專題11電解池

疫內(nèi)容早知道

?丁，

“第一層鞏固提升練(3大考點)

考點一電解池的工作原理

考點二電解原理的應(yīng)用

考點三電解計算類型及方法分析

“第二層能力提升練

“第三層拓展突破練

---?41HB-O-?---

考點一電解池的工作原理

口積累與運用

1.電解池的工作原理

(1)電流方向：電源正極一>金屬導(dǎo)線一陽極一電解質(zhì)溶液一一>陰極一一>金屬導(dǎo)線一一>電源負極。

(2)電子、離子移動方向：在電解質(zhì)溶液中，陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動；在外電路中，

電子由陽極一一>正極，負極一->陰極。

2.電解產(chǎn)物的判斷及有關(guān)反應(yīng)式的書寫

(1)首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。

(2)再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分成陰、陽兩組(勿忘水溶液中的H+和0H-)。

(3)排出陰、陽兩極的放電順序

①陰極放電順序

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+］酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+冰),A13+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。

②陽極放電順序

活潑金屬陽極>S2一>1一封「一>。一>0才>含氧酸根離子汨，

［特別提醍］①活性電極一般指Pt、Au以外的金屬電極.②電解的離子方程式中，若參與電極反

應(yīng)的H'或0H是由水電離出來的，用H2O作為反應(yīng)物。

1.近日，科學(xué)家開發(fā)了高活性磷化鐵催化劑用于選擇性電化學(xué)硝酸鹽還原為氨氣，工作原理如圖所示。下

列敘述正確的是

電源

硝酸鹽KOH

堿性廢水稀溶液

陰離子交換膜

A.a極與電源正極連接

B.一段時間后，KOH溶液濃度保持不變

D.b極電勢小于a極電勢

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)分析可知，a極與電源負極連接，A錯誤:

D.陽極b的電勢高于陰極a的電勢，D錯誤;

故選C。

2.二氧化氯(CIO2)是國內(nèi)外公認的高效、廣譜、快速、安全無毒的殺菌消毒劑，電解法是目前研究最為

熱門的生產(chǎn)CI02的方法之一。如圖所示為直接電解氯酸鈉、自動催化循環(huán)制備高純CIO2的裝置。下列說法

不正確的是

A.a接電源負極B.b極發(fā)生氧化反應(yīng)

【答案】C

【洋解】A.由上述分析可知，a為陰極，接電源的負極，故A正確;

B.由上述分析可知，b為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故B正確;

C.H+從電解池右側(cè)通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)移動，故C錯誤;

故答案選Co

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

【答案】C

【詳解】A.a是電解池的陽極，接外電源的正極，A錯誤;

所以答案為配

4.FFC電解法可由金屬氣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

(Tc),其原理如圖所示。下列說法正確的是

熔融CaO

A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

B.a極為電源的止極

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4x6.02x1023

【答案】C

【分析】電解池工作時向陽極移動，則石墨甩極為陽極，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(xué)能，故A錯誤；B.電解池工作時。2向陽吸移動，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.TazOs極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，其

電極反應(yīng)為TazOs+lOe-=2Ta+5O2-,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?定是lmol,轉(zhuǎn)移電子數(shù)也不一定是4x6.02x1023,故D錯誤；故答案為C。

【點睛】本題考查電解原理的應(yīng)用，判斷電源的電極是解題關(guān)鍵，在電解池中，陰離子移向陽極，陽離子移

向陰極，再結(jié)合電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)分析，難點是氣體摩爾體積的應(yīng)用，只有指

明氣體的狀態(tài)，才能利用22.4L/mol計算氣體的物質(zhì)的量。

C.電解精煉銅時，不純的銅作陽極，粗銅中比銅活潑的有Zn、Fe、Ni等，它們在陽極失去電子被氧化，陽

極主要反應(yīng)為Cu—20一=如2+,其它電極反應(yīng)式有：Zn—2e-=Zn2'、Fe—2e—=FM卜等：比銅不活潑的有Ag、

Pt、Au等成為陽極泥；電解液為硫酸銅溶液，純凈的金屬銅作陽極，陰極上CW-得到電子被還原為Cu,陰

極反應(yīng)式為Cu2-+2e-=Cu,則按得失電子守恒，陽極溶解的銅的物質(zhì)的量小于極析出的銅的物質(zhì)的量，則

電解前后乙裝置中硫酸銅溶液濃度變小，C不正確；

故選Do

6.金屬銀有廣泛的用途，粗銀中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的煤，下列敘述

中正確的是（已知氧化性：Fe2*<Ni2*<Cu2*）

2+

A.陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni+2e=Ni

B.電解后，Cu和Pt沉降在電解槽底部的陽極泥中

C.電解后，溶液中存在的離子只有F/+和Zn2+

D.電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等

【答案】B

B.Pt和Cu金屬性弱于Ni,Ni被氧化損耗后Cu和Pt沉降在電解槽底部的陽極泥中，B正確；

D.陽極失電子被氧化的有Zn、Fe和Ni,而陰極被還原的金屬只有Ni,根據(jù)得失電子守恒，陽極質(zhì)量的減

少與陰極質(zhì)量的增加不相等，D錯誤；

答案選九

7.將電化學(xué)法和生物還原法有機結(jié)合，利用微生物電化學(xué)方法可生產(chǎn)甲烷，裝置如圖所示。下列說法正確

的是

A.通電時，電子由b玲電解池陰極3電解液玲電解池陽極3a

B.X為陰離子交換膜

C.生成O.lmol甲烷時陽極室理論上生成4.48L二氧化碳

【答案】D

【詳解】A.電子只能在外電路移動，不能進入內(nèi)電路溶液，A錯誤；

B.由圖示知，陽極反應(yīng)產(chǎn)生H+,陰極反應(yīng)消耗HL則H?通過交換膜由陽極移向陰極，X為陽離子交換膜,

B錯誤；

C.沒有說標準狀況，無法進行計算氣體的體積，C錯誤；

故選Do

8.已知某高能鋰電池的電池反應(yīng)為2Li+FeS=Fe+Li2s[LiPF6,O（CH3）2為電解質(zhì)]。以該電池為電源進行如圖電解

實驗，電解一段時間后測得甲池產(chǎn)生4.48L（標準狀況下）出。下列有關(guān)敘述止確的是

B.從交換膜中通過0.2molK+

C.若忽略溶液體積變化，則電解后甲池中溶液濃度為4mol/L

D.放電時，正極反應(yīng)式為FeS+2Li+2e=Fe+Li2s

【答案】C

【分析】由反應(yīng)FeS+2Li=Fe+Li2s可知，Li被氧化，應(yīng)為原電池的負極，負極反應(yīng)式為：Lie=Li+,FeS被還原生

成Fe,為正極反應(yīng)，正極反應(yīng)式為：FeS+2e=Fe+S2,電解一段時間后測得甲池產(chǎn)生4.48L(標準狀況下)出，甲

連接原電池負極，A為陰極，生成氫氣，電極方程式為2H++2e=H2個，結(jié)合電極方程式計算。

【詳解】A.由分析可知，甲連接原電池負極，a電極為陰極，A錯誤；

C.由B項分析可知，反應(yīng)過程中甲池生成的K0H的物質(zhì)的量為0.4moL則若忽略溶液體積變化，則電解后

甲池中溶液濃度為(0.4mol+0.2Lx2mol-L1)/0.2L=4mol/L,C正附

D.由分析可知，放電時，正極反應(yīng)式為FeS+2e=Fe+S2,D錯誤：

故答案為：Co

考點三電解的計算

積累與運用

1.電解計算的類型：電解的相關(guān)計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算(如質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合

價、溶液的pH及物質(zhì)的量濃度等)

2.電解計算的依據(jù)

(1)陽極失去的電子數(shù)=陰極得到的電子數(shù)

(2)串聯(lián)電路中通過各電解池的電子總數(shù)相等

(3)電源輸出的電子總數(shù)和電解油中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等

3.電解計算的方法

(1)根據(jù)電子守恒法計算：用于串聯(lián)電路、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)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。

(2)根據(jù)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)根據(jù)關(guān)系式計算：根據(jù)得失電了?守恒的關(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。

9.一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，下列說法不無碰的是

{W

A.右側(cè)電極作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.理論上每消耗O.lmolFezCh,陽極室溶液減少21.3g

C.陰極區(qū)電極反應(yīng)：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-,溶液中OK逐漸升高

D.理論上每消耗O.lmolFaO箝產(chǎn)生氣體6.72L(標準狀況下)

【答案】B

【詳解】A.由分析知，右側(cè)電極作陽極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確;

故選Bo

co.

A.b端電勢高于a端電勢

B.電解過程中含氮廢水pH基本不變

【答案】B

【詳解】A.由分析中，a為陰極，b為陽極，故b端電勢高于2端電勢，A正確：

故選Bo

11.NO空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)了制硝酸、發(fā)電、環(huán)保一體化，某興趣小組用該電池模擬工業(yè)處理廢

氣和廢水的過程，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是

A.交換膜b為陰離子交換膜

C.當濃縮室得到4L0.6moi/L鹽酸時，M室溶液的質(zhì)量變化為36g（溶液體積變化忽略不計）

D.若甲池有0.25molO2參加反應(yīng)，則乙池中處理廢氣（SO2和NO）的總體積為15.68L（標準狀況）

【答案】C

【分析】由圖可知，甲為原電池，乙和丙為電解池；甲中通入NO的一極作負極，通入氧氣的一極作正極;

乙池中通入S02的電極連接電源的正極，為陽極，陽極上二氧化硫發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子，陰極上一

氧化氮發(fā)生還原反應(yīng)生成鐵根離子：丙池中陽極上水放電，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，氫離了?從M

室通過a膜進入濃縮室，N室中氯離子向陽極移動，通過b膜進入濃縮室，最終得到較濃的鹽酸；據(jù)此分析

解答。

【詳解】A.M室反應(yīng)2H2O4e=O2+4H+產(chǎn)生的H?通過a膜和N室通過b膜的CI在濃縮室形成HCI,所以b膜

為陰離子交換膜，A項正確：

C.M室產(chǎn)生ImolCh移出4moiH+相當于M室減少2m0比0,得到關(guān)系式：4H+~2H2。（減少）,濃縮室得到4L

濃度為0.6mol?L1的鹽酸即產(chǎn)生出物質(zhì)的量為4Lx（0.60.1）mol/L=2molo所以M室減少的水物質(zhì)的量為lmol,

質(zhì)量為lmolxi8g/mol=18g,C項錯誤；

故選C。

12.一種基于氯堿工藝的新型電解池（如圖所示，M、N電極均為惰性電極），可用于濕法冶鐵的研究。電解

過程中，下列說法錯誤的是

------iQ

電源一

氣體a

陽離子交換膜

C.工作時，右側(cè)工作室的Na+穿過陽離子交換膜往左側(cè)工作室遷移

D.裝置工作時，電路中每轉(zhuǎn)移0.6mol電子，同時右側(cè)工作室溶液減輕的質(zhì)量與左側(cè)工作室溶液增加的

質(zhì)量相差15.6g

【答案】D

C.中間為陽離子交換膜，Na+由陽極移向陰極，C正確；

D.裝置工作時，電路中每轉(zhuǎn)移0.6mol電子，則右側(cè)減少0.6molNaCL左側(cè)增加0.6molNa+,則右側(cè)工作空

溶液減輕的質(zhì)量與左側(cè)工作室溶液增加的質(zhì)量相差O.6molx35.5mol/L=21.3g,D錯誤；

故選Do

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1.用惰性電極通過陽離子交換膜電解飽和食鹽水時，下列說法錯誤的是

A.電解過程中，Na+向陰極方向移動

B.電解一段時間后，陰極附近溶液的pH增大

D.電解過程中，陰極和陽極產(chǎn)生的氫氧化鈉和氯氣會反應(yīng)生成次氯酸鈉

【答案】D

【詳解】A.電解過程中，陽離子移向陰極，A正確；

D.用情性電極通過陽離子交換膜電解飽和食鹽水時，陽離子交換膜只允許陽離子通過，可以避免在陰極池

生成的氫氧化鈉和在陽極池生成的氯氣反應(yīng)，D錯誤。

答案選D<.

【答案】A

【分析】電解法精煉粗鉛，粗鉛作為陽極，與外接直流電正極相連，放在Y極，X為陰極。

【詳解】A.據(jù)分析，Y極為陽極，材料為粗鉛，A項正確；

D.Zn會先放電，所以陽極泥的成分不包括Zn,D項錯誤；

故選Ac

3.如圖是電解稀鹽酸的裝置，其中d為石墨電極。以下說法正確的是

電

直流電源

A.a電極為負極

B.d電極為陽極

C.電解過程中，氫離子向c電極

【答案】D

4.某無隔膜流動海水電解法制出的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制02產(chǎn)生。下列說法

不正確的是

A.b端電勢低于a端電勢

B.理論上轉(zhuǎn)移2mole-生成2gH2

C.電解后海水PH下降

【答案】C

【詳解】A.由分析可知，a為正極，b電極為負極，則a端電勢高于b端電勢，故A正確：

B.右側(cè)電極上產(chǎn)生氫氣的電極方程式為：2H++2e=H2個，轉(zhuǎn)移2mol電子，則理論上生成lmol氫氣，即2gH2,

故B正確；

故選C。

5.近日，科學(xué)家發(fā)表了高溫二氧化碳電解發(fā)展報告，利用固體氧化物電解池將C02和出0轉(zhuǎn)化為合成氣并

聯(lián)產(chǎn)高純度。2.原理如圖所示。下列說法正確的是

A.當產(chǎn)生11.2LOz時，有2moi電子流向a極

B.X極為電源正極

+

C.b極C02的反應(yīng)式:CO2+2H+2e=CO+H2O

D.電解質(zhì)中陰離子由a向b移動

【答案】B

【詳解】A.未標明氣體狀態(tài)，無法計算，A錯誤；

B.與x相連的電極上發(fā)生氧離子失電子生成氧氣的氧化反應(yīng)，x極為電源正極，B正確;

2

C.b極C02的反應(yīng)式：CO2+2e-=CO+O,C錯誤；

D.在電場作用下，電解質(zhì)中陰離子移向陽極，由b向a移動，D錯誤；

故選Bo

A.該電池工作時，電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

【答案】D

【詳解】A.該電池為電解池，電池工作時，會有能量損耗，電能不能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A錯誤;

故選Do

【答案】C

B.電解池中陰離子向陽極移動，則OH向b電極移動，故B錯誤;

故選Co

多孔石墨電極雙極膜

Ag

CO

NaOHHCO；溶液

稀溶液

A.銀網(wǎng)電極與電源負極相連

B.工作一段時間后，陽極區(qū)溶液pH不變

【答案】B

【詳解】A.根據(jù)分析，銀網(wǎng)電極與電源負極相連，A正確;

B.根據(jù)陽極反應(yīng)，工作一段時間后，氫氧化鈉濃度減小，陽極區(qū)溶液pH減小，B錯誤;

答案選B

當鉛酸蓄電池X

電極a電極b

O,25硫酸鉞

溶液

Na2SO4稀硫酸

溶液

質(zhì)子交換膜LNO,

A.電解時，當有2moi田透過質(zhì)子交換膜，則電極Y增重96g

C.電解過程中，H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移

【答案】D

【分析】通過電解法可知此電池為電解池，由a極生成。2可以判斷，a極上水放電發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣,

a極為陽極，則b為陰極，電極b上二氧化氮得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鏤根離子；則X為鉛酸蓄電池正極,

Y為鉛酸蓄電池的負極。

C.電解裝置中，陽離子移動方向為陽極-陰極，故H+由a極區(qū)透過質(zhì)子交換膜向b極區(qū)遷移，C正確;

故選Do

10.化學(xué)家們通過開發(fā)新型催化劑，利用太陽能電池將工業(yè)排放的CO?轉(zhuǎn)化為HCOOH,如圖所示，下列說

法不正確的是

B.離子交換膜為質(zhì)子交換膜

【答案】C

【分析】P極將C6轉(zhuǎn)化為HCOOH,發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為C5+2e+2H+=HCOOH,為陰極，N電極出

轉(zhuǎn)化為田，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：H22e=2H\為陽極，據(jù)此回答。

【詳解】A.根據(jù)分析可知，N極的電極反應(yīng)為：H22e=2H\A正確；

B.H+能夠通過離子交換膜從N極到P電極，所以離子交換膜為質(zhì)子交換膜，B正確；

C.消耗11.2LH2(標況)，即0.5molH2轉(zhuǎn)移lmol電子，P極也要轉(zhuǎn)移Hmol電子,電解液增重0.5moL即

23g,C錯誤；

D.緩沖溶液流入陰極的H+和陽極流入緩沖溶液的H+數(shù)目相等，故隨著反應(yīng)進行，線沖溶液中c(H3Po4)不變，

c(KH2Po4)不變，即理論上該裝置在工作時，H3P04、KH2P04緩沖溶液的pH保持不變，D正確；

故選C。

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11.電致變色材料在飛機的舷窗和智能太陽鏡等方面具有廣泛應(yīng)用。一種新一代集電致變色功能和儲能功能

于一體的電子器件的工作原理如圖所示，放電時該器件的透光率逐漸增強。下列說法正確的是

________—O接用電器O_______,

空hr胃口

口Li刖lePO,°u

A.放電時，LT移向b極

B.充電時，b極接外電源的正極

【答案】C

【分析】該電池放電時器件的透光率逐漸增強，說明a電極由FePCU轉(zhuǎn)化為透明的LiFePO’，鐵的化合價降

低發(fā)生還原反應(yīng)，則a電極為正極、b電極為負極。

【詳解】A.放電時，陽離子移向正極，向a極移動，A錯誤；

B.充電時，正極接電源正極，負極接電源負極，b為負極接外加電源負極，B錯誤；

D.放電時，a電極為正極，F(xiàn)eP04得到電子發(fā)生還原生成LiFePO。此時a極質(zhì)量增大，D錯誤；

故選C。

陰離

子

換

膜

膜

交

—_

陰

陽t

_t

極

極

；_

M室

…_

t_t

2，_

Na2sO3?NaHSO；

溶液(pHv6)

A.通電后，雙極膜左側(cè)得到的是H*

【答案】C

【分析】根據(jù)圖可知，M室亞硫酸根和亞硫酸氫根與H+結(jié)合生成高濃度SO2;N室NaHSCh與0H生成吸收

液Na2s。3；

【詳解】A.在電解池中，陽離子向陰極方向遷移，陰離子向陽極方向遷移，因此，雙極膜右側(cè)得到的是H+,

左側(cè)得到OH'A錯誤；

B.N室的亞硫酸氫根離子與其右側(cè)遷移進來的氫氧根離子發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸根離子，從而實現(xiàn)再生，因

此，再生吸收液從N室流出，B錯誤；

故