文档内容
第5课时 必备知识——电解原理及应用
[基本规律]①电解池的工作原理；②利用惰性电极电解电解质溶液的规律；
知识清单 ③电解质溶液的复原规律
[重要应用]①电解饱和食盐水；②电镀；③电冶金
知识点1 电解池的构成及工作原理
1．电解和电解池
(1)电解：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。
(2)电解池：将电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融电解质)。
③形成闭合回路。
2．电解池的工作原理
(1)电极名称及电极反应式(以电解CuCl 溶液为例)
2
电解总反应的离子方程式：Cu2＋＋2Cl－=====Cu＋Cl↑。
2
(2)电极名称的判断
①阴极：与电源负极相连，得到电子，发生还原反应。
②阳极：与电源正极相连，失去电子，发生氧化反应。
金属活动性顺序中银以前的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极
反应，称为活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极
时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。
(3)电子和离子的移动方向
①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。
②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。
电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过
电解质溶液，简单概括为“电子不下水，离子不上线”。
(4)电解池的工作原理图解3.电解池中电极反应式的书写
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电解水
溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al
等金属。
4.利用惰性电极电解电解质溶液的四种类型
电解质 总化学 电解质 溶液 电解质
类型 电极反应式
(水溶液) (或离子)方程式 溶液浓度 pH 溶液复原
阳极：2H O － 4e － == =O ↑ ＋
2 2
含氧酸 2HO=====O↑
2 2
4H ＋ 增大 减小 加HO
2
(如HSO) ＋2H↑
2 4 2
阴极： 4H ＋ ＋ 4e － == =2H ↑
2
阳极： 4OH － － 4e － == =O ↑ ＋
电解 2
强碱 2HO 2HO=====O↑
水型 2 2 2 增大 增大 加HO
(如NaOH) 阴极：4H O ＋ 4e － == =2H ↑ ＋ ＋2H↑ 2
2 2 2
4OH －
2H O ===== O ↑
活泼金属的 阳极：4OH－－4e－===O 2 ↑＋ 2 2 增大 不变 加H 2 O
＋ 2H ↑
2含
氧酸盐(如 2HO
2
KNO、 阴极：4H＋＋4e－===2H↑
3 2
NaSO)
2 4
无氧酸(如
阳极：2Cl－－2e－===Cl↑ 2HCl=====Cl↑ 通入HCl
2 2
HCl，除HF 减小 增大
阴极：2H＋＋2e－===H↑ ＋H↑ 气体
2 2
电解 外)
电解 不活泼金属
质型 的无氧酸盐 阳极：2Cl－－2e－===Cl↑ CuCl=====_Cu
2 2
减小 — 加CuCl
(如CuCl
2
，氟 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu ＋ C l
2
↑ 2
化物除外)
活泼金属的 阳极：2Cl－－2e－===Cl↑ 2Cl － ＋
2
放H 生成新 通入HCl
2 无氧酸盐(如 阴极：2H O ＋ 2e － == =H ↑ ＋ 2H O ===== Cl ↑ 增大
2 2 2 2
生碱型 电解质 气体
NaCl) 2OH － ＋ H ↑ ＋ 2OH －
2
不活泼金属 阳极：2H O － 4e － == =O ↑ ＋ 2Cu 2 ＋ ＋
2 2
放O 生成新 加CuO
2 的含氧酸盐 4H ＋ 2H O ===== 2Cu 减小
2
生酸型 电解质 或CuCO
(如CuSO
4
) 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu ＋ O
2
↑ ＋ 4H ＋ 3
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程，是化学变化(√)
(2)直流电源跟电解池的电极连接后，电子从电源负极流向电解池阳极(×)
(3)电解时，溶液中阴离子一定在阳极发生氧化反应(×)
(4)电解时，电解质溶液中阳离子移向阳极，阴离子移向阴极(×)
(5)电解时，经过溶液的电子与电路中电子数目相同(×)
(6)(2020.7·浙江选考)电解MgCl 水溶液：2Cl－＋2HO=====2OH－＋Cl↑＋H↑(×)
2 2 2 2
[通关2] (2021·宁夏青铜峡检测)Cu O是一种半导体材料，制取Cu O的电解池示意图如
2 2
图所示，电解总反应为2Cu＋HO=====Cu O＋H↑。下列说法正确的是( )
2 2 2
A．铜电极发生还原反应
B．石墨电极上产生氢气
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu O生成
2
B [根据电解总反应可知，Cu发生氧化反应生成Cu O，则铜电极是阳极，A项错误；石
2
墨是阴极，电极反应式为2HO＋2e—===2OH—＋H↑，电极上产生H，B项正确；铜电极是阳
2 2 2极，连接直流电源的正极，C项错误；生成1 mol Cu O转移2 mol 电子，故有0.1 mol 电子转
2
移时，有0.05 mol Cu O生成，D项错误。]
2
[通关3] (2020·北京平谷区检测)某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类
等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是( )
选项 A B C D
a电极 阳极 阴极 阳极 阴极
d电极 正极 正极 负极 负极
Q离子 阳离子 阳离子 阴离子 阴离子
B [电子从电源的负极流出，故a是阴极，d是正极，溶液中阳离子Q移向阴极a。]
[通关4] (2020·全国卷Ⅱ)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图
是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag＋注入到无色WO 薄膜中，生成AgWO，器件呈
3 x 3
现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是( )
A．Ag为阳极
B．Ag＋由银电极向变色层迁移
C．W元素的化合价升高
D．总反应为WO＋xAg===AgWO
3 x 3
C [根据图示及信息，Ag失去电子转化为Ag＋，Ag 为阳极，A项正确；通电时，Ag＋注
入到无色WO 薄膜中，生成AgWO，B项正确；转化过程中，WO 转化为AgWO，W的化合
3 x 3 3 x 3
价降低，C项错误；根据题意，总反应为WO＋xAg===AgWO，D项正确。]
3 x 3
[通关5] (深度思考)结合电解原理，按要求书写电极反应式和总反应方程式：
(1)用惰性电极电解MgCl 溶液
2
阳极反应式：_____________________________________________；
阴极反应式：________________________________________________；
总反应离子方程式：_________________________________________________。
(2)用Al作电极电解NaOH溶液
阳极反应式：___________________________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________________________；
总反应离子方程式：________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)以铝材为阳极，电解HSO 溶液，铝材表面形成氧化膜
2 4阳极反应式：______________________________________________________；
阴极反应式：_______________________________________________________；
总反应方程式：_________________________________________________。
(4)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
2
液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，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，阴极反应式为___________。若改用AlCl 水溶
3
液作电解液，则阴极产物为________。
解析 (4)电镀时，镀件作阴极，即钢制品作阴极，接电源负极，根据阴极生成Al可知反
应式为4Al Cl＋3e－===Al＋7AlCl。若改用AlCl 水溶液作电解液，阴极反应为2H＋＋2e－
2 3
===H ↑，产物为H。
2 2
答案 (1)2Cl－－2e－===Cl↑ 2H＋＋2e－===H ↑或2HO＋2e－===H ↑＋2OH－ Mg2
2 2 2 2
＋＋2Cl－＋2HO=====Mg(OH) ↓＋Cl↑＋H↑
2 2 2 2
(2)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4HO 6HO＋6e－===3H ↑＋6OH－ 2Al＋2HO＋
2 2 2 2
2OH－=====2AlO＋3H↑
2
(3)2Al－6e－＋3HO===AlO ＋6H＋ 6H＋＋6e－===3H ↑ 2Al＋3HO=====Al O ＋
2 2 3 2 2 2 3
3H↑
2
(4)负 4Al Cl＋3e－===Al＋7AlCl H
2 2
知识点2 电解原理的应用
1．氯碱工业(1)电极反应
阳极： 2Cl － － 2e － == =Cl ↑(氧化反应)
2
阴极： 2H ＋ ＋ 2e － == =H ↑(还原反应)
2
(2)总反应式
①化学方程式： 2NaCl ＋ 2H O ===== 2NaOH ＋ H ↑ ＋ C l↑。
2 2 2
②离子方程式： 2Cl － ＋ 2H O ===== 2OH － ＋ H ↑ ＋ C l↑。
2 2 2
(3)氯碱工业制烧碱、氢气和氯气图解
装置 离子交换膜电解槽
阳极 钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)
阴极 碳钢网
阳离子 ①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过
交换膜 ②将电解槽隔成阳极室和阴极室
2.电镀与电解精炼
电镀 电解精炼铜
示意图
电极 Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－
阳极 Cu － 2e － == =Cu 2 ＋
反应 ===Cu2＋等
阴极 Cu 2 ＋ ＋ 2e － == =Cu Cu 2 ＋ ＋ 2e － == =Cu
电解质溶液的浓
CuSO 溶液的浓度不变 CuSO 溶液的浓度略变小
4 4
度变化
3.电冶金
电解总反应方程式 电极反应式阳极： 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： Mg 2 ＋ ＋ 2e － == =Mg
阳极： 6O 2 － － 12e － == =3O ↑，
2
冶炼铝 2Al O(熔融) =====4Al＋3O↑
2 3 2
阴极： 4Al 3 ＋ ＋ 12e － == =4Al
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液(√)
(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(×)
(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变(×)
(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl 和Al O，也可以电解MgO和AlCl (×)
2 2 3 3
(5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(√)
(6)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl 作电解质溶液，由于放电顺序：H＋>Zn2＋，不可能在铁
2
上镀锌(×)
[通关2] (2020.1·浙江选考)在氯碱工业中，离子交换膜法电
解饱和食盐水示意图如图，下列说法不正确的是( )
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溶液从a处进，浓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
D [由图可知，电极A产生Cl，发生氧化反应，则电极A是阳极，电极反应式为2Cl－－
2
2e－===Cl↑，A项正确；电极B是阴极，电极反应式为2HO＋2e—===2OH—＋H↑，为维持
2 2 2
电解质溶液呈电中性，且得到NaOH溶液，Na＋通过离子交换膜向右侧移动，则应为阳离子交
换膜，B项正确；由上述分析可知，饱和NaCl溶液从a处进，较浓NaOH溶液从d处流出，C
项正确；由B项分析可知，Na＋透过离子交换膜向右迁移，OH－不能透过，D项错误。]
[通关3] (2021.7·浙江选考)电解高浓度RCOONa(羧酸钠)的NaOH溶液，在阳极RCOO－
放电可得到R—R(烷烃)。下列说法不正确的是( )
A．电解总反应方程式：2RCOONa＋2HO=====R—R＋2CO↑＋H↑＋2NaOH
2 2 2
B．RCOO－在阳极放电，发生氧化反应
C．阴极的电极反应：2HO＋2e－===2OH－＋H↑
2 2
D．电解CHCOONa、CHCHCOONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷
3 3 2
A [溶液呈碱性，不能产生CO，A项错误；RCOO－在阳极放电，化合价升高，发生氧化
2
反应，B项正确；水电离产生的H＋在阴极得电子产生H ，其电极反应式为2HO＋2e－
2 2
===2OH－＋H↑，C项正确；RCOO－转化为R－R可以理解为脱去一个C和两个O，产生R
2—，继而产生R—R，故CHCOONa、CHCHCOONa溶液中的CHCOO－、CHCHCOO－，脱
3 3 2 3 3 2
去一个C和两个O后，产生CH—，CHCH—，继而产物可能是乙烷、丙烷、丁烷，D项正
3 3 2
确。]
[通关4] (2020·山东卷)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2HO－4e－===4H＋＋O↑
2 2
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
D [A项，根据题图可知a极为阳极，其反应式为2HO－4e－===4H＋＋O↑，正确；B项，
2 2
阳极室产生的氢离子通过质子交换膜进入阴极室，阳极室pH保持不变，正确；C项，电解过
程中阳离子移向阴极，故H＋移向b极，正确；D项，根据电极反应式：阳极反应为2HO－4e－
2
===4H＋＋O↑，阴极反应为2H＋＋O＋2e－===H O，故a极生成的O 与b极反应的O 不等
2 2 2 2 2 2
量，错误。]
[通关5] (2021·湖南湘潭检测)利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下
列说法正确的是( )
A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－===2H O＋O↑
2 2
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
D [氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl；电解精炼铜时阳极上粗铜溶解，阴极上Cu2＋
2
放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，电解质溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，
阴极应该是铁片，阳极是纯铜。]
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“牺牲阳极的阴极保护法”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，是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐蚀，不是
通过“牺牲阳极的阴极保护法”，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FeO
D．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↑
2C．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
