第20講電解池及其應(yīng)用

備考導(dǎo)航

1.了解電解池的工作原理，能寫出電解池的電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)式。

復(fù)習(xí)目2.了解電解在氯堿工業(yè)、精煉銅、電鍍、電冶金等方面的應(yīng)用。認(rèn)識(shí)電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和

標(biāo)儲(chǔ)存能量中的具體應(yīng)用。

3.了解利用電解原理防止金屬腐蝕的措施

從近幾年高考來(lái)看，電化學(xué)知識(shí)屬于高考必考內(nèi)容。

1.由于能源問(wèn)題是社會(huì)熱點(diǎn)，要關(guān)注新型電池。

復(fù)習(xí)策2.著重原電池電極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫（要注意溶液的酸、堿性關(guān)系）；掌握電子、電

略流的和離子流動(dòng)方向，以及電極反應(yīng)對(duì)電解質(zhì)溶液濃度的影響。

3.要關(guān)注各種新型燃料電池的電極反應(yīng)。

4.注意離子交換膜的作用及應(yīng)用，尤其要注意濃差電池的原理

［電冶金］—

廠1裝置特點(diǎn):

熟記網(wǎng)［粗銅精煉［―

-1應(yīng)用］--1電解池］------1工作原理1--［形成條件:

絡(luò)［氯堿工業(yè)）―

電極反應(yīng):

［金屬防腐q

問(wèn)題1原電池與電解池的比較。填寫下表：

電池名稱原電池電解池

能量轉(zhuǎn)化

反應(yīng)特征

電極名稱

裝置特征

聯(lián)系

課前思【答案】

考電池名稱原電池電解池

能量轉(zhuǎn)化化學(xué)能一電能電能一化學(xué)能

反應(yīng)特征自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)

由電極材料本身決定

由連接電源的正、負(fù)極決定

負(fù)極：活潑金屬

電極名稱陰極：與負(fù)極相連

正極：不活潑金屬（或非金屬

陽(yáng)極：與正極相連

導(dǎo)體）

裝置特征無(wú)外接電源、兩極材料一般不有直流電源、兩極材料可相同也

同可不同

聯(lián)系兩者都是在兩電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)

問(wèn)題2以石墨為電極，分析寫出電解CuSOi溶液的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)。

+

【答案】①溶液中存在陽(yáng)離子：Cu"、H（H20）；存在陰離子:OIF（H案、SOt；②判斷陰、

2+

陽(yáng)兩極離子放電順序；陽(yáng)極：比0（0『）>S0『；陰極:CU*>H20（H）；③陽(yáng)極電極反應(yīng)式：2H2

-+z+-

—4e=02t+4H；陰極電極反應(yīng)式：Cu+2e=Cu；總反應(yīng)：ZCuSCh+ZHzO電解2Cu+C）2

t+2H2s04。

i黑刖8min

1.下列說(shuō)法正確的是（D）

圖2

A.（2020?山東卷）用圖1裝置可以實(shí)現(xiàn)在鐵件上鍍銅

2+

B.（2019?北京卷）用圖2裝置電解CuCk溶液的總反應(yīng)：CuCl2=Cu+2Cr

C.（2018?江蘇卷）電解飽和食鹽水的總反應(yīng)式：2c廠+2H+里維CLt+H2f

D.（2021?廣州二模）外加電流法保護(hù)金屬可用石墨作輔助陽(yáng)極

【解析】在鐵件上鍍銅時(shí)，銅電極應(yīng)與外電源正極相連，A錯(cuò)誤；電解CuCL溶液的總反應(yīng)為

-

CuCk里鯉Cu+Cl2t,B錯(cuò)誤；電解飽和食鹽水的總反應(yīng)為2Cr+2H2里維壓t+C12t+20H,C錯(cuò)誤;

石墨能導(dǎo)電，作陽(yáng)極時(shí)，石墨不參與反應(yīng)，所以外加電流法保護(hù)金屬可用石墨作輔助陽(yáng)極，D正確。

2.（2023?茂名一模）一款低成本高能效的新型無(wú)隔膜錦一鉛單液流電池裝置如圖所示，該電池用

放電

石墨氈作電極，可溶性鈾鹽和鉛鹽的混合酸性溶液作電解液。已知電池反應(yīng)為Pb+2Ce4+充電Pb2+

+2Ce3\下列相關(guān)說(shuō)法正確的是（D）

，,放用時(shí)L

電解液

Ce(CH3so3)3

Pb(CH3so/

A.放電時(shí)，Pb"在b電極發(fā)生還原反應(yīng)

B.該電池可用稀硫酸酸化電解質(zhì)溶液

C.充電過(guò)程中，a電極發(fā)生的反應(yīng)為Ce時(shí)—e-=Ce'+

D.放電過(guò)程中，電解質(zhì)溶液中的CH3so「向a電極移動(dòng)

【解析】由題中總反應(yīng)可知放電過(guò)程負(fù)極反應(yīng)為Pb—2e-=Pb",a電極發(fā)生氧化反應(yīng)，Ce"+在b

電極發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；硫酸根離子會(huì)與鉛離子反應(yīng)生成硫酸鉛沉淀，故不能用稀硫酸酸化電解質(zhì)

溶液，B錯(cuò)誤；充電過(guò)程中，a電極發(fā)生的反應(yīng)為Pb?++2e-=Pb,C錯(cuò)誤。

3.新型Li一蠅雙離子可充電電池是一種高效、低成本的儲(chǔ)能電池，其工作原理如圖所示。放電

時(shí)電極a的反應(yīng)為L(zhǎng)ii-JeP04+j￡i++^e-^LiFeP04o

______淤______

MgQLi+超膜/電極a

■含LiQ,Li,SO4

UMgSO,溶液水溶血L

Tn

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(c)

A.充電時(shí)，Mg極為陰極

B.放電時(shí)，口+從I室向n室遷移

C.放電時(shí)，II室Li2s0,溶液的濃度增大

D.每消耗ImolMg,電極a質(zhì)量理論上增加14g

【解析】放電時(shí)電極a的反應(yīng)為L(zhǎng)i—FeP(h+應(yīng)i++xe-=LiFeP0<i,電極a為正極，Mg為負(fù)極，

故充電時(shí)Mg為陰極，A正確；放電時(shí)I室為負(fù)極區(qū)，II室為正極區(qū)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，故向II室遷

移，B正確；放電時(shí)電極a消耗Li+數(shù)目等于I室遷移過(guò)來(lái)的Li+數(shù)目，故LizSO,溶液的濃度不變，C

錯(cuò)誤；放電時(shí)Mg發(fā)生反應(yīng)：Mg—2e-=Mg2+,當(dāng)有ImolMg發(fā)生反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移2moie,電極a質(zhì)量理

論上增加2moiLi+,質(zhì)量為14g,D正確。

彎點(diǎn)研析

考點(diǎn)1電解池的工作原理

知識(shí)梳理

知識(shí)口電解池

1.定義

電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。其中與電源正極相連的電極稱為陽(yáng)極,與電

源負(fù)極相連的電極稱為陰極。

2.陽(yáng)極材料

(1)惰性電極：由石墨、Pt等導(dǎo)體構(gòu)成，只起導(dǎo)電作用。

（2）活潑電極：與外電源的正極相連的活潑金屬電極（如鐵或銅），本身參與反應(yīng)。

3.電極反應(yīng)

（1）陽(yáng)極（與外電源的極相連）反應(yīng)：發(fā)生失電子的氧化反應(yīng):陰極（與外電源的

負(fù)極相連）反應(yīng):發(fā)生得電子的還原反應(yīng)。

（2）電子和離子的流向

①電子從電源負(fù)極流向電解池的陰極;從電解池的陽(yáng)極流向電源的正極。

②陽(yáng)離子向電解池的陰極遷移;陰離子向電解池的陽(yáng)極遷移（注意:電子只在導(dǎo)線中移動(dòng),

不會(huì)進(jìn)入電解質(zhì)溶液中，電解質(zhì)溶液中起導(dǎo)電作用的是離子）。

以電解氯化銅溶液為例（以石墨作電極）。

陰極陽(yáng)極

A-

電極反應(yīng)

陽(yáng)極：2c「一2e"CL

陰極：Cu"+2e-^Cu

總反應(yīng):CuCL^^Cu+CC?

4.電極放電順序

（1）陽(yáng)極放電順序

①如果電極是活潑金屬電極，則陽(yáng)極材料直接失電子，電極發(fā)生消耗，被溶解（溶液中的陰離子不

能失電子）。

②如果電極是惰性電極（如石墨、Pt等電極），一般是電解液（或熔融電解質(zhì)）中的陰離子在陽(yáng)極上

失電子。

陰離子失電子順序：S?—>廠>8/含氧酸根離子如N01、SO廠等不參與放電，由溶液

中的40去放電。

（2）陰極放電順序

①陰極材料不參與放電，一般是電解液（或熔融電解質(zhì)）中的陽(yáng)離子在陰極上得電子。

+2+3+2++2+2+2+

②水溶液中陽(yáng)離子得電子順序：Ag>Hg>Fe>Cu>H>Pb>Fe>Zn>H20o溶液中活潑

金屬的陽(yáng)離子不參與放電（如K+、Ca2\Na+、Mg"Al"）。

③熔融電解質(zhì)中陽(yáng)離子得電子順序：Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。

知識(shí)自用惰性電極電解不同溶液（無(wú)離子交換膜）

電解質(zhì)濃電解液復(fù)

類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象pH

度原

陰極：溶液中的H+(或由水NaOH水增大增大水

電解電離出的H+)放電H2s。4水增大減小水

水型陽(yáng)極：溶液中的0『(或由

Na2sO,水增大不變水

水電離出的0『)放電

電解電解質(zhì)電離出的陰、陽(yáng)離子HC1電解質(zhì)減小增大氯化氫

電解質(zhì)型分別在兩極放電CuCl2電解質(zhì)減小不變氯化銅

放一陰極：HQ放壓生堿電解質(zhì)和生成新電

NaCl增大氯化氫

生堿型陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電水解質(zhì)

放。陰極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電電解質(zhì)和生成新電CuO或

CuS04減小

生酸型陽(yáng)極：HQ放生酸水解質(zhì)CuCO3

［及時(shí)訓(xùn)練］

書寫下列有關(guān)電極反應(yīng)式及總反應(yīng)。

(1)用惰性電極電解AgNOs溶液

陽(yáng)極：2H2—4-t+4『

陰極：Ag++e-=Ag

總反應(yīng)：4Ag++2Ht+4已

(2)用惰性電極電解MgCL溶液

陽(yáng)極：2c「一2e-=Ckt

陰極：2H2+2r+1\1*=蠅(0嘰I+4t

總反應(yīng)：Mg2++2C「+2H?0^Mlg(0H)23+CLT+4t

(3)用鐵作電極電解NaCl溶液

陽(yáng)極：Fe—2e-=Fe-

陰極：Fe-+2壓0+2e-=Fe(0H)?I+H2t

總反應(yīng)：Fe+2HQ里維Fe(OH)?I+壓t

(4)用銅作電極電解鹽酸溶液

陽(yáng)極：Cu—2e-^Cu"

陰極：2H++2e=H2t

總反應(yīng)：CU+2H+^M：U2++H.

解疑釋惑35

電解池中離子交換膜的作用

NaOH產(chǎn)品

產(chǎn)品

H2soi

NafOj濃溶液

三室式電滲析法處理含Na2sO’廢水的原理

［分析］

［結(jié)論］

離子交換膜的作用：不讓生成的已與相遇。如果沒(méi)有離子交換膜，只是電解水，得不到硫酸

和氫氧化鈉。

［及時(shí)鞏固］

畫斷判斷正誤(正確的畫“V”，錯(cuò)誤的畫“義”)。

(1)電解水實(shí)驗(yàn)常加入稀氫氧化鈉或稀硫酸或硫酸鈉溶液的目的是增加導(dǎo)電性，電池的總反應(yīng)不

變(J)

(2)電解池與外電源正極相連的電極是陽(yáng)極，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)(J)

(3)如圖電解總反應(yīng)為2Cu+H2里維CuzO+H/。電子的流向：電源負(fù)極一石墨電極一Cu-電源正

(4)電解池中，質(zhì)子交換膜只允許氫離子通過(guò)(J)

(5)電解池電解液中的陽(yáng)離子向陽(yáng)極移動(dòng)(X)

（6）（2018?江蘇卷）電解飽和食鹽水的離子方程式：2C廠+2H+里鯉CLt+H2t（X）

-+

（7）（2018?江蘇卷）電解HNO3和HNOz混合溶液，陽(yáng)極電極反應(yīng)：HN02-2e+H20=3H+N0r（V）

（8）（2019?江蘇卷）電解CO2制HC00H的原理如圖1,陰極C0?還原為HC0CF的電極反應(yīng)式:CO’+H

++2e-=HC00"(V)

密封

不銹鋼容器

Na-P-AhCh固體

熔融鈉

熔融硫（含碳粉）

放電

（9）（2020?天津卷）圖2中的電池總反應(yīng)為2Na+/充電NaS（x=5?3,難溶于熔融硫），放

電時(shí)Na和NaS分別為電池的負(fù)極和正極（X）

【解析】⑶“石墨電極一Cu”是通過(guò)溶液中的離子導(dǎo)電。（9）放電時(shí)，Na為電池的負(fù)極，正極為

硫單質(zhì)。

畫眥用石墨電極電解CuCL溶液（如圖）。下列分析正確的是（A）

A.a端是直流電源的負(fù)極

B.通電使CuCL發(fā)生電離

C.陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng)：Cu2++2e-=Cu

D.通電一段時(shí)間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體

【解析】用石墨作電極電解CuCL溶液時(shí)，Cu?+移向電解池的陰極，故a端是直流電源的負(fù)極，A

正確；CuCL晶體溶于水時(shí)發(fā)生電離，與是否通電無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；電解池陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極

反應(yīng)式為2C「一2"=CLf,故通電一段時(shí)間后在陽(yáng)極附近觀察到黃綠色氣體，C、D錯(cuò)誤。

深度指津

電解后原電解質(zhì)溶液濃度的恢復(fù)

需加適量的某物質(zhì)，該物質(zhì)可以是陰極與陽(yáng)極產(chǎn)物的化合物。例如惰性電極電解CuS04溶液，要恢

復(fù)原溶液的濃度，可向電解后的溶液中加入CuO,也可以加入CuCOs,但不能加入CU（0H）2,因?yàn)镃U（0H）2

與生成的HzSO,反應(yīng)后使水量增加。使電解后的溶液恢復(fù)原狀的方法：先讓析出的產(chǎn)物（氣體或沉淀）恰

好完全反應(yīng)，再將其化合物投入電解后的溶液中即可。如：

①NaCl溶液：通HC1氣體（不能加鹽酸）；

②AgNOs溶液：加Ag2O固體（不能加AgOH）；

③CuCk溶液：加CuCb固體;

④KNOs溶液:力口HO

⑤CuSOa溶液：加CuO或CuCOs［不能加CuzO、Cu（0H）2>Cih（OH）2cO3等］。

考點(diǎn)2電解的應(yīng)用

知識(shí)梳理

知識(shí)II電冶金

1.電解熔融的氯化鈉

陽(yáng)極反應(yīng)式：2C「一2e-=C12t

陰極反應(yīng)式：Na++e-=Na

總反應(yīng)：2NaCl（熔融）里嬖2Na+C口_

2,電解熔融的氧化鋁

電解

總反應(yīng)：2Al2。3（熔融）z^^4Al+30zt

冰晶石（NasAlF）可使氧化鋁易熔化。

3.電解熔融氯化鎂

總反應(yīng)：反CL（熔融）里維Mg+Cl2t

知識(shí)?粗銅精煉

陽(yáng)極（粗銅）反應(yīng)式：Cu—2e-=Cu"（主反應(yīng)）

陰極（精銅）反應(yīng)式：Cu2++2e-=Cu

含雜質(zhì)的銅I電解,純銅片

塊（陽(yáng)極）變厚

電銅薄片從陽(yáng)極沉積

硫酸銅溶液

（陰極）下來(lái)的陽(yáng)極泥

1.在電解精煉銅時(shí)，用粗?作陽(yáng)極，用純銅作陰極,電解液用可溶性銅鹽。由于粗

銅中含有鋅、鐵等雜質(zhì)，整個(gè)電解過(guò)程中銅鹽的濃度減小。

2.粗銅中往往含有鋅、鐵、銀、銀、金等多種雜質(zhì)，當(dāng)含雜質(zhì)的銅在陽(yáng)極不斷溶解時(shí)，金屬活動(dòng)

性順序位于銅以前的金屬雜質(zhì)如Zn、Fe、Ni等會(huì)先失去電子，而金屬活動(dòng)性順序位于銅之后的銀、金

等雜質(zhì)，因?yàn)榻o出電子的能力比銅弱，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底，形成陽(yáng)極泥(陽(yáng)極泥可

作為提煉金、銀等貴重金屬的原料)。

知識(shí)E1電鍍

i.電鍍是一種應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝。

電鍍銀原理示意圖

2.特征：陽(yáng)極本身溶解；電解液的總量、濃度、pH均不變。

3.形成條件

(1)電解時(shí)，鍍層金屬作陽(yáng)極。

(2)鍍件作陰極。

(3)含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液。

(4)外加直流電源。

知識(shí)E］金屬防腐(外加電流法)

如水庫(kù)的鋼閘門(或地下的鋼管)與外接直流電源的負(fù)極相連作陰極，用惰性電極作輔助陽(yáng)極，通

電后，調(diào)節(jié)電壓使鋼鐵表面腐蝕電流降低至零或接近零，從而起到保護(hù)作用。

解疑釋惑36

氯堿工業(yè)一一離子交換膜法

電解生產(chǎn)的主要過(guò)程：NaCl從陽(yáng)極區(qū)加入，40從陰極區(qū)加入。陰極已放電，破壞了水的電離平

衡，使?jié)舛仍龃?，和Na+形成NaOH溶液。

陽(yáng)離子交換膜的作用：它只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)而阻止陰離子和氣體通過(guò)。這樣既防止了兩

極產(chǎn)生的壓和CL混合引發(fā)爆炸危險(xiǎn)，又避免了CL和陰極產(chǎn)生的NaOH反應(yīng)生成NaClO而影響燒堿的

純度。

［及時(shí)鞏固］

判斷正誤(正確的畫“”，錯(cuò)誤的畫“X”)。

（1）用圖1裝置在鐵制品表面鍍銅，能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模↗）

圖1

⑵電解精煉粗銅時(shí)，若陽(yáng)極質(zhì)量減少64g,則陰極得到2mol電子（X）

電解精煉粗銅時(shí)，陰極減小的質(zhì)量等于陽(yáng)極增加的質(zhì)量（義）

電解精煉粗銅后的電解液中存在：市+、Zn2+>SOF.Fe"、Ag+（X）

（2020?新課標(biāo)H卷）圖2是某電致變色器件的示意圖。當(dāng)通電時(shí)，Ag+注入無(wú)色WO,薄膜中,

生成AgMOs,器件呈現(xiàn)藍(lán)色，Ag為陽(yáng)極（J）

（6）電解飽和食鹽水原理如圖3所示，其中離子交換膜的作用：避免CL與乩反應(yīng)；能得到純度更

高的氫氧化鈉溶液（J）

畫蛇（2022?茂名一模）粗銀中含有Cu、Pt等雜質(zhì)，用電解法以硝酸銀為電解質(zhì)提純銀。下列

說(shuō)法正確的是（B）

A.粗銀與電源負(fù)極相連

B.陰極反應(yīng)式為Ag++“=Ag

C.Cu、Pt在陽(yáng)極區(qū)中沉積

D.電解液中c（Ag+）先增大后減小

【解析】銀單質(zhì)失電子生成銀離子，發(fā)生氧化反應(yīng)，故粗銀應(yīng)與電源正極相連，A錯(cuò)誤；陰極上,

Ag+得電子生成Ag,B正確；粗銀中Cu失去電子生成Cu?+,Pt為惰性金屬成為陽(yáng)極泥，C錯(cuò)誤；電解

提純銀時(shí)，粗銀中比銀活潑的銅會(huì)失電子形成離子進(jìn)入溶液，故電解液中c（Ag+）不可能增大，D錯(cuò)誤。

畫硼5（2020?北京卷）已知反應(yīng)2HO=2H20+（M能自發(fā)進(jìn)行，反向不能自發(fā)進(jìn)行，通過(guò)電解可

以實(shí)現(xiàn)由HzO和為原料制備壓。2,制備裝置本意圖如圖所不。

催化劑

(1)a極的電極反應(yīng)式：0

(2)下列說(shuō)法正確的是(填字母)。

A.該裝置可以實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.電極b連接電源負(fù)極

C.該方法相較于早期制備方法具有原料廉價(jià)，對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)

【答案】(l)02+2H++2e-=H22(2)AC

【解析】⑴由示意圖左側(cè)中Oz得電子變成H202,則a電極為陰極，b電極為陽(yáng)極。陰極反應(yīng)式：

+--+

02+2H+2e=H202；陽(yáng)極反應(yīng)式：2H20-4e=4H+02t0(2)根據(jù)圖示，該裝置屬于電解池，電解

池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，A正確；電極b為陽(yáng)極，電解池陽(yáng)極與電源正極連接，B錯(cuò)誤；該裝

置的總反應(yīng)為2H2+Oz里維2H制取雙氧水的原料為氧氣和水，具有來(lái)源廣泛，原料廉價(jià)，對(duì)環(huán)境

友好等優(yōu)點(diǎn)，C正確。

畫剛6高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型綠色水處理劑。工業(yè)上可用電解NaOH濃溶液制備Na2FeO4,

其工作原理如圖所示，兩端隔室中離子不能進(jìn)入中間隔室。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(D)

A.Fe為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式：Fe-6e-+80H「=Fe0『+4H2

B.放電過(guò)程中，甲溶液NaOH濃度增大

C.離子交換膜a是陽(yáng)離子換膜

D.當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子的電量時(shí)，中間隔室中離子數(shù)目減少及

【解析】由題可知，鐵元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，F(xiàn)e為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式：Fe—6屋+80H

一=FeO7+4H2O,A正確；銅電極為陰極，水得電子生成氫氣和0H,導(dǎo)致陰極室溶液產(chǎn)生大量5T,

為了平衡電荷，中間隔室中的Na+通過(guò)離子交換膜a移向陰極室，故離子交換膜a為陽(yáng)離子交換膜，所

得溶液甲為NaOH濃溶液，B、C正確；銅電極上電極反應(yīng)式為2H2。+2屋=上t+20H,當(dāng)電路中通過(guò)

Imol電子的電量時(shí)，陰極室中生成ImolOH",中間室有Imol鈉離子進(jìn)入陰極室，同時(shí)中間室中有ImolOH

「進(jìn)入陽(yáng)極室，故中間隔室中離子數(shù)目減少24，D錯(cuò)誤。

函7(2023軸頭二模)間接電解法可對(duì)大氣污染物NO進(jìn)行無(wú)害化處理。其工作原理如圖所示(質(zhì)

子膜只允許仁通過(guò))。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(A)

A.電極b接電源正極，電解過(guò)程中附近溶液的pH增大

-+

B.電極a的電極反應(yīng)式為2HS07+2e+2H=S20r+2H20

C.電解過(guò)程中右側(cè)NazSO”的濃度增大

D.電解過(guò)程中有4moi不通過(guò)質(zhì)子膜時(shí)，可處理60gN0

【解析】由圖示可知，在電極a上HSO「得電子生成SzO廠，電極反應(yīng)式為2咄0「+2-+2H+=S2(r

+2H20,則a電極為陰極，B正確；b電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2H2—4院=0?t+4H+,故電解過(guò)程

中電極b附近溶液pH減小，A錯(cuò)誤；由于電解過(guò)程中電極b消耗HO故Na2s0,溶液濃度增大，C正確;

電解過(guò)程中有4moi父通過(guò)質(zhì)子膜時(shí)，電極上轉(zhuǎn)移4moi電子，則生成2molSzO廠，S2廠與NO反應(yīng)生成

N?和HSO「，2S20r+2N0+2H20=4HS0r+N2,即2molS?0廠可處理2molNO,根據(jù)關(guān)系式2N0?N??4e

一可知,能處理2moi即60gNO,D正確。

度剛8(2023?惠州二調(diào))一種采用HQ(g)和N2(g)為原料制備NL(g)的裝置如圖所示。

|工作電源|

固體氧化物電解質(zhì)

下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(A)

A.在b電極上，N?被還原

B.金屬Ag可作為a電極的材料

C.改變工作電源電壓，反應(yīng)速率不變

D.電解過(guò)程中，固體氧化物電解質(zhì)中。好不斷減少

【解析】b電極上N?轉(zhuǎn)化為NR,N元素的化合價(jià)降低，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，即N?被還原，A

正確；a為陽(yáng)極，若金屬Ag作a的電極材料，則金屬Ag優(yōu)先失去電子，B錯(cuò)誤；改變工作電源的電壓，

電流強(qiáng)度發(fā)生改變，反應(yīng)速率也會(huì)改變，C錯(cuò)誤；電解過(guò)程中，陰極電極反應(yīng)式為2+3氏0+6r=2NK

+302-,陽(yáng)極電極反應(yīng)式為20"—4e-=02,因此固體氧化物電解質(zhì)中0?一不會(huì)改變，D錯(cuò)誤。

倒腑(2022?合肥三模)由我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)的Mg-Li雙鹽具有較高的電池效率，其工作原理如

圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（C）

負(fù)載

A.放電時(shí)，正極電極反應(yīng)式為FeS+2"+2Li+=Fe+Li2s

B.充電時(shí)，Mg電極發(fā)生了還原反應(yīng)

C.充電時(shí)，每生成1molMg,電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少24g

D.電解液含離子遷移速率更快的Li+提高了電流效率

【解析】放電時(shí)蠅轉(zhuǎn)化為Mg?*,所以右側(cè)電極為負(fù)極，左側(cè)電極為正極，F(xiàn)eS得電子生成Fe和

LiS電極反應(yīng)為FeS+2e-+2Li+=Fe+Li?S,A正確；充電時(shí)轉(zhuǎn)化Mg,被還原，蠅電極發(fā)生了

還原反應(yīng)，B正確；充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為Fe+Li2s—2-=FeS+2Li+,每生成ImolMg,消耗lmolMg2+,

轉(zhuǎn)移2moi電子，同時(shí)生成2molLi+,所以電解質(zhì)質(zhì)量減少24g—2X7g=10g,C錯(cuò)誤；電解液中含離

子遷移速率更快的Li+,增強(qiáng)了導(dǎo)電性，提高了電流效率，D正確。

圜加（2017?新課標(biāo)I卷）支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工

作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)極。下列有關(guān)表述不正確的是（C）

A.通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零

B.通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁

C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽(yáng)極材料和傳遞電流

D.通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整

【解析】犧牲陽(yáng)極法，保護(hù)了鋼管樁，故表面腐蝕電流接近于零，A正確；高硅鑄鐵為陽(yáng)極，則

與外加電源的正極相連，鋼管樁為陰極，與外加電源的負(fù)極相連，B正確；高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)極,

材料不損耗，C錯(cuò)誤；金屬的腐蝕受環(huán)境的影響，故通入的電流要根據(jù)環(huán)境條件的變化及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,

D正確。

課堂評(píng)in

1.（2023?各地試題重組）下列說(shuō)法正確的是（填字母）。

A.電解MgCL飽和溶液，可制得金屬鎂

B.電解法精煉銅時(shí)，以粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極

C.冶煉金屬鋁是電解熔融氯化鋁

D.電解熔融氯化鈉可得到鈉

E.電鍍時(shí)，鍍層金屬跟直流電源的正極相連

F.氯堿工業(yè)中，燒堿在陽(yáng)極區(qū)生成

G.馬口鐵（鍍錫鐵皮）鍍層破損后鐵更易腐蝕

H.可充電電池在充電時(shí)是電解池

I.電解制鋁時(shí)，AI2O3的熔點(diǎn)很高，可加入冰晶石降低其熔融溫度

J.用圖1裝置電解精煉鋁

K.用圖2所示方法可保護(hù)鋼閘門不被腐蝕

【答案】BDEGHI

【解析】電解MgCl,溶液得不到金屬鎂，A錯(cuò)誤；精煉銅時(shí)，以粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，B正確；

鋁的冶煉應(yīng)電解熔融氧化鋁，氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，C錯(cuò)誤；電鍍時(shí)，鍍層金屬作陽(yáng)

極，應(yīng)跟直流電源的正極相連，E正確；氯堿工業(yè)中NaOH在陰極區(qū)產(chǎn)生，F(xiàn)錯(cuò)誤；馬口鐵（鍍錫鐵皮）

鍍層破損后構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，腐蝕加劇，G正確；圖1裝置，陰極電極反應(yīng)式為2H?O+2e=Hz

t+20H-,得不到鋁，J錯(cuò)誤；圖2所示的是外加電流法，鋼閘門應(yīng)連接電源負(fù)極，K錯(cuò)誤。

2.（2023?深圳一調(diào)）法國(guó)科學(xué)家莫瓦桑在無(wú)水HF中電解KHF2制得單質(zhì)氟（2KHF?里鯉2KF+H?t+

F2f）,獲得1906年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。下列關(guān)于該過(guò)程的描述不正確的是（D）

A.陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)

--

B.陰極反應(yīng)為2HFr+2e=H2t+4F

C.需將電解產(chǎn)生的兩種氣體嚴(yán)格分開(kāi)

D.理論上，每轉(zhuǎn)移Imole,可得到22.4IE（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）

【解析】該電解池中陰極反應(yīng)式2HF「+2e-=H2t+41，口向陽(yáng)極移動(dòng)，失電子生成F2,發(fā)生

氧化反應(yīng)，A正確；HF丁在陰極得電子生成氫氣，B正確；F?與氫氣混合在暗處即可發(fā)生爆炸，需將電

解產(chǎn)生的兩種氣體嚴(yán)格分開(kāi)，C正確；理論上，每轉(zhuǎn)移Imole一,可得到11.2LFK標(biāo)準(zhǔn)狀況下），D錯(cuò)誤。

3.（2023?福建七市聯(lián)考）應(yīng)用電化學(xué)方法，對(duì)水體消毒并去除余氯，裝置如圖所示。下列說(shuō)法正

確的是（A）

A.閉合K后，可對(duì)池中的水殺菌消毒

B.斷開(kāi)K”閉合“時(shí)，底由M極流出

C.斷開(kāi)閉合K?后，N極金屬Na不斷累積

D.鈉離子交換膜可用質(zhì)子交換膜代替

【解析】斷開(kāi)及、閉合&后，構(gòu)成電解池裝置，M極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式：2Cr-2e-=Cht,

氯氣進(jìn)入水池消毒，A正確；斷開(kāi)跖、閉合見(jiàn)時(shí)，構(gòu)成原電池裝置，M極為正極，N極為負(fù)極，底由N

極流出，電極反應(yīng)式：Na—e-=Na+,N極金屬Na不斷減少，B、C錯(cuò)誤；將鈉離子交換膜換成質(zhì)子交

換膜后，H+會(huì)穿過(guò)膜與N極的Na反應(yīng)，故不可換為質(zhì)子交換膜，D錯(cuò)誤。

4.（2021?華南師大附中）下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法正確的是（0

A.純銀器表面在空氣中因電化學(xué)腐蝕漸漸變暗

B.當(dāng)鍍銅鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用

C.在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽(yáng)極法

D.可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕

【解析】純銀器表面漸漸變暗的原因是因?yàn)槠渑c空氣中的氧氣和水反應(yīng)，屬于化學(xué)腐蝕，A錯(cuò)誤;

鍍銅的鐵制品，表面的鍍層被破壞后，銅、鐵與表面附著的電解質(zhì)溶液形成原電池，會(huì)加快鐵的腐蝕,

B錯(cuò)誤；在海輪外殼連接鋅塊，保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽(yáng)極法，C正確；想要保護(hù)地下輸油鋼

管不被腐蝕，需要將其與電源負(fù)極連接，D錯(cuò)誤。

：EJ99及時(shí)課后小結(jié)，學(xué)清吃透-

IUD胃請(qǐng)老師布置同學(xué)們及時(shí)完成《配套精練》中的練習(xí)。I

娛示

第20講電解池及其應(yīng)用

1.（2021?廣東卷）鉆（C。）的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。水溶液中電解制備

金屬鉆的裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（D）

陽(yáng)離子陰離子Co

交換膜交換膜K

I室u室in室

A.工作時(shí)，i室和n室溶液的pH均增大

B.生成ImolCo,I室溶液質(zhì)量理論上減少16g

C.移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變

D.電解總反應(yīng)：2<3。"+2%0里鯉20)+021+4H+

-+2+

【解析】工作時(shí)，I室電極反應(yīng)式：2H20-4e=02t+4H,pH減?。籌II室電極反應(yīng)式：Co+

2-=Co,III室中的C「向U室移動(dòng)，I室中的已向II室移動(dòng)，II室pH減??；A錯(cuò)誤；生成ImolCo,

轉(zhuǎn)移2mol電子，I室理論上生成0.5mol02,同時(shí)有2molf進(jìn)入II室，則I室溶液質(zhì)量共減小18g,

B錯(cuò)誤；移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2c「一2院=CLt,C錯(cuò)誤。

2.(2022?廣東卷)以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)

A1的再生。該過(guò)程中(C)

A.陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg—2e-=Mg2+

B.陰極上Al被氧化

C.在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽(yáng)極泥

D.陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化相等

【解析】電解池中陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，熔融鹽為電解液進(jìn)

行電解，陽(yáng)極是含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料，Mg和A1發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生成Mg"和

Al",Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)A13+得電子生成A1單質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)A1的再生。Mg在陽(yáng)極失電子生

成Mg*A錯(cuò)誤；Al在陽(yáng)極上被氧化生成Al*B錯(cuò)誤；陽(yáng)極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解

槽底部可形成陽(yáng)極泥，C正確；因?yàn)殛?yáng)極除了鋁參與電極反應(yīng)，鎂也參與了電極反應(yīng)，而陰極只有鋁離

子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)得失電子守恒及元素質(zhì)量守恒可知，陽(yáng)極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯(cuò)誤。

3.利用電解原理制備CaOtPOj的裝置如圖所示(M、N均為惰性電極)。下列說(shuō)法正確的是(D)

A.M極與電源負(fù)極相連

B.常溫下，電解后N極附近溶液pH減小

C.膜a、膜c均為陰離子交換膜，膜b為陽(yáng)離子交換膜

D.電解時(shí)可獲得副產(chǎn)物NaOH、壓、Cl2

【解析】因?yàn)殡娊膺^(guò)程中生成Ca(HR)4)2,故Ca?+通過(guò)膜a而H2POJ通過(guò)膜b進(jìn)入盛有CaCHzPOjz

稀溶液的槽內(nèi)，Na+通過(guò)膜c進(jìn)入盛有NaOH稀溶液的槽內(nèi)，故M極為陽(yáng)極，N極為陰極，M極為陽(yáng)極，

與電源正極相連，A錯(cuò)誤；N極電極反應(yīng)式：2H2+2院=慶t+20『，N極附近溶液pH增大，B錯(cuò)誤;

膜a、膜c為陽(yáng)離子交換膜，膜b為陰離子交換膜，C錯(cuò)誤；兩極電極反應(yīng)式分別為2Cr-2e-=CL

t（陽(yáng)極）、2H20+2e「=H2f+20『（陰極），D正確。

4.利用電解法將CO?轉(zhuǎn)化為CH4的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（A）

A.電解過(guò)程中，射由a極區(qū)向b極區(qū)遷移

-

B.電極b上反應(yīng)為CO2+8HCOr-8e=CH4+COr+2H=0

C.電解過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

D.電解時(shí)Na2sO,溶液濃度保持不變

【解析】由a極生成可以判斷出a極為陽(yáng)極，b為陰極，陽(yáng)離子向陰極流動(dòng)，則已由a極區(qū)向

b極區(qū)遷移正確，A正確；電極b上反應(yīng)為C02+8HC05+8e-=CH4+8C0『+2HQ,B錯(cuò)誤；電解過(guò)程中

是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，C錯(cuò)誤；電極a上反應(yīng)為2H20+4“t+4H+,溶液中的水發(fā)生消耗，所以

NazSCh溶液的濃度增大，D錯(cuò)誤。

5.（2023?佛山二模）過(guò)硫酸鏤［（NHjSa］可用作氧化劑、漂白齊人利用電解法在兩極分別生產(chǎn)過(guò)

硫酸錢和過(guò)氧化氫的裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（C）

ab

陰

離(NH4)2S2O8

子

電

pt電■pt

耶

04交

換

極

極

室%

I室

。2三Oz室(NH4)2SO4

A.a為外接電源的負(fù)極

+

B.電解總反應(yīng)：02+2H+2S0r^^H202+S20t

C.陰離子交換膜可用陽(yáng)離子交換膜替代

D.電解池工作時(shí)，I室溶液質(zhì)量理論上逐漸減小

【解析】在II室中，S元素化合價(jià)由+6升高為+7,化合價(jià)升高被氧化，故右側(cè)Pt電極為陽(yáng)極,

b為外接電源正極，a為外接電源負(fù)極，左側(cè)Pt電極為陰極，A正確；根據(jù)陽(yáng)極產(chǎn)物可知，反應(yīng)需要消

耗S07，I室中SO廠通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入H室，陰離子交換膜不可用陽(yáng)離子交換膜替代，C錯(cuò)誤；電

解池工作時(shí)，I室溶液中氫離子移向陰極，SO廠移向陽(yáng)極，消耗硫酸，I室溶液質(zhì)量理論上逐漸減小,

D正確。

6.(2023?馬鞍山一模)微生物燃料電池(MFC)可以用于光電催化處理污染物(苯酚)的電源，工作

原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(D)

A.電極a為陽(yáng)極

-+

B.電極c上的反應(yīng)式：CH3OH-6e+H2O=6H+CO2t

C.右池中的H+向d電極方向遷移

D.處理污染物苯酚Imol,理論上外電路中遷移了20moi電子

【解析】右池中為甲醇燃料電池，通入甲醇的一極為負(fù)極，即c為負(fù)極，d為正極；左池為電解

池，與原電池正極相連的a為陽(yáng)極，b為陰極，A正確；c極為負(fù)極，甲醇失電子，電極反應(yīng)式為CH30H

+

-6e-+H20=6H+C02t,B正確；右池為原電池，陽(yáng)離子移向正極，f移向d極，C正確；a極電極

-+

反應(yīng)式為C6H60-28e+11H2O=6CO2t+28H,即處理Imol苯酚轉(zhuǎn)移28mol電子，D錯(cuò)誤。

7.(2023?福州二模)我國(guó)科學(xué)家采用單原子Ni和納米Cu作串聯(lián)催化劑，通過(guò)電解法將CO?轉(zhuǎn)化

n牛成R所用的由干

為乙烯，裝置示意圖如圖。已知：電解效率裝置=〃喘#總部浸TX100%。下列說(shuō)法正確的是

(D)

O陰離子交換膜o

A.電極a連接電源的正極

B.電極b上發(fā)生反應(yīng)：240+2葭=H2t+20『

C.通電后右室溶液質(zhì)量減少

D.若電解效率為60%,電路中通過(guò)Imol電子時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生1.12L乙烯

【解析】COz在電極a發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯，電極a是陰極，連接電源的負(fù)極，A錯(cuò)誤；電極b

是陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)：40H--4e-=02t+2H20,B錯(cuò)誤；若電路中轉(zhuǎn)移4moi電子，陽(yáng)極放出Imol氧氣，

即32g,4moi(即68g)通過(guò)陰離子交換膜由左室移入右室，右室質(zhì)量增加(68—32)g=36g,C錯(cuò)誤;

陰極反應(yīng)式為2co2+8氏0+12r=C2H4+120『，若電解效率為60%,電路中通過(guò)Imol電子時(shí)，生成乙

烯所用的電子為0.6mol,即產(chǎn)生0.05mol乙烯，標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生乙烯的體積為1.12L,D正確。

8.（2023?廣州二模）科學(xué)家研發(fā)了一種以A1和Pd@石墨烯為電極的Al—N電池，電池以A1C17-

Al￡17離子液體作電解質(zhì)，放電時(shí)在提供能量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了人工固氮，如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（B）

A.充電時(shí)A1電極是陰極

B.放電時(shí)A1C11濃度增大，AbCIT濃度減少

-

C.放電時(shí)正極反應(yīng)式為N2+8Al2Cir+6e=2AlN+14AlCir

D.放電時(shí)電路中每通過(guò)6mole,電池總質(zhì)量理論上增加28g

-

【解析】充電時(shí)，A1電極發(fā)生還原反應(yīng)：8Al2C17+6e=2Al+14AlCir,作陰極，A正確；放電

時(shí)，A1作為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：2A1+14A1C11—6e-=8AkClT,正極發(fā)生反應(yīng)是8A12cl7+61

=2A1N+14A1C1「，總反應(yīng)是2Al+Nz=2AlN,A1C1-Al2cl「濃度均不變，B錯(cuò)誤，C正確；放電時(shí)電

池增加的質(zhì)量相當(dāng)于N2的質(zhì)量，每通過(guò)6moi電子，參加反應(yīng)的N?是Imol,增加質(zhì)量是28g/molXImol

=28g,D正確。

9.（2023?湛江二模）一種FeCL/FeCL-CL雙膜二次電池放電時(shí)的工作原理如圖所示。下列說(shuō)法

錯(cuò)誤的是（B）

~~；~|用電器|-----

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