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第三講電解池及其工作原理金屬的腐蝕

與防護

----------------啊---------------------------------A戶宜力何J-------------------------［區(qū)心系喬J------------

111

1.理解電解池的構成、工作原理及應用,考點一電解原理1.變化觀念與平衡思想：能多角度、動態(tài)地分

2.能書寫電極反應和總反應方程式?？键c二電解原理的析電解池中發(fā)生的反應,并運用電解池原理解

3能.根據(jù)電子守恒規(guī)律，對電解池進行------------應用---決---實--際--問-題；認識金屬腐蝕在不同條件F,腐

蝕的形式不同.發(fā)生的電極反應不同。

計算?？键c三電極反應式

的書寫與判斷2.證據(jù)推理與模型認知：能分析電解池中發(fā)生

4.了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金

考點四金屬的腐蝕的反應,并運川電解池原理定性分析和定量計

屬腐蝕的危害以及防止金屈腐蝕的措施

與防護算推出合理的結論

考點一電解原理（命題指數(shù)★★★★★）

、必備知識?自我排查，

1.電解：

使電流通過電解質溶液（或熔融的電解質）而在陰、陽兩極引起氧化還

原反應的過程。

2.電解池（也叫電解槽）：

（1）概念:把電能轉變?yōu)榛瘜W能的裝置。

⑵構成條件

①有與電遮相連的兩個電極。

②電解質溶液（或熔融鹽）O

③形成閉合回路。

（3）電極名稱及電極反應式（以用惰性電極電解CuCk溶液為例）

CuCb溶液

總反應方程式:CuCI2^Cu+Cl2fo

⑷電子和離子移動方向

①電子:從電源的負極流向電解池的陰極;從電解池的陽極流向電源的

正極。

②離子：陽離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽極。

3.陰、陽兩極上的放電順序：

陰離子失去電子或陽離子得到電子的過程叫放電。離子的放電順序取

決于離子本身的性質即離子得失電子的能力，另外也與離子的濃度及

電極材料有關。

（1）陰極:陰極上放電的總是溶液中的陽離子，與電極材料無關。陽離子

放電順序為Ag*＞FeDCu2*＞H.（酸）＞Fe?Zn2+。（在溶液中A。、Mg2\Na*、

Ca2\IC等是不會在陰極上放電的，但在熔融狀態(tài)下的物質中會放電）

⑵陽極：若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反

應。若是惰性電極作陽極,則僅是溶液中的陰離子放電，常見離子的放

電順序為S"＞「＞Br-＞C「〉OlT＞含氧酸根離子。

基本技能?小測\\\

1.判斷下列說法是否正確，正確的打“J”，錯誤的打“X”。

⑴直流電源跟電解池連接后，電子從電源負極流向電解池陽極。

提示：X。電解時電子從電源負極流向電解池陰極。

⑵電解CuCl2溶液，陽極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊?/p>

藍色。

提示：Vo電解CuCL溶液時，在陽極c「失電子變?yōu)镃l2o

⑶電解鹽酸、硫酸等溶液,H-放電,溶液的pH逐漸增大。

提示：義。電解H2sO4溶液時，實際是電解H20的過程，故溶液中c（M）增

大,pH減小。

（4）電解時，電解液中陽離子移向陽極,發(fā)生還原反應。

提示：X。電解時，陽離子移向陰極。

⑸用惰性電極電解飽和食鹽水一段時間后，加入鹽酸可使電解質溶液

恢復到電解前的狀態(tài)。

提示：X。電解飽和食鹽水，兩極產(chǎn)生比和CL,因此通入HCI氣體即可

使電解質溶液恢復到電解前的狀態(tài)。

2.如圖所示為一電解池裝置，A、B都是惰性電極，電解質溶液c是飽和

NaCl溶液,實驗開始時，同時在U形管兩邊各滴入幾滴酚麟試劑,試判

斷：

①a電極是極（填“正”或“負”），B電極是

極（填“陰”或“陽”），極（填“A”或“B”）酚獻試液顯紅

色。

②A電極上的電極反應式為,

B電極上的電極反應式為;

③檢驗A電極上產(chǎn)物的方法是。

提示：①正陰B

②2c1-2e=Cbt

-

2H20+2e-H21+20H

③把濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在A電極附近，試紙變藍，則證明A電極

上的產(chǎn)物為氯氣

、關鍵能力?層級突破，

命題角度1：單一電解池的工作原理

【典例1】（2020?山東等級考）采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原

料通過電解法制備雙氧水的裝置如圖所示。忽略溫度變化的影響，下列

說法錯誤的是

A.陽極反應為2H,O-4e—4H+02f

B.電解一段時間后，陽極室的pH未變

C.電解過程中,IT由a極區(qū)向b極區(qū)遷移

D.電解一段時間后,a極生成的與b極反應的等量

以圖析題?培養(yǎng)關鍵能力

（H+由陽極區(qū)向陰極區(qū)遷移）

選D°a極析出氧氣，氧元素的化合價升高，作電解池的陽極,b極通入氧

氣，生成過氧化氫，氧元素的化合價降低，被還原，作電解池的陰極。a

極是陽極，屬于放氧生酸性型的電解，所以陽極的反應式是

2H20-4葭——41<+02t,故A正確；電解時陽極產(chǎn)生氫離子，氫離子是陽離

子,通過質子交換膜移向陰極，所以電解一段時間后，陽極室的pH不變,

故B正確；電解過程中，陽離子移向陰極,用由a極區(qū)向b極區(qū)遷移，C正

確；電解時，陽極的反應為2H2。-4/一4M+02t,陰極的反應為

02+2e*2H*——H202,總反應為O2+2H2O——2H2O2,要消耗氧氣，即是a極生成

的氧氣小于b極消耗的氧氣，故D錯誤。

同源異構?母題變式

在題干條件不變的情況下，下列說法錯誤的是

A.a為陽極

B.通入氧氣的電極反應式為02+2e+2H—HA

C.電解一段時間后,右側溶液pH降低

D.若生成17g雙氧水，則有1molH*從左側向右側遷移

選Co依據(jù)分析a極是陽極，b極是陰極，陽極的反應式是

-+

2H20-4e==4H+02f,陰極的反應式為。2+21+2+——用02,總反應為

02+2H20—2H202,故A、B正確；電解時陽極產(chǎn)生氫離子通過質子交換膜移

向陰極,H*在陰極發(fā)生02+2屋+2{——比。2而被消耗，所以電解一段時間后,

陰極室的pH不變，C錯誤；電解時總反應為02+2b0——2比02,若生成17g

雙氧水，轉移1mol電子，則有1molH*從左側向右側遷移，故D正確。

命題角度2:與原電池相連的電解池電解

【典例2](2021?湖南模擬)在某種光電池中，當光照在表面涂有氯化

銀的銀片上時,發(fā)生反應:AgCl(s)型Ag(s)+Cl(AgCl)[Cl(AgCl)表示生

成的氯原子吸附在氯化銀表面],接著發(fā)生反

應:Cl(AgCl)+e-—Cr(aq)+AgCl(s)。如圖為用該光電池電解尿素

[CO(NHJ21的堿性溶液制氫的裝置示意圖，下列敘述正確的是

A.光電池工作時,Ag極為電流流出極,發(fā)生氧化反應

B.制氫裝置溶液中K*移向A極

C.光電池工作時,Ag電極發(fā)生的反應為2CF-2e'—Cl2t

D.制氫裝置工作時，A極的電極反應式為

+N2+6H

CO(NH2)2+80H-6e-—CO3-f^

選Do得電子的電極發(fā)生還原反應，左側Ag電極上得電子作正極、Pt

作負極，則Ag電極發(fā)生還原反應，故A錯誤；左側Ag電極上得電子作正

極、Pt作負極，則連接Ag的電極為陽極、連接Pt的電極為陰極，制取

氫氣裝置溶液中陽離子向陰極移動，所以K移向B電極，故B錯誤；光電

池工作時，Ag電極上AgCI得電子生成Ag,電極反應式為

AgCI(s)+e-——Ag(s)+C故C錯誤；制取氫氣裝置工作時,A電極為陽極,

尿素失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和氮氣、水，電極反應式

為C0(NH2)2+80H-6e-CO：+N2t+6H20,故D正確。

思維升級?母題延伸

(1)(變化觀念與平衡思想)光電池工作時,cr的遷移方向是怎樣的？電

解池中，溶液中的OH.遷移方向是怎樣的？

提示:Ag電極作正極、Pt作負極,C「從左側透過膜遷移至右側；電解池

中從右側透過膜遷移至左側。

(2)(證據(jù)推理與模型認知)若在B極生成標準狀況下224mLH2,則消耗

尿素多少克？

提示：0.2g。由電子守恒得CO(NH2)2?3H2,生成40.01mol,尿素為0.2

go

【講臺揮灑一刻】

“串聯(lián)”類裝置的解題流程

恒

判斷電

必也|能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應的裝翼畫的

池類型

不能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應的裝置顧詞

原電池.底、負極I

確定電

極名稱電解池.麗,陰極|

根據(jù)原電池原理書寫正負極反應式?

書寫電

極反應根據(jù)電解池原理書寫佩陽極反應式?

解答實

際問題

【備選例題】

科學家設計了一種可以循環(huán)利用人體呼出的CO?并提供。2的裝置，總反

應方程式為2C02—2co+。2,下列說法不正確的是)

A.由圖分析N電極為負極

B.0H通過離子交換膜遷向右室

C.反應完畢，該裝置中電解質溶液的堿性增強

D.陰極的電極反應式為C02+H20+2e—C0+20H

選C。電池內部，電子向負極遷移，結合圖可知，N電極為負極,P電極為

正極,A正確；右邊的裝置與太陽能電池相連，為電解池，左邊Pt電極與

電池負極相連，為陰極，右邊Pt電極與電池正極相連，為陽極，電解池中,

陰離子向陽極移動，故0K通過離子交換膜遷向右室，B正確；總反應方

程式為2co2——2C0+02,電解質溶液pH不變，堿性不變，C錯誤;CO?在陰極

得電子生成co,結合電解質、電荷守恒、原子守恒可寫出陰極反應式為

CO2+H2O+2e-C0+20H；D正確。

技法總結?提能\\

1.圖解電解池工作原理(陽極為惰性電極)：

與電源正極相連與電源負極相連

氧化建w

反應^瞥J_

陰離子

地T電解質i麗移向

2.明確電解池的電極反應及其放電順序:

,確定電極名稱I根據(jù)電源或條件］

(1)分析電極I分析電極類別I情性電極或活恒酮

I確定微粒種類I先分析溶質,后分析溶劑|

(2)分析溶液

I確定微粒的量I

陰離子:S2>1>Br>C1->OH>soi

輒酸根離子)>F-

(3)確定電極上

若電極為活性電極.則電極材料放電

的放電離子

陽離f：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu:+>H+>Pb:+>

(4)寫出電極反應式|Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na*>Ca2+>K+

3.對比掌握電解規(guī)律(陽極為惰性電極):

電解類型電解質實例溶液復原物質

電解水NaOH>H2SO1或NazSO」水

電解電解質HC1或CuCl2原電解質

放氫生堿型NaClHC1氣體

放氧生酸型CuSO」或AgNO：，CuO或Ag20

4.電解計算中常用的三種方法:

(1)根據(jù)總反應式計算

先寫出電極反應式,再寫出總反應式,最后根據(jù)總反應式列出比例式計

算。

⑵根據(jù)電子守恒計算

①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的

計算,其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等。

②用于混合溶液中電解的分階段計算。

⑶根據(jù)關系式計算

根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算

所需的關系式。

如以通過4mole」為橋梁可構建如下關系式：

4

4c?2(1(Br2~?2H2?2Cu?4Ag?一M

陽極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物

(式中M為金屬,n為其離子的化合價數(shù)值)

該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值,熟記電極反應式,靈活運

用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。

、題組訓練?技能通關，

1.用惰性電極電解下列各組中的三種電解質溶液,在電解的過程中，溶

液的pH依次為升高、不變、降低的是()

A.AgN03CuCl2Cu(N03)2

B.KC1Na2sChCuSOi

C.CaCLKOHNaN03

D.HC1HNO：iK2sol

選B。由電解電解質溶液的四種類型可知：

類型化學物質pH變化

放。2生酸型CUSO4、AgNC)3、降低

CU(NO3)2

KCI、CaCI

放H2生堿型2升高

-------一

CuCI2

電解電解質型

HC1升高

NsNO2>Na2so4、

不變

K2SO4

電解H2O型

KOH升高

HNO3降低

2.用石墨作電極，電解稀Na2S0,溶液的裝置如圖所示,通電后在石墨電

極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列有關敘述正確的是

Na?SO,溶液

A.相同條件下,逸出氣體的體積:A電極〈B電極

B.一電極逸出無味氣體,另一電極逸出有刺激性氣味氣體

C.A電極附近呈紅色,B電極附近呈藍色

D.電解一段時間后,將全部電解液轉移到同一燒杯中，充分攪拌后溶液

呈中性

選D。S。；、0K移向B電極，在B電極上放電產(chǎn)生。2,B電極附近

c(H*)>c(OH，石蕊溶液變紅,Na,、H'移向A電極，在A電極上K放電產(chǎn)

生H2,A電極附近c(OH)>c(H*),石蕊溶液變藍,C項錯誤；相同條件下,A

電極產(chǎn)生的氣體體積大于B電極,A項錯誤；兩種氣體均為無色無味的

氣體,B項錯誤；用惰性電極電解Na2sO4溶液的實質是電解水，電解后的

溶液全部轉移到同一燒杯中，充分攪拌后，溶質仍為Na2sO,，溶液呈中

性，D項正確。

3.兩個惰性電極插入500mLAgNOs溶液中，通電電解。當電解液的pH

從6.0變?yōu)?.0時(設電解過程中陰極沒有乩放出，且電解液在電解前

后體積變化可以忽略不計)，電極上析出銀的質量最大為

A.27mgB.54mgC.106mgD.216mg

選B。兩極反應：陽極2H20-4/——02t+4H+；陰極4Ag++4e-4Ag,電解的

總反應式為4AgN03+2H20^4Ag+02f+4HN03o由電解的總反應式可知，電

+31-6

解過程中生成的n(Ag)=n(HN03)=n(H)=(10-moI?L--10

mol?LiX0.5L^5X10-4mol,

m(Ag)=5X10-4molX108g?m?！?0.054g=54mg。

4.(2021年遼寧適應性測試)在N-羥基鄰苯二甲酰亞胺(NHPI)介質中，

可實現(xiàn)醇向醛的轉化，原理如圖。下列說法錯誤的是

A.理論上NHPI的總量在反應前后不變

B.海綿Ni電極作陽極

C.總反應為OCH2°H電星O-CH。+乩1

D.每消耗1mmol苯甲醇,產(chǎn)生22.4mL氫氣

選D°NHPI與PINO是循環(huán)的，所以理論上NHPI的總量在反應前后不變，A

正確；海綿Ni電極上是Ni"-Mi?+失電子是陽極,B正確；從反應流程圖

分析總反應式甲醇電解生成甲醛和氫氣的反應，C正確；沒有說明標準

狀況，不能確定氫氣的體積,D錯誤。

【加固訓練一拔高】

1.某同學組裝了如圖所示的電化學裝置，電極I為A1,其他均為Cu,下

列說法正確的是

A.電流方向：電極IVf電極I

B.電極I發(fā)生還原反應

c.電極n逐漸溶解

D.電極m的電極反應:Cu2++2e「一Cu

選A。帶鹽橋的①、②裝置構成原電池，I為負極，n為正極，裝置③為

電解池。A項，電子移動方向：電極I一③f電極IV,電流方向與電子移

動方向相反，正確；B項，原電池負極在工作中發(fā)生氧化反應，錯誤;C項，

原電池正極上發(fā)生還原反應，+在電極n上得電子，生成cu,該電極質

量逐漸增大，錯誤;D項，電解池中陽極為活性電極時，電極本身被氧化,

生成的離子進入溶液中，因為電極n為正極，因此電極ni為電解池的陽

極，其電極反應式為Cu-2e--Cu2+,錯誤。

2.電-Fenton法是用于水體中有機污染物降解的高級氧化技術，其反應

原理如圖所示（酸性介質）。其中電解產(chǎn)生的乩。2與Fe"發(fā)生Fenton反

應:—

Fe3++0H+-OH,生成的羥基自由基（?0H）能氧化降解有機污染物。下列

說法不正確的是

A.電源的B極是正極

B.電解時陰極周圍溶液的pH增大

T

C.陰極上發(fā)生的電極反應為02+2e+2H==H202

D.若產(chǎn)生4mol羥基自由基（?OH）,則消耗22.4L02

選D°（）2在電解池的左側得電子生成比。2,所以A極為負極,B極為正極,A

+

項正確；陰極上02+2e+2H-H202,電解質溶液的pH增大，B、C項正確；D

項，沒有指明溫度和壓強，不能確定氧氣的體積,D項錯誤。

3.（2021?河南豫南九校模擬）如圖所示，在一定電壓下用惰性電極電

解由等物質的量濃度的FeCk、HC1組成的混合溶液。已知在此電壓下,

陰、陽離子根據(jù)放電順序，都可能在陽極放電，下列分析正確的是

（）

I，l，H-l

Cl______________c2

A.G電極上的電極反應式為2H20+2e-_20H+H2t

B.G電極處溶液首先變棕黃色

2+3

C.C2電極上可依次發(fā)生的電極反應為Fe-e—Fe\2Cl-2e—Cl2t

D.當G電極上有2g物質生成時,就會有2N個電子通過溶液發(fā)生轉

移

選CoG電極與電源的負極相連，作陰極，溶液中的H*在陰極放電，電極

反應式為2H++2e-——H2f,A錯誤；G電極上H卡放電生成H2,C2電極與電源

的正極相連，作陽極,Fe?+的還原性強于CI；則依次發(fā)生的電極反應為

Fe2+-e=Fe3\2C「-23—C12t,故C2電極處溶液首先變棕黃色，B錯

誤,C正確；電子只能通過導線傳遞，不能通過溶液傳遞,D錯誤。

考點二電解原理的應用（命題指數(shù)★★★★★）

、必備知識?自我排查，

1.氯堿工業(yè)：

（1）電極反應

陽極:2C1-2e「一Cl2t（氧化反應）;

陰極:2H++21—H2t（還原反應）o

⑵總反應方程式：2NaCl+2H2。迫2NaOH+H2t+C12t。

⑶生產(chǎn)流程圖

電解槽

2.電鍍和電解精煉銅:

電鍍（Fe表面鍍Cu）電解精煉銅

粗銅（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等

電極材料鍍層金屬銅

雜質）

陽Zn-2e—Zn2\

極Fe-2e—Fe~\

電極反應Cu_2e—Cu2+

Ni-2e-Ni2+>

Cu_2e—Cu-

陰電極材料待鍍金屬鐵純銅

極電極反應Cu2++2e-Cu

電解質溶液含Cu"的鹽溶液

注：電解精煉銅時,粗銅中的Ag.Au等不反應,沉積在電解池底部形成

3.電冶金：

利用電解熔融鹽或氧化物的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。

⑴冶煉鈉

2NaCl（熔融）壁2Na+Ckt

陽極反應式:2Cr-2e—Cl2t;

陰極反應式:2Na++2e-——2Na。

（2）冶煉鎂

MgCb（熔融）壁Mg+Cl2f

陽極反應式:2c1-2e--Cl2t;

陰極反應式:Mg2++2e--Mgo

(3)冶煉鋁

電解

2Al2。3(熔融)不*7441+302t

陽極反應式:60J12e--302t;

陰極反應式:4AZ3++12e-4Alo

基本技能?小測\\\

1.判斷下列說法是否正確,正確的打“J”，錯誤的打“X”。

(1)電鍍銅和電解精煉銅時，電解質溶液中的c(Cu")均保持不變。

提示：X。電解精煉銅時，當開始電解時雜質Zn、Fe、Ni等活潑金屬失

電子，電解質溶液中CL得電子，造成溶液中c(CiT)減小。

⑵電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCk和Al203,也可電解MgO和AlCLo

提示：X。不采用電解MgO制金屬鎂，因為MgO熔點高、耗能大、不經(jīng)

濟，不能用電解AICL制金屬鋁，因為熔融AICL不導電。

⑶若把CU+H2S01=CUS0.,+H2t設計成電解池,應用Cu作陰極。

提示：X。Cu被氧化為Ci?1應作陽極。

⑷電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料。()

提示：X。電解飽和食鹽水時，陰極可以用金屬材料作電極。

(5)在鍍件上電鍍銅時,待鍍件應連接電源的負極。

提示：Vo電鍍銅時，銅應連接電源的正極作陽極,待鍍件連接電源的負

極作陰極。

2.完成下列各小題：

⑴電解飽和食鹽水過程中，陽離子交換膜的作用

為。

食鹽水交換膜

⑵電解過程中A中CuSOi溶液濃度,而B中CuSOi溶液濃

度

1待

精

純

n鍍

銅

銅

n件

提示：（1）只允許陽離子通過，阻礙CL與&混合，防止CI2和NaOH反應

⑵逐漸減小基本不變

、關鍵能力?層級突破，

命題角度1:電解原理在工業(yè)中的基本應用

【典例1】氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下：

依據(jù)上圖，完成下列填空：

⑴在電解過程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應的電極反應式

為一

______________________________，與電源負極相連的電極附近，溶

液pH——

（選填“不變”“升高”或“下降”）。

⑵為有效除去工業(yè)食鹽中含Ca\Mg2\S。；雜質，加入試劑的合理順

序為

___________(多選)。

A.先力口NaOH,后力口Na2c。3,再力口鋼試劑

B.先加NaOH,后加根試劑,再加Na2c。3

C.先力口縱試齊打后力口NaOH,再力口Na2CO3

⑶若采用無隔膜法電解冷的食鹽水,Cb與NaOH充分接觸,得到的產(chǎn)物

為NaClO和H2,則與該反應相應的化學方程式為

(1)電解飽和食鹽水，與電源正極相連的電極為陽極，電極反應式是

與電源負極相連的電極為陰極，電極反應式是

2CI-2e-Cl2t;

+,消耗產(chǎn)生一,所以溶液的升高。

2H+2e-H2fH*,0HpH

⑵除去雜質時加入Ba?+和0H；無先后之分，但Na2c。3一定要在最后加入,

因為C。；還要除去多余的Ba",過濾沉淀后即認為NaCI被提純，選B、

Co

⑶將

2NaCI+2H20-2NaOH+H21+C12TC12+2NaOH-NaCI+NaC10+H20

合并，即可得出答案。

答案：(1)2C「-21一OLT升高

、

(2)BC(3)NaCI+H20-NaCI0+H2T

求同存異?姊妹比對

利用食鹽水制取C102的工業(yè)流程如圖所示，裝置①中的反

應:NaCl+3H2。鹿

NaC103+3H2t,裝置②中的反

應:2NaC103+4HCl%2C102t+C12t+2NaCl+2H2O。下列關于該流程說法不

正確的是

A.該流程中Ck、NaCl都可以循環(huán)利用

B.裝置①中乩是陰極產(chǎn)物

C.裝置②發(fā)生的反應中,Cb是氧化產(chǎn)物,NaCl是還原產(chǎn)物

D.為了使乩完全轉化為HC1,需要向裝置③中補充Cb

選Co電解食鹽水得到氫氣和NaCI03,氫氣和氯氣反應生成氯化氫得到

濃鹽酸，2NaCI03+4HCI-2CI02t+CI21+2%0+2岫01,該流程中CI2>NaCI

都可以循環(huán)利用，故A正確；裝置①是電解食鹽水，溶液中氫離子在陰極

得到電子生成氫氣，是陰極產(chǎn)物，故B正

;2NaC103+4HCI-2NaCI+2C102t+CI2t+2H20,氯氣是氧化產(chǎn)物，CM

是還原產(chǎn)物，故C錯誤。

【思維升華】

兩題均考查了電解食鹽水的知識，不同的是電解條件不同，對應的電解

產(chǎn)物也不相同，體現(xiàn)了變化觀念與平衡思想的學科素養(yǎng)。解答時要根據(jù)

題目的相關信息,利用電解原理分析電解過程，正確判斷電極產(chǎn)物及電

極反應方程式。

命題角度2:電解原理的拓展應用

【典例2]（2021?重慶模擬）用鐵和石墨作電極電解酸性廢水,可將廢

水中的P。；以FePO“不溶于水）的形式除去,其裝置如圖所示。

4

下列說法中正確的是

A.若X、Y電極材料連接反了，則仍可將廢水中的P。：除去

B.X極為石墨，該電極上發(fā)生氧化反應

C.電解過程中Y極周圍溶液的pH減小

D.電解時廢水中會發(fā)生反應:4Fe2++02+4H*+4PO：——4FeP0N+2H20

以圖析題?培養(yǎng)關鍵能力

選D。根據(jù)題意分析,X電極材料為鐵，丫電極材料為石墨，若X、Y電極

材料連接反了，鐵就不能失電子變?yōu)殡x子，也就不能生成FePO4,A項錯

誤;Y電極材料為石墨，該電極發(fā)生還原反應，B項錯誤；電解過程中丫極

上發(fā)生的反應為2H*+2e「——H2t,氫離子濃度減小，溶液的pH變大，C項

錯誤；鐵在陽極失電子變?yōu)镕e",通入的氧氣把Fe?+氧化為Fe?1Fe＞與

P。：反應生成FeP04,D項正確。

思維升級?母題延伸

（1）（宏觀辨識與微觀探析）根據(jù)題目分析電解除磷時為什么用鐵作陽

極？

提示：陽極在直流電源作用下電解產(chǎn)生Fe",Fe?+可進一步被氧化生成

Fe3；提供能與磷酸根結合生成沉淀的陽離子。

（2）（證據(jù)推理與模型認知）用鐵作電極,利用如圖所示裝置除去含CN\

C「廢水中的CN一時,控制溶液pH為9-10,CN與陽極產(chǎn)生的C10反應生

成無污染的氣體。思考在該裝置中鐵應該作什么電極？

提示：陽極產(chǎn)生CIT,發(fā)生的反應為0「+20田-21——60-+電0,所以鐵電

極作陰極。

【備選例題】

利用電化學原理還原CO,制取ZnCO的裝置如圖所示

（電解液不參加反應），下列說法正確的是

A.可用H2soi溶液作電解液

B.陽離子交換膜的主要作用是增強導電性

C.工作電路中每流過0.02mol電子,Zn電極質量減重0.65g

D.Pb電極的電極反應式是2c(V2e——Cz。；-

選C。如果用H2s溶液作電解液，溶液中氫離子會在正極得電子生成氫

氣，影響2co2+2屋一€2。：一反應的發(fā)生,A錯誤；用陽離子交換膜把陽極

室和陰極室隔開，它具有選擇透過性，它只允許陽離子透過，其他離子

難以透過,B錯誤;Zn電極為負極，發(fā)生氧化反應，Zn-2e-—Zn2+,當電路

中每流過0.02mol電子，消耗鋅0.01mol,質量為0.65g,C正確；Pb

-

電極為正極，發(fā)生還原反應，2CO2+2e-

C2O：一,D4皆誤。

技法總結?提能\\

電解原理應用的注意事項

(1)陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)，只允許陽離子(Na*)通過,而

阻止陰離子(C「、0H)和分子(C1J通過,這樣既能防止巴和Cb混合發(fā)

生爆炸，又能避免Cb和NaOH溶液作用生成NaClO影響燒堿的質量。

⑵電解或電鍍時，電極質量減少的電極必為陽極；電極質量增加的電

極必為陰極，即溶液中的金屬陽離子得電子變成金屬吸附在陰極上。

⑶電解精煉銅時,粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子，變

成金屬陽離子進入溶液，其他活潑性弱于銅的雜質以陽極泥的形式沉

積。電解過程中電解質溶液中的O?+濃度會逐漸減小。

(4)電鍍時，陽極(鍍層金屬)失去電子的數(shù)目跟陰極鍍層金屬離子得到

電子的數(shù)目相等,因此電鍍液中電解質的濃度保持不變。

,題組訓練工技能通夫一

命題點1:電解原理的常規(guī)應用（基礎性考點）

1.（2021年重慶適應性測試）雙極膜在電滲析中應用廣泛，它是由陽離

子交換膜和陰離子交換膜復合而成。雙極膜內層為水層,工作時水層中

的H20解離成H'和0H,并分別通過離子交換膜向兩側發(fā)生遷移。如圖為

NaBr溶液的電滲析裝置示意圖。

Na2so4溶液循環(huán)液NaBr溶液循環(huán)液Na2s（X溶液

「

L-力

陰*\

離

交

雙

惰

陽

子

極

換

性

極

交

膜

室

電

液

換2

極

也(\

水I

層U

4出5

下列說法正確的是

A.出口2的產(chǎn)物為HBr溶液

B.出口5的產(chǎn)物為硫酸溶液

C.Br可從鹽室最終進入陽極液中

D.陰極電極反應式為2H++2e——H2t

選D。鈉離子通過陽極膜進入交換室1和雙極膜產(chǎn)生的氫氧根形成氫氧

化鈉，所以出口2的產(chǎn)物是氫氧化鈉溶液,A錯誤；澳離子通過陰離子交

換膜進入交換室2和雙極膜產(chǎn)生的氫離子形成澳化氫溶液，出口4產(chǎn)物

為HBr溶液,鈉離子不能通過雙極膜，出口5不是硫酸，則BF不會從鹽

室最終進入陽極液中，B、C錯誤；電解硫酸鈉溶液陰極是氫離子得電子

變?yōu)闅錃?D正確。

2.金屬銀有廣泛的用途，粗銀中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質，可用

電解法制備高純度的銀,下列敘述錯誤的是（已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+）

A.陽極發(fā)生還原反應,其電極反應式為Ni2++2e—Ni

B.電解過程中，陽極質量的減少量與陰極質量的增加量不相等

C.電解后，電解槽底部的陽極泥中含有Cu和Pt

D.電解后,溶液中存在的金屬陽離子有Fe"、和Ni"

選Ao電解法制備高純度的鍥，粗鍥作為陽極，金屬按還原性順序

Zn>Fe>Ni>Cu>Pt發(fā)生氧化反應，電極反應依次為Zn-2e--Zn2\

Fe-2e-Fe2\Ni-2e--Ni2+,A項錯誤；電解過程中，陽極Zn、Fe、Ni

溶解,Cu、Pt沉積到電解槽底部，陰極只析出Ni,結合兩極轉移的電子

數(shù)相等，陽極質量的減少量與陰極質量的增加量不相等，B項正確；Cu和

Pt還原性比Ni弱,不能失去電子，以沉淀的形式沉積在電解槽底部，形

成陽極泥，C項正確；電解后，溶液中存在的金屬陽離子除了Fe2\Zn2+

外，還有Ni?*,D項正確。

命題點2:電解原理在物質制備方面的應用（應用性考點）

3.03是一種常見的綠色氧化劑,可由臭氧發(fā)生器電解稀硫酸制得，原理

如圖所示。下列說法錯誤的是

A.電極a為陰極

+

B.a極的電極反應式為02+4H+4e—2H20

C.電解一段時間后b極周圍溶液的pH下降

D.標準狀況下，當有5.6L反應時，收集到。2和。3混合氣體4.48L,03

的體積分數(shù)為80%

選Do電極b上生成和。3,則電極b上發(fā)生失電子的氧化反應，則電

極b為陽極，電極a為陰極，A項正確；電極a的電極反應式為

+

02+4e+4H—2H2。,B項正確；電極b上也0失去電子，發(fā)生氧化反應生成

+

。2、03和H,故電解一段時間后b極周圍溶液的pH下降,C項正確；標準

狀況下，當有5.6L氧氣參加反應時，轉移電子1mol,設收集到氧氣為

xmol,臭氧為vmol,則有x+y=0.2,4x+6y=1,解得x=y=0.1,故。3的體

積分數(shù)為50%,D項錯誤。

4.常溫下,NCL是一種黃色黏稠狀液體,是制備新型水消毒劑C102的原

料,可以采用如圖所示裝置制備NCh。下列說法正確的是

氯化鉉

氣體M一二和氯化

氫的混

合溶液

質子交換膜

A.每生成1molNCb,理論上有4mol中經(jīng)質子交換膜從右側向左側遷

移

B.可用濕潤的淀粉KI試紙檢驗氣體M

+

C.石墨極的電極反應式為NH++3C1-6e=NC13+4H

D.電解過程中，質子交換膜右側溶液的pH會減小

選C。A項，每生成1molNCI3,轉移6moie;理論上有6moiH*經(jīng)質

子交換膜從右側向左側遷移,A錯誤;B項，M為電不能用濕潤的淀粉KI

試紙檢驗,B錯誤;D項，右側pH會增大，D錯誤。

命題點3:電解原理在環(huán)境治理方面的應用（應用性考點）

5.化學在環(huán)境保護中起著十分重要的作用，電化學降解NO；的原理如圖

所示。下列說法不正確的是

A.A為電源的正極

B.溶液中從陽極向陰極遷移

C.Ag-Pt電極的電極反應式為2NO；+12H*+10e—N2f+6H20

D.電解過程中，每轉移2mol電子,則左側電極就產(chǎn)生32g02

選D。根據(jù)題給電解裝置圖可知,Ag-Pt電極上NOs轉化為即發(fā)生還原

+

：2NO3+1Oe+12H—N2t+6H20,則Ag-Pt電極作陰極,B為電源的負

極，故A為電源的正極,A、C項正確；在電解池中陽離子向陰極移動，所

以溶液中K從陽極向陰極遷移，B項正確；左側電極為陽極，電極反應式

+

為2H2。-41—02t+4H,則每轉移2mol電子，左側電極產(chǎn)生16g02,D

項錯誤。

【加固訓練一拔高】

1.采用電化學法還原CO?是一種使C0?資源化的方法。如圖是利用此法

制備ZnC2O.的示意圖（電解液不參與反應）。下列說法中正確的是

A.Zn與電源的負極相連

B.ZnCzOq在交換膜右側生成

C.電解的總反應為2C02+Zn-ZnC2O4

D.通入11.2LCO2時，轉移0.5mol電子

選Co電解過程中Zn被氧化，作陽極，所以Zn與電源的正極相連,A錯

誤;Zr^+透過陽離子交換膜到達左側與生成的C2。：形成ZnCzO-B錯誤;

沒有給出氣體所處的溫度和壓強，D錯誤。

2.SO?和NO,是主要大氣污染物,利用下圖裝置可同時吸收SO?和NOo下

列有關說法錯誤的是

A.a極為直流電源的負極,與其相連的電極發(fā)生還原反應

B.陰極得到2mol電子時,通過陽離子交換膜的為2mol

C.吸收池中發(fā)生反應的離子方程式為2N0+2s2。；一+2H2一弗+那。；

D.陽極發(fā)生的反應式為S02+2e.+2H2。一S0：+4H-

選D。A項，陰極發(fā)生還原反應，亞硫酸氫根離子得電子生成S2。：，a是

直流電源的負極，正確；B項，陰極發(fā)生還原反應，電極反應式為

+

2HSO-+2e+2H=S2O^+2H20,陰極得到2mol電子時，通過陽離子交換

膜的H.為2mol,正確；C項，S?。：一與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應，生成

氮氣，離子反應方程式為2N0+2s2。：一+2H2。-N2+4HS。；，正確；D項，陽極

發(fā)生失去電子的氧化反應，錯誤。

3.如圖囚為直流電源,舊為浸透飽和氯化鈉溶液和酚醐試液的濾紙,?為

電鍍槽,接通電路后發(fā)現(xiàn)@上的c點顯紅色,為實現(xiàn)鐵上鍍鋅,接通⑥后,

使c、d兩點短路。下列敘述正確的是（）

■|a,b|~?—|c

A.a為直流電源的負極

B.c極發(fā)生的反應為2H』2e-——H2t

C.f電極為鋅板

D.e極發(fā)生還原反應

選B。0為直流電源，⑥為浸透飽和氯化鈉溶液和酚配試液的濾紙,?為電

鍍槽，接通電路后發(fā)現(xiàn)包上的c點顯紅色，則c極為電解池陰極,d為陽

極,c電極上氫離子放電生成氫氣,d電極上氯離子放電生成氯氣，則a

是直流電源正極,b是直流電源負極；為實現(xiàn)鐵上鍍鋅，接通K后，使c、

d兩點短路，e是電解池陽極,f是陰極，電鍍時，鍍層作陽極，待鍍件作

陰極。A項，a是直流電源正極,錯誤;B項，接通⑥前，c極為電解池陰極,d

為陽極，c電極上氫離子放電生成氫氣，則c極發(fā)生的反應為

2H*+2e-—H2t,正確；C項，為實現(xiàn)鐵上鍍鋅，鋅作陽極,鐵作陰極,所以e

電極為鋅板，錯誤;D項，e電極是陽極，陽極上失電子發(fā)生氧化反應，錯

、口

送O

4.（2021?齊齊哈爾模擬）電解合成1,2-二氯乙烷的實驗裝置如圖所

示。下列說法中正確的是

CICH.CH.C1

NaOH

I液相反應I

ICuCI/、

H2O

G"離子交誦XNaC，前交換膜Y

A.該裝置工作時，化學能轉變?yōu)殡娔?/p>

B.CuCb能將C2H4還原為1,2-二氯乙烷

C.X、Y依次為陽離子交換膜、陰離子交換膜

D.該裝置總反應為CH2=CH2+2H20+2NaCl-H2+2NaOH+ClCH2CH2Cl

選Do該裝置為電解池，則工作時，電能轉變?yōu)榛瘜W能，A項錯誤;C2H4中

C元素化合價為-2價,CICH2cH2cl中C元素化合價為7價，則CuCI2能將

C2H4氧化為1,2-二氯乙烷，故B項錯誤;該電解池中，陽極發(fā)生的電極反

應式為CuCI-e+CT

-CuCI2,陽極區(qū)需要氯離子參與，則X為陰離子交換膜，而陰極區(qū)發(fā)生

的電極反應式為2H20+2e-—H2T+20M,有陰離子生成，為保持電中性，

需要電解質溶液中的鈉離子，則Y為陽離子交換膜，故C項錯誤；裝置中

陽極首先發(fā)生反應：CuCI-e-

+cr——CuCI2,生成的CuCL再繼續(xù)與c2H4反應生成1,2-二氯乙烷和CuCI,

在陽極區(qū)循環(huán)利用，而陰極水中的氫離子放電生成氫氣，其總反應方程

式為CH2=CH2

+2H20+2NaCI-H2+2NaOH+CICH2cH2cI,故D項正確。

5.[Fe(CN)6『可將氣態(tài)廢棄物中的硫化氫氧化為可利用的硫，自身被還

原為[Fe(CN)6]'\工業(yè)上常采用如圖所示的電解裝置,通電電解,然后通

入H2s加以處理。下列說法不正確的是()

—H2s

.棒白碳棒

K4[F；CN)J與

KHCOs混合溶液

A.電解時，陽極反應式為[Fe(CN)6廣-e-——[Fe(CN)6廣

B.電解時，陰極反應式為2HCO；+2d——H2t+2C。：

C.當電解過程中有標準狀況下22.4L乩生成時,溶液中有32gS析出

(溶解忽略不計)

D.整個過程中需要不斷補充K』Fe(CN)6]與KHCO3

選Do電解時，陽極上[Fe(CN)6廠失去電子，陽極的電極反應式為

43

[Fe(CN)6]-e—[Fe(CN)6]；A正確；陰極上HC。；放電，發(fā)生還原反應，

陰極反應式為2胎。3+2葭一+12f+2C。：,B正確；標準狀況下22.4LH2

的物質的量為1moI,則轉移2moi電子。H2s失去2moi電子，生成1mol

單質S,即析出32gS,C正確；根據(jù)以上分析可知，反應的結果相當于是

H2s被電解生成比和S,所以不需要補充K4[Fe（CN）6]和KHC03,D錯誤。

考點三電極反應式的書寫與判斷（命題指數(shù)★★★★★）

、必備知識?自我排查，

1.原電池電極反應式的書寫：

書寫電極反應式時，首先要根據(jù)原電池的工作原理準確判斷正、負極，

然后結合電解質溶液的環(huán)境確定電極產(chǎn)物，最后再根據(jù)質量守恒和電

荷守恒寫出反應式。電極反應式書寫的一般方法有

⑴拆分法。

①寫出原電池的總反應,如2Fe"+Cu——2Fe2'+Cu。

②把總反應按氧化反應和還原反應拆分為兩個電極反應,注明正、負極,

并依據(jù)質量守恒、電荷守恒及電子得失守恒配平兩個電極反應：

正極：2Fe'u+2e—2Fe2

負極:Cu-2e—=Cu-

⑵加減法。

①寫出總反應,如Li+LiNW）」^—Li2Mn204o

②寫出其中容易寫出的一個電極反應（正極或負極），如Li