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第2课时　电解原理的应用
[核心素养发展目标]　1.认识电解原理在氯碱工业、电镀及电冶金等工业生产中的实际应用。2.深化对电解原理的理解。
一、电解饱和食盐水——氯碱工业
1.氯碱工业
(1)习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。
(2)反应原理：
通电前：溶液中的离子有Na+、Cl-、H+、OH-。
通电后：①移向阳极的离子是Cl-、OH-，在阳极放电的离子是Cl-。
阳极电极反应：2Cl--2e-===Cl2↑ (氧化反应)。
②移向阴极的离子是Na+、H+，在阴极放电的离子是H+。
阴极电极反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH- (还原反应)。
③总反应：
化学方程式：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH；
离子方程式：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-。
(3)离子交换膜的作用：①阻止OH-进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O；②阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
(4)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，NaOH的作用是增强溶液导电性。
2.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)以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。
(1)电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应：2Cl--2e-===Cl2↑(　　)
(2)氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的区域为阳极区(　　)
(3)电解饱和食盐水时，阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁)(　　)
(4)电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
1.如图为电解饱和食盐水的装置，下列有关说法不正确的是(　　)
A.左侧电极上发生氧化反应
B.右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
C.电解一段时间后，B口排出NaOH溶液
D.电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
答案　B
解析　左侧电极为阳极，发生氧化反应：2Cl--2e-===Cl2↑，右侧电极为阴极，发生还原反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH-。H2不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，故B错误。
2.“84”消毒液是环境消毒液之一。某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和食盐水，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c、d都为石墨电极。
完成下列填空：
(1)a为电源的　　　　(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)极，c为电解池的　　　　极。
(2)d电极的电极反应式：　　　　　　　　，电解产生消毒液的总化学方程式为　　　　。
答案　(1)负　阳　(2)2H2O+2e-===H2↑+2OH-　NaCl+H2ONaClO+H2↑
解析　电解饱和氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，该学生的目的是使Cl2被完全吸收制得NaClO溶液，即要让Cl2与NaOH溶液充分混合反应。所以应在下端产生Cl2，上端产生NaOH，则a为负极，b为正极，c为阳极，d为阴极，Cl2和NaOH溶液反应：Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO +H2O，故电解产生消毒液的总化学方程式为NaCl+H2ONaClO+H2↑。
3.(2026·北京理工大学附属中学期中)我国科学家通过电解从海水中提取到锂单质，其工作原理如图所示。
(1)金属锂在电极　　　　(填“A”或“B”)生成，发生的是　　　　(填“氧化”或“还原”)反应。
(2)阳极产生两种气体单质，电极反应式分别是　　　　；　　　　。
答案　(1)A　还原　(2)2H2O-4e-===O2↑+4H+　2Cl--2e-===Cl2↑
解析　(1)Li+得到电子发生还原反应转化为锂单质，根据图示Li+流向分析可知A极得到电子，所以金属锂在A电极生成，发生的是还原反应。(2)阳极上失电子发生氧化反应，且阳极附近主要含有OH-和Cl-等，阳极产生两种气体单质，则阳极对应的电极反应式分别是2H2O-4e-===O2↑+4H+、2Cl--2e-===Cl2↑。
二、电镀　电解精炼
1.电镀
(1)电镀：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。
(2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。
(3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)：
阳极材料：镀层金属Cu，电极反应：Cu-2e-===Cu2+；
阴极材料：镀件铁制钥匙，电极反应：Cu2++2e-===Cu。
电解质溶液：Cu2+浓度保持不变。
2.电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质)
阳极材料：粗铜，电极反应：Zn-2e-===Zn2+、Cu-2e-===Cu2+；
阴极材料：纯铜，电极反应：Cu2++2e-===Cu；
电解质溶液：Cu2+浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥。
(1)电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区(　　)
(2)电解精炼铜时，电解质溶液的成分不发生变化(　　)
(3)电镀过程相当于金属的“迁移”，属于物理变化(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×
1.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，思考回答下列问题：
(1)阳极发生　　　反应，其电极反应式：　　　　　　　　。
(2)电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量　　　　(填“相等”或“不相等”)。
(3)电解后，溶液中存在的金属阳离子有　　　　、　　　、Ni2+等。
(4)电解后，电解槽底部含有　　　　等金属。
答案　(1)氧化　Ni-2e-===Ni2+，Fe-2e-===Fe2+，Zn-2e-===Zn2+　(2)不相等　(3)Fe2+　Zn2+　(4)Cu、Pt
解析　(2)电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni，阴极析出的是镍，依据得失电子守恒，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等。(4)粗镍作阳极，Fe、Zn在电极上失去电子形成阳离子进入溶液中，Cu和Pt沉积到电解槽底部。
2.利用电解法制备超细银粉的示意图如图，Ag2SO4-H2SO4电解液中添加Ti3+/Ti4+，解决了高电流密度下阴极发生析氢反应的问题，并实现Ti3+/Ti4+循环利用。请结合化学用语解释阴极区附近生成超细银粉的原因：　　　　　　　。
答案　阳极：Ag-e-===Ag+，生成的Ag+与电解质溶液中的S结合生成微溶物Ag2SO4，使得电解质溶液中c(Ag+)并不高，且存在Ag2SO4(s) 2Ag+(aq)+S(aq)。阴极：Ti4++e-===Ti3+，生成的Ti3+具有较强的还原性，在阴极区附近发生反应Ti3++Ag+===Ag+Ti4+，c(Ag+)降低，促进Ag2SO4溶解，缓慢释放的Ag+被还原得到超细银粉
3.[2023·湖南，17(2)]“电解精炼”装置如图所示(以粗Ga为原料制高纯Ga)，电解池温度控制在40~45 ℃的原因是　　　　　　　，阴极的电极反应式为　　　　。
已知：金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃。
答案　使Ga充分熔化　[Ga(OH)4]-+3e-===Ga+4OH-
三、电冶金
1.电冶金的原理
金属冶炼就是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.常用电解法制备的金属
电解法用于冶炼较活泼的金属，如钠、钙、镁、铝等。
3.实例分析——冶炼金属钠
(1)电解熔融NaCl装置示意图
阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。
(2)电解时的反应
阳极：2Cl--2e-===Cl2↑；
阴极：Na++e-===Na；
总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
(1)活泼的金属往往采用电解法冶炼(　　)
(2)工业上常用钠与熔融的氯化镁反应制取金属镁(　　)
(3)工业冶炼金属铝时，电解熔融态AlCl3(　　)
(4)电解碱土金属氧化物和汞的混合物时，汞齐(汞合金)能保护金属(　　)
(5)冶炼钠和镁的阳极电极反应式均为2Cl--2e-===Cl2↑(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√
1.金属镁的工业制备是电解熔融　　　　(填“MgCl2”或“MgO”)，原因是　　　　　　　　。
答案　MgCl2　熔融氧化镁需要的温度较高、耗能较大
2.如图为工业电解熔融氧化铝冶炼铝的装置示意图。
(1)写出电解时的电极反应式及总反应方程式。
(2)资料表明Al2O3的熔点为2 054 ℃，冰晶石(Na3AlF6)的熔点为1 000 ℃，用电解Al2O3制取金属铝时会加入冰晶石，其作用是　　　　　　　。
(3)该电解过程要在1 000 ℃以上进行，工业上冶炼铝过程中会发生阳极损耗，试分析发生阳极损耗原因：　　　　。
答案　(1)阳极：2O2--4e-===O2↑；
阴极：Al3++3e-===Al；
总反应：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑。
(2)作助熔剂，降低熔点
(3)高温下，阳极产生的氧气与碳块反应生成CO、CO2
3.21世纪是钛的世纪，在800~1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A.a为电源的正极
B.石墨电极上发生还原反应
C.阴极发生的反应为TiO2+4e-===Ti+2O2-
D.每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子
答案　C
解析　由O2-的移动方向可知，b为电源正极，A错误；石墨电极作阳极，发生氧化反应，B错误；每生成0.1 mol Ti，转移0.4 mol电子，D错误。
课时对点练
[分值：100分]
[1~8题，每小题5分]
题组一　氯碱工业
1.如图，用有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的立式隔膜电解槽电解食盐水时，下列叙述错误的是(　　)
A.精制饱和氯化钠溶液从阳极区补充
B.Z处流出的溶液是较浓的NaOH溶液
C.使用离子交换膜时产品烧碱更纯
D.每转移NA个电子理论上可生成0.5 mol烧碱
答案　D
解析　电解食盐水时，阳极发生氧化反应，消耗NaCl，则应在阳极补充NaCl，故A正确；阴极生成OH-，且Na+向阴极移动，则产品烧碱溶液从阴极区Z处流出，故B正确；未用离子交换膜时，阴极区混有NaCl，产品不纯，而用离子交换膜时，只有Na+向阴极移动，产品较为纯净，故C正确；电解方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，每转移NA个电子理论上可生成1 mol烧碱，故D错误。
2.(2025·四川达州检测)传统氯碱工业能耗高，科学家研发了“氧阴极技术”新工艺。其与传统工艺主要差异在阴极结构，新工艺通过向阴极区供纯氧，避免H+直接得电子生成H2，实现了降电压、减能耗。采用“氧阴极技术”的氯碱工业的装置如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.该离子交换膜只允许阳离子通过，不允许阴离子通过
B.装置工作时，阴极区溶液pH逐渐增大
C.电子从阳极经稀碱溶液流向阴极
D.装置中发生的总反应为4Cl-+O2+2H2O2Cl2↑+4OH-
答案　C
解析　阴极上O2得电子和H2O反应生成OH-，电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-；阳极上Cl-失电子生成Cl2，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑；阴极区域生成OH-，Na+从阳极区域通过交换膜进入阴极区，所以该离子交换膜采用阳离子交换膜，故A正确；阴极上O2得电子和H2O反应生成OH-，阴极区溶液pH逐渐增大，故B正确；电子不能经过电解质溶液，故C错误；分析可知，电池反应式为4Cl-+O2+2H2O2Cl2↑+4OH-，故D正确。
题组二　电镀　电解精炼
3.粗银中含有Cu、Pt等杂质，以AgNO3溶液为电解质溶液用电解法提纯银。下列说法正确的是(　　)
A.粗银与电源负极相连
B.电解液中c(Ag+)保持不变
C.Cu、Pt在阳极区中沉积
D.阴极反应式为Ag++e-===Ag
答案　D
解析　电解精炼时，粗银作阳极，与电源正极相连，A错误；阳极Cu、Ag失电子进入溶液，阴极Ag+得电子析出，电解液中c(Ag+)变小，B错误；Cu失电子形成Cu2+进入溶液，Pt不反应，在阳极区沉积，C错误；阴极Ag+得电子析出，阴极反应式为Ag++e-===Ag，D正确。
4.(2026·河南洛阳期中)在铁片表面镀镍，下列说法错误的是(　　)
A.a的电势高于b
B.电镀液可以用硫酸镍溶液
C.镀镍过程中电能转化为化学能
D.铁片上发生氧化反应，电极反应为Ni2++2e-===Ni
答案　D
解析　在铁片表面镀镍，镀层金属(镍)作阳极，阳极反应为Ni-2e-===Ni2+，铁片电极作阴极，阴极反应为Ni2++2e-===Ni。由分析可知，阳极连接电源正极，a为正极，b为负极，电极电势：正极高于负极，故a的电势高于b，A正确；电镀液需含镀层金属离子(Ni2+)，硫酸镍(NiSO4)溶液能提供Ni2+，B正确；电镀属于电解过程，电解是将电能转化为化学能的过程，C正确；铁片是阴极，电解池中阴极发生还原反应(得电子)，D错误。
5.在铁片上镀锌时，下列叙述正确的是(　　)
①将铁片接在电池的正极上　②将锌片接在电池的正极上　③在铁片上发生的反应是Zn2++2e-===Zn　④在锌片上发生的反应是2H2O-4e-===O2↑+4H+　⑤需用FeSO4溶液　⑥需用ZnSO4溶液
A.②③⑥ B.②③④⑥
C.①④⑤ D.①③⑥
答案　A
解析　在铁片上镀锌时，铁片作电解池的阴极，与电源负极相连，①错误；锌片作电解池的阳极，和电源正极相连，②正确；在铁片上发生的反应是Zn2++2e-===Zn，③正确；在锌片上发生的反应是Zn-2e-===Zn2+，④错误；电解质溶液为含锌离子的溶液，不能用FeSO4溶液，需用ZnSO4溶液，⑤错误、⑥正确。
6.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，则下列说法错误的是(　　)
A.两极得失电子相等
B.阳极溶解的金属的物质的量之和等于析出的铜的物质的量
C.阴极质量增加b g，bD.阳极减少的x g质量为溶解的锌和铜的质量
答案　D
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，A、B正确，但由于M(Zn)>M(Cu)，且还有一部分Ag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题组三　电冶金
7.用石墨作阳极，钛网作阴极，熔融CaF2-CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原TiO2制备金属Ti。下列叙述正确的是(　　)
A.该电池工作过程中，O2-向阴极移动
B.将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的
C.TiO2在阴极放电
D.制备金属钛前后CaO的量不变
答案　D
解析　由题图可知，石墨为阳极，电极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑，O2-向阳极移动，钛网作阴极，电极反应式为Ca2++2e-===Ca，然后发生反应2Ca+TiO2===Ti+2CaO，则制备金属钛前后CaO的总量不变，A、C错误，D正确；将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液，阴极上H+放电，无法得到金属Ca，B错误。
8.1807年，化学家戴维通过电解熔融氢氧化钠制取金属钠：4NaOH(熔融)4Na+O2↑+2H2O；后来盖·吕萨克通过铁与熔融氢氧化钠作用也制得金属钠：3Fe+4NaOHFe3+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是(　　)
A.电解熔融氢氧化钠制取金属钠，阳极发生的电极反应为2OH--2e-===H2↑+O2↑
B.盖·吕萨克制钠的原理是利用铁的还原性比钠强
C.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同
D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制取金属钠，电解槽中石墨为阴极，铁为阳极
答案　C
解析　由4NaOH(熔融)4Na+O2↑+2H2O可知，阳极OH-放电生成O2和H2O，电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑，A错误；Na的还原性强于Fe，但Na的沸点比Fe低得多，盖·吕萨克法制钠利用了Fe与Na的沸点差异，B错误；由电解原理可知，戴维法制取4 mol Na时转移4 mol电子，但盖·吕萨克法制取4 mol Na时转移8 mol电子，则转移的电子总数不同，C正确；用电解熔融氯化钠法制钠时，不能用铁作阳极，D错误。
[9~12题，每小题6分]
9.电解装置示意图如图所示。下列电解目的不能实现的是(　　)
选项 电极材料 电解质溶液 电解目的
A a：碳棒，b：碳棒 稀硫酸 制取O2和H2
B a：银，b：铁 AgNO3溶液 铁上镀银
C a：粗铜，b：精铜 CuSO4溶液 电解精炼铜
D a：铜，b：碳棒 KNO3稀溶液 制取少量O2和H2
答案　D
解析　据图可知a为阳极，b为阴极。若a、b均为碳棒，电解稀H2SO4的实质是电解水，能达到电解目的，A不符合题意；铁上镀银时，阳极a是金属银，阴极b是铁，AgNO3溶液为电解质溶液，能达到电解目的，B不符合题意；电解精炼铜时，阳极a为粗铜 ，阴极b为精铜，用CuSO4溶液作电解质溶液，能达到电解目的，C不符合题意；阳极a为Cu时，Cu失电子发生氧化反应生成Cu2+，不能得到O2，不能达到电解目的，D符合题意。
10.(2026·辽宁锦州省重点高中期中联考)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。一段时间后，Ⅱ室溶液中HCl浓度增大。下列叙述错误的是(　　)
A.石墨电极连接电源的正极
B.交换膜X为阳离子交换膜，交换膜Y为阴离子交换膜
C.电解总反应：2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+
D.生成1 mol Co，Ⅱ室理论上生成1 mol HCl
答案　D
解析　石墨电极为阳极，连接电源的正极，故A项正确；根据已知信息，H+从Ⅰ室通过交换膜X移动到Ⅱ室，Cl-由Ⅲ室通过交换膜Y进入Ⅱ室，则交换膜X为阳离子交换膜，交换膜Y为阴离子交换膜，故B项正确；石墨电极为阳极，H2O放电产生O2和H+，Co2+在阴极放电生成钴单质，电解总反应式为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+，故C项正确；阴极生成1 mol Co，转移2 mol电子，阳极有2 mol H+通过阳离子交换膜迁移至Ⅱ室，阴极有2 mol Cl-通过阴离子交换膜迁移至Ⅱ室，则Ⅱ室理论上生成2 mol HCl，故D项错误。
11.己二腈[NC(CH2)4CN]是合成尼龙-66的重要中间体。利用电解技术将丙烯腈(CH2CHCN)转化为己二腈的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.石墨电极1是阴极
B.电解过程中稀硫酸浓度减小
C.石墨电极2的电极反应式为2CH2CHCN+2H++2e-===NC(CH2)4CN
D.制备1 mol NC(CH2)4CN，生成O2的体积为11.2 L
答案　C
解析　丙烯腈在石墨电极2上得电子生成己二腈，电极反应式为2CH2==CHCN+2H++2e-===NC(CH2)4CN，石墨电极2为阴极，石墨电极1是阳极，A错误、C正确；石墨电极1是阳极，发生反应：2H2O-4e-===O2↑+4H+，电解总反应为4CH2==CHCN+2H2O2NC(CH2)4CN+O2↑，消耗水，则稀硫酸浓度增大，B错误；根据电极反应式，生成1 mol NC(CH2)4CN，转移2 mol电子，此时生成0.5 mol O2，标准状况下体积为11.2 L，题中未指明气体所处状态，D错误。
12.(2025·全国卷，10)某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。
电解时，下列说法错误的是(　　)
A.阳极区pH下降
B.OH-从阴极区向阳极区迁移
C.阴极发生反应N+7H2O+8e-===NH3·H2O+9OH-
D.阴极转化1 mol N，阳极将生成4 mol HOCH2COO-
答案　D
解析　根据图示，电解时，左侧电极连接电源负极，为阴极区，发生还原反应，电极反应式为N+7H2O+8e-===NH3·H2O+9OH-；右侧电极连接电源正极，为阳极区，发生氧化反应，电极反应式为HOCH2CH2OH-4e-+5OH-===HOCH2COO-+4H2O。总反应方程式为N+2HOCH2CH2OH+OH-===NH3·H2O+2HOCH2COO-+H2O。根据分析，阳极区消耗OH-，pH下降，A正确；阴极区生成OH-，阳极区消耗OH-，按照离子移动方向，OH-从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移，B正确；阴极转化1 mol N，转移8 mol e-，此时阳极将生成2 mol HOCH2COO-，D错误。
13.(20分)(2026·河南南阳期中)用双腔室 H2O2燃料电池(如图1所示)为一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图2 所示)供电，进行湿法冶铁。
(1)图1中X电极为　　　　(填“正”或“负”)极，电极反应式为　　　　。
(2)图1中离子交换膜的作用是　　　　　　　。理论上在两极上消耗的H2O2的质量　　　(填“相同”或“不同”)。
(3)图2中Y电极为　　　(填“阴”或“阳”)极，电极反应式为　　　　。工作时Y 电极与图1中的　　　(填“W”或“X”)电极相接。
(4)图1为图2供电时，理论上每消耗102 kg H2O2，可以得到　　　　 kg Fe，阳极室溶液质量　　　(填“增加”或“减少”)　　　 kg。
答案　(1)负　H2O2-2e-+2OH-===2H2O+O2↑
(2)阻隔酸、碱溶液直接混合，维持电解质溶液的电荷平衡　相同
(3)阴　Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH-　X
(4)56　减少　175.5
解析　图1：W电极得到电子，作电池正极，电极反应式为H2O2+2e-+2H+===2H2O；X电极失去电子，作电池负极，电极反应式为H2O2-2e-+2OH-===2H2O+O2↑。图2：Y电极为阴极，发生还原反应，在碱性条件下转化为Fe，从而实现冶铁，电极反应式为Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH-；Z电极为阳极，电解质溶液为饱和食盐水，产生氯气，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑；中间为阳离子交换膜，Na+由阳极向阴极移动。(4)理论上每消耗102 kg H2O2(3 000 mol)，两极均消耗过氧化氢(每极消耗1 500 mol)，则电子转移关系为3H2O2~6e-~2Fe，可得到1 000 mol Fe，即56 kg Fe。阳极室溶液中有3 000 mol Na+移入阴极室，3 000 mol Cl-在阳极放电生成氯气，故阳极室溶液质量减少：(23+35.5)g·mol-1×3 000 mol=175.5 kg。
14.(16分)某研究性学习小组用如图所示装置进行实验，探究原电池、电解池和电解制备钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生，且X极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验，观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。
查阅资料：高铁酸根离子(Fe)在溶液中呈紫红色。
(1)上述装置中，发生还原反应的电极有　　　　(填字母)。
A.X(Fe) B.Y(C)
C.Co D.Zn
(2)丙池中的S　　　　(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动。
(3)反应过程中，X极处发生的电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑和　　　　　　　　　　　　　　。
(4)一段时间后，若X极质量减小1.12 g，Y电极收集到2.24 L气体(标准状况下)，则在标准状况下X极收集到气体为　　　　mL。
(5)乙池是电解制备金属钴的装置，理论上Ⅰ室中n(H+)　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)，该电解池总反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)BC　(2)从右向左　(3)Fe-6e-+8OH-===Fe+4H2O　(4)448　(5)不变　2CoCl2+2H2O2Co+O2↑+4HCl
解析　结合题图，首先确定丙池为原电池。
(2)在原电池中，阴离子向负极移动，S会向Zn电极方向移动，即从右向左移动。(3)X极为阳极，发生氧化反应，由“铁电极明显变细”“X极处溶液逐渐变成紫红色”可知，Fe参与电极反应，有Fe生成，电极反应为Fe-6e-+8OH-===Fe+4H2O。(4)根据题意可知，消耗的n(Fe)==0.02 mol，n(H2)==0.1 mol，整个电路中电子转移数目相等，4n(O2)+6n(Fe)=2n(H2)，即4n(O2)+6×0.02 mol=2×0.1 mol，解得n(O2)=0.02 mol，标准状况下V(O2)=0.02 mol×22.4 L·mol-1=0.448 L=448 mL。(5)乙池中石墨为阳极，阳极的电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑，氢离子经过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室，所以理论上Ⅰ室中n(H+)不变；该电解池的阴极反应式为Co2++2e-===Co，则总反应为2CoCl2+2H2O2Co+O2↑+4HCl。(共72张PPT)
第四章 第二节
第2课时　电解原理的应用
核心素养 发展目标
1.认识电解原理在氯碱工业、电镀及电冶金等工业生产中的实际应用。
2.深化对电解原理的理解。
内容索引
课时对点练
一、电解饱和食盐水——氯碱工业
二、电镀　电解精炼
三、电冶金
< 一 >
电解饱和食盐水
——氯碱工业
1.氯碱工业
(1)习惯上把_______________的工业生产叫做氯碱工业。
(2)反应原理：
通电前：溶液中的离子有___________________。
电解饱和食盐水
Na+、Cl-、H+、OH-
通电后：①移向阳极的离子是__________，在阳极放电的离子是_____。
阳极电极反应：________________(_____反应)。
②移向阴极的离子是________，在阴极放电的离子是____。
阴极电极反应：_______________________(_____反应)。
Cl-、OH-
Cl-
2Cl--2e-===Cl2↑
氧化
Na+、H+
H+
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
还原
③总反应：
化学方程式：_________________________________；
离子方程式：________________________________。
2Cl-+2H2O　　H2↑+Cl2↑+2OH-
2NaCl+2H2O　　H2↑+Cl2↑+2NaOH
(3)离子交换膜的作用：①阻止_________进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O；②阻止阳极产生的_____和阴极产生的____混合发生爆炸。
(4)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，NaOH的作用是______________。
OH-
Cl2
H2
增强溶液导电性
2.氯碱工业产品及其应用
(1)氯碱工业产品主要有______、_____、_____、_____、___________等。
(2)以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。
NaOH
Cl2
H2
盐酸
含氯漂白剂
(1)电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应：2Cl--2e-===Cl2↑
(2)氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的区域为阳极区
(3)电解饱和食盐水时，阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁)
(4)电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠
×
×
×
×
1.如图为电解饱和食盐水的装置，下列有关说法不正确的是
A.左侧电极上发生氧化反应
B.右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾
　试纸变蓝
C.电解一段时间后，B口排出NaOH溶液
D.电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl-+
　2H2O　　2OH-+H2↑+Cl2↑
√
左侧电极为阳极，发生氧化反应：2Cl--2e-===Cl2↑，右侧电极为阴极，发生还原反应：2H2O+2e-===H2↑+2OH-。H2不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，故B错误。
2.“84”消毒液是环境消毒液之一。某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和食盐水，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c、d都为石墨电极。
完成下列填空：
(1)a为电源的　　　(填“正”“负”“阴”或
“阳”，下同)极，c为电解池的　　极。
(2)d电极的电极反应式：　　　　　　　　　　　，
电解产生消毒液的总化学方程式为_____________
　　　　　　　　。
负
阳
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
NaCl+H2O
NaClO+H2↑
电解饱和氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl+2H2O　 2NaOH+H2↑+
Cl2↑，该学生的目的是使Cl2被完全吸收制得NaClO溶液，即要让Cl2与NaOH溶液充分混合反应。所以应在下端产生Cl2，上端产生NaOH，则a为负极，b为正极，c为阳极，d为阴极，Cl2和NaOH溶液反应：Cl2+ 2NaOH===NaCl+NaClO +H2O，故电解产生消毒液的总化学方程式为NaCl+H2O　 NaClO+H2↑。
3.(2026·北京理工大学附属中学期中)我国科学家通过电解从海水中提取到锂单质，其工作原理如图所示。
(1)金属锂在电极　　　(填“A”或“B”)生成，发生的是　　　(填“氧化”或“还原”)反应。
A
还原
Li+得到电子发生还原反应转化为锂单质，根据图示Li+流向分析可知A极得到电子，所以金属锂在A电极生成，发生的是还原反应。
(2)阳极产生两种气体单质，电极反应式分别是　 　　　；
　　　 　。
2H2O-4e-===O2↑+4H+
2Cl--2e-===Cl2↑
阳极上失电子发生氧化反应，且阳极附近主要含有OH-和Cl-等，阳极产生两种气体单质，则阳极对应的电极反应式分别是2H2O-4e-===O2↑+ 4H+、2Cl--2e-===Cl2↑。
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< 二 >
电镀　电解精炼
1.电镀
(1)电镀：利用_____原理在某些金属表面镀上一薄层其他_____或_____的加工工艺。
(2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。
电解
金属
合金
(3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)：
阳极材料：镀层金属______，电极反应：Cu-2e-===Cu2+；
阴极材料：镀件__________，电极反应：Cu2++2e-===Cu。
电解质溶液：Cu2+浓度_________。
Cu
铁制钥匙
保持不变
2.电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质)
阳极材料：_____，电极反应：Zn-2e-===Zn2+、Cu-2e-===Cu2+；
阴极材料：_____，电极反应：Cu2++2e-===Cu；
电解质溶液：Cu2+浓度_____，金、银等金属沉积形成阳极泥。
粗铜
纯铜
减小
(1)电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区
(2)电解精炼铜时，电解质溶液的成分不发生变化
(3)电镀过程相当于金属的“迁移”，属于物理变化
×
×
√
1.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，思考回答下列问题：
(1)阳极发生　　　反应，其电极反应式：_________________________
　　　　　　　。
(2)电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量　　　　(填“相等”或“不相等”)。
氧化
Ni-2e-===Ni2+，Fe-2e-===Fe2+，
Zn-2e-===Zn2+
不相等
电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni，阴极析出的是镍，依据得失电子守恒，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等。
(3)电解后，溶液中存在的金属阳离子有　　　、　　　、Ni2+等。
(4)电解后，电解槽底部含有　　　　等金属。
Fe2+
Zn2+
Cu、Pt
粗镍作阳极，Fe、Zn在电极上失去电子形成阳离子进入溶液中，Cu和Pt沉积到电解槽底部。
2.利用电解法制备超细银粉的示意图如图，Ag2SO4-H2SO4电解液中添加Ti3+/Ti4+，解决了高电流密度下阴极发生析氢反应的问题，并实现Ti3+/Ti4+循环利用。请结合化学用语解释阴极区附近生成超细银粉的原因：
_____________________________________
阳极：Ag-e-===Ag+，生成的Ag+与电解质
溶液中的S结合生成微溶物Ag2SO4，使得电解质溶液中c(Ag+)并不高，且存在Ag2SO4(s) 2Ag+(aq)+S(aq)。阴极：Ti4++e-===Ti3+，生成的Ti3+具有较强的还原性，在阴极区附近发生反应Ti3++Ag+===Ag+Ti4+，c(Ag+)降低，促进Ag2SO4溶解，缓慢释放的Ag+被还原得到超细银粉
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
3.[2023·湖南，17(2)]“电解精炼”装置如图所示(以粗Ga为原料制高纯Ga)，电解池温度控制在40~45 ℃的原因是　　　　　　　，阴极的电极反应式为___________________
_________。
已知：金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃。
使Ga充分熔化
[Ga(OH)4]-+3e-===
Ga+4OH-
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< 三 >
电冶金
1.电冶金的原理
金属冶炼就是使矿石中的___________获得电子变成__________的过程：Mn++ne-===M。
2.常用电解法制备的金属
电解法用于冶炼较活泼的金属，如________________等。
金属离子
金属单质
钠、钙、镁、铝
3.实例分析——冶炼金属钠
(1)电解熔融NaCl装置示意图
阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。
(2)电解时的反应
阳极：________________；
阴极：________________；
总反应：_______________________。
2Cl--2e-===Cl2↑
Na++e-===Na
2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
(1)活泼的金属往往采用电解法冶炼
(2)工业上常用钠与熔融的氯化镁反应制取金属镁
(3)工业冶炼金属铝时，电解熔融态AlCl3
(4)电解碱土金属氧化物和汞的混合物时，汞齐(汞合金)能保护金属
(5)冶炼钠和镁的阳极电极反应式均为2Cl--2e-===Cl2↑
×
√
×
√
√
1.金属镁的工业制备是电解熔融　　　　(填“MgCl2”或“MgO”)，原因是　　　　　 　　　。
MgCl2
熔融氧化镁需要的温度较高、耗能较大
2.如图为工业电解熔融氧化铝冶炼铝的装置示意图。
(1)写出电解时的电极反应式及总反应方程式。
答案　阳极：2O2--4e-===O2↑；
阴极：Al3++3e-===Al；
总反应：2Al2O3(熔融) 　4Al+3O2↑。
(2)资料表明Al2O3的熔点为2 054 ℃，冰晶石(Na3AlF6)的熔点为1 000 ℃，用电解Al2O3制取金属铝时会加入冰晶石，其作用是　　　　 　　　。
(3)该电解过程要在1 000 ℃以上进行，工
作助熔剂，降低熔点
业上冶炼铝过程中会发生阳极损耗，试分析发生阳极损耗原因：
　　　 　。
高温下，阳极产生的氧气与碳块反应生成CO、CO2
3.21世纪是钛的世纪，在800~1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是
A.a为电源的正极
B.石墨电极上发生还原反应
C.阴极发生的反应为TiO2+4e-===Ti+2O2-
D.每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子
√
由O2-的移动方向可知，b为电源正极，A错误；
石墨电极作阳极，发生氧化反应，B错误；
每生成0.1 mol Ti，转移0.4 mol电子，D错误。
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< 四 >
课时对点练
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D C D D A D D C
题号 9 10 11 12
答案 D D C D
对一对
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
13.
(1)负　H2O2-2e-+2OH-===2H2O+O2↑
(2)阻隔酸、碱溶液直接混合，维持电解质溶液的电荷平衡　相同
(3)阴　Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH-　X
(4)56　减少　175.5
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
14.
(1)BC　(2)从右向左　(3)Fe-6e-+8OH-===Fe+4H2O　(4)448　
(5)不变　2CoCl2+2H2O 　2Co+O2↑+4HCl
题组一　氯碱工业
1.如图，用有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的立式隔膜电解槽电解食盐水时，下列叙述错误的是
A.精制饱和氯化钠溶液从阳极区补充
B.Z处流出的溶液是较浓的NaOH溶液
C.使用离子交换膜时产品烧碱更纯
D.每转移NA个电子理论上可生成0.5 mol烧碱
√
对点训练
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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14
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
电解食盐水时，阳极发生氧化反应，消耗NaCl，则应在阳极补充NaCl，故A正确；
阴极生成OH-，且Na+向阴极移动，则产品烧碱溶液从阴极区Z处流出，故B正确；
未用离子交换膜时，阴极区混有NaCl，产品不纯，而用离子交换膜时，只有Na+向阴极移动，产品较为纯净，故C正确；
电解方程式为2NaCl+2H2O　 2NaOH+Cl2↑+H2↑，每转移NA个电子理论上可生成1 mol烧碱，故D错误。
2.(2025·四川达州检测)传统氯碱工业能耗高，科学家研发了“氧阴极技术”新工艺。其与传统工艺主要差异在阴极结构，新工艺通过向阴极区供纯氧，避免H+直接得电子生成H2，实现了降电压、减能耗。采用“氧阴极技术”的氯碱工业的装置如图所示，下列说法错误的是
A.该离子交换膜只允许阳离子通过，不
　允许阴离子通过
B.装置工作时，阴极区溶液pH逐渐增大
C.电子从阳极经稀碱溶液流向阴极
D.装置中发生的总反应为4Cl-+O2+2H2O　　2Cl2↑+4OH-
√
答案
1
2
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6
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14
答案
1
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5
6
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12
13
14
阴极上O2得电子和H2O反应生成OH-，电极反应式为O2+2H2O+4e-=== 4OH-；阳极上Cl-失电子生成Cl2，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑；阴极区域生成OH-，Na+从阳极区域通过交换膜进入阴极区，所以该离子交换膜采用阳离子交换膜，故A正确；
阴极上O2得电子和H2O反应生成OH-，阴极区溶液pH逐渐增大，故B正确；
电子不能经过电解质溶液，故C错误；
分析可知，电池反应式为4Cl-+O2+2H2O　　2Cl2↑+4OH-，故D正确。
题组二　电镀　电解精炼
3.粗银中含有Cu、Pt等杂质，以AgNO3溶液为电解质溶液用电解法提纯银。下列说法正确的是
A.粗银与电源负极相连
B.电解液中c(Ag+)保持不变
C.Cu、Pt在阳极区中沉积
D.阴极反应式为Ag++e-===Ag
√
答案
1
2
3
4
5
6
7
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14
答案
1
2
3
4
5
6
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13
14
电解精炼时，粗银作阳极，与电源正极相连，A错误；
阳极Cu、Ag失电子进入溶液，阴极Ag+得电子析出，电解液中c(Ag+)变小，B错误；
Cu失电子形成Cu2+进入溶液，Pt不反应，在阳极区沉积，C错误；
阴极Ag+得电子析出，阴极反应式为Ag++e-===Ag，D正确。
4.(2026·河南洛阳期中)在铁片表面镀镍，下列说法错误的是
A.a的电势高于b
B.电镀液可以用硫酸镍溶液
C.镀镍过程中电能转化为化学能
D.铁片上发生氧化反应，电极反应为Ni2++2e-===Ni
√
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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11
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14
答案
1
2
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6
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14
在铁片表面镀镍，镀层金属(镍)作阳极，阳极反应为Ni-2e-===Ni2+，铁片电极作阴极，阴极反应为Ni2++2e-===Ni。由分析可知，阳极连接电源正极，a为正极，b为负极，电极电势：正极高于负极，故a的电势高于b，A正确；
电镀液需含镀层金属离子(Ni2+)，硫酸镍(NiSO4)溶液能提供Ni2+，B正确；
电镀属于电解过程，电解是将电能转化为化学能的过程，C正确；
铁片是阴极，电解池中阴极发生还原反应(得电子)，D错误。
5.在铁片上镀锌时，下列叙述正确的是
①将铁片接在电池的正极上　②将锌片接在电池的正极上　③在铁片上发生的反应是Zn2++2e-===Zn　④在锌片上发生的反应是2H2O-4e-===O2↑+4H+　⑤需用FeSO4溶液　⑥需用ZnSO4溶液
A.②③⑥ B.②③④⑥
C.①④⑤ D.①③⑥
√
答案
1
2
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答案
1
2
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14
在铁片上镀锌时，铁片作电解池的阴极，与电源负极相连，①错误；
锌片作电解池的阳极，和电源正极相连，②正确；
在铁片上发生的反应是Zn2++2e-===Zn，③正确；
在锌片上发生的反应是Zn-2e-===Zn2+，④错误；
电解质溶液为含锌离子的溶液，不能用FeSO4溶液，需用ZnSO4溶液，⑤错误、⑥正确。
6.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，则下列说法错误的是
A.两极得失电子相等
B.阳极溶解的金属的物质的量之和等于析出的铜的物质的量
C.阴极质量增加b g，bD.阳极减少的x g质量为溶解的锌和铜的质量
√
答案
1
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答案
1
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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，A、B正确，
但由于M(Zn)>M(Cu)，且还有一部分Ag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题组三　电冶金
7.用石墨作阳极，钛网作阴极，熔融CaF2-CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原TiO2制备金属Ti。下列叙述正确的是
A.该电池工作过程中，O2-向阴极移动
B.将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液
　也可以达到相同目的
C.TiO2在阴极放电
D.制备金属钛前后CaO的量不变
√
答案
1
2
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答案
1
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14
由题图可知，石墨为阳极，电极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑，O2-向阳极移动，钛网作阴极，电极反应式为Ca2++2e-===Ca，然后发生反应2Ca+TiO2===Ti+2CaO，则制备金属钛前后CaO的总量不变，A、C错误，D正确；
将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液，阴极上H+放电，无法得到金属Ca，B错误。
8.1807年，化学家戴维通过电解熔融氢氧化钠制取金属钠：4NaOH(熔融)　
4Na+O2↑+2H2O；后来盖·吕萨克通过铁与熔融氢氧化钠作用也制得金属钠：3Fe+4NaOH　 　Fe3+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是
A.电解熔融氢氧化钠制取金属钠，阳极发生的电极反应为2OH--2e-
　===H2↑+O2↑
B.盖·吕萨克制钠的原理是利用铁的还原性比钠强
C.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同
D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制取金属钠，电解槽中石墨为阴极，
　铁为阳极
√
答案
1
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答案
1
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14
由4NaOH(熔融) 　4Na+O2↑+2H2O可知，阳极OH-放电生成O2和H2O，电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑，A错误；
Na的还原性强于Fe，但Na的沸点比Fe低得多，盖·吕萨克法制钠利用了Fe与Na的沸点差异，B错误；
由电解原理可知，戴维法制取4 mol Na时转移4 mol电子，但盖·吕萨克法制取4 mol Na时转移8 mol电子，则转移的电子总数不同，C正确；
用电解熔融氯化钠法制钠时，不能用铁作阳极，D错误。
9.电解装置示意图如图所示。下列电解目的不能实现的是
答案
1
2
3
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14
综合强化
选项 电极材料 电解质溶液 电解目的
A a：碳棒，b：碳棒 稀硫酸 制取O2和H2
B a：银，b：铁 AgNO3溶液 铁上镀银
C a：粗铜，b：精铜 CuSO4溶液 电解精炼铜
D a：铜，b：碳棒 KNO3稀溶液 制取少量O2和H2
√
答案
1
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3
4
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14
据图可知a为阳极，b为阴极。若a、b均为碳棒，电解稀H2SO4的实质是电解水，能达到电解目的，A不符合题意；
铁上镀银时，阳极a是金属银，阴极b是铁，AgNO3溶液为电解质溶液，能达到电解目的，B不符合题意；
电解精炼铜时，阳极a为粗铜 ，阴极b为精铜，用CuSO4溶液作电解质溶液，能达到电解目的，C不符合题意；
阳极a为Cu时，Cu失电子发生氧化反应生成Cu2+，不能得到O2，不能达到电解目的，D符合题意。
10.(2026·辽宁锦州省重点高中期中联考)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。一段时间后，Ⅱ室溶液中HCl浓度增大。下列叙述错误的是
A.石墨电极连接电源的正极
B.交换膜X为阳离子交换膜，交换膜Y为阴离
　子交换膜
C.电解总反应：2Co2++2H2O　 2Co+O2↑+4H+
D.生成1 mol Co，Ⅱ室理论上生成1 mol HCl
√
答案
1
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石墨电极为阳极，连接电源的正极，故A项正确；
根据已知信息，H+从Ⅰ室通过交换膜X移动到Ⅱ室，Cl-由Ⅲ室通过交换膜Y进入Ⅱ室，则交换膜X为阳离子交换膜，交换膜Y为阴离子交换膜，故B项正确；
石墨电极为阳极，H2O放电产生O2和H+，Co2+在阴极放电生成钴单质，电解总反应式为2Co2++2H2O 　2Co+O2↑+4H+，故C项正确；
阴极生成1 mol Co，转移2 mol电子，阳极有2 mol H+通过阳离子交换膜迁移至Ⅱ室，阴极有2 mol Cl-通过阴离子交换膜迁移至Ⅱ室，则Ⅱ室理论上生成2 mol HCl，故D项错误。
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11.己二腈[NC(CH2)4CN]是合成尼龙-66的重要中间体。利用电解技术将丙烯腈(CH2==CHCN)转化为己二腈的装置如图所示。下列说法正确的是
A.石墨电极1是阴极
B.电解过程中稀硫酸浓度减小
C.石墨电极2的电极反应式为2CH2==CHCN+2H+
　+2e-===NC(CH2)4CN
D.制备1 mol NC(CH2)4CN，生成O2的体积为11.2 L
√
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丙烯腈在石墨电极2上得电子生成己二腈，电极反应式为2CH2==CHCN +2H++2e-===NC(CH2)4CN，石墨电极2为阴极，石墨电极1是阳极，A错误、C正确；
石墨电极1是阳极，发生反应：2H2O-4e-===O2↑+4H+，电解总反应为4CH2==CHCN+2H2O　 2NC(CH2)4CN+O2↑，消耗水，则稀硫酸浓度增大，B错误；
根据电极反应式，生成1 mol NC(CH2)4CN，转移2 mol电子，此时生成0.5 mol O2，标准状况下体积为11.2 L，题中未指明气体所处状态，D错误。
12.(2025·全国卷，10)某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。
电解时，下列说法错误的是
A.阳极区pH下降
B.OH-从阴极区向阳极区迁移
C.阴极发生反应N+7H2O+8e-===NH3·H2O+9OH-
D.阴极转化1 mol N，阳极将生成4 mol HOCH2COO-
√
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根据图示，电解时，左侧电极连接电源负极，为阴极区，发生还原反应，电极反应式为N+7H2O+8e-===NH3·H2O+9OH-；右侧电极连接电源正极，为阳极区，发生氧化反应，电极反应式为HOCH2CH2OH-4e-+5OH-===HOCH2COO-
+4H2O。总反应方程式为N+2HOCH2CH2OH+OH-===NH3·H2O+2HOCH2COO-
+H2O。根据分析，阳极区消耗OH-，pH下降，A正确；
阴极区生成OH-，阳极区消耗OH-，按照离子移动方向，OH-从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移，B正确；
阴极转化1 mol N，转移8 mol e-，此时阳极将生成2 mol HOCH2COO-，D错误。
13.(2026·河南南阳期中)用双腔室 H2O2燃料电池(如图1所示)为一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图2 所示)供电，进行湿法冶铁。
(1)图1中X电极为　　(填“正”或“负”)极，电极反应式为_____________________
　 。
(2)图1中离子交换膜的作用是___________
_____________________________________
　　　。理论上在两极上消耗的H2O2的质量　　　 (填“相同”或“不同”)。
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负
H2O2-2e-+2OH-===2H2O
+O2↑
阻隔酸、碱
溶液直接混合，维持电解质溶液的电荷
平衡
相同
(3)图2中Y电极为　　(填“阴”或“阳”)极，电极反应式为_____________________
　 　　。工作时Y 电极与图1中的_____
(填“W”或“X”)电极相接。
(4)图1为图2供电时，理论上每消耗102 kg H2O2，可以得到　　 　 kg Fe，阳极室溶液质量　　 　(填“增加”或“减少”)
　　　 kg。
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阴
Fe2O3+6e-+3H2O===
2Fe+6OH-
X
56
减少
175.5
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图1：W电极得到电子，作电池正极，电极反应式为H2O2+2e-+2H+===2H2O；X电极失去电子，作电池负极，电极反应式为H2O2-2e-+2OH-===2H2O+O2↑。图2：Y电极为阴极，发生还原反应，在碱性条件下转化为Fe，从而实现冶铁，电极反应式为Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH-；Z电极为阳极，电解质溶液为饱和食盐水，产生氯气，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑；中间为阳离子交换膜，Na+由阳极向阴极移动。理论上每消耗102 kg H2O2(3 000 mol)，两极均消耗过氧化氢(每极消耗1 500 mol)，则电子转移关系为3H2O2~6e-~2Fe，可得
到1 000 mol Fe，即56 kg Fe。阳极室溶液中有3 000 mol Na+移入阴极室，
3 000 mol Cl-在阳极放电生成氯气，故阳极室溶液质量减少：(23+35.5)g·mol-1
×3 000 mol=175.5 kg。
14.某研究性学习小组用如图所示装置进行实验，探究原电池、电解池和电解制备钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生，且X极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验，观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。
查阅资料：高铁酸根离子(Fe)
在溶液中呈紫红色。
(1)如图装置中，发生还原反应的
电极有　　　(填字母)。
A.X(Fe)　　B.Y(C)　　C.Co　　D.Zn
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BC
(2)丙池中的S___________
(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动。
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从右向左
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结合题图，首先确定丙池为原电池。
在原电池中，阴离子向负极移动，S会向Zn电极方向移动，即从右向左移动。
(3)反应过程中，X极处发生的电极反应为4OH--4e-===2H2O +O2↑和____________________
　　　　。
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Fe-6e-+8OH-===Fe
+4H2O
X极为阳极，发生氧化反应，由“铁电极明显变细”“X极处溶液逐渐变成紫红色”可知，Fe参与电极反应，有Fe生成，电极反应为Fe-6e-+8OH-===Fe+4H2O。
(4)一段时间后，若X极质量减小1.12 g，Y电极收集到2.24 L气体(标准状况下)，则在标准状况下X极收集到气体为　 mL。
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448
根据题意可知，消耗的n(Fe)==0.02 mol，n(H2)==
0.1 mol，整个电路中电子转移数目相等，4n(O2)+6n(Fe)=2n(H2)，即4n(O2)+6×0.02 mol=2×0.1 mol，解得n(O2)=0.02 mol，标准状况下V(O2)=0.02 mol×22.4 L·mol-1=0.448 L=448 mL。
(5)乙池是电解制备金属钴的装置，理论上Ⅰ室中n(H+)______
(填“变大”“变小”或“不变”)，该电解池总反应的化学方程式是___________________
　　　　　　　　。
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不变
2CoCl2+2H2O
2Co+O2↑+4HCl
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乙池中石墨为阳极，阳极的电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑，氢离子经过阳离子交换膜由Ⅰ室进入Ⅱ室，所以理论上Ⅰ室中n(H+)不变；该电解池的阴极反应式为Co2++2e-===Co，则总反应为2CoCl2+2H2O　2Co+O2↑+4HCl。
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