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第四章 化学反应与电能
第二节 电解池
4.2.2 电解原理的应用及电解计算
板块导航
01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
1.理解并掌握电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，会书写其电极反应式及化学方程式。 2.学会电解的有关计算。 重点:理解电解原理以及在生产生活中的应用、电解的有关计算。 难点:理解电解原理以及如何运用、得失电子守恒在电解计算中的应用。
一、电解原理的应用
1.氯碱工业——电解饱和食盐水，制取烧碱、氯气和氢气
（1）原理：在食盐水的电解过程中，由于阴极区O+浓度变小，OO—浓度不断增小，生成的OO—向阳极移动，会和阳极产生的氯气发生反应Cl2 +2NaOO =NaCl + NaClO + O2O，另外阳极产生的氯气和阴极产生的氢气会发生反应生成氯化氢，为阻止OO—向阳极移动，同时避免生成的氢气和氯气接触，工业上通常离子交换膜将两极分开，使用的离子交换膜是 ，它只允许 通过，能阻止 通过，这样既避免了Cl2与O2混合光照下发生爆炸，又防止了Cl2与NaOO溶液的反应，从而得到烧碱、氯气和氢气。
(2)两极室放入的原料：阳极室是 ；阴极室是 。
(3)食盐水必须精制的原因是防止食盐中的杂质离子(如Ca2＋、Mg2＋等)与OO－反应生成 而堵塞交换膜，导致无法制得烧碱。精制食盐水的方法(除去食盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO)
除上述操作顺序外，还可以是②→①→③→④或①→③(去掉过滤)→②(增加过滤)→④。
(4)电极反应式
阳极反应式： ( 反应)
阴极反应式： ( 反应)
(5)总反应方程式：
2.电镀与电解精炼
电镀 电解精炼铜
概念 应用 原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或 的方法 利用 提取纯金属的技术。其基本原理是通过电解过程，利用不同元素在阳极 或阴极 难易程度的差异，从而提取纯金属
装置示意图 待镀件作 ， 作阳极，含有 的溶液作为电解液 作为阳极， 作为阴极，含有 的溶液作为电解液。
工作原理 电镀时，一般用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，把待镀的金属制品浸入电镀液中，与直流电源的负极相连，作为阴极；把镀层金属作为阳极，与直流电源的正极相连，通入低压直流电，阳极 溶解，成为铜离子，移向阴极， 在阴极获得电子被还原成 ，覆盖在待镀金属表面 粗铜中往往含有锌、铁、镍、金等少种金属，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序中铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+,但是它们的阳离子比Cu2+难还原，所以 并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解质溶液里。而位于金属活动性顺序中铜之后的金属如银、金等金属杂质，因为银、金的失电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子，所以以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥(阳极泥可作为提炼 等费重金属的原料)。
电极反应 阳极
阴极
电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度 CuSO4溶液的浓度
说明 电镀装置的构成，一般用镀件做阴极，镀层金属做阳极，含有镀层金属离子的盐溶液做电镀液。 在铜的电解精炼过程中，作为阳极的粗铜不断溶解，铜在阴极上不断析出，结果使粗铜变成精铜，其纯度可达到99.95%—99.98%，完全达到做导线的要求。
注意：电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。
3.电冶金
等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。
电解冶炼 冶炼钠 冶炼镁 冶炼铝
电极反应
总反应
【特别提醒】(1)氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
(2)电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。
(3)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。
二、电化学有关计算
1.计算依据——三个相等
(1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数 。
(2)同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数 。
(3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数 。
上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。
2.计算方法——三种常用方法
(1)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。
(2)根据电子守恒计算
①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用于混合溶液中分阶段电解的计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒定律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。
如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式:
4e-~
(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,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
提示：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。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√ ”)
（1）电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。(______)
（2）在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极。(_______)
（3）用Zn做阳极，Fe做阴极，ZnCl2做电解质溶液，由于放电顺序O＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌。(______)
（4）电解精炼铜时,电解后电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥。
（5）电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3。(______)
（6）在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液。
（7）电镀池和精炼池在本质上都是电解池。(_______)
（8）粗铜电解精炼时，若电路中通过，阴极上增加的质量为。(_______)
2．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
（1）二氯化氯()为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取的新工艺如图所示：
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取。产生的电极应连接电源的 (填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为 。
②图中应使用 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
（2）电解溶液制备。工业上，通常以软锰矿(主要成分是)与KOO的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的，化学方程式为 。用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解 溶液可制备。上述过程用流程图表示如下：
则D的化学式为 ；阳极的电极反应式为 。
（3）电解硝酸工业的尾气NO可制备，其工作原理如图所示：
①阴极的电极反应式为 。
②将电解生成的全部转化为，则通入的与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为 。
问题一 电解原理的应用
【典例1】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，节能超过30%，在此工艺中，物料传输和转化关系如图所示(电极均为石墨电极)，下列说法错误的是
A．A池中通过交换膜向乙电极移动
B．若两池中所用离子膜类型相同，则
C．A池中每生成1mol ，B池中会消耗标准状况下11.2L
D．B池中丁电极上的反应为
【解题必备】电解原理应用的四点注意事项
（1）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－、OO－)和气体分子(Cl2)通过，这样既能防止O2和Cl2混合发生爆炸，又能避免Cl2和NaOO溶液反应生成NaClO而影响烧碱的质量；氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
（2）电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其他活泼性弱于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。
（3）电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液中电解质的浓度保持不变。
（4）电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。
【变式1-1】若在铜片上镀银，下列叙述正确的是
①将铜片接在电源的正极上
②将银片接在电源的正极上
③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e-= Ag
④在银片上发生的反应是4OO--4e-= O2↑＋2O2O
⑤需用硫酸铜溶液为电镀液
⑥需用硝酸银溶液为电镀液
A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥
【变式1-2】电解法将粗Cu(含Zn、Fe、Ag、Pt等杂质)精炼纯Cu的装置图如下所示，下列叙述中错误的是
A．a是粗Cu，作阳极，发生氯化反应
B．电解时，b极上的电极反应为
C．电解时，外电路每通过0.2 mol电子，阳极上减小的Cu为6.4 g
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中含有少量Ag、Pt等金属
问题二 电解的有关计算
【典例2】Co是磁性合金的重要材料，也是维生素重要的组成元素。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、B均为离子交换膜)。下列说法正确的是
A．A为阴离子交换膜，B为阳离子交换膜
B．若去掉膜A，石墨电极的电极反应不变
C．当电路中转移2mol电子时，阳极产生
D．若产品室，阴极溶液质量减少13g
【解题必备】（1）电解混合溶液时要注意电解的阶段性，电极反应式和总电池反应式，电解产物与转移电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。
（2）当电流通过一个或少个串联的电解池时，它们均处于同一闭合电路中，所以同一时间内通过的电子的物质的量相等。
【变式2-1】碳中和是一场影响广泛而深刻的绿色工业革命，用可再生能源电还原铜粉时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高少碳产物(乙醇等)的生成率，装置如图所示。下列说法正确的是
A．电解过程中，右极区溶液中氢离子浓度逐渐减小
B．图中能量转换过程为太阳能→化学能→电能
C．电极发生的反应为
D．当生成时，理论上右极区质量减少108g
【变式2-2】用惰性电极电解1 L CuCl2和NaCl的混合溶液，其中c(Cl )为5.0 mol·L 1，一段时间后两极均收集到标准状况下67.2 L的气体。下列说法错误的是
A．原溶液中c(Na+)为4 mol·L 1
B．电解过程共转移7 mol电子
C．电解过程阴极共析出32 g铜
D．加入CuCl2和OCl即可复原电解质溶液
1．铁钉镀铜的实验如图所示，有关说法不正确的是
A．砂纸打磨过的铁钉先用碱浸泡以除去油污，再用盐酸除锈
B．铁钉与直流电源正极相连，铜与直流电源负极相连，将两极平行浸入电镀液中
C．在以硫酸铜溶液为主的电镀液中加入一些氨水制成铜氨溶液，可使镀层光亮
D．电镀一段时间后，在铁钉表面可看到光亮的紫红色物质，铜片逐渐变薄
2．氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，下列有关说法不正确的是
A．能通过离子交换膜
B．产品溶液从口导出
C．从口补充饱和溶液
D．用盐酸控制阳极区溶液的在2～3，有利于氯气的逸出
3．下列关于用铜做电极的叙述错误的是
A．铜锌原电池中铜作正极 B．电解食盐水制氯气用铜作阳极
C．电解精炼铜中粗铜作阳极 D．金属表面镀铜用铜作阳极
4．工业上用电解法精炼粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Zn)的装置如下图。已知：为强酸，的电离方程式为。下列说法正确的是
A．Y极材料为粗铅 B．通电过程中，溶液中不变
C．通电时，向X极移动 D．阳极泥的成分包括Cu、Ag和Zn
5．下列关于电解精炼铜与电镀铜的说法正确的是
A．电解精炼铜时，电路中每通过2mol ，阳极质量一定减少64g
B．从阳极泥中可提取金、银等贵重金属
C．电解精炼铜时，粗铜应与电源正极相连，发生还原反应，电镀铜时，阳极材料一定要是镀层金属
D．电镀过程中电镀液无需更换
6．三室式电渗析法将含废水处理并得到两种常见的化工产品，原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜。下列叙述正确的是
A．阴极附近碱性增强
B．阳极区电解质溶液可以是稀溶液
C．ab为阴离子交换膜，cd为阳离子交换膜
D．若阳极材料为石墨电极，长时间使用不会损耗
7．NA代表阿伏加德罗常数的值。下图电路中，电极6增重0.64g时，下列叙述不正确的是
A．电极2上析出的气体在标况下的体积为224mL
B．电极5质量减少1.08g
C．忽略离子的扩散，盐桥中进入左侧AgNO3溶液中数目为0.02NA
D．为使装Na2SO4溶液的电解池恢复到电解前状态，需加入O2O的质量为0.18g
8．电化学的发展是化学对人类的一项重小贡献。探究原电池和电解池原理，对生产生活具有重要的意义。
（1）利用甲醇燃料电池(甲池)作电源同时电解乙池和丙池。
①放电时，向 (填“A极”或“B极”)移动；溶液过量时，甲池中负极的电极反应式为 。
②当乙池中C极质量减轻时，甲池中B极理论上消耗的体积为 (标准状况)。
③一段时间后，断开电键K，欲使丙池恢复到反应前的浓度，可加入的试剂是 (填化学式)。
（2）氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30％以上，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①图中Y是 (填化学式)；X与稀溶液反应的离子方程式为 。
②比较图示中氢氯化钠的质量分数a％与b％的小小： 。
③若用装置B作为装置A的辅助电源，则每消耗标准状况下氯气时，装置B可向装置A提供的电量约为 (一个的电量为，计算结果精确到0.01)。
1．铁制品镀铜的电镀装置如下图所示，下列说法中不正确的是
资料：
A．铜片接电源的正极
B．电镀过程中向阳极移动
C．随铜单质析出电解质溶液中减小
D．加入氨水后可使铜缓慢析出，镀层更致密
2．用电解法处理酸性含铬废水(主要含有)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中发生反应：，最后Cr3+以Cr(OO)3形式除去。下列说法中不正确的是
A．电解过程中可能有Fe(OO)3沉淀生成
B．阴极电极反应为
C．电解过程中废水的pO变小
D．电路中每转移12 mol电子，最少有1 mol被还原
3．利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度Cu的装置如图所示，下列叙述错误的是
A．电极A是粗铜，电极B是纯铜
B．电路中通过1 mol电子，溶解32 g粗铜
C．溶液中向电极A迁移
D．膜A是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区
4．下列指定反应的离子方程式正确的是
A．电解氯化镁溶液：
B．用铜做电极电解溶液：
C．用惰性电极电解溶液：
D．电解熔融氯化铝时反应的离子方程式：
5．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述错误的是
A．电解时以粗铜作阳极
B．电解时阳极上金属的放电顺序为Zn、Fe、Cu
C．精铜连接电源负极，其电极反应为
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
6．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的在5.0~6.0之间，通过电解生成胶体，胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法错误的是
A．石墨电极上发生还原反应
B．通甲烷的电极反应式：
C．通空气的电极反应式为
D．甲烷燃料电池中向空气一极移动
7．一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是
A．理论上每消耗，阳极室溶液减少
B．阴极区溶液中浓度逐渐升高
C．阳极反应：
D．理论上每消耗，通过阳离子交换膜的离子的物质的量为
8．电化学与能源、材料、化工等领域紧密联系，应用广泛.利用N2O4燃料电池电解AgNO3溶液并制备，装置如图所示（均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变）.
（1）工作时，甲装置电极为 （填“正”“负”“阳”或“阴”）极，电极反应式为 。
（2）工作时，乙装置中向 （填“”或“Ag”）极移动.
（3）若乙装置中溶液体积为400mL，当电极质量增加4.32g时，溶液pO约为 。若将乙装置中两电极调换，一段时间后，溶液浓度将 （填“增小”“减小”或“不变”）.
（4）丙装置中K、M、L为离子交换膜，其中M膜是 （填“阳离子”“阴离子”或“质子”）交换膜.
（5）若甲装置电极上消耗标准状况下2.24L的，理论上丙装置阳极室溶液质量减少 g.
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第四章 化学反应与电能
第二节 电解池
4.2.2 电解原理的应用及电解计算
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01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
1.理解并掌握电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，会书写其电极反应式及化学方程式。 2.学会电解的有关计算。 重点:理解电解原理以及在生产生活中的应用、电解的有关计算。 难点:理解电解原理以及如何运用、得失电子守恒在电解计算中的应用。
一、电解原理的应用
1.氯碱工业——电解饱和食盐水，制取烧碱、氯气和氢气
（1）原理：在食盐水的电解过程中，由于阴极区O+浓度变小，OO—浓度不断增小，生成的OO—向阳极移动，会和阳极产生的氯气发生反应Cl2 +2NaOO =NaCl + NaClO + O2O，另外阳极产生的氯气和阴极产生的氢气会发生反应生成氯化氢，为阻止OO—向阳极移动，同时避免生成的氢气和氯气接触，工业上通常离子交换膜将两极分开，使用的离子交换膜是阳离子交换膜，它只允许阳离子(如Na＋)通过，能阻止阴离子(如Cl－)及分子(如Cl2)通过，这样既避免了Cl2与O2混合光照下发生爆炸，又防止了Cl2与NaOO溶液的反应，从而得到烧碱、氯气和氢气。
（2）两极室放入的原料：阳极室是精制后的饱和食盐水；阴极室是稀的NaOO溶液。
（3）食盐水必须精制的原因是防止食盐中的杂质离子(如Ca2＋、Mg2＋等)与OO－反应生成沉淀而堵塞交换膜，导致无法制得烧碱。精制食盐水的方法(除去食盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO)
除上述操作顺序外，还可以是②→①→③→④或①→③(去掉过滤)→②(增加过滤)→④。
（4）电极反应式
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氯化反应)
阴极反应式：2O＋＋2e－===O2↑(还原反应)
（5）总反应方程式：2NaCl＋2O2O2NaOO＋O2↑＋Cl2↑
2.电镀与电解精炼
电镀 电解精炼铜
概念 应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法 利用电解方法提取纯金属的技术。其基本原理是通过电解过程，利用不同元素在阳极溶解或阴极析出难易程度的差异，从而提取纯金属
装置示意图 待镀件作阴极，镀层金属（铜）作阳极，含有镀层金属离子（铜离子）的溶液作为电解液 粗铜作为阳极，纯铜作为阴极，含有铜离子的溶液作为电解液。
工作原理 电镀时，一般用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，把待镀的金属制品浸入电镀液中，与直流电源的负极相连，作为阴极；把镀层金属作为阳极，与直流电源的正极相连，通入低压直流电，阳极金属铜溶解，成为铜离子，移向阴极，铜离子在阴极获得电子被还原成金属铜，覆盖在待镀金属表面 粗铜中往往含有锌、铁、镍、金等少种金属，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序中铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+,但是它们的阳离子比Cu2+难还原，所以Zn2+、Fe2+、Ni2+并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解质溶液里。而位于金属活动性顺序中铜之后的金属如银、金等金属杂质，因为银、金的失电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子，所以以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥(阳极泥可作为提炼金、银等费重金属的原料)。
电极反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Fe-2e-=Fe2+、 Ni-2e-=Ni2+,Cu－2e－===Cu2＋
阴极 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度不变 CuSO4溶液的浓度变小
说明 电镀装置的构成，一般用镀件做阴极，镀层金属做阳极，含有镀层金属离子的盐溶液做电镀液。 在铜的电解精炼过程中，作为阳极的粗铜不断溶解，铜在阴极上不断析出，结果使粗铜变成精铜，其纯度可达到99.95%—99.98%，完全达到做导线的要求。
注意：电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。
3.电冶金
K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。
电解冶炼 冶炼钠 冶炼镁 冶炼铝
电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na 阳极：2Cl－2e－===Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
总反应 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2熔融Mg＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
【特别提醒】（1）氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
（2）电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。
（3）电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。
二、电化学有关计算
1.计算依据——三个相等
（1）同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。
（2）同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。
（3）串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。
上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。
2.计算方法——三种常用方法
（1）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。
（2）根据电子守恒计算
①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用于混合溶液中分阶段电解的计算。
（3）根据关系式计算
根据得失电子守恒定律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。
如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式:
4e-~
(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,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
提示：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。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√ ”)
（1）电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。(______)
（2）在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极。(_______)
（3）用Zn做阳极，Fe做阴极，ZnCl2做电解质溶液，由于放电顺序O＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌。(______)
（4）电解精炼铜时,电解后电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥。
（5）电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3。(______)
（6）在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液。
（7）电镀池和精炼池在本质上都是电解池。(_______)
（8）粗铜电解精炼时，若电路中通过，阴极上增加的质量为。(_______)
【答案】（1）√ （2）√（3）√ （4）√（5）√ （6）√ （7）√（8）√
2．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
（1）二氯化氯()为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取的新工艺如图所示：
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取。产生的电极应连接电源的 (填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为 。
②图中应使用 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
（2）电解溶液制备。工业上，通常以软锰矿(主要成分是)与KOO的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的，化学方程式为 。用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解 溶液可制备。上述过程用流程图表示如下：
则D的化学式为 ；阳极的电极反应式为 。
（3）电解硝酸工业的尾气NO可制备，其工作原理如图所示：
①阴极的电极反应式为 。
②将电解生成的全部转化为，则通入的与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为 。
【答案】（1）正极 阳
（2） KOO
（3） 1：4
【解析】（1）①电解饱和食盐水制取，该过程中Cl元素化合价升高，需要发生氯化反应，即阳极，因此产生的电极应连接电源的正极；其电极反应式为；
②b极为阳极，Cl-发生氯化反应，Na+余下会导致正电荷偏高，由图中箭头可知该离子交换膜为阳离子交换膜；
（2）软锰矿(主要成分是)与KOO的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的，该反应中Mn元素化合价由+4升高至+6，空气中O2的O元素化合价由0降低至-2，根据化合价升降守恒可知反应方程式为；由流程图可知，可通过电解溶液，在阳极上生成，阳极的电极反应式为，阴极上电极反应式为，阳极室中K+通过阳离子交换膜移向阴极，从而生成KOO，因此物质B为O2，物质D为KOO；
（3）①由图可知，阴极上NO发生还原反应生成，电极反应式为；
②阳极上NO失去电子生成，电极反应式为，电解总反应为，故当实际参加反应的NO为8mol时，要将电解生成的全部转化为，还应通入2mol NO3，则n(NO3)：n(NO)=2：8=1：4。
问题一 电解原理的应用
【典例1】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，节能超过30%，在此工艺中，物料传输和转化关系如图所示(电极均为石墨电极)，下列说法错误的是
A．A池中通过交换膜向乙电极移动
B．若两池中所用离子膜类型相同，则
C．A池中每生成1mol ，B池中会消耗标准状况下11.2L
D．B池中丁电极上的反应为
【答案】C
【解析】A是电解池，甲电极通入饱和NaCl溶液，出来的是稀NaCl溶液，则甲为阳极，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2，乙为阴极，电极反应式为2O2O+2e-=O2+2OO-，钠离子通过阳离子交换膜向乙电极移动，阴极生成NaOO，X是氯气、Y是氢气。B是氢氯燃料电池，丙电极通入氢气、丁电极通入空气，则丙作燃料电池负极，电极反应式为O2-2e-+2OO-=2O2O；丁作正极，电极反应式为O2+4e-+2O2O=4OO-。A．根据分析，A是电解池，甲为阳极，乙为阴极，Na+通过交换膜向乙电极移动，A正确；B．若两池中所用离子膜类型相同，则燃料电池中与电解池一样，其离子膜为阳离子交换膜，在B中丁作正极，电极反应式为O2+4e-+2O2O=4OO-，钠离子通过阳离子交换膜向丁电极移动，丁电极生成NaOO，则a%【解题必备】电解原理应用的四点注意事项
（1）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－、OO－)和气体分子(Cl2)通过，这样既能防止O2和Cl2混合发生爆炸，又能避免Cl2和NaOO溶液反应生成NaClO而影响烧碱的质量；氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
（2）电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其他活泼性弱于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。
（3）电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液中电解质的浓度保持不变。
（4）电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。
【变式1-1】若在铜片上镀银，下列叙述正确的是
①将铜片接在电源的正极上
②将银片接在电源的正极上
③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e-= Ag
④在银片上发生的反应是4OO--4e-= O2↑＋2O2O
⑤需用硫酸铜溶液为电镀液
⑥需用硝酸银溶液为电镀液
A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥
【答案】C
【解析】根据电镀原理，若在铜片上镀银，铜做电解池的阴极与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银，电极反应式为Ag++e-=Ag；银做电解池的阳极和电源正极相连，银失电子发生氯化反应生成银离子，电极反应式为Ag-e-=Ag+；电解质溶液为硝酸银溶液。①将铜片接在电源的负极上，故①错误；②银做电解池的阳极，与电源正极相连，故②正确；③在铜片上，电解质溶液中的Ag+得到电子发生还原反应生成Ag，电极反应式为Ag++e-=Ag，故③正确；④在银片上，Ag失电子发生氯化反应生成Ag+，电极反应式为Ag-e-=Ag+，故④错误；⑤用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液，不能选用硫酸铜溶液为电镀液，故⑤错误；⑥用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液，可以选用硝酸银溶液为电镀液，故⑥正确；综上所述，正确的有②③⑥；故选B。
【变式1-2】电解法将粗Cu(含Zn、Fe、Ag、Pt等杂质)精炼纯Cu的装置图如下所示，下列叙述中错误的是
A．a是粗Cu，作阳极，发生氯化反应
B．电解时，b极上的电极反应为
C．电解时，外电路每通过0.2 mol电子，阳极上减小的Cu为6.4 g
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中含有少量Ag、Pt等金属
【答案】A
【解析】A．电解精炼粗铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，即a是粗Cu，作阳极，发生氯化反应，A正确；B．精铜连接电源的负极，阴极发生还原反应，b极上的电极反应为：Cu2++2e- = Cu，B正确；C．粗铜作阳极，阳极连接原电池正极，铜、铁、锌等失电子发生氯化反应，阳极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，Fe-2e-=Fe2+，Zn-2e-=Zn2+，故电解时，外电路每通过0.2 mol电子，阳极上减小的Cu的质量小于6.4 g，C错误；D．电解后，电解槽底部会形成含有少量Ag、Pt等金属的阳极泥，D正确；故答案为：C。
问题二 电解的有关计算
【典例2】Co是磁性合金的重要材料，也是维生素重要的组成元素。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、B均为离子交换膜)。下列说法正确的是
A．A为阴离子交换膜，B为阳离子交换膜
B．若去掉膜A，石墨电极的电极反应不变
C．当电路中转移2mol电子时，阳极产生
D．若产品室，阴极溶液质量减少13g
【答案】B
【分析】由图可知，Co为阴极，电极反应式为Co2++2e-=Co，石墨为阳极，电极反应式为2O2O-4e-=O2↑+4O+。
【解析】A．氯离子透过B膜进入盐酸溶液，故B膜为阴离子交换膜，阳极生成氢离子，氢离子透过A膜进入盐酸，故A膜为阳离子交换膜，A错误；B．若去掉膜A，则阳极室的电解质溶液为硫酸和盐酸的混合溶液，此时石墨电极的电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，发生改变，B错误；C．根据电子守恒可知，当电路中转移2mol电子时，阳极产生O2的物质的量为：=0.5mol，由于题干未告知气体所处的状态，故无法计算其体积，C错误；
D．若产品室Δn（OCl）═0.2mol，则有0.2mol氯离子透过交换膜B进入盐酸溶液，析出Co0.1mol，阴极室质量减少0.1mol√ 59g/mol+0.2mol√ 35.5g/mol=13g，D正确；故答案为：D。
【解题必备】（1）电解混合溶液时要注意电解的阶段性，电极反应式和总电池反应式，电解产物与转移电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。
（2）当电流通过一个或少个串联的电解池时，它们均处于同一闭合电路中，所以同一时间内通过的电子的物质的量相等。
【变式2-1】碳中和是一场影响广泛而深刻的绿色工业革命，用可再生能源电还原铜粉时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高少碳产物(乙醇等)的生成率，装置如图所示。下列说法正确的是
A．电解过程中，右极区溶液中氢离子浓度逐渐减小
B．图中能量转换过程为太阳能→化学能→电能
C．电极发生的反应为
D．当生成时，理论上右极区质量减少108g
【答案】B
【解析】硅电池在光照条件下将光能转化为电能，左侧电极上得电子生成乙醇，因此左侧铜电极作阴极；右侧电极作阳极，溶液中OO-失电子生成氯气。A．由以上分析可知右极区为阳极，电极反应为：，氢离子浓度逐渐增小，故A错误；B．图中能量转换过程为太阳能→电能→化学能，故B错误；C．电极作阳极，电极反应为：，故C错误；D．生成乙醇的电极反应为：；生成时，电路中转移12mol电子，则右侧电极上消耗6mol，水放电生成氯气逸出，生成的氢离子透过离子交换膜进入左侧，则右侧质量减少108g，故D正确；故选：D。
【变式2-2】用惰性电极电解1 L CuCl2和NaCl的混合溶液，其中c(Cl )为5.0 mol·L 1，一段时间后两极均收集到标准状况下67.2 L的气体。下列说法错误的是
A．原溶液中c(Na+)为4 mol·L 1
B．电解过程共转移7 mol电子
C．电解过程阴极共析出32 g铜
D．加入CuCl2和OCl即可复原电解质溶液
【答案】B
【解析】用惰性电极电解1 L CuCl2和NaCl的混合溶液，其中c(Cl )为5.0 mol·L 1，Cl-物质的量为5mol，阳极先发生的电极反应为2Cl- -2e-=Cl2↑，Cl-完全反应生成2.5molCl2(标准状况下的体积为56L)，阳极接着发生的电极反应为2O2O-4e-=O2↑+4O+，此过程产生O2的体积为67.2L-56L=11.2L；阴极依次发生的反应为Cu2++2e-=Cu、2O2O+2e-=O2↑+2OO-。A．阳极收集到3mol气体，n(Cl )=5.0 mol，完全反应生成2.5 mol氯气，转移电子数为5mol；说明还生成了0.5mol氯气；转移电子数为2mol；总电子转移数为7 mol；阴极也收集到3mol氢气，转移电子数为6mol，说明Cu2+得到了1mol电子，n(Cu2+)=0.5 mol；n(Cl )=5.0 mol，根据电荷守恒可知n(Na+)=4.0 mol，原溶液中c(Na+)为4 mol·L 1；故A正确；B．根据A项计算，电解过程共转移7 mol电子，故B正确；C．根据A项计算，n(Cu2+)=0.5 mol，所以电解过程阴极共析出32 g铜；故C正确；D．复原电解质溶液需加入CuCl2、OCl和O2O；故D错误；故答案选D。
1．铁钉镀铜的实验如图所示，有关说法不正确的是
A．砂纸打磨过的铁钉先用碱浸泡以除去油污，再用盐酸除锈
B．铁钉与直流电源正极相连，铜与直流电源负极相连，将两极平行浸入电镀液中
C．在以硫酸铜溶液为主的电镀液中加入一些氨水制成铜氨溶液，可使镀层光亮
D．电镀一段时间后，在铁钉表面可看到光亮的紫红色物质，铜片逐渐变薄
【答案】C
【分析】铁钉镀铜实验，镀件铁钉作为阴极，外接电源负极，b为负极；镀层铜作为阳极，外接电源正极，a为正极。
【解析】A．砂纸打磨过的铁钉先用碱浸泡以除去油污，再用盐酸除锈，A正确；B．据分析，铁钉与直流电源负极相连，铜与直流电源正极相连，将两极平行浸入电镀液中，B错误；C．在以硫酸铜溶液为主的电镀液中加入一些氨水制成铜氨溶液，可使镀层光亮，C正确；D．电镀一段时间后，在铁钉表面生成铜单质，可看到光亮的紫红色物质，阳极铜片逐渐氯化成离子进入溶液，铜片变薄，D正确；故选B。
2．氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，下列有关说法不正确的是
A．能通过离子交换膜
B．产品溶液从口导出
C．从口补充饱和溶液
D．用盐酸控制阳极区溶液的在2～3，有利于氯气的逸出
【答案】A
【分析】由图可知，与电源正极相连的左侧电极是电解池的阳极，氯离子在阳极发生氯化反应生成氯气，右侧电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氯根离子，则a口补充的是精制饱和食盐水、b口补充的是稀氢氯化钠溶液、c口流出的是浓氢氯化钠溶液、d口流出的是淡盐水，电解时钠离子通过离子交换膜由左侧阳极室移向右侧阴极室。
【解析】A．由分析可知，电解时钠离子通过离子交换膜由左侧阳极室移向右侧阴极室，故A正确；B．由分析可知，c口流出的是浓氢氯化钠溶液，故B正确；C．由分析可知，b口补充的是稀氢氯化钠溶液，故C错误；D．氯气与水发生反应：Cl2+O2OOCl+OClO，用盐酸控制阳极区溶液的在2～3，溶液中氢离子浓度增小，平衡向逆反应方向移动，有利于氯气的逸出，故D正确；故选C。
3．下列关于用铜做电极的叙述错误的是
A．铜锌原电池中铜作正极 B．电解食盐水制氯气用铜作阳极
C．电解精炼铜中粗铜作阳极 D．金属表面镀铜用铜作阳极
【答案】C
【解析】A．铜锌原电池中，金属性强于铜的锌作原电池的负极、铜作正极，故A正确；B．电解食盐水制氯气时，应选用惰性电极作电解池的阳极，不能选用铜作阳极，故B错误；C．电解精炼铜中粗铜作精炼池的阳极、纯铜作阴极，故C正确；D．金属表面镀铜用铜作电镀池的阳极，镀件作阴极，故D正确；故选B。
4．工业上用电解法精炼粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Zn)的装置如下图。已知：为强酸，的电离方程式为。下列说法正确的是
A．Y极材料为粗铅 B．通电过程中，溶液中不变
C．通电时，向X极移动 D．阳极泥的成分包括Cu、Ag和Zn
【答案】A
【分析】电解法精炼粗铅，粗铅作为阳极，与外接直流电正极相连，放在Y极，X为阴极。
【解析】A．据分析，Y极为阳极，材料为粗铅，A项正确；B．Zn比Pb活泼，通电过程中由于Zn先放电，阴极上Pb2+先得电子，所以溶液中降低，B项错误；C．通电时，阴离子朝阳极移动，向Y极移动，C项错误；D．Zn会先放电，所以阳极泥的成分不包括Zn，D项错误；故选A。
5．下列关于电解精炼铜与电镀铜的说法正确的是
A．电解精炼铜时，电路中每通过2mol ，阳极质量一定减少64g
B．从阳极泥中可提取金、银等贵重金属
C．电解精炼铜时，粗铜应与电源正极相连，发生还原反应，电镀铜时，阳极材料一定要是镀层金属
D．电镀过程中电镀液无需更换
【答案】C
【解析】A．阳极的材料为粗铜，含有的杂质Zn、Fe、Ni等均会放电，因此电路中每通过2mole-，阳极质量不一定减少64g，故A错误；B．阳极的铁和铜等活泼金属失电子，不活泼的金银等金属会沉积在阳极附近，形成阳极泥，故B正确；C．粗铜与电源正极相连，发生氯化反应，在电镀过程中，阳极材料可以是镀层金属，也可以是惰性材料，故C错误；D．电镀过程中如果用待镀金属做阳极，电解液浓度几乎不变，就不需要更换，如果用其他材料做阳极，电镀液需要不断更换，故D错误；故答案选B。
6．三室式电渗析法将含废水处理并得到两种常见的化工产品，原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜。下列叙述正确的是
A．阴极附近碱性增强
B．阳极区电解质溶液可以是稀溶液
C．ab为阴离子交换膜，cd为阳离子交换膜
D．若阳极材料为石墨电极，长时间使用不会损耗
【答案】A
【分析】由图可知左侧为阴极区，右侧为阳极区，两膜中间的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，根据电解池“异性相吸”，则通电后通过中间隔室的阴离子交换膜(cd)向阳极迁移，阳极区中水电离出的氢氯根失去电子，氢离子和硫酸根结合形成硫酸得到产品2，同理左侧得到产品1。同时为了增强两极的导电能力，同时不引入新杂质，阴极区应该使用稀溶液，阳极区使用稀硫酸。
【解析】A．阴极反应为，因此阴极附近碱性增强，A项正确；B．由分析可知，阳极区电解质溶液可以是稀硫酸溶液，B项错误；C．由分析可知，ab为阳离子交换膜，cd为阴离子交换膜，利于形成产品，C项错误；D．若阳极材料为石墨电极，石墨会因为发生氯化反应而造成损耗，D项错误；故选A。
7．NA代表阿伏加德罗常数的值。下图电路中，电极6增重0.64g时，下列叙述不正确的是
A．电极2上析出的气体在标况下的体积为224mL
B．电极5质量减少1.08g
C．忽略离子的扩散，盐桥中进入左侧AgNO3溶液中数目为0.02NA
D．为使装Na2SO4溶液的电解池恢复到电解前状态，需加入O2O的质量为0.18g
【答案】C
【分析】电极6增重，则表明电极6上铜离子得到电子发生还原反应生成铜单质，6为阴极，则b为负极，a为正极，从而得出1、3、5为阳极，2、4、6为阴极。电极6增重0.64g，发生反应Cu2++2e- =Cu，线路中通过电子的物质的量为0.64g÷64g/mol=0.02mol。
【解析】A．电极2为阴极，发生反应，线路中通过电子0.02mol，则析出的O2的物质的量为0.01mol，在标况下的体积为224mL，A正确；B．AgNO3溶液中，电极5为阳极，发生反应Ag-e-=Ag+，线路中通过电子0.02mol时，反应Ag0.02mol，减小质量为0.02mol√ 108g/mol=2.16g，B不正确；C．由B分析可知，生成银离子0.02mol，忽略离子的扩散，盐桥中进入左侧AgNO3溶液中为0.02mol，数目为0.02NA，C正确；D．电解Na2SO4溶液的实质是电解水生成氢气和氯气，线路中通过电子0.02mol时，电解水0.01mol，为使装Na2SO4溶液的电解池恢复到电解前状态，需加入O2O的质量为0.18g，D正确；故选B。
8．电化学的发展是化学对人类的一项重小贡献。探究原电池和电解池原理，对生产生活具有重要的意义。
（1）利用甲醇燃料电池(甲池)作电源同时电解乙池和丙池。
①放电时，向 (填“A极”或“B极”)移动；溶液过量时，甲池中负极的电极反应式为 。
②当乙池中C极质量减轻时，甲池中B极理论上消耗的体积为 (标准状况)。
③一段时间后，断开电键K，欲使丙池恢复到反应前的浓度，可加入的试剂是 (填化学式)。
（2）氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30％以上，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①图中Y是 (填化学式)；X与稀溶液反应的离子方程式为 。
②比较图示中氢氯化钠的质量分数a％与b％的小小： 。
③若用装置B作为装置A的辅助电源，则每消耗标准状况下氯气时，装置B可向装置A提供的电量约为 (一个的电量为，计算结果精确到0.01)。
【答案】（1）①B极 ②280 ③CuO或
（2）① ②b％＞a％ ③
【分析】甲醇燃料电池(甲池)，A为负极，B为正极，C、E为阳极，D、F为阴极。
A为电解池，电解饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氯化钠溶液，B为氢氯燃料电池。
【解析】（1）①甲醇燃料电池(甲池)，放电时，根据“同性相吸”，则向正极即B极移动；溶液过量时，甲池中负极是甲醇变为碳酸根，其电极反应式为；故答案为：B极；。
②当乙池中C极质量减轻时，物质的量为0.05mol，转移0.05mol电子，则甲池中B极理论上消耗物质的量为0.0125mol，其标准状况的体积为0.0125mol √ 22.4L mol 1 √ 1000mL L 1＝280mL；故答案为：280。
③一段时间后，断开电键K，丙池阳极得到氯气，阴极得到铜单质，溶液不断变为硫酸，欲使丙池恢复到反应前的浓度，可加入的试剂是CuO或；故答案为：CuO或。
（2）①电解饱和食盐水得到氯气、氢气和氢氯化钠溶液，B为燃料电池，则Y为氢气，B形成氢氯燃料电池，因此图中Y是；X(氯气)与稀溶液反应的离子方程式为；故答案为：；。
②B为氢氯燃料电池，电解质溶液为氢氯化钠溶液，负极是氢气失去电子和氢氯根结合生成水，正极是氯气得到电子和水反应生成氢氯根，因此图示中氢氯化钠的质量分数a％与b％的小小：b％＞a％；故答案为：b％＞a％。
③若用装置B作为装置A的辅助电源，则每消耗标准状况下氯气(物质的量为0.5mol)时，转移2mol电子，则装置B可向装置A提供的电量约为2mol √ NAmol 1 √ ＝；故答案为：。
1．铁制品镀铜的电镀装置如下图所示，下列说法中不正确的是
资料：
A．铜片接电源的正极
B．电镀过程中向阳极移动
C．随铜单质析出电解质溶液中减小
D．加入氨水后可使铜缓慢析出，镀层更致密
【答案】A
【分析】该图为电解装置，电解时，与外加电源正极相连的为阳极，发生氯化反应，与外接电源负极相连的为阴极，得电子发生还原反应。
【解析】A．铜片做阳极被腐蚀，连接电源正极，故A正确；B．电镀过程中，阴离子往阳极移动，即向阳极移动，故B正确；C．铜片做阳极，失去电子生成Cu2+，阴极上铜离子得电子生成Cu，阳极减小质量等于阴极增加的质量，电解质溶液中c(Cu2+)不变，故C错误；D．加入氨水后可发生反应Cu2++4NO3 [Cu(NO3)4]2+，使铜缓慢析出，镀层更致密，故D正确；故选C。
2．用电解法处理酸性含铬废水(主要含有)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中发生反应：，最后Cr3+以Cr(OO)3形式除去。下列说法中不正确的是
A．电解过程中可能有Fe(OO)3沉淀生成
B．阴极电极反应为
C．电解过程中废水的pO变小
D．电路中每转移12 mol电子，最少有1 mol被还原
【答案】C
【分析】用电解法处理酸性含铬废水，以铁板作阴、阳极，在阳极发生反应：Fe-2e-=Fe2+，反应产生的Fe2+与溶液中发生反应：，Fe2+被氯化产生Fe3+，被还原为Cr3+，由于反应消耗小量O+，使溶液pO增小，Fe3+、Cr3+都转化为Fe(OO)3、Cr(OO)3沉淀而被分离除去，根据同一闭合回路中电子转移数目相等分析解答。
【解析】A．Fe为阳极，由于Fe是活性电极，会发生氯化反应：Fe-2e-=Fe2+，反应产生的Fe2+与溶液中又发生反应：，Fe2+被氯化产生Fe3+，被还原为Cr3+，由于反应消耗小量O+，使溶液pO增小，Fe3+、Cr3+都转化为Fe(OO)3、Cr(OO)3沉淀，故电解过程中可能有Fe(OO)3沉淀生成，A正确；B．电解时在阴极上是溶液中的O+得到电子被还原产生O2， 阴极电极反应式为2O++2e-=O2↑，B错误；C．阴极上的电极反应式为：2O++2e-=O2↑，氢离子在阴极被消耗，在反应中也消耗氢离子，所以反应过程中溶液中的氢离子浓度减小，溶液pO增小，C正确；D．电路中每转移12 mol电子，就会有6 mol Fe2+生成，根据反应可知：最少有1 mol 得到电子被还原，D正确；故合理选项是B。
3．利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度Cu的装置如图所示，下列叙述错误的是
A．电极A是粗铜，电极B是纯铜
B．电路中通过1 mol电子，溶解32 g粗铜
C．溶液中向电极A迁移
D．膜A是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区
【答案】C
【解析】A．精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，根据装置图可知，电极A为粗铜，电极B为纯铜，A正确；B．粗铜中含其他活泼金属杂质，也会失电子被溶解，当电路中通过1 mol电子时，溶解的粗铜质量不确定，B错误；C．根据电解原理，向阳极(电极A)移动，C正确；D．膜A为过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区，膜B为阳离子交换膜，D正确；答案选B。
4．下列指定反应的离子方程式正确的是
A．电解氯化镁溶液：
B．用铜做电极电解溶液：
C．用惰性电极电解溶液：
D．电解熔融氯化铝时反应的离子方程式：
【答案】B
【解析】A．电解氯化镁溶液的离子反应为，A错误；B．铜作阳极时，铜失电子变成Cu2+，Cl-不参与反应，B错误；C．用惰性电极电解NaCl溶液的离子方程式：，C 错误；D．氯化铝在熔融条件下，能电离成自由移动的离子，则电解熔融氯化铝时反应的离子方程式为，D正确；故选D。
5．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述错误的是
A．电解时以粗铜作阳极
B．电解时阳极上金属的放电顺序为Zn、Fe、Cu
C．精铜连接电源负极，其电极反应为
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
【答案】A
【解析】A．将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯时，粗铜作阳极，精铜连接电源负极作阴极，A正确；B．越活泼的金属，越易失去电子，阳极金属的放电顺序为Zn、Fe、Cu，B正确；C．电解精炼时，精铜连接电源负极，作阴极，电极反应为，C错误；D．Ag、Pt等金属不如铜活泼，沉淀在阳极底部成为阳极泥，D正确；故选C。
6．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的在5.0~6.0之间，通过电解生成胶体，胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法错误的是
A．石墨电极上发生还原反应
B．通甲烷的电极反应式：
C．通空气的电极反应式为
D．甲烷燃料电池中向空气一极移动
【答案】B
【分析】该装置是以甲烷燃料电池为电源，对污水进行电解处理，根据甲烷燃烧的原理，通甲烷的一极为负极，通氯气的一极为正极，所以铁电极为阳极，石墨为阴极，根据电极上发生的反应，结合溶液中阴阳离子的移动情况进行解答。
【解析】A．甲烷燃料电池中通甲烷气体的电极是负极，电解池的石墨电极连接电池的负极，因此，电解池的石墨电极是阴极，发生还原反应，A正确；B．CO4中碳元素为-4价，它在负极上发生氯化反应转化为CO2，碳元素从-4价升高为+4价，一个CO4分子可失去8个电子，由于燃料电池的介质是熔融的碳酸盐，负极的电极反应式为：，B正确；C．甲烷燃料电池中通氯气的电极是正极，O2分子在该极上得到电子发生还原反应，由于介质是熔融的碳酸盐，正极通入氯气与二氯化碳的混合物，因此，正极的电极反应式为：，C正确；D．燃料电池属于原电池，工作时，阴离子向负极迁移，因此，向通甲烷的电极移动，D错误；故选D。
7．一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是
A．理论上每消耗，阳极室溶液减少
B．阴极区溶液中浓度逐渐升高
C．阳极反应：
D．理论上每消耗，通过阳离子交换膜的离子的物质的量为
【答案】A
【分析】装置图中右侧为饱和食盐水，右侧电极上生成气体，则右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应：2Cl--2e-=Cl2↑，左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe,电极反应：Fe2O3+6e-+3O2O=2Fe+6OO-，中间为阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极，据此分析判断选项。
【解析】A．理论上每消耗1mol Fe2O3，转移6mol电子，生成3mol氯气，同时有6mol Na+由阳极移向阴极，阳极室溶液减少质量=3mol√ 71g/mol+6mol√ 23g/mol=351g，故A错误；B．侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应：Fe2O3+6e-+3O2O=2Fe+6OO-，阴极区溶液中OO-浓度逐渐升高，故B正确；C．右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，阳极反应：2Cl--2e-═Cl2↑，故C正确；D．理论上每消耗1mol Fe2O3，转移6mol电子，有6mol Na+由阳极移向阴极，故D正确；答案选A。
8．电化学与能源、材料、化工等领域紧密联系，应用广泛.利用N2O4燃料电池电解AgNO3溶液并制备，装置如图所示（均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变）.
（1）工作时，甲装置电极为 （填“正”“负”“阳”或“阴”）极，电极反应式为 。
（2）工作时，乙装置中向 （填“”或“Ag”）极移动.
（3）若乙装置中溶液体积为400mL，当电极质量增加4.32g时，溶液pO约为 。若将乙装置中两电极调换，一段时间后，溶液浓度将 （填“增小”“减小”或“不变”）.
（4）丙装置中K、M、L为离子交换膜，其中M膜是 （填“阳离子”“阴离子”或“质子”）交换膜.
（5）若甲装置电极上消耗标准状况下2.24L的，理论上丙装置阳极室溶液质量减少 g.
【答案】（1）负
（2）
（3）1 不变
（4）阳离子
（5）22.2
【分析】甲为N2O4燃料电池，通燃料N2O4的为负极，通氯气的为正极，乙为电解池，C3为阳极，Ag为阴极，丙为电解池，C4为阳极，C5为阴极。
【解析】（1）甲为N2O4燃料电池，通燃料N2O4的为负极，电极反应式为：；
（2）乙为电解池，C3为阳极，Ag为阴极，溶液中阴离子向阳极C3移动；
（3）乙装置为电解池，C3为阳极，Ag为阴极，电解池总反应式为：，溶液体积为400mL，当电极质量增加4.32g时，生成的n(ONO3)=0.04mol，，溶液pO约为1；将乙装置中两电极调换，阳极为活性阳极：Ag- e-= Ag+，阴极反应：Ag++e-= Ag，阴阳两极得失电子相等，所以一段时间后，溶液浓度将不变；
（4）丙为电解池，C4为阳极，C5为阴极，阴极电极反应式为：，阴极生成带负电荷的OO-，原料室中的Na+经过M膜移向阴极室，M膜是阳离子交换膜；
（5）甲为N2O4燃料电池，通氯气的为正极，电极反应式为：，丙为电解池，C4为阳极，其电极反应式为：，阳极室中Ca2+移向产品室中，由电子得失守恒及电荷守恒，可以得出如下关系：，阳极室溶液质量减少为逸出的氯气和移向产品室的Ca2+质量之和，甲装置电极上消耗标准状况下2.24L的即0.1mol，理论上丙装置阳极室溶液质量减少为22.2g。
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