專題九電解池

核心考點1、電解池的原理

1.電解：電解是使電流通過電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在兩個電極上引起氧化還原反應(yīng)的過程o

①電解時所用的電流必須是直流電，而不是交流電。

②熔融態(tài)電解質(zhì)可被電解，電解質(zhì)溶液也可被電解。

③電解的過程實質(zhì)是一個氧化還原反應(yīng)發(fā)生的過程，這一過程在通常情況下是不能進行的。

2.電解池

雙卜電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置.

①外加直流電源；

②有與電源相連的兩個電極，陽極與電源正

電解池極相連，陰極與電源負極相連；

③電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）;

④形成閉合電路。

①陽極：與電源正極相連，在電極上

發(fā)生氧化反應(yīng)。

電極名稱及電極反應(yīng)翹

②陰極：與電源負極相連，在電極上

發(fā)生還原反應(yīng)。

3.電解池的工作原理

電子由電源的負極出發(fā)，流向電解池的陰極，陽離子在陰極上獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)；與此同時，陰

離子在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，失去的電子再從電池的陽極流向電源的正極，從而形成閉合回路。

如圖所示（陽極為惰性電極）

陰

陽

極

氧化反應(yīng)極電解池還原反應(yīng)

陰離子移向陽離子移向

電解質(zhì)溶液

4.正確判斷電極產(chǎn)物

（1）陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽極，則電極材料失電子，電極溶解（注意：鐵作陽極溶

解生成Fe2+,而不是Fe3+）；如果是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序為52-

>I->Bd>C「>OJr（水）。

（2）陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子的放電順序進行判斷：

Ag+>Hg2+>Fe3+>CU2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>才（水）。

（3）電解池的電極名稱：陰極一與電源負極相連的電極，發(fā)生還原反應(yīng)；陽極一與電源正極相連的電極，

發(fā)生氧化反應(yīng)。

(4)電解池的構(gòu)成條件：具有與直流電源相連接的兩個電極(陰極、陽極)，插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中，

形成閉合回路。

(二)提取“信息”書寫電極反應(yīng)式

2.按要求書寫電極反應(yīng)式

⑴以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極反應(yīng)式為2A1—6屋+3H2O=AbO3

+6H+?

(2)用Al單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，NaHCCh溶液作電解液進行電解，生成難溶物R,R受熱分解生成化合

物Q,寫出陽極生成R的電極反應(yīng)式：Al+3HC0F-3e-=Al(OH)3i+3CO2To

(3)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機陽離子、Al2cB和A1C1I組成的離子液體作電解液時,

可在鋼制品上電鍍鋁。已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng)，則電極反應(yīng)式為

陽極：Al-3e+7A1C14=4A12C17?

陰極：4A12C17+3e~=Al+7A1C1；0

(4)用惰性電極電解KzMnCU溶液能得到化合物KMnO4,則電極反應(yīng)式為

陽極：2MnOf-2e^=2MnO；0

陰極：2H++2屋=氏3

(5)將一定濃度的磷酸二氫錠(NH4H2Po。、氯化鋰混合液作為電解液，以鐵棒作陽極，石墨為陰極，電解析

出LiFePCU沉淀，則陽極反應(yīng)式為Fe+H2PO4+U+—=LiFePO4+2H+。

(三)根據(jù)“交換膜”利用“信息”書寫電極反應(yīng)式

3.按要求書寫電極反應(yīng)式：

(1)電解裝置如圖，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左

側(cè)溶液變藍色，一段時間后，藍色逐漸變淺。

已知：3I2+60H=I0F+5F+3H2O

陽極：2「一2屋^=12。

陰極：2H2O+2e-=H2T+2OH，

(2)可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2,當吸收液失去吸收能力時，可通過電解法使吸收液再生而

循環(huán)利用(電極均為石墨電極)，并生成化工原料硫酸。其工作示意圖如下：

吸收液

+

陽極：HSOF-2e+H2O=3H+SOF?

陰極：2H++2屋=H2T（或2H2。+2屋=H2T+2OJT）。

1.【2022年海南卷】一種采用H?O(g)和N?(g)為原料制備NH^g)的裝置示意圖如下。

固體氧化物電解質(zhì)

下列有關(guān)說法正確的是

A.在b電極上，此被還原

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.電解過程中，固體氧化物電解質(zhì)中一不斷減少

【答案】A

【解析】由裝置可知，b電極的N2轉(zhuǎn)化為NH3,N元素的化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，因此b為

陰極，電極反應(yīng)式為N2+3H2O+6e=2NH3+3O2,a為陽極，電極反應(yīng)式為2C)2+4e=O2,據(jù)此分析解答；A.由

分析可得，b電極上N2轉(zhuǎn)化為NH3,N元素的化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，即N2被還原，A正確；

B.a為陽極，若金屬Ag作a的電極材料，則金屬Ag優(yōu)先失去電子，B錯誤；C.改變工作電源的電壓，

2

電流強度發(fā)生改變,反應(yīng)速率也會改變,C錯誤;D.電解過程中，陰極電極反應(yīng)式為N2+3H2O+6e=2NH3+3O,

陽極電極反應(yīng)式為2O2+4e=O2,因此固體氧化物電解質(zhì)中。2不會改變，D錯誤；

2.[2022年6月浙江卷】通過電解廢舊鋰電池中的LiM%。,可獲得難溶性的Li2cO3和MnO?,電解示意圖

如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下

列說法不走琥的是

濾布

A.電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)

2++

B.電極B的電極發(fā)應(yīng)：2H2O+Mn-2e'=MnO2+4H

C.電解一段時間后溶液中Mn”濃度保持不變

D.電解結(jié)束，可通過調(diào)節(jié)pH除去Mn"，再加入Na2cO3溶液以獲得U2cO3

【答案】C

【解析】A.由電解示意圖可知，電極B上M/+轉(zhuǎn)化為了MnCh,錦元素化合價升高，失電子，則電極B

為陽極，電極A為陰極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；B.由電解示意圖可知，電極B上MIP+失電子

轉(zhuǎn)化為了MnO2,電極反應(yīng)式為：2H2O+Mn2+2e=MnO2+4H+,B正確；C.電極A為陰極，LiMnzCU得電子,

電極反應(yīng)式為：2LiMn2O4+6e+l6H+=2Li++4Mn2++8H2O,依據(jù)得失電子守恒，電解池總反應(yīng)為:

++2+2+

2LiMn2O4+4H=2Li+Mn+3MnO2+2H2O,反應(yīng)生成了Mn,MM+濃度增大，C錯誤；D.電解池總反應(yīng)為:

2LiMn2CU+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,電解結(jié)束后，可通過調(diào)節(jié)溶液pH將鎰離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去，然

后再加入碳酸鈉溶液，從而獲得碳酸鋰，D正確。

1.觀察如圖裝置，下列說法正確的是

液體C

A.a、b接電流表，該裝置為原電池

B.a、b接直流電源，該裝置為電解池

C.a、b接直流電源，鐵可能不易被腐蝕

D.a、b接電流表或接直流電源，鐵都可能是負極

【答案】C

【詳解】A、如果液體c為乙醇等非電解質(zhì)，則不符合構(gòu)成原電池的條件，故A錯誤；

B、如果液體c為乙醇等非電解質(zhì)，該電路為斷路，不能構(gòu)成電解池，故B錯誤；

C、連接直流電源，如果讓鐵作陰極，按照電解原理，鐵不被腐蝕，故C正確；

D、如果接電流表，構(gòu)成原電池，鐵作負極，如果接直流電源，構(gòu)成電解池，兩極的名稱為陰陽極，故D

錯誤。

2.（2022秋?湖南株洲.高三?？茧A段練習）C02資源化利用是實現(xiàn)碳中和的一種有效途徑。下圖是CO2在

電催化下產(chǎn)生合成氣（CO和H2）的一種方法。下列說法不正確的是

Na,SO,、CH3coOH、

C^COONa混合溶液

陰離子交換膜

（只允許SO：通過）

A.a電極連接電源的負極B.SO：從a極區(qū)向b極區(qū)移動

C.b極區(qū)中c（CH3coe））逐漸增大D.a極區(qū)中c（CO；）逐漸增大

【答案】C

【分析】從圖中可以看出，在a電極，CO?、H2O得電子生成CO、H2,所以a為陰極，b為陽極。

【詳解】A.由分析可知，a電極為陰極，則連接電源的負極，A正確；

B.SO：為陰離子，應(yīng)從陰極向陽極移動，所以從a極區(qū)向b極區(qū)移動，B正確；

C.b極為陽極，2e+2cH380=+2CH3coOH,則溶液中c（CH3coO）逐漸減

小，C不正確；

D.a極為陰極，CO2+2e+2HCO；=C0+2CO^'+H20,2HCO；+2e=H2T+2CO^,所以c（CO￡）逐漸增大，D正

確;

3.如圖是COz電催化還原為CH4的工作原理小意圖。下列說法不正確的是

ab

例源.

CO2

-A

鹽橋(KC1)

銅電極

鉗電極

①KHCO3溶液②K2so4溶液

(溶有CO2)

A.該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學能的過程

+

B.銅電極的電極反應(yīng)式為CO2+8H+8e=CH4+2H2O

C.一段時間后，①池中n(KHC03)不變

D.一段時間后，②池中溶液的pH不一定升高

【答案】C

【詳解】A.該裝置有外接電源，是一個電解池，電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置，A正確；

B.C02電催化還原為CH4的過程是一個還原反應(yīng)過程，所以銅電解是電解池的陰極，銅電極的電極反應(yīng)式

+

為CO2+8H+8e=CH4+2H2O,B正確；

C.在電解池的陰極上發(fā)生二氧化碳得電子的還原反應(yīng)，即CCh+8H++8e-=CH4+2H2O,一段時間后，氫離

子減小，氫氧根濃度增大，氫氧根會和①池中的碳酸氫鉀反應(yīng)，所以n(KHCO3)會減小，C錯誤；

D.在電解池的陽極上，是陰離子氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，所以酸性增強，pH一定下降，D正

確；

核心考點2、電解原理的應(yīng)用

1.氯堿工業(yè)的電解原理(電解食鹽水)：

(1)通電前，氯化鈉溶液中含有的離子：Na+、Cl>H+、OH0通電時，Na+、H+移向陰極，H*放電，Cl>

OIF移向陽極，C「放電。電極反應(yīng)式為：

陽極：2c「-(氧化反應(yīng))

陰極：2H++2屋=H2T(還原反應(yīng))，因H+放電，導致水的電離平衡H20=H++0H一向右移動，致使生成

NaOHo

(2)電解的總反應(yīng)式：

由解

化學方程式：2NaCl+2H2O==H2T+CbT+2NaOH

由解

離子方程式：2c「+2H2O^=H2T+C12T+2O^^

2.電鍍：

(1)電鍍：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方法。電鍍的特點是陽極本身參與電

極反應(yīng)，電鍍過程中相關(guān)離子的濃度、溶液pH等保持不變。

(2電鍍池的構(gòu)成：一般都是用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液；把鍍層金屬浸入電鍍液中與直流

電源的正極相連，作為陽極；待鍍金屬制品與直流電源的負極相連，作陰極。

(3)電極反應(yīng)式：待鍍鐵件表面鍍上一層紅色的銅，銅片不斷溶解。硫酸銅溶液濃度的變化是不變。

1MH

CuSO#值

陽極：Cu—2e-=Cu2+

陰極：Cu2++2e^^=Cu

3.電解精煉銅：

(1)粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質(zhì)，常用電解的方法進行精煉。其電解池的構(gòu)成是用粗銅作

陽極，用純銅作陰極，用CuSCU溶液作電解質(zhì)溶液。

(2)裝置

精練銅原理

(3)原理：粗銅作陽極，精銅作陰極，電解液是含有Cu2+的可溶性鹽溶液。金屬活動性順序表銅之前金屬

先反應(yīng)以離子形式進入溶液，銅之后金屬不反應(yīng)，形成“陽極泥”。

(4)電極反應(yīng)及產(chǎn)物分析

粗銅(陽極)一溶液精銅(陰極)

4.電冶金：

(1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的金屬離子獲得電子，從它們的化合物中還原出來。如M"+"e-==M。

(2)電解法用于冶煉較活潑的金屬如：K、Na、Mg、Al等，但不能電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài)。利用電

解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等

總方程式陽極、陰極反應(yīng)式

陽極：2c「一2e-=C12T

冶煉鈉2NaCl（熔融）^^2Na+Cl2T

陰極：2Na++2e-=2Na

陽極：2c廠一2屋二CLT

冶煉鎂MgCb（熔融）里叫Mg+Cl2T

陰極：Mg2++2e-=Mg

陽極：6。2一一121=302?

冶煉鋁2Al2。3(熔融)里叫4A1+3CM

陰極：4Al3++12e-=4Al

5.電解的有關(guān)計算：有關(guān)電解的計算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價、元素的

相對原子質(zhì)量、溶液的pH及物質(zhì)的量濃度等。不論哪種計算，均可概括為下列三種方法：

(1)得失電子守恒法計算：用于串聯(lián)電路、通過陰陽兩極的電量相同等類型的計算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的

電子數(shù)相等。

(2)總反應(yīng)式計算：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計算。

(3)關(guān)系式計算：借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需的關(guān)系式。

【歸納提升】以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律:

1.電解類型及基本規(guī)律⑶

電解對象水

含氧酸，強堿，活潑

電解質(zhì)濃度增大

金屬的含氧酸鹽

電解質(zhì)復原加水

電解對象電解質(zhì)

不活潑金屬的無氧

電解電解質(zhì)型酸鹽、無氧酸（HF電解質(zhì)濃度減小

除外）

電解質(zhì)復原加電解質(zhì)

電解規(guī)律

電解討象電解質(zhì)和水

活潑金屬的無氧酸鹽

/電解質(zhì)濃度

放氫生堿（氟化物除外）.比原物質(zhì)減小

如：NaCl

＜電解質(zhì)復原加HC1

電解對象電解質(zhì)和水

不活潑金屬的含氧酸鹽,J電解質(zhì)濃度

\比如：麻酸銅原物質(zhì)減小

V電解質(zhì)復原

加CuO

2.pH變化

類型溶液實例電極反應(yīng)及總反應(yīng)PH

電解水型減小

稀H2SO4>陽極：4OH4e=2H2O+O2t

陰極：2H++2e=H2T

NaOH溶液增大

總反應(yīng)：2H2。=2H2T+O2T

Na2so4溶液不變

電解電解質(zhì)

CuCl2陽極：2c12e=C12T—

陰極：Cu2++2e=Cu

總反應(yīng)：CuC12==Cu+CbT

HC1陽極：2c12e=CLT增大

陰極：2H++2e=H2T

總反應(yīng)：2HC1里H2T+CI2T

放氫生成堿NaCl陽極：2c12e=C12T增大

型陰極：2H++2e=H2T

總反應(yīng)：2NaCl+2H2。量H2T+CLT+2NaOH

放氧生酸型如CuSO4陽極：4OH4e=2H2O+O2t減小

陰極：Cu2++2e=Cu

總反應(yīng)：2C11SO4+2H2O里2Cu+C>2T+2H2so4

注意：若陰極為H+放電，則陰極區(qū)c(OJT)增大；若陽極為OJT放電，則陽極區(qū)c(H+)增大；若陰極、陽極

同時有H+、OH-放電，相當于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大。

1.【2022年北京卷】利用下圖裝置進行鐵上電鍍銅的實驗探究。

序

裝置示意圖電解質(zhì)溶液實驗現(xiàn)象

陰極表面有無色氣體，一段時間后陰極

1表面有紅色固體，氣體減少。經(jīng)檢

O.lmol/LCUSO4+少量H2sO4

驗電解液中有Fe?.

Cu—-Fe

陰極表面未觀察到氣體，一段時間后陰

1―

1②O.lmol/LCUSO4+過量氨水極表面有致密紅色固體。經(jīng)檢驗電

解液中無Fe元素

下列說法不巧卿的是

A.①中氣體減少，推測是由于溶液中c(T)減少，且Cu覆蓋鐵電極，阻礙H+與鐵接觸

+2+2+2+

B.①中檢測到Fe?+,推測可能發(fā)生反應(yīng)：Fe+2H=Fe+H2,Fe+Cu=Fe+Cu

C.隨陰極析出Cu,推測②中溶液c(C/)減少，CU2++4NH3-^[CU(NH3)/"平衡逆移

D.②中Q?+生成[CU(NH3)J+,使得C(C/)比①中溶液的小，Cu緩慢析出，鍍層更致密

【答案】C

【解析】由實驗現(xiàn)象可知，實驗①時，鐵做電鍍池的陰極，鐵會先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)生成亞

鐵離子、氫氣和銅，一段時間后，銅離子在陰極失去電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅；實驗②中銅離子與過量氨

水反應(yīng)生成四氨合銅離子，四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，在鐵表面得到比實驗

①更致密的鍍層。A.由分析可知，實驗①時，鐵會先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)，當溶液中氫離子濃

度減小，反應(yīng)和放電生成的銅覆蓋鐵電極，阻礙氫離子與鐵接觸，導致產(chǎn)生的氣體減少，故A正確；B.由

分析可知，實驗①時，鐵做電鍍池的陰極，鐵會先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)生成亞鐵離子、氫氣和

銅，可能發(fā)生的反應(yīng)為Fe+2H+=Fe"+H2、Fe+Cu2+=Fe2++Cu,故B正確；C.由分析可知，四氨合銅離子

在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，隨陰極析出銅，四氨合銅離子濃度減小，

CU2++4NH3^^[CU（NH3）4『平衡向正反應(yīng)方向移動，故C錯誤；D.由分析可知，實驗②中銅離子與過

量氨水反應(yīng)生成四氨合銅離子，四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，在鐵表面得到比

實驗①更致密的鍍層，故D正確；故選C。

2.【2022年廣東卷】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)A1的

再生。該過程中

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的陽極泥D.陽極和陰極的質(zhì)量變化相等

【答案】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A1發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生成Mg2+和AP+,Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)AF+得電子生

成A1單質(zhì)，從而實現(xiàn)A1的再生，據(jù)此分析解答。A.陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實際上Mg在陽極

失電子生成Mg2+,A錯誤；B.Al在陽極上被氧化生成AP+,B錯誤；C.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；D.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)電子轉(zhuǎn)移數(shù)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；故選C。

3.【2022年湖北卷】含磷有機物應(yīng)用廣泛。電解法可實現(xiàn)由白磷直接制備Li[P（CN）J,過程如圖所示（Me

為甲基）。下列說法正確的是

A.生成lmolLi[P（CN）21，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移2moi電子

B.陰極上的電極反應(yīng)為：P4+8CN--4e=4[P（CN）J-

C.在電解過程中CN向粕電極移動

D.電解產(chǎn)生的H?中的氫元素來自于LiOH

【答案】D

【解析】A.P4TLi[P（CN%],化合價升高發(fā)生氧化反應(yīng)，所以石墨電極為陽極，電極反應(yīng)式為：

P4+8CN--4e-=4[P（CN）2]\則生成lmolLi[P（CN）2],理論上外電路需要轉(zhuǎn)移Imol電子,A錯誤；B.陰極

上發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)該得到電子，B錯誤；C.拓電極為陰極，CN應(yīng)該向陽極移動，即移向石墨電極，C

錯誤；D.由圖示可知HCN在陰極放電，產(chǎn)生CN和H2,而HCN中的H來自LiOH,則電解產(chǎn)生的H?中

的氫元素來自于LiOH,D正確；

4.（2021?廣東真題）鉆（Co）的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備

金屬鉆的裝置示意圖。下列說法正確的是

A.工作時，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

2++

D.電解總反應(yīng)：2Co+2H2O=2Co+O21+4H

【答案】D

【解析】由圖可知，該裝置為電解池，石墨電極為陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離

子，電極反應(yīng)式為2H2O4e=O2T+4H+,I室中陽離子電荷數(shù)大于陰離子電荷數(shù)，放電生成的氫離子通過陽離

子交換膜由I室向II室移動，鉆電極為陰極，鉆離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鉆，電極反應(yīng)式為

Co2++2e=Co,III室中陰離子電荷數(shù)大于陽離子電荷數(shù)，氯離子過陰離子交換膜由III室向II室移動，電解的

總反應(yīng)的離子方程式為2co2++2H2O型直2CO+O2T+4H+。A.由分析可知，放電生成的氫離子通過陽離子交

換膜由I室向II室移動，使H室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯誤；B.由分析可知，陰極生成

Imol鉆，陽極有Imol水放電，則I室溶液質(zhì)量減少18g,故B錯誤；C.若移除離子交換膜，氯離子的放

電能力強于水，氯離子會在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，則移除離子交換膜，石墨電極的電極反

應(yīng)會發(fā)生變化，故C錯誤;D.由分析可知，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2co2++2H2O遇里2Co+O2T+4H+,

故D正確；

1.（2020?安徽淮北?統(tǒng)考二模）清華大學伍暉和斯坦福大學崔屹教授使用LLZTO陶瓷作為隔膜，以添加有

AICI3的低濃度LiCl熔鹽作為電解質(zhì)，在240℃條件下電解獲得高純度的金屬鋰，使鋰的生產(chǎn)成本有望降低

80%。下列說法錯誤的是

熔融鋰

熔融鹽

鋰離子

?其它離子

A.LLZTO陶瓷管能傳導Li+

B.熔鹽中添加AlC）可以降低工作溫度

C.A1比石墨做陽極材料更環(huán)保

D.每轉(zhuǎn)移3moi電子，電解質(zhì)增重7g

【答案】D

【分析】根據(jù)題干信息，以添加有Aid3的低濃度LiCl熔鹽作為電解質(zhì)，則陽極A1失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，

電極反應(yīng)式為A13e=AF+,Li+在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Li++e=Li,據(jù)此分析解答。

【詳解】A.由電解工作示意圖可知，Li+通過LLZTO陶瓷管在陰極得到電子，因此LLZTO陶瓷管能傳導

Li+,A正確；

B.混合物的熔點低于其組成成分，向熔鹽中添加AlCb可以降低鹽的熔融溫度，B正確；

C.若用石墨作陽極，則陽極上C1失去電子，電極反應(yīng)為2c12e=Cb，產(chǎn)生有毒氣體CL污染環(huán)境，而A1

作電極時，A1優(yōu)先失去電子不會產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，所以A1比石墨做陽極材料更環(huán)保，C正確；

D.根據(jù)上述分析可知，Li+在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Li++e=Li,陽極發(fā)生A13e=AF+,

因此每轉(zhuǎn)移3moi電子，生成3moiLi,電解質(zhì)增重27g21g=6g,D錯誤；

2.（2021?全國?模擬預測）下圖所示電解裝置（電極均為惰性電極）可用于制取硫酸，該工藝已被某些工廠所

采用。下列說法錯誤的是（）

較濃的H2SO4溶液

稀H2SO4

A.陰極的電極反應(yīng)式為2HSO3+2e=2SC）32+H2T

B.該工藝中NaHSCh轉(zhuǎn)化為硫酸的轉(zhuǎn)化率不會超過33.3%

C.通過陰離子交換膜交換的離子主要是SO32

D.圖中右側(cè)電極應(yīng)連接電源的正極

【答案】B

【詳解】A.根據(jù)陰極上發(fā)生還原反應(yīng)可判斷放出氫氣的一極為陰極，該電極的產(chǎn)物為H2和Na2s03,電極反

應(yīng)式為2HSC）3+2e=2SO32+H2T,A正確；

22

B.陰極上每得到4moie生成4molSO3,同時在陽極生成1molO2,根據(jù)反應(yīng)2SO3+O2=2SO42可知1mol02

只能與2moiSO32反應(yīng)，所以該工藝中NaHSCh轉(zhuǎn)化為硫酸的轉(zhuǎn)化率可以大于33.3%,但不會超過50%,B

錯誤；

C.根據(jù)陰極的電極反應(yīng)式2HSO3+2e=2SO32+H2T可知，陰離子交換膜交換的離子主要是SO：,C正確；

D.根據(jù)圖示可知：左側(cè)電極為陰極，右側(cè)電極為陽極，右側(cè)電極連接電源的正極，D正確；

3.(2022.上海浦東新??？寄M預測)FFC電解法可由金屬氧化物直接電解制備金屬單質(zhì)，西北稀有金屬

材料研究院利用此法成功電解制備鋁粉(Ta),其原理如圖所示。下列說法正確的是

A.該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為電能

B.a極為電源的正極

2

C.Ta2O5極發(fā)生的電極反應(yīng)為Ta2O5+10e-=2Ta+5O-

D.石墨電極上生成22.4LO2，則電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4x6.02x1()23

【答案】C

【分析】電解池工作時向陽極移動，則石墨電極為陽極，電源的b極為正極，電解池的陰極發(fā)生還原反

應(yīng)，據(jù)此分析解題。

【詳解】A.該裝置是電解池，是將電能轉(zhuǎn)化為化學能，故A錯誤；B.電解池工作時向陽極移動，則

石墨電極為陽極，電源的b極為正極，a極為電源的負極，故B錯誤；C.Ta2C>5極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，

其電極反應(yīng)為TazOs+lOe—=2Ta+5C)2一,故C正確；D.石墨電極上生成的22.4L。2沒有指明是標準狀況，

則其物質(zhì)的量不一定是Imol,轉(zhuǎn)移電子數(shù)也不一定是4x6.02x1023,故D錯誤；

核心考點3、離子交換膜

1.離子交換膜的功能與作用

使離子選擇性定向移動，平衡

功能卜

LI整個溶液的離子濃度或電荷

置子交—隔離某些物質(zhì)，防止陰極與陽極產(chǎn)

換膜「物之間發(fā)生反應(yīng)

-—用于物質(zhì)的制備(電解后溶液陰極

區(qū)或陽極區(qū)得到所制備的物質(zhì))

「物質(zhì)分離、提純

2.離子交換膜的類型

(1)陽離子交換膜(只允許陽離子和水分子通過)

鋅銅原電池

a

陽離子1mol?L-

1mol17

交換膜CuSO4(aq)

ZnSO式aq)

①負極反應(yīng)式：Zn—2e-^=Zn2+；

②正極反應(yīng)式：Cu2++2e-=Cu；

③Zi?+通過陽高壬交換膜進入正極區(qū);

④陽離子一透過陽離子交換膜-原電池正極（或電解池的陰極）。

（2）質(zhì)子交換膜（只允許H+和水分子通過）

在微生物作用下電解有機廢水（含CH3co0H）,可獲得清潔能源H2

AB

CP20電源牛

一

惰惰

性性

電電

極極

水

稀

硫酸

諼

質(zhì)子交換膜

①陰極反應(yīng)式：2H++2屋=氏?；

-+

②陽極反應(yīng)式：CH3coOH-8e+2H2O=2CO2T+8H；

③陽極產(chǎn)生的H+通過質(zhì)子交換膜移向陰極;

④H+一透過質(zhì)子交換膜—原電池正極（或電解池的陰極）。

（3）陰離子交換膜（只允許陰離子和水分子通過）

以Pt為電極電解淀粉-KI溶液，中間用陰離子交換膜隔開

Pt、Pt

陰離子

交換膜

①陰極反應(yīng)式：2H2。+2b=H2T+2OIT；

②陽極反應(yīng)式：21—2e=12；

-

③陰極產(chǎn)生的OH一移向陽極與陽極產(chǎn)物反應(yīng)：3I2+6OH=IOr+5r+3H2O；

④陰離子一透過陰離壬交換膜—電解池陽極（或原電池的負極）。

3.電滲析法將含A?Bm的廢水再生為H?B和A（OH）,“的原理：

已知A為金屬活動順序表H之前的金屬，為含氧酸根離子。

競爭放電:H+>A"?競爭放電：OH>B〃-

+

2H2O-4e=4H+O2f

1.（2020?山東高考真題）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下圖所

示。忽略溫度變化的影響，下列說法錯誤的是

A.陽極反應(yīng)為2H2O—4e-=4H++O2f

B.電解一段時間后，陽極室的pH未變

C.電解過程中，H+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02與b極反應(yīng)的02等量

【答案】D

【解析】a極析出氧氣，氧元素的化合價升高，做電解池的陽極，b極通入氧氣，生成過氧化氫，氧元素的

化合價降低，被還原，做電解池的陰極。A.依據(jù)分析a極是陽極，屬于放氧生酸性型的電解，所以陽極的

反應(yīng)式是2H2O4e=4H++O2f,正確；B.電解時陽極產(chǎn)生氫離子，氫離子是陽離子，通過質(zhì)子交換膜移向陰

極，所以電解一段時間后，陽極室的pH值不變，正確；C.有B的分析可知，C正確；D.電解時，陽極

的反應(yīng)為：2H2O4e=4H++O2f,陰極的反應(yīng)為：O2+2e+2H+=H2C）2,總反應(yīng)為：O2+2H2O2H2O2,要消耗氧

氣，即是a極生成的氧氣小于b極消耗的氧氣，錯誤；故選：D。

2.（2021.全國甲卷真題）乙醛酸是一種重要的化工中間體，可果用如下圖所示的電化學裝置合成。圖中的

雙極膜中間層中的H?。解離為H+和0H,并在直流電場作用下分別問兩極遷移。下列說法正確的是

電源

O

00H

HC

IIII2-石

鉛HO—C—C—H

O墨

電I（乙二醛）

電

極H

/極

、o0O00/；/_

IIIIHIIII2Br

H0—C—C—OH，HO—C—C—H

（乙二酸）（乙醛酸）

飽和乙二酸溶液雙極膜乙二醛+KBr酸溶液

A.KBr在上述電化學合成過程中只起電解質(zhì)的作用

oo

OO=n

B.陽極上的反應(yīng)式為:IIII+2H++2e=ceH

HO-C-C-OH--

C.制得2moi乙醛酸，理論上外電路中遷移了Imol電子

D.雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向鉛電極方向遷移

【答案】D

【解析】該裝置通電時，乙二酸被還原為乙醛酸，因此鉛電極為電解池陰極，石墨電極為電解池陽極，陽

極上Br被氧化為Bn,Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，雙極膜中間層的H+在直流電場作用下移向陰極，OH移

向陽極。A.KBr在上述電化學合成過程中除作電解質(zhì)外，同時還是電解過程中陽極的反應(yīng)物，生成的Br2

為乙二醛制備乙醛酸的中間產(chǎn)物，故A錯誤；B.陽極上為Br失去電子生成Bn,B"將乙二醛氧化為乙醛

酸，故B錯誤；C.電解過程中陰陽極均生成乙醛酸，Imol乙二酸生成Imol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol,Imol

乙二醛生成Imol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒可知每生成Imol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為Imol,因

此制得2moi乙醛酸時，理論上外電路中遷移了2moi電子，故C錯誤；D.由上述分析可知，雙極膜中間

層的H+在外電場作用下移向陰極，即H+移向鉛電極，故D正確；綜上所述，說法正確的是D項，故答案

為D。

3.（2020?浙江高考真題）在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，下列說法不正確的是

離子交換膜

A.電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣

B.離子交換膜為陽離子交換膜

C.飽和NaCl從a處進，NaOH溶液從d處出

D.OH遷移的數(shù)量等于導線上通過電子的數(shù)量

【答案】D

電解

【解析】氯堿工業(yè)中的總反應(yīng)為2C1+2H2。^^=2OH+H2T+CI2T；電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),

氯堿工業(yè)中Cb為氧化產(chǎn)物，所以電極A為陽極，電極B為陰極，據(jù)此作答。A.根據(jù)分析可知電極A為

陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，正確；B.陽極發(fā)生的方程式為：2c12e=CLT，陰極：H2O+2e=H2T+2OH；

為了防止生成的氯氣與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，氫氧化鈉要從d口流出，所以要防止OH流向陽極即電極A,該

離子交換膜為陽離子交換膜，正確；C.根據(jù)B選項的分析可知飽和NaCl從a處進，NaOH溶液從d處出，

正確；D.因為有離子交換膜的存在，OH不發(fā)生遷移，錯誤。

1.(2022?全國?高三專題練習)因保與鹽酸反應(yīng)緩慢，工業(yè)上以銀和鹽酸為原料，利用離子膜電解技術(shù)制

取氯化銀(NiC“)，其原理如圖。電解過程露不斷往b極區(qū)補充鹽酸。下列說法正確的是

離子交換膜

A.a接外電源的負極

B.離子交換膜為陽離子交換膜

C.總反應(yīng)為：Ni+2HC1—Nici2+H2t

D.電解過程可用NaCl溶液代替鹽酸

【答案】C

【詳解】A.a是電解池的陽極，接外電源的正極，A錯誤；

B.a電極失電子產(chǎn)生Ni2+,溶液中的氯離子在左池與Ni2+結(jié)合生成NiCl.所以氯離子要能由右池進入左

池，則離子交換膜為陰離子交換膜，B錯誤；

C.a電極失電子產(chǎn)生Ni2+,b為陰極，氫離子得電子生成氫氣，所以總反應(yīng)為：Ni+2HC1—NiCl2+H?T,

C正確；

D.電解過程若用NaCl溶液代替鹽酸則右池水中氫離子放電，產(chǎn)生氫氧根，氫氧根進入左池，使Ni2+沉淀,

降低產(chǎn)率，D錯誤；

2.(2021秋?湖南永州.高三統(tǒng)考階段練習)科研工作者利用如圖所示裝置除去廢水中的尿素［CO(NH2)2］。

下列說法錯誤的是

A.b為直流電源的負極

B.工作時，廢水中NaCl的濃度保持不變

C.工作時，H+由M極區(qū)通過質(zhì)子交換膜移向N極區(qū)

D.若導線中通過61noi電子，理論上生成ImolN?

【答案】B

【詳解】A.由圖知，N極區(qū)生成H2,N極作陰極，故b為直流電源的負極，A項正確；

+

B.工作時，陽極區(qū)的反應(yīng)為6c16e=3CbT、3C12+CO(NH2)2+H2O=6C1+6H+CO2+N2,因消耗水而使廢水中

NaCl的濃度增大，B項錯誤；

C.工作時，H+由M極區(qū)通過質(zhì)子交換膜移向N極區(qū)，C項正確；

D.由陽極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)知，若導線