（新）2022届高考化学考点35 电解原理及其应用-备战年高考化学考点一遍过

考点35电解原理及其应用一、电解池电解使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。电解池(或电解槽)（1）定义借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转化为化学能的装置。（2）阳极与阴极阳极：与电源正极相连的电极叫阳极，发生氧化反应。阴极：与电源负极相连的电极叫阴极，发生还原反应。（3）电解池的构成条件与直流电源相连的两个电极：阳极和阴极；电解质溶液(或熔融电解质)；形成闭合回路。（4）电解池的工作原理(以电解CuCl2溶液为例)电解池和原电池比较电解池原电池定义将电能转变为化学能的装置将化学能转变为电能的装置装置举例 形成条件①两个电极与直流电源相连②电解质溶液③形成闭合回路①活泼性不同的两电极(连接)②电解质溶液③形成闭合回路④能自发进行氧化还原反应电极名称阳极：与电源正极相连的极阴极：与电源负极相连的极负极：较活泼金属(电子流出的极)正极：较不活泼金属(或能导电的非金属)(电子流入的极)电极反应阳极：溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子，发生氧化反应阴极：溶液中的阳离子得电子，发生还原反应负极：较活泼电极金属或阴离子失电子，发生氧化反应正极：溶液中的阳离子或氧气得电子，发生还原反应溶液中的离子移向阴离子移向阳极，阳离子移向阴极阴离子移向负极，阳离子移向正极电子流向电源负极阴极阳极电源正极负极正极实质均发生氧化还原反应，两电极得失电子数相等联系原电池可以作为电解池的电源，二者共同形成闭合回路电解池阴、阳极的判断（1）由电源的正、负极判断：与电源负极相连的是电解池的阴极；与电源正极相连的是电解池的阳极。（2）由电极现象确定：通常情况下，在电解池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，则该电极发生氧化反应，为阳极；某一电极质量不断增加或电极质量不变，则该电极发生还原反应，为阴极。（3）由反应类型判断：失去电子发生氧化反应的是阳极；得到电子发生还原反应的是阴极。电解产物的判断（1）阳极产物的判断首先看电极，若是活性电极(一般是除Au、Pt外的金属)，则电极材料本身失电子，电极被溶解形成阳离子进入溶液；若是惰性电极(如石墨、铂、金等)，则根据溶液中阴离子放电顺序加以判断。阳极放电顺序：金属(一般是除Au、Pt外)>S2−>I−>Br−>Cl−>OH−>含氧酸根>F−。 （2）阴极产物的判断直接根据溶液中阳离子放电顺序加以判断。阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。（1）处理有关电解池两极产物的问题，一定要先看电极是活性电极还是惰性电极。活性电极在阳极放电，电极溶解生成相应的金属离子，此时阴离子在阳极不放电。对于惰性电极，则只需比较溶液中定向移动到两极的阴阳离子的放电顺序即可。（2）根据阳离子放电顺序判断阴极产物时，要注意下列三点：①阳离子放电顺序表中前一个c(H+)与其他离子的浓度相近，后一个c(H+)很小，来自水的电离；②Fe3+得电子能力大于Cu2+，但第一阶段只能被还原到Fe2+；③Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+控制一定条件(即电镀)时也能在水溶液中放电；Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+只有在熔融状态下放电。二、电解原理的应用1．电解饱和食盐水——氯碱工业（1）电极反应阳极：2Cl−−2e−===Cl2↑(反应类型：氧化反应)。阴极：2H++2e−===H2↑(反应类型：还原反应)。检验阳极产物的方法是：用湿润的KI淀粉试纸靠近阳极附近，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。（2）电解方程式化学方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑离子方程式：2Cl−+2H2O2OH−+H2↑+Cl2↑2．电解精炼铜电镀(Fe表面镀Cu)电解精炼铜阳极电极材料镀层金属铜粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极反应Cu−2e−===Cu2+Cu−2e−===Cu2+Zn−2e−===Zn2+ Fe−2e−===Fe2+Ni−2e−===Ni2+阴极电极材料待镀金属铁纯铜电极反应Cu2++2e−===Cu电解质溶液含Cu2+的盐溶液注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥3．电镀利用电解原理，在金属表面上镀上一层其它金属或合金的过程叫电镀。①电极的连接：镀层金属或惰性电极做阳极，和外加电源的正极相连；镀件金属做阴极，和外加电源的负极相连。如铁上镀铜，铜(或石墨)做阳极，铁做阴极。②电镀液的选择：选择含有镀层金属离子的溶液做电镀液，如铁上镀铜，选择硫酸铜溶液做电镀液。③电极反应：阳极：Cu===Cu2++2e−，阴极：Cu2++2e−===Cu④电镀的特点：若镀层金属做阳极，电镀过程中溶液中阳离子浓度不变；若用惰性电极做阳极，电镀过程中溶液中阳离子浓度减小。电镀过程中，溶液中离子浓度不变；电解精炼铜时，由于粗铜中含有Zn、Fe、Ni等活泼金属，反应过程中失去电子形成阳离子存在于溶液中，而阴极上Cu2+被还原，所以电解精炼过程中，溶液中的阳离子浓度会发生变化。4．电冶金冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属，必须用电解法。如电解熔融氯化钠得到钠时：注意：①电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高；②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。 考向一电解规律的考查典例1用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是A．AgNO3　CuCl2　Cu(NO3)2B．KCl　Na2SO4　CuSO4C．CaCl2　KOH　NaNO3D．HCl　HNO3　K2SO4【解析】由电解规律可得类型化学物质pH变化放O2生酸型CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2降低放H2生碱型KCl、CaCl2升高电解电解质型CuCl2升高HCl升高电解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不变KOH升高HNO3降低【答案】B1．图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是 A．滤纸上c点附近会变红色B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大C．Z中溶液的pH先减小，后增大D．溶液中的SO向Cu电极定向移动用惰性电极电解电解质溶液的规律类型电解质特点实例电极反应电解方程式电解对象电解质溶液的变化电解质溶液复原的方法阴极阳极电解水型含氧酸H2SO44H++4e−2H2↑4OH−−4e−　　2H2O+O2↑2H2O2H2↑+O2↑水浓度增大加水可溶性强碱NaOH活泼金属含氧酸盐KNO3电解电解质型无氧酸HCl2H++2e−H2↑2Cl−−2e−Cl2↑2HClH2↑+Cl2↑电解质浓度减小加HCl不活泼金属无氧酸盐CuCl2Cu2++2e−Cu2Cl−−2e−Cl2↑CuCl2Cu+Cl2↑加CuCl2放H2生碱型活泼金属无氧酸盐NaCl2H++2e−H2↑2Cl−−2e−Cl2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解质和水生成新电解质加HCl放O2不活泼金属含氧酸盐CuSO4Cu2++2e−Cu4OH−−4e−2H2O+O2↑2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑电解质和水生成新电解质加CuO 生酸型考向二电解原理的“常规”应用典例1高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)的装置如图所示。下列说法正确的是A．铁是阳极，电极反应为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2B．电解一段时间后，镍电极附近溶液的pH减小C．若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有FeOD．每制得1molNa2FeO4，理论上可以产生67.2L气体【解析】A．用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，故A错误；B．镍电极上氢离子放电生成氢气，氢离子浓度减小，所以溶液的pH增大，故B错误；C．若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后由于浓度差左侧溶液中会含有FeO，故C正确；D．温度和压强未知，所以无法计算生成气体体积，故D错误。【答案】C2．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是 A．装置中的离子交换膜属于阳离子交换膜B．装置中①处的物质是氢气，②处的物质是氯气C．除去杂质后的NaOH溶液从出口B处导出D．转移0.8mol电子时产生H28.96L(标准状况下)离子交换膜的作用阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na+)通过，而阻止阴离子(Cl−、OH−)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量，由此可推知，阴离子交换膜只允许阴离子通过，质子(H+)交换膜只允许质子(H+)通过。考向三电解原理的“创新”应用典例1国内某科技研究小组首次提出一种新型的Li+电池体系，该体系正极采用含有I-、Li+的水溶液，负极采用固态有机聚合物，电解质溶液采用LiNO3溶液，聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开(原理示意图如图)。下列有关判断正确的是A．图甲是原电池工作原理图，图乙是电池充电原理图B．放电时，正极液态电解质溶液的颜色加深C．充电时，Li+从右向左通过聚合物离子交换膜 D．放电时，负极的电极反应式为-2ne-+2nLi+【解析】本题考查电化学知识，意在考查考生对电化学知识的理解与应用能力。由“负极采用固态有机聚合物”知，固态有机聚合物在负极失电子，电极反应式为-2ne-+2nLi+，故图乙是原电池工作原理图，则图甲是电池充电原理图，A错误，D正确；放电时，正极的电极反应式为+2e-3I-，被还原为无色的I-，电解质溶液颜色变浅，B错误；充电过程即为电解过程，阳离子从阳极移向阴极，故充电时，Li+从左向右通过聚合物离子交换膜，C错误。【答案】D3．现代工业生产中常用电解氯化亚铁溶液的方法制得氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是A．左槽中发生的反应为2Cl−−2e−Cl2↑B．右槽中的反应式：2H++2e−H2↑C．H+从电解池左槽迁移到右槽D．FeCl3溶液可以循环利用考向四根据电子守恒计算典例1500mLNaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.3mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体1.12L(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是A．原混合溶液中c(Na＋)＝0.2mol·L－1 B．电解后溶液中c(H＋)＝0.2mol·L－1C．上述电解过程中共转移0.4mol电子D．电解后溶液复原时需加入4gCuO【解析】两极均收集1.12L气体(标准状况下)―→―→转移电子为0.2mol⇒n(Cu2＋)＝0.05mol，n(H＋)＝0.1moln(Na＋)＝0.05mol。复原时需加CuO：0.05×80g＝4g和H2O：0.05×18g＝0.9g　或加Cu(OH)24.9g。【答案】B4．电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。（1）若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验。①写出电解时NO2发生反应的电极反应式：。②若在标准状况下有2.24LNO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H+为　　mol。（2）某小组在右室装有10L0.2mol·L−1硝酸溶液，用含NO和NO2(不考虑NO2转化为N2O4)的废气进行模拟电解法吸收实验。①实验前，配制10L0.2mol·L−1硝酸溶液需量取　　　　mL、密度为1.4g·mL−1、质量分数为63%的浓硝酸。②电解过程中，有部分NO转化为HNO2。实验结束时，测得右室溶液中含3molHNO3、0.1molHNO2，同时左室收集到标准状况下28LH2。计算原气体中NO和NO2的体积比(假设尾气不含氮氧化物，写出计算过程)。电化学定量计算的三种方法 （1）根据电子守恒用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。（2）根据总反应式先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。（3）根据关系式根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。考向五电化学组合装置的问题典例1如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，则以下说法正确的是A．电源B极是正极B．(甲)、(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量比为1∶2∶2∶2C．欲用(丙)装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液D．装置(丁)中X极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带负电荷【解析】根据图知，该装置是电解池，将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明F极附近有大量氢氧根离子，由此得出F极上氢离子放电生成氢气，所以F极是阴极，则电源B极是负极，A极是正极，A错误；甲装置中C电极上氢氧根离子放电生成氧气，D电极上铜离子放电生成铜单质，E电极上氯离子放电生成氯气，F电极上氢离子放电生成氢气，所以(甲)、(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成；生成1mol氧气需要4mol电子，生成1mol铜时需要2mol电子，生成1mol氯气时需要2mol电子，生成1mol氢气时需要2mol电子，所以转移相同物质的量的电子时生成单质的物质的量之比为1∶2∶ 2∶2，B正确；若用(丙)装置给铜镀银，G应该是Ag，H是铜，电镀液是AgNO3溶液，C错误；丁装置中Y电极是阴极，如果Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷，D错误。【答案】B5．某同学组装了如图所示的电化学装置，则下列说法正确的是A．图中甲池为原电池装置，Cu电极发生还原反应B．实验过程中，甲池左侧烧杯中的浓度不变C．若甲池中Ag电极质量增加5.4g时，乙池某电极析出1.6g金属，则乙池中的某盐溶液可能是足量AgNO3溶液D．若用铜制U形物代替“盐桥”，工作一段时间后取出U形物称量，质量不变串联装置图比较图甲中无外接电源，两者必有一个装置是原电池(相当于发电装置)，为电解池装置提供电能，其中两个电极活动性差异大者为原电池装置，即左图为原电池装置，右图为电解池装置。图乙中有外接电源，两烧杯均作电解池，且串联电解，通过的电流相等。 1．某溶液中含有Cu2＋、Fe2＋、Al3＋、Cl－、NO，且浓度均大于0.1mol/L，用石墨作电极进行电解时，肯定得不到的产物是A．Cl2B．AlC．CuD．H22．科研人员设计一种电化学反应器，以Na2SO4溶液为电解质，负载纳米MnO2的导电微孔钛膜和不锈钢为电极材料。这种电催化膜反应器可用于正丙醇合成丙酸，装置示意图如图。以下叙述错误的是A．微孔钛膜作阴极B．使用Na2SO4溶液是为了在电解开始时增强溶液导电性C．丙醇转化为丙酸的电极反应式为：CH3CH2CH2OH＋H2O－4e－===CH3CH2COOH＋4H＋D．反应器工作时料槽中正丙醇分子向电催化膜移动3．利用控制n(H2S)∶n(FeCl3)＝1∶2反应得到的产物再用电解法制氢，其工作原理如图所示。下列有关的说法错误的是A．惰性电极a发生氧化反应B．Fe(OH)3胶体中滴加溶液X，先有沉淀后沉淀溶解C．溶液Y加热蒸发灼烧最终得到Fe2O3D．电解池总反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋H2↑4．电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示。已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，电极为惰性电极。下列叙述中正确的是 A．B膜是阴离子交换膜B．通电后，海水中阳离子往a电极处运动C．通电后，a电极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2OD．通电后，b电极区周围会出现少量白色沉淀5．MnO2常用于电池工业，现电解含MnSO4的某工业废液来制备Mn和MnO2，装置如图，下列说法不正确的是A．电极b发生氧化反应B．电极a、b均可用石墨作电极，且通电一段时间后，左、右两边溶液的pH均减小C．通电时，溶液中的S通过离子交换膜向右移动D．电极b的电极反应式为：Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+6．世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁-空气电池，如图所示。下列说法正确的是A．放电时，a极发生氧化反应B．充电时，负极室发生反应：Fe+xH2O(g)FeOx+xH2C．充电时，a极发生反应：4OH--4e-2H2O+O2↑ D．放电时，b极发生反应：H2+O2--2e-H2O7．500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中，c()=6.0mol/L。用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极都收集到22.4L气体(标准状况)。假设电解后溶液的体积仍为500mL。下列说法正确的是A．原混合溶液中K＋的浓度为1mol/LB．上述电解过程中共转移4mol电子C．电解得到的Cu的物质的量为0.5molD．电解后溶液中H＋的浓度为2mol/L8．如图所示，甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。下列说法正确的是A．甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH＋6e－＋2H2O===CO＋8H＋B．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu（OH）2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度C．甲池中消耗224mL（标准状况）O2，此时丙池中理论上产生1.16g固体D．若将乙池电解质溶液换成AgNO3溶液，则可以实现在石墨棒上镀银9．知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题（显示的电极均为石墨）。（1）图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是　　　　（填化学式），U形管　　　　（填“左”或“右”）边的溶液变红。（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的　　　　极；该发生器中反应的总离子方程式为___________________________。 （3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示（其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过）。①燃料电池B中的电极反应式分别为负极_____________________________，正极____________________________。②分析图3可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为　　　　。10．（1）利用二氧化碳制备乙烯，用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图所示。①b电极上的电极反应式为______________； ②该装置中使用的是________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。 （2）某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将得到的Na2SO3溶液进行电解，其中阴阳膜组合电解装置如图所示，电极材料为石墨。①a表示________离子交换膜(填“阴”或“阳”)。A～E分别代表生产中的原料或产品。其中C为硫酸，则A表示________。②阳极的电极反应式为_________________。（3）如图所示，利用电解法产生的Cl2也可氧化除去水中的氨氮，实验室用石墨电极电解一定浓度的(NH4)2SO4与NaCl混合溶液来模拟。电解时，b为电源________极，阳极的电极反应式为________________。  （4）NOx可“变废为宝”，由NO电解可制备NH4NO3，其工作原理如图所示(M、N为多孔电极)。为使电解产物全部转化为NH4NO3，需向电解产物中补充适量NH3。电解时M和电源______极(填“正”或“负”)相连，书写N极发生的电极反应式________________________。1．[2018新课标Ⅰ]最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时，下列叙述错误的是A．阴极的电极反应：CO2+2H++2e-＝CO+H2OB．协同转化总反应：CO2+H2S＝CO+H2O+SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性2．[2017新课标Ⅱ]用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为混合溶液。下列叙述错误的是A．待加工铝质工件为阳极B．可选用不锈钢网作为阴极C．阴极的电极反应式为：D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动3．[2017海南]一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是A．Pd电极b为阴极B．阴极的反应式为：N2+6H++6e−2NH3C．H+由阳极向阴极迁移D．陶瓷可以隔离N2和H24．[2016·北京]用石墨电极完成下列电解实验。下列对实验现象的解释或推测不合理的是实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……A．a、d处：2H2O+2e−H2↑+2OH−B．b处：2Cl−−2e−Cl2↑C．c处发生了反应：Fe−2e−Fe2+ D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜5．[2016·新课标Ⅰ]三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是A．通电后中间隔室的离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C．负极反应为2H2O−4e−O2+4H+，负极区溶液pH降低D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成变式拓展1．【答案】A【解析】紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，NaCl溶液中H＋放电，产生OH－，c点附近会变红色，A正确；电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH－放电：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子，生成铜，总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO向Pt电极移动，B、D不正确；随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，继续电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，C不正确。2．【答案】B【解析】由装置中Na+迁移方向知，b为阴极、a为阳极，装置中的离子交换膜为阳离子交换膜，A正确；a是阳极，发生2Cl−−2e−Cl2↑，b是阴极，发生2H++2e−H2↑，所以①是Cl2、②是H2 ，B不正确；②处H+放电后生成OH−，Na+通过离子交换膜从左室进入右室，所以除去杂质后的NaOH溶液从B口导出，C正确；生成1molH2转移2mole−，转移0.8mole−时生成0.4molH2，标准状况下为8.96L，D正确。3．【答案】A【解析】根据装置图可知Fe2+在电解池的左槽中被氧化生成Fe3+，则左槽是电解池的阳极，右槽是电解池的阴极。阳极(左槽)的电极反应式为Fe2+−e−Fe3+，A不正确；阴极(右槽)的电极反应式为2H++2e−H2↑，B正确；电解池中阳离子H+从电解池阳极(左槽)迁移到阴极(右槽)，C正确；反应池中的反应为2FeCl3+H2S2FeCl2+2HCl+S↓，故FeCl3溶液可以循环利用，D正确。4．【答案】（1）①NO2−e−+H2O+2H+　②0.1（2）①143②根据原子守恒：n(NO)+n(NO2)=3mol−0.2mol·L−1×10L+0.1mol=1.1mol根据电子守恒：0.1mol×1+[n(NO)−0.1mol]×3+n(NO2)×1=×2解得n(NO)=0.8mol，n(NO2)=0.3molV(NO)∶V(NO2)=n(NO)∶n(NO2)=0.8mol∶0.3mol=8∶3。【解析】（1）①从图中知，NOx气体在电解时会转化成HNO3，则NO2中N由+4价升高至+5价，失去1个e−，用H+平衡电荷可写出电极反应式。②由电极反应式知，0.1molNO2生成0.1mol和0.2molH+，由电荷守恒可知，需要向左室流入0.1molH+后才能维持右室中溶液为电中性。（2）①m(HNO3)=10L×0.2mol·L−1×63g·mol−1=126g，则V(浓硝酸)=≈143mL。②由N原子守恒，最终生成的HNO3和HNO2中的总N原子数等于NO和NO2中所含N原子数与右室中原HNO3中N原子数总和，即n(HNO3)+n(HNO2)=n(NO)+n(NO2)+10L×0.2mol·L−1(Ⅰ)；电解过程中左、右两室中得失电子是守恒的，左侧为H+得电子生成H2，右侧为NO2失电子生成HNO3，部分NO失电子生成HNO2，部分NO失电子生成HNO3，列式为mol×2=1×n(NO2)+1×n(HNO2)+[n(NO)−n(HNO2)]×3(Ⅱ)，联立(Ⅰ)、(Ⅱ)可求出NO和NO2的物质的量，相同状态下，NO2和NO的物质的量比即为其体积比。5．【答案】D【解析】图中甲池为原电池装置，Cu电极为负极发生氧化反应，故A错误；实验过程中，盐桥中的向左边移动，所以左侧烧杯中的浓度变大，故B错误；若甲池中Ag电极质量增加5.4g 时，即生成银5.4g，物质的量为=0.05mol，所以整个电路转移电子0.05mol，如果硝酸银足量应生成5.4g银，故C错误；用铜制U形物代替“盐桥”，右边铜的质量减少，而左边铜的质量增加，由于整个电路转移电子数相等，所以减少的质量与增加的质量相等，U形物的质量不变，故D正确。考点冲关1．【答案】B【解析】阴极上Al3＋、Fe2＋的放电能力弱于H＋，而Cu2＋的放电能力比水电离出的H＋的放电能力强，阳极上Cl－放电能力强于OH－。2．【答案】A【解析】微孔钛膜与电源正极相连，作阳极，A项错误；Na2SO4为强电解质，使用Na2SO4溶液是为了在电解开始时增强溶液导电性，B项正确；丙醇转化为丙酸，发生氧化反应：CH3CH2CH2OH＋H2O－4e－===CH3CH2COOH＋4H＋，C项正确；反应器工作时，正丙醇发生氧化反应，根据阳极上发生氧化反应，知正丙醇分子向电催化膜移动，D项正确。3．【答案】B【解析】H2S与FeCl3反应生成硫单质和氯化亚铁以及盐酸。根据示意图，惰性电极b放出氢气，说明b为阴极，则a为阳极，发生氧化反应，A正确；惰性电极a发生氧化反应生成氯气，氯气将氯化亚铁氧化为氯化铁，因此溶液X为氯化铁，Fe(OH)3胶体中滴加氯化铁，发生胶体的聚沉，但不能溶解，B错误；溶液Y为氯化亚铁，加热蒸发灼烧会被空气中的氧气氧化，最终得到Fe2O3，C正确；根据AB的分析，电解池总反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋H2↑，D正确。4．【答案】D【解析】根据海水中离子成分及离子放电顺序知，通电后阳极是氯离子放电，阴极是氢离子放电，电解过程中，海水中阳离子通过B膜进入阴极区，所以B膜是阳离子交换膜（海水中阴离子通过A膜进入阳极区），b电极（阴极）区周围OH－浓度增大，与镁离子反应生成白色沉淀。5．【答案】B【解析】本题考查电化学知识，意在考查考生对电解池原理的理解能力。阳极发生氧化反应，MnSO4中锰元素的化合价升高，由此推断阳极的主要产物是MnO2，故阳极的电极反应式为Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+，故A、D项正确；由上述分析知，阳极有H+生成，溶液pH减小，阴极的电极反应式为：Mn2++2e- Mn，溶液的pH无明显变化，故B项错误；由于两池的pH不同，故离子交换膜为阴离子交换膜，溶液中S由左向右移动，C项正确。6．【答案】D【解析】本题考查原电池原理和电解池原理。放电时，a极上空气中的氧气得电子，发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-2O2-，则充电时，a极发生反应：2O2--4e-O2↑，A、C错误；由题图可知，放电时，负极室发生的反应为xH2O(g)++xH2，则充电时发生的反应为FeOx+xH2xH2O(g)+Fe，B错误；放电时，b极上氢气失电子发生氧化反应：H2+O2--2e-H2O，D正确。7．【答案】B【解析】用石墨作电极电解混合溶液，阳极发生氧化反应2H2O−4e−O2↑+4H+，由于两个电极都收集到了气体，因此阴极反应式为：Cu2++2e−Cu，2H++2e−H2↑。由于两极均收集到22.4L气体（标准状况），即1mol气体，故转移电子的物质的量为4mol；生成H2需要电子为2mol，因此Cu2+的物质的量为1mol，浓度为2mol·L−1，生成Cu单质为1mol；根据溶液中电荷守恒可知c(K＋)=6.0mol·L−1−2mol·L−×2=2mol·L−1；由于阳极生成氧气，同时生成4molH+，而阴极上只消耗了2mol，因此电解后溶液中的H+物质的量为2mol，由于电解后溶液的体积为500mL，因此电解后溶液中c(H＋)为4mol·L−1。由上述分析可知，A．原混合溶液中c(K＋)为2mol·L−1，A错误；B．上述电解过程中共转移4mol电子，B正确；C．电解得到的Cu的物质的量为1mol，C错误；D．电解后溶液中的c(H＋)为4mol·L−1，D错误。答案为B。【名师点睛】注意掌握电化学计算的方法技巧：①根据电子守恒计算：用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。②根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。③根据关系式计算：根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。例如：，(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。在电化学计算中，还常利用Q=I·t和Q=n(e−)×NA×1.60×10−19C来计算电路中通过的电量。8．【答案】C【解析】甲池通入CH3OH的电极发生氧化反应：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，A项错误；乙池中石墨作阳极，Ag作阴极，电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，由于CuSO4 溶液过量，溶液中减少的是“2Cu＋O2↑”，因此加入CuO或CuCO3能使原溶液恢复到原浓度，B项错误；丙池中的总反应为MgCl2＋2H2OMg（OH）2↓＋H2↑＋Cl2↑，根据各电极上转移电子数相同，可得关系式：O2～4e－～2Mg（OH）2，丙池中产生Mg（OH）2固体的质量为×2×58g·mol－1＝1.16g，C项正确；石墨棒作阳极，Ag作阴极，只能在银极上镀银，D项错误。9．【答案】（1）H2　右（2）负　Cl－＋H2OClO－＋H2↑（3）①2H2－4e－＋4OH－===4H2OO2＋4e－＋2H2O===4OH－②b%>a%>c%【解析】（1）图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以气球a中气体是氯气，气球b中的气体是氢气，同时阴极附近有NaOH生成，溶液呈碱性，无色酚酞遇碱变红色，所以U形管右边溶液变红色。（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气，上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极，其电池反应式为Cl－＋H2OClO－＋H2↑。（3）①B是燃料电池，右边电池中通入空气，左边原电池中通入气体Y，则Y是氢气，则电解池中左边电极是阳极，右边电极是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；燃料电池中通入氧化剂的电极是正极，通入氢气的电极是负极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，负极、正极反应式分别为2H2－4e－＋4OH－===4H2O、O2＋4e－＋2H2O===4OH－。②图3电解池中加入NaOH目的是增大溶液导电性，通入电解池后生成氢氧化钠，所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度；原电池中，正极上生成氢氧化钠，且其浓度大于加入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是b%>a%>c%。10．【答案】（1）①2CO2+12e-+12H+C2H4+4H2O②阳（2）①阳　NaOH溶液　②-2e-+H2O2H++（3）正　2Cl--2e-Cl2↑(或Cl--2e-+H2OHClO+H+)（4）负　NO-3e-+2H2O+4H+【解析】（1）①b电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的CO2 得到电子转化为乙烯，溶液显酸性，因此阴极上的电极反应式为2CO2+12e-+12H+C2H4+4H2O；②为了防止氢氧根离子与CO2反应，因此该装置中使用的是阳离子交换膜。（2）①从C为硫酸可知，硫酸根来源于亚硫酸根放电，故b为阴离子交换膜，a为阳离子交换膜，在阴极区应为水放电生成氢气和氢氧根离子，故A为氢氧化钠，E为氢气；②阳极应为亚硫酸根放电生成硫酸根，反应的离子方程式为-2e-+H2O2H++。（3）阳极上氯离子失电子发生氧化反应，电极反应式为2Cl—2e-Cl2↑，阴极上氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，破坏了水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大，结合铵根离子生成一水合氨，电极反应为：2H2O+2+2e-2NH3·H2O+H2↑或2H++2e-H2↑，氯气上升过程中被吸收，所以装置图中b为正极，a为负极。（4）电解NO制备NH4NO3，由图可知N为阳极，反应为NO-3e-+2H2O+4H+，M为阴极，反应为NO+5e-+6H++H2O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的的物质的量大于阴极产生的的物质的量，总反应方程式为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3，因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充NH3。根据以上分析，M为阴极，和电源负极相连，N为阳极，反应式为NO-3e-+2H2O+4H+直通高考1．【答案】C【解析】该装置属于电解池，CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，石墨烯电极为阳极，发生失去电子的氧化反应，据此解答。A、CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应式为CO2+H＋+2e－＝CO+H2O，A正确；B、根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到H2S－2e－＝2H＋+S，因此总反应式为CO2+H2S＝CO+H2O+S，B正确；C、石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯电极上的高，C错误；D、由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需要酸性，D正确。答案选C。 点睛：准确判断出阴阳极是解答的关键，注意从元素化合价变化的角度去分析氧化反应和还原反应，进而得出阴阳极。电势高低的判断是解答的难点，注意从物理学的角度借助于阳极与电源的正极相连去分析。2．【答案】C【解析】A、根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A说法正确；B、不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B说法正确；C、阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H＋放电，即2H＋＋2e−H2↑，故C说法错误；D、根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法正确。【名师点睛】本题考查电解原理的应用，如本题得到致密的氧化铝，说明铝作阳极，因此电极方程式应是2Al−6e−＋3H2OAl2O3＋6H＋，这就要求学生不能照搬课本知识，注意题干信息的挖掘，本题难度不大。3．【答案】A【解析】A、此装置为电解池，总反应是N2＋3H22NH3，Pd电极b上是氢气发生反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；B、根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e−2NH3，故B说法正确；C、根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即有阳极移向阴极，故C说法正确；D、根据装置图，陶瓷隔离N2和H2，故D说法正确。【名师点睛】本题考查电解原理，首先判断阴阳两极，阴极连接电源的负极，阴极上得到电子化合价降低，发生还原反应，阳极连接电源的正极，阳极上失去电子化合价升高，发生氧化反应，然后判断电极材料，惰性电极还是活动性金属作电极，活动性金属作阳极，活动性金属先失电子，如果是惰性材料作阳极，则是还原性强的阴离子先失电子，氧化性强的离子在阴极上得电子；电极反应式的书写是高考的热点，一般需要根据装置图完成，需要看清反应环境。4．【答案】B【解析】本题结合实验考查电化学知识，意在考查考生对电解池的熟练程度和分析能力。由于有外接电源，所以实验一和实验二均为电解池装置。实验一中，铁丝中的电流方向为从d到c，电子移动方向为从c到d，所以实验一的装置是比较复杂的电解池，其中a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极。a、d处发生反应2H2O+2e−H2↑+2OH−，A项正确；若b处发生反应2Cl−−2e−Cl2↑，不足以解释b处“变红”和“褪色”现象，故B项错误；c处铁作阳极，发生反应Fe−2e−Fe2+，由于生成的Fe2+浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故颜色上无明显变化，C项正确；实验二是一个更加复杂的电解池装置，两个铜珠的左端均为阳极，右端均为阴极，初始时两个铜珠的左端(阳极)均发生反应Cu−2e−Cu2+，右端(阴极)均发生反应2H++2e−H2↑，一段时间后，Cu2+移动到m和n处，m、n处附近Cu2+浓度增大，发生反应Cu2++2e− Cu，m、n处能生成铜，D正确。5．【答案】B【解析】本题考查电解池原理，意在考查考生运用所学知识分析、解决问题的能力。该装置为电解池。H2O在正(阳)极区放电，生成O2和H+，中间隔室中的阴离子通过cd膜移向正(阳)极，故正(阳)极区得到H2SO4，当电路中通过1mol电子时生成0.25molO2，正(阳)极区溶液pH减小，H2O在负(阴)极区放电，生成OH−和H2，负(阴)极区溶液pH增大，A、C、D项错误。H2O在负(阴)极区放电生成H2和OH−，中间隔室中的阳离子Na+通过ab膜移向负(阴)极，故负(阴)极区可得到NaOH，而正(阳)极区可得到H2SO4，故B项正确。为什么古人“三天打鱼，两天晒网”因为过去的渔网是用麻纤维织的，麻纤维吸水易膨胀，潮湿时易腐烂，所以渔网用上两三天后要晒两天，以延长渔网的寿命。现在用不着这样做了，因为现在一般选用尼龙纤维来编织渔网。尼龙纤维学名为聚酰胺纤维，聚酰胺纤维最突出的优点为耐磨，耐腐。