生OH⁻，所以阴极区pH增大，阳极区pH不变（Cl⁻放电）。电解CuSO₄溶液时，阳极产生H⁺，所以阳极区pH减小，阴极区pH不变（Cu²⁺放电）。 【典例04】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，溶液pH增大的是 A．CuSO₄溶液 B．Na₂SO₄溶液 C．NaCl溶液 D．稀H₂SO₄ 【答案】C A选项：电解CuSO₄溶液是放氧生酸型，阳极2H₂O-4e⁻=O₂↑+4H⁺，生成H⁺，pH减小，A不对。 B选项：电解Na₂SO₄溶液是电解水型，H⁺和OH⁻浓度不变，pH不变，B不对。 C选项：电解NaCl溶液是放氢生碱型，阴极2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻，生成OH⁻，pH增大，C正确。 D选项：电解稀H₂SO₄溶液是电解水型，H₂O减少，H₂SO₄浓度增大，但H⁺浓度增大，pH减小，D不对。 答案选C。 【变式4-1】（24-25高二上·北京东城·期末）用惰性电极电解CuSO₄溶液，电解过程中溶液的pH变化为 A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．保持不变 D．先增大后减小 【答案】B 电解CuSO₄溶液属于放氧生酸型：阳极2H₂O-4e⁻=O₂↑+4H⁺，生成H⁺，溶液中c(H⁺)逐渐增大，所以pH逐渐减小。 答案选B。 【变式4-2】（25-26高二上·北京·阶段检测）用惰性电极电解AgNO₃溶液，电解结束后溶液的pH A．大于7 B．等于7 C．小于7 D．无法判断 【答案】C 电解AgNO₃溶液属于放氧生酸型：阳极4OH⁻-4e⁻=2H₂O+O₂↑，阴极Ag⁺+e⁻=Ag，总反应4AgNO₃+2H₂O=通电=4Ag+O₂↑+4HNO₃，生成HNO₃，溶液显酸性，pH小于7。 答案选C。 【变式4-3】（24-25高二上·北京大兴·期末）用惰性电极电解NaCl溶液，电解过程中下列叙述正确的是 A．阳极区pH增大 B．阴极区pH增大 C．整个溶液pH不变 D．整个溶液pH减小 【答案】B 电解NaCl溶液：阳极2Cl⁻-2e⁻=Cl₂↑，Cl⁻放电，阳极区H⁺和OH⁻浓度不变，pH不变。阴极2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻，生成OH⁻，阴极区pH增大。整个溶液因生成NaOH，pH增大。 A选项：阳极区pH不变，不是增大，A不对。 B选项：阴极区pH增大，B正确。 C选项：整个溶液pH增大，不是不变，C不对。 D选项：整个溶液pH增大，不是减小，D不对。 答案选B。 ▌题型05 电解原理的综合应用（大题） 1．电解池与原电池的对比：原电池将化学能转化为电能，电解池将电能转化为化学能。原电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应；电解池阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。 2．电解原理的实际应用：氯碱工业（电解饱和食盐水）、电镀（镀层金属作阳极，待镀件作阴极）、电解精炼铜（粗铜作阳极，精铜作阴极）、电冶金（电解熔融盐制取活泼金属）。 3．电解计算中的电子转移守恒：电路中通过的电子的物质的量等于阳极失电子总数等于阴极得电子总数。 4．电解过程中离子移动方向：阳离子向阴极移动，在阴极得电子被还原；阴离子向阳极移动，在阳极失电子被氧化。 【典例05】（24-25高二上·北京平谷·期末）高铁酸钾有强氧化性和优良的絮凝功能，是一种多功能净水剂，可通过电解装置制备，示意图如图所示。 (1)石墨电极连接电源______(填“正”或“负”)极。 (2)铁电极的电极反应式为____________________。 (3)结合化学用语解释左室浓KOH溶液产生的原因____________________。 (4)装置中若缺少阳离子交换膜，的生成浓度会降低，可能的原因是____________________。 【答案】(1)负极 (2) (3)阴极发生反应，增大，通过阳离子交换膜到达左侧，增大，从而得到浓溶液 (4)可能会在阴极区放电从而浓度降低（或迁移到阳极区放电影响铁放电转化为） 【分析】根据装置图可知，右侧铁片电极处生成溶液，铁元素化合价由价升高到价，发生氧化反应，因此铁片为电解池的阳极，连接电源的正极，在碱性条件下，电极反应为；则左侧石墨电极为阴极，连接电源的负极，电极反应为，由此解答； 【详解】（1）由分析可知，石墨电极为阴极，连接电源的负极； （2）由分析可知，铁电极为阳极，电极反应为； （3）由分析可知，阴极的电极反应为，导致左室中增大；同时，在电场作用下，右室的通过阳离子交换膜向左室（阴极区）定向迁移，导致左室中增大，两者结合从而在左室产生浓溶液； （4）装置中若缺少阳离子交换膜，阴阳极区域连通，阳极生成的具有强氧化性的会向阴极区迁移，并在阴极得电子发生还原反应被消耗，从而导致的生成浓度降低（或者阴极区生成的向阳极区迁移并在阳极放电，竞争消耗电量，从而影响铁放电转化为）。 【变式5-1】（24-25高二上·北京西城·期末）氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物质的传输与转化关系如下图所示(其中电极未标出)。 (1)A中的电极反应是_______。 (2)燃料电池中的迁移方向是_______(填“C→D”或“D→C”)。 (3)燃料电池中正极的电极反应是_______ (4)下列说法不正确的是_______(填序号)。 a.燃料电池可以实现化学能向电能的转化 b.燃料电池工作时，NaOH没有发挥作用 c.电解池中的离子交换膜是阳离子交换膜 (5)比较a%、b%和c%的值，由大到小排序：_______。 (6)从能源利用及产品获取的角度说明该工艺的优点：_______。 【答案】(1) (2)C→D (3) (4)b (5)b%＞a%＞c% (6)燃料电池可以补充电解池消耗的电能、降低能耗，提高产出碱液中NaOH的浓度 【分析】该图右侧为燃料电池，C为负极，氢气失电子，D为正极，氧气得电子；左侧为电解池，A为电解池阳极，氯离子失电子，B为电解池阴极，水得电子。 【详解】（1）A为电解池阳极，氯离子失电子变为氯气，电极方程式为：； （2）燃料电池中，C为负极，D为正极，阳离子向正极移动，故迁移方向为C→D； （3）右侧为燃料电池， D为正极，碱性条件下，得电子生成，电极反应为：； （4）a．燃料电池为原电池一种，能将化学能转化为电能，故a正确； b．为电解质，传导离子，参与燃料电池负极电极反应(负极：)，故b错误； c．电解池中通过离子交换膜向B极(阴极)移动，为阳离子交换膜，故c正确； 故答案选b。 （5）电解池B极电极反应式为：，钠离子迁入，导致a % NaOH浓度升高；燃料电池C极电极反应式为：，消耗，c % NaOH浓度降低；燃料电池D极电极反应式为：，生成，b % NaOH浓度升高，故NaOH浓度比较为b%＞a%＞c%； （6）燃料电池将电解产生的氢气的化学能转化为电能，为电解池供电，实现能源循环利用，降低能耗，同时提高产出碱液中NaOH的浓度。 【变式5-2】（25-26高二上·北京·期中）化学与能源、材料、化工等领域紧密联系，应用广泛。 (1)利用燃料电池电解制备，并得到副产物等，装置如图。 ①a极为_______(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，a电极上的电极反应式为_______；阴极室石墨电极反应式为_______。 ②K、M、L膜为离子交换膜，其中阳离子交换膜是_______(填“K膜”、“L膜”、或“M膜”) ③b极上消耗标准状况下的，理论上阳极室减少_______。 (2)高铁酸钾()不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。下图所示是高铁电池的模拟实验装置。 ①该电池放电时正极产生沉淀，正极电极反应为_______。 ②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向_______(填“左”或“右”)移动； ③下图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_______。 【答案】(1) 负极 K膜、M膜 0.2 (2) 右 电压稳定，放电时间长 【详解】（1）①在燃料电池中，燃料在负极发生氧化反应，a极通入甲烷，发生氧化反应，a极为负极；结合电解质中存在的O2-，可知a电极反应式为；阴极室中H2O发生还原反应生成，电极反应式为。 ②根据图示，阳极室的Ca2+通过K膜进入产品室，K膜为阳离子交换膜，原料室的Na+通过M膜进入阴极室，M膜为阳离子交换膜，原料室的通过L膜进入产品室，则L膜为阴离子交换膜。 ③标准状况下，b极上消耗的物质的量为，根据，转移电子的物质的量为0.4 mol，此时应有0.2 mol Ca2+通过K膜进入产品室，阳极室减少0.2 mol Ca2+。 （2）①根据装置图，锌为负极，石墨为正极，正极发生还原反应，中铁元素显+6价，具有强氧化性，得电子生成氢氧化铁，正极电极式为。 ②根据原电池工作原理，氯离子向负极移动，即向右移动。 ③由高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线图可知，高铁电池的优点是放电时间长，工作电压稳定。 【变式5-3】（25-26高二上·北京昌平·期中）铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 (1)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。铅酸电池装置如图： ①充电时，阴极发生的电极反应为________。 ②放电时，产生a库仑电量，消耗的物质的量为________mol。 已知：转移1 mol电子所产生的电量为96500库仑。 (2)随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 已知：废旧铅酸电池中的含铅废料里含有Pb、PbO、、及炭黑等。 ①过程Ⅰ中，在催化下，Pb和反应生成的化学方程式是________。 ②过程Ⅰ中，催化过程可表示为： ⅰ： ⅱ：…… 写出ii的离子方程式：________。 ③下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。 a．向酸化的溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量，溶液变红。 b．________。 (3)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有________(填序号)。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 c．碳材料作还原剂，使被还原 【答案】(1) (2) 取a中变红的溶液，加入少量Pb单质，充分振荡，红色褪去 (3)ab 【分析】(1)铅酸电池工作原理，放电时Pb作负极，作正极； （2）过程 Ⅰ ：将Pb、PbO、、转化为，炭黑不反应，进入粗品，滤液含有、等铁盐；过程 Ⅱ：脱硫，转化为PbO粗品，PbO可以部分溶于，因此滤液 Ⅰ 中含有和未消耗完的；过程 III：提纯，PbO粗品经过进一步提纯，得到高纯PbO。 【详解】（1）① 铅酸电池充电时，阴极发生还原反应：放电时负极生成的得电子重新转化为Pb，对应电极反应为； ② 铅酸电池总放电反应为，每转移2 mol电子消耗2 mol，即转移电子的物质的量与消耗的物质的量相等，已知转移1 mol电子对应96500库仑电量，a库仑对应的电子物质的量为，因此消耗的物质的量为； （2）① 根据题意，催化下Pb和在硫酸环境中生成，配平总反应为：； ② 催化剂在反应中先消耗后生成，将总反应减去反应i，即可得到反应ii：氧化Pb生成，同时自身被还原为，完成催化循环，离子方程式为； ③ 实验a验证了反应i：被氧化为（遇KSCN变红）；实验b需要验证反应ii：被Pb重新还原为，因此实验方案为：向变红的溶液加入Pb单质，溶液红色褪去； （3）a. 石墨、多孔碳本身导电性良好，可以改善因生成导电性差的导致的负极导电能力下降的问题，a符合题意； b. 多孔碳比表面积大，可为提供更多附着位点，避免生成大颗粒，提升电极性能，b符合题意； c. 负极材料为Pb，不存在大量，且碳材料在该环境下不会作为还原剂还原，该描述错误，c不符合题意； 故选ab。 8 / 12 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 $ 第二节 电解池（题型突破·举一反三） ▌题型01 电解池的构成与工作原理 【典例01】D 【变式1-1】D 【变式1-2】C 【变式1-3】B ▌题型02 电解规律 【典例02】C 【变式2-1】C 【变式2-2】C 【变式2-3】C ▌题型03 电解产物的判断 【典例03】B 【变式3-1】D 【变式3-2】C 【变式3-3】B ▌题型04 电解过程中溶液pH的变化 【典例04】C 【变式4-1】B 【变式4-2】C 【变式4-3】B ▌题型05 电解原理的综合应用（大题） 【典例05】 【答案】(1)负极 (2) (3)阴极发生反应，增大，通过阳离子交换膜到达左侧，增大，从而得到浓溶液 (4)可能会在阴极区放电从而浓度降低（或迁移到阳极区放电影响铁放电转化为） 【变式5-1】 【答案】(1) (2)C→D (3) (4)b (5)b%＞a%＞c% (6)燃料电池可以补充电解池消耗的电能、降低能耗，提高产出碱液中NaOH的浓度 【变式5-2】 【答案】(1) 负极 K膜、M膜 0.2 (2) 右 电压稳定，放电时间长 【变式5-3】 【答案】(1) (2) 取a中变红的溶液，加入少量Pb单质，充分振荡，红色褪去 (3)ab 2 / 2 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 $