第四章化學反應(yīng)與電能第二節(jié)電解池第2課時電解原理的應(yīng)用一、電解飽和食鹽水——氯堿工業(yè)

燒堿、氯氣都是重要的化工原料，習慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯

堿工業(yè)。1.

電解飽和食鹽水的原理陽極反應(yīng)：

（氧化反應(yīng)）；陰極反應(yīng)：

（還原反應(yīng)）；

陽離子交換膜作用：①防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸；②避

免Cl2與NaOH作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。2.

氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用

××××

1.

（2023·浙江6月選考卷）氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進的設(shè)計可大幅度降低能

耗，下列說法不正確的是（

B

）A.

電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C.

應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D.

改進設(shè)計中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗B

2.

（2023·湖北卷）科學家設(shè)計如圖所示的電解池，實現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的

綠色化。該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率

為x

mol·h－1。下列說法錯誤的是（

D

）B.

離子交換膜為陰離子交換膜C.

電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜D.

海水為電解池補水的速率為2x

mol·h－1D

3.

“84”消毒液是環(huán)境消毒液之一。某學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，

用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使Cl2被完全吸收制得有較強殺菌能

力的消毒液，設(shè)計了如圖所示的裝置。c、d都為石墨電極。完成下列填空：（1）a為電源的

（填“正”“負”“陰”或“陽”，下同）極，c為電解池

的

極。負陽

二、電鍍精煉和電冶金

1.

電鍍（1）電鍍是利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。（2）電鍍可增強金屬的抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。陽極材料鍍層金屬Cu

陰極材料鍍件金屬Fe電鍍液含鍍層金屬離子CuSO4溶液陽極反應(yīng)

?陰極反應(yīng)

?溶液變化電解質(zhì)溶液的濃度

?

不變2.

電解精煉銅電解精煉粗銅時，以待精煉的銅作陽極，用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液，可得含銅量為

99.95％～99.98％的電解銅。陽極材料粗銅（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）陰極材料純銅陽極反應(yīng)

?、

?、

?、

?

陽極材料粗銅（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）

陰極反應(yīng)

?“陽極泥”Ag、Au等金屬雜質(zhì)失電子能力弱，會以單質(zhì)形式沉積，形成“

?”溶液變化①電解質(zhì)溶液的Cu2＋濃度

?②引入了Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋等雜質(zhì)，需定時除去

陽極泥減小3.

電冶金冶煉鈉冶煉鋁電極反應(yīng)陽極：

?陰極：

?總反應(yīng)

?

?

??

2Na＋Cl2↑

【思考交流】冶煉鈉（1）電解熔融NaCl裝置示意圖陰極環(huán)繞在陽極外面，兩極之間用隔膜D隔開。提示：（1）NaCl

Cl2

陰

陽

陰（2）電解時的反應(yīng)陽極：

；陰極：

；總反應(yīng)：

。

【判斷】（1）在Fe上電鍍Zn，應(yīng)用Zn作陽極，用ZnSO4溶液作電鍍液。

（

√

）（2）電解精煉銅時，粗銅作陽極，活潑性比Cu弱的雜質(zhì)金屬成為陽極泥沉在陽極

區(qū)。

（

√

）（3）電鍍銅和電解精煉銅時，電解質(zhì)溶液中c（Cu2＋）均保持不變。

（

×

）（4）工業(yè)冶煉金屬鎂時，電解熔融態(tài)MgO。

（

×

）√√××

1.

（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極進行

電解，實現(xiàn)Al的再生。該過程中（

C

）B.

陰極上Al被氧化C.

在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽極泥D.

陽極和陰極的質(zhì)量變化相等C解析：根據(jù)電解原理可知，電解池中陽極發(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)，該題中以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電

解，通過控制一定的條件，從而可使陽極區(qū)Mg和Al發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生

成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極上Al3＋得電子生成鋁單質(zhì)，從而實現(xiàn)Al的

再生，據(jù)此分析解答。陰極應(yīng)該發(fā)生Al3＋得電子的還原反應(yīng)，而Mg在陽極失電子生

成Mg2＋，A錯誤；Al在陽極上被氧化生成Al3＋，B錯誤；陽極材料中Cu和Si不參與氧

化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；因為陽極除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也

參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)得

失電子守恒及元素守恒可知，陽極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯誤。

氧化

不相等Fe2＋

Zn2＋

Cu、Pt

3.

如圖為工業(yè)電解熔融氧化鋁冶煉鋁的裝置示意圖。（1）寫出電解時的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)方程式：

?

?。（2）資料表明Al2O3的熔點為2

054

℃，冰晶石（Na3AlF6）的熔點為1

000

℃，用電

解Al2O3制取金屬鋁時會加入冰晶石，其作用是

?。

作助熔劑，降低Al2O3的熔點（3）該電解過程要在1

000

℃以上進行，工業(yè)上冶煉鋁過程中會發(fā)生陽極損耗，試分

析發(fā)生陽極損耗原因：

?。高溫下，陽極產(chǎn)生的氧氣與碳塊反應(yīng)生成CO、CO2題后歸納

（1）電解精煉過程中的“兩不等”：電解質(zhì)溶液濃度在電解前后不相等；陰極

增加的質(zhì)量和陽極減少的質(zhì)量不相等。

（2）電鍍過程中的“一多，一少，一不變”：“一多”指陰極上有鍍層金屬沉

積；“一少”指陽極上有鍍層金屬溶解；“一不變”指電鍍液（電解質(zhì)溶液）的濃度

不變。三、電解原理的創(chuàng)新應(yīng)用

1.

電解原理常見的考查點電解原理及應(yīng)用是高考高頻考點，該類試題往往與生產(chǎn)、生活及新科技等相聯(lián)系，以

裝置圖或流程圖為載體呈現(xiàn)，題材廣、信息新，題目具有一定難度。主要考查陰、陽

極的判斷、電極反應(yīng)式、電解反應(yīng)方程式的書寫、溶液離子濃度變化及有關(guān)計算等。2.

“5點”突破電解綜合應(yīng)用題（1）分清陰、陽極，與電源正極相連的為陽極，與電源負極相連的為陰極，兩極反

應(yīng)為“陽氧陰還”。（2）剖析離子移向，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。（3）注意放電順序，正確判斷放電的粒子或物質(zhì)。（4）注意介質(zhì)，正確判斷反應(yīng)產(chǎn)物，酸性介質(zhì)不出現(xiàn)OH－，堿性介質(zhì)不出現(xiàn)H＋；不

能想當然地認為金屬作陽極，電極產(chǎn)物為金屬陽離子。（5）注意得失電子守恒和電荷守恒，正確書寫電極反應(yīng)式。

類型一

電解在物質(zhì)轉(zhuǎn)化和制備中應(yīng)用1.

（2024·廣東卷）一種基于氯堿工藝的新型電解池（下圖），可用于濕法冶鐵的研

究。電解過程中，下列說法不正確的是（

C

）B.

陰極區(qū)溶液中OH－濃度逐漸升高C.

理論上每消耗1

mol

Fe2O3，陽極室溶液減少213

gD.

理論上每消耗1

mol

Fe2O3，陰極室物質(zhì)最多增加138

gC

2.

（2024·重慶卷）我國科研工作者研發(fā)了一種新型復合電極材料，可將CO2電催化

轉(zhuǎn)化為甲酸，如圖是電解裝置示意圖。下列說法正確的是（

D

）A.

電解時電極N上產(chǎn)生OH－B.

電解時電極M上發(fā)生氧化反應(yīng)C.

陰、陽離子交換膜均有兩種離子通過D

類型二

電解原理在環(huán)境治理中應(yīng)用

下列說法錯誤的是（

C

）CA.

該芬頓系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化形式為太陽能→電能→化學能C.

光陽極每消耗1

mol

H2O，體系中生成2

mol

H2O2D.H2O2在Mn（Ⅱ）/Mn（Ⅳ）的循環(huán)反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性和還原性

4.

（2025·遼寧協(xié)作體高二聯(lián)考）研究表明許多疾病，包括基因突變（癌變、動脈硬

化等）和生物機體中毒等，可能是一氧化氮的釋放或調(diào)節(jié)不正常引起的。用間接電化

學法可對NO進行無害化處理，其原理如圖所示（質(zhì)子膜允許H＋和H2O通過），下列

相關(guān)判斷錯誤的是（

D

）A.

該裝置工作時，可視Pb為惰性電極C.

吸收塔中每消耗2

mol

NO，有4

mol

H＋通過質(zhì)子膜D.

每處理1

mol

NO，電解池將產(chǎn)生11.2

L

O2D

類型三

電解原理在廢物回收利用中的應(yīng)用5.

（2025·遂寧高二期末）鉻酸鈉主要用于有機合成氧化劑、印染等，現(xiàn)以鉛酸蓄電

池為電源，用電滲析法分離回收混合物漿液中的Na2CrO4裝置如圖所示，下列對分離

過程的相關(guān)判斷錯誤的是（

D

）B.

電極a連接鉛蓄電池負極，甲池中NaOH濃度逐漸增大D.

若電路中通過0.2

mol

e－，理論上鉛酸蓄電池負極增重30.3

gD

6.

（2025·九省聯(lián)考內(nèi)蒙古卷）隨著鋰離子電池在眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其廢舊電池

的回收工作愈發(fā)顯得意義重大。現(xiàn)行的回收工藝通常采用酸浸堿浸的方法，從鋰離子

電池正極材料LiCoO2（含少量金屬Cu）中提取Li和Co，得到的Co（OH）2和Li2CO3

在空氣中燃燒，可實現(xiàn)LiCoO2的再生。與此同時，為達成綠色回收Li和Co的目標，

科研人員正在研究的一種新型電解回收工藝的原理如圖所示。下列說法錯誤的是

（

A

）A.

太陽能電池板經(jīng)光照產(chǎn)生的電子流向a電極D.

電解前除去LiCoO2中的雜質(zhì)，可提高Co（OH）2的純度A

課時作業(yè)（二十九）電解原理的應(yīng)用[對點訓練]題組一

氯堿工業(yè)1.

（2025·重慶高二階段練習）如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列有關(guān)

說法不正確的是（

D

）A.

裝置中的離子交換膜只能讓陽離子通過，不能讓陰離子通過B.

裝置中出口①處的物質(zhì)是氯氣，出口B處的物質(zhì)是濃度較大NaOH溶液C.

陰極區(qū)加入少量NaOH是為了增強溶液的導電性D.

產(chǎn)生氫氣8.96

L（標準狀況）時，理論上通過交換膜的鈉離子Na＋為0.4

molD123456789101112

1234567891011122.

（2025·沈陽高二階段練習）如圖是“氧陰極技術(shù)”的氯堿工業(yè)裝置圖，向陰極區(qū)

供應(yīng)純氧可降低電壓，減少能耗。下列說法中錯誤的是（

C

）A.

采用陽離子交換膜，可以提高NaOH純度D.

電解過程中轉(zhuǎn)移4

mol電子，理論上可獲得4

mol

NaOHC123456789101112

123456789101112題組二

電鍍、精煉、電冶金3.

（2025·四川高二階段練習）電解原理應(yīng)用廣泛。下列相關(guān)說法錯誤的是

（

A

）A.

在鑰匙上鍍銅時，鑰匙應(yīng)接電源正極B.

電解熔融NaCl可冶煉金屬NaD.

離子交換膜電解槽電解飽和NaCl溶液可制備NaOHA123456789101112

1234567891011124.

我國科學家研發(fā)的固體透氧膜提取金屬鈦工藝，裝置如圖所示。將TiO2熔于NaCl

－NaF融鹽體系，以石墨為陰極，覆蓋氧滲透膜的多孔金屬陶瓷涂層為陽極，固體透

氧膜把陽極和熔融電解質(zhì)隔開，只有O2－可以通過。下列說法不正確的是（

D

）A.a極是電源的正極，O2－在熔融鹽中從右往左遷移C.NaCl－NaF融鹽的作用是降低熔化TiO2需要的溫度D.

陽極每產(chǎn)生4.48

L的O2，理論上能生成0.1

mol鈦D123456789101112

123456789101112

B.

電解過程中陽極附近pH明顯升高C.

電路中流經(jīng)4

mol電子，陽極收集到22.4

L氣體D.Na2PbCl4濃度下降后，在陰極區(qū)加入適量PbO，可實現(xiàn)電解質(zhì)溶

液的再生使用D123456789101112

123456789101112題組三

電解原理的創(chuàng)新應(yīng)用6.

（2025·鎮(zhèn)江高二聯(lián)考）甲烷是良好的制氫材料。我國科學家發(fā)明了一種500

℃

時，在含氧離子（O2－）的熔融碳酸鹽中電解甲烷的方法，實現(xiàn)了無水、零排放的方

式生產(chǎn)H2和C，反應(yīng)原理如圖所示。下列說法正確的是（

B

）A.X為電源的負極C.

電解一段時間后熔融鹽中O2－的物質(zhì)的量增多D.

該條件下，每產(chǎn)生22.4

L

H2，電路中轉(zhuǎn)移2

mol電子B123456789101112

123456789101112

A.

電極b接電源負極B123456789101112

123456789101112[綜合強化]8.

如圖甲、乙為相互串聯(lián)的兩個電解池，下列說法正確的是（

D

）A.

甲池若為精煉銅的裝置，A極材料是粗銅B.

乙池中若滴入少量酚酞溶液，開始一段時間后C極附近變淺紅色C.

若甲池為電鍍銅的裝置，陰極增重12.8

g，乙池陽極放出氣體為4.48

LD1234567891011129.

（2025·張家口高二階段練習）ClO2是高效、安全的消毒用品。某電解法制備ClO2

的裝置如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是（

C

）A.

若直流電源為鉛酸蓄電池，則a極電極材料為PbB.Y為HCl溶液，且濃度比加入的HCl溶液濃度大C.

若陰離子交換膜中通過6

mol陰離子，可生成6

mol

ClO2氣體D.X的溶質(zhì)主要為NaClC123456789101112

123456789101112

A.

電極X為直流電源的負極B.

質(zhì)子交換膜中氫離子向左移動D.

理論上電源提供2

mol

e－能生成1

mol氧氣D123456789101112

12345678910111211.

電解的應(yīng)用比較廣泛，回答下列問題：（1）由下列物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬時采用電解法的是

（填字母，下同）。a.Fe2O3

b.NaClc.Cu2S

d.Al2O3解析：（1）電解法適合冶煉Na、Mg、Al等強還原性金屬，在熔融狀態(tài)下，分別電解

NaCl、Al2O3冶煉Na和Al。Fe和Cu的還原性較弱，用Fe2O3、Cu2S冶煉相應(yīng)金屬時，

采用加還原劑熱還原法。bd

123456789101112（2）以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進行粗銅（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解

精煉，下列說法正確的是

?。a.電能全部轉(zhuǎn)化為化學能b.粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)c.溶液中Cu2＋向陽極移動d.利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬e.若陽極質(zhì)量減少64

g，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA（設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值）

bdf

123456789101112

123456789101112

a

NO2↑＋H2O123456789101112

123456789101112

123456789101112

LiOH

B

123456789101112

123456789101112

負