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第2课时　电解原理的应用
1.下列描述中，不符合生产实际的是（　　）
A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C.电解饱和食盐水制烧碱，用阳离子交换膜
D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极
2.电解原理的应用主要有三种：一是氯碱工业、二是电解精炼铜、三是电镀。下列关于这三个工业生产的描述中正确的是（　　）
A.铁钉镀铜时铁钉与电源的正极相连
B.氯碱工业和电解精炼铜中，阳极都是氯离子放电生成氯气
C.在氯碱工业中，电解池中阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生
D.电解精炼铜时，应用粗铜作阳极、精铜作阴极，可溶性铜盐的溶液作电解质溶液
3.（2025·福建福州高二质检）用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A.燃料电池工作时负极反应为H2－2e－2H＋
B.若要实现铁上镀铜，则a极是铁，b极是铜
C.若要实现电解精炼粗铜，则a极发生氧化反应，b极上有铜析出
D.a、b两极均是石墨，当电池中消耗22.4 L（标准状况）H2时，a极析出64 g铜
4.利用废旧锂电池中LiMn2O4制备MnO2的装置如图所示，下列说法错误的是（　　）
A.电极A为阴极
B.电极B发生的反应为Mn2＋－2e－＋2H2OMnO2＋4H＋
C.LiMn2O4中的Mn元素转移到了MnO2中
D.Mn2＋和H＋的迁移方向相同
5.用含少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则（　　）
A.电解液质量增加x g
B.阴极质量增加x g
C.阴极质量增加b g，b＞x
D.阴极质量增加b g，b＜x
6.电解降解法可用于治理水体的硝酸盐污染，将N降解成N2的电解装置如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.电源的正极为b
B.电解时H＋从膜右侧迁移到膜左侧
C.Ag-Pt电极反应为2H2O－4e－4H＋＋O2↑
D.若转移的电子数为1.204×1024，生成N2的质量为 5.6 g
7.研究表明许多疾病，包括基因突变（癌变、动脉硬化等）和生物机体中毒等，可能是一氧化氮的释放或调节不正常引起的。用间接电化学法可对NO进行无害化处理，其原理如图所示（质子膜允许H＋和H2O通过），下列相关判断错误的是（　　）
A.该装置工作时，H＋从右室移向左室
B.电极Ⅰ接电源负极，电极反应式为2HS＋2H＋＋2e－S2＋2H2O
C.吸收塔中每消耗2 mol NO，有4 mol H＋通过质子膜
D.每处理1 mol NO，电解池将产生11.2 L O2
8.煤电解脱硫装置如图，下列说法错误的是（　　）
A.a为正极
B.阴极的电极反应式为Mn3＋＋e－Mn2＋
C.电解开始时，观察到阴极石墨棒上有无色气体产生
D.理论上，电路中每转移15 mol e－，可处理1 mol FeS2
9.利用氢氧燃料电池，以镍、铁做电极电解NaOH溶液制备高铁酸钠（Na2FeO4，其在浓碱中稳定存在）的装置如图所示。已知固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下能传导O2－。下列说法正确的是（　　）
A.电极b的电极反应式为H2－2e－2H＋
B.电极d是铁电极，电极反应式为Fe－2e－＋2OH－Fe（OH）2
C.理论上，固体电解质中每迁移3 mol O2－，可以制得1 mol Na2FeO4
D.为提高Na2FeO4的产率，应使用阳离子交换膜
10.（2025·湖南邵阳高二检测）利用CH4燃料电池电解制备Ca（H2PO4）2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.a极反应：CH4－8e－＋4O2－CO2＋2H2O
B.A膜为阳离子交换膜，C膜为阴离子交换膜
C.可用铁电极替换石墨Ⅱ电极
D.a极上通入标准状况下2.24 L甲烷，阳极室Ca2＋减少0.4 mol
11.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，其中a为电解质溶液，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
（1）X的电极名称是　　　　　　　（填“阳极”或“阴极”）。
（2）若X、Y都是惰性电极。a是饱和食盐水，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，一段时间后，Y的电极反应式为　　　　　　　。
（3）若X、Y都是惰性电极，a是CuSO4溶液，电解一段时间后，阳极上产生气体的体积为0.224 L（标准状况下），则阴极上析出金属的质量为　　　　g。
（4）若要用该装置电解精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，则Y的材料是　　　　。
（5）若要用电镀方法在铁表面镀一层金属银，应该选择的方案是　　　　（填字母）。
方案 X Y a溶液
A 银 石墨 AgNO3
B 银 铁 AgNO3
C 铁 银 Fe（NO3）3
D 铁 银 AgNO3
12.如图为相互串联的甲、乙两个电解池，请回答：
（1）甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是　　　　极，材料是　　　　　 　，B极发生的主要电极反应为　　　　　　　。
（2）乙池中若滴入少量酚酞试液，开始一段时间后，　　　　极（填“Fe”或“C”）附近变红色。
（3）若乙槽阳极放出的气体在标准状况下体积为 2.24 L。
①甲槽阴极增重　　　　g。
②若乙槽电解后得到碱液的物质的量浓度为2 mol·L－1，则乙槽剩余液体体积为　　　　mL。
第2课时　电解原理的应用
1.A　电解池的阳极上失去电子发生氧化反应、阴极上得到电子发生还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生反应：Fe－2e－Fe2＋，阳极损耗严重且时间稍长后Fe2＋会移动到阴极上发生反应：Fe2＋＋2e－Fe，使得到的Al不纯。
2.D　向铁钉上镀铜时，镀件铁钉连接直流电源的负极，镀层金属连接在电源的正极上，A项错误；在氯碱工业中，阳极是Cl－放电生成氯气，电解精炼铜时，阳极主要是铜失去电子，生成Cu2＋，B项错误；在氯碱工业中，电解池的阴极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，故阴极上生成H2和NaOH，C项错误；电解精炼铜时，应用粗铜作阳极、精铜作阴极，可溶性铜盐的溶液作电解质溶液，D项正确。
3.C　碱性氢氧燃料电池工作时负极反应为H2－2e－＋2OH－2H2O，A错误；若要实现铁上镀铜，镀层金属应为电解池的阳极，则a极是铜，b极是铁，B错误；若要实现电解精炼粗铜，则a极为粗铜，连接原电池的正极，发生氧化反应，b极为电解池的阴极，发生Cu2＋＋2e－Cu，则b极上有铜析出，C正确；a、b两极均是石墨时，在相同条件下当电池中消耗22.4 L（标准状况）H2时，根据电极反应式：H2－2e－＋2OH－2H2O，可知转移2 mol电子，则b极析出铜1 mol，即64 g，D错误。
4.C　电极A为与直流电源负极相连的阴极，A项正确；电极B为阳极，水分子作用下，锰离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰和氢离子，电极反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－MnO2＋4H＋，B项正确；电解的总反应方程式为2LiMn2O4＋4H＋2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，LiMn2O4中的Mn元素转移到了MnO2和Mn2＋中，C项错误；电解池中阳离子移向阴极，Mn2＋和H＋的迁移方向相同，都向阴极移动，D项正确。
5.D　由于粗铜中含有Zn和Ag，在电解过程中阳极先是锌失去电子，然后是铜失去电子，Ag沉积在电解池底部形成阳极泥；而阴极一直是铜析出。在电解过程中，两极得失电子相等，所以溶解的锌和铜的物质的量之和等于析出的铜的物质的量，但由于M（Zn）＞M（Cu），且还有一部分Ag要形成阳极泥，所以阳极减少的金属的质量大于阴极析出铜的质量，即b＜x，所以B、C项错误，D项正确；若阴极析出铜的质量为b g，阳极形成阳极泥的Ag的质量为m g，则电解质溶液增加的质量为（x－m－b）g，A项错误。
6.D　A项，Ag-Pt电极作阴极，连接电源负极，则b为电源的负极，错误；B项，阳离子向阴极移动，故质子应是由膜左侧向膜右侧迁移，错误；C项，由图中信息知，在Ag-Pt电极上，N→N2，N元素由＋5价降低为0价，则此电极为阴极，在该电极上，N在酸性溶液中得到电子生成N2和H2O，电极反应为2N＋12H＋＋10e－N2↑＋6H2O，错误；D项，根据N原子守恒可得关系式：2N～N2～10e－，转移电子数为1.204×1024，即转移2 mol 电子时，生成N2的物质的量为0.2 mol，其质量为5.6 g，正确。
7.D　电极Ⅱ中H2O失去电子生成O2和H＋，连接电源正极，为阳极；电极Ⅰ得到电子，将HS转化为S2，连接电源负极为阴极。电解池中H＋通过质子膜从右室移向左室，A项正确；在电极Ⅰ上HS获得电子生成S2，则电极Ⅰ为阴极，接电源负极，电极反应式为2HS＋2H＋＋2e－S2＋2H2O，B项正确；吸收塔中方程式为2S2＋2NO＋2H2ON2＋4HS， 吸收塔中每消耗2 mol NO，转移4 mol电子，有4 mol H＋通过质子膜，C项正确；未说标况，无法计算氧气体积，D项错误。
8.B　从图中可以看出，在左侧石墨电极，Mn2＋转化为Mn3＋，则此电极为阳极，a电极为正极；b电极为负极，与它相连的右侧的石墨电极为阴极。由箭头指示的方向，可确定电解质溶液中发生的反应为FeS2＋15Mn3＋＋8H2OFe3＋＋15Mn2＋＋2S＋16H＋； a电极为电源的正极，A正确；阴极为右侧的石墨电极，电极反应为2H＋＋2e－H2↑，B错误，C正确；从溶液中发生的反应FeS2＋15Mn3＋＋8H2OFe3＋＋15Mn2＋＋2S＋16H＋，可以得出关系式：FeS2～15e－，则理论上，电路中每转移15 mol e－，可处理1 mol FeS2，D正确。
9.C　电解池中阳极上Fe失电子生成Fe，阴极上H2O得电子生成H2，根据题图可知，电解池中电极c上产生的气体进入燃料电池中，该气体是氢气，燃料电池中，氢气通至负极，氧气通入正极，则电极c为阴极、电极d为阳极、电极b为负极、电极a为正极。燃料电池中，固体电解质可传导O2－，则电极b的电极反应式为H2＋O2－－2e－H2O，A项错误；电极d为阳极，电极材料是铁，电极反应式为Fe－6e－＋8OH－Fe＋4H2O，B项错误；固体电解质中每迁移3 mol O2－，外电路转移6 mol电子，根据得失电子守恒可知，理论上可以制得1 mol Na2FeO4，C项正确；阳极消耗氢氧根离子，需要补充氢氧根离子，则应使用阴离子交换膜，D项错误。
10.B　CH4燃料原电池中，甲烷失电子发生氧化反应，所以通入燃料CH4的a极为负极，通入氧化剂氧气的b极为原电池的正极，电池的总反应式为CH4＋2O2CO2＋2H2O，与电源的正极相连接的为电解池的阳极，可知石墨Ⅰ为阳极，在阳极氯离子放电，则电极反应为2Cl－－2e－Cl2↑，电解池中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，则A膜应为阳离子交换膜，石墨Ⅱ为阴极，阴极附近氢离子放电生成氢气，氢氧根离子浓度增大，结合钠离子生成氢氧化钠，则C膜为阳离子交换膜。a极通入甲烷是负极，发生氧化反应，电极反应：CH4－8e－＋4O2－CO2＋2H2O，A项正确；利用CH4燃料电池电解制备Ca（H2PO4）2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，阳极室的电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑，则阳极室内钙离子向产品室移动，A膜为阳离子交换膜，阴极室的电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，则原料室内钠离子向阴极室移动，C膜为阳离子交换膜，B项错误；电解池中阴极的电极不参与反应，溶液中的离子放电，因此可用铁电极替换阴极的石墨电极，C项正确；a极上通入标准状况下2.24 L甲烷，物质的量为0.1 mol，根据电极反应：CH4－8e－＋4O2－CO2＋2H2O，可知转移电子为0.8 mol，根据得失电子守恒、电荷守恒可知，内外电路即阳极室Ca2＋减少0.4 mol，D项正确。
11.（1）阴极　（2）2Cl－－2e－Cl2↑
（3）1.28　（4）粗铜　（5）D
解析：（1）X与电源的负极相连，为阴极。（2）Y连接电源的正极，故为电解池的阳极，发生氧化反应：2Cl－－2e－Cl2↑。（3）阳极反应为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，则生成标准状况下0.224 L氧气，失去电子的物质的量为×4＝0.04 mol，阴极反应为Cu2＋＋2e－Cu，根据得失电子守恒，析出铜的质量为×64 g·mol－1＝1.28 g。（4）电解精炼铜时，粗铜为阳极，连接电源的正极，即Y为粗铜。（5）电镀时，镀件为阴极，A、B项错误；镀层金属为阳极，而含镀层金属离子的盐溶液为电镀液，C项错误，D项正确。
12.（1）阴　精铜（或纯铜）　Cu－2e－Cu2＋
（2）Fe　（3）①6.4　②100
解析：（1）甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极与电源负极相连，应为阴极。 因为此电池是精炼铜的装置，所以阴极材料为精铜（或纯铜）。B极为阳极，发生的主要电极反应为Cu－2e－Cu2＋。
（2）乙池中，阴极即Fe电极的电极反应为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑；若滴入少量酚酞试液，开始一段时间后，阴极即Fe电极附近变红色。
（3）乙槽中阳极发生的反应为2Cl－－2e－Cl2↑，若放出的气体在标准状况下体积为2.24 L，则失去的电子为0.2 mol。
①甲槽中的阴极反应为Cu2＋＋2e－Cu，依据得失电子守恒可知，生成0.1 mol Cu，其质量为6.4 g。
②在乙槽中，得到的碱液为NaOH溶液，NaOH物质的量为n（NaOH）＝2n（Cl2）＝2×＝0.2 mol，则乙槽剩余液体体积为V（NaOH）＝＝＝0.1 L＝100 mL。
3 / 4第2课时　电解原理的应用
学习目标
1.认识电解在实现物质转化中的具体应用。 2.能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题。
知识点一　电解原理的应用
1.电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气
（1）装置
（2）原理
①离子移动方向
②电极反应及现象
电极 阳极 阴极
现象 　　　　 　　　　　　；溶液中滴加酚酞后　　　
产物 检验 用湿润的淀粉-KI试纸检验，试纸变蓝，说明是　　 收集气体做爆鸣实验，有爆鸣声，说明是　　　　；酚酞变红说明有　　　　生成
电极 反应 　　　　 　　　　
③电解食盐水的总反应
化学方程式：　　　　　　　；
离子方程式：　　　　　　　。
2.铜的电解精炼
（1）装置
（2）电极反应
①阳极：　　　　　　　　　　　（主要反应），其他反应：比铜活泼的金属发生的电极反应有Zn－2e－Zn2＋、Fe－2e－Fe2＋、Ni－2e－Ni2＋等。
②阴极：　　　　　　　　　　　，其他离子：H＋、Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋等留在溶液中。
（3）阳极泥
铜的电解精炼过程中　　　　不如铜活泼的金属在电解过程中不发生氧化反应，最终沉积在电解池的底部，与其他不溶性杂质混在一起形成阳极泥。
3.电镀
（1）定义
应用　　　　原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。
（2）目的
提高金属的　　　　能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。
（3）电镀池构成
镀层金属（或惰性电极）用作　　　　材料，镀件用作　　　　材料，含有　　　　　　的盐溶液做电镀液。
4.根据电解原理，设计在铁钉上镀铜的实验装置
电镀原理 阳极：镀层金属　　 电极反应
阴极：镀件　 电极反应
电镀液 　　　　溶液
电镀装置
【探究活动】　
电解在生产、生活中的应用越来越广泛。实验室中模拟电解原理在化工生产中的应用，实验装置如图，装置闭合开关K时，电流计的指针将发生偏转。
交流讨论
1.a、b、c、d电极名称分别是什么？
2.若模拟氯碱工业生产烧碱、氯气和氢气，如何选择电极材料和电解质溶液？
3.若模拟电镀生产，在铁件上镀一层金属银，如何选择电极材料及电解质溶液？
4.若模拟电解精炼铜，如何选用电极材料和电解质溶液？
【归纳总结】　
1.氯碱工业——离子交换膜法制烧碱
（1）原理
使用的阳离子交换膜只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许H＋、Na＋通过，而Cl－、OH－和两极产物H2和Cl2无法通过，防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而导致爆炸，避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应而影响烧碱纯度。
（2）装置
（3）当接通电源后，在电场的作用下，Cl－和OH－移向阳极，Na＋和H＋移向阴极，电极反应分别为
阳极：2Cl－－2e－Cl2↑
阴极：2H2O＋2e－2OH－＋H2↑
总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2.电镀与电解精炼
电镀 电解精炼
定义 应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金 利用电解原理提纯金属
举例 以铁上镀锌为例 以精炼铜为例
装置
形成条件 ①镀层金属做阳极，镀件做阴极； ②电镀液是含有镀层金属离子的盐溶液； ③直流电源； ④形成闭合回路 ①不纯金属做阳极，纯金属做阴极； ②含该金属离子的可溶性盐溶液做电解质溶液； ③直流电源； ④形成闭合回路
电极反应 阳极：Zn－2e－Zn2＋ 阴极：Zn2＋＋2e－Zn 阳极：Cu（粗铜）－2e－Cu2＋（主要） 阴极：Cu2＋＋2e－Cu（精铜）
离子导体浓度变化 离子导体成分及浓度不变 c（Cu2＋）减小，比铜活泼的金属变成金属阳离子进入溶液
3.电冶金
（1）电冶金的本质
使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程：Mn＋＋ne－M。
（2）电冶金常用方法
①电解熔融氯化钠制取钠；
②电解熔融氯化镁制取镁；
③电解熔融氧化铝（溶解在熔化的Na3AlF6中）制取铝。
名师点拨
（1）粗铜中含Zn、Fe、Ag等杂质，同时间段内两电极质量改变不相等，但两电极通过的电量相等。
（2）电解过程中，阴离子浓度不变，Cu2＋的浓度减小，Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋的浓度增大。
（3）电镀的特点：“一多、一少、一不变”。
①“一多”：指阴极上有镀层金属沉积；
②“一少”：指阳极上有镀层金属溶解；
③“一不变”：指电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。
　　
1.（2025·江苏苏州高二检测）提供几组常见的实验装置示意图，下列有关叙述正确的是（　　）
A.装置①中阳极上有红色物质析出
B.装置②中的铜片应与直流电源的负极相连
C.装置③中，若电解液为KOH溶液，则电极a的反应式：H2－2e－＋2OH－2H2O
D.装置④中，CuSO4溶液的浓度始终不变
2.传统的石棉隔膜法电解饱和食盐水因电耗高、污染严重，已逐步被综合能耗低、污染小的新型离子交换膜法所取代，如用阳离子交
换膜法电解食盐水制浓烧碱溶液的流程如图所示。下列有关说法不正确的是（　　）
A.A极为阳极，Cl－发生氧化反应生成的气体X为Cl2
B.溶液中Na＋通过阳离子交换膜从A极区移向B极区
C.使用阳离子交换膜可避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的纯度
D.标准状况下，每生成22.4 L气体Y，理论上能产生1 mol NaOH
知识点二　串联装置分析
【探究活动】　
　按如图所示装置进行实验，并回答下列问题：
交流讨论
1.判断装置的名称：A池为　　　　，B池为　　　　。
2.锌极为　　　　极，其电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.石墨C2附近发生的实验现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【归纳总结】　
　多池串联装置中（无外接直流电源）电池类型的判断方法
（1）直接判断
非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中为原电池，则其他装置为电解池。如图：A为原电池，B为电解池。
（2）根据电池中的电极材料和电解质溶液判断
原电池一般是两种不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒电极；而电解池一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图：B为原电池，A为电解池。
（3）根据电极反应现象判断
在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图，若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则乙是原电池，D是正极，C是负极，甲是电解池，A是阳极，B是阴极。
1.在A、B、C三只烧杯中盛放稀硫酸、氯化钠溶液和硝酸银溶液各1 000 mL。根据如图判断下列说法中正确的是（假设溶液的体积变化忽略不计，两极产物不发生反应）（　　）
A.A池为电解池
B.C池为原电池
C.A池铜棒上的电极反应为2H＋＋2e－H2↑
D.当A池产生0.05 mol H2时，B池溶液中OH－的浓度为0.2 mol·L－1
2.某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，装置如图所示，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是（　　）
A.反应一段时间后，乙装置中生成的NaOH在铁电极区
B.乙装置中铁电极为阳极，电极反应为Fe－2e－Fe2＋
C.反应一段时间后，丙装置中CuSO4溶液浓度保持不变
D.通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O2－4e－＋2H2O4OH－
知识点三　有关电解的计算
1.计算的原则
（1）阳极失去的电子数　　阴极得到的电子数。
（2）串联电路中通过各电解池的电子总数　　　　。
（3）电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数　　　　。
2.计算的步骤
（1）正确书写电极反应（要注意阳极材料）。
（2）当溶液中有多种离子共存时，要确定离子放电的先后顺序。
（3）最后根据得失电子守恒进行相关的计算。
【探究活动】　
　如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答：
交流讨论
1.电源中X极是正极还是负极？
2.通电5 min时，B中共收集到224 mL（标准状况）气体，溶液体积为200 mL（电解前后溶液的体积变化忽略不计），则通电前CuSO4溶液浓度是多少？
3.若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液中的c（OH－）为多少？
【归纳总结】　
电化学计算的基本思路方法
1.如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂电极，在A池中加入足量的0.05 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入足量的0.1 mol·L－1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是（　　）
A.2∶2∶4∶1 B.1∶1∶2∶1
C.2∶1∶1∶1 D.2∶1∶2∶1
2.按如图所示装置进行实验，并回答下列问题。
当石墨C2极析出224 mL气体（标准状况）时，锌的质量　　　　（填“增加”或“减少”）　　　　g，CuSO4溶液的质量　　　　（填“增加”或“减少”）　　　　g。
能力培养　离子交换膜在电化学中的应用（归纳与论证）
　海水中含有大量Na＋、Cl－及少量Ca2＋、Mg2＋、S，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。
（1）b膜是阳离子交换膜还是阴离子交换膜？
（2）写出阴极电极反应，B极室有什么现象？
（3）淡化工作完成后，A、B、C三室中溶液pH大小关系如何？
【规律方法】
1.离子交换膜的功能、类型和作用
2.解题思路
【迁移应用】
1.电渗析法是海水淡化的方法之一，选择性离子交换膜交错排列构成多层式电渗析槽，工作原理如图所示（a、b为不同离子交换膜）。下列有关说法正确的是（　　）
A.同温同压下，气体体积V（m）∶V（n）＝2∶1
B.a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜
C.X为淡盐水，Y为浓盐水
D.阴极区电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋
2.某科研小组利用惰性电极和离子交换膜对厨房垃圾发酵液进行直流电渗析法处理可得到乳酸（HA），其原理如图所示（图中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子）。下列说法正确的是（　　）
A.电子从电源a极流到c极，从d极流入电源b极
B.离子交换膜N为阳离子交换膜
C.通电后，左室电解质溶液的pH会增大
D.c极发生的电极反应为2H2O－4e－O2↑＋4H＋
1.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
2.以酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.燃料电池工作时，正极反应为O2＋2H2O＋4e－4OH－
B.若a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出
C.若a、b两极均为石墨，在相同条件下，a极产生的气体与电池中消耗的O2的体积相等
D.若a极是铜，b极是铁时，工作一段时间要使右池溶液复原可加入适量的CuO
3.某研究性学习小组利用以下装置探究氯碱工业和铜的精炼的工作原理（X是离子交换膜），下列说法正确的是（　　）
A.甲装置Fe电极和C电极位置可以互换
B.X可以是阳离子交换膜，也可以是阴离子交换膜
C.电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变
D.电解一段时间后去掉X并将C电极换成Mg电极继续通电，则Mg电极的电极反应式为Mg－2e－＋2OH－Mg（OH）2
4.电解法制备Ni（H2PO2）2工作原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.h与外接电源的负极相连，g与外接电源的正极相连
B.h电极的电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑
C.膜a、c是阳离子交换膜，膜b是阴离子交换膜
D.当外电路转移4 mol电子时，电解池两极产生3 mol气体
5.（1）如图1为电解NaCl饱和溶液的实验装置。
写出该电解池中发生反应的总化学方程式：　　　　　　　。
将充分电解后所得的溶液逐滴加入酚酞试液中，观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　。
（2）某同学设计了一种电解法制取Fe（OH）2的实验装置（如图2）。通电后，如图竖直装置下端B极上有大量气泡产生，溶液中产生大量的Fe（OH）2白色沉淀，且较长时间不变色。则装置上端A极电极材料是　　　　（填化学式），B电极上的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　。
第2课时　电解原理的应用
知识点一
1.（2）①Na＋、H＋　Cl－、OH－　②有黄绿色气体生成　有无色气体产生　变红　Cl2　H2　NaOH　2Cl－－2e－Cl2↑　2H2O＋2e－2OH－＋H2↑　③2H2O＋2NaCl2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－　2.（1）粗铜　精铜　（2）①Cu－2e－Cu2＋　②Cu2＋＋2e－Cu　（3）银、金、铂等　3.（1）电解
（2）抗腐蚀　（3）阳极　阴极　镀层金属离子　4.铜片
Cu－2e－Cu2＋　铁钉　Cu2＋＋2e－Cu　CuSO4
探究活动
1.提示：甲、乙构成原电池，a为负极，b为正极；丙是电解池，c为阳极，d是阴极。
2.提示：c电极材料必须为惰性电极，d电极材料为惰性电极或不活泼电极均可，X溶液为饱和食盐水。
3.提示：c电极材料为Ag，d电极材料为铁件，X溶液为AgNO3 溶液。
4.提示：c电极材料为粗铜，d电极材料为纯铜，X溶液为CuSO4溶液。
对点训练
1.C　装置①中用惰性电极电解CuCl2溶液，在阳极上Cl－失去电子被氧化变为Cl2，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑；在阴极上Cu2＋得到电子被还原为单质Cu，阴极的电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，故电解时在阴极上有红色物质析出，A项错误；在装置②电镀铜时，应该使镀层金属铜片与直流电源的正极相连，作阳极；镀件与直流电源的负极连接作阴极，B项错误；在装置③的氢氧燃料电池中，通入燃料H2的电极a为负极，通入O2的电极b为正极，若电解液为KOH溶液，溶液显碱性，则电极a的反应式：H2－2e－＋2OH－2H2O，C项正确；在装置④的金属铜的精炼中，粗铜作阳极，精铜作阴极，阳极上Cu及活动性比Cu强的金属如Zn、Fe等会失去电子变为金属阳离子进入电解质溶液；在阴极上只有Cu2＋得到电子被还原变为单质Cu，由于同一闭合回路中电子转移数目相等，因此电解一段时间后，溶液中CuSO4的浓度会逐渐降低，D项错误。
2.D　根据题图可知，A极为阳极，氯离子在阳极发生氧化反应生成Cl2，故气体X为Cl2，A正确；电解池中阳离子从阳极区向阴极区移动，故Na＋从A极区移向B极区，B正确；使用阳离子交换膜，生成的Cl2在阳极，生成的NaOH在阴极，可避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的纯度，C正确；气体Y为H2，总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，标准状况下每生成22.4 L（1 mol）H2，理论上能产生2 mol NaOH，D不正确。
知识点二
探究活动
1.提示：原电池　电解池
2.提示：负　Zn－2e－Zn2＋
3.提示：有气泡产生，电极附近溶液变红色
对点训练
1.C　Zn和Cu金属活动性相差最大，所以A池为原电池，B池和C池都是电解池，A、B错误；A池中Zn是原电池的负极，其电极反应为Zn－2e－Zn2＋，Cu是原电池的正极，其电极反应为2H＋＋2e－H2↑，C正确；B池中，石墨1是阳极，电极反应为2Cl－－2e－Cl2↑，石墨2是阴极，电极反应为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，当A池产生0.05 mol H2时，转移电子的物质的量为0.1 mol，B池中产生的OH－的物质的量也为0.1 mol，故B池溶液中c（OH－）＝＝0.1 mol·L－1，D错误。
2.A
知识点三
1.（1）＝　（2）相等　（3）相等
探究活动
1.提示：铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。
2.提示：C中铜极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子。由关系式：4e－～O2可知，B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL。但B中共收集到224 mL 气体，说明还有112 mL气体是H2，即Cu2＋全部在阴极放电后，H＋接着放电并产生了112 mL H2，则通过0.01 mol e－时，Cu2＋已完全变为Cu单质。由关系式：2e－～Cu可知，n（Cu2＋）＝0.005 mol，则c（CuSO4）＝＝0.025 mol·L－1。
3.提示：由关系式4e－～4OH－知，A中生成0.02 mol OH－，c（OH－）＝＝0.1 mol·L－1。
对点训练
1.A　由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极；a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2；由得失电子守恒可得关系式：2e－～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比为2∶2∶4∶1。
2.减少　0.65　增加　0.01
解析：当石墨C2极析出224 mL气体，即n（H2）＝0.01 mol 时，电路中转移电子的物质的量为0.01 mol×2＝0.02 mol，由得失电子守恒可知，锌极有0.01 mol Zn溶解，即Zn极质量减少0.01 mol×65 g·mol－1＝0.65 g；铜极上有0.01 mol Cu析出，即CuSO4溶液质量增加0.01 mol×（65 g·mol－1－64 g·mol－1）＝0.01 g。
能力培养
（1）提示：阴极上是阳离子发生反应，故b膜为阳离子交换膜。
（2）提示：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。B极室生成的OH－与Mg2＋、Ca2＋结合成少量白色沉淀。
（3）提示：A室中Cl－失去电子生成Cl2，部分Cl2溶于水使溶液呈酸性，B室溶液呈碱性，C室溶液呈中性，故pH大小为pHA＜pHC＜pHB。
迁移应用
1.C　阴极生成氢气、阳极生成氯气，所以m是氯气、n是氢气，同温同压下，气体体积V（m）∶V（n）＝1∶1，A错误；阴离子向阳极移动、阳离子向阴极移动，所以a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，B错误；X中的离子向Y中移动，所以X为淡盐水、Y为浓盐水，C正确；阴极发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，D错误。
2.D　电子从电源负极（b极）流到阴极（d极），从阳极（c极）流入电源正极（a极），A项错误；由题图可知，右室加入垃圾发酵液，在浓缩室得到浓HA溶液，说明右室中的阴离子（A－）通过离子交换膜N（阴离子交换膜）进入浓缩室，d极为阴极，发生的电极反应为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，c极为阳极，发生的电极反应为2H2O－4e－4H＋＋O2↑，生成H＋，左室电解质溶液的pH减小，生成的H＋通过离子交换膜M（阳离子交换膜）进入浓缩室，B、C项错误，D项正确。
【随堂演练】
1.C　铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。
2.C　题给燃料电池是在酸性电解质中工作，所以正极反应为O2＋4e－＋4H＋2H2O，A错误；a极与燃料电池正极相连，a极为电解池阳极，b极与燃料电池负极相连，b极为电解池阴极，所以应该是a极逐渐溶解，b极上析出Cu，B错误；电解CuSO4溶液时，a极产生的气体为O2，产生1 mol O2需转移4 mol电子，此时燃料电池消耗1 mol O2，在相同条件下二者的体积相等，C正确；a极是铜，b极是铁时，工作一段时间CuSO4溶液的浓度基本不变，不需要加CuO，D错误。
3.D　乙池为铜的精炼，则粗铜作阳极，精铜作阴极；电源的右侧与粗铜相连，为电池的正极，左侧为负极，所以甲池的Fe电极为阴极，C电极为阳极。甲装置的Fe电极为阴极，C电极为阳极，若将Fe电极和C电极位置互换，则Fe电极作阳极，通电后，阳极Fe失电子生成Fe2＋进入溶液，溶液中的Cl－就不可能在阳极失电子生成Cl2，同样，阴极区可能会生成Fe（OH）2沉淀，难以得到NaOH，达不到氯碱工业生产的目的，A项错误；电池工作时，C电极上Cl－失电子生成Cl2，Fe电极上水提供的氢离子得电子生成氢气和氢氧根离子，则阳极区的Na＋透过离子交换膜进入左侧Fe电极附近，故此膜是阳离子交换膜，B项错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等，它们在阳极失去电子被氧化，阳极主要反应为Cu－2e－Cu2＋，其他电极反应式有：Zn－2e－Zn2＋、Fe－2e－Fe2＋等；比铜不活泼的有Ag、Pt、Au等成为阳极泥；电解液为硫酸铜溶液，纯净的金属铜作阴极，阴极上Cu2＋得到电子被还原为Cu，阴极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，则按得失电子守恒，阳极溶解的铜的物质的量小于阴极析出的铜的物质的量，则电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度变小，C项错误；电解一段时间后去掉X并将C电极换成Mg电极继续通电，则Fe电极为阴极，水提供的氢离子得电子生成氢气和氢氧根离子，Mg电极为阳极、镁失电子生成Mg2＋，与溶液中的OH－反应生成Mg（OH）2沉淀，电极反应式为Mg－2e－＋2OH－Mg（OH）2，D项正确。
4.D　电解法制备Ni（H2PO2）2，Ni电极发生氧化反应生成Ni2＋，Ni作阳极，Ni2＋向右移动通过a膜进入产品室，H2P通过b膜进入产品室生成产品Ni（H2PO2）2，Na＋向右移动，通过c膜进入阴极室生成氢氧化钠。电解法制备Ni（H2PO2）2，Ni发生氧化反应，Ni作阳极，g接外电源正极，h与外接电源的负极相连，A项正确；h电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，B项正确；Ni2＋向右移动通过a膜进入产品室，H2P通过b膜进入产品室，Na＋向右移动，通过c膜进入阴极室生成氢氧化钠，膜a、c为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，C项正确；Ni电极为阳极，发生Ni－2e－Ni2＋，不产生气体，h为阴极，发生2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，当外电路转移4 mol电子时，产生2 mol气体，D项错误。
5.（1）NaCl＋H2ONaClO＋H2↑　先变红后褪色
（2）Fe　2H2O＋2e－2OH－＋H2↑
解析：（1）由于阳极是惰性电极，则电解饱和NaCl溶液的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，生成的Cl2与NaOH溶液发生反应：Cl2＋2NaOHNaCl＋NaClO＋H2O，故总反应方程式为NaCl＋H2ONaClO＋H2↑，酚酞试液遇NaOH显红色后被NaClO氧化而褪色。（2）电解法制备Fe（OH）2时，采用金属Fe作阳极，其电极反应为Fe－2e－Fe2＋；阴极的电极反应为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，阴极生成的OH－与Fe2＋结合成Fe（OH）2沉淀。故B应为阴极，阴极的电极反应为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，A电极则是铁作阳极，电极反应为Fe－2e－Fe2＋。
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第2课时　电解原理的应用
1.认识电解在实现物质转化中的具体应用。
2.能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题。
学习目标
目 录
知识点一　电解原理的应用
知识点二 串联装置分析
能力培养 离子交换膜在电化学中的应用（归纳与论证）
随堂演练
课时作业
知识点三 有关电解的计算
知识点一　
电解原理的应用
1. 电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气
（1）装置
（2）原理
①离子移动方向
②电极反应及现象
电极 阳极 阴极
现象 ；溶液中滴加酚酞
后
产物 检验 用湿润的淀粉-KI试纸检
验，试纸变蓝，说明
是 收集气体做爆鸣实验，有爆鸣声，说明
是 ；酚酞变红说明有 生
成
电极 反应
有黄绿色气体生成
有无色气体产生　
变红
Cl2　
H2　
NaOH　
2Cl－－2e－ Cl2↑
2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑
③电解食盐水的总反应
化学方程式： ；
离子方程式： 。
2H2O＋2NaCl　 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　
2Cl－＋2H2O　 H2↑＋Cl2↑＋2OH－　
2. 铜的电解精炼
（1）装置
①阳极： （主要反应），其他反应：比铜活泼的金
属发生的电极反应有Zn－2e－ Zn2＋、Fe－2e－ Fe2＋、Ni－2e－
Ni2＋等。
②阴极： ，其他离子：H＋、Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋等
留在溶液中。
Cu－2e－ Cu2＋　
Cu2＋＋2e－ Cu　
（2）电极反应
（3）阳极泥
铜的电解精炼过程中 不如铜活泼的金属在电解过程中不
发生氧化反应，最终沉积在电解池的底部，与其他不溶性杂质混在一起形
成阳极泥。
银、金、铂等　
3. 电镀
（1）定义
应用 原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。
（2）目的
提高金属的 能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。
（3）电镀池构成
镀层金属（或惰性电极）用作 材料，镀件用作 材料，含
有 的盐溶液做电镀液。
电解　
抗腐蚀　
阳极　
阴极　
镀层金属离子　
4. 根据电解原理，设计在铁钉上镀铜的实验装置
电镀 原理 阳极：镀层金属 电极反应
阴极：镀件
电镀液 溶液 电镀 装置 铜片
Cu－2e－ Cu2＋
铁钉
电极反应
Cu2＋＋2e－ Cu
CuSO4
【探究活动】　
电解在生产、生活中的应用越来越广泛。实验室中模拟电解原理在化
工生产中的应用，实验装置如图，装置闭合开关K时，电流计的指针将
发生偏转。
交流讨论
1. a、b、c、d电极名称分别是什么？
提示：甲、乙构成原电池，a为负极，b为正极；丙是电解池，c为阳极，d
是阴极。
2. 若模拟氯碱工业生产烧碱、氯气和氢气，如何选择电极材料和电解
质溶液？
提示：c电极材料必须为惰性电极，d电极材料为惰性电极或不活泼电极均
可，X溶液为饱和食盐水。
3. 若模拟电镀生产，在铁件上镀一层金属银，如何选择电极材料及电解质
溶液？
提示：c电极材料为Ag，d电极材料为铁件，X溶液为AgNO3 溶液。
4. 若模拟电解精炼铜，如何选用电极材料和电解质溶液？
提示：c电极材料为粗铜，d电极材料为纯铜，X溶液为CuSO4溶液。
【归纳总结】　
1. 氯碱工业——离子交换膜法制烧碱
（1）原理
使用的阳离子交换膜只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允
许H＋、Na＋通过，而Cl－、OH－和两极产物H2和Cl2无法通过，防止阳极产
物Cl2和阴极产物H2相混合而导致爆炸，避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应
而影响烧碱纯度。
（2）装置
（3）当接通电源后，在电场的作用下，Cl－和OH－移向阳极，Na＋和H＋移
向阴极，电极反应分别为
阳极：2Cl－－2e－ Cl2↑
阴极：2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑
总反应为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2. 电镀与电解精炼
电镀 电解精炼
定义 应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金 利用电解原理提纯金属
举例 以铁上镀锌为例 以精炼铜为例
装置
电镀 电解精炼
形成 条件 ①镀层金属做阳极，镀件
做阴极； ②电镀液是含有镀层金属
离子的盐溶液； ③直流电源； ④形成闭合回路 ①不纯金属做阳极，纯金属做阴
极；
②含该金属离子的可溶性盐溶液做
电解质溶液；
③直流电源；
④形成闭合回路
电镀 电解精炼
电极 反应
离子导
体浓度
变化 离子导体成分及浓度不变 c（Cu2＋）减小，比铜活泼的金属
变成金属阳离子进入溶液
3. 电冶金
（1）电冶金的本质
使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程：Mn＋＋ne－ M。
（2）电冶金常用方法
①电解熔融氯化钠制取钠；
②电解熔融氯化镁制取镁；
③电解熔融氧化铝（溶解在熔化的Na3AlF6中）制取铝。
名师点拨
（1）粗铜中含Zn、Fe、Ag等杂质，同时间段内两电极质量改变不相等，
但两电极通过的电量相等。
（2）电解过程中，阴离子浓度不变，Cu2＋的浓度减小，Fe2＋、Zn2＋、Ni2
＋的浓度增大。
（3）电镀的特点：“一多、一少、一不变”。
①“一多”：指阴极上有镀层金属沉积；
②“一少”：指阳极上有镀层金属溶解；
③“一不变”：指电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。
1. （2025·江苏苏州高二检测）提供几组常见的实验装置示意图，下列有
关叙述正确的是（　　）
A. 装置①中阳极上有红色物质析出
B. 装置②中的铜片应与直流电源的负极相连
D. 装置④中，CuSO4溶液的浓度始终不变
下列有关叙述正确的是（　　）
√
解析：　装置①中用惰性电极电解CuCl2溶液，在阳极上Cl－失去电子被
氧化变为Cl2，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－ Cl2↑；在阴极上Cu2＋得
到电子被还原为单质Cu，阴极的电极反应式为Cu2＋＋2e－ Cu，故电解
时在阴极上有红色物质析出，A项错误；在装置②电镀铜时，应该使镀层
金属铜片与直流电源的正极相连，作阳极；镀件与直流电源的负极连接作
阴极，B项错误；在装置③的氢氧燃料电池中，通入燃料H2的电极a为负
极，通入O2的电极b为正极，若电解液为KOH溶液，溶液显碱性，则电极a
的反应式：H2－2e－＋2OH－ 2H2O，C项正确；在装置④的金属铜的精
炼中，粗铜作阳极，精铜作阴极，阳极上Cu及活动性比Cu强的金属如Zn、
Fe等会失去电子变为金属阳离子进入电解质溶液；在阴极上只有Cu2＋得到电子被还原变为单质Cu，由于同一闭合回路中电子转移数目相等，因此电解一段时间后，溶液中CuSO4的浓度会逐渐降低，D项错误。
2. 传统的石棉隔膜法电解饱和食盐
水因电耗高、污染严重，已逐步被
综合能耗低、污染小的新型离子交
换膜法所取代，用阳离子交换膜法
电解食盐水制浓烧碱溶液的流程如图所示。下列有关说法不正确的是（　）
A. A极为阳极，Cl－发生氧化反应生成的气体X为Cl2
B. 溶液中Na＋通过阳离子交换膜从A极区移向B极区
C. 使用阳离子交换膜可避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的
纯度
D. 标准状况下，每生成22.4 L气体Y，理论上能产生1 mol NaOH
√
解析：　根据题图可知，A极为阳极，氯离子在阳极发生氧化反应生成
Cl2，故气体X为Cl2，A正确；电解池中阳离子从阳极区向阴极区移动，故
Na＋从A极区移向B极区，B正确；使用阳离子交换膜，生成的Cl2在阳极，
生成的NaOH在阴极，可避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的
纯度，C正确；气体Y为H2，总反应为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋
Cl2↑，标准状况下每生成22.4 L（1 mol）H2，理论上能产生2 mol NaOH，
D不正确。
知识点二
串联装置分析
【探究活动】　
　按如图所示装置进行实验，并回答下列问题：
交流讨论
1. 判断装置的名称：A池为 　　，B池为 　　。
提示：原电池　电解池
2. 锌极为 　　极，其电极反应
为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
提示：负　Zn－2e－ Zn2＋
3. 石墨C2附近发生的实验现象
为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
提示：有气泡产生，电极附近溶液变红色
【归纳总结】　
　多池串联装置中（无外接直流电源）电池类型的判断方法
（1）直接判断
非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中为原电池，则其
他装置为电解池。如图：A为原电池，B为电解池。
（2）根据电池中的电极材料和电解质溶液判断
原电池一般是两种不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒电极；而电
解池一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的
电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材
料一般不能和电解质溶液自发反应。如图：B为原电池，A为电解池。
（3）根据电极反应现象判断
在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。
如图，若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄
绿色气体，则乙是原电池，D是正极，C是负极，甲是电解池，A是阳
极，B是阴极。
1. 在A、B、C三只烧杯中盛放稀硫酸、氯化钠溶液和硝酸银溶液各1 000
mL。根据如图判断下列说法中正确的是（假设溶液的体积变化忽略不计，
两极产物不发生反应）（　　）
A. A池为电解池
B. C池为原电池
D. 当A池产生0.05 mol H2时，B池溶液中OH－的浓度为0.2 mol·L－1
√
解析：　Zn和Cu金属活动性相差最大，所以A池为原电池，B池和C池都
是电解池，A、B错误；A池中Zn是原电池的负极，其电极反应为Zn－2e－
Zn2＋，Cu是原电池的正极，其电极反应为2H＋＋2e－ H2↑，C正
确；B池中，石墨1是阳极，电极反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，石墨2是阴
极，电极反应为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑，当A池产生0.05 mol H2时，
转移电子的物质的量为0.1 mol，B池中产生的OH－的物质的量也为0.1
mol，故B池溶液中c（OH－）＝ ＝0.1 mol·L－1，D错误。
2. 某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，装置如图所示，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是（　　）
A. 反应一段时间后，乙装置中生成的NaOH在铁电极区
C. 反应一段时间后，丙装置中CuSO4溶液浓度保持不变
√
解析：
知识点三
有关电解的计算
1. 计算的原则
（1）阳极失去的电子数 阴极得到的电子数。
（2）串联电路中通过各电解池的电子总数 。
（3）电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数 。
2. 计算的步骤
（1）正确书写电极反应（要注意阳极材料）。
（2）当溶液中有多种离子共存时，要确定离子放电的先后顺序。
（3）最后根据得失电子守恒进行相关的计算。
＝　
相等　
相等　
【探究活动】　
　如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答：
交流讨论
1. 电源中X极是正极还是负极？
提示：铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。
2. 通电5 min时，B中共收集到224 mL（标准状况）气体，溶液体积为
200 mL（电解前后溶液的体积变化忽略不计），则通电前CuSO4溶液
浓度是多少？
提示：C中铜极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电
子。由关系式：4e－～O2可知，B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL。
但B中共收集到224 mL 气体，说明还有112 mL气体是H2，即Cu2＋全部在阴
极放电后，H＋接着放电并产生了112 mL H2，则通过0.01 mol e－时，Cu2＋
已完全变为Cu单质。由关系式：2e－～Cu可知，n（Cu2＋）＝0.005 mol，
则c（CuSO4）＝ ＝0.025 mol·L－1。
3. 若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液中的c（OH－）为
多少？
提示：由关系式4e－～4OH－知，A中生成0.02 mol OH－，c（OH－）＝
＝0.1 mol·L－1。
【归纳总结】　
电化学计算的基本思路方法
1. 如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂电极，在A池中加入足量的
0.05 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入足量的0.1 mol·L－1的AgNO3溶液，
进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是（　　）
A. 2∶2∶4∶1 B. 1∶1∶2∶1
C. 2∶1∶1∶1 D. 2∶1∶2∶1
√
解析：　由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极；a极上析出Cu，b
极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2；由得失电子守恒可得关系
式：2e－～Cu～Cl2～2Ag～ O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出的物质
的物质的量之比为2∶2∶4∶1。
2. 按如图所示装置进行实验，并回答下列问题。
当石墨C2极析出224 mL气体（标准状况）时，锌的质量 （填“增
加”或“减少”） g，CuSO4溶液的质量 （填“增加”或
“减少”） g。
减少
0.65
增加
0.01
解析：当石墨C2极析出224 mL气体，即n（H2）＝0.01 mol 时，电路中转
移电子的物质的量为0.01 mol×2＝0.02 mol，由得失电子守恒可知，锌极
有0.01 mol Zn溶解，即Zn极质量减少0.01 mol×65 g·mol－1＝0.65 g；铜极
上有0.01 mol Cu析出，即CuSO4溶液质量增加0.01 mol×（65 g·mol－1－64
g·mol－1）＝0.01 g。
能力培养
离子交换膜在电化学中的应用（归纳与论证）
　海水中含有大量Na＋、Cl－及少量Ca2＋、Mg2＋、S ，用电渗析法对该
海水样品进行淡化处理，如图所示。
（1）b膜是阳离子交换膜还是阴离子交换膜？
提示：阴极上是阳离子发生反应，故b膜为阳离子交换膜。
（2）写出阴极电极反应，B极室有什么现象？
提示：2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－。B极室生成的OH－与Mg2＋、Ca2＋结
合成少量白色沉淀。
（3）淡化工作完成后，A、B、C三室中溶液pH大小关系如何？
提示：A室中Cl－失去电子生成Cl2，部分Cl2溶于水使溶液呈酸性，B室溶
液呈碱性，C室溶液呈中性，故pH大小为pHA＜pHC＜pHB。
【规律方法】
1. 离子交换膜的功能、类型和作用
2. 解题思路
【迁移应用】
1. 电渗析法是海水淡化的方法之一，选择性离子交换膜交错排列构成多层式电渗析槽，工作原理如图所示（a、b为不同离子交换膜）。下列有关说法正确的是（　　）
A. 同温同压下，气体体积V（m）∶V（n）＝2∶1
B. a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜
C. X为淡盐水，Y为浓盐水
√
解析：　阴极生成氢气、阳极生成氯气，所以m是氯气、n是氢气，同温
同压下，气体体积V（m）∶V（n）＝1∶1，A错误；阴离子向阳极移
动、阳离子向阴极移动，所以a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，B错
误；X中的离子向Y中移动，所以X为淡盐水、Y为浓盐水，C正确；阴极
发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，D错误。
2. 某科研小组利用惰性电极和离子交换膜对厨房垃圾发酵液进行直流电渗
析法处理可得到乳酸（HA），其原理如图所示（图中HA表示乳酸分子，
A－表示乳酸根离子）。下列说法正确的是（　　）
A. 电子从电源a极流到c极，从d极流入电源b极
B. 离子交换膜N为阳离子交换膜
C. 通电后，左室电解质溶液的pH会增大
√
解析：　电子从电源负极（b极）流到阴极（d极），从阳极（c极）流入
电源正极（a极），A项错误；由题图可知，右室加入垃圾发酵液，在浓缩
室得到浓HA溶液，说明右室中的阴离子（A－）通过离子交换膜N（阴离
子交换膜）进入浓缩室，d极为阴极，发生的电极反应为2H2O＋2e－
2OH－＋H2↑，c极为阳极，发生的电极反应为2H2O－4e－ 4H＋＋O2↑，
生成H＋，左室电解质溶液的pH减小，生成的H＋通过离子交换膜M（阳离
子交换膜）进入浓缩室，B、C项错误，D项正确。
随堂演练
1. 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
D. 当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
解析：　铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋
e－ Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳
极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。
√
2. 以酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示。下列说法正
确的是（　　）
B. 若a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出
C. 若a、b两极均为石墨，在相同条件下，a极产生的气体与电池中消耗的O2的体积相等
D. 若a极是铜，b极是铁时，工作一段时间要使右池溶液复原可加入适量的CuO
√
解析：　题给燃料电池是在酸性电解质中工作，所以正极反应为O2＋4e－
＋4H＋ 2H2O，A错误；a极与燃料电池正极相连，a极为电解池阳极，b
极与燃料电池负极相连，b极为电解池阴极，所以应该是a极逐渐溶解，b极
上析出Cu，B错误；电解CuSO4溶液时，a极产生的气体为O2，产生1 mol
O2需转移4 mol电子，此时燃料电池消耗1 mol O2，在相同条件下二者的体
积相等，C正确；a极是铜，b极是铁时，工作一段时间CuSO4溶液的浓度基
本不变，不需要加CuO，D错误。
3. 某研究性学习小组利用以下装置探究氯碱工业和铜的精炼的工作原理
（X是离子交换膜），下列说法正确的是（　　）
A. 甲装置Fe电极和C电极位置可以互换
B. X可以是阳离子交换膜，也可以是阴离子交换膜
C. 电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变
√
解析：　乙池为铜的精炼，则粗铜作阳极，精铜作阴极；电源的右侧
与粗铜相连，为电池的正极，左侧为负极，所以甲池的Fe电极为阴
极，C电极为阳极。甲装置的Fe电极为阴极，C电极为阳极，若将Fe电
极和C电极位置互换，则Fe电极作阳极，通电后，阳极Fe失电子生成
Fe2＋进入溶液，溶液中的Cl－就不可能在阳极失电子生成Cl2，同样，
阴极区可能会生成Fe（OH）2沉淀，难以得到NaOH，达不到氯碱工业
生产的目的，A项错误；电池工作时，C电极上Cl－失电子生成Cl2，Fe
电极上水提供的氢离子得电子生成氢气和氢氧根离子，则阳极区的Na
＋透过离子交换膜进入左侧Fe电极附近，故此膜是阳离子交换膜，B项
错误；
电解精炼铜时，粗铜作阳极，粗铜中比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等，它
们在阳极失去电子被氧化，阳极主要反应为Cu－2e－ Cu2＋，其他
电极反应式有：Zn－2e－ Zn2＋、Fe－2e－ Fe2＋等；比铜不活
泼的有Ag、Pt、Au等成为阳极泥；电解液为硫酸铜溶液，纯净的金属
铜作阴极，阴极上Cu2＋得到电子被还原为Cu，阴极反应式为Cu2＋＋2e
－ Cu，则按得失电子守恒，阳极溶解的铜的物质的量小于阴极析
出的铜的物质的量，则电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度变小，C项错
误；电解一段时间后去掉X并将C电极换成Mg电极继续通电，则Fe电极为阴极，水提供的氢离子得电子生成氢气和氢氧根离子，Mg电极为阳极、镁失电子生成Mg2＋，与溶液中的OH－反应生成Mg（OH）2沉淀，电极反应式为Mg－2e－＋2OH－ Mg（OH）2，D项正确。
4. 电解法制备Ni（H2PO2）2工作原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A. h与外接电源的负极相连，g与外接电源的正极相连
C. 膜a、c是阳离子交换膜，膜b是阴离子交换膜
D. 当外电路转移4 mol电子时，电解池两极产生3 mol气体
√
解析：　电解法制备Ni（H2PO2）2，Ni电极发生氧化反应生成Ni2＋，Ni
作阳极，Ni2＋向右移动通过a膜进入产品室，H2P 通过b膜进入产品室生
成产品Ni（H2PO2）2，Na＋向右移动，通过c膜进入阴极室生成氢氧化钠。
电解法制备Ni（H2PO2）2，Ni发生氧化反应，Ni作阳极，g接外电源正
极，h与外接电源的负极相连，A项正确；h电极为阴极，发生还原反应，
电极反应式为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑，B项正确；Ni2＋向右移动通过a
膜进入产品室，H2P 通过b膜进入产品室，Na＋向右移动，通过c膜进入
阴极室生成氢氧化钠，膜a、c为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，C项
正确；Ni电极为阳极，发生Ni－2e－ Ni2＋，不产生气体，h为阴极，发生2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑，当外电路转移4 mol电子时，产生2 mol气体，D项错误。
5. （1）如图1为电解NaCl饱和溶液的实验装置。
写出该电解池中发生反应的总化学方程式：
。
将充分电解后所得的溶液逐滴加入酚酞试液中，观察到的现象是
。
NaCl＋H2O　 NaClO＋
H2↑
先变红
后褪色
解析：由于阳极是惰性电极，则电解饱和NaCl溶液的化学方程式为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，生成的Cl2与NaOH溶液
发生反应：Cl2＋2NaOH NaCl＋NaClO＋H2O，故总反应方程式
为NaCl＋H2O NaClO＋H2↑，酚酞试液遇NaOH显红色后被
NaClO氧化而褪色。
（2）某同学设计了一种电解法制取Fe（OH）2的实验装置（如图2）。通
电后，如图竖直装置下端B极上有大量气泡产生，溶液中产生大量的Fe
（OH）2白色沉淀，且较长时间不变色。则装置上端A极电极材料
是 （填化学式），B电极上的电极反应为
。
Fe
2H2O＋2e－ 2OH－＋
H2↑
解析：电解法制备Fe（OH）2时，采用金属Fe作阳极，其电极反应为Fe－2e－ Fe2＋；阴极的电极反应为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑，阴极生成的OH－与Fe2＋结合成Fe（OH）2沉淀。故B应为阴极，阴极的电极反应为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑，A电极则是铁作阳极，电极反应为Fe－2e－ Fe2＋。
课时作业
1. 下列描述中，不符合生产实际的是（　　）
A. 电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B. 电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C. 电解饱和食盐水制烧碱，用阳离子交换膜
D. 在镀件上电镀锌，用锌作阳极
解析：电解池的阳极上失去电子发生氧化反应、阴极上得到电子发生还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生反应：Fe－2e－ Fe2＋，阳极损耗严重且时间稍长后Fe2＋会移动到阴极上发生反应： Fe2＋＋2e－ Fe，使得到的Al不纯。
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√
2. 电解原理的应用主要有三种：一是氯碱工业、二是电解精炼铜、三是电
镀。下列关于这三个工业生产的描述中正确的是（　　）
A. 铁钉镀铜时铁钉与电源的正极相连
B. 氯碱工业和电解精炼铜中，阳极都是氯离子放电生成氯气
C. 在氯碱工业中，电解池中阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生
D. 电解精炼铜时，应用粗铜作阳极、精铜作阴极，可溶性铜盐的溶液作
电解质溶液
√
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解析：　向铁钉上镀铜时，镀件铁钉连接直流电源的负极，镀层金属连
接在电源的正极上，A项错误；在氯碱工业中，阳极是Cl－放电生成氯气，
电解精炼铜时，阳极主要是铜失去电子，生成Cu2＋，B项错误；在氯碱工
业中，电解池的阴极反应为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，故阴极上生成H2
和NaOH，C项错误；电解精炼铜时，应用粗铜作阳极、精铜作阴极，可溶
性铜盐的溶液作电解质溶液，D项正确。
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3. （2025·福建福州高二质检）用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法中正确的是（　　）
B. 若要实现铁上镀铜，则a极是铁，b极是铜
C. 若要实现电解精炼粗铜，则a极发生氧化反应，b极上有铜析出
D. a、b两极均是石墨，当电池中消耗22.4 L（标准状况）H2时，a极析出
64 g铜
√
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解析：碱性氢氧燃料电池工作时负极反应为H2－2e－＋2OH－ 2H2O，A错误；若要实现铁上镀铜，镀层金属应为电解池的阳极，则a极是铜，b极是铁，B错误；若要实现电解精炼粗铜，则a极为粗铜，连接原电池的正极，发生氧化反应，b极为电解池的阴极，发生Cu2＋＋2e－ Cu，则b极上有铜析出，C正确；a、b两极均是石墨时，在相同条件下当电池中消耗22.4 L（标准状况）H2时，根据电极反应式：H2－2e－＋2OH－ 2H2O，可知转移2 mol电子，则b极析出铜1 mol，即64 g，D错误。
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4. 利用废旧锂电池中LiMn2O4制备MnO2的装置如图所示，下列说法错误的
是（　　）
A. 电极A为阴极
C. LiMn2O4中的Mn元素转移到了MnO2中
D. Mn2＋和H＋的迁移方向相同
√
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解析：　电极A为与直流电源负极相连的阴极，A项正确；电极B为
阳极，水分子作用下，锰离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧
化锰和氢离子，电极反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－ MnO2＋4H＋，
B项正确；电解的总反应方程式为2LiMn2O4＋4H＋ 2Li＋＋Mn2
＋＋3MnO2＋2H2O，LiMn2O4中的Mn元素转移到了MnO2和Mn2＋中，
C项错误；电解池中阳离子移向阴极，Mn2＋和H＋的迁移方向相同，都
向阴极移动，D项正确。
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5. 用含少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液，
电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则（　　）
A. 电解液质量增加x g
B. 阴极质量增加x g
C. 阴极质量增加b g，b＞x
D. 阴极质量增加b g，b＜x
√
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解析：　由于粗铜中含有Zn和Ag，在电解过程中阳极先是锌失去电子，
然后是铜失去电子，Ag沉积在电解池底部形成阳极泥；而阴极一直是铜析
出。在电解过程中，两极得失电子相等，所以溶解的锌和铜的物质的量之
和等于析出的铜的物质的量，但由于M（Zn）＞M（Cu），且还有一部
分Ag要形成阳极泥，所以阳极减少的金属的质量大于阴极析出铜的质量，
即b＜x，所以B、C项错误，D项正确；若阴极析出铜的质量为b g，阳极
形成阳极泥的Ag的质量为m g，则电解质溶液增加的质量为（x－m－b）
g，A项错误。
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6. 电解降解法可用于治理水体的硝酸盐污染，将N 降解成N2的电解装
置如图所示。下列说法正确的是（　　）
A. 电源的正极为b
B. 电解时H＋从膜右侧迁移到膜左侧
D. 若转移的电子数为1.204×1024，生成N2的质量为 5.6 g
√
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解析：　A项，Ag-Pt电极作阴极，连接电源负极，则b为电源的负极，错
误；B项，阳离子向阴极移动，故质子应是由膜左侧向膜右侧迁移，错
误；C项，由图中信息知，在Ag-Pt电极上，N →N2，N元素由＋5价降
低为0价，则此电极为阴极，在该电极上，N 在酸性溶液中得到电子生
成N2和H2O，电极反应为2N ＋12H＋＋10e－ N2↑＋6H2O，错误；D
项，根据N原子守恒可得关系式：2N ～N2～10e－，转移电子数为
1.204×1024，即转移2 mol 电子时，生成N2的物质的量为0.2 mol，其质量
为5.6 g，正确。
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7. 研究表明许多疾病，包括基因突变（癌变、动脉硬化等）和生物机体中
毒等，可能是一氧化氮的释放或调节不正常引起的。用间接电化学法可对
NO进行无害化处理，其原理如图所示（质子膜允许H＋和H2O通过），下
列相关判断错误的是（　　）
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A. 该装置工作时，H＋从右室移向左室
C. 吸收塔中每消耗2 mol NO，有4 mol H＋通过质子膜
D. 每处理1 mol NO，电解池将产生11.2 L O2
下列相关判断错误的是（　　）
√
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解析：电极Ⅱ中H2O失去电子生成O2和H＋，连接电源正极，为阳极；电极Ⅰ得到电子，将HS 转化为S2 ，连接电源负极为阴极。电解池中H＋通过质子膜从右室移向左室，A项正确；在电极Ⅰ上HS 获得电子生成S2 ，则电极Ⅰ为阴极，接电源负极，电极反应式为2HS ＋2H＋＋2e－ S2 ＋2H2O，B项正确；吸收塔中方程式为2S2 ＋2NO＋2H2O N2＋4HS ， 吸收塔中每消耗2 mol NO，转移4 mol电子，有4 mol H＋通过质子膜，C项正确；未说标况，无法计算氧气体积，D项错误。
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8. 煤电解脱硫装置如图，下列说法错误的是（　　）
A. a为正极
C. 电解开始时，观察到阴极石墨棒上有无色气体产生
D. 理论上，电路中每转移15 mol e－，可处理1 mol FeS2
√
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解析：　从图中可以看出，在左侧石墨电极，Mn2＋转化为Mn3＋，则此电
极为阳极，a电极为正极；b电极为负极，与它相连的右侧的石墨电极为阴
极。由箭头指示的方向，可确定电解质溶液中发生的反应为FeS2＋15Mn3＋
＋8H2O Fe3＋＋15Mn2＋＋2S ＋16H＋； a电极为电源的正极，A正
确；阴极为右侧的石墨电极，电极反应为2H＋＋2e－ H2↑，B错误，C
正确；从溶液中发生的反应FeS2＋15Mn3＋＋8H2O Fe3＋＋15Mn2＋＋
2S ＋16H＋，可以得出关系式：FeS2～15e－，则理论上，电路中每转移
15 mol e－，可处理1 mol FeS2，D正确。
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9. 利用氢氧燃料电池，以镍、铁做电极电解NaOH溶液制备高铁酸钠（Na2FeO4，其在浓碱中稳定存在）的装置如图所示。已知固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下能传导O2－。下列说法正确的是（　　）
C. 理论上，固体电解质中每迁移3 mol O2－，可以制得1 mol Na2FeO4
D. 为提高Na2FeO4的产率，应使用阳离子交换膜
√
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解析：电解池中阳极上Fe失电子生成Fe ，阴极上H2O得电子生成H2，根据题图可知，电解池中电极c上产生的气体进入燃料电池中，该气体是氢气，燃料电池中，氢气通至负极，氧气通入正极，则电极c为阴极、电极d为阳极、电极b为负极、电极a为正极。燃料电池中，固体电解质可传导O2－，则电极b的电极反应式为H2＋O2－－2e－ H2O，A项错误；电极d为阳极，电极材料是铁，电极反应式为Fe－6e－＋8OH－ Fe ＋4H2O，B项错误；固体电解质中每迁移3 mol O2－，外电路转移6 mol电子，根据得失电子守恒可知，理论上可以制得1 mol Na2FeO4，C项正确；阳极消耗氢氧根离子，需要补充氢氧根离子，则应使用阴离子交换膜，D项错误。
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10. （2025·湖南邵阳高二检测）利用CH4燃料电池电解制备Ca（H2PO4）2
并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法错误的是（　　）
B. A膜为阳离子交换膜，C膜为阴离子交换膜
C. 可用铁电极替换石墨Ⅱ电极
D. a极上通入标准状况下2.24 L甲烷，阳极室Ca2＋减少0.4 mol
√
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解析：CH4燃料原电池中，甲烷失电子发生氧化反应，所以通入燃料CH4的a极为负极，通入氧化剂氧气的b极为原电池的正极，电池的总反应式为CH4＋2O2 CO2＋2H2O，与电源的正极相连接的为电解池的阳极，可知石墨Ⅰ为阳极，在阳极氯离子放电，则电极反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，电解池中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，则A膜应为阳离子交换膜，石墨Ⅱ为阴极，阴极附近氢离子放电生成氢气，氢氧根离子浓度增大，结合钠离子生成氢氧化钠，则C膜为阳离子交换膜。a极通入甲烷是负极，发生氧化反应，电极反应：CH4－8e－＋4O2－ CO2＋2H2O，A项正确；
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利用CH4燃料电池电解制备Ca（H2PO4）2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，
阳极室的电极反应式为2Cl－－2e－ Cl2↑，则阳极室内钙离子向产品室
移动，A膜为阳离子交换膜，阴极室的电极反应式为2H2O＋2e－ 2OH－
＋H2↑，则原料室内钠离子向阴极室移动，C膜为阳离子交换膜，B项错误；
电解池中阴极的电极不参与反应，溶液中的离子放电，因此可用铁电极替
换阴极的石墨电极，C项正确；a极上通入标准状况下2.24 L甲烷，物质的
量为0.1 mol，根据电极反应：CH4－8e－＋4O2－ CO2＋2H2O，可知转
移电子为0.8 mol，根据得失电子守恒、电荷守恒可知，内外电路即阳极室
Ca2＋减少0.4 mol，D项正确。
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11. 电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，其中a
为电解质溶液，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回
答以下问题：
（1）X的电极名称是 （填“阳极”或“阴极”）。
解析：X与电源的负极相连，为阴极。
阴极
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（2）若X、Y都是惰性电极。a是饱和食盐水，实验开始时，同时在两边各
滴入几滴酚酞溶液，一段时间后，Y的电极反应式为 。
解析：Y连接电源的正极，故为电解池的阳极，发生氧化反应：2Cl－－2e－ Cl2↑。
2Cl－－2e－ Cl2↑
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（3）若X、Y都是惰性电极，a是CuSO4溶液，电解一段时间后，阳极上产
生气体的体积为0.224 L（标准状况下），则阴极上析出金属的质量
为 g。
解析：阳极反应为2H2O－4e－ O2↑＋4H＋，则生成标准状况下0.224 L氧气，失去电子的物质的量为 ×4＝0.04 mol，阴极反应为Cu2＋＋2e－ Cu，根据得失电子守恒，析出铜的质量为 ×64 g·mol－1＝1.28 g。
1.28
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（4）若要用该装置电解精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，则Y的材料
是 。
解析：电解精炼铜时，粗铜为阳极，连接电源的正极，即Y为粗铜。
粗铜
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（5）若要用电镀方法在铁表面镀一层金属银，应该选择的方案是
（填字母）。
方案 X Y a溶液
A 银 石墨 AgNO3
B 银 铁 AgNO3
C 铁 银 Fe（NO3）3
D 铁 银 AgNO3
D
解析：电镀时，镀件为阴极，A、B项错误；镀层金属为阳极，而含镀层金属离子的盐溶液为电镀液，C项错误，D项正确。
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12. 如图为相互串联的甲、乙两个电解池，请回答：
（1）甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是 极，材料是
，B极发生的主要电极反应为 。
解析：甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极与电源负极相连，应为阴极。 因为此电池是精炼铜的装置，所以阴极材料为精铜（或纯铜）。B极为阳极，发生的主要电极反应为Cu－2e－ Cu2＋。
阴
精铜
（或纯铜）
Cu－2e－ Cu2＋
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（2）乙池中若滴入少量酚酞试液，开始一段时间后， 极（填
“Fe”或“C”）附近变红色。
解析：乙池中，阴极即Fe电极的电极反应为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑；若滴入少量酚酞试液，开始一段时间后，阴极即Fe电极附近变红色。
Fe
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②若乙槽电解后得到碱液的物质的量浓度为2 mol·L－1，则乙槽剩余液体体
积为 mL。
100
（3）若乙槽阳极放出的气体在标准状况下体积为 2.24 L。
①甲槽阴极增重 g。
6.4
解析：乙槽中阳极发生的反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，若放出的气体在标准状况下体积为2.24 L，则失去的电子为0.2 mol。
①甲槽中的阴极反应为Cu2＋＋2e－ Cu，依据得失电子守恒可知，生成0.1 mol Cu，其质量为6.4 g。
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②在乙槽中，得到的碱液为NaOH溶液，NaOH物质的量为n（NaOH）＝
2n（Cl2）＝2× ＝0.2 mol，则乙槽剩余液体体积为V（NaOH）
＝ ＝ ＝0.1 L＝100 mL。
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