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知识点1 电解的原理
（一）电解熔融氯化钠实验
1、实验装置
实验现象
通电后，在石墨片周围有气泡产生，在铁片上生成银白色金属。
3、实验分析
（1）熔融氯化钠中存在的微粒Na+、Cl－。
（2）通电后离子的运动方向
①阳离子Na+移向铁电极； ②阴离子Cl－移向石墨电极。
（3）电极上发生的变化
①铁电极：2Na++2e－＝2Na ②石墨电极：2Cl－－2e－＝Cl2↑
（4）实验结论
①熔融氯化钠在电流作用下分解生成了Na和Cl2。
②方程式：2NaCl2Na+Cl2↑
（二）电解原理
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(也称电解槽)
将电能转化为化学能的装置。
构成条件 ①直流电源；②两个电极；③闭合回路；④电解质溶液或熔融电解质
电 极 阳极 与电源正极相连的电极，发生氧化反应
阴极 与电源负极相连的电极，发生还原反应
离子流向 阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极
电子流向 从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极
【易错提醒】
电解质的导电过程是被电解的过程，属于化学变化；金属导电过程是电子的定向移动，属于物理变化。
（三）电解池阴阳极的判断方法
（四）电解池电极产物的判断
（五）电解池电极反应式的书写
1、常见微粒的放电顺序
阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>……
阳极：活性电极＞S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根
【易错提醒】
①活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。
②电解的离子方程式中，若参与电极反应的H＋或OH－是由水电离出来的，用H2O作为反应物。
2、电极反应式的书写方法
以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例
①辨电极：阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连。
②找离子：电解质溶液中：Cu2＋、H＋、SO、OH－。
③排顺序：依据常见微粒放电顺序，阴极：Cu2＋>H＋(水)，阳极：OH－(水)>SO。
④电极式：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
⑤总反应：依据得失电子守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋、2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
（六）电解后溶液的复原规律
1、用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液
（1）电解水型
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ 2H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
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↑ 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
2、电解池中的守恒规律
同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒使各电极得失电子均相等，在各极反应式中建立联系。
【易错提醒】
惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。
①阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。
②实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。
③实质为放氢气生碱型(或电解盐酸，此处无H＋不合理)，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。
角度1 电解池原理
下列关于电解池的叙述中，不正确的是（ ）
A．与电源正极相连的是电解池的阴极 B．电解池是电能转化为化学能的装置
C．溶液中的阳离子移向阴极 D．在电解池的阳极发生氧化反应
【答案】A
【解析】与外接直流电源正极相连的是电解池的阳极，A项错误；电解池将外接直流电的电能转化为化学能，该装置是电能转化为化学能的装置，B项正确；电解池中溶液中的阳离子向得电子的一极移动，电解池中与外接直流电源负极相连的是阴极，阴极得电子，即溶液中的阳离子移向阴极，C项正确；电解池的阳极失去电子流入外接直流电源的正极，在电解池的阳极发生氧化反应，D项正确。
【解题技巧】
电解池的工作原理：
用如图所示装置的电解氯化钠溶液(X、Y是碳棒)。下列判断正确的是（ ）
A．Y电极和电源的正极相连 B．X电极表面有氢气生成
C．X电极表面发生氧化反应 D．电解过程的能量变化是化学能转化为电能
【答案】C
【解析】Y电极连接电源的负极作阴极，A项错误；X电极连接电源的正极，为阳极，阳极上Cl-失去电子变为Cl2逸出，B项错误；X电极为阳极，溶液中的阴离子Cl-在阳极表面失去电子，发生氧化反应变为Cl2，C项正确；电解过程是使电流通过电解质溶液，在阴、阳两极分别发生还原反应、氧化反应的过程，故电解过程的能量变化是电能转化为化学能，D项错误。
厦门大学国家重点实验室，受根瘤菌中固氮酶反应机理的启发，制备出生态友好经济高效的仿生纳米片电催化剂，可用于电化学法还原硝酸盐制，原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．纳米片作阳极 B．向a电极移动
C．标准状况下，生成，转移电子 D．b电极表面发生的电极反应：
【答案】C
【解析】右侧b电极与太阳能电池正极相连，则为阳极，发生失去电子的氧化反应，其电极反应为，a电极为阴极，其电极反应为。a电极纳米片作与太阳能电池负极相连，做阴极，A项错误；电解池中阴离子向阳极移动，则向b电极移动，B项错误；阳极的反应为，标准状况下，生成，即1mol，转移电子，C项正确；b电极为阳极，表面发生的电极反应为，D项错误。
角度2 原电池与电解池的比较
关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是（ ）
A．原电池中失去电子的一极为负极
B．电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极
C．原电池中相对活泼的一极为正极
D．电解池中发生氧化反应的一极为阳极
【答案】C
【解析】在原电池中较活泼的电极失去电子，为负极，A项正确；电解池中电极的名称与外接电源的连接有关，与直流电源负极相连的一极为阴极，B项正确；原电池中相对活泼的一极为负极，不活泼的一极为正极，C项错误；电解池中发生氧化反应的一极为阳极，D项正确。
【解题技巧】电解池与原电池的比较
电解池 原电池
能否自发 使“不能”变为“能”或使“能”变为“易” 能自发进行
能量转化 电能转化为化学能 化学能转化为电能
装置 有外加电源 无外加电源
电极 由外加电源决定： 阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极 由电极或反应物性质决定，称为正极或负极
反应 类型 阳极：氧化反应； 阴极：还原反应 负极：氧化反应； 正极：还原反应
离子移动 阳离子移向阴极； 阴离子移向阳极 阳离子移向正极； 阴离子移向负极
相同点 都是电极上的氧化还原反应，都必须有离子导体
目前一款新型甲醇燃料电池已投放市场，该电池通过特殊的装置进行电能输出，不会造成任何污染，是一种相当环保的绿色电池。如图是甲醇燃料电池的实验装置图。下列有关说法不正确的是（ ）
A．甲池是燃料电池，乙池是电解池
B．甲池中负极的电极反应式为
C．A为负极，C为阳极
D．乙池中D电极质量增加5.40g时，理论上甲池中转移0.05mol电子
【答案】B
【解析】甲池为燃料电池，B电极通入氧气，为正极，A电极通入甲醇，为负极，乙池为电解池，与负极相连的铁为阴极，与正极相连的石墨为阳极。根据分析，甲池是燃料电池，乙池是电解池，A项正确；甲池中负极的电极反应式为，B项错误；根据分析，A为负极，C为阳极，C项正确；乙池中D电极反应为：Ag++e-=Ag，质量增加5.40g时，生成Ag0.05mol，转移电子0.05mol，故理论上甲池中转移0.05mol电子，D项正确。
电解法处理酸性含铬废水（主要含有）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应，最后以形式除去。现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水，实验室利用如图装置模拟该方法。下列说法正确的是
A．M电极通入物质为
B．电解过程中废水的不变
C．电解池中阳极电极反应式为
D．当生成1mol时，电路中转移电子的物质的量至少为6mol
【答案】D
【解析】从装置图可知，甲醇燃料电池为原电池，H＋向正极移动，则N电极为正极，发生还原反应，M电极为负极，发生氧化反应，甲醇发生氧化反应，则M电极通入甲醇，N电极通入氧气；电解池中与N电极相连的一极为阳极，阳极发生氧化反应，电解池中与M电极相连的一极为阴极，阴极发生还原反应。由分析可知，M电极通入甲醇，故A项错误；阴极发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，阳极电极反应式为Fe－2e－= Fe2+，处理过程中存在反应，该反应消耗氢离子、生成水，所以溶液的pH变大，B项错误；电解时铁作阳极，铁失去电子生成Fe2+，电极反应式为Fe－2e－= Fe2+，Fe2+将废水中的还原为Cr3+，C项错误；处理过程中存在反应，当生成1molCr(OH)3时，消耗3mol Fe2+，根据电极反应式Fe－2e－= Fe2+，电路中转移电子的物质的量至少为6mol，D项正确。
角度3 电极产物的判断与电极反应式的书写
电催化氧化甲烷制备高附加值化学品是一种有吸引力的直接利用天然气的方法。天津大学王中利课题组利用的催化氧化和的催化还原耦合反应进行HCOOH的制备，工作原理如图所示。
下列有关说法错误的是（ ）
A．N极的电极反应式：
B．若有个通过质子交换膜，共产生15.3gHCOOH
C．和位置不可互换
D．若使用氢氧燃料电池为外加电源，则燃料电池的a极通入的是氢气
【答案】B
【解析】的催化氧化在N极进行，N为阳极，的催化还原耦合在M极进行，M为阴极，则a为负极，b为正极。N极发生氧化反应，电极反应式：，A项正确；若有个通过质子交换膜转移2mole-，阳极产生HCOOH，根据阴极电极反应式：，阴极产生HCOOH，共产生61.3gHCOOH，B项错误；N为阳极，M为阴极，和位置不可互换，C项正确；若使用氢氧燃料电池为外加电源，则燃料电池的a极为负极，通入的是氢气，D项正确。
【解题技巧】1．阴阳两极上放电顺序
（1）阴极（与电极材料无关）：氧化性强的先放电，放电顺序：
（2）阳极（与电极材料有关）：
①若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。
②若是惰性电极作阳极，放电顺序为：
（3）三注意
①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。
②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－＞OH－；阴极：Ag+＞Cu2+＞H+。
③阳极OH－放电的电极反应式：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑
2．电极反应式的书写（以惰性电极电解食盐水为例）
（1）阳极：列出在阳极放电的阴离子及其氧化产物，中间用“”连接，在“”左边用“－”标出阴离子失电子的数目，如：2Cl－－2e－Cl2↑。
（2）阴极：列出在阴极放电的阳离子及其还原产物，中间用“”连接，在“”左边用“+”标出阳离子得到电子的数目，如：2H++2e－H2↑（H+来自水）。
（3）总电解方程式：
①通过最小公倍数法使两个电极反应式的电子数目相等。
②把两个电极反应式相加，消去相同项，并注明条件“通电”。
③若是水电离出的H+或OH－得或失电子，在总反应式中应是H2O参与反应，即2Cl－+2H2OCl2↑+H2↑+2OH－。
电解尿素的碱性溶液可以制取氢气，其装置如图所示（电解池中隔膜仅阻止气体通过，极均为惰性电极）。该装置工作时，下列说法正确的是（ ）
A．电解过程中极附近溶液酸性明显增强
B．溶液中的向极移动
C．若在极产生（标准状况下）氢气，则理论上消耗尿素
D．极电极反应式为
【答案】D
【解析】该电池反应时，氮元素化合价由-3价变为0价，H元素化合价由+1价变为0价，则氮元素被氧化，氢元素被还原，所以生成氮气的电极a是阳极，生成氢气的电极b是阴极，阳极电极反应式为：，阴极电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。b是阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则阴极产生OH- ，b极附近溶液碱性明显增强，A项错误；电解时，电解质溶液中阴离子向阳极移动，根据分析，a是阳极，b是阴极，所以氢氧根离子向a极移动，B项错误；阴极b上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e-═H2↑+2OH-，标况下224mL H2物质的量为0.01mol，转移电子0.02mol，a极为阳极，电极反应式为：，则消耗尿素为0.2g，C项错误；a极反应式为，D项正确。
用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，其简易装置示意图如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．Cu电极上发生氧化反应
B．电极的电极反应式为
C．氢离子通过质子交换膜由右室进入左室
D．阴极发生的反应之一为
【答案】D
【解析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为，等，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由左侧阳极室进入右侧阴极室。铜电极为阴极，发生还原反应，A项错误；电极的电极反应式为，B项错误；氢离子通过质子交换膜由左侧阳极室进入右侧阴极室，C项错误；铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为，等，D项正确。
角度4 用惰性电极电解电解质水溶液的类型
用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是（ ）
①电解稀硫酸 　②电解Cu(NO3)2溶液 ③电解KOH溶液 ④电解NaCl溶液
A．电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大
B．反应②中电解一段时间后，向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复到电解前的情况
C．反应③中阳极消耗OH－，故溶液浓度变小
D．反应④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2∶1
【答案】B
【解析】依据电解规律可知①为电解水型，②为放氧生酸型，③为电解水型，④为放氢生碱型，所以A、C错误；电解产物为Cu和O2，所以加氧化铜固体可恢复，B项正确；阳极产生Cl2，阴极产生H2，物质的量之比为1∶1，D项错误。
【解题技巧】用惰性电极电解电解质水溶液的类型总结：
类型 电极反应特点 例子 实际电解对象 电解质浓度 溶液pH 电解质溶液复原
电解电解质型 电解质的离子放电 HCl HCl 减少 增大 加HCl
CuCl2 CuCl2 减少 － 加CuCl2
电解 水型 阳极OH－放电，阴极H+放电 NaOH H2O 增大 增大 加H2O
H2SO4 H2O 增大 减小 加H2O
Na2SO4、KNO3 H2O 增大 不变 加H2O
放出 氢气 生成 碱型 阴极H+放电 NaCl 电解质和水 部分离 子浓度 减少 增大 加HCl
KBr 加HBr
放出氧气生成酸型 阳极 OH－放电 AgNO3 电解质和水 部分离子浓度减少 减小 加Ag2O
CuSO4 加CuO
用惰性电极进行电解，下列说法正确的是（ ）
A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液的pH不变
B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液的pH降低
C．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
D．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
【答案】D
【解析】A项，电解稀H2SO4，实质是电解H2O，由于H2O的量减小，故c(H2SO4)增大，溶液的pH降低；B项，电解NaOH溶液，实质是电解H2O，由于H2O的量减少，故c(NaOH)增大，溶液的pH升高；C项，电解Na2SO4溶液，实质是电解H2O，阳极产生O2，阴极产生H2，n(H2)∶n(O2)＝2∶1；D项，电解CuCl2溶液时，发生反应CuCl2Cu＋Cl2↑，阴极析出Cu，阳极产生Cl2，n(Cu)∶n(Cl2)＝1∶1。
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
【解析】直接加入溶质就能使溶液恢复到电解前的浓度应属于电解溶质型，即选C；AgNO3发生的电解反应是：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，可加Ag2O或Ag2CO3；电解Na2SO4的水溶液实际电解的是水；电解KCl水溶液实际电解的是溶质和溶剂，通HCl气体能恢复原状。
命题点2 电解原理的应用
（一） 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：
化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH；
离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋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、含氯漂白剂等。
（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。
（二） 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。
电镀 电解精炼
装置
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 Cu2＋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电极反应式：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极：2Na＋＋2e－===2Na；
总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
【易错提醒】
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。
（三）电解的计算
1、电解计算的依据
（1）阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数。
（2）串联电路中各电解池转移的电子总数相等。
（3）电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。
2、电解计算的方法
（1）根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。
（2）根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
（3）根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。
电解计算时常用的定量关系为4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。
3、电解计算的步骤
（1）正确书写电极反应式(特别要注意阳极材料)。
（2）注意溶液中有多种离子共存时，要确定离子放电的先后顺序。
（3）根据得失电子守恒，列出关系式进行计算。
（四）离子交换膜在电解中的应用
1、常见的离子交换膜
离子交换膜又叫隔膜，由特殊高分子材料制成。离子交换膜分为以下几类：
（1）阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。
（2）阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
（3）质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
（4）双极膜，亦称双极性膜，膜的一侧为阳膜，只允许阳离子通过，另一侧为阴膜，只允许阴离子通过。
2、离子交换膜的作用
（1）能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
（2）能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
3、“离子交换膜”电解池的解题步骤
第一步，分清离子交换膜的类型，判断允许哪种离子通过离子交换膜。
第二步，写出电极反应式，判断离子交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷守恒判断离子迁移方向。
第三步，分析离子交换膜的作用。在产品制备中，离子交换膜的作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。
4、离子交换膜的相关计算
（1）迁移离子所带的电荷总数等于外电路上转移的电子总数。
（2）溶液质量变化等于电极反应引起的变化和离子迁移引起的变化之和。
角度1 氯碱工业
氯碱工业能耗大，通过如图的结构可大幅度降低能耗。
(1)离子交换膜应选择 离子交换膜 (填“正”或“负”)。
(2)反应的总化学方程式为 。
(3)当电路中通过0.2mol电子时， 右侧溶液质量 (填“增加”或“减少”) g。
【答案】(1)正
(2)
(3)增加 6.2
【解析】（1）①A电极上氯离子放电生成氯气，剩余钠离子，B电极上O2得电子和水反应生成OH-，钠离子和氢氧根离子构成NaOH溶液，钠离子从左侧通过交换膜进入右侧，应该是正离子交换膜；
（2）A电极上氯离子放电生成氯气，B电极上O2得电子生成OH-，钠离子和氢氧根离子构成NaOH溶液，总反应方程式为；
（3）当电路中通过0.2mol电子时，钠离子通过离子交换膜进入右侧溶液中，1个电子带1个单位负电荷、1个钠离子带1个单位正电荷，所以进入右侧溶液的钠离子的物质的量为0.2mol,根据转移电子守恒知，消耗n(O2)==0.05mol，右侧溶液质量增加的质量为钠离子和氧气的质量，为0.2mol×23g/mol+0.05mol×32g/mol=6.2g。
【解题技巧】
工业电解饱和食盐水制取烧碱：
工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH－移向阳极，以使NaOH在阴极溶液中富集，常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。
如：氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，可知溶液A的溶质是NaOH。
如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图(所用电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是（ ）
A．从E口逸出的气体是H2
B．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
C．标准状况下每生成22.4LCl2，便产生2molNaOH
D．电解一段时间后加适量盐酸可以使电解液恢复到电解前的浓度
【答案】D
【解析】由钠离子的移动方向可以确定左边电极为阳极，右边电极为阴极。阴极发生还原反应，氢气从E口逸出，B口应补充水，D口得到氢氧化钠浓溶液，A、B项正确。电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，当有1 mol氯气生成时，有2 mol氢氧化钠生成，C项正确。电解过程中减少的是氢气和氯气且二者物质的量之比为1∶1，因此补充适量的氯化氢气体可以使电解液恢复到电解前的浓度，D项错误。
如图中能验证饱和食盐水(含酚酞)的电解产物的装置是(下列各图中的电极均为惰性电极)（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】电解饱和食盐水时，阳极产物是Cl2，阴极产物是H2、NaOH，根据图中的电子流向先确定装置中电源的正、负极，从而确定电解池的阴、阳极，然后判断电极产物以及检验方法，D选项符合题意。
角度2 铜的精炼与电镀
关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是（ ）
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B．电解液的成分都保持不变
C．阳极反应都只有Cu－2e－=Cu2＋ D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－=Cu
【答案】D
【解析】A项电镀时镀件作阴极；B项电解精炼铜时电解液成分改变；C项电解精炼铜时，若有比铜活泼的金属杂质(如锌)，则阳极还会发生Zn－2e－=Zn2＋的反应。
【解题技巧】
铜的电解精炼与电镀铜对比
电解精炼铜 电镀铜
电极 材料 阴极 精铜 镀件
阳极 粗铜 纯铜
电极反应式 阳极 Cu(粗铜)－2e－=Cu2＋等 Cu－2e－=Cu2＋
阴极 Cu2＋＋2e－=Cu(精铜) Cu2＋＋2e－=Cu
电解质溶液浓度的变化 Cu2＋减少，比铜活泼的金属阳离子进入溶液 电解质溶液成分及浓度均不变
将“铜牌”变成“银牌”的装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．铜牌连接电源的正极 B．反应前后，溶液a的浓度不变
C．溶液a可以为溶液 D．反应一段时间后，电源反接，铜牌可恢复原状
【答案】B
【解析】分析装置图可知，该装置为电镀池：镀件金属(Ag)作阳极﹐与电源正极相连，A项错误；若要达到铜牌上镀银的效果，则溶液a为，阳极Ag失电子变成，阴极得电子变成Ag，反应前后，溶液a的浓度不变，B项正确；若溶液a为溶液，，会影响放电顺序，不能达到铜牌上镀银的效果，C项错误；当反应一段时间后，电源反接，阳极有Ag和Cu，Cu活泼性比Ag强，会失去电子变成Cu，铜牌不能恢复原状，D项错误。
在铁制品上镀上一定厚度的银层，以下设计方案正确的是（ ）
A．银作阳极，铁制品作阴极，溶液含有银离子
B．铂作阴极，铁制品作阳极，溶液含有银离子
C．银作阳极，铁制品作阴极，溶液含有亚铁离子
D．银作阴极，铁制品作阳极，溶液含有银离子
【答案】A
【解析】应选镀层金属银作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属Ag＋的溶液作电镀液，A项正确。
角度3 电解池的电极反应的书写
电池有铅蓄电池、燃料电池(如NO2-NH3电池)、锂离子电池、Mg一次氯酸盐电池等，它们可以将化学能转化为电能。NH3、CH4、NaBH4都可用作燃料电池的燃料。CH4的燃烧热为890.3kJ/mol。电解则可以将电能转化为化学能，电解饱和NaCl溶液可以得到Cl2，用电解法可制备消毒剂高铁酸钠(Na2FeO4)。电解法制备Na2FeO4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．OH-通过阴离子交换膜移向Pt电极
D．理论上每转移0.1mol e-，阴极上会产生标准状况下1.12L气体
【答案】D
【解析】电解法制备Na2FeO4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-，阴离子交换膜应能允许OH-通过而能阻止的扩散。由分析可知，M为电源的正极，A错误；由分析可知，阳极上的电极反应式为Fe-6e-+8OH-=+4H2O，B错误；由分析可知，Fe为阳极，Pt电极为阴极，OH-通过阴离子交换膜由阴极即Pt电极移向阳极即Fe电极，C错误；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，D项正确。
【解题技巧】
书写电解池的电极反应式的方法：
①书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，弱电解质要写成分子式。
如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
②电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。
③Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋而不是得到单质Fe。
二氧化氯（ClO2）是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂，电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一。如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的装置。下列说法
不正确的是（ ）
A．a接电源负极 B．b极发生氧化反应
C．H从电解池左侧通过质子交换膜移向右侧 D．阴极的电极反应式为
【答案】C
【解析】由图可知，电极a上发生反应，生成的与溶液中的结合生成ClO2，则a为阴极室，b为阳极室，水中的氢氧根失去电子得到氧气，氢离子向左边移动。由上述分析可知，a为阴极，接电源的负极，A项正确；由上述分析可知，b为阳极，发生氧化反应，B项正确；H+从电解池右侧通过质子交换膜移向左侧移动，C项错误；阴极的电极反应式为，D项正确。
工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．电池工作时，外电路中电子的流动方向：M镀镍铁棒电解质溶液碳棒N
B．电池工作时，镀镍铁棒上的电极反应式为
C．电池工作一段时间后，中间工作室的NaCl浓度小于1%，原因是在中间工作室生成了更多的水
D．常温下，溶液中：
【答案】D
【解析】由图碳棒连接电源正极，是阳极，失电子，电极反应为：4OH 4e =O2↑+2H2O；铁棒是阴极，得电子能力：Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)，阴极的电极反应为：Ni2++2e-=Ni、2H++2e-=H2↑(Ni2+浓度较低时)，阳极的钠离子穿过阳离子交换膜移向氯化钠溶液，阴极室氯离子穿过阴离子交换膜移向B室氯化钠溶液，氯化钠溶液的浓度增大。电子不会在溶液中迁移，A项错误；电池工作时，镀镍铁棒上的电极反应式为Ni2++2e =Ni、2H++2e-=H2↑(Ni2+浓度较低时)，B项错误；由分析，电池工作一段时间后，中间室氯化钠溶液浓度增大，C项错误；常温下，0.5mol L 1NaOH溶液中，由于加入的钠离子和氢氧根离子浓度相同，但是氢氧根离子还来源于水的电离，故c(OH )>c(Na+)>c(H+)，D项正确。
角度4 电解的计算
如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1mol·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
【答案】A
【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。由电子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为1∶1∶2∶＝2∶2∶4∶1。
【解题技巧】
有关电解计算的方法：
（1）根据电子守恒法计算：用于串联电路中各电极产物的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。
（2）根据总反应方程式计算：先写电极反应式，再写总反应方程式，最后根据总反应方程式计算。
（3）根据关系式计算：根据电子得失相等找到已知量与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。
2. 用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极质量增加ag时，在阳极上同时产生bL氧气(标准状况)，则M的相对原子质量是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】生成bLO2(标准状况)转移的电子为mol，根据电子守恒知，析出的M的物质的量为mol＝mol，阴极增加的质量即为析出的M的质量，则M的摩尔质量为a÷＝(g·mol－1)，即M的相对原子质量为。
3. 将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。
(1)当有1.0×10－3mol的OH－放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是________。
(2)若溶液的体积为1L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6mLO2时，溶液中c(H＋)是________。
【答案】(1)0.032g (2)1×10－3mol·L－1
【解析】(1)用惰性电极电解CuSO4溶液时，阴极电极反应式为2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极电极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。当有1.0×10－3 mol的OH－放电时，此时转移电子为1.0×10－3mol，则在阴极上析出Cu的质量为0.032g。
(2)阳极：
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
4 mol 1 mol
N
n＝1.0×10－3mol，即消耗1.0×10－3molOH－，生成1．0×10－3molH＋，则c(H＋)＝＝1.0×10－3mol·L－1。
角度5 多池串联
1. 如图所示，甲、乙为相互串联的两电解池。
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A电极名称为________极，电极材料是________，电极反应式为_________________________________，电解质溶液可以是__________________。
(2)乙池中Fe极电极反应式为__________________________，若在乙池中滴入少量酚酞试液，开始通电一段时间，Fe极附近呈________色。
【答案】(1)阴 精铜 Cu2＋＋2e－===Cu 含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液)
(2)2H＋＋2e－===H2↑ 红
【解析】根据电解池的电极与外接电源的关系，A为阴极，B为阳极，Fe为阴极，C为阳极。又因为甲为精炼铜的装置，所以A电极材料是精铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，电解质溶液用含Cu2＋的溶液(如CuSO4溶液)。乙池中Fe极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，在乙池中滴入少量酚酞试液，开始通电一段时间，由于水提供的H＋在阴极(Fe)放电，OH－越来越多，铁极附近呈红色。
【解题技巧】
多池串联池属性的判断
1．有外接电源的全部都是原电池
2．无明显外接电源的一般只有1个原电池，其余全是电解池
（1）有盐桥的是原电池
（2）有燃料电池的是原电池
（3）能发生自发氧化还原反应的装置为原电池
（4）多个自发，两电极金属性相差最大的为原电池
3．电极的连接顺序：负→阴→阳→阴→…→阳→正
4．串联电路的特点：每一个电极转移的电子数都相等
2. 下列说法正确的是（ ）

A．乙池中石墨电极表面有气泡产生，丙池中向右侧电极移动
B．甲池通入的电极反应为
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量固体能使溶液恢复到原浓度
D．收集一段时间后丙池中两电极上产生的气体，左侧电极可能得到混合气体
【答案】D
【解析】由图可知，甲为原电池，甲醇通入极为负极，氧气通入极为正极，乙为电解池，石墨为阳极，Ag为阴极，丙为电解池，左侧Pt电极为阳极，右侧Pt电极为阴极。乙池中石墨电极为阳极，溶液中氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，丙为电解池，阴离子向阳极(左侧Pt电极)移动，A项错误；在燃料电池甲池中，负极是甲醇发生失电子的氧化反应，在碱性电解质下的电极反应为CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O，B项错误；电解池乙池中，电解后生成硫酸、铜和氧气，要想复原，要加入氧化铜，C项错误；丙池是电解池，左侧电极是阳极，开始生成氯气，电极反应式为2Cl--2e=Cl2↑，当氯离子消耗完以后，电极继续生成氧气，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，故左侧电极可能得到混合气体，D项正确。
3. 如图所示，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，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：
(1)甲是燃料电池，通入甲烷的电极作 极(填“正”或“负”)，电极反应式为 。
(2)乙是 池，石墨(C)作 极(填“阴”或“阳”)，发生 反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为 。
(3)①丙中粗铜作 极(填“阴”或“阳”)；
②电解一段时间后硫酸铜溶液中的Cu2+会 (填“增大”或“减小”或“不变”)；
③若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，丙装置中析出精铜的质量为 g。
【答案】(1)负
(2)电解 阳 氧化
(3)阳 减小 12.8
【解析】甲池为原电池做电源，通入甲烷的一极为负极，电极反应式为：，通入氧气的一极为正极，电极反应式为：，乙池、丙池为电解池，乙池为氯碱工业，其中Fe电极连电源负极做阴极，电极反应式为：，石墨作阳极，电极反应式为：，X为阳离子交换膜，Na+向铁极移动，丙池为粗铜的精炼，其中精铜做阴极，粗铜做阳极。（1）甲是燃料电池，甲烷转化为，失电子发生氧化反应，为负极，电极反应为：；（2）乙是电解池，石墨作阳极，发生氧化反应，氯离子失去电子变为氯气，电极反应式为：；（3）①丙池中粗铜连接原电池的正极，做阳极；
②阳极的材料是粗铜，电极反应式有：，，等，所以阳极产生的铜离子数小于阴极消耗的铜离子数，溶液中Cu2+减小；
③标准状况下，2.24L氧气的物质的量为0.1mol，此时转移电子的物质的量为0.4mol，精铜为阴极，电极反应式为：，当转移0.4mol电子时，生成0.2molCu，质量为：0.2mol×64g/mol=12.8g。
角度6 离子交换膜在电解中的应用
1.钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是（ ）
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B．生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋
【答案】D
【解析】石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室，Co电极为阴极，电极反应式为Co2＋＋2e－===Co，Cl－通过阴离子交换膜由Ⅲ室进入Ⅱ室，得到盐酸。由上述分析知，Ⅰ室中水放电使硫酸浓度增大，Ⅱ室得到盐酸，故Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均减小，A错误；生成1 mol Co时，转移2 mol电子，Ⅰ室有0.5 mol(即16 g)O2逸出，有2 mol(即2 g)H＋通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，则Ⅰ室溶液质量理论上减少18 g，B错误；移除两交换膜后，石墨电极上的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误；根据上述分析可知，电解时生成了O2、Co、H＋，则电解总反应为2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋，D正确。
如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是（ ）
A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D．当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
【答案】C
【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则b为电源的正极，a为电源的负极，石墨电极Ⅰ为阴极，据此解答。A.由分析可知，a是电源的负极，故A正确；B.石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；C.随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，Cl－移向中间室，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子0.06 mol，根据阳极电极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，产生氧气0.015 mol，在标准状况下的体积为336 mL，故D正确。
1．（2025·河北秦皇岛·一模）下列工艺制备原理不涉及氧化还原反应的是
A．工业固氮 B．氯碱工业 C．海水提溴 D．侯氏制碱法
【答案】D
【详解】A．工业固氮：氮气(，0价)与氢气(，0价)合成氨()，氮被还原为-3价，氢被氧化为+1价，涉及氧化还原反应，A错误；
B．氯碱工业：电解饱和食盐水生成(Cl从-1→0价，被氧化)和(H从+1→0价，被还原)，涉及氧化还原反应，B错误；
C．海水提溴：Br-(-1价）被氧化为(0价)，涉及氧化还原反应，C错误；
D．侯氏制碱法：主要反应为NaCl、NH3、CO2和H2O生成NaHCO3和NH4Cl，随后煅烧NaHCO3得Na2CO3。整个过程所有元素(Na、Cl、C、N、O、H)的化合价均未改变，不涉及氧化还原反应，D正确；
故选D。
2．（25-26高二上·山东·月考）关于如图所示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中阴极为，②中正极为
D．离子移动方向：①中向阴极方向移动，②中向负极方向移动
【答案】B
【详解】A．装置①有外接电源，为电解池；装置②无外接电源且能形成电流（灯泡），为原电池，A错误；
B．装置①为电解硫酸溶液（惰性电极），实质电解水，水减少则硫酸浓度增大；装置②为Zn-Cu-硫酸原电池，总反应消耗，硫酸浓度减小，B正确；
C．装置①（电解池），阴极反应为：；装置②（原电池）正极为Cu，得电子：正极反应为：，C错误；
D．电解池工作时，阳离子向阴极移动，①中H＋向阴极方向移动。原电池工作时，阳离子向正极移动，②中H＋向正极方向移动，D错误；
故选B。
3．（23-24高二下·江苏盐城·期末）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
【分析】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。
【详解】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。
4．（25-26高三上·山东·月考）利用碱性甲烷燃料电池电解制备的装置如图所示，电解池中的电极材料为金属钴和石墨。下列说法正确的是
A．电极M为石墨
B．电极n处电极反应为：
C．电解一段时间后，N极区溶液pH减小
D．膜a、膜c均为阳离子交换膜
【答案】D
【分析】该装置用于制备，根据图示，M电极所在为阳极室，M电极为阳极Co电极，钴失去电子被氧化：Co-2e-=Co2+，N电极为阴极，N电极为石墨电极，水得到电子被还原生成氢气和氢氧根离子，则碱性甲烷燃料电池中m电极为正极，n电极为负极。
【详解】A．由分析，M电极为阳极Co电极， N电极为阴极石墨电极，A错误；
B．n电极为碱性甲烷燃料电池的负极，n电极通入CH4，甲烷失去电子被氧化：，B错误；
C．N电极为阴极，N电极电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，电解一段时间后，N极区碱性增强，溶液的pH增大，C错误；
D．阳极室中的Co2+通过膜a进入产品室，膜a为阳离子交换膜，原料室中通过膜b进入产品室，膜b为阴离子交换膜，则原料室中Na+通过膜c进入阴极室，膜c为阳离子交换膜，D正确；
故选D。
5．（24-25高二上·内蒙古包头·期末）利用如图装置，完成很多电化学实验。下列有关此装置的叙述中，正确的是
A．若X为碳棒，Y为溶液，开关K置于N处，可加快铁的腐蚀
B．若X为锡棒，Y为溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀
C．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜电极移动
D．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，可用于铁表面镀铜，溶液中铜离子浓度将增大
【答案】C
【分析】当开关K置于M时形成原电池，当K置于N时形成电解池，X作阳极，铁作阴极。
【详解】A．开关K置于N处，形成电解池，铁与负极相连作阴极，减缓铁的腐蚀，故A错误；
B．开关K置于M处，为原电池，X为锡棒，Y为NaCl溶液，锡比铁不活泼，锡作正极，铁作负极，可加速铁的腐蚀，故B错误；
C．开关K置于M处，为原电池，铁比铜活泼，铁作负极，电子由铁经导线流向铜，铜棒上铜离子得电子生成铜单质，质量增加，故C正确；
D．开关K置于N处，X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，形成电镀装置，实现在铁表面镀铜，电解质溶液中铜离子浓度不变，故D错误；
故选：C。
6．（25-26高二上·江苏·月考）一种基于氯碱工艺的节能新工艺是将电解池与NO—空气燃料电池相结合，可用于湿法冶铁的研究，工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．a极为阳极，发生氧化反应
B．阴极区溶液的保持不变
C．d极为负极，其电极反应式为
D．理论上每生成气体，可得到2.8gFe
【答案】C
【分析】NO-空气燃料电池中，通入NO的多孔碳棒d电极为负极，通入O2的多孔碳棒c电极为正极，则b电极为阳极，b电极的电极反应：，a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：，中间为阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极，据此分析判断。
【详解】A．结合分析可知，b极为阳极，发生氧化反应，A错误；
B．结合分析可知，a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：，阴极区溶液中浓度逐渐升高，pH增大，B错误；
C．结合分析可知，d为负极，该电极NO失去电子，生成硝酸，电解质溶液为酸性，电极反应为：，C正确；
D．结合分析可知，X为氯气，则每生成气体，转移电子，结合阴极电极反应式可知，此时可以生成，质量为，D错误；
故选C。
7．（25-26高二上·山东·课后作业）下列说法正确的是
A．电解KCl溶液时，阴极上的电极方程式为K＋＋e-=K
B．电解熔融NaCl的装置中，Na＋向阳极移动、Cl-向阴极移动
C．用石墨做电极电解熔融的MgCl2，会在阴极上析出单质镁，阳极上会有气体产生
D．在电解装置中，电子从阴极通过电解液流向阳极
【答案】C
【详解】A．电解KCl溶液时，阴极反应为H2O中的H+还原生成H2，而非K+还原为K，因为H+的氧化性更强，A错误；
B．电解熔融NaCl时，阳离子（Na+）应向阴极移动，阴离子（Cl-）应向阳极移动，B描述相反，B错误；
C．电解熔融MgCl2时，阴极Mg2+被还原为Mg，阳极Cl-被氧化为Cl2气体，C正确；
D．电子在外电路中从电源负极流向阴极，从阳极流向电源正极，电解液中依靠离子导电而非电子，D错误；
故答案为C。
8．（2025·山东聊城·三模）经过充分氧化的铅阳极泥，富含。一种从中提取金和银的流程如图所示。下列说法错误的是
A．“浸渣1”的主要成分为
B．“浸取2”步骤中，被氧化的化学方程式为
C．“还原”步骤中，被氧化的与产物的物质的量之比为
D．该流程中可循环利用的物质有
【答案】C
【分析】从富含的铅阳极泥中提取金和银的流程为：将铅阳极泥加盐酸进行浸取1，CuO溶于盐酸过滤得到浸出液1，剩余不溶的Ag和Au变成浸渣1，向浸渣1中继续加盐酸和进行浸取2，Ag和Au都被氧化溶解，其中Ag溶解转化为沉淀过滤得到滤渣2，将滤渣2继续加氨水溶解，沉淀转化为溶液得到浸取液3，最后电解浸取液3得到单质Ag；而浸取2中Au转化为可溶的随过滤得到浸出液2，在浸出液2中加入还原最终得到单质Au；据此分析解答。
【详解】A．根据分析，Ag和Au不溶于盐酸中，则“浸渣1”的主要成分为，A正确；
B．“浸取2”步骤中，Ag在盐酸和作用溶解转化为沉淀，则反应的化学方程式为，B正确；
C．“还原”步骤中，被还原为单质Au，而被氧化为，反应的方程式为：，得到被氧化的与产物的物质的量之比为3:2，C错误；
D．对浸取液3进行电解时，阴极的电极反应式为：，生成的可以循环到浸取3时再次使用，D正确；
故答案为：C。
9．（25-26高二上·山东枣庄·阶段练习）如下图所示，利用N2H4、O2和KOH溶液制成燃料电池(总反应式为N2H4 + O2 = N2+2H2O)，模拟氯碱工业。下列说法正确的是
A．甲池中负极反应为N2H4 – 4e- = N2 + 4H+
B．乙池中出口G、H处气体分别为H2、Cl2
C．乙池中离子交换膜为阴离子交换膜
D．当甲池中消耗16 g N2H4时，乙池中理论上最多产生71g Cl2
【答案】D
【分析】甲池为燃料电池，肼在电极a失电子发生氧化反应，a是负极、b是正极。乙池为电解池，c与电源正极相连，c是阳极；d与电源负极相连，d是阴极。
【详解】A．甲池为燃料电池，负极肼失电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式为N2H4 – 4e- +4OH-= N2 + 4H2O，故A错误；
B．乙池是电解池，c是阳极，阳极反应式为2Cl--2e-=Cl2，d是阴极，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，出口G、H处气体分别为Cl2、H2，故B错误；
C．离子交换膜的作用是防止阳极上生成的氯气与阴极生成的氢氧化钠反应，所以乙池中离子交换膜为阳离子交换膜，故C错误；
D．当甲池中消耗16 g N2H4时，电路中转移电子 ，根据2Cl--2e-=Cl2，乙池中理论上最多产生1molCl2，产生Cl2的质量为71g，故D正确；
选D。
10．（25-26高二上·山东淄博·期中）我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是
A．放电时，电极b为正极
B．放电时，负极的电极反应：Cu2S-4e-=S+2Cu2+
C．充电时，阳极附近溶液的pH增大
D．放电时，溶液中Cu2+向电极b方向迁移
【答案】B
【分析】由图可知，放电时，电极a上MnO2转化为Mn2+，发生还原反应，电极b上Cu2S转化为S，发生氧化反应，则电极a为正极，电极b为负极；充电时，电极a上Mn2+转化为MnO2，发生氧化反应，电极b上S转化为Cu2S，发生还原反应，此时电极a为阳极，电极b为阴极，据此分析解题。
【详解】A．放电时，Cu2S转化为S，发生氧化反应，则电极b为负极，A错误；
B．放电时，电极b为负极，负极的电极反应为Cu2S-4e-=S+2Cu2+，B正确；
C．根据分析，充电时，电极b为阴极，则电极a为阳极，电极a的电极反应为Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，阳极附近溶液的pH减小，C错误；
D．放电时，溶液中Cu2+向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误；
故答案为：B。
11．（23-24高二下·宁夏吴忠·期中）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。
【详解】（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。
12．（24-25高二上·山东青岛·期末）研究化学反应中的能量变化对生产、生活有重要意义。回答下列问题：
(1)氢能是极具发展潜力的清洁能源。298K时，燃烧生成水蒸气放热，液态水蒸发吸热44kJ。表示燃烧热的热化学方程式为 。
(2)可用电解法由氮气直接制备硝酸，同时产生氢气，原理如图甲。
①电极a上的电极反应式为 。
②每生成4mol硝酸，通过“质子交换膜”的为 mol。
(3)我国科学家设计了一种草酸和偶联生产甘氨酸，装置如图乙，图中双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。
①电解一段时间后，阳极区溶液pH (填“增大”、“减水”或“不变”)。
②阴极的电极反应式为 。
③理论上生成1mol甘氨酸，双极膜中有 mol水解离。
【答案】(1)
(2) 20
(3) 减小 6
【详解】（1）燃烧热是在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量；298K时，（为1mol）燃烧生成1mol水蒸气放热，液态水蒸发吸热44kJ，则气态水液化放热44kJ，故（为1mol）燃烧生成1mol液态水放热+44kJ=286kJ，故燃烧热的热化学方程式为： ；
（2）①由图，电极a上氮气失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子，电极反应式为。
②a极反应为，每生成2mol硝酸转移10mol电子，则每生成4mol硝酸会转移20mol电子，b极反应为，则通过“质子交换膜”的为20mol。
（3）①由图，该装置为电解池，左侧为阴极、右侧为阳极；阳极反应为甲醛失去电子被氧化为甲酸根离子，同时生成氢气：，电解一段时间后，阳极区溶液消耗氢氧根离子，则pH减小；
②由图，阴极的电极反应式为、得到电子发生还原反应生成和水，反应为：。
③由阴极反应，理论上生成1mol甘氨酸，需要消耗6mol氢离子，则双极膜中有6mol水解离。
13．（24-25高一下·山东烟台·期中）某炼锌废渣含有锌、铅、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴(Ⅱ)的一种工艺流程如下。
已知：Fe2+完全沉淀时pH≥9；Fe3+完全沉淀时pH≥3.2。
回答下列问题：
(1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是 。“浸渣”的主要成分为 (填化学式)。
(2)“沉锰”步骤中加入Na2S2O8的目的是 。
(3)“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入过量的NaClO氧化Co2+，其反应的离子方程式为 。
(4)“转化”步骤中有黄绿色气体产生，反应的离子方程式为 ；若用H2O2和稀H2SO4代替浓HCl，其优点是 。
(5)工业上利用电解含Co(Ⅱ)的水溶液制备金属Co和H2SO4的装置如图。
①图中Co电极应连接电源的 (填“正”或“负”)极，“电解”时石墨电极的电极反应为 。
②离子交换膜Ⅱ为 (填“阴”或“阳”)离子交换膜；H2SO4溶液浓度的大小：m (填“＞”“＜”或“=”) n。
【答案】(1) 增大固体与酸的接触面积，提高钴的浸取效率 Cu、PbSO4
(2)将Mn2+和Fe2+氧化
(3)
(4) 避免还原Co(OH)3时产生有毒的Cl2
(5) 负 阴 ＜
【分析】炼锌废渣(铅、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质)中加入稀H2SO4酸浸，铁、钴、锰的+2价氧化物及锌都转化为二价金属的硫酸盐，铅转化为硫酸铅沉淀，铜不溶解；过滤后，往滤液中加入Na2S2O8沉锰，此时锰转化为MnO2，Fe2+转化为Fe3+；过滤后，往滤液中加入NaOH调pH=4沉铁，此时Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀；过滤后，往滤液中加入NaClO沉钴，将Co2+转化为Co(OH)3沉淀；过滤出沉淀，加入浓HCl转化，Co(OH)3转化为Co2+，浓缩结晶，从而得到钴(Ⅱ)。
【详解】（1）为提高原料的利用率，“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是：增大固体与酸的接触面积，提高钴的浸取效率。由分析可知，“浸渣”的主要成分为Cu、PbSO4。
（2）“沉锰”步骤中加入Na2S2O8，锰转化为MnO2，Fe2+转化为Fe3+，目的是：将Mn2+和Fe2+氧化。
（3）“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入过量的NaClO氧化Co2+，同时ClO-被还原为Cl-，生成的H+与过量的ClO-反应生成HClO，依据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，可得出反应的离子方程式为。
（4）“转化”步骤中有黄绿色气体产生，表明有Cl2生成，Co(OH)3转化为Co2+，依据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，可得出反应的离子方程式为；若用H2O2和稀H2SO4代替浓HCl，产物中不含有Cl2，避免造成环境污染，其优点是：避免还原Co(OH)3时产生有毒的Cl2。
（5）工业上利用电解含Co(Ⅱ)的水溶液制备金属Co和H2SO4，则Co2+得电子生成Co，Co电极为阴极，石墨电极为阳极。
①图中Co电极为阴极，应连接电源的负极，“电解”时石墨电极为阳极，H2O失电子生成O2和H+，依据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，可得出电极反应为。
②在阴极，Co2+得电子生成Co，则透过离子交换膜Ⅱ进入H2SO4中，Ⅱ为阴离子交换膜；阳极生成的H+透过离子交换膜Ⅰ进入H2SO4中，使H2SO4溶液浓度增大，则m与n的大小：m＜n。
【点睛】判断“沉钴”步骤中的产物时，需关注NaClO “过量”，所以最终产物中含有HClO。
14．（25-26高二上·山东日照·开学考试）一种光电催化系统脱硫(主要为)电池的工作原理如图所示。工作时，光催化电极产生电子和空穴；双极膜中解离的和，在电场作用下分别向两极迁移。
回答下列问题：
(1)双极膜中解离的移向 (填“”或“GDE”)电极。
(2)负极上发生反应的电极反应式为 。
(3)下列说法错误的是___________(填标号)。
A．电池工作一段时间后，左室溶液pH逐渐增大
B．理论上每生成1mol ，双极膜中有1mol 解离
C．理论上每脱1mol ，需消耗1mol
D．空穴和电子的产生驱动了脱硫与制备反应的发生
(4)用上述脱硫电池电解丙烯腈()可合成己二腈[]，反应的化学方程式为，装置如图所示：
①在 (填“阴”或“阳”)极生成，发生反应的电极反应式为 。
②一段时间后，阳极室中稀硫酸的浓度将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
③脱硫电池中每有11.2L(标准状况)转化为，理论上最多能生成己二腈的物质的量为 mol。
【答案】(1)
(2)SO+2OH--2e-=SO+H2O
(3)AB
(4) 阴 2CH2＝CHCN+2H++2e ＝NC(CH2)4CN 增大 0.5
【分析】由图可知，总反应为：SO2+O2+2OH-=SO+H2O2，电池工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，故Fe2O3电极为负极，左侧先发生SO2+2OH-=+H2O，电极反应为：SO+2OH--2e-=SO+H2O，GDE电极为正极，电极反应为：O2+2H++2e-═H2O2，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极，故双极膜中，靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，OH-通过阴离子交换膜移向负极，H+通过阳离子交换膜移向正极。
【详解】（1）双极膜中解离的移向电极。故答案为：；
（2）负极上发生反应的电极反应式为SO+2OH--2e-=SO+H2O。故答案为：SO+2OH--2e-=SO+H2O；
（3）A. 根据分析可知，左室发生反应：SO2+2OH-=+H2O，SO+2OH--2e-=SO+H2O，总方程为：SO2+4OH--2e-=SO+2H2O，根据电荷守恒可知，每消耗4molOH-，转移2mol电子，则有2molOH-进入左室，即左室溶液中，OH-浓度减小，左室溶液pH逐渐减小，故A错误；
B. GDE电极为正极，电极反应为：O2+2H++2e-=H2O2，理论上每生成1mol ，转移2mol电子，双极膜中有2mol 解离，有2molOH-进入左室，故B错误；
C. 总反应为：O2+2H2O+2e-=H2O2+2OH-，理论上每脱1mol ，需消耗1mol ，故C正确；
D. 原电池能够加快反应速率，空穴和电子的产生促使形成原电池反应，故驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生，故D正确；
故答案为：AB；
（4）①，CH2=CHCN在阴极生成NC(CH2)4CN，该过程中C的化合价降低，发生还原反应，在阴极生成，发生反应的电极反应式为2CH2＝CHCN+2H++2e ＝NC(CH2)4CN。故答案为：阴；2CH2＝CHCN+2H++2e ＝NC(CH2)4CN；
②H2O在阳极失去电子得到O2，电极方程式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，pH减小，一段时间后，阳极室中稀硫酸的浓度将增大。故答案为：增大；
③脱硫电池中每有11.2L(标准状况，物质的量为)转化为，转移1mol电子，由2CH2＝CHCN+2H++2e ＝NC(CH2)4CN理论上最多能生成己二腈的物质的量为 =0.5mol。故答案为：0.5。
15．（24-25高一下·山东烟台·期末）NO－空气燃料电池实现了制硝酸、发电、环保一体化。室温时，某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水（pH为2～5）的过程，装置如图。下列说法错误的是
已知：①溶液呈弱酸性；②在pH为2～5的溶液中，放电顺序：。
A．甲池中电极Ⅰ反应式为
B．乙池中，为使电极产物全部转化为，需补充的物质A为
C．当丙池中得到4L 盐酸时，乙池处理和NO的总体积为31.36L
D．若甲池有0.5mol 参加反应，理论上N室溶质质量减少l30g
【答案】BC
【分析】装置甲（NO-空气燃料电池）。电极Ⅰ：失电子生成 ，是负极，反应式：。电极Ⅱ：得电子，是正极，反应式：。工作原理：负极被氧化，正极被还原，质子（）通过质子交换膜从负极区移向正极区，电子经外电路从电极Ⅰ流向电极Ⅱ。乙装置（处理废气，相当于电解池）。甲中电极Ⅱ为正极，所以电极Ⅲ为阳极，电极Ⅳ为阴极。电极Ⅲ（阳极）：发生还原反应，结合后续生成，反应为；电极Ⅳ（阴极）：，最终生成，实现废气废水处理与产物回收。丙池的右侧电极与电源负极相连，为阴极，丙池左侧电极为阳极，电极反应式为，产生的通过交换膜a（阳离子交换膜），与通过交换膜b（阴离子交换膜）移向浓缩室的形成HCl。
【详解】A．在甲池中，电极Ⅰ上NO失电子发生氧化反应生成，电解质溶液呈酸性，根据得失电子守恒和电荷守恒，电极反应式为，A正确；
B．乙池中，电极Ⅲ上失电子发生氧化反应：，电极Ⅳ上得电子发生还原反应：。乙池的总反应为为使电极产物全部转化为，需要补充的物质为，B错误；
C．丙池中，室中通过阳离子交换膜进入浓缩室，室中通过阴离子交换膜进入浓缩室。当丙池中得到盐酸时，即生成，转移电子。根据乙池中电极反应，处理和的反应中，处理转移电子，处理转移电子，处理，处理，总体积，C错误；
D．甲池发生反应，若有参加反应，转移电子。丙池中室发生反应，根据电子守恒，析出，同时有通过阴离子交换膜进入浓缩室，室溶质减少的质量为，D正确；
综上，答案是BC。
16．（2025·山东菏泽·二模）以锗矿石(NiS、ZnS、，含等杂质)为主要原料制备Ge、Ni和的工艺流程如下：
已知：①锗在硫酸中的存在形式：时主要为，时主要为沉淀；
②和(以计)开始沉淀的pH分别为6.2和6.9，完全沉淀时的pH分别为8.2和8.9.
回答下列问题：
(1)“氧化酸浸”时，控制溶液，浸渣的主要成分为和S，则反应的离子方程式为 。
(2)“操作2”的名称为 。有人依据已知②认为可以直接调pH分离和，以省去有机物使用时可能造成的污染，分析该方法是否正确 。
(3)“调pH、萃取”时，萃取原理为。在硫酸盐溶液中，该萃取剂对某些金属离子的萃取率[萃取率]与pH的变化关系如图所示。在一定范围内，萃取率升高的原因是 。已知在时，达到萃取平衡时，。若在滤液中加入等体积萃取剂进行充分萃取，则的萃取率为 %(保留两位有效数字)。
(4)“电解”制备Ni时，电解池的阴极电极材料为 (填化学式)。电解后的溶液可在工艺中循环使用，利用该电解液的操作单元为 (填标号)。
A．氧化酸浸 B．中和沉淀 C．调节pH、萃取 D．反萃取
【答案】(1)
(2) 分液 若要完全沉淀，溶液的pH至少需调至8.2，此时也接近沉淀完全，所以此方法不正确
(3) 随着pH的升高被消耗，促进萃取金属离子的反应正向移动 98
(4) Ni AC
【分析】向锗矿石(NiS、ZnS、，含等杂质)中加入H2SO4和H2O2进行氧化酸浸，氧化酸浸时，发生、、反应，将S元素氧化为S单质，不反应，过滤得到滤渣为S、，过程中得到硫酸锌、硫酸镍，需注意：锗在硫酸中的存在形式：时主要为，时主要为沉淀，加入氧化锌调节pH，操作1为过滤，滤渣为氧化锗，经还原得到锗；滤液含有硫酸锌、硫酸镍，加入稀硫酸调pH后萃取，分液，萃余液为硫酸镍，加入Ni(OH)2后电解得到Ni；有机相中经反萃取得到硫酸锌溶液，结晶得到，据此回答。
【详解】（1）由信息可知“氧化酸浸”时，控制溶液，锗在硫酸中的存在形式主要为，故反应的离子方程式为；
（2）由流程可知，“操作2”是分液；由和(以计)开始沉淀的pH分别为6.2和6.9，完全沉淀时的pH分别为8.2和8.9可知，若要完全沉淀，溶液的pH至少需调至8.2，此时也接近沉淀完全，所以此方法不正确；
（3）①由萃取原理可知，随着pH的升高被消耗，促进萃取金属离子的反应正向移动；
②设滤液中初始物质的量为n0，加入等体积萃取剂后，设水相体积和有机相体积均为V，已知，设萃取后水相中，则有机相中 ，根据，即，解得 ，萃取率；
（4）电解制备Ni时，阴极发生还原反应，得到电子生成Ni，阴极电极材料一般为待制备金属，所以阴极电极材料为Ni；由分析知，加入稀硫酸调pH后萃取，分液，萃余液为硫酸镍和稀硫酸，加入Ni(OH)2后生成硫酸镍，电解硫酸镍溶液，发生反应，得到Ni和硫酸，可以返回到氧化酸浸和调节pH、萃取中循环使用，故选AC。
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第1页，共2页知识点1 电解的原理
（一）电解熔融氯化钠实验
1、实验装置
实验现象
通电后，在石墨片周围有气泡产生，在铁片上生成银白色金属。
3、实验分析
（1）熔融氯化钠中存在的微粒Na+、Cl－。
（2）通电后离子的运动方向
①阳离子Na+移向铁电极； ②阴离子Cl－移向石墨电极。
（3）电极上发生的变化
①铁电极：2Na++2e－＝2Na ②石墨电极：2Cl－－2e－＝Cl2↑
（4）实验结论
①熔融氯化钠在电流作用下分解生成了Na和Cl2。
②方程式：2NaCl2Na+Cl2↑
（二）电解原理
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(也称电解槽)
将电能转化为化学能的装置。
构成条件 ①直流电源；②两个电极；③闭合回路；④电解质溶液或熔融电解质
电 极 阳极 与电源正极相连的电极，发生氧化反应
阴极 与电源负极相连的电极，发生还原反应
离子流向 阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极
电子流向 从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极
【易错提醒】
电解质的导电过程是被电解的过程，属于化学变化；金属导电过程是电子的定向移动，属于物理变化。
（三）电解池阴阳极的判断方法
（四）电解池电极产物的判断
（五）电解池电极反应式的书写
1、常见微粒的放电顺序
阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>……
阳极：活性电极＞S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根
【易错提醒】
①活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。
②电解的离子方程式中，若参与电极反应的H＋或OH－是由水电离出来的，用H2O作为反应物。
2、电极反应式的书写方法
以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例
①辨电极：阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连。
②找离子：电解质溶液中：Cu2＋、H＋、SO、OH－。
③排顺序：依据常见微粒放电顺序，阴极：Cu2＋>H＋(水)，阳极：OH－(水)>SO。
④电极式：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
⑤总反应：依据得失电子守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件
2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋、2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
（六）电解后溶液的复原规律
1、用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液
（1）电解水型
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ 2H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
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↑ 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
2、电解池中的守恒规律
同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒使各电极得失电子均相等，在各极反应式中建立联系。
【易错提醒】
惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。
①阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。
②实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。
③实质为放氢气生碱型(或电解盐酸，此处无H＋不合理)，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。
角度1 电解池原理
下列关于电解池的叙述中，不正确的是（ ）
A．与电源正极相连的是电解池的阴极 B．电解池是电能转化为化学能的装置
C．溶液中的阳离子移向阴极 D．在电解池的阳极发生氧化反应
【解题技巧】
电解池的工作原理：
用如图所示装置的电解氯化钠溶液(X、Y是碳棒)。下列判断正确的是（ ）
A．Y电极和电源的正极相连 B．X电极表面有氢气生成
C．X电极表面发生氧化反应 D．电解过程的能量变化是化学能转化为电能
厦门大学国家重点实验室，受根瘤菌中固氮酶反应机理的启发，制备出生态友好经济高效的仿生纳米片电催化剂，可用于电化学法还原硝酸盐制，原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．纳米片作阳极 B．向a电极移动
C．标准状况下，生成，转移电子 D．b电极表面发生的电极反应：
角度2 原电池与电解池的比较
关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是（ ）
A．原电池中失去电子的一极为负极
B．电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极
C．原电池中相对活泼的一极为正极
D．电解池中发生氧化反应的一极为阳极
【解题技巧】电解池与原电池的比较
电解池 原电池
能否自发 使“不能”变为“能”或使“能”变为“易” 能自发进行
能量转化 电能转化为化学能 化学能转化为电能
装置 有外加电源 无外加电源
电极 由外加电源决定： 阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极 由电极或反应物性质决定，称为正极或负极
反应 类型 阳极：氧化反应； 阴极：还原反应 负极：氧化反应； 正极：还原反应
离子移动 阳离子移向阴极； 阴离子移向阳极 阳离子移向正极； 阴离子移向负极
相同点 都是电极上的氧化还原反应，都必须有离子导体
目前一款新型甲醇燃料电池已投放市场，该电池通过特殊的装置进行电能输出，不会造成任何污染，是一种相当环保的绿色电池。如图是甲醇燃料电池的实验装置图。下列有关说法不正确的是（ ）
A．甲池是燃料电池，乙池是电解池
B．甲池中负极的电极反应式为
C．A为负极，C为阳极
D．乙池中D电极质量增加5.40g时，理论上甲池中转移0.05mol电子
电解法处理酸性含铬废水（主要含有）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应，最后以形式除去。现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水，实验室利用如图装置模拟该方法。下列说法正确的是（ ）
A．M电极通入物质为
B．电解过程中废水的不变
C．电解池中阳极电极反应式为
D．当生成1mol时，电路中转移电子的物质的量至少为6mol
角度3 电极产物的判断与电极反应式的书写
电催化氧化甲烷制备高附加值化学品是一种有吸引力的直接利用天然气的方法。天津大学王中利课题组利用的催化氧化和的催化还原耦合反应进行HCOOH的制备，工作原理如图所示。
下列有关说法错误的是（ ）
A．N极的电极反应式：
B．若有个通过质子交换膜，共产生15.3gHCOOH
C．和位置不可互换
D．若使用氢氧燃料电池为外加电源，则燃料电池的a极通入的是氢气
【解题技巧】1．阴阳两极上放电顺序
（1）阴极（与电极材料无关）：氧化性强的先放电，放电顺序：
（2）阳极（与电极材料有关）：
①若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。
②若是惰性电极作阳极，放电顺序为：
（3）三注意
①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。
②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－＞OH－；阴极：Ag+＞Cu2+＞H+。
③阳极OH－放电的电极反应式：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑
2．电极反应式的书写（以惰性电极电解食盐水为例）
（1）阳极：列出在阳极放电的阴离子及其氧化产物，中间用“”连接，在“”左边用“－”标出阴离子失电子的数目，如：2Cl－－2e－Cl2↑。
（2）阴极：列出在阴极放电的阳离子及其还原产物，中间用“”连接，在“”左边用“+”标出阳离子得到电子的数目，如：2H++2e－H2↑（H+来自水）。
（3）总电解方程式：
①通过最小公倍数法使两个电极反应式的电子数目相等。
②把两个电极反应式相加，消去相同项，并注明条件“通电”。
③若是水电离出的H+或OH－得或失电子，在总反应式中应是H2O参与反应，即2Cl－+2H2OCl2↑+H2↑+2OH－。
电解尿素的碱性溶液可以制取氢气，其装置如图所示（电解池中隔膜仅阻止气体通过，极均为惰性电极）。该装置工作时，下列说法正确的是（ ）
A．电解过程中极附近溶液酸性明显增强
B．溶液中的向极移动
C．若在极产生（标准状况下）氢气，则理论上消耗尿素
D．极电极反应式为
用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，其简易装置示意图如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．Cu电极上发生氧化反应
B．电极的电极反应式为
C．氢离子通过质子交换膜由右室进入左室
D．阴极发生的反应之一为
角度4 用惰性电极电解电解质水溶液的类型
用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是（ ）
①电解稀硫酸 　②电解Cu(NO3)2溶液 ③电解KOH溶液 ④电解NaCl溶液
A．电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大
B．反应②中电解一段时间后，向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复到电解前的情况
C．反应③中阳极消耗OH－，故溶液浓度变小
D．反应④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2∶1
【解题技巧】用惰性电极电解电解质水溶液的类型总结：
类型 电极反应特点 例子 实际电解对象 电解质浓度 溶液pH 电解质溶液复原
电解电解质型 电解质的离子放电 HCl HCl 减少 增大 加HCl
CuCl2 CuCl2 减少 － 加CuCl2
电解 水型 阳极OH－放电，阴极H+放电 NaOH H2O 增大 增大 加H2O
H2SO4 H2O 增大 减小 加H2O
Na2SO4、KNO3 H2O 增大 不变 加H2O
放出 氢气 生成 碱型 阴极H+放电 NaCl 电解质和水 部分离 子浓度 减少 增大 加HCl
KBr 加HBr
放出氧气生成酸型 阳极 OH－放电 AgNO3 电解质和水 部分离子浓度减少 减小 加Ag2O
CuSO4 加CuO
用惰性电极进行电解，下列说法正确的是（ ）
A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液的pH不变
B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液的pH降低
C．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
D．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
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
命题点2 电解原理的应用
（一） 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：
化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH；
离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋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、含氯漂白剂等。
（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。
（二） 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。
电镀 电解精炼
装置
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 Cu2＋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电极反应式：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极：2Na＋＋2e－===2Na；
总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
【易错提醒】
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。
（三）电解的计算
1、电解计算的依据
（1）阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数。
（2）串联电路中各电解池转移的电子总数相等。
（3）电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。
2、电解计算的方法
（1）根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。
（2）根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
（3）根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。
电解计算时常用的定量关系为4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。
3、电解计算的步骤
（1）正确书写电极反应式(特别要注意阳极材料)。
（2）注意溶液中有多种离子共存时，要确定离子放电的先后顺序。
（3）根据得失电子守恒，列出关系式进行计算。
（四）离子交换膜在电解中的应用
1、常见的离子交换膜
离子交换膜又叫隔膜，由特殊高分子材料制成。离子交换膜分为以下几类：
（1）阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。
（2）阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
（3）质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
（4）双极膜，亦称双极性膜，膜的一侧为阳膜，只允许阳离子通过，另一侧为阴膜，只允许阴离子通过。
2、离子交换膜的作用
（1）能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
（2）能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
3、“离子交换膜”电解池的解题步骤
第一步，分清离子交换膜的类型，判断允许哪种离子通过离子交换膜。
第二步，写出电极反应式，判断离子交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷守恒判断离子迁移方向。
第三步，分析离子交换膜的作用。在产品制备中，离子交换膜的作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。
4、离子交换膜的相关计算
（1）迁移离子所带的电荷总数等于外电路上转移的电子总数。
（2）溶液质量变化等于电极反应引起的变化和离子迁移引起的变化之和。
角度1 氯碱工业
氯碱工业能耗大，通过如图的结构可大幅度降低能耗。
(1)离子交换膜应选择 离子交换膜 (填“正”或“负”)。
(2)反应的总化学方程式为 。
(3)当电路中通过0.2mol电子时， 右侧溶液质量 (填“增加”或“减少”) g。
【解题技巧】
工业电解饱和食盐水制取烧碱：
工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH－移向阳极，以使NaOH在阴极溶液中富集，常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。
如：氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，可知溶液A的溶质是NaOH。
如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图(所用电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是（ ）
A．从E口逸出的气体是H2
B．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
C．标准状况下每生成22.4LCl2，便产生2molNaOH
D．电解一段时间后加适量盐酸可以使电解液恢复到电解前的浓度
如图中能验证饱和食盐水(含酚酞)的电解产物的装置是(下列各图中的电极均为惰性电极)（ ）
A． B． C． D．
角度2 铜的精炼与电镀
关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是（ ）
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B．电解液的成分都保持不变
C．阳极反应都只有Cu－2e－=Cu2＋ D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－=Cu
【解题技巧】
铜的电解精炼与电镀铜对比
电解精炼铜 电镀铜
电极 材料 阴极 精铜 镀件
阳极 粗铜 纯铜
电极反应式 阳极 Cu(粗铜)－2e－=Cu2＋等 Cu－2e－=Cu2＋
阴极 Cu2＋＋2e－=Cu(精铜) Cu2＋＋2e－=Cu
电解质溶液浓度的变化 Cu2＋减少，比铜活泼的金属阳离子进入溶液 电解质溶液成分及浓度均不变
将“铜牌”变成“银牌”的装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．铜牌连接电源的正极 B．反应前后，溶液a的浓度不变
C．溶液a可以为溶液 D．反应一段时间后，电源反接，铜牌可恢复原状
在铁制品上镀上一定厚度的银层，以下设计方案正确的是（ ）
A．银作阳极，铁制品作阴极，溶液含有银离子
B．铂作阴极，铁制品作阳极，溶液含有银离子
C．银作阳极，铁制品作阴极，溶液含有亚铁离子
D．银作阴极，铁制品作阳极，溶液含有银离子
角度3 电解池的电极反应的书写
电池有铅蓄电池、燃料电池(如NO2-NH3电池)、锂离子电池、Mg一次氯酸盐电池等，它们可以将化学能转化为电能。NH3、CH4、NaBH4都可用作燃料电池的燃料。CH4的燃烧热为890.3kJ/mol。电解则可以将电能转化为化学能，电解饱和NaCl溶液可以得到Cl2，用电解法可制备消毒剂高铁酸钠(Na2FeO4)。电解法制备Na2FeO4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．OH-通过阴离子交换膜移向Pt电极
D．理论上每转移0.1mol e-，阴极上会产生标准状况下1.12L气体
【解题技巧】
书写电解池的电极反应式的方法：
①书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，弱电解质要写成分子式。
如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
②电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。
③Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋而不是得到单质Fe。
二氧化氯（ClO2）是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂，电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一。如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的装置。下列说法
不正确的是（ ）
A．a接电源负极 B．b极发生氧化反应
C．H从电解池左侧通过质子交换膜移向右侧 D．阴极的电极反应式为
工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．电池工作时，外电路中电子的流动方向：M镀镍铁棒电解质溶液碳棒N
B．电池工作时，镀镍铁棒上的电极反应式为
C．电池工作一段时间后，中间工作室的NaCl浓度小于1%，原因是在中间工作室生成了更多的水
D．常温下，溶液中：
角度4 电解的计算
如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1mol·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
【解题技巧】
有关电解计算的方法：
（1）根据电子守恒法计算：用于串联电路中各电极产物的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。
（2）根据总反应方程式计算：先写电极反应式，再写总反应方程式，最后根据总反应方程式计算。
（3）根据关系式计算：根据电子得失相等找到已知量与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。
2. 用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极质量增加ag时，在阳极上同时产生bL氧气(标准状况)，则M的相对原子质量是（ ）
A． B． C． D．
3. 将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。
(1)当有1.0×10－3mol的OH－放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是________。
(2)若溶液的体积为1L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6mLO2时，溶液中c(H＋)是________。
角度5 多池串联
1. 如图所示，甲、乙为相互串联的两电解池。
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A电极名称为________极，电极材料是________，电极反应式为_________________________________，电解质溶液可以是__________________。
(2)乙池中Fe极电极反应式为__________________________，若在乙池中滴入少量酚酞试液，开始通电一段时间，Fe极附近呈________色。
【解题技巧】
多池串联池属性的判断
1．有外接电源的全部都是原电池
2．无明显外接电源的一般只有1个原电池，其余全是电解池
（1）有盐桥的是原电池
（2）有燃料电池的是原电池
（3）能发生自发氧化还原反应的装置为原电池
（4）多个自发，两电极金属性相差最大的为原电池
3．电极的连接顺序：负→阴→阳→阴→…→阳→正
4．串联电路的特点：每一个电极转移的电子数都相等
2. 下列说法正确的是（ ）

A．乙池中石墨电极表面有气泡产生，丙池中向右侧电极移动
B．甲池通入的电极反应为
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量固体能使溶液恢复到原浓度
D．收集一段时间后丙池中两电极上产生的气体，左侧电极可能得到混合气体
3. 如图所示，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，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：
(1)甲是燃料电池，通入甲烷的电极作 极(填“正”或“负”)，电极反应式为 。
(2)乙是 池，石墨(C)作 极(填“阴”或“阳”)，发生 反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为 。
(3)①丙中粗铜作 极(填“阴”或“阳”)；
②电解一段时间后硫酸铜溶液中的Cu2+会 (填“增大”或“减小”或“不变”)；
③若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，丙装置中析出精铜的质量为 g。
角度6 离子交换膜在电解中的应用
1.钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是（ ）
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B．生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋
如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是（ ）
A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D．当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
1．（2025·河北秦皇岛·一模）下列工艺制备原理不涉及氧化还原反应的是（ ）
A．工业固氮 B．氯碱工业 C．海水提溴 D．侯氏制碱法
2．（25-26高二上·山东·月考）关于如图所示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中阴极为，②中正极为
D．离子移动方向：①中向阴极方向移动，②中向负极方向移动
3．（23-24高二下·江苏盐城·期末）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
4．（25-26高三上·山东·月考）利用碱性甲烷燃料电池电解制备的装置如图所示，电解池中的电极材料为金属钴和石墨。下列说法正确的是（ ）
A．电极M为石墨 B．电极n处电极反应为：
C．电解一段时间后，N极区溶液pH减小 D．膜a、膜c均为阳离子交换膜
5．（24-25高二上·内蒙古包头·期末）利用如图装置，完成很多电化学实验。下列有关此装置的叙述中，正确的是（ ）
A．若X为碳棒，Y为溶液，开关K置于N处，可加快铁的腐蚀
B．若X为锡棒，Y为溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀
C．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜电极移动
D．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，可用于铁表面镀铜，溶液中铜离子浓度将增大
6．（25-26高二上·江苏·月考）一种基于氯碱工艺的节能新工艺是将电解池与NO—空气燃料电池相结合，可用于湿法冶铁的研究，工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．a极为阳极，发生氧化反应
B．阴极区溶液的保持不变
C．d极为负极，其电极反应式为
D．理论上每生成气体，可得到2.8gFe
7．（25-26高二上·山东·课后作业）下列说法正确的是（ ）
A．电解KCl溶液时，阴极上的电极方程式为K＋＋e-=K
B．电解熔融NaCl的装置中，Na＋向阳极移动、Cl-向阴极移动
C．用石墨做电极电解熔融的MgCl2，会在阴极上析出单质镁，阳极上会有气体产生
D．在电解装置中，电子从阴极通过电解液流向阳极
8．（2025·山东聊城·三模）经过充分氧化的铅阳极泥，富含。一种从中提取金和银的流程如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．“浸渣1”的主要成分为
B．“浸取2”步骤中，被氧化的化学方程式为
C．“还原”步骤中，被氧化的与产物的物质的量之比为
D．该流程中可循环利用的物质有
9．（25-26高二上·山东枣庄·阶段练习）如下图所示，利用N2H4、O2和KOH溶液制成燃料电池(总反应式为N2H4 + O2 = N2+2H2O)，模拟氯碱工业。下列说法正确的是（ ）
A．甲池中负极反应为N2H4 – 4e- = N2 + 4H+
B．乙池中出口G、H处气体分别为H2、Cl2
C．乙池中离子交换膜为阴离子交换膜
D．当甲池中消耗16 g N2H4时，乙池中理论上最多产生71g Cl2
10．（25-26高二上·山东淄博·期中）我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电电池，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．放电时，电极b为正极
B．放电时，负极的电极反应：Cu2S-4e-=S+2Cu2+
C．充电时，阳极附近溶液的pH增大
D．放电时，溶液中Cu2+向电极b方向迁移
11．（23-24高二下·宁夏吴忠·期中）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)。
12．（24-25高二上·山东青岛·期末）研究化学反应中的能量变化对生产、生活有重要意义。回答下列问题：
(1)氢能是极具发展潜力的清洁能源。298K时，燃烧生成水蒸气放热，液态水蒸发吸热44kJ。表示燃烧热的热化学方程式为 。
(2)可用电解法由氮气直接制备硝酸，同时产生氢气，原理如图甲。
①电极a上的电极反应式为 。
②每生成4mol硝酸，通过“质子交换膜”的为 mol。
(3)我国科学家设计了一种草酸和偶联生产甘氨酸，装置如图乙，图中双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。
①电解一段时间后，阳极区溶液pH (填“增大”、“减水”或“不变”)。
②阴极的电极反应式为 。
③理论上生成1mol甘氨酸，双极膜中有 mol水解离。
13．（24-25高一下·山东烟台·期中）某炼锌废渣含有锌、铅、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴(Ⅱ)的一种工艺流程如下。
已知：Fe2+完全沉淀时pH≥9；Fe3+完全沉淀时pH≥3.2。
回答下列问题：
(1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是 。“浸渣”的主要成分为 (填化学式)。
(2)“沉锰”步骤中加入Na2S2O8的目的是 。
(3)“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入过量的NaClO氧化Co2+，其反应的离子方程式为 。
(4)“转化”步骤中有黄绿色气体产生，反应的离子方程式为 ；若用H2O2和稀H2SO4代替浓HCl，其优点是 。
(5)工业上利用电解含Co(Ⅱ)的水溶液制备金属Co和H2SO4的装置如图。
①图中Co电极应连接电源的 (填“正”或“负”)极，“电解”时石墨电极的电极反应为 。
②离子交换膜Ⅱ为 (填“阴”或“阳”)离子交换膜；H2SO4溶液浓度的大小：m (填“＞”“＜”或“=”) n。
14．（25-26高二上·山东日照·开学考试）一种光电催化系统脱硫(主要为)电池的工作原理如图所示。工作时，光催化电极产生电子和空穴；双极膜中解离的和，在电场作用下分别向两极迁移。
回答下列问题：
(1)双极膜中解离的移向 (填“”或“GDE”)电极。
(2)负极上发生反应的电极反应式为 。
(3)下列说法错误的是___________(填标号)。
A．电池工作一段时间后，左室溶液pH逐渐增大
B．理论上每生成1mol ，双极膜中有1mol 解离
C．理论上每脱1mol ，需消耗1mol
D．空穴和电子的产生驱动了脱硫与制备反应的发生
(4)用上述脱硫电池电解丙烯腈()可合成己二腈[]，反应的化学方程式为，装置如图所示：
①在 (填“阴”或“阳”)极生成，发生反应的电极反应式为 。
②一段时间后，阳极室中稀硫酸的浓度将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
③脱硫电池中每有11.2L(标准状况)转化为，理论上最多能生成己二腈的物质的量为 mol。
15．（24-25高一下·山东烟台·期末）NO－空气燃料电池实现了制硝酸、发电、环保一体化。室温时，某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水（pH为2～5）的过程，装置如图。下列说法错误的是（ ）
已知：①溶液呈弱酸性；②在pH为2～5的溶液中，放电顺序：。
A．甲池中电极Ⅰ反应式为
B．乙池中，为使电极产物全部转化为，需补充的物质A为
C．当丙池中得到4L 盐酸时，乙池处理和NO的总体积为31.36L
D．若甲池有0.5mol 参加反应，理论上N室溶质质量减少l30g
16．（2025·山东菏泽·二模）以锗矿石(NiS、ZnS、，含等杂质)为主要原料制备Ge、Ni和的工艺流程如下：
已知：①锗在硫酸中的存在形式：时主要为，时主要为沉淀；
②和(以计)开始沉淀的pH分别为6.2和6.9，完全沉淀时的pH分别为8.2和8.9.
回答下列问题：
(1)“氧化酸浸”时，控制溶液，浸渣的主要成分为和S，则反应的离子方程式为 。
(2)“操作2”的名称为 。有人依据已知②认为可以直接调pH分离和，以省去有机物使用时可能造成的污染，分析该方法是否正确 。
(3)“调pH、萃取”时，萃取原理为。在硫酸盐溶液中，该萃取剂对某些金属离子的萃取率[萃取率]与pH的变化关系如图所示。在一定范围内，萃取率升高的原因是 。已知在时，达到萃取平衡时，。若在滤液中加入等体积萃取剂进行充分萃取，则的萃取率为 %(保留两位有效数字)。
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