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训练(三十一) 电解原理及应用
1．(2021·陕西洛南中学检测)用石墨作电极，电解U形管中的饱和NaCl溶液(滴有酚酞
溶液)，装置如图。下列叙述正确的是( )
A．通电后，NaCl发生电离
B．通电一段时间后，阳极附近溶液先变红
C．当阳极生成0.1 mol 气体时，整个电路中转移0.1 mol电子
D．电解饱和食盐水的总反应方程式为2NaCl＋2HO=====2NaOH＋Cl↑＋H↑
2 2 2
D [NaCl溶于水时，在水分子作用下发生电离，不需要通电，A项错误；阳极反应式为
2Cl－－2e－===Cl↑，产生黄绿色气体，阳极附近溶液不变红，B项错误；阳极上生成0.1 mol
2
Cl 时，电路中转移0.2 mol电子，C项错误；电解饱和食盐水时，阳极上析出Cl，阴极上析出
2 2
H，电解总反应方程式为2NaCl＋2HO=====2NaOH＋Cl↑＋H↑，D项正确。]
2 2 2 2
2．(2021·河北武邑中学检测)下列关于如图装置说法中正确的是( )
A．保护铁时，a极为铁片，b极为锌片
B．电镀铜时，a极为镀件，b极为纯铜
C．精炼铜时，a极为粗铜，b极为纯铜
D．用石墨电解饱和食盐水时，b极有黄绿色气体产生
C [电解池中活性电极作阳极被腐蚀，阴极受到保护，故保护铁时，b极为铁片，A错误；
电镀铜时，镀层铜作阳极，镀件作阴极，故a极为纯铜，b极为镀件，B错误；电解精炼铜时，粗
铜作阳极，纯铜作阴极，故a极为粗铜，b极为纯铜，C正确；用石墨电解饱和食盐水时，b极
是阴极，电极反应式为2HO＋2e－===2OH－＋H↑，产生无色无味的气体，D错误。]
2 2
3．(2020·北京海淀区一模)利用太阳能电解水制H 是解决能源危机的重要方向。采用固
2
体氧化还原调节剂作为离子交换体系，实现H、O 分离。下列分析正确的是( )
2 2A．左侧电解池应选用酸性溶液，a极反应式为2H＋＋2e－===H ↑
2
B．b极反应式：NiOOH＋HO＋e－===Ni(OH) ＋OH－
2 2
C．c为阳极，发生氧化反应
D．电解一段时间后，可将b、c对调，循环利用物质
D [根据图示，左侧电解池应选用碱性溶液，连接电源负极的为阴极，则a为阴极，阴极
发生还原反应，电极反应式为2HO＋2e－===H ↑＋2OH－，A项错误；连接电源负极的为阴
2 2
极，则a为阴极，b为阳极，阳极失电子发生氧化反应，故电极反应方程式为Ni(OH) ＋OH－－
2
e－===NiOOH＋HO，B项错误；连接电源正极的为阳极，则d为阳极，c为阴极，阴极发生还
2
原反应，C项错误；b电极发生的反应Ni(OH) ＋OH－－e－===NiOOH＋HO，c电极发生的反
2 2
应为NiOOH＋HO＋e－===Ni(OH) ＋OH－，故电解一段时间后，可将b、c对调，循环利用，D
2 2
项正确。]
4．(2021·安徽“皖南八校”联考)用石墨电极完成下列电解实验。
实验装置 实验现象
a处试纸变蓝； b处变红，局部褪色；
c处无明显变化； d处试纸变蓝
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A．a为电解池的阴极
B．b处有氯气生成，且与水反应生成了盐酸和次氯酸
C．c处发生了反应：Fe－3e－=== Fe3＋
D．d处：2HO＋2e－===2OH－＋H↑
2 2
C [该装置是两个电解池的串联装置，a极与电池的负极相连，则a是电解池的阴极，A
项正确；根据电池的连接方式可知，a、d是阴极，b、c极是阳极，b极的反应式为2Cl－－2e－
=== Cl↑，b处变红，局部褪色，说明Cl 与水反应生成了盐酸和次氯酸，B项正确；c极是阳
2 2
极，电极反应式为Fe－2e－=== Fe2＋ ，C项错误；d处是阴极，电极反应式为2HO＋2e－
2
===2OH－＋H↑，溶液呈碱性而使pH试纸变蓝，D项正确。]
2
5．(2021·江西赣州七校联考)下列关于如图装置说法正确的是( )A．装置中电子移动的途径是：负极→Fe→M溶液→石墨→正极
B．若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClO
C．若M为FeCl 溶液，可以实现石墨上镀铁
2
D．若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极法”使铁不被腐蚀
B [装置中电子移动的途径：负极→Fe电极，然后是溶液中的阴离子在阳极(石墨)放电
→电源的正极，A项错误；若M为NaCl溶液，通电一段时间后，阳极产生Cl ，溶液中的
2
NaOH与阳极产生的Cl 发生反应生成NaCl和NaClO，所以溶液中可能有NaClO，B项正确；
2
若M为FeCl 溶液，在阳极，溶液中的Fe2＋失去电子变为Fe3＋，所以不可能实现石墨上镀铁，
2
C项错误；若M是海水，该装置是电解池，是通过外加电流法使铁不被腐蚀，不是通过“牺牲
阳极法”，D项错误。]
6．(2021·山东日照实验中学检测)铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐
磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图
所示，下列说法正确的是( )
A．阳极电极反应式为2Al－6e－＋6OH－===AlO＋3HO
2 3 2
B．随着电解的进行，溶液的pH逐渐增大
C．当阴极生成气体3.36 L(标准状况)时，阳极增重2.4 g
D．电解过程中H＋移向铝电极
C [A项，硫酸溶液显酸性，阳极反应式为2Al－6e－＋3HO===AlO＋6H＋；B项，阴极
2 2 3
反应式为6H＋＋6e－===3H ↑，电解过程中HO减少，pH减小；D项，电解过程中H＋移向阴
2 2
极(石墨极)。]
7．(2021·天津静海区四校联考)如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量
浓度的FeCl 、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能
2
在阳极放电。下列分析正确的是( )A．C 电极上的电极反应式为2HO＋2e－===2OH－＋H↑
1 2 2
B．C 电极处溶液首先变黄色
1
C．C 电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，2Cl－－2e－===Cl↑
2 2
D．每当C 电极上有2 g物质生成时，就会有2N 个电子通过溶液
1 A
C [C 电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的氢离子放电，电极反应式为2H＋＋2e－
1
===H ↑，A项错误；C 电极处氢离子放电，溶液碱性增强，溶液不会变成黄色，B项错误；C
2 1 2
电极与电源的正极相连，作阳极，亚铁离子的还原性强于氯离子，则依次发生的电极反应为
Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl↑，C项正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液，D
2
项错误。]
8．(2021·山东泰安一中检测)现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 mol/L的HCl、CuSO 的
4
混合溶液，装置如图所示，下列说法正确的是( )
A．电解开始时阴极有H 放出
2
B．电解开始时阳极上发生：Cu2＋＋2e－===Cu
C．整个电解过程中，SO不参与电极反应
D．当电路中通过电子的量超过0.1 mol时，此时阴极放电的离子发生了变化
C [由于阳离子的氧化性：Cu2＋>H＋，电解开始时，Cu2＋先在阴极放电，故阴极上有Cu
析出，A项错误；由于阴离子的还原性：Cl－>OH－>SO，则电解开始阶段阳极上Cl－放电，电极
反应式为2Cl－－2e－=== Cl↑，B项错误；由于还原性：Cl－>OH－>SO，整个电解过程中，阳
2
极上Cl－、OH－先后放电，SO不能放电，故SO不参与电极反应，C项正确；混合液中含有0.1
mol HCl和0.1 mol CuSO ，阴极上先发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，当电路中通过0.1 mol电子
4
时，消耗0.05 mol Cu2＋，混合液中还剩余0.05 mol Cu2＋，故通过电子的量超过0.1 mol时，阴
极放电的离子未发生变化，D项错误。]
9．(2021·四川攀枝花检测)高铁酸盐在环保能源领域有广泛的用途。用镍(Ni)、铁作电极
电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐NaFeO 的装置如图所示。下列推断合理的是( )
2 4
A．Fe电极是阳极，电极反应式Fe＋4HO－6e－===FeO＋8H＋
2
B．电解时电子流向：负极→Ni电极→电解液→Fe电极→正极
C．若隔膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有FeOD．电解时阳极区pH减小、阴极区pH增大，撤去隔膜，溶液混合后，与原溶液相比，pH
减小(忽略体积变化)
D [利用该电解装置制备NaFeO，Fe电极与直流电源的正极相连，则Fe电极是阳极，
2 4
由于电解质溶液是NaOH溶液，故阳极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4HO，A项错误；
2
电子只在电极和导线上流动，不能进入电解质溶液，B项错误；阴极反应式为2HO＋2e－
2
===2OH－＋H↑，若隔膜为阴离子交换膜，为维持电解质溶液呈电中性，阴极产生的OH－通
2
过隔膜向右侧移动，故电解结束后右侧溶液中含有FeO，C项错误；电解时阳极消耗OH－，阴
极生成OH－，则阳极区pH减小、阴极区pH增大；据得失电子守恒可知，转移电子相等时，阳
极消耗OH－比阴极生成OH－要多，撤去隔膜，溶液混合后，溶液的碱性减弱，则与原溶液相
比，pH减小，D项正确。]
10．(2021·辽宁沈阳六校联考)海水提取金属锂的装置如图所示，工作时，在电极c依次
检测到两种气体。下列说法正确的是( )
A．电子的流向：电极d→电极b→电极a→电极c
B．离子交换膜为质子交换膜
C．丁基锂可用LiNO 水溶液代替
3
D．若导线中转移1 mol电子，则电极c产生气体的质量在8 g和35.5 g之间
D [海水中含有Cl－、OH－、SO等阴离子，工作时，在电极c依次检测到两种气体，这两
种气体应为Cl 和O，则电极c是阳极，电极a是正极，故电子的流向：电极b→电极d，电极
2 2
c→电极a，A项错误；海水中的Li＋通过离子交换膜进入丁基锂，并在电极d发生还原反应生
成锂，则离子交换膜是阳离子交换膜，B项错误；电极d发生的反应是Li＋＋e－===Li，Li与水
反应生成LiOH和H，故丁基锂不能用LiNO 水溶液代替，C项错误；电极c上发生的反应为
2 3
2Cl－－2e－===Cl↑、2HO－4e－===4H＋＋O↑，转移1 mol电子时，若只析出Cl，可得到0.5
2 2 2 2
mol Cl ，质量为35.5 g；若只析出O，可得到0.25 mol O，质量为8 g，由于c极得到Cl 和O
2 2 2 2 2
混合气体，故气体的质量介于8 g和35.5 g之间，D项正确。]
11．(2021·福建三明质检)锂钒氧化物二次电池成本较低，且对环境无污染，其充放电的
反应方程式为VO ＋xLi LiVO 。下图为用该电池电解含镍酸性废水制取单质镍的装
2 5 x 2 5
置。下列说法正确的是( )A．该电池充电时，负极的电极反应式为LiVO－xe－===V O＋xLi＋
x 2 5 2 5
B．该电池可以用LiCl水溶液作电解质溶液
C．当电池中有7 g Li参与放电时，能得到59 g Ni
D．电解过程中，NaCl溶液的浓度会不断增大
D [锂钒氧化物电池充电时，负极连接外加电源的负极作电解池的阴极，发生的电极反
应式为Li＋＋e－===＋Li，A项错误；Li是活泼金属，能与水反应，故该锂钒氧化物电池不能用
LiCl水溶液作电解质溶液，B项错误；该电池放电时，负极反应式为Li－e－===Li＋，有7 g
Li(即1 mol)参与放电时，电路中转移1 mol电子；镀镍铁棒发生的反应为Ni2＋＋2e—===Ni，
通过1 mol电子时析出0.5 mol Ni，其质量为0.5 mol×59 g/mol＝29.5 g，C项错误；电解过程
中，阴极区Cl－透过阴离子膜向NaCl溶液中迁移，阳极区Na＋透过阳离子膜向NaCl溶液中
迁移，故NaCl溶液的浓度不断增大，D项正确。]
12．(2021·山东菏泽期初调研)连二亚硫酸钠(Na SO)俗称保险粉，是一种强还原剂。工
2 2 4
业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠，原理装置如图所示，下列说法正
确的是( )
A．b电极应该接电源的负极
B．装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜
C．电路中每转移1 mol e－消耗SO 的体积为11.2 L
2
D．a电极的电极反应式为2HSO＋2e－＋2H＋===S O＋2HO
2 2
D [由装置图中物质转化关系可知，左边由 NaHSO 得到电子转化为NaSO，右边由
3 2 2 4
SO 失去电子转化为HSO ，所以a电极接电源的负极，b电极接电源的正极，A项错误；a电
2 2 4
极的反应式为2HSO＋2e－＋2H＋===S O＋2HO，b电极的反应式为SO ＋2HO－2e－===SO
2 2 2 2
＋4H＋，所以装置中离子交换膜为阳离子交换膜，B项错误；由电极反应式可知，每转移1 mol
e－消耗0.5 mol SO ，但没有给出气体的温度和压强，所以SO 气体的体积无法计算，C项错
2 2误；a电极的电极反应式为2HSO＋2e－＋2H＋===S O＋2HO，D项正确。]
2 2
13．(2021·黑龙江哈尔滨六中检测)氯盐可导致混凝土中的钢筋腐蚀。为防止混凝土中的
钢筋腐蚀，可在混凝土表面敷置一定电解质溶液并将惰性金属导电网浸泡其中，惰性金属导
电网与钢筋分别连接外部直流电源从而除去Cl－，装置如图，下列说法错误的是( )
A．钢筋接电源的正极
B．金属导电网上发生的电极反应为2Cl－－2e－===Cl↑
2
C．混凝土中的钙离子向钢筋方向移动
D．电解一段时间后钢筋附近溶液的pH增大
A [由Cl－移动的方向可知钢筋接电源的负极，A项错误；金属导电网为阳极，发生的电
极反应为2Cl－－2e－===Cl↑，B项正确； 混凝土一端为阴极，钙离子为阳离子，所以向钢筋
2
方向移动，C项正确；钢筋附近发生的电极反应为2HO＋2e－===H ↑＋2OH－，所以电解一
2 2
段时间后钢筋附近溶液的pH增大，D项正确。]
14．(2021·江西九江六校联考)最近某科研小组创建了一种通过连续电解将能量储存为
化学能的装置。在氧化钇基质的阳极和二氧化钛涂覆的钛阴极之间是可通过H＋的固体聚合
物电解质，其结构如图所示。下列说法正确的是( )
A．电源的b极为负极
B．在能量转化过程中，固体电解质中H＋由阴极向阳极移动
C．阴极的电极反应式为：OX＋4H＋＋4e－===GC＋HO
2
D．为增强阳极电解液导电性，可在水中添加适量盐酸或NaCl
C [右侧电极发生氧化反应生成O，该电极为阳极，则b极为电源的正极，A项错误；电
2
解池中阳离子向阴极移动，则固体电解质中H＋由阳极向阴极移动，B项错误； 阴极上OX发
生还原反应生成GC，电极反应式为OX＋4H＋＋4e－===GC＋HO，C项正确；阳极电解液中
2
添加适量盐酸或NaCl，Cl－在阳极放电生成有毒气体Cl，易污染环境，D项错误。]
2
15．(1)(2020·全国卷Ⅱ，26(1))氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许______离子通过，氯气的逸出口是________(填标号)。
(2)(2020·全国卷Ⅱ，28(3))CH 和CO 都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现
4 2
两种分子的耦合转化，其原理如下图所示：
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CH 和CO 体积比为________。
4 2
解析 (1)根据图示，电解食盐水制备氯气时，阳极产生氯气，从a口逸出，阴极产生OH
－，为了防止阴极产生的OH－与阳极产生的Cl 反应，中间的离子交换膜只允许Na＋通过，即
2
为阳离子交换膜；(2)①根据图示，阴极反应物为CO，电极反应式为CO＋2e－===CO＋O2－；
2 2
②阳极反应式为6CH＋5O2－－10e－===CH CH＋2C H＋5HO；根据电子守恒，6CH～10e－
4 3 3 2 4 2 4
～5CO，消耗的CH 与CO 体积之比为6∶5。
2 4 2
答案 (1)Na＋ a (2)①CO＋2e－===CO＋O2－ ②6∶5
2
16．(1)(2019·全国卷Ⅱ，27(4))环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C H)，结构简式为]，后者
5 5 2
广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液为溶解有
溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。
该电解池的阳极为________，总反应为________________________________。电解制备
需要在无水条件下进行，原因为__________________________________________。
(2)(2019·全国卷Ⅲ，28(4))在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用
碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：负极区发生的反应有___________________________(写反应方程式)。电路中转移1 mol
电子，需消耗氧气________L(标准状况)。
解析 (1)由电解原理示意图可知，电解后铁变为＋2价，由此可判断铁作电解池的阳极，
阳极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，阴极的电极反应为2＋2e－===2＋H↑，由此可得总
2
反应方程式为Fe＋2===＋H↑。电解时如果有水，水会与钠反应，阻碍的生成，而且电解时
2
会产生OH－，OH－会与Fe2＋反应生成Fe(OH) 沉淀。
2
(2)由题图知，左端的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，应为阴极，接电源负极，右端的电极
反应为2HCl－2e－===Cl＋2H＋，应为阳极，接电源正极，负极产生的Fe2＋进一步被O 氧化
2 2
生成Fe3＋，则4Fe2＋＋O＋4H＋===4Fe3＋＋2HO；由此可知，每消耗1 mol O ，需转移4 mol电
2 2 2
子，则转移1 mol电子时，应消耗 mol O，标准状况下， mol O 的体积为 mol×22.4 L/mol
2 2
＝5.6 L。
答案 (1)Fe电极 Fe＋2===＋H↑[或Fe＋2C H===Fe(C H) ＋H↑] 水会阻碍中间
2 5 6 5 5 2 2
物Na的生成；水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)
2
(2)Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O＋4H＋===4Fe3＋＋2HO 5.6
2 2
