资源简介

第 17 讲 电解池
学习目标
1.从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其
变化、电流形成的过程和原理。
2.建立对电解过程的系统分析认识的思维模型，理解电解的规律，会判断电解的产物，会书
写电解的电极反应式和总反应式。
3.通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能
量转化。
4.建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和
应用。
课前诊断
1．下列说法错误的是( )
A．氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源
B．化学电源中的负极材料不一定参加电极反应
C．二次电池的充电和放电过程是可逆反应
D．丢弃废旧电池不但会污染环境，而且是资源的极大浪费
答案 C
2．下列电池工作时，氧气在正极放电的是( )
答案 B
3．某电池以 K2FeO4和锌为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液。下列说法不正确的是
( )
A．锌为电池的负极
B．正极反应式为 2FeO2－4 ＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度增大
D －．电池工作时 OH 向负极迁移
答案 B
4．(2020·广州清远调研)已知 LiAl/FeS ＋电池是一种新型的车载可充电电池，该电池采用 Li
－ ＋
交换膜。对该电池充电时，阳极的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e ===2Li ＋FeS。下列有关
该电池的说法中，正确的是( )
A．化合物 LiAl具有强还原性，作负极材料
B．放电时，电子从 LiAl极经过 Li＋交换膜流向 FeS极
C．放电时发生的总反应式为：2Li＋FeS===Li2S＋Fe
D．为了延长电池的使用寿命，可以隔一段时间添加含电解质的水溶液
答案 C
知识清单
知识点 1 电解原理
1．实验探究：电解 CuCl2溶液
(1)按下图所示装置完成实验，并填写下表。
实验现象 实验结论 原因分析
说明电解质溶液导 电解质溶液导电的过程就是被电解的
电流表指针发生偏转
电，形成闭合回路 过程
与负极相连的 b极上逐渐覆
＋ －
析出金属铜 阴极：Cu2 ＋2e ===Cu(还原反应)
盖了一层红色物质
与正极相连的 a极上有刺激
－ －
性气味的气体产生，能使湿 产生了氯气 阳极：2Cl －2e ===Cl2↑(氧化反应)
润的碘化钾淀粉试纸变蓝
2.电解和电解池
(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。
(2)电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。
(3)电解池的构成条件
①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。
3．电解原理
经典例题
例 1．如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。
答案 ③⑥
例 2．如图所示是电解稀盐酸的装置，其中 c、d为石墨电极。试回答下列问题：
(1)a电极为________，b电极为________。
(2)c电极为________，电极反应式为________________________，发生了________反应。
d电极为________，电极反应式为________________________，发生了________反应。
(3)电解过程中，氢离子向____(填“阴”或“阳”，下同)极移动，氯离子向____极移动。电
解总方程式为：________________________。
答案 (1) － － ＋ －正极 负极 (2)阳极 2Cl －2e ===Cl2↑ 氧化 阴极 2H ＋2e ===H2↑ 还
电解
原 (3)阴 阳 2HCl=====H2↑＋Cl2↑
电解池阴极和阳极的判断依据
知识点 2 电解规律
1．电解池的分析方法与规律
(1)判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)分析电解质水溶液的全部离子并分为阴、阳两组。
(3)根据放电顺序写出电极反应式
①阴极(与电极材料无关)：
Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋ H＋＞ Fe2＋ Zn2＋酸 ＞ ＞ ＞Al3＋ ＋ ＋ ＋ ＋＞Mg2 ＞Na ＞Ca2 ＞K
―――――――――――――――――――――――――――――→
得到电子 由易到难
②阳极(与电极材料有关)：
S2－ I－ Fe2＋ － － － －活泼电极＞ ＞ ＞ ＞Br ＞Cl ＞OH ＞含氧酸根离子＞F
―――――――――――――――――――――――――――→
失去电子 由易到难
(4)总化学方程式或离子方程式
＋ －
书写反应的总离子方程式时，要注意：若参与电极反应的 H (或 OH )是由水电离出来的，
应用水的分子式表示。
提醒 ①“活泼电极”一般指 Pt、Au以外的金属。
②最常用的放电顺序：阳极：活泼金属＞Cl－＞OH－；阴极：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋。
2．电解后溶液的复原规律
用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：
(1)电解 H2O型
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
－
阳极反应式 4OH －4e－===O2↑＋2H2O
阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑
pH变化 减小 增大 不变
复原加入物质 加入 H2O
(2)电解电解质型
电解质 HCl CuCl2
阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极反应式 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu
pH变化 增大
复原加入物质 加入 HCl 加入 CuCl2
(3)电解质和水都发生电解型
电解质 NaCl CuSO4
阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H O－4e－2 ===O ＋2↑＋4H
－ － ＋ －
阴极反应式 2H2O＋2e ===H2↑＋2OH 2Cu2 ＋4e ===2Cu
pH变化 增大 减小
复原加入物质 加入 HCl 加入 CuO或 CuCO3
特别提醒 电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具
体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。
经典例题
例 1 －．用石墨作电极电解 0.1 mol·L 1的 CuSO4溶液，当有 0.4 mol电子通过电路时，发现阴
极增重 6.4 g，则要使电解后的溶液恢复到电解前状态，则可向电解后的溶液中加入( )
A．0.1 mol Cu(OH)2
B．0.1 mol CuO
C．0.2 mol CuO
D．0.1 mol CuO和 0.2 mol H2O
答案 A
例 2．用如图所示的装置进行电解。通电后发现湿润的淀粉 KI试纸的 C端变为蓝色。
(1)E为电源的____极，F为电源的____极。
(2)A中发生反应的化学方程式为__________________________________________________。
(3)在 B中观察到的现象是_______________________________________________________。
(4)D端的电极反应式为__________________________________________________________。
答案 (1)负 正
电解
(2)4AgNO3＋2H2O=====4Ag＋4HNO3＋O2↑
(3)铜片溶解，石墨电极上有气体生成，溶液中有蓝色沉淀生成
(4)2H＋＋2e－===H2↑
知识点 3 电解饱和食盐水
烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。
1．电解饱和食盐水的原理
通电前：溶液中的离子是 Na＋、Cl－、H＋、OH－。
－ － － －
通电后：①移向阳极的离子是 Cl 、OH ，Cl 比 OH 容易失去电子，被氧化成氯气。
－
阳极：2Cl －2e－===Cl2↑(氧化反应)。
②移向阴极的离子是 Na＋、H＋，H＋比 Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中 H＋是由水电
离产生的。
－
阴极：2H2O＋2e ===H －2↑＋2OH (还原反应)。
③总反应：
电解
化学方程式为 2NaCl＋2H2O=====H2↑＋Cl2↑＋2NaOH；
－ 电解
离子方程式为 2Cl ＋2H2O=====H －2↑＋Cl2↑＋2OH 。
2．氯碱工业生产流程
工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。
①阳离子交换膜电解槽
②阳离子交换膜的作用：只允许 Na＋等阳离子通过，不允许 Cl－、OH－等阴离子及气体分子
通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生
的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。
3．氯碱工业产品及其应用
(1)氯碱工业产品主要有 NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂。
(2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、
农药、金属冶炼等领域中广泛应用。
经典例题
例 1．氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列
＋
化工产品，如图是离子交换膜法电解饱和食盐水的示意图，图中阳离子交换膜只允许 Na
等通过，不允许 OH－、Cl－等阴离子及气体分子通过。
试完成下列问题：
(1)阳极(金属钛网)电极反应式：____________________________________________________；
阴极(碳钢网)电极反应式：________________________________________________________；
电解饱和食盐水总离子方程式：___________________________________________________。
(2)阳离子交换膜的作用为：_______________________________________________________，
从图中 b位置补充的为含有少量NaOH的水，NaOH的作用为__________________________。
(3)精制饱和食盐水从图中________位置(填“a”“b”“c”或“d”，下同)补充，NaOH溶
液从图中________位置流出，图中 e位置排出的气体为________。
电解
答案 (1)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O － － － －＋2e ===H2↑＋2OH 2Cl ＋2H2O=====Cl2↑＋2OH
＋H2↑ (2) ＋ － －将电解槽隔成阳极室和阴极室，允许阳离子 Na 通过，阻止阴离子 OH 、Cl 和
气体通过，使生成的 NaOH 更纯，并防止 H2、Cl2混合发生爆炸 增强导电性，提高电解效
率 (3)a c 氯气
例 2．在新冠肺炎疫情期间，“84”消毒液是环境消毒液之一。某学生想制作一种家用环保
型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使 Cl2被完全吸收制得有
较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c、d都为碳电极。
完成下列填空：
(1)a为电源的________极，c为电解池的________极(填“正”“负”或“阴”“阳”)。
(2)d电极上发生的电极反应式：____________________，电解产生消毒液的总化学方程式为
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)负 阳 (2)2H －2O＋2e ===H2↑＋2OH－
电解
NaCl＋H2O=====NaClO＋H2↑
知识点 4 电镀 电冶金
1．电镀与电解精炼
电镀是一种利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加工工艺。电镀的主
要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。
装置
精炼
电镀
阳极材料 镀层金属 Cu 粗铜(含锌、银、金等杂质)
阴极材料 镀件金属 Fe 纯铜
阳极反应 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等
阴极反应 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu
＋
溶液变化 硫酸铜溶液浓度保持不变 Cu2 浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥
2.电冶金
(1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。如Mn＋＋ne－===M。
(2)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔
融态。
如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的反应式：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；
＋
阴极：2Na ＋2e－===2Na；
电解
总反应：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑。
经典例题
例 1．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯
＋ ＋ ＋
度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性：Fe2 A Ni2＋．阳极发生还原反应，其电极反应式： ＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C ＋ ＋．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2 和 Zn2
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍
答案 D
例 2．海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正
确的是( )
A．两个电极必须都用惰性电极
B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极
C．电解熔融状态的氯化镁
D．电解氯化镁的水溶液
答案 C
例 3．如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则 A极为________极，电极材料是________________，
电极反应式为________，电解质溶液可以是_________________________________________。
(2)乙池中铁极的电极反应为__________________。
(3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为______________装置，电解一段时间后，
溶液的浓度______________。
答案 (1)阴 纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu CuSO4溶液(合理即可) (2)Ag＋＋e－===Ag (3)电镀
不变
1 电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和
阳极减少的质量不相等。
2 电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”
指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液 电解质溶液 的浓度不变。
课堂闯关
1．关于下图所示①②两个装置的叙述正确的是( )
A．装置名称：①是原电池，②是电解池
B．硫酸浓度变化：①增大，②减小
C．电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－===2H O＋O ↑，②中正极：Zn－2e－2 2 ===Zn2＋
D ＋ ＋．离子移动方向：①中 H 向阴极方向移动，②中 H 向负极方向移动
答案 B
2．用石墨作电极电解 CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶
液中加入适量的( )
A．CuSO4 B．H2O
C．CuO D．CuSO4·5H2O
答案 C
3．如图所示是电解 CuCl2溶液的装置，其中 c、d 为石墨电极。则下列有关判断正确的是
( )
A．a为负极、b为正极
B．a为阳极、b为阴极
C．电解过程中，d电极质量增加
D．电解过程中，氯离子浓度不变
答案 C
解析 电流从电源的正极流出，因此 a为正极，b为负极，则 c为阳极，d为阴极。电解 CuCl2
溶液电极反应为阳极(c 电极)：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极(d 电极)：Cu2＋＋2e－===Cu，故 C
项正确。
4．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为 3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，不可
能发生的反应有( )
电解
A 2Cu2＋ 2H O=====2Cu 4H＋． ＋ 2 ＋ ＋O2↑
电解
B．Cu2＋ 2Cl－＋ =====Cu＋Cl2↑
电解
C 2Cl－ －． ＋2H2O=====2OH ＋H2↑＋Cl2↑
电解
D．2H2O=====2H2↑＋O2↑
答案 C
5 －．用石墨作电极，电解 1 mol·L 1下列物质的溶液，则电解前后溶液的 pH 保持不变的是
( )
A．硫酸 B．氢氧化钠 C．硫酸钠 D．氯化钠
答案 C
解析 用惰性电极电解硫酸、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液实质是电解水，浓度增大，硫酸溶
液的 pH减小，氢氧化钠溶液的 pH增大，硫酸钠溶液的 pH不变；电解氯化钠溶液时生成
氢氧化钠，溶液的 pH增大。
6.如图为直流电源电解稀硫酸钠溶液的装置。通电后在石墨电极 a和 b附近分别滴加一滴石
蕊溶液。下列实验现象中正确的是( )
A．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
B．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
C．逸出气体的体积，a极的小于 b极的
D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
答案 B
7．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是( )
A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气
B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过
电解
C － ＋．装置中发生反应的离子方程式为 Cl ＋2H =====Cl2↑＋H2↑
D．该装置是将电能转化为化学能
答案 C
8．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是( )
A Ag＋．通电后， 向阳极移动
B．银片与电源负极相连
C Ag＋ e－．该电解池的阴极反应可表示为 ＋ ===Ag
D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
答案 C
9．在标准状况下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生 12.8 g铜时，阳极放出的气体是
( )
A．1.12 L H2 B．1.12 L O2
C．2.24 L H2 D．2.24 L O2
答案 D
10．有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以 Pt 作电极，将它们串
联在一起电解一定时间，测得电极增重总和 2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质
的量之比为( )
A．4∶1 B．1∶1
C．4∶3 D．3∶4
答案 C
自我挑战
1．若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是 Cu＋2H
＋===Cu2＋＋H2↑，则下列关于该装置的有关说法中正确的是( )
A．该装置可能是原电池，也可能是电解池
B．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极
C．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸
D．该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸
答案 B
2．(2020·南京期末)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收 SO2，并用阴极排出的溶液
吸收 NO2。下列说法正确的是( )
A．b为直流电源的正极
B．将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变
C －．阳极的电极反应式为 SO －2＋2H2O－2e ===SO24 ＋4H＋
D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
答案 C
3．载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气。某电化学
装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置
中得电子的电极发生的反应是 2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－。下列判断错误的是( )
A．上述电化学装置相当于电解池
B．上述装置进行的总反应为 2CO2===2CO＋O2
C．反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强
D．失电子的电极发生的反应是 4OH－－4e－===2H2O＋O2
答案 C
4．如图是 CO2经电催化还原为 CH4的装置示意图。下列说法不正确的是( )
A．该过程是电能转化为化学能的过程
B － － －．铜电极的电极反应式为 CO2＋8HCO3＋8e ===CH4＋8CO23 ＋2H2O
C．一段时间后，①池中 n(KHCO3)不变
D．一段时间后，②池中溶液的 pH一定下降
答案 C
5．21世纪是钛的世纪，在 800～1 000℃时电解 TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述
正确的是( )
A．a为电源的正极
B．石墨电极上发生还原反应
C －．阴极发生的反应为 TiO2＋4e ===Ti＋2O2－
D．每生成 0.1 mol Ti，转移 0.2 mol电子
答案 C
6．四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，
采用电渗析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如图所示(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换
膜)，下列说法不正确的是( )
A．N为正极
B．标准状况下制备 0.75NA (CH3)4NOH，a、b两极共产生 16.8 L气体
C．c、e均为阳离子交换膜
D．b极电极反应式：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
答案 B
7．氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合，相关物料的传输与转化关系
如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是( )
A － －．电解池的阴极反应式为 2H2O＋2e ===H2↑＋2OH
B．通入空气的电极为负极
C．电解池中产生 2 mol Cl2时，理论上燃料电池中消耗 0.5 mol O2
D．a、b、c 的大小关系为 a>b＝c
答案 A
8．(2019·衡水高二检测)把物质的量均为 0.1 mol的 CuCl2和 H2SO4溶于水制成 100 mL的混
合溶液，用石墨作电极电解混合溶液，并收集两电极所产生的气体，通电一段时间后在两极
收集到的气体在相同条件下体积相同，则下列叙述正确的是( )
A．电路中共转移 0.6NA个电子
B．阳极得到的气体中 O2的物质的量为 0.2 mol
C．阴极质量增加 3.2 g
D －．电解后剩余溶液中硫酸的浓度为 1 mol·L 1
答案 A第 17 讲 电解池
学习目标
1.从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其
变化、电流形成的过程和原理。
2.建立对电解过程的系统分析认识的思维模型，理解电解的规律，会判断电解的产物，会书
写电解的电极反应式和总反应式。
3.通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能
量转化。
4.建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和
应用。
课前诊断
1．下列说法错误的是( )
A．氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源
B．化学电源中的负极材料不一定参加电极反应
C．二次电池的充电和放电过程是可逆反应
D．丢弃废旧电池不但会污染环境，而且是资源的极大浪费
2．下列电池工作时，氧气在正极放电的是( )
3．某电池以 K2FeO4和锌为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液。下列说法不正确的是
( )
A．锌为电池的负极
B．正极反应式为 2FeO2－4 ＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度增大
D．电池工作时 OH－向负极迁移
4．(2020·广州清远调研)已知 LiAl/FeS ＋电池是一种新型的车载可充电电池，该电池采用 Li
－ ＋
交换膜。对该电池充电时，阳极的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e ===2Li ＋FeS。下列有关
该电池的说法中，正确的是( )
A．化合物 LiAl具有强还原性，作负极材料
B．放电时，电子从 LiAl ＋极经过 Li 交换膜流向 FeS极
C．放电时发生的总反应式为：2Li＋FeS===Li2S＋Fe
D．为了延长电池的使用寿命，可以隔一段时间添加含电解质的水溶液
知识清单
知识点 1 电解原理
1．实验探究：电解 CuCl2溶液
(1)按下图所示装置完成实验，并填写下表。
实验现象 实验结论 原因分析
说明电解质溶液导 电解质溶液导电的过程就是被电解的
电流表指针发生偏转
电，形成闭合回路 过程
与负极相连的 b极上逐渐覆
＋ －
析出金属铜 阴极：Cu2 ＋2e ===Cu(还原反应)
盖了一层红色物质
与正极相连的 a极上有刺激
－ －
性气味的气体产生，能使湿 产生了氯气 阳极：2Cl －2e ===Cl2↑(氧化反应)
润的碘化钾淀粉试纸变蓝
2.电解和电解池
(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。
(2)电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。
(3)电解池的构成条件
①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。
3．电解原理
经典例题
例 1．如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。
例 2．如图所示是电解稀盐酸的装置，其中 c、d为石墨电极。试回答下列问题：
(1)a电极为________，b电极为________。
(2)c电极为________，电极反应式为________________________，发生了________反应。
d电极为________，电极反应式为________________________，发生了________反应。
(3)电解过程中，氢离子向____(填“阴”或“阳”，下同)极移动，氯离子向____极移动。电
解总方程式为：________________________。
电解池阴极和阳极的判断依据
知识点 2 电解规律
1．电解池的分析方法与规律
(1)判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)分析电解质水溶液的全部离子并分为阴、阳两组。
(3)根据放电顺序写出电极反应式
①阴极(与电极材料无关)：
Ag＋ Fe3＋ Cu2＋ ＋＞ ＞ ＞H Fe2＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋酸 ＞ ＞Zn2 ＞Al3 ＞Mg2 ＞Na ＞Ca2 ＞K
―――――――――――――――――――――――――――――→
得到电子 由易到难
②阳极(与电极材料有关)：
活泼电极＞S2－＞I－＞Fe2＋＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F－
―――――――――――――――――――――――――――→
失去电子 由易到难
(4)总化学方程式或离子方程式
＋ －
书写反应的总离子方程式时，要注意：若参与电极反应的 H (或 OH )是由水电离出来的，
应用水的分子式表示。
提醒 ①“活泼电极”一般指 Pt、Au以外的金属。
②最常用的放电顺序：阳极：活泼金属＞Cl－＞OH－；阴极：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋。
2．电解后溶液的复原规律
用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：
(1)电解 H2O型
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
阳极反应式 4OH－ 4e－－ ===O2↑＋2H2O
阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑
pH变化 减小 增大 不变
复原加入物质 加入 H2O
(2)电解电解质型
电解质 HCl CuCl2
－ －
阳极反应式 2Cl －2e ===Cl2↑
阴极反应式 2H＋ － ＋ －＋2e ===H2↑ Cu2 ＋2e ===Cu
pH变化 增大
复原加入物质 加入 HCl 加入 CuCl2
(3)电解质和水都发生电解型
电解质 NaCl CuSO4
2Cl－ 2e－阳极反应式 － ===Cl － ＋2↑ 2H2O－4e ===O2↑＋4H
－ － ＋ －
阴极反应式 2H2O＋2e ===H2↑＋2OH 2Cu2 ＋4e ===2Cu
pH变化 增大 减小
复原加入物质 加入 HCl 加入 CuO或 CuCO3
特别提醒 电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具
体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。
经典例题
例 1．用石墨作电极电解 0.1 mol·L－1的 CuSO4溶液，当有 0.4 mol电子通过电路时，发现阴
极增重 6.4 g，则要使电解后的溶液恢复到电解前状态，则可向电解后的溶液中加入( )
A．0.1 mol Cu(OH)2
B．0.1 mol CuO
C．0.2 mol CuO
D．0.1 mol CuO和 0.2 mol H2O
例 2．用如图所示的装置进行电解。通电后发现湿润的淀粉 KI试纸的 C端变为蓝色。
(1)E为电源的____极，F为电源的____极。
(2)A中发生反应的化学方程式为__________________________________________________。
(3)在 B中观察到的现象是_______________________________________________________。
(4)D端的电极反应式为__________________________________________________________。
知识点 3 电解饱和食盐水
烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。
1．电解饱和食盐水的原理
＋ －
通电前：溶液中的离子是 Na 、Cl 、H＋、OH－。
通电后：①移向阳极的离子是 Cl－、OH－ －，Cl 比 OH－容易失去电子，被氧化成氯气。
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。
＋
②移向阴极的离子是 Na 、H＋，H＋比 Na＋ ＋容易得到电子，被还原成氢气。其中 H 是由水电
离产生的。
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。
③总反应：
电解
化学方程式为 2NaCl＋2H2O=====H2↑＋Cl2↑＋2NaOH；
电解
离子方程式为 2Cl－＋2H2O=====H －2↑＋Cl2↑＋2OH 。
2．氯碱工业生产流程
工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。
①阳离子交换膜电解槽
②阳离子交换膜的作用：只允许 Na＋等阳离子通过，不允许 Cl－、OH－等阴离子及气体分子
通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生
的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量。
3．氯碱工业产品及其应用
(1)氯碱工业产品主要有 NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂。
(2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、
农药、金属冶炼等领域中广泛应用。
经典例题
例 1．氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列
＋
化工产品，如图是离子交换膜法电解饱和食盐水的示意图，图中阳离子交换膜只允许 Na
－
等通过，不允许 OH 、Cl－等阴离子及气体分子通过。
试完成下列问题：
(1)阳极(金属钛网)电极反应式：____________________________________________________；
阴极(碳钢网)电极反应式：________________________________________________________；
电解饱和食盐水总离子方程式：___________________________________________________。
(2)阳离子交换膜的作用为：_______________________________________________________，
从图中 b位置补充的为含有少量NaOH的水，NaOH的作用为__________________________。
(3)精制饱和食盐水从图中________位置(填“a”“b”“c”或“d”，下同)补充，NaOH溶
液从图中________位置流出，图中 e位置排出的气体为________。
例 2．在新冠肺炎疫情期间，“84”消毒液是环境消毒液之一。某学生想制作一种家用环保
型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使 Cl2被完全吸收制得有
较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c、d都为碳电极。
完成下列填空：
(1)a为电源的________极，c为电解池的________极(填“正”“负”或“阴”“阳”)。
(2)d电极上发生的电极反应式：____________________，电解产生消毒液的总化学方程式为
_______________________________________________________________________________。
知识点 4 电镀 电冶金
1．电镀与电解精炼
电镀是一种利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加工工艺。电镀的主
要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。
装置
精炼
电镀
阳极材料 镀层金属 Cu 粗铜(含锌、银、金等杂质)
阴极材料 镀件金属 Fe 纯铜
阳极反应 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等
阴极反应 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu
＋
溶液变化 硫酸铜溶液浓度保持不变 Cu2 浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥
2.电冶金
(1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。如Mn＋＋ne－===M。
(2)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔
融态。
如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的反应式：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极：2Na＋＋2e－===2Na；
电解
总反应：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑。
经典例题
例 1．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯
＋ ＋ ＋
度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性：Fe2 A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2＋和 Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍
例 2．海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正
确的是( )
A．两个电极必须都用惰性电极
B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极
C．电解熔融状态的氯化镁
D．电解氯化镁的水溶液
例 3．如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则 A极为________极，电极材料是________________，
电极反应式为________，电解质溶液可以是_________________________________________。
(2)乙池中铁极的电极反应为__________________。
(3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为______________装置，电解一段时间后，
溶液的浓度______________。
1 电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和
阳极减少的质量不相等。
2 电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”
指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液 电解质溶液 的浓度不变。
课堂闯关
1．关于下图所示①②两个装置的叙述正确的是( )
A．装置名称：①是原电池，②是电解池
B．硫酸浓度变化：①增大，②减小
C － － －．电极反应式：①中阳极：4OH －4e ===2H2O＋O2↑，②中正极：Zn－2e ===Zn2＋
D．离子移动方向：①中 H＋ ＋向阴极方向移动，②中 H 向负极方向移动
2．用石墨作电极电解 CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶
液中加入适量的( )
A．CuSO4 B．H2O
C．CuO D．CuSO4·5H2O
3．如图所示是电解 CuCl2溶液的装置，其中 c、d 为石墨电极。则下列有关判断正确的是
( )
A．a为负极、b为正极
B．a为阳极、b为阴极
C．电解过程中，d电极质量增加
D．电解过程中，氯离子浓度不变
4．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为 3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，不可
能发生的反应有( )
电解
A．2Cu2＋＋2H2O=====2Cu 4H＋＋ ＋O2↑
电解
B．Cu2＋＋2Cl－=====Cu＋Cl2↑
C 2Cl－
电解
． ＋2H2O=====2OH－＋H2↑＋Cl2↑
电解
D．2H2O=====2H2↑＋O2↑
5．用石墨作电极，电解 1 mol·L－1下列物质的溶液，则电解前后溶液的 pH 保持不变的是
( )
A．硫酸 B．氢氧化钠 C．硫酸钠 D．氯化钠
6.如图为直流电源电解稀硫酸钠溶液的装置。通电后在石墨电极 a和 b附近分别滴加一滴石
蕊溶液。下列实验现象中正确的是( )
A．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
B．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
C．逸出气体的体积，a极的小于 b极的
D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
7．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是( )
A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气
B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过
C － ＋
电解
．装置中发生反应的离子方程式为 Cl ＋2H =====Cl2↑＋H2↑
D．该装置是将电能转化为化学能
8．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是( )
A ＋．通电后，Ag 向阳极移动
B．银片与电源负极相连
C ＋ －．该电解池的阴极反应可表示为 Ag ＋e ===Ag
D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
9．在标准状况下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生 12.8 g铜时，阳极放出的气体是
( )
A．1.12 L H2 B．1.12 L O2
C．2.24 L H2 D．2.24 L O2
10．有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以 Pt 作电极，将它们串
联在一起电解一定时间，测得电极增重总和 2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质
的量之比为( )
A．4∶1 B．1∶1
C．4∶3 D．3∶4
自我挑战
1．若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是 Cu＋2H
＋===Cu2＋＋H2↑，则下列关于该装置的有关说法中正确的是( )
A．该装置可能是原电池，也可能是电解池
B．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极
C．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸
D．该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸
2．(2020·南京期末)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收 SO2，并用阴极排出的溶液
吸收 NO2。下列说法正确的是( )
A．b为直流电源的正极
B．将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变
C．阳极的电极反应式为 SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋
D ＋．电解时，H 由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
3．载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气。某电化学
装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置
－ －
中得电子的电极发生的反应是 2CO2＋4e ＋2H2O===2CO＋4OH 。下列判断错误的是( )
A．上述电化学装置相当于电解池
B．上述装置进行的总反应为 2CO2===2CO＋O2
C．反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强
D．失电子的电极发生的反应是 4OH－－4e－===2H2O＋O2
4．如图是 CO2经电催化还原为 CH4的装置示意图。下列说法不正确的是( )
A．该过程是电能转化为化学能的过程
B．铜电极的电极反应式为 CO2＋8HCO－ －3＋8e ===CH 8CO2－4＋ 3 ＋2H2O
C．一段时间后，①池中 n(KHCO3)不变
D．一段时间后，②池中溶液的 pH一定下降
5．21世纪是钛的世纪，在 800～1 000℃时电解 TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述
正确的是( )
A．a为电源的正极
B．石墨电极上发生还原反应
C － －．阴极发生的反应为 TiO2＋4e ===Ti＋2O2
D．每生成 0.1 mol Ti，转移 0.2 mol电子
6．四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，
采用电渗析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如图所示(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换
膜)，下列说法不正确的是( )
A．N为正极
B．标准状况下制备 0.75NA (CH3)4NOH，a、b两极共产生 16.8 L气体
C．c、e均为阳离子交换膜
D．b －极电极反应式：4OH －4e－===O2↑＋2H2O
7．氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合，相关物料的传输与转化关系
如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是( )
A．电解池的阴极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．通入空气的电极为负极
C．电解池中产生 2 mol Cl2时，理论上燃料电池中消耗 0.5 mol O2
D．a、b、c 的大小关系为 a>b＝c
8．(2019·衡水高二检测)把物质的量均为 0.1 mol的 CuCl2和 H2SO4溶于水制成 100 mL的混
合溶液，用石墨作电极电解混合溶液，并收集两电极所产生的气体，通电一段时间后在两极
收集到的气体在相同条件下体积相同，则下列叙述正确的是( )
A．电路中共转移 0.6NA个电子
B．阳极得到的气体中 O2的物质的量为 0.2 mol
C．阴极质量增加 3.2 g
D －．电解后剩余溶液中硫酸的浓度为 1 mol·L 1

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