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专题九 电解池
核心考点1、电解池的原理
1.电解：电解是使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在两个电极上引起氧化还原反应的过程。
①电解时所用的电流必须是直流电，而不是交流电。
②熔融态电解质可被电解，电解质溶液也可被电解。
③电解的过程实质是一个氧化还原反应发生的过程，这一过程在通常情况下是不能进行的。
2．电解池
3.电解池的工作原理
电子由电源的负极出发，流向电解池的阴极，阳离子在阴极上获得电子发生还原反应；与此同时，阴
离子在阳极上失去电子发生氧化反应，失去的电子再从电池的阳极流向电源的正极，从而形成闭合回路。
如图所示(阳极为惰性电极)
4. 正确判断电极产物
(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极
溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为
S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－(水)。
(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：
Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)。
(3)电解池的电极名称：阴极——与电源负极相连的电极，发生还原反应；阳极——与电源正极相连的电极，
发生氧化反应。(4)电解池的构成条件：具有与直流电源相连接的两个电极(阴极、阳极)，插入电解质溶液或熔融电解质中，
形成闭合回路。
(二)提取“信息”书写电极反应式
2．按要求书写电极反应式
(1)以铝材为阳极，在HSO 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式为2Al－6e－＋3HO===AlO＋
2 4 2 2 3
6H＋。
(2)用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO 溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合
3
物Q，写出阳极生成R的电极反应式：Al＋3HCO－3e－===Al(OH) ↓＋3CO↑。
3 2
(3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，
2
可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则电极反应式为
阳极：Al－3e－＋7AlCl===4AlCl。
2
阴极：4Al Cl＋3e－===Al＋7AlCl。
2
(4)用惰性电极电解KMnO 溶液能得到化合物KMnO ，则电极反应式为
2 4 4
阳极：2MnO－2e－===2MnO。
阴极：2H＋＋2e－===H ↑。
2
(5)将一定浓度的磷酸二氢铵(NH HPO )、氯化锂混合液作为电解液，以铁棒作阳极，石墨为阴极，电解析
4 2 4
出LiFePO 沉淀，则阳极反应式为Fe＋HPO＋Li＋－2e－===LiFePO ↓＋2H＋。
4 2 4
(三)根据“交换膜”利用“信息”书写电极反应式
3．按要求书写电极反应式：
(1)电解装置如图，电解槽内装有 KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现
左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。
已知：3I＋6OH－===IO＋5I－＋3HO
2 2
阳极：2I－－2e－===I 。
2
阴极：2HO＋2e－===H ↑＋2OH－。
2 2
(2)可用氨水作为吸收液吸收工业废气中的SO ，当吸收液失去吸收能力时，可通过电解法使吸收液再生而
2
循环利用(电极均为石墨电极)，并生成化工原料硫酸。其工作示意图如下：
阳极：HSO－2e－＋HO===3H＋＋SO。
2
阴极：2H＋＋2e－===H ↑(或2HO＋2e－===H ↑＋2OH－)。
2 2 21．【2022年海南卷】一种采用 和 为原料制备 的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是
A．在b电极上， 被还原
B．金属Ag可作为a电极的材料
C．改变工作电源电压，反应速率不变
D．电解过程中，固体氧化物电解质中 不断减少
2．【2022年6月浙江卷】通过电解废旧锂电池中的 可获得难溶性的 和 ，电解示意图
如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列
说法不正确的是
A．电极A为阴极，发生还原反应B．电极B的电极发应：
C．电解一段时间后溶液中 浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节 除去 ，再加入 溶液以获得
1．观察如图装置，下列说法正确的是
A．a、b接电流表，该装置为原电池
B．a、b接直流电源，该装置为电解池
C．a、b接直流电源，铁可能不易被腐蚀
D．a、b接电流表或接直流电源，铁都可能是负极
2．（2022秋·湖南株洲·高三校考阶段练习）CO 资源化利用是实现碳中和的一种有效途径。下图是CO 在
2 2
电催化下产生合成气(CO和H)的一种方法。下列说法不正确的是
2
A．a电极连接电源的负极 B． 从a极区向b极区移动
C．b极区中c(CHCOO-)逐渐增大 D．a极区中c( )逐渐增大
3
3．如图是CO 电催化还原为CH 的工作原理示意图。下列说法不正确的是
2 4A．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CO+8H++8e-=CH +2H O
2 4 2
C．一段时间后，①池中n(KHCO)不变
3
D．一段时间后，②池中溶液的pH不一定升高
核心考点2、电解原理的应用
1.氯碱工业的电解原理（电解食盐水）：
(1)通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na＋、Cl－、H＋、OH－。通电时，Na＋、H＋移向阴极，H＋放电，Cl
－、OH－移向阳极，Cl－放电。电极反应式为：
阳极：2Cl－－2e－===Cl↑(氧化反应)
2
阴极：2H＋＋2e－===H ↑(还原反应)，因H＋放电，导致水的电离平衡HO H＋＋OH－向右移动，致使生
2 2
成NaOH。
(2)电解的总反应式：
化学方程式：2NaCl＋2HO H↑＋Cl↑＋2NaOH
2 2 2
离子方程式：2Cl－＋2HO H↑＋Cl↑＋2OH－
2 2 2
2．电镀：
(1)电镀：应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方法。电镀的特点是阳极本身参与电
极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。
(2电镀池的构成：一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流
电源的正极相连，作为阳极；待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。（3）电极反应式：待镀铁件表面镀上一层红色的铜，铜片不断溶解。硫酸铜溶液浓度的变化是不变。
阳极：Cu－2e－===Cu2＋
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
3．电解精炼铜：
（1）粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用粗铜
作阳极，用纯铜作阴极，用CuSO 溶液作电解质溶液。
4
（2）装置
（3）原理：粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液是含有Cu2+的可溶性盐溶液。金属活动性顺序表铜之前金
属先反应以离子形式进入溶液，铜之后金属不反应，形成“阳极泥”。
（4）电极反应及产物分析
4．电冶金：
(1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。如Mn＋＋ne－===M。
(2)电解法用于冶炼较活泼的金属如：K、Na、Mg、Al等，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。利用
电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等
总 方 程 式 阳 极 、 阴 极 反 应 式
阳极：2Cl－－2e－=Cl↑
2
冶炼钠 2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl↑
2
阴极：2Na＋＋2e－=2Na
阳极：2Cl－－2e－=Cl↑
2
冶炼镁 MgCl (熔融)=====Mg＋Cl↑
2 2
阴极：Mg2＋＋2e－=Mg
冶炼铝 2Al 2 O 3 (熔融)=====4Al＋3O 2 ↑ 阳极：6O2－－12e－=3O 2 ↑阴极：4Al3＋＋12e－=4Al
5.电解的有关计算：有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素
的相对原子质量、溶液的pH及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法：
(1)得失电子守恒法计算：用于串联电路、通过阴阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路上转移的
电子数相等。
(2)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)关系式计算：借得失电子守恒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。
【归纳提升】以惰性电极电解电解质溶液的规律：
1.电解类型及基本规律[3]
2.pH变化
类型 溶液实例 电极反应及总反应 pH
电解水型 稀HSO 、 阳极：4OH--4e-=2H O+O↑ 减小
2 4 2 2
阴极：2H++2e-=H ↑
2
NaOH溶液 增大
总反应：2HO 2H↑ + O ↑
2 2 2
NaSO 溶液 不变
2 4
电解电解质 CuCl 阳极：2Cl--2e-=Cl↑ ——
2 2
阴极：Cu2+ +2e-= Cu
总反应：CuCl Cu +Cl ↑
2 2
HCl 阳极：2Cl--2e-=Cl↑ 增大
2
阴极：2H++2e-=H ↑
2
总反应：2HCl H↑+Cl↑
2 2
放氢生成碱 NaCl 阳极：2Cl--2e- = Cl ↑ 增大
2
型阴极：2H++2e- = H ↑
2
总反应：2NaCl+2H O H↑+Cl↑+2NaOH
2 2 2
放氧生酸型 如CuSO 阳极：4OH--4e- = 2H O+O↑ 减小
4 2 2
阴极：Cu2+ +2e- = Cu
总反应：2CuSO +2H O 2Cu+O ↑+2H SO
4 2 2 2 4
注意：若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；若阴极、阳
极同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。
1．【2022年北京卷】利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象
阴极表面有无色气体，一段时
间后阴极表面有红色固
①
体，气体减少。经检验电
解液中有
阴极表面未观察到气体，一段
时间后阴极表面有致密红
②
色固体。经检验电解液中
无 元素
下列说法不正确的是
A．①中气体减少，推测是由于溶液中 减少，且 覆盖铁电极，阻碍 与铁接触
B．①中检测到 ，推测可能发生反应：
C．随阴极析出 ，推测②中溶液 减少， 平衡逆移
D．②中 生成 ，使得 比①中溶液的小， 缓慢析出，镀层更致密
2．【2022年广东卷】以熔融盐为电解液，以含 和 等的铝合金废料为阳极进行电解，实现 的
再生。该过程中A．阴极发生的反应为 B．阴极上 被氧化
C．在电解槽底部产生含 的阳极泥 D．阳极和阴极的质量变化相等
3．【2022年湖北卷】含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备 ，过程如图所示(
为甲基)。下列说法正确的是
A．生成 ，理论上外电路需要转移 电子
B．阴极上的电极反应为：
C．在电解过程中 向铂电极移动
D．电解产生的 中的氢元素来自于
4．（2021·广东真题）钴( )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 均增大B．生成 ，Ⅰ室溶液质量理论上减少
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：
1．（2020·安徽淮北·统考二模）清华大学伍晖和斯坦福大学崔屹教授使用LLZTO陶瓷作为隔膜，以添加
有 的低浓度LiCl熔盐作为电解质，在240℃条件下电解获得高纯度的金属锂，使锂的生产成本有望降
低80%。下列说法错误的是
A．LLZTO陶瓷管能传导
B．熔盐中添加 可以降低工作温度
C．Al比石墨做阳极材料更环保
D．每转移3mol电子，电解质增重7g
2．（2021·全国·模拟预测）下图所示电解装置(电极均为惰性电极)可用于制取硫酸，该工艺已被某些工厂
所采用。下列说法错误的是（ ）A．阴极的电极反应式为2HSO -+2e-=2SO2-+H ↑
3 3 2
B．该工艺中NaHSO 转化为硫酸的转化率不会超过33.3%
3
C．通过阴离子交换膜交换的离子主要是SO 2-
3
D．图中右侧电极应连接电源的正极
3．（2022·上海浦东新·校考模拟预测）FFC电解法可由金属氧化物直接电解制备金属单质，西北稀有金属
材料研究院利用此法成功电解制备钽粉(Ta)，其原理如图所示。下列说法正确的是
A．该装置将化学能转化为电能
B．a极为电源的正极
C．TaO 极发生的电极反应为TaO+10e—=2Ta+5O2—
2 5 2 5
D．石墨电极上生成22.4 L O ，则电路中转移的电子数为4×6.02×1023
2
核心考点3、离子交换膜
1.离子交换膜的功能与作用
2.离子交换膜的类型
(1)阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过)①负极反应式：Zn－2e－===Zn2＋；
②正极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu；
③Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区；
④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)。
(2)质子交换膜(只允许H＋和水分子通过)
在微生物作用下电解有机废水(含CHCOOH)，可获得清洁能源H
3 2
①阴极反应式：2H＋＋2e－===H ↑；
2
②阳极反应式：CHCOOH－8e－＋2HO===2CO ↑＋8H＋；
3 2 2
③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极；
④H＋→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)。
(3)阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过)
以Pt为电极电解淀粉KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开
①阴极反应式：2HO＋2e－===H ↑＋2OH－；
2 2
②阳极反应式：2I－－2e－===I ；
2
③阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物反应：3I＋6OH－===IO＋5I－＋3HO；
2 2
④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极)。
3. 电渗析法将含AB 的废水再生为HB和A(OH) 的原理：
n m n m
已知A为金属活动顺序表H之前的金属，Bn－为含氧酸根离子。1．（2020·山东高考真题）采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图
所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是
A．阳极反应为
B．电解一段时间后，阳极室的pH未变
C．电解过程中，H+由a极区向b极区迁移
D．电解一段时间后，a极生成的O 与b极反应的O 等量
2 2
2．（2021·全国甲卷真题）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下图所示的电化学装置合成。图中
的双极膜中间层中的 解离为 和 ，并在直流电场作用下分别问两极迁移。下列说法正确的是A． 在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B．阳极上的反应式为： +2H++2e-= +H O
2
C．制得 乙醛酸，理论上外电路中迁移了 电子
D．双极膜中间层中的 在外电场作用下向铅电极方向迁移
3．（2020·浙江高考真题）在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的
是（ ）
离子交换膜
A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出
D．OH-迁移的数量等于导线上通过电子的数量
1．（2022·全国·高三专题练习）因镍与盐酸反应缓慢，工业上以镍和盐酸为原料，利用离子膜电解技术制
取氯化镍( )，其原理如图。电解过程露不断往b极区补充盐酸。下列说法正确的是A．a接外电源的负极
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．总反应为：
D．电解过程可用 溶液代替盐酸
2．（2021秋·湖南永州·高三统考阶段练习）科研工作者利用如图所示装置除去废水中的尿素[CO(NH)]。
2 2
下列说法错误的是
A．b为直流电源的负极
B．工作时，废水中NaCl的浓度保持不变
C．工作时，H+由M极区通过质子交换膜移向N极区
D．若导线中通过6mol电子，理论上生成1mol N
2
3．（2020·河北张家口·一模）由于氯酸钠(NaClO)具有吸湿性，不易保存，因此工业上常采用电渗析法将
3
氯酸钠(NaClO)转化成氯酸钾(KClO)，其工作原理如图所示(a、b两电极均为石墨电极，c、d、e依次为阳
3 3
离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜），下列法说不正确的是（ ）A．a电极连接电源负极
B．左池NaOH溶液出口浓度大于入口浓度
C．该电解池的工作原理实质是电解水
D．制备1molKClO ，a、b两极共产生16.8L气体
3
4．（2022春·湖南衡阳·高三衡阳市一中校考期中）对固体电解质体系的研究是电化学研究的重要领域之一，
用离子交换膜 型Nafion膜作电解质，在一定条件下实现了常温常压下电化学合成氨，原理如图所
示。下列说法不正确的是
A．电极M接电源的负极
B．离子交换膜中 浓度均保持不变
C． 型离子交换膜具有较高的传导质子的能力
D．阴极的电极反应式：
5．（2020秋·福建莆田·高三莆田第二十五中学校考期中）工业上可利用如图所示电解装置吸收和转化SO
2
（A、B均为惰性电极），下列说法正确的是（ ）A．B极为电解池的阳极
B．B极区吸收5mol SO ，则A极区生成25mol SO
2 2
C．B极区电解液为稀硫酸，电解一段时间后硫酸浓度增大
D．A极的电极反应为2SO -2e-+4H+=S O +2H O
2 2
6. 电化学制备方法：已知反应2HO=2H O+O↑能自发进行，反向不能自发进行，通过电解可以实现由
2 2 2 2
HO和O 为原料制备HO，如图为制备装置示意图。
2 2 2 2
①a极的电极反应式是___。
②下列说法正确的是___。
A．该装置可以实现电能转化为化学能
B．电极b连接电源负极
C．该方法相较于早期制备方法具有原料廉价，对环境友好等优点
