第37講電解原理創(chuàng)新應(yīng)用

【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.深化對(duì)電解原理及規(guī)律的理解，提升應(yīng)用電解原理綜合分析解決實(shí)

際問題的能力。2.熟知電解原理創(chuàng)新試題的呈現(xiàn)方式及問題設(shè)置，總結(jié)解答此類問題

的一般方法及規(guī)律。

必備知識(shí)

1.電解原理常見的考查點(diǎn)

電解原理及應(yīng)用是高考高頻考點(diǎn)，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(yáng)

極的判斷、電極反應(yīng)式及電解反應(yīng)方程式的書寫、溶液離子濃度變化及有關(guān)計(jì)算等。

2.“5點(diǎn)”突破電解綜合應(yīng)用題

⑴分清陰、陽(yáng)極，與電源正極相連的為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的為陰極，兩極反應(yīng)為

“陽(yáng)氧陰還”。

（2）剖析離子移向，陽(yáng)離子移向陰極，陰離子移向陽(yáng)極。（注意離子交換膜會(huì)限制某些

離子的移動(dòng)方向）

⑶注意放電順序，正確判斷放電的微?；蛭镔|(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)0H，堿性介質(zhì)不出現(xiàn)H+；不能

想當(dāng)然地認(rèn)為金屬作陽(yáng)極，電極產(chǎn)物為金屬陽(yáng)離子。

⑸注意得失電子守恒和電荷守恒，正確書寫電極反應(yīng)式。

關(guān)鍵能力廠提升、

思睦電解原理在無(wú)機(jī)物制備中的應(yīng)用

1.（2024?湖南卷）在KOH水溶液中，電化學(xué)方法合成高能物質(zhì)K4c6N16時(shí)，伴隨少量

生成，電解原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）

A.電解時(shí)，OPT向Ni電極移動(dòng)

B.生成CON"一的電極反應(yīng)：2CNH+80H—4e-—CN4-+8HO

163841662

c.電解一段時(shí)間后，溶液pH升高

D.每生成ImolHz的同時(shí),生成0.5molK4c6明6

答案：B

解析：由電解原理圖可知，Ni電極產(chǎn)生氫氣，作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為

KOH水溶液，則電極反應(yīng)為2H2O+2e-^H2T+2OHZPt電極C3N8Hl失去電子生

成C6N’一，作陽(yáng)極，電極反應(yīng)為2c3N8H4+8OH——4片^?6短一+8比0,同時(shí)，Pt電

1616

-

極還伴隨少量。2生成，電極反應(yīng)為40H——4e-O2t+2H2OoNi電極為陰極，Pt電

極為陽(yáng)極，電解過程中，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，即OH一向Pt電極移動(dòng)，A錯(cuò)誤；Pt電極

C3N8H4失去電子生成C6N,一，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應(yīng)為2c3NHH4+8OH—

16

-4e"^=CN4-+8H2O,B正確；陽(yáng)極主要反應(yīng)為2c3N8H44e"+8OH"^=C6N4-+

61616

--

8H2O,陰極反應(yīng)為2H2O+2e^H2T+2OH,則電解過程中發(fā)生的總反應(yīng)主要為

2C3NH+4OH-^C6N4_+4H2O+2HT，反應(yīng)消耗OH,生成H2O,電解一段時(shí)間

84162

后，溶液pH降低，C錯(cuò)誤；根據(jù)電解總反應(yīng)：2CNH+4OH^CN4"+4HO+

3846162

2H2T可知，每生成ImolHz,生成0.5molK4c6N⑹但Pt電極伴隨少量O2生成，則生

成1mol比時(shí)得到的部分電子由OH一放電產(chǎn)生02提供，所以生成K4c6Ni6的物質(zhì)的量

小于0.5mol,D錯(cuò)誤。

2.含磷有機(jī)物應(yīng)用廣泛。電解法可實(shí)現(xiàn)由白磷直接制備Li[P(CN”),過程如圖所示(Me

為甲基)。下列說(shuō)法正確的是()

--------------------------

2Me3SiCIN+lJOH

N0(SiM%)2

LiCN+HCN

CW-)嚏

'Li[P(CN)J□

A.生成1molLi[P(CN)],理論上B外電路需要轉(zhuǎn)移2mol電子

2

-

B.陰極上的電極反應(yīng)為P4+8CN—4e~—4[P(CN)2]

C.在電解過程中CW向粕電極移動(dòng)

D.電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來(lái)自于LiOH

答案：D

解析：由題意及題圖分析知，石墨電極為陽(yáng)極，對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為P4+8CN——4e"

—4[P(CN)2]^,則生成1molLi[P(CN)2],理論上外電路需要轉(zhuǎn)移1mol電子，A錯(cuò)

誤；明極上發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)該得電子，電極反應(yīng)式為2HCN+2b^H2T+2CN\

B錯(cuò)誤；石墨電極為陽(yáng)極，4自電極為陰極，CN一應(yīng)該向陽(yáng)極移動(dòng)，即移向石墨電極，C

錯(cuò)誤；由題中所給圖示可知HCN在陰極放電，產(chǎn)生CN一和H2,而HCN中的H來(lái)自

于LiOH,則電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來(lái)自于LiOH,D正確。

目酸電解原理在有機(jī)合成方面的應(yīng)用

3.(2024?湖北卷)我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種雙位點(diǎn)PbCu電催化劑，用H2c2O4和NH20H電

化學(xué)催化合成甘氨酸，原理如圖，雙極膜中比0解離的H+和OH一在電場(chǎng)作用下向兩

極遷移。已知在KOH溶液中，甲醛轉(zhuǎn)化為HOCH2O",存在平衡HOCH2O-+OH"

2-

^[OCH2O]+H2OOCU電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)為9cH2。]2—e'^HCOO'+

Ho下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

學(xué)生用書I第213頁(yè)

A.電解一段時(shí)間后陽(yáng)極區(qū)c(OH-)減小

+

B.理論上生成1molH3NCH2COOH雙極膜中有4molH2O解離

-

C.陽(yáng)極總反應(yīng)式為2HCHO+4OH-2e^2HCOO-+H2T+2H2O

+

D.陰極區(qū)存在反應(yīng)H2C2O4+2H+2e-^CH0C00H+H2O

答案：B

-

解析：在KOH溶液中HCHO轉(zhuǎn)化為HOCH2OZHCHO+OH——>HOCH2O-,存在平

_2-

衡HOCH2O'+OH[OCH2OJ+H2O,Cu電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)為[OCHzOf一

HCOO+H-,H?結(jié)合成H2,Cu電極為陽(yáng)極；PbCu電極為陰極，首先HOOC

氫離子通過質(zhì)子交換膜，陰極和陽(yáng)極各生成1mol乙醛酸，則裝置中生成2mol乙醛

酸，D正確。

由②電解與分離、提純

5.（2024.遼寧撫順聯(lián)考）工業(yè)上，常用電滲析法淡化海水。某小組模擬淡化海水原理，

設(shè)計(jì)如圖所示裝置。已知鋰電池電池反應(yīng)為xLi+Li!_.vMn2O4—LiMn2O4o下列敘述

錯(cuò)誤的是（）

膜1膜2

A.M極為陽(yáng)極，膜2為陽(yáng)離子交換膜

B.鋰離子電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)為L(zhǎng)i—「-Li+

C.基態(tài)錦原子中有15種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子

D.N極收集到U.2L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)理論上轉(zhuǎn)移1mol電子

答案：C

解析：由題干信息可知，電極M與鋰離子電池的正極相連，是陽(yáng)極，電極反應(yīng)為2CL

-2e"^Cl2T，電極N與鋰離子電池的負(fù)極相連，是陰極，電極反應(yīng)為2H++2e-

^H2T，陽(yáng)離子由M極移向N極，陰離子由N極移向M極，即膜1為陰離子交換

膜，膜2為陽(yáng)離子交換膜，A正確；鋰電池電池反應(yīng)為xLi+LijrMmO’^LiMmCU,

故放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i一片^U+,B正確；已知Mn是25號(hào)元素，其核

外有25個(gè)電子，基態(tài)鎰原子中有25種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，C錯(cuò)誤；N極電極反應(yīng)

為2H++2^^=H2T，故N極收集到11.2L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)理論上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)

1121

的量為----!----X2=1mol,D正確。

224L.mol-1

6.我國(guó)科學(xué)家以石墨烯殼層封裝鉆銀納米粒子的“鎧甲”催化劑作電極，實(shí)現(xiàn)了合成

氣中H2s雜質(zhì)的高效去除，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.x為電源負(fù)極，陰極區(qū)溶液的pH增大

B.為同時(shí)實(shí)現(xiàn)氫氣和硫粉的分離與回收，隔膜為陽(yáng)離子交換膜

+

C.陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為H2S-2e--S；+2H

D.通電一段時(shí)間后，陰極區(qū)的溶液可以補(bǔ)充到陽(yáng)極區(qū)，實(shí)現(xiàn)電解液的再生

答案：C

解析：據(jù)題圖可知與電源y連接的電極上H2s發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為S,所以y為電源

正極，x為電源負(fù)極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H20+2^^20?1一+a3

所以陰極區(qū)溶液的pH增大，A正確；為實(shí)現(xiàn)氫氣和硫單質(zhì)的分離，隔膜應(yīng)為陽(yáng)離子交

換膜，Na.通過該膜由陽(yáng)極移向陰極，B正確；陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H2s

+2Co2--2e^^S1+2HCo-，C錯(cuò)誤；通電一段時(shí)間后，陰極區(qū)得到氫氧化鈉溶

33

液，F(xiàn)日極區(qū)得到NaHCCh,NaHCCh溶液與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2co3,所以將陰極

區(qū)溶液補(bǔ)充到陽(yáng)極區(qū)可實(shí)現(xiàn)電解液的再生，D項(xiàng)正確。

SSW電解與“三廢”治理

7.(2021?遼寧卷)利用o=C^°(Q)與H(I^OH(QH?)電解轉(zhuǎn)化法從煙氣中分離

CO?的原理如圖。已知?dú)怏w可選擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

()

M極N極

A.a為電源負(fù)極

B.溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變

C.CCh在M極被還原

D.分離出的CCh從出口2排出

答案：C

解析：由題干信息可知，M極發(fā)生的是由(H2^o(Q)轉(zhuǎn)化為HO-QIOH(QH2)的

還原反應(yīng)，故M極為陰極，電極反應(yīng)式為(Y^o+2H2(D+2e

+2OH-,故與M極相連的a電極為負(fù)極，N極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為H(lQ=()H

—+2H+,b極為電源正極。由分析可知，溶液中Q的物質(zhì)的量保

持不變，B正確；CCh在M極發(fā)生的反應(yīng)為CCh+OH-^HCo；,C錯(cuò)誤；在M極

上生成的HC。一向陽(yáng)極移動(dòng)，在N極上發(fā)生反應(yīng)為HC()—+H+^=H20+C023故分

33

離出的CO2從出口2排出，D正確。

8.(2024?湖南衡陽(yáng)聯(lián)考)用“吸收一電解”循環(huán)法脫除煙氣中的SO2,可減少對(duì)大氣的

污染。室溫下，電解液K再生的裝置如圖所示，其中電解液的pH隨〃(So：一)：

〃(HSo[)變化的關(guān)系見卜表，卜列對(duì)此判斷止確的是()

電解液吟.)：〃(HSo[)PH

K9:916.2

L1：17.2

M91：98.2

+

A.當(dāng)電解液呈中性時(shí)溶液中：c(Na)>c(S0^)>c(HS0")>c(OH)

B.再生液M吸收SO2主要反應(yīng)的離子方程式為SO2+OH-—HSo-

+

C.HSo［在b極發(fā)生的電極反應(yīng)式為HS0~+H2o-2e~—S0^~+3H

D,若產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L氣體N,則d膜上共通過0.2mol陽(yáng)離子

答案：D

解析：根據(jù)裝置圖，陰離子通過c膜向a極移動(dòng)，可知a極為陽(yáng)極，發(fā)生的反應(yīng)為

HSo--2e"+H20^So2-+3H+；b極為陰極，發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e^氏3氣

34

體N為HO〃(S()2—)：(HSo")=9：91時(shí)，電解液pH=6.2,〃(S()2-):A?(HSO")=

23n333

1：1時(shí)，電解液pH=7.2,由此推知當(dāng)電解液呈中性時(shí)，c(HSo_)>c(So2-)，A項(xiàng)錯(cuò)

誤；M吸收SO2主要發(fā)生的反應(yīng)為SO2-+S02+H20^2HSO，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若產(chǎn)生

33

標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L氣體N(0.ImolH?),陰極消耗0.2molH+,減少0.2mol正電荷，需

要補(bǔ)充().2mol正電荷以達(dá)到平衡，則d膜上會(huì)通過().2mol陽(yáng)離子，D項(xiàng)正確。

由⑤應(yīng)用電解原理儲(chǔ)能

9.(2022?廣東卷)科學(xué)家基于02易溶于C04的性質(zhì)，研發(fā)了一種無(wú)需離子交換膜的新

+

型氯流電池，可作儲(chǔ)能設(shè)備(如圖)。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為NaTi2(PO4)3+2Na+2e-

—Na3Ti2(PO4)3o下列說(shuō)法正確的是()

A.充電時(shí)電極b是陰極

B.放電時(shí)NaCl溶液的pH減小

C.放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大

D.每生成1molCk,電極a質(zhì)量理論上增加23g

答案：C

解析：由充電時(shí)電極a的反應(yīng)可知，充電時(shí)電極a發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極，則電極b

是陽(yáng)極，故A錯(cuò)誤；放電對(duì)電極反應(yīng)和充電時(shí)相反，則由放電時(shí)電極a的反應(yīng)為

Na3Ti2(PCU)3—2e-^NaTi2(PO4)3+2Na+可知，NaCl溶液的pH不變，故B錯(cuò)誤；放

-+

電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Na3Ti2(PO4)3-2e^NaTi2(PO4)3+2Na,正極反應(yīng)為Cl2+2e"

2C1",反應(yīng)后Na上和C「濃度都增大，則放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大，故C正

-+

確；充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為2C1——2e^=Cl2T，陰極反應(yīng)為NaTi2(PO4)34-2Na+2e

:

Na3Ti2(PO4)3,由得失電子守恒可知，每生成ImolCL,電極a質(zhì)量理論上增加23

g/molX2mol=46g,故D錯(cuò)誤。

10.鋅澳液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池，廣泛應(yīng)用于再生能源儲(chǔ)能和智能

電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅澳液流電池工作原理如圖所示：

雙極性碳和型料電極一活性電極貯存

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

A.放電時(shí)，N極為正極

B.放電時(shí)，左側(cè)貯液器中ZnBn的濃度不斷減小

C.充電時(shí)，M極的電極反應(yīng)為ZF+2e一一Zn

D.隔膜允許陽(yáng)離子通過，也允許陰離子通過

答案：B

學(xué)生用書1第215頁(yè)

［重點(diǎn)強(qiáng)化16多池、多室電化學(xué)裝置

一、多池串聯(lián)的兩大模型及原理分析

模型一外接電源與電解池的串聯(lián)(如圖)

稀硫酸稀硫酸

A

A、B為兩個(gè)串聯(lián)電解池，相同時(shí)間內(nèi)，各電極得失電子數(shù)相等。

模型二原電池與電解池的串聯(lián)（如圖）

稀硫酸稀硫酸

AB

圖乙

甲、乙兩圖中，A均為原電池，B均為電解池。

二、多室奘置的分析

為實(shí)現(xiàn)特定功能需求，在電化學(xué)裝置中增加離子交換膜，將原電池或電解池分隔

成兩個(gè)或多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的室。

1.離子交換膜的分類和應(yīng)用

由一張陽(yáng)膜和一張陰膜發(fā)合制成

的陰、陽(yáng)復(fù)合膜。該膜的特點(diǎn)是

雙

極在直流電的作用下，陰、陽(yáng)膜復(fù)

膜合層間的H2O解離成H?和OH-

并分別通過陽(yáng)膜和陰膜，作為

和OIL的離子源

L分（陽(yáng)離子交換膜卜只允許陽(yáng)離子通過，阻

類止陰離子和氣體通過

肉T陰離子交換膜卜只允許陰肉子通過，阻

子止陽(yáng)離子和氣體通過

交T質(zhì)子交換膜卜只允許質(zhì)子（H*）通過

換

膜廠隔離某些物質(zhì)，防止發(fā)生反應(yīng)

應(yīng)_用于物質(zhì)的制備（電解后溶液陰極區(qū)或

用陽(yáng)極區(qū)得到所制備的物質(zhì)）

匚物質(zhì)分離、提純

2.分析某室質(zhì)量變化的關(guān)鍵

分析某室質(zhì)量的變化，既要考慮該區(qū)（或該電極）的化學(xué)反應(yīng)，又要考慮通過“交換

膜”的離子帶來(lái)的質(zhì)量變化。

1.（2022.山東卷改編）設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鉆。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其

降解乙酸鹽生成CO2,將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoOMs）轉(zhuǎn)化為C02+,工作時(shí)保

持厭氧環(huán)境，并定時(shí)將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì)，右側(cè)裝置

為原電池。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸減小

B.裝置工作一段時(shí)間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸

+2+

C.乙室電極反應(yīng)為L(zhǎng)iCoO2+2H2O+e-^Li+Co+40H-

D.若甲室Co"減少200mg,乙室Co2+增加300mg,則此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移

答案：C

解析：電池工作時(shí)，左邊裝置中細(xì)菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧化為CO2氣體：

+

CH3coO——8e-+2H2O^2CO2T+7H,Co?+在另一個(gè)電極上得到電子，被還原產(chǎn)生

Co單質(zhì)，CH3coeT失去電子后，H+、金屬陽(yáng)離子通過陽(yáng)膜移向甲室，甲室溶液pH減

小，A正確；對(duì)于乙室，正極上LiCoCh得到電子，被還原為Co2+,同時(shí)得到Li+,電

極反應(yīng)為L(zhǎng)iCoO2+e-+4H+^Li++Co2++2H2O,C錯(cuò)誤；依據(jù)電子守恒，乙室消耗

的H+比負(fù)極CH3co0一反應(yīng)產(chǎn)生的H十多，因而需補(bǔ)充鹽酸，B正確；根據(jù)得失電子守

恒，可知沒有進(jìn)行溶液轉(zhuǎn)移時(shí)，乙室C（?+增加的質(zhì)量是甲室C（）2+減少質(zhì)量的2倍，而

實(shí)際二者倍數(shù)為黑三|=1.5V2,故此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移，D正確。

2.（2024.湖北重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考）污水資源化利用既可以緩解水的供需矛盾，又可以減少水

污染c化學(xué)工作者提出采用電解法除去工業(yè)污水中的NaCN,其原理如圖所示，通電

前先向污水中加入適量食鹽并調(diào)整其pH維持堿性（CN-不參與電極反應(yīng)）。下列說(shuō)法正

確的是（）

學(xué)生用書1第216頁(yè)

電源

濃NaOH」

溶液二

稀NaOH

溶液

A.b為電源的負(fù)極

B.隔膜I為陰離子交換膜

C.X為H2,電極反應(yīng)為2H2O+2e—^H2T+2OFF

D.當(dāng)生成2.24LN2時(shí),電路中通過1mol電子

答案：C

解析：右側(cè)氯離子放電得到次氯酸根離子，次氯酸根離子再氧化CN一為乳氣，所以右

側(cè)電極為陽(yáng)極，b為電源的正極，故A錯(cuò)誤；a為電源的負(fù)極，左側(cè)電極為陰極，發(fā)生

反應(yīng)：2H2O+2^^H2T+2OH，陰離子增加，污水中的鈉離子會(huì)通過隔膜I進(jìn)入

左側(cè)，形成濃氫氧化鈉溶液，所以隔膜I為陽(yáng)離子交換膜，故B錯(cuò)誤、C正確；生成

的2.24LN2未標(biāo)明條件，無(wú)法求得電路中通過電子的物質(zhì)的量，故D錯(cuò)誤。

3.電滲析法淡化海水的裝置如圖所示，電解槽中陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜相間排

列，將電解槽分隔成多個(gè)獨(dú)立的間隔室，海水充滿在各個(gè)間隔室中。通電后，一個(gè)間

隔室的海水被淡化，而其相鄰間隔室的海水被濃縮，從而實(shí)現(xiàn)了淡水和濃縮海水分

離。下列說(shuō)法正確的是（）

海水

A.離子交換膜b為陽(yáng)離子交換膜

B.各間隔室的排出液中，①③⑤⑦為淡水

C.通電時(shí)，電極1附近溶液的pH比電極2附近溶液的pH變化明顯

D.淡化過程中，得到的濃縮海水沒有任何使用價(jià)值

答案：B

解析：分析題圖可知，電極1為電解池的陽(yáng)極，鼠離子放電生成氯氣，電極2為陰

極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，離子交換膜a是陽(yáng)離子交換膜，離子交換膜b

為陰離子交換膜，結(jié)合陰、陽(yáng)離子移向可知，各間隔室的排出液中，①③⑤⑦為淡

水，A錯(cuò)誤、B正確；通電時(shí)，陽(yáng)極電極反應(yīng)：2cl-2e^CLT，陰極電極反應(yīng)：

2H2O+2e^=H2f+2OH",電極2附近溶液的pH比電極1附近溶液的pH變化明顯，

C錯(cuò)俁；淡化過程中，得到的濃縮海水可以提取氯化鈉、鎂、澳等，有使用價(jià)值，D

錯(cuò)誤C

4.我國(guó)科學(xué)家開發(fā)出了一種Zn-NO電池系統(tǒng)，該電池具有同時(shí)合成氨和對(duì)外供電的功

A.電極電勢(shì)：Zn/ZnO電極VMoSz電極

-

B.Zn/ZnO電極的反應(yīng)式為Zn-2e+2OH-^=ZnO+H20

C.電池工作一段時(shí)間后，正極區(qū)溶液的pH減小

D.電子流向：Zn/ZnO電極一負(fù)載一M0S2電極

答案：C

解析：由題意及裝置圖可知，Zn/ZnO電極為負(fù)極，MoS?電極為正極，正極電勢(shì)高于

負(fù)極電勢(shì)，A正確；正極區(qū)消耗的H+源于雙極膜解離出的H+,且產(chǎn)生的NH3會(huì)部分

溶解，所以正極區(qū)溶液的pH不會(huì)減小，C錯(cuò)誤；電子流向：負(fù)極—負(fù)載-正極，D正

確。

5.二十大報(bào)告明確了生態(tài)文明建設(shè)的總基調(diào)是推動(dòng)綠色發(fā)展。NO-空氣質(zhì)子交換膜燃

料電池實(shí)現(xiàn)了制硝酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合。某化學(xué)興趣小組用如圖裝置模擬

工業(yè)處理廢氣和廢水的過程。已知電極材料均為惰性電極。回答下列問題：

換0.6mo!,!/

(NH4)iSO?

NO+

HA)、廢氣

HNOJNO

質(zhì)子交換膜

(NFL卜S()4OJmoI?

（1）甲池在放電過程中的負(fù)極反應(yīng)為______________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

（2）乙池中通入廢氣SCh的電極為極，乙池總反應(yīng)的離子方程式為

（3）b為（填“陽(yáng)”或“陰”）離子交換膜。當(dāng)濃縮室得到4L濃度為0.6molL-1

的鹽酸時(shí)，M室中的溶液的質(zhì)量變化為（溶液體積變化忽略不計(jì)）。

（4）若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲池有5.6LCh參加反應(yīng)，則乙池中處理廢氣（SO?和NO）的總體

積為L(zhǎng)o

答案：（l）NO+2H2O—3e-^N（）—+4H-

3

⑵陽(yáng)5so2+2NO+8H2。9L2NH：+5Soj—+8H+（3）陰減少18g（4）15.68

解析：（1）甲池在放電過程中，負(fù)極上一氧化氮失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硝酸根離

子，電極反應(yīng)為NO+2H20—30^NO—+4H+。（2）乙池中通入廢氣SCh的電極連接

3

電源的正極，為陽(yáng)極；陽(yáng)極二氧化硫發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子，陰極一氧化氮發(fā)

生還原反應(yīng)生成鍍根離子，電池總反應(yīng)的離子方程式為5SO2+2NO+

8H2O上二2NHj+5Soj—+8H+。（3）丙中陽(yáng)極上水放電發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離

子，氤離子從M室通過a膜進(jìn)入濃縮室；N室中氯離子通過b膜進(jìn)入濃縮室，最終得

到較濃的鹽酸，故b為陰離子交換膜。當(dāng)濃縮室得到4L濃度為0.6molL」鹽酸時(shí)，

-,_1-+

遷移過來(lái)的氫離子為4LXi：0.6mol-L-0.1mol-L）=2mol；2H2O-4e^4H+

O2T，則轉(zhuǎn)移2mol電子，陽(yáng)極反應(yīng)1mol水，M室中溶液的質(zhì)量變化為減少1molX18

g-mo「=18g。（4）乙池中SO2轉(zhuǎn)化為硫酸根離子、NO轉(zhuǎn)化為錠根離子；若標(biāo)準(zhǔn)狀況

下，甲池有5.6102（為0.250101）參加反應(yīng)，根據(jù)得失電子守恒可知，Ch?4e一?2sCh?

^NO,則乙池中處理廢氣（SO2和NO）共0.7mol,總體積為15.68L。

學(xué)生用書I第217頁(yè)

考教銜接5高考真題溯源

在電解原理的應(yīng)用中，命題專家一般以文字描述與反應(yīng)原理示意圖相結(jié)合的形式

設(shè)題，結(jié)合社會(huì)熱點(diǎn)，充分體現(xiàn)出化學(xué)學(xué)科推動(dòng)科技發(fā)展和人類社會(huì)進(jìn)步的重要作

用。這類試題的模型往往來(lái)源于教材，但又高于教材，學(xué)生必須掌握電解池的實(shí)質(zhì)才

能正確解答。

［考題］（2023?重慶卷）電化學(xué)合成是

一種綠色高效的合成方法。下圖是酸邏輯推理與論證

性介質(zhì)中電解合成半胱氨酸和煙酸的①在電解池中，陰極得電子，發(fā)生

示意圖。下列敘述錯(cuò)誤的是（）還原反應(yīng)；陽(yáng)極失電子，發(fā)生氧化

NH2反應(yīng)。由裝置圖可知，電極b發(fā)生

怖

質(zhì)

情/S—CH—CH—COOH胱

/12氮

子

性

性/S—CH—CH—COOH酸氧化反應(yīng)，為陽(yáng)極，則電極a為陰

交

電

真題鏈接電

換

極

極NH

2膜煙峭

ab極。

\NH2

\1半腓

HS—CH—CH—COOH瀛

高考這樣2②在電解池中，陽(yáng)離子移向陰極。

考A.電極a為陰極①③電極b為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，

失電子。

B.H+②從電極b移向電極a

④根據(jù)得失電子守恒可得關(guān)系式：

C.電極b發(fā)生的反應(yīng)③為

??COOHCOOH產(chǎn)

~6e-6HS-CH-CH-COOH

fJ+2H2O-6e=（fV+6H'20

D.生成3mol半胱氨酸④的同時(shí)生成1答案：D

mol煙酸

［教材］（人教版選擇性必修1"資教材相關(guān)知識(shí)

料卡片”）1.在有機(jī)反應(yīng)中，去氧或加氫的反

溯本求源

電有機(jī)合成應(yīng)為還原反應(yīng)，加氧或去氫的反應(yīng)

許多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)包含電子的轉(zhuǎn)為氧化反應(yīng)。

教材這樣

移，使這些反應(yīng)在電解池中進(jìn)行時(shí)稱2.寫電極反應(yīng)式時(shí)注意電解池中各

寫

為電有機(jī)合成。列如，制造尼龍-66室電解裝置所處的環(huán)境條件，即酸

的原料己二月青［NC（CH2）4CN］用量很性條件下不出現(xiàn)OH,堿性條件下

大，傳統(tǒng)上以乙快和甲醛為原料經(jīng)過不出現(xiàn)H+,有機(jī)環(huán)境中一般為O2

很長(zhǎng)路線才能合成己一月青。如改用電O

合成法，則先以丙烯為原料制備丙烯3.在電化學(xué)原理中，電路中轉(zhuǎn)移的

JB（CH2=CHCN）,再用丙烯懵電合成電子數(shù)是相等的。

己二睛。電合成己二睛的反應(yīng)如下。

-

陽(yáng)極：H2O-2e—102T+2H+

陰極：2cH2=CHCN+2H++2e"

——NC（CH2）4CN

總反應(yīng)：2cH2=CHCN+

H2O^LNC（CH2）4CN+k）2T

與其他有機(jī)合成相比，電有機(jī)合

成具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)試劑純凈

和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。

課時(shí)測(cè)評(píng)37電解原理創(chuàng)新應(yīng)用素;昔

用書廠”/

（時(shí)間：45分鐘滿分：60分）

（本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂?。?/p>

選擇題1一12題，每小題3分，共36分。

1.（2024?黑吉遼卷）“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統(tǒng)電解水制“綠氫”陽(yáng)極電

勢(shì)高、反應(yīng)速率緩慢的問題，科技工作者設(shè)計(jì)耦合HCHO高效制1的方法，裝置如

圖所示。部分反應(yīng)機(jī)理為菱號(hào)HOx°-HH下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

HH-°H-HH°TH°4^

陰離子交換膜

A.相同電量下H?理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的1.5倍

B.陰極反應(yīng)：2H2O+2e~—2OH"+H2T

C.電解時(shí)OH—通過陰離子交換膜向b極方向移動(dòng)

D.陽(yáng)極反應(yīng)：2HCHO-2e+40H^=2HCOO+2H2。十H2T

答案：A

解析：據(jù)題圖可知，b電極上HCHO轉(zhuǎn)化為HCOCT,而HCHO轉(zhuǎn)化為HCOCT為氧化

反應(yīng)，所以b電極為陽(yáng)極，a電極為陰極，HCHO為陽(yáng)極反應(yīng)物，由反應(yīng)機(jī)理

黑斕二”。丫。+:%可知：陰極水得電子生成氫氣：

HAH2H2O+2e-

^H2t+2OHo陽(yáng)極反應(yīng)：?HCHO+OH——e~——>HCOOH+iH2,②HCOOH+OH

2

■^HCOO"+H2O,陰極反應(yīng)2H2O+2e^H2f+2OH,即轉(zhuǎn)移2moi電子時(shí)，

陰、F日兩極各生成1mol氏，共2m0IH2,而傳統(tǒng)電解水：2H2。金空2H2T+O2T，轉(zhuǎn)

移21noi電子，只有陰極生成1mol比，所以相同電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的

2倍，故A錯(cuò)誤、B正確；由電極反應(yīng)式可知，電解過程中陰極生成OH,負(fù)電荷增

多，陽(yáng)極負(fù)電荷減少，要使電解質(zhì)溶液呈電中性，OHT通過陰離子交換膜向陽(yáng)極移

動(dòng)，即向b極方向移動(dòng)，故C正確；陽(yáng)極反應(yīng)涉及：?HCHO+OH——e~——?HCOOH

+-H,@HCOOH+OH"^HCOO-+HO,由（①+②）X2得陽(yáng)極反應(yīng)為2HCH0一

222

---

2e+4OH^=2HCOO+2H2O+H2?,故D正確。

2.（2024.福州重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考）以純堿溶液為原料，通過電解的方法可制備小蘇打，原理

裝置圖如下：

Na*交換膜

上述裝置工作時(shí)，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）

A.乙池電極接電池正極，氣體X為Hz

B.Na+由乙池穿過交換膜進(jìn)入甲池

C.NaOH溶液Z的濃度比NaOH溶液Y的小

D.甲池中發(fā)生反應(yīng)：4OH—4e-^2H2O+O2T

答案：C

解析：乙池電極為電解池陰極，和電源負(fù)極連接，溶液中氫離子放電生成氫氣，A項(xiàng)

錯(cuò)誤；電解池中陽(yáng)離子移向陰極，鈉離子移向乙池，B項(xiàng)錯(cuò)誤；陰極附近氫離子放電

破壞了水的電離平衡，電極附近氫氧根離子濃度增大，NaOH溶液Y的濃度比NaOH

溶液Z的大，C項(xiàng)正確；放出氧氣的電極為陽(yáng)極，電解質(zhì)溶液中氫氧根離子放電生成

氧氣，氫離子濃度增大，碳酸根離子結(jié)合氫離子生成碳酸氫根離子，則電極反應(yīng)為

4C2_+2HO-4e-^4HC-+OT,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

O32302

3.利用廢料Ce2O3制備Ce（SO4）2的工作原理如圖，下列說(shuō)法不正確的是（）

CeSOJ與H2sO4溶液離子交換膜

A.電極b為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)

+4+

B.電解總反應(yīng)方程式：Ce2O3+8H^^2Ce+3H2O+H2T

C.離子交換膜為陰離子交換膜

D.X可以是H2s溶液

答案：C

解析：由題意可知，由CezCh制備Ce（SO4）2,Ce化合價(jià)升高，CezCh作陽(yáng)極，酸性條

件下三氧化二鋪在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子和水，電極b為陰極，氫離

子在明極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，則X為硫酸溶液，鋅離子通過陽(yáng)離子交換

4+

膜由陽(yáng)極室移向陰極室，電解的總反應(yīng)方程式為Ce2O3+8H*Jl^2Ce+3H2O+

H21,C錯(cuò)誤。

4.（2025?四川資陽(yáng)模擬）科研工作者利用雙功能催化劑實(shí)現(xiàn)了室溫條件下電催化聯(lián)合制

備氨氣和硝酸。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.X端為化學(xué)電源的負(fù)極

B.b極的電極反應(yīng)為N2+6H2。-1（）^^2No]+I2H+

C.理論上a、b電極消耗N2速率相等

D.離子交換膜可以是質(zhì)子交換膜

答案：C

解析：因?yàn)閍電極氮元素化合價(jià)降低，氮?dú)獾秒娮?，所以a極為陰極，X端為化學(xué)電

源的負(fù)極，A正確；理論上a、b杷極得失電子數(shù)相等，但a極上1molN?得至U6moi

電子，b極上1molN2失去10moi電子，所以消耗N2速率不相等，C錯(cuò)誤；離子交換

膜可以是質(zhì)子交換膜，b極產(chǎn)生的質(zhì)子通過交換膜進(jìn)入a極區(qū)，D正確。

5.（2024?福建三明適應(yīng)性測(cè)試）環(huán)氧乙烷（C2HQ）常用于醫(yī)用消毒，一種制備方法為使用

惰性電極電解KC1溶液，用C「交換膜將電解液分為陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)，其中一區(qū)持續(xù)

通入乙烯；電解結(jié)束，移出交換膜，兩區(qū)溶液混合發(fā)生反應(yīng)：HOCH2CH2CI+OH-

—Cr+H20+C2H40o下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.乙烯應(yīng)通入陰極區(qū)

B.移出交換膜前存在反應(yīng)：C12+H2O^HC1+HC1O

C.使用C「交換膜阻止OFF通過，可使02生成區(qū)的pH逐漸減小

D.制備過程的總反應(yīng)為H2C-CH2+H2O^H2+C2H4O

答案：A

解析：環(huán)氧乙烷的制備原理：C廠在陽(yáng)極失電子生成Cb,Cb與水發(fā)生反應(yīng)：Cl2+

HzO^HCl+HClO,HC10與乙烯發(fā)生加成反應(yīng)生成HOCH2cH2CI；陰極區(qū)發(fā)生反應(yīng)：

-

2H2O+2e-H2f+2OH,電解結(jié)束，移出交換膜，兩區(qū)溶液混合發(fā)生反應(yīng)：

-

HOCH2CH2CI+OH^=C1-+H2O+C2H4O0根據(jù)分析可知陽(yáng)極區(qū)會(huì)生成HC1,使用

C「交換膜阻止OPT通過，HC1的濃度不斷增大，pH逐漸減小，故C正確；根據(jù)分析

可知該反應(yīng)過程中KC1并沒有被消耗，實(shí)際上是水、乙嫌反應(yīng)，總反應(yīng)為H2CYH2+

比。^=氏十C2H4。，故DJL確。

6.（2022?重慶卷）硝酮是重要的有機(jī)合成中間體，可采用“成對(duì)間接電氧化”法合成。

電解槽中水溶液的主要成分及反應(yīng)過程如圖所示。

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（)

A.惰性電極2為陽(yáng)極

B.反應(yīng)前后Wo：一、Wo「數(shù)量不變

C.消耗1mol氧氣，可得到1mol硝酮

D.外電路通過1mol電子，可得到1mol水

答案：C

解析：惰性電極2處Br一被氧化為Br2,為陽(yáng)極，故A正確；W（）j一、W（）；一循環(huán)反

應(yīng)，反應(yīng)前后W°2一、W02一數(shù)量不變，故B正確；總反應(yīng)為氧氣把二丁基-N-羥基胺

45

氧化為硝酮，1niol二丁基-N-羥基胺失去2niolH原子生成1niol硝酮，氧氣最終生成

水，根據(jù)氧原子守恒，消耗1mol氧氣，可得到2moi硝酮，故C錯(cuò)誤；外電路通過1

mol電子時(shí)生成0.5molH2O2,H2O2最終生成水，根據(jù)氧原子守恒，可得到1mol水，

故D正確。

7.科學(xué)家采用電滲析法提純?nèi)榍澹ǜ缓琋aCl的蛋白質(zhì)），有價(jià)值的蛋白質(zhì)回收率達(dá)到

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.膜1為陽(yáng)離子交換膜，膜2為陰離子交換膜

B.膜1、膜2孔徑不大于半透膜孔徑

Ca極的電極反應(yīng)式為2H2。十2e^2OH十H2T

D.每轉(zhuǎn)移2moi電子，理論上乳清質(zhì)量減少58.5g

答案：D

解析：a極區(qū)的稀氫氧化鈉溶液變?yōu)闈鈿溲趸c溶液，說(shuō)明a極區(qū)生成了氫氧化鈉，即

鈉離子通過膜1向a極區(qū)遷移，膜1為陽(yáng)離子交換膜；同理，氯離子通過膜2向b極

區(qū)近移，膜2為陰離子交換膜，A項(xiàng)正確；提純蛋白質(zhì)，不能讓蛋白質(zhì)（膠體粒子）通過

膜1、膜2,所以膜1、膜2孔徑應(yīng)不大于半透膜孔徑，B項(xiàng)正確；a極為陰極，發(fā)生

還原反應(yīng)：2H20+2。一^2011一+此3C項(xiàng)正確；每轉(zhuǎn)移2moi電子，結(jié)合電極反應(yīng)

和電荷守恒可知，理論上乳清減少的質(zhì)量為2moiNaCl的質(zhì)量，即質(zhì)量減少117g,D

項(xiàng)錯(cuò)誤。

8.（2024?廣東梅州一模）電解法常用于分離提純物質(zhì)，某混合物漿液含Al（0H）3、MnO2

和少量Na2CrO4o考慮到膠體的吸附作用使Na2c1。4不易完全被水浸出，某研究小組

利用設(shè)計(jì)的電解分離裝置（如圖），使?jié){液分離成固體混合物和含銘元素溶液進(jìn)行回收

+

利用（已知：2Cr0^-+2H#Cr20；~+H2O）,下列說(shuō)法不正確的是（）

惰性電極

〔混合物漿液

Na2sO’a離子b離子Na2s0,

溶液交換膜交換膜溶液

A.陰極室生成的物質(zhì)為NaOH和H2

B.陽(yáng)極的電極反應(yīng)是2H2O—4e—^4H++O2T

C.a離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜

D.當(dāng)外電路中轉(zhuǎn)移2moi電子時(shí)，陽(yáng)極室可生成1molCno；一

答案：D

解析：電解時(shí)，陽(yáng)極上水中的OFT放電：2H20一生一^02T+4H+,漿液中的Cr02-

4

通過陰離子交換膜向陽(yáng)極移動(dòng)，從而從漿液中分離出來(lái)，因存在2Cr（）2-+2H+

4

uCno；一+H2O,則分離后含格元素的粒子是Cro：、50；一；陰極上水中的不放

電：2H2。+2/^H2f+2OH，混合物漿液中的鈉離子通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰

極，故陰極反應(yīng)生成氫氣和NaOH；電解時(shí)，每轉(zhuǎn)移2moi電子，陽(yáng)極區(qū)生成2molH

,,由于2Cro7+2H=50；一+H2O為可逆反應(yīng)，陽(yáng)極室生成的C&o；一小于1mol,

D錯(cuò)誤。

9.用如圖所示裝置除去含CN，C「廢水中的CN一時(shí),控制溶液pH為9?10,陽(yáng)極產(chǎn)

生的CKF將CN一氧化為兩種無(wú)污染的氣體，下列說(shuō)法不正確的是()

A.陰極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2T+2OH^

--

B.陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Cl-+2OH-2e-CIO+H2O

放電

C.電解時(shí)使用鋰機(jī)氧化物二次電池(VzOs+xLi—=LixVzOs)作電源，電池充電時(shí)a

充電

+

電極的電極反應(yīng)為L(zhǎng)ivV2O5-xe"-V2O5+xLi

+-

D.除去CN-的反應(yīng)：2CN-+5C1O+2H^N2?-2CO2T+5C1+H2O

答案：D

解析：陽(yáng)極產(chǎn)生的OCT將