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第四章 化学反应与电能
第二节 电解池
第1课时 电解原理
教习目标 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。
重点和难点 重点:理解电解原理；惰性电极电解溶液的一般规律。 难点:理解电解原理；学会判断电解池及其电极产物。
◆知识点一 电解原理
1.电解原理的实验探究
（1）实验装置：
实验步骤：在U型管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极（如图4-9），把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒附近。接通直流电源，观察U型管内的现象和试纸颜色的变化。
实验现象：通电一段时间可观察到与电源正极相连的碳棒附近有气泡产生，并有刺激性气味，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，证明产生的气体是氯气；与电源负极相连的碳棒底部有红色的固体覆盖。
实验结论：
①CuCl2溶液在电流作用下发生了化学变化，分解生成了Cu和Cl2。
②电解过程中电能转化为化学能。
③电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。
电极方程式
阳极：2Cl-－2e-=Cl2↑
阴极：Cu2++2e-=Cu
总反应式：CuCl2Cu+Cl2↑
2.电解的概念
在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
3.电解池及其构成
（1）电解池：将电能转化为化学能的装置。
（2）电解池的构成
①直流电源；
②有与直流电源相连的两个电极；
③电解质溶液(或熔融电解质)；
④形成闭合回路。
4.电解原理
①电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极；
②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。
③电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→电解池阴极→电源极。
即学即练
1.下列叙述正确的是
①电解池是将化学能转变成电能的装置
②原电池是将电能转变成化学能的装置
③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化
④电解池两个电极材料可以相同
A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③
【答案】B
【解析】①电解池是将电能转变成化学能的装置，故①错误；②原电池是将化学能转变成电能的装置，故②错误；③金属和石墨均为自由电子导电，属于物理变化；电解质溶液导电的实质是电解，属于化学变化，故③正确；④电解池连接外接电源，两个电极材料可以相同也可以不同，故④正确；选B。
2.下列说法中正确的是
A．电解氯化铜溶液就是氯化铜的电离
B．电解氯化铜溶液是化学变化，不通电也能发生
C．氯化铜溶液是强电解质
D．电解是最强的氧化还原手段，不能自发进行的氧化还原也可以发生
【答案】D
【解析】A、电解氯化铜溶液就是电解氯化铜本身，电解总反应方程式为：，氯化铜是强电解质，完全电离：，故A错误；
B、电解氯化铜溶液是化学变化，需要通电才能发生，故B错误；
C、氯化铜是强电解质，溶液是混合物，故C错误；
D、电解池反应是外加电源强迫下的氧化还原反应，不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现，故D正确。
故答案为：D
◆知识点二 电解池电极产物的判断
1.阳极产物的判断
（1）活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。
（2）惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。
2.阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
◆知识点三 电解池电极方程式的书写
1.首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
2.再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。
3.然后排出阴、阳两极的放电顺序：
阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。
阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
4.分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
5.最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。
即学即练
1.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。
2.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述正确的是
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铁片上发生的反应为：Cu2++2e-=Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色直接变成黄色
D．a连接直流电流正极，b连接直流电流负极，电压足够大时，Cu2+向铜电极移动
【答案】A
【解析】A．a和b不连接时，铁和铜离子发生置换反应，所以铁片上有铜析出，故A正确；
B．a和b连接时，该装置构成原电池，铁作负极，铜作正极，铁片上发生的反应为：Fe-2e-= Fe2+，故B错误；
C．无论a和b是否连接，铁都失电子发生氧化反应生成亚铁离子，所以铁都溶解溶液变为浅绿色，故C错误；
D．a和b分别连接直流电源正、负极构成电解池，在电解池中阳离子向阴极移动，铜离子向铁电极移动，故D错误；
故选A。
3.用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述中错误的是
A．c极发生氧化反应
B．若两极均为惰性电极，d极电极反应式为：
C．溶液中阳离子往d极移动
D．若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中浓度持续减小
【答案】D
【解析】由电流的方向可知，a为电源的正极，b为电源的负极，则c为阳极，d为阴极，据此进行解答。
A．c极为电解池的阳极，发生氧化反应，故A正确；
B．d为电解池阴极，发生还原反应，d极电极反应式为：Cu2++2e-═Cu，故B正确；
C．电解池中阳离子往阴极移动，d为阴极，则溶液中阳离子往d极移动，故C正确；
D．若c为Cu，则Cu失去电子变为铜离子，溶液中Cu2+浓度保持不变，故D错误；
答案选D。
◆知识点四 惰性电极电解溶液的几种类型
1.电解水型
电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH变化 电解质溶液复原
含氧酸，如H2SO4 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 减小 加水
可溶性强碱，如NaOH 增大
活泼金属含氧酸盐，如KNO3 不变
2.电解质分解型
电解质 类型 电极反应式及总反应式 电解质 溶液浓度 溶液 pH变化 电解质 溶液复原
无氧酸，如HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 减小 增大 通入 HCl 气体
不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 加入 CuCl2 固体
3.放氧生酸型
电解质 (水溶液) 电极反应式 及总反应式 电解质 浓度 溶液 pH变化 溶液 复原
不活泼金属的含氧酸盐[如CuSO4] 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 总反应式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新 电解质 减小 加CuO 或CuCO3
4.放氢生碱型
电解质 (水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质 溶液浓度 溶液 pH变化 溶液 复原
活泼金属的无氧酸盐 (如NaCl) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应式：2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新 电解质 增大 通入 HCl 气体
即学即练
1.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A．电解氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小
B．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
C．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1
D．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：2
【答案】C
【解析】A．电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH值变大，选项A错误；
B．电解稀硫酸时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以氢离子的浓度增大，溶液的pH值变小，选项B错误；
C．电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1，选项C正确；
D．电解硫酸钠溶液，实质电解水，阳极生成氧气，阴极生成氢气，则阴极和阳极析出产物的物质的量之比为2：1，选项D错误；
答案选C。
2.用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是(　　)
组号 X Y Z W
A C Fe NaCl H2O
B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液
C C C H2SO4 H2O
D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体
【答案】C
【解析】据加入电解反应方程式生成阴、阳极产物化合后的物质，可复原溶液知，A应通HCl，B加CuO，C加H2O，D不需加任何物质。
3．在如图所示的装置中，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是
选项 a极板 b极板 x电极 z溶液
A 锌 石墨 负极 CuSO4
B 石墨 石墨 负极 NaOH
C 银 铁 正极 AgNO3
D 铜 石墨 负极 CuCl2
【答案】A
【解析】通电后发现a极板质量增加，所以金属阳离子在a极上得电子，a极是阴极；b极板处有无色无臭气体放出，即溶液中氢氧根离子放电生成氧气，b极是阳极，所以X电极是负极，Y电极是正极。
A．电解硫酸铜溶液，溶液中铜离子在阴极得电子生成铜单质，a极质量增加，b极是溶液中的氢氧根离子放电生成氧气，A正确；
B．电解氢氧化钠溶液，在两电极上分别得到氧气和氢气，得不到金属单质，B错误；
C．电解硝酸银溶液，铁是活泼金属，作阳极失电子，所以在b极得不到气体，C错误；
D．电解氯化铜溶液，在b极处溶液中的氯离子失电子得到有刺激性气味的气体，D错误；
故选A。
电解池原理及电极产物的判断
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)：
（2）阳极(与电极材料有关)：
（3）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。
实践应用
1.用惰性电极电解等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是
A．和 B．Ag和 C．和 D．Ag和
【答案】C
【解析】由于等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液发生反应生成硝酸钠和氯化银沉淀，故所得溶液为硝酸钠溶液，电解硝酸钠溶液相当于电解水型，含有H+、Na+两种阳离子，且放电的先后顺序为：H+、Na+，故阴极上首先发生的电极反应为：2H++2e-= H2↑，溶液中的阴离子有：OH-、，且放电的先后顺序为：OH-、，故阳极上首先发生的电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，故用惰性电极电解AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是和；
答案选C。
2.以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是(　　)
A．阴极附近溶液呈红色
B．阴极逸出气体
C．阳极附近溶液呈蓝色
D．溶液的pH变小
【答案】D
【解析】以石墨为电极电解KI溶液类似于电解NaCl溶液，阳极反应式为2I－－2e－===I2，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。阴极逸出氢气，且阴极附近溶液(含酚酞)显碱性而呈红色，A、B项都正确；阳极生成I2，使阳极附近溶液(含淀粉)变蓝，C项正确；由于电解生成了OH－，故溶液的pH变大，D项错误。
3.如图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出。符合这一情况的是表中的(　　)
选项 a极板 b极板 X电极 Z溶液
A 锌 石墨 负极 CuSO4
B 石墨 石墨 负极 NaOH
C 银 铁 正极 AgNO3
D 铜 石墨 负极 CuCl2
【答案】A
【解析】由a极板质量增加知，溶液中阳离子在a极板处析出，则a为阴极，X为负极，因B中a极板处不析出金属、C中X为正极可知B、C均错误；又由b极板处有无色无味气体放出可知D错误。
电解方程式书写及电解规律
1.电解池电极方程式的书写：以电解Cu(NO3)2溶液为例
2.电解规律
判断电解后溶液酸、碱生成的方法
（1）若电解产物只有H2，而无O2，则阴极生成碱。
（2）若电解产物只有O2，而无H2，则阳极生成酸。
（3）若电解产物既有O2，又有H2，且二者物质的量之比为1∶2，则实质是电解水，阳极生成酸，阴极生成碱，最终溶液中无酸和碱生成。但溶液浓度可能变大。
实践应用
1.用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述中错误的是
A．c极发生氧化反应
B．若两极均为惰性电极，d极电极反应式为：
C．溶液中阳离子往d极移动
D．若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中浓度持续减小
【答案】D
【解析】由电流的方向可知，a为电源的正极，b为电源的负极，则c为阳极，d为阴极，据此进行解答。
A．c极为电解池的阳极，发生氧化反应，故A正确；B．d为电解池阴极，发生还原反应，d极电极反应式为：Cu2++2e-═Cu，故B正确；C．电解池中阳离子往阴极移动，d为阴极，则溶液中阳离子往d极移动，故C正确；D．若c为Cu，则Cu失去电子变为铜离子，溶液中Cu2+浓度保持不变，故D错误；答案选D。
2.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
【答案】B
【解析】①为电解池，电解水，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，硫酸的浓度增大；②为原电池，溶液中的氢离子移向正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的浓度减小。
3.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
【解析】用石墨电极电解CuSO4溶液，发生反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，电解质溶液的恢复依据“出什么，加什么”的原则，应向溶液中加入适量的CuO，C项正确。
考点一 电解原理及其分析
【例1】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
【解析】a极为阴极，H2O电离出的H＋放电，促进H2O的电离平衡向右移动，c(OH－)增大，石蕊溶液变蓝色；b极为阳极，H2O电离出的OH－放电，c(H＋)增大，石蕊溶液变红色，A项不正确，B项正确；a极产生H2，b极产生O2，H2的体积是O2体积的2倍，故C、D项不正确。
【变式1-1】如图是电解稀盐酸的装置，其中、为石墨电极。以下说法正确的是
A．a电极为负极
B．电极为阳极
C．电解过程中，氢离子向c电极
D．电解总方程式为：
【答案】D
【解析】根据图中电流方向，可以确定a是正极，b是负极，c是阳极，d是阴极；电解过程中阳离子向阴极移动，即氢离子向d移动；阳极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极反应为：2H++2e-=H2↑，总反应为：，D正确；答案选D。
【变式1-2】石河子大学设计了一种S掺杂的新型电催化剂，用于碱性环境下甲醇氧化辅助电解水制氢，电解装置如图。下列说法错误的是
A．a极电势低于b极电势
B．b极反应为
C．转移电子理论上有个向a极迁移
D．该新型催化剂提高了电荷转移速率
【答案】C
【分析】由图可知，与直流电源负极相连的a极为电解池的阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，b极为阳极，碱性条件下甲醇在阳极失去电子发生氧化反应生成甲酸根离子和水，电解池工作时，氢氧根离子移向b极。
【解析】A．由分析可知，与直流电源负极相连的a极为电解池的阴极，b极为阳极，则a极电势低于b极电势，故A正确；B．由分析可知，b极为阳极，碱性条件下甲醇在阳极失去电子发生氧化反应生成甲酸根离子和水，故B正确；C．由分析可知，与直流电源负极相连的a极为电解池的阴极，b极为阳极，则电解池工作时，氢氧根离子移向b极，故C错误；D．该新型催化剂能降低了反应的活化能，提高了电荷转移速率，故D正确；故选C。
考点二 电解前后溶液分析
【例2】用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是
A．AgNO3 B．Na2SO4 C．CuCl2 D．KCl
【答案】C
【分析】向电解后的溶液中加少量水，能使溶液浓度和电解前相同说明实质是电解水，据此分析电解过程；
【解析】A．用惰性电极电解硝酸银溶液生成硝酸、银、氧气，电解结束后加氧化银能回复原溶液的浓度，A错误；B．电解硫酸钠溶液实质是电解水，电解结束后，向剩余溶液中加适量水，能使溶液浓度和电解前相同，B错误；C．电解氯化铜实质是电解氯化铜，电解结束后，向剩余溶液中加适量CuCl2能使溶液浓度和电解前相同，C正确；D．用惰性电极电解KCl溶液生成氯气、氢氧化钾、氢气，电解结束后，向剩余溶液中加少量氯化氢，能使溶液浓度和电解前相同，D错误；故选C；
【变式2-1】用石墨作电极，电解下列物质的溶液，则电解前后溶液的保持不变的是
A．硫酸 B．氢氧化钠 C．硫酸钠 D．氯化钠
【答案】C
【解析】A．用惰性电极电解硫酸溶液的实质是电解水，浓度增大，硫酸溶液的pH减小，A错误；B．用惰性电极电解氢氧化钠溶液的实质是电解水，浓度增大，氢氧化钠溶液的pH增大，B错误；C．用惰性电极电解硫酸钠溶液的实质是电解水，浓度增大，硫酸钠溶液的pH不变，C正确；D．用惰性电极电解氯化钠溶液时生成氢氧化钠，溶液的pH增大，D错误；故选C。
【变式2-2】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
【解析】该过程转移0.4 mol电子，则阳极应该生成0.1 mol氧气，理论上阴极应该生成0.2 mol铜，但实际上阴极生成的铜为＝0.1 mol，故铜离子不足，阴极生成0.1 mol铜后，氢离子继续放电，生成氢气0.1 mol。因此应该补充0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，或补充0.1 mol Cu(OH)2，A项正确。
考点三 有关电解的计算
【例3】电解法制备的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．M为电源的负极
B．阳极上的电极反应式为
C．阴离子交换膜应能允许通过而能阻止的扩散
D．理论上每转移0.1mol，阴极上会产生1.12L气体
【答案】C
【解析】电解法制备的工作原理如图所示，Fe为电解池的阳极，M为电源的正极，电极反应式为Fe-6e-+8OH-=+4H2O，Pt为电解池的阴极，N为电源的负极，电极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴离子交换膜能允许OH-通过而能阻止的扩散，据此分析解题。
A．由分析可知，M为电源的正极，A错误；B．由分析可知，阳极上的电极反应式为Fe-6e-+8OH-=+4H2O，B错误；C．由分析可知，负极生成氢氧根，正极需要氢氧根作为反应物，故阴离子交换膜能允许OH-通过而能阻止的扩散，C正确；D．由分析可知，阴极电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，根据电子守恒可知，理论上每转移0.1mol e-，阴极上会产生标准状况下0.05molH2即0.05mol×22.4L/mol=1.12L气体，但是题干中没有标明气体状态，D错误；故答案为：C。
【变式3-1】2020年新型冠状病毒肺炎疫情在世界范围内暴发。病毒对消毒剂敏感，75%酒精、双氧水等均可灭活病毒。科学家报告了一种直接电化学合成H2O2的方法，装置如图。下列叙述不正确的是
A．该装置的工作原理是将化学能转化成电能
B．b极发生的电极反应为O2+H2O+2e-=HO+OH-
C．电池工作时，内部发生反应：HO+OH-+2H+=H2O2+H2O
D．电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L(标准状况)
【答案】A
【解析】A．该装置是电解池，将电能转化为化学能，A错误；
B．b电极为阴极，发生还原反应，O2得电子生成HO，电极反应式为O2+H2O+2e-=HO+OH-，B正确；
C．装置中阴极生成HO、OH-，阳极生成H+，所以电池工作时，内部生成的HO、OH-与H+反应生成H2O2和H2O，C正确；
D．b电极为阴极，电极反应式为O2+H2O+2e-=HO+OH-，电路中通过2mol电子，消耗1molO2，标准状况下的体积为22.4L，D正确。
故选A。
【变式3-2】电解84.75 mL 16%的NaOH溶液(ρ＝1.18 g·cm－3)，用石墨作电极经过一段时间后溶液浓度为19.5%，这是因为
A．溶质增加了3.5 g
B．放出22.4 L H2和11.2 L O2
C．NaOH比水消耗少
D．消耗18 g 水
【答案】D
【解析】试题分析：电解NaOH溶液实质是电解水，电解前溶液的质量为84.75 mL×1.18 g·mL－1＝100 g，含NaOH：100 g×16%＝16 g，含水84 g，电解后NaOH仍为16 g，溶液质量为16 g÷19.5%＝82 g，其中含水82 g－16 g＝66 g，知消耗18 g水，D正确，答案选D。
考点四 串联电化学装置
【例4】如图所示的装置，C、D、E、F都是惰性电极，A、B是电源的两极。将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近溶液显红色。则以下说法正确的是

A．电源A极是负极
B．甲装置的C、D极上均有物质生成，其物质的量之比为1：2
C．欲用丙装置给生铁铸件镀铜，G应该是生铁铸件，电镀液是CuSO4溶液
D．电解一段时间后，向乙加入一定量的盐酸，可能使其恢复到原来的浓度
【答案】B
【分析】将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近溶液显红色，说明F极处发生：，F极为阴极，则B为负极，A为正极。
【解析】A．由分析知，F极上有OH-产生，F极为阴极，C、E为阳极，电源A极是正极，A错误；
B．C电极为阳极，生成的气体为氧气，C电极反应式：，D电极为阴极，生成的气体为氢气，D电极反应式：，在同一电路中，转移的电子数相同，则C、D电极上收集到的气体的物质的量之比为1：2，B正确；
C．欲用丙装置给生铁铸件镀铜，则镀件作阴极，镀层金属作阳极，所以与电源负极B相连的电极H应该是生铁铸件，电镀液是CuSO4溶液，G电极为Cu，C错误；
D．若NaCl溶液足量，电解一段时间后，阴极生成氢气，阳极生成氯气，因此向乙中通入一定量的HCl气体，可能使其恢复到原来的浓度，D错误；
故选B。
【变式4-1】利用电化学原理可同时将、变废为宝，装置如图所示(电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是
A．为负极，发生氧化反应，电极反应式为：
B．装置工作时，电子从极流入极，然后经溶液流入极
C．电极反应式为
D．若极消耗，则中左侧溶液质量减轻
【答案】B
【分析】由图可知X是燃料电池，a是负极，b是正极；而Y池是电解池，d是阴极，c是阳极，由此分析解答；
【解析】A．为负极，二氧化硫失去电子发生氧化反应和水生成硫酸，电极反应式为：，A正确；
B．装置工作时，c极为阳极，b极为正极，所以电子从c极流入b极，但是不能经过溶液，溶液中导电是通过离子的移动，故B错误；
C．电极为阴极发生还原反应，电极反应式为： ，C正确；
D． 若b极消耗32gO2，O2物质的量为1mol，转移电子的物质的量为1mol×4=4mol，Y中左侧水放电生成32g氧气和4mol氢离子，氢离子穿过质子交换膜向右铡d电极移动，所以Y中左侧溶液质量减轻等于32g+4g=36g，故D正确；
答案选B。
【变式4-2】如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的NaCl溶液、AgNO3溶液、x溶液，a、b、c、d电极均为石墨电极，接通电源经过一段时间后，乙中c电极质量增加，据此回答问题：
（1）电源的M端为 极(填名称)。
（2）电极d上发生的电极反应式为 ，乙池溶液pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）甲池中的总反应式为 。
（4）当电路中有0.04mol电子通过时，a、b、c、d电极上产生的气体或固体的物质的量之比是 。
（5）若利用丙池实现铁上镀铜，则e、f依次是 ， (填化学式)。
【答案】（1）负
（2） 减小
（3）
（4）2：2：4：1
（5）Fe Cu
【分析】该装置为串联电解池，乙中c电极质量增加，c是阴极，电极反应为Ag++e-=Ag，依此推出a、b、d、e、f分别为阴极、阳极、阳极、阴极、阳极，则M为直流电源负极，N为直流电源正极。
【解析】（1）根据分析M为直流电源负极；
（2）据分析d为阳极，电解硝酸银溶液，阳极水失去电子被氧化为氧气，电极反应为，同时生成氢离子导致溶液pH减小；
（3）甲池中是电解氯化钠溶液，总化学方程式为；
（4）依据放电顺序可知，a、b、c、d上分别产生氢气、氯气、银单质、氧气，根据得失电子守恒有关系，其物质的量之比为2：2：4：1；
（5）在铁上镀铜，铁作为镀件在阴极、铜作为镀层在阳极、电解质溶液为硫酸铜，则e为铁，f为Cu。
基础达标
1.下列有关原电池和电解池的比较，叙述正确的是
A．负极和阴极均有电子流出
B．能量的转化形式相同
C．在负极和阳极上均发生氧化反应
D．电解质溶液中移向正极和阳极的离子种类相同
【答案】C
【解析】A．原电池中负极失电子，电解池中，阳极失电子，A错误；B．原电池将化学能转化为电能，电解池将电能转化为化学能，B错误；C．原电池中负极发生氧化反应，电解池中的阳极发生氧化反应，C正确；D．原电池中溶液中的阳离子移向正价，电解池中溶液中的阳离子移向阴极，D错误；故答案为：C。
2.要实现反应：Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是
A． B．
C． D．
【答案】C
【分析】实现Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑反应，因Cu与稀盐酸常温下不反应，则应设计为电解池，Cu为阳极，电解质为HCl。
【解析】A．应设计为电解池，该装置为原电池，铁做负极，铜做正极，氢离子在正极得电子生成氢气，故A错误；
B．应设计为电解池，该装置中虽然铜的活泼性大于银，但铜与盐酸不能自发进行氧化还原反应，故B错误；
C．电解池中Cu为阳极，电解质为HCl，符合题意，故C正确；
D．电解池中C为阳极，不符合题意，故D错误；
故答案为C。
3.用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是
A．H2和Cl2 B．H2和O2 C．Cu和Cl2 D．Cu和O2
【答案】C
【解析】稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，阳离子的放电顺序：Cu2+＞H+＞Na+，阴离子的放电顺序：Cl-＞OH-＞酸根离子，因此用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，阳极Cl-先失电子生成Cl2，阴极Cu2+先得电子生成Cu，即最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是Cu和Cl2，C满足题意；
答案选C。
4.将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt)，用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊溶液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是(　　)
A B C D
阳极 蓝 白 红 蓝
阴极 白 蓝 蓝 蓝
【答案】D
【解析】阳极据放电顺序发生的电极反应为2I－－2e－===I2，I2遇淀粉变蓝。阴极发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，使石蕊溶液变蓝。
5.用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的某种纯净物(括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是
A．KCl(HCl) B．AgNO3(HNO3) C．H2SO4(H2O) D．CuSO4(CuO)
【答案】B
【解析】A．电解KCl溶液，氢离子和氯离子放电，则应加入HCl恢复原样，此时加入括号内物质，能使溶液恢复到原来的成分和浓度，A错误；B．电解AgNO3溶液，银离子和氢氧根离子放电，应加入氧化银恢复原样，此时加入括号内物质，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度，B正确；C．电解硫酸溶液，氢离子和氢氧根离子放电。则加入水能恢复原样，此时加入括号内物质，能使溶液恢复到原来的成分和浓度，C错误；
D．电解CuSO4溶液，铜离子和氢氧根离子放电，则一段时间内应加入氧化铜能恢复原样，此时加入括号内物质，能使溶液恢复到原来的成分和浓度，D错误； 故选B。
6．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(　　)
A．2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑
B．Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
C．2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
D．2H2O2H2↑＋O2↑
【答案】C
【解析】设混合溶液的体积为4 L，物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3 mol 和1 mol，根据转移电子守恒，第一阶段：阳极上氯离子放电，阴极上铜离子放电，电解的方程式是Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑，氯离子完全反应时，剩余铜离子2.5 mol；第二阶段：阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，电解的方程式是2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑；第三阶段：阳极上氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，电解的方程式是2H2O2H2↑＋O2↑。
7．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。
8.用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是(　　)
选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论
A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色
B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出
D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低
【答案】C
【解析】电解Na2SO4溶液时，阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，即a管中OH－放电，酸性增强，酸遇酚酞不变色，即a管中呈无色，A错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋发生得电子的还原反应，即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl－发生失电子的氧化反应，即b管中Cl－放电，产生Cl2，C正确；电解NaOH溶液时，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，
9．亚硝酸盐对人体健康的危害不亚于农药，可采用电解法除去。工业上电解含废水，将转化为而除去，其次是再生，其装置如图。下列说法正确的是
A．生成的从电解槽的口流出
B．极为阴极，发生还原反应
C．阴极上的电极反应为
D．除去，可再生
【答案】C
【解析】电解池中阳离子移向阴极，由图中H+的移动方向，可判断M为阳极，电极反应为，N为阴极，电极反应为；
A．在阳极M上失电子，生成的从电解槽的a口流出，故A错误；B．M为阳极，发生氧化反应，故B错误；C．在阴极N上得电子生成氮气，电极反应为，故C正确；D．由阴极和阳极的反应式可知，除去，电路中转移3mol电子，可再生，故D错误；故选C。
10．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－===SO＋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
【解析】二氧化硫被氧化为硫酸根离子，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极与电源正极相连，则b为电源负极，故A错误；将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式发生改变，故B错误；阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，故C正确；电解时，阳离子移向阴极，所以H＋由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室，故D错误。
11．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
【解析】该电化学装置是利用电能转化为化学能，符合电解池原理，所以题述电化学装置相当于电解池，故A正确；该电池中，阴极的电极反应式为2CO2＋4e－＋2H2O===2CO＋4OH－，阳极上OH－失电子生成氧气，得失电子数相同条件下，将两个电极反应式相加即得电解池总反应式：2CO2===2CO＋O2，故B正确；阴极反应生成的OH－在阳极完全反应，电解池总反应为2CO2===2CO＋O2，所以反应结束后该电化学装置中的电解质溶液的碱性不变，故C错误；阳极上OH－失电子生成氧气供给呼吸，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2，故D正确。
12．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＋8e－===CH4＋8CO＋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
【解析】该装置连接有电源，则该过程是电能转化为化学能的过程，A项正确；二氧化碳转化为甲烷的反应过程中，碳元素的化合价降低，在铜电极上发生还原反应，电极反应式为CO2＋8HCO＋8e－===CH4＋8CO＋2H2O，B项正确；由于①池溶液中的碳酸氢根离子被消耗，故一段时间后，碳酸氢钾的物质的量减少，C项错误；①池中的铜电极为阴极，发生还原反应，②池中的铂电极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－===O2＋2H2O，该过程中有H＋生成，故溶液的pH降低，D项正确。
13．如图所示装置为在直流电源的作用下电解CuSO4溶液的装置，其中A、B为石墨电极，a、b为电源的两极，当接通电源，通电一段时间后，将B电极取出，洗干净并干燥后称量，其质量增加了3.2 g，则：
（1）a电极为电源的________极。
（2）写出电极反应式：A极___________________________________，
B极________________________________________________________________________。
（3）若使反应后的溶液恢复到原来状态，则应该加入________，加入________ g。
【答案】
（1）正　
（2）2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
2Cu2＋＋4e－===2Cu　
（3）CuO　4.0
14．如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。
（1）①b为电源的________极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)。
②Z池中e为________极。
③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d________e(用“→”或“←”填空)。
（2）①写出c极上反应的电极反应式：_______________________________________________。
②写出Y池中总反应的化学方程式：_______________________________________________。
③写出Z池中e极上反应的电极反应式：___________________________________________。
【答案】
（1）①负　②阳　③←
（2）①2Cl－－2e－===Cl2↑
②2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
③Cu－2e－===Cu2＋
【解析】d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应式分别为Cu2＋＋2e－===Cu、Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。
15．A、B、C为三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：
阳离子 Na＋、K＋、Cu2＋
阴离子 SO、OH－
图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。
接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。据此回答下列问题：
（1）M为电源的______(填“正”或“负”)极，电极b上发生的电极反应为________________。
（2）写出乙烧杯中的反应方程式：________________________________________________。
（3）如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？
________________________________________________________________________。
（4）若经过这一段时间后，要使丙恢复到原来的状态，需要进行的操作是__________________
_______________________________________________________________________________。
【答案】
（1）负　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
（2）2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
（3）能，因为硫酸铜溶液已转变为硫酸溶液，反应变为电解水的反应
（4）向丙烧杯中加入一定量水
【解析】
（1）乙中c电极质量增加，则c处发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，即c电极为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，M为负极，N为正极。而Cu2＋只能和SO结合，可以确定B为硫酸铜；由常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图，可以确定A为KOH或NaOH，C为Na2SO4或K2SO4。甲中为KOH或NaOH溶液，相当于电解H2O，阳极b处为阴离子OH－放电，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。（2）乙烧杯中是电解CuSO4溶液，反应方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。（3）乙中铜全部析出后，电解质变为H2SO4，所以电解反应仍能继续进行。
综合应用
16.某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法不正确的是
A．b端电势低于a端电势
B．理论上转移2mol生成2gH2
C．电解后海水PH下降
D．阳极发生：
【答案】C
【分析】根据图示，钛网上海水中Cl-、H2O发生失电子的氧化反应生成HClO、O2，钛网为阳极，电极反应式为；钛箔上生成H2，钛箔上生成H2的电极反应为2H++2e-=H2↑，钛箔为阴极，高选择性催化剂PRT可抑制O2产生，电解的主要总反应为Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，以此解题。
【解析】A．由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，故A正确；B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，转移2mol电子，则理论上生成1mol氢气，即2g H2，故B正确；C．由分析可知，电解的主要总反应为Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，电解后海水中OH-浓度增大，pH上升，故C错误；D．由图可知，阳极上的电极反应为：，故D正确；故选C。
17.按如图装置进行探究实验，关闭K后，反应开始。下列说法不正确的是
A．石墨电极B上发生氧化反应
B．U形管中M代表阳离子交换膜
C．a处紫色石蕊溶液变红
D．b中溶液变为橙黄色，说明非金属性：Cl>Br
【答案】C
【分析】分析装置可知，利用高锰酸钾与浓盐酸反应2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，设计原电池，右侧盐酸溶液中Cl-被氧化成单质氯气，而左侧被还原成Mn2+，产生的氯气向右移动经紫色石蕊溶液，氧化溴化钠产生单质溴比较非金属性，再经碱石灰吸收防止污染环境，据此分析回答问题。
【解析】A．结合分析可知，右侧盐酸溶液中Cl-被氧化成单质氯气，作为原电池负极，即石墨电极B上发生氧化反应，故A正确；B．由于左侧反应方程式为8H+++5e-=Mn2++4H2O，故氢离子需往左侧移动，M代表阳离子交换膜，故B正确；C．氯气与a处的紫色石蕊溶液作用，紫色石蕊溶液先变红，后褪色，故C错误；D．b中溶液变为橙黄色，说明溴单质产生，对应非金属性：Cl＞Br，故D正确；答案选C。
18.一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是
A．b为直流电源的负极
B．阴极反应式为2H++2e-=H2↑
C．工作时，乙池中溶液的pH减小
D．若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成5.6mL气体
【答案】C
【分析】该装置制备高纯Cr和硫酸，甲池中Cr电极上Cr3+得电子发生还原反应，则Cr为阴极，阴极电极反应式为Cr3++3e-=Cr；阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，从而实现目的，据此分析解答。
【解析】A. 该装置制备高纯Cr和硫酸，甲池中Cr电极上Cr3+得电子发生还原反应，则Cr为阴极，连接阴极的电极a为负极，则b为正极，A项错误；
B. 阴极反应式为Cr3++3e-=Cr；阳极反应式为2H2O 4e =O2↑+4H+，B项错误；
C. 甲池中硫酸根离子通过交换膜进入乙池、丙中生成的氢离子通过交换膜进入乙池，所以导致乙池中硫酸浓度增大，溶液的pH减小，C项正确；
D. 若有1 mol离子通过A膜，则丙池生成1mol氢离子，根据氢离子和氧气关系知，理论上阳极生成气体0.25mol，但没有指明为标准状况，不能计算氧气的体积，D项错误；
答案选C。
19.用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是
A．阳极反应式为
B．通电后阴极区附近溶液会增大
C．通过交换膜从阴极区移向阳极区
D．纯净的溶液从出口导出
【答案】C
【解析】A．电解除杂过程相当于电解水，阳极区氢氧根离子失去电子发生氧化反应生成氧气，反应式为：，故A正确；
B．电解时，阴极区氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为：，氢离子浓度减小，溶液的增大，故B正确；
C．用电解池中阳离子向阴极区移动，故通过交换膜从阳极区移向阴极区，故C错误；
D．在电极附近产生氢氧根离子，钾离子向电极移动，所以除去杂质后氢氧化钾溶液从出口导出，故D正确；
故选
20.已知：M、N为多孔的惰性电极；P、R为两个铂电极夹，夹在被混有酚酞的Na2SO4溶液浸湿的滤纸上；a、b为直流电源两极(装置如图)。若在试管中充满KOH溶液后将其倒立于盛有KOH溶液的水槽中，断开K1，闭合K2、K3，通直流电，一段时间后实验装置如图所示(整个过程无晶体析出)，下列说法错误的是
A．a为负极，M电极上发生氧化反应
B．若断开K2、K3，闭合K1，此时检流计会发生偏转
C．电池工作一段时间后，KOH溶液的pH变大
D．电池工作时，R极滤纸变红
【答案】D
【分析】M、N中电极为多孔的惰性电极；P、R为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹；电源有a、b两极．若在M、N中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中，切断K1，闭合K2、K3，通直流电，MN、PR处是电解原理的应用，依据MN中气体体积变化分析，电解的是水，M端产生氧气，为电解池的阳极，N端是氢气，为电解池的阴极，则a为电源的负极，b为电源正极。
【解析】A．由上述分析可知，M端产生氧气，为电解池的阳极，a为电源的负极，故A正确；B．切断K2、K3，合闭K1，电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极．此装置构成氢氧燃料原电池，所以有电流通过，电流表的指针偏转，故B正确；C．由于电解水，水被消耗，KOH浓度增大，电池工作一段时间后，KOH溶液的pH变大，故C正确；D．电解过程为电解水的过程，R为阳极，反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑，消耗氢氧根离子，该电极酸性增强，酚酞无色，故D错误；答案选D。
21.CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示：
①阴极上的反应式为___________________________________________________________。
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH4和CO2体积比为________。
【答案】①CO2＋2e－＝CO＋O2－ ②6∶5
【解析】假设生成的乙烯和乙烷的物质的量分别为2 mol和1 mol，由2CH4―→C2H4＋2H2、2CH4―→C2H6＋H2知，生成2 mol乙烯和1 mol乙烷时，共脱去5 mol H2，转移10 mol e－，根据电子转移数目守恒可知，此时消耗的CO2为5 mol，消耗的CH4为6 mol，即消耗的CH4和CO2的体积比为6∶5。
拓展培优
22.如图所示，三个烧杯中盛有足量的电解质溶液，a、b、c、d、e均为石墨电极，通电一段时间后，a电极上有红色物质析出。下列说法正确的是
A．e电极上可以析出使湿润的淀粉KI试纸变蓝的气体
B．c电极周围的溶液变红
C．A烧杯中溶液的pH升高
D．B烧杯中加入一定量的KCl固体可使电解质溶液恢复原状
【答案】B
【解析】a电极上有红色物质析出，说明a为阴极，则b为阳极，c为阴极，d为阳极，e为阴极，以此解答本题。
A.根据上述分析：电解溶液时，e电极为阴极，有铜析出，故A错误；
B.根据上述分析：c为电解池的阴极，c电极附近生成氢氧化钾，可使酚酞试液变红，故B正确；
C.A烧杯中阳极铜被氧化，阴极上析出铜，因此溶液的溶质不变，其pH不变，故C错误；
B烧杯中阳极上析出氯气，阴极上析出氢气，因此需通入一定量的氯化氢气体可使电解质溶液恢复原状，故D错误；
故答案：B。
23.用一种新型H2O2液态燃料电池(乙池)电解催化氮气制备铵盐和硝酸盐(甲池)的工作原理示意图如下(c、d均为石墨电极)。下列说法正确的是
A．乙池中若生成15molm气体，则甲池a、b两极共消耗8molN2
B．甲池中H+从b极区通过质子交换膜转移至a极区
C．一段时间后，乙池中c电极区的pH增大
D．甲池a极反应式为：N2＋12OH--10e-=2＋6H2O
【答案】A
【解析】由图可知，甲池为电解池，a极氮元素价态升高失电子，故a极为阳极，电极反应为：N2-10e-+6H2O=2+12H+，b极为阴极，电极反应为：N2+8H++6e-=2，故H2O2液态燃料电池（乙池）中，c极为负极，过氧化氢失电子生成氧气，电极反应为：H2O2-2e-=O2↑+2H+，d极为正极，电极反应为：H2O2+2e-+2H+=2H2O，据此分析作答。
A．由分析可知，乙池中若生成15molm气体即O2，电路上转移电子为30mol，则甲池a、b两极共消耗N2为()=8mol，A正确；
B．由分析可知，甲池中a为阳极，b为阴极，故甲池中H+从a极区通过质子交换膜转移至b极区，B错误；
C．由分析可知，c极为负极，过氧化氢失电子生成氧气，电极反应为：H2O2-2e-=O2↑+2H+，故一段时间后，乙池中c电极区的pH减小，C错误；
D．由分析可知，甲池a极反应式为：N2-10e-+6H2O=2+12H+，D错误；
故答案为：A。
24.“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制一“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：
下列说法错误的是
A．电极a上的电势比电极b上的低
B．阳极反应：
C．电解时阴极区溶液的增大
D．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍
【答案】D
【分析】据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-，而HCHO 转化为HCOO-为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，结合反应机理可知
阳极反应为，阴极水得电子生成氢气：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
【解析】A．电极a阴极上的电势比电极b阳极上的低，A正确；B．阳极反应：，B正确；C．电解时阴极区发生的反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，生成OH-，溶液的增大，C正确；D．阳极反应：，阴极反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下理论产量是传统电解水的2倍，故D错误；故选D。
25.如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极，G、H、I、J的电极材料根据题中要求来确定。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。请回答：
（1）电源的A极是 (填“正极”或“负极”)。C极电极反应式为 。
（2）现用丙池进行铁制品的防护，铁制品应放在 极(填字母序号)；该防护方法名称为 。
（3）若电路中通过0.02mol电子时，通电后甲池溶液体积为200mL，则通电后所得的H2SO4溶液的物质的量浓度为 mol/L。
（4）若电路中通过0.02mol电子时，丁中电解足量R(NO3)x溶液时，某一电极析出了a g金属R，则金属R的相对原子质量的计算公式为 (用含a、x的代数式表示)。
【答案】（1）正极
（2）H 外加电流的阴极保护法
（3）0.05
（4）
【分析】C、D、E、F都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极，将直流电源接通后，F电极附近呈红色，说明F电极附近浓度增大，溶液呈碱性，则F为阴极，所以C、E、G、I、X为阳极，D、F、H、J、Y为阴极，A为正极，B为负极，C电极上放电、D电极上放电、E电极上放电、F电极上放电，据此回答。
【解析】（1）由分析知，A为正极；C电极上放电，电极反应式为；（2）用丙池进行铁制品的防护，该防护方法名称为外加电流的阴极保护法，，铁制品应放在阴极，即H极；
（3）甲池中电解方程式为，装置中通过0.02mol电子时，生成的的物质的量为0.01mol，则所得的H2SO4溶液的物质的量浓度为；
（4）由得失电子守恒可知，电解R(NO3)x溶液时，某一电极析出了ag金属R，结合，有，则。
26.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）二氧化氯()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___________。
②a极区___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
（2）电解溶液制备。
①工业上，通常以软锰矿(主要成分是)与的混合物在铁坩埚(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___________。
②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：
则阳极的电极反应式为___________；该工艺流程中循环利用的物质是___________。
（3）电解硝酸工业的尾气可制备，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的物质的量之比至少为___________。
【答案】（1） 正极 增大 阳
（2）
（3） 1：4
【解析】（1）由图可知，b电极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化氯气体和氢离子，电极反应式为，a电极为电解池的阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为，阳极区钠离子通过阳离子交换膜进入阴极区；
①由分析可知，b电极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化氯气体和氢离子，电极反应式为，故答案为：；
②由分析可知，a电极为电解池的阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为，由电极反应式可知，阴极附近溶液pH增大，故答案为：增大；
③由分析可知，电解池工作时，阳极区钠离子通过阳离子交换膜进入阴极区，故答案为：阳；
（2）由图可知，熔融池中发生的反应为二氧化锰、氢氧化钾和氧气在加热条件下发生反应生成锰酸钾和水，反应生成的锰酸钾在阳极室中电离出的锰酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成高锰酸根离子，阴极室中水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，钾离子通过阳离子交换膜进入阴极室，在阴极室制得氢氧化钾溶液，氢氧化钾溶液经蒸发得到氢氧化钾固体，氢氧化钾固体可以进入熔融室循环使用；
①由分析可知，熔融池中发生的反应为二氧化锰、氢氧化钾和氧气在加热条件下发生反应生成锰酸钾和水，反应的化学方程式为，故答案为：；
②由分析可知，阳极室中电锰酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成高锰酸根离子，电极反应式为；阴极室制得氢氧化钾溶液经蒸发得到氢氧化钾固体，氢氧化钾固体可以进入熔融室循环使用，故答案为：；KOH；
（3）由图可知，阴极室中一氧化氮在酸性条件下在阴极得到电子发生还原反应生成铵根离子，电极反应式为；阳极室中一氧化氮在水分子作用下在阳极失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子和氢离子，电极反应式为向产品室中通入氨气与氢离子反应生成铵根离子，从而得到高浓度的硝酸铵溶液；
①由分析可知，阴极室中一氧化氮在酸性条件下在阴极得到电子发生还原反应生成铵根离子，电极反应式为，故答案为：；
②由分析可知，阴极室中一氧化氮在酸性条件下在阴极得到电子发生还原反应生成铵根离子，阳极室中一氧化氮在水分子作用下在阳极失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子和氢离子，由得失电子数目守恒可知，阴极消耗3mol一氧化氮和6mol氢离子，阳极消耗5mol一氧化氮，生成4mol氢离子，则电解过程中生成的2mol氢离子需消耗2mol氨气，所以通入氨气和反应一氧化氮的物质的量为2mol：(5mol+3mol)=1：4，故答案为：1：4。
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第四章 化学反应与电能
第二节 电解池
第1课时 电解原理
教习目标 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。
重点和难点 重点:理解电解原理；惰性电极电解溶液的一般规律。 难点:理解电解原理；学会判断电解池及其电极产物。
◆知识点一 电解原理
1.电解原理的实验探究
（1）实验装置：
实验步骤：在U型管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极（如图4-9），把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒附近。接通直流电源，观察U型管内的现象和试纸颜色的变化。
实验现象：通电一段时间可观察到与电源 极相连的碳棒附近有 产生，并有 ，湿润的淀粉碘化钾试纸变 ，证明产生的气体是 ；与电源 极相连的碳棒底部有 覆盖。
实验结论：
①CuCl2溶液在电流作用下发生了 变化，分解生成了 。
②电解过程中 能转化为 能。
③电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的 过程。
电极方程式
阳极： 阴极：
总反应式：
2.电解的概念
在 作用下，电解质在两个电极上分别发生 反应和 反应的过程。
3.电解池及其构成
（1）电解池：将 能转化为 能的装置。
（2）电解池的构成
①直流电源；
②有与直流电源相连的 ；
③ 溶液(或 )；
④形成 回路。
4.电解原理
①电子流向：电源 极→电解池 极；电解池的 极→电源的 极；
②离子流向：阳离子→电解池的 极，阴离子→电解池的 极。
③电流方向：电源 极→电解池 极→ 溶液→电解池 极→电源极。
即学即练
1.下列叙述正确的是
①电解池是将化学能转变成电能的装置
②原电池是将电能转变成化学能的装置
③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化
④电解池两个电极材料可以相同
A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．③
2.下列说法中正确的是
A．电解氯化铜溶液就是氯化铜的电离
B．电解氯化铜溶液是化学变化，不通电也能发生
C．氯化铜溶液是强电解质
D．电解是最强的氧化还原手段，不能自发进行的氧化还原也可以发生
◆知识点二 电解池电极产物的判断
1.阳极产物的判断
（1）活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)， 失电子，生成金属阳离子。
（2）惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序： 。S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是 ；若OH－放电，则得到 。
2.阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序： 。
◆知识点三 电解池电极方程式的书写
1.首先判断 、 极，分析 极材料是 电极还是 电极。
2.再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分 离子、 离子两组(不要忘记水溶液中的 )。
3.然后排出阴、阳两极的放电顺序：
阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。
阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
4.分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循 守恒和 守恒。
5.最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明 条件。
即学即练
1.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
2.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述正确的是
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铁片上发生的反应为：Cu2++2e-=Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色直接变成黄色
D．a连接直流电流正极，b连接直流电流负极，电压足够大时，Cu2+向铜电极移动
3.用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述中错误的是
A．c极发生氧化反应
B．若两极均为惰性电极，d极电极反应式为：
C．溶液中阳离子往d极移动
D．若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中浓度持续减小
◆知识点四 惰性电极电解溶液的几种类型
1.电解水型
电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH变化 电解质溶液复原
含氧酸，如H2SO4
可溶性强碱，如NaOH
活泼金属含氧酸盐，如KNO3
2.电解质分解型
电解质 类型 电极反应式及总反应式 电解质 溶液浓度 溶液 pH变化 电解质 溶液复原
无氧酸，如HCl
不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2
3.放氧生酸型
电解质 (水溶液) 电极反应式 及总反应式 电解质 浓度 溶液 pH变化 溶液 复原
不活泼金属的含氧酸盐[如CuSO4]
4.放氢生碱型
电解质 (水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质 溶液浓度 溶液 pH变化 溶液 复原
活泼金属的无氧酸盐 (如NaCl)
即学即练
1.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A．电解氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小
B．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
C．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1
D．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：2
2.用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是(　　)
组号 X Y Z W
A C Fe NaCl H2O
B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液
C C C H2SO4 H2O
D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体
3．在如图所示的装置中，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是
选项 a极板 b极板 x电极 z溶液
A 锌 石墨 负极 CuSO4
B 石墨 石墨 负极 NaOH
C 银 铁 正极 AgNO3
D 铜 石墨 负极 CuCl2
电解池原理及电极产物的判断
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)：
（2）阳极(与电极材料有关)：
（3）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。
实践应用
1.用惰性电极电解等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是
A．和 B．Ag和 C．和 D．Ag和
2.以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是(　　)
A．阴极附近溶液呈红色
B．阴极逸出气体
C．阳极附近溶液呈蓝色
D．溶液的pH变小
3.如图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出。符合这一情况的是表中的(　　)
选项 a极板 b极板 X电极 Z溶液
A 锌 石墨 负极 CuSO4
B 石墨 石墨 负极 NaOH
C 银 铁 正极 AgNO3
D 铜 石墨 负极 CuCl2
电解方程式书写及电解规律
1.电解池电极方程式的书写：以电解Cu(NO3)2溶液为例
2.电解规律
判断电解后溶液酸、碱生成的方法
（1）若电解产物只有H2，而无O2，则阴极生成碱。
（2）若电解产物只有O2，而无H2，则阳极生成酸。
（3）若电解产物既有O2，又有H2，且二者物质的量之比为1∶2，则实质是电解水，阳极生成酸，阴极生成碱，最终溶液中无酸和碱生成。但溶液浓度可能变大。
实践应用
1.用如图所示装置电解硫酸铜溶液，下列表述中错误的是
A．c极发生氧化反应
B．若两极均为惰性电极，d极电极反应式为：
C．溶液中阳离子往d极移动
D．若c极电极材料为Cu，电解开始后，溶液中浓度持续减小
2.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
3.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
考点一 电解原理及其分析
【例1】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
【变式1-1】如图是电解稀盐酸的装置，其中、为石墨电极。以下说法正确的是
A．a电极为负极
B．电极为阳极
C．电解过程中，氢离子向c电极
D．电解总方程式为：
【变式1-2】石河子大学设计了一种S掺杂的新型电催化剂，用于碱性环境下甲醇氧化辅助电解水制氢，电解装置如图。下列说法错误的是
A．a极电势低于b极电势
B．b极反应为
C．转移电子理论上有个向a极迁移
D．该新型催化剂提高了电荷转移速率
考点二 电解前后溶液分析
【例2】用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是
A．AgNO3 B．Na2SO4 C．CuCl2 D．KCl
【变式2-1】用石墨作电极，电解下列物质的溶液，则电解前后溶液的保持不变的是
A．硫酸 B．氢氧化钠 C．硫酸钠 D．氯化钠
【变式2-2】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
考点三 有关电解的计算
【例3】电解法制备的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．M为电源的负极
B．阳极上的电极反应式为
C．阴离子交换膜应能允许通过而能阻止的扩散
D．理论上每转移0.1mol，阴极上会产生1.12L气体
【变式3-1】2020年新型冠状病毒肺炎疫情在世界范围内暴发。病毒对消毒剂敏感，75%酒精、双氧水等均可灭活病毒。科学家报告了一种直接电化学合成H2O2的方法，装置如图。下列叙述不正确的是
A．该装置的工作原理是将化学能转化成电能
B．b极发生的电极反应为O2+H2O+2e-=HO+OH-
C．电池工作时，内部发生反应：HO+OH-+2H+=H2O2+H2O
D．电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L(标准状况)
【变式3-2】电解84.75 mL 16%的NaOH溶液(ρ＝1.18 g·cm－3)，用石墨作电极经过一段时间后溶液浓度为19.5%，这是因为
A．溶质增加了3.5 g
B．放出22.4 L H2和11.2 L O2
C．NaOH比水消耗少
D．消耗18 g 水
考点四 串联电化学装置
【例4】如图所示的装置，C、D、E、F都是惰性电极，A、B是电源的两极。将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近溶液显红色。则以下说法正确的是

A．电源A极是负极
B．甲装置的C、D极上均有物质生成，其物质的量之比为1：2
C．欲用丙装置给生铁铸件镀铜，G应该是生铁铸件，电镀液是CuSO4溶液
D．电解一段时间后，向乙加入一定量的盐酸，可能使其恢复到原来的浓度
【变式4-1】利用电化学原理可同时将、变废为宝，装置如图所示(电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是
A．为负极，发生氧化反应，电极反应式为：
B．装置工作时，电子从极流入极，然后经溶液流入极
C．电极反应式为
D．若极消耗，则中左侧溶液质量减轻
【变式4-2】如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的NaCl溶液、AgNO3溶液、x溶液，a、b、c、d电极均为石墨电极，接通电源经过一段时间后，乙中c电极质量增加，据此回答问题：
（1）电源的M端为 极(填名称)。
（2）电极d上发生的电极反应式为 ，乙池溶液pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）甲池中的总反应式为 。
（4）当电路中有0.04mol电子通过时，a、b、c、d电极上产生的气体或固体的物质的量之比是 。
（5）若利用丙池实现铁上镀铜，则e、f依次是 ， (填化学式)。
基础达标
1.下列有关原电池和电解池的比较，叙述正确的是
A．负极和阴极均有电子流出
B．能量的转化形式相同
C．在负极和阳极上均发生氧化反应
D．电解质溶液中移向正极和阳极的离子种类相同
2.要实现反应：Cu＋2HCl=CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是
A． B．
C． D．
3.用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是
A．H2和Cl2 B．H2和O2 C．Cu和Cl2 D．Cu和O2
4.将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt)，用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊溶液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是(　　)
A B C D
阳极 蓝 白 红 蓝
阴极 白 蓝 蓝 蓝
5.用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的某种纯净物(括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是
A．KCl(HCl) B．AgNO3(HNO3) C．H2SO4(H2O) D．CuSO4(CuO)
6．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(　　)
A．2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑
B．Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
C．2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
D．2H2O2H2↑＋O2↑
7．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
8.用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是(　　)
选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论
A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色
B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出
D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低
9．亚硝酸盐对人体健康的危害不亚于农药，可采用电解法除去。工业上电解含废水，将转化为而除去，其次是再生，其装置如图。下列说法正确的是
A．生成的从电解槽的口流出
B．极为阴极，发生还原反应
C．阴极上的电极反应为
D．除去，可再生
10．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－===SO＋4H＋
D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
11．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
12．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＋8e－===CH4＋8CO＋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
13．如图所示装置为在直流电源的作用下电解CuSO4溶液的装置，其中A、B为石墨电极，a、b为电源的两极，当接通电源，通电一段时间后，将B电极取出，洗干净并干燥后称量，其质量增加了3.2 g，则：
（1）a电极为电源的________极。
（2）写出电极反应式：A极___________________________________，
B极________________________________________________________________________。
（3）若使反应后的溶液恢复到原来状态，则应该加入________，加入________ g。
14．如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。
（1）①b为电源的________极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)。
②Z池中e为________极。
③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d________e(用“→”或“←”填空)。
（2）①写出c极上反应的电极反应式：_______________________________________________。
②写出Y池中总反应的化学方程式：_______________________________________________。
③写出Z池中e极上反应的电极反应式：___________________________________________。
15．A、B、C为三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：
阳离子 Na＋、K＋、Cu2＋
阴离子 SO、OH－
图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。
接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。据此回答下列问题：
（1）M为电源的______(填“正”或“负”)极，电极b上发生的电极反应为________________。
（2）写出乙烧杯中的反应方程式：________________________________________________。
（3）如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？
________________________________________________________________________。
（4）若经过这一段时间后，要使丙恢复到原来的状态，需要进行的操作是_____________________。
综合应用
16.某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法不正确的是
A．b端电势低于a端电势
B．理论上转移2mol生成2gH2
C．电解后海水PH下降
D．阳极发生：
17.按如图装置进行探究实验，关闭K后，反应开始。下列说法不正确的是
A．石墨电极B上发生氧化反应
B．U形管中M代表阳离子交换膜
C．a处紫色石蕊溶液变红
D．b中溶液变为橙黄色，说明非金属性：Cl>Br
18.一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是
A．b为直流电源的负极
B．阴极反应式为2H++2e-=H2↑
C．工作时，乙池中溶液的pH减小
D．若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成5.6mL气体
19.用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是
A．阳极反应式为
B．通电后阴极区附近溶液会增大
C．通过交换膜从阴极区移向阳极区
D．纯净的溶液从出口导出
20.已知：M、N为多孔的惰性电极；P、R为两个铂电极夹，夹在被混有酚酞的Na2SO4溶液浸湿的滤纸上；a、b为直流电源两极(装置如图)。若在试管中充满KOH溶液后将其倒立于盛有KOH溶液的水槽中，断开K1，闭合K2、K3，通直流电，一段时间后实验装置如图所示(整个过程无晶体析出)，下列说法错误的是
A．a为负极，M电极上发生氧化反应
B．若断开K2、K3，闭合K1，此时检流计会发生偏转
C．电池工作一段时间后，KOH溶液的pH变大
D．电池工作时，R极滤纸变红
21.CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示：
①阴极上的反应式为___________________________________________________________。
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH4和CO2体积比为________。
拓展培优
22.如图所示，三个烧杯中盛有足量的电解质溶液，a、b、c、d、e均为石墨电极，通电一段时间后，a电极上有红色物质析出。下列说法正确的是
A．e电极上可以析出使湿润的淀粉KI试纸变蓝的气体
B．c电极周围的溶液变红
C．A烧杯中溶液的pH升高
D．B烧杯中加入一定量的KCl固体可使电解质溶液恢复原状
23.用一种新型H2O2液态燃料电池(乙池)电解催化氮气制备铵盐和硝酸盐(甲池)的工作原理示意图如下(c、d均为石墨电极)。下列说法正确的是
A．乙池中若生成15molm气体，则甲池a、b两极共消耗8molN2
B．甲池中H+从b极区通过质子交换膜转移至a极区
C．一段时间后，乙池中c电极区的pH增大
D．甲池a极反应式为：N2＋12OH--10e-=2＋6H2O
24.“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制一“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：
下列说法错误的是
A．电极a上的电势比电极b上的低
B．阳极反应：
C．电解时阴极区溶液的增大
D．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍
25.如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，A、B为外接直流电源的两极，G、H、I、J的电极材料根据题中要求来确定。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。请回答：
（1）电源的A极是 (填“正极”或“负极”)。C极电极反应式为 。
（2）现用丙池进行铁制品的防护，铁制品应放在 极(填字母序号)；该防护方法名称为 。
（3）若电路中通过0.02mol电子时，通电后甲池溶液体积为200mL，则通电后所得的H2SO4溶液的物质的量浓度为 mol/L。
（4）若电路中通过0.02mol电子时，丁中电解足量R(NO3)x溶液时，某一电极析出了a g金属R，则金属R的相对原子质量的计算公式为 (用含a、x的代数式表示)。
26.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）二氧化氯()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___________。
②a极区___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
（2）电解溶液制备。
①工业上，通常以软锰矿(主要成分是)与的混合物在铁坩埚(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___________。
②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：
则阳极的电极反应式为___________；该工艺流程中循环利用的物质是___________。
（3）电解硝酸工业的尾气可制备，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的物质的量之比至少为___________。
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