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考点 19 电解池
电解的原理和应用是历年高考热点，需要掌握其基础知识，达到灵活运用。主要包含金属的精炼、氯
碱工业、活泼金属的制取、有关电解产物的判断和计算等内容。必须熟悉微粒在各种电极上的放电次序，
这样才能准确地判断出相关的电解产物，然后进行有关的计算。有关电解的计算通常可根据电解方程式或
电极反应式列比例求解或是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解。
预测2023年高考仍会考查电解原理在实际化工生产中的应用，结合物质制备、分离和提纯等知识综合
考查，涉及电极反应式的书写、物质的提纯操作以及电极反应产物的判断等。能多角度、动态地分析电解
池中发生的反应，掌握好放电顺序，总结好电解规律，对于设题方式多且灵活多变的实物图分析问题，应
加以关注。
一、电解池的工作原理
二、电解原理的应用
电解池的工作原理
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：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(电解CuCl 溶液为例)
2总反应式：CuCl =====Cu＋Cl↑
2 2
(2)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。
3．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：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。
若是惰性电极作阳极，放电顺序为
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．“五类”依据判断电解池电极
判断依据
电极材料 电极反应 电子流向 离子移向 电极现象
电极
电极溶解或
阳极 与电源正极相连 氧化反应 流出 阴离子移向
pH减小
电极增重或
阴极 与电源负极相连 还原反应 流入 阳离子移向
pH增大
5．电化学综合计算的三种常用方法
(1)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出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电
子数相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的
电化学计算问题。
【小试牛刀】
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程( )
(2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现( )
(3)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极( )
(4)电解稀硫酸制H、O 时，可用不活泼的铜做阳极( )
2 2
(5)电解CuCl 溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色( )
2
(6)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH均增大( )
(7)电解时，电子的移动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极( )
(8)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大( )
(9)用惰性电极电解CuSO 溶液一段时间后，加入Cu(OH) 可使电解质溶液恢复到电解前的情况( )
4 2
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× (9)×
【典例】
例1 用铁棒和铜棒做电极，模拟在铁棒上镀铜，实验装置如图所示，下列判断正确的是( )
A．溶液中阳离子移向b极发生还原反应
B．铜棒的材质必须用纯铜
C．电解一段时间后加Cu(OH) 固体使溶液恢复原来的浓度
2
D．该实验过程中电解质溶液的pH会不断减小
【答案】A
【解析】A项，电解过程中，a为阳极、b为阴极，溶液中阳离子移向b极发生还原反应生成铜，故A
正确；B项，镀时镀层金属作阳极，即b电极常常用纯铜，但也可用混有活泼性大于Cu的金属的铜合金或
用混有活泼性小于Ag的金属的铜合金等，故B错误；C项，电镀铜时，铜在阳极失去电子进入溶液中，溶液中的铜离子在阴极得电子生成铜，理论上溶液中各离子的种类和浓度不变，电解一段时间后不需要加
Cu(OH) 固体使溶液恢复原来的浓度，故C错误；D项，该实验过程中铜在阳极失去电子进入溶液中，溶
2
液中的铜离子在阴极得电子生成铜，溶液中的各离子的浓度不变，pH不变，故D错误；故选A。
例2 (2022·浙江省6月选考)通过电解废旧锂电池中的LiMn O 可获得难溶性的LiCO 和MnO ，电解
2 4 2 3 2
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：2HO+Mn2+-2e-=MnO+4H+
2 2
C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D．电解结束，可通过调节 除去Mn2+，再加入NaCO 溶液以获得LiCO
2 3 2 3
【答案】C
【解析】A项，由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO ，锰元素化合价升高，失电子，则
2
电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；B项，由电解示意图可知，电极B上
Mn2+失电子转化为了MnO ，电极反应式为：2HO+Mn2+-2e-=MnO+4H+，B正确；C项，电极A为阴极，
2 2 2
LiMn O 得电子，电极反应式为：2LiMn O+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H O，依据得失电子守恒，电解池总反
2 4 2 4 2
应为：2LiMn O+4H+=2Li++Mn2++3MnO+2H O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；D项，电解池
2 4 2 2
总反应为：2LiMn O+4H+=2Li++Mn2++3MnO+2H O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉
2 4 2 2
淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确；故选C。
【对点提升】
对点1 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pH不变
B．电解稀NaOH溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小C．电解NaSO 溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1：2
2 4
D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1：1
【答案】D
【解析】A项，电解稀硫酸时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的
浓度增大，氢离子的浓度增大，溶液的pH变小，故A错误；B项，电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电
解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH变
大，故B错误；C项，电解硫酸钠溶液时，实质上是电解水，阴极上氢离子得电子生成氢气，阳极上氢氧
根离子失电子生成氧气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为2：1，故C错
误；D项，电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电
子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1，故D正确；故选D。
对点2 Cu O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu O的电解池示意图如图，电解总
2 2
反应为2Cu+H O Cu O+H↑。下列说法正确的是( )。
2 2 2
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
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
【答案】A
【解析】石墨作阴极，电极反应为2H++2e-=H ↑，A项正确；Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B
2
项错误；阳极与电源的正极相连，C项错误；阳极反应为2Cu+2OH--2e-=Cu O+HO，当有0.1 mol电子转移
2 2
时，有0.05 mol Cu O生成，D项错误。
2
【巧学妙记】
1．惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)2．“串联”类装置的解题流程
电解原理的运用
(1)电解饱和食盐水
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总反应方程式：
2NaCl＋2HO=====2NaOH＋H↑＋Cl↑
2 2 2
离子方程式：2Cl－＋2HO=====2OH－＋H↑＋Cl↑
2 2 2
③应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。
(2)电镀和电解精炼铜
电镀(Fe上镀Cu) 电解精炼铜阳
电极材料 镀层金属铜 粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)
极
Cu－2e－===Cu2＋，Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－
电极反应 Cu－2e－===Cu2＋
===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋
阴 电极材料 待镀金属Fe 纯铜
极 电极反应 Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液 含Cu2＋的盐溶液
电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥
(3)电冶金
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
冶炼钠 2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl↑ 2Cl－－2e－===Cl↑，2Na＋＋2e－===2Na
2 2
冶炼镁 MgCl (熔融)=====Mg＋Cl↑ 2Cl－－2e－===Cl↑，Mg2＋＋2e－===Mg
2 2 2
6O2－－12e－===3O ↑，4Al3＋＋12e－
2
冶炼铝 2Al O(熔融)=====4Al＋3O↑
2 3 2
===4Al
【小试牛刀】
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料做阳极，用硫酸铜溶液做电解液( )
(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做阳极，Fe做阴极，ZnCl 做电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌( )
2
(7)用铜做阴极，石墨做阳极，电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl↑( )
2
(8)粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应只有Cu－2e－===Cu2＋( )
(9)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变( )
(10)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料( )
(11)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
(12)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料( )
(13)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl 作电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌( )
2
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√ (8)× (9)× (10)× (11)× (12)√ (13)×
【典例】
例1 (2020•浙江1月选考)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
【答案】D
【解析】氯碱工业中的总反应为2Cl-+2H O 2OH-+H ↑+Cl↑；电解池中阳极失电子发生氧化反应，
2 2 2
氯碱工业中Cl 为氧化产物，所以电极A为阳极，电极B为阴极。A项，根据分析可知电极A为阳极，发
2
生氧化反应生成氯气，故A正确；B项，阳极发生的方程式为：2Cl--2e-═Cl ↑，阴极：2H++2e-═H ↑；为了
2 2
防止生成的氯气与氢氧化钠发生反应，氢氧化钠要从b口流出，所以要防止OH-流向阳极即电极A，该离
子交换膜为阳离子交换膜，故B正确；C项，根据B选项的分析可知饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d
处出，故C正确；D项，根据总反应方程式可知当反应中转移4mol电子时，生成2mol OH-，故D错误；
故选D。
例2 (2021•广东选择性考试)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1molCo，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：为2Co2++2H O 2 Co +O ↑+4H+
2 2【解析】由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，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2HO-4e-=O ↑+4H+，Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通
2 2
过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反
应式为Co2++2e-=Co，Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，
电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H O 2 Co +O ↑+4H+。A项，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜
2 2
由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；B项，由分析可知，阴极生成
1mol钴，阳极有1mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；C项，若移除离子交换膜，氯离子的
放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极
反应会发生变化，故C错误；D项，由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H O 2 Co
2
+O ↑+4H+，故D正确；故选D。
2
【答案】D
【对点提升】
对点1 碳酸二甲酯(DMC)的结构简式为(CHO) CO，其化学性质非常活泼，极易水解。用电解法制备
3 2
碳酸二甲酯的模拟装置如图所示。下列说法正确的是( )。
A．左侧电极为阴极，右侧电极为阳极
B．阳极发生的反应：CO-2e-+2CH OH=(CH O) CO+2H+
3 3 2
C．质子通过交换膜从阴极区移向阳极区
D．离子液体必须是水溶液，目的是传递电荷
【答案】B
【解析】根据装置图可知，通入氧气的电极上氧气得电子生成水，则通入氧气的电极是阴极，通入甲
醇和CO的电极是阳极，则左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，A项错误；质子(H+)在阳极区生成，通过交
换膜从阳极区移向阴极区，C项错误；依据题干信息“碳酸二甲酯(DMC)极易水解”可知，离子液体必须
是非水溶液， D项错误。对点2 某二氧化氯复合消毒剂发生器的工作原理如图所示。通电后，产生成分为ClO 、Cl、O、
2 2 3
HO 的混合气体甲，被水吸收后可制得具有更强的广谱杀菌灭毒能力的二氧化氯复合消毒剂。下列说法正
2 2
确的是( )
A．m端为电源正极，隔膜为阴离子交换膜
B．产生ClO 的电极反应式为Cl-+5e-+2H O=ClO ↑+4H+
2 2 2
C．通电后d口所在极室pH升高，e口排出NaOH溶液
D．标准状况下，b口每收集到2.24 L气体乙，电路中转移电子0.4N
A
【答案】C
【解析】左室中氯元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极室，故m为电源的正极，n为电源的负极，
右室发生还原反应，水放电生成氢气与氢氧根离子，离子交换膜为阳离子交换膜，左室中的钠离子通过离
子交换膜进入右室，溶液丙为NaOH溶液。A项，左室中氯元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极室，
故m为电源的正极，n为电源的负极，右室发生还原反应，水放电生成氢气与氢氧根离子，离子交换膜为
阳离子交换膜，故A错误；B项，Cl-转化为ClO 发生氧化反应，应是失去电子，故B错误；C项， 右室
2
是水放电生成氢气与氢氧根离子，右室pH升高，左室中的钠离子通过离子交换膜进入右室，e口排出
NaOH溶液，故C正确；D项，标准状况下，b口每收集到2.24 L(0.1mol)气体乙，电路中转移电子0.2N ，
A
故选C。
【巧学妙记】
三”步完胜电极反应式的书写1．用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为HSO —HC O 混
2 4 2 2 4
合溶液。下列叙述错误的是( )
A．待加工铝质工件为阳极
B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为：Al3＋＋3e－===Al
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【答案】C
【解析】A对，该电解池阳极发生的电极反应为2HO－4e－===4H＋＋O↑，氧气将铝制品表面氧化形
2 2
成致密的氧化膜，所以待加工铝质工件应为阳极；B对，C错，阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H ↑，
2
阴极可选用不锈钢网作电极；D对，电解质溶液中的阴离子向阳极移动。
2．电解饱和食盐水，若生成4 mol的NaOH，(a为饱和食盐水)，下列说法正确的是( )
A．在X极生成2 mol Cl B．在X极生成2 mol H
2 2
C．在Y极生成4 mol Cl D．NaOH在Y极生成
2
【答案】B
【解析】由装置图可知Y为电解池的阳极，电极反应：2Cl－－2e－===Cl↑，X为阴极，电极反应为：
2
2H＋＋2e－===H ↑。A 项，X 电极为阴极，生成的是氢气，错误；B 项，由总反应方程式 2NaCl＋
2
2HO=====H↑＋Cl↑＋2NaOH知，生成4 mol的NaOH，同时生成2 mol H ，正确；C项，Y电极为电解
2 2 2 2
池阳极，由总反应方程式2NaCl＋2HO=====H↑＋Cl↑＋2NaOH可知，生成4 mol 的NaOH，同时生成氯
2 2 2气2 mol，错误；D项，阴极附近氢离子放电促进水电离，溶液中氢氧根离子浓度增大，NaOH在X极生成，
错误。
3．科学家最近采用石墨烯为电极材料设计一种新型绿色处理尾气中NH 的方案，主要包括电化学过
3
程和化学过程，如图所示。下列说法错误的是( )。
A．上述装置工作时，H+向阴极迁移，阳极上发生氧化反应
B．阴极区反应包括Fe3++e-=Fe2+、4Fe2++O +4H+=4Fe3++2H O
2 2
C．电解总反应为4NH +3O =2N +6H O
3 2 2 2
D．电路上转移0.3 mol电子，理论上处理3.4 g氨气
【答案】D
【解析】在电解池中，阳离子向阴极迁移，阳极上发生氧化反应，A项正确；阴极区发生的电极反应
为Fe3++e-=Fe2+，O 氧化亚铁离子，4Fe2++O +4H+=4Fe3++2H O，B项正确；阳极区发生的反应为 2NH -6e-
2 2 2 3
=N +6H+，将阴、阳极区反应相加得到总反应式，C项正确；转移0.3 mol电子，理论上处理0.1 mol NH ，
2 3
相当于1.7 g NH，D项错误。
3
4．用石墨做电极，电解稀NaSO 溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴
2 4
石蕊溶液。下列有关叙述正确的是( )
A．逸出气体的体积：A电极＜B电极
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
【答案】D
【解析】SO、OH－移向B电极，在B电极OH－放电，产生O，B电极附近c(H＋)＞c(OH－)，石蕊溶液
2
变红，Na＋、H＋移向A电极，在A电极H＋放电产生H ，A电极附近c(OH－)＞c(H＋)，石蕊溶液变蓝，C项
2
错误、D项正确；A电极产生的气体体积大于B电极，A项错误；两种气体均为无色无味的气体，B项错
误。
5．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则下列说法正确的是( )A．电流方向：电极Ⅳ→ →电极Ⅰ
B．电极Ⅰ发生还原反应
C．电极Ⅱ逐渐溶解
D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu
【答案】A
【解析】当多个电化学装置串联时，两电极材料活泼性相差大的做原电池，其他做电解池，由此可知
图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A项，电子移动方向：电极Ⅰ→ →电极Ⅳ，电流方向与
电子移动方向相反，正确；B项，原电池负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反应，错误；C项，原
电池正极为得电子一极，铜离子在电极Ⅱ上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，错误；D项，电
解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为
电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，错误。
6．高铁酸钠(Na FeO)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备NaFeO，其工作
2 4 2 4
原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是( )
A．阳极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4HO
2
B．甲溶液可循环利用
C．离子交换膜a是阴离子交换膜
D．当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H 生成
2
【答案】C
【解析】A项，阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4HO，正确；B项，阴极
2
发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正
确；C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na＋，故a为阳离子交换膜，错误；D项，
阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为 2HO＋2e－===H ↑＋2OH
2 2
－，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol H 生成，正确。
27．用惰性电极电解法制备硼酸[H BO 或B(OH) ]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子
3 3 3
和阴离子通过)。下列有关说法正确的是( )
A．阴极与阳极产生的气体体积比为1∶2
B．b极的电极反应式为2HO－2e－===O ↑＋4H＋
2 2
C．产品室中发生的反应是B(OH) ＋OH－===B(OH)
3
D．每增加1 mol H BO 产品，NaOH溶液增重22 g
3 3
【答案】D
【解析】由图可知，b电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O 和H＋，a电极为阴极，电解时阴极
2
上水得电子生成H 和OH－，原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室，溶液中c(NaOH)增大，原料室中
2
B(OH)通过阴膜进入产品室，b极室中氢离子通过阳膜进入产品室，B(OH)、H＋发生反应生成HBO；a、b
3 3
电极反应式分别为2HO＋2e－===H ↑＋2OH－、2HO－4e－===O ↑＋4H＋，理论上每生成1 mol产品，b极
2 2 2 2
生成1 mol H＋、a极生成0.5 mol H。
2
8．某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的
生态及健康危害问题。下列说法正确的是( )
A．a为直流电源的负极，与之相连的电极为阴极
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．“酸性水”具有强氧化性，能够杀菌
D．阴极反应式为HO＋2e－===H ↑＋O2－
2 2
【答案】C
【解析】由“碱性水”可推知b为直流电源的负极，a为直流电源的正极，A项错误；右侧生成OH
－，K＋穿过离子交换膜移到右侧，即该离子交换膜为阳离子交换膜，B项错误；阳极反应为2Cl－－2e－
===Cl↑，Cl＋HO===HCl＋HClO，故“酸性水”中含HClO，具有强氧化性，能杀菌，C项正确；水溶液
2 2 2
中不可能存在O2－，D项错误。
9．空气污染物NO通常用含Ce4＋的溶液吸收，生成HNO 、NO，再利用电解法将上述吸收液中的
2
HNO 转化为无毒物质，同时生成Ce4＋，其原理如图所示。下列说法正确的是( )
2A．H＋由右室进入左室
B．Ce4＋从电解槽的c口流出，且可循环使用
C．阴极的电极反应式：2HNO＋6H＋＋6e－===N ↑＋4HO
2 2 2
D．若用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下33.6 L甲烷时，理论上可转化HNO 2 mol
2
【答案】C
【解析】A项，根据电解原理，H＋由左室向右室移动，错误；B项，空气污染物NO通常用含Ce4＋溶
液吸收，生成HNO 、NO，N的化合价升高，Ce4＋的化合价降低，然后对此溶液进行电解，又产生Ce4＋，
2
根据电解原理，应在阳极上产生，即Ce4＋从a口流出，可循环使用，错误；C项，根据电解原理，阴极上
得电子，化合价降低，HNO 转化为无毒物质，即转化为N，阴极电极反应式为2HNO＋6H＋＋6e－===N ↑
2 2 2 2
＋4HO，正确；D项，标准状况下，33.6 L甲烷参与反应转移电子物质的量为 mol＝12 mol，理论上可转
2
化HNO 的物质的量为 mol＝4 mol，错误。
2
10．“三室法”制备烧碱和硫酸示意图如下，下列说法正确的是( )
A．电极A为阳极，发生氧化反应
B．离子交换膜A为阴离子交换膜
C．稀硫酸从c处进，浓 溶液从b处出，浓Na SO 溶液从e处进
2 4
D．Na+和SO 2-迁移的数量和等于导线上通过电子的数量
4
【答案】C
【解析】根据题意和装置图，利用“三室法”制备烧碱和硫酸，则两个电极一边产生硫酸，一边产
生烧碱，e处加入的应为硫酸钠溶液，钠离子与硫酸根离子通过离子交换膜A、B向两极移动，根据B电
极上生成氧气，即电解质溶液中的氧元素，由-2价变为0价，化合价升高失电子，发生氧化反应，则电极
B为阳极，硫酸根离子通过离子交换膜B向电极B移动，阳极反应为2HO-4e-=O ↑+4H+，则c处加入的为
2 2
稀硫酸，d处流出的为浓硫酸；电极A为阴极，Na+透过离子交换膜A向电极A移动，a加入的为稀氢氧化钠溶液，b流出的为浓氢氧化钠溶液，电极反应为2HO+2e-=2OH-+H ↑。A项，根据分析，电极A为阴极，
2 2
发生还原反应，故A错误；B项，Na+透过离子交换膜A向电极A移动，则离子交换膜A为阳离子交换膜，
故B错误；C项，稀硫酸从c处进，浓NaOH溶液从b处出，浓NaSO 溶液从e处进，故C正确；D项，
2 4
一个电子带一个单位的负电荷，Na+带一个单位的正电荷，硫酸根离子带两个单位的负电荷，Na+迁移的数
量等于导线上通过电子的数量，导线上通过电子的数量等于硫酸根离子迁移数量的两倍，故D错误；故选
C。
11． HO 和O 都是较强的氧化剂，可用于环境消杀。以下电化学装置可协同产生HO 和O，产生
2 2 3 2 2 3
HO 和O 的物质的量之比为5：1，下列说法错误的是( )
2 2 3
A．Y电极电势低于X电极
B．膜为质子交换膜
C．生成双氧水的电极反应式为O+2e-+2H+=H O
2 2 2
D．X极处可能还存在其他副反应
【答案】A
【解析】Y极O元素从-2价升至0价，是阳极，电极反应式：2HO-4e-=O +4H+，3HO-6e-=O +6H+，
2 2 2 3
X极是阴极，电极反应式为：O+2e-+2H+=H O；A项， Y是阳极，X极是阴极，Y电极电势比X电极高，
2 2 2
A错误；B项，H+由Y极向X极移动，则膜为质子交换膜，B正确；C项，X极是阴极，生成双氧水的电
极反应式为O+2e-+2H+=H O，C正确；D项，Y极还可能发生的电极反应式为3HO-6e-=O +6H+，则HO
2 2 2 2 3 2 2
和O 的物质的量之比为3：1，故应有其他副反应生成HO，才会有5：1，D正确；故选A。
3 2 2
12．电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。NaFeO 是制造高铁电池的重要原料，同时也是一
2 4
种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产NaFeO，下列说法正确的是( )
2 4A．阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO 2-+4H O
4 2
B．右侧的离子交换膜为阳离子交换膜
C．阴极区a%>b%
D．阴极产生的气体是氧气
【答案】A
【解析】A项，由图所示，Fe为阳极，故发生氧化反应生成FeO2-，电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO 2-
4 4
+4H O，A正确；B项，阳极反应消耗阴离子氢氧根离子，向右侧阳极移动，故右侧交换膜为能使阴离子
2
通过的阴离子交换膜，B错误；C项，阴极区水被电解产生H 和OH-，故产出的NaOH浓度变大，
2
a%”、“=”或“＜”)
【答案】(1)2NaCl＋2HO 2NaOH＋H↑＋Cl↑
2 2 2
(2)4OH－－4e－＝2HO+O↑ abc
2 2
(3)①装置II ②Cl H －2e－+2OH-＝2HO ③ ＜
2 2 2
【解析】装置I是电解池，电解饱和食盐水，装置I右端产生NaOH溶液，说明右端电极是阴极，发
生反应为：2HO+2e-=H ↑+2OH-，因此Y是氢气，装置I的左端是阳极，发生反应：2Cl--2e-=Cl↑，X为
2 2 2
Cl，氯气和NaOH溶液的反应的离子方程式为：2OH-+Cl=ClO-+Cl-+H O，装置II中通氧气的一极为正极，
2 2 2
环境是NaOH溶液，因此正极反应式为：O+2H O+4e-=4OH-，产生的NaOH浓溶液。(1)工业电解饱和
2 2
NaCl溶液生成氢氧化钠、氯气、氢气，化学方程式为2NaCl＋2HO 2NaOH＋H↑＋Cl↑；(2)氯碱工业
2 2 2
中采取膜技术，若阳离子交换膜损伤会造成阳极能检测到O，阳极，氢氧根离子失电子得到氧气，产生O
2 2
的电极反应式为4OH－－4e－＝2HO+O↑。下列生产措施有利于提高Cl 产量、降低阳极O 含量的是：a．
2 2 2 2
定期检查并更换阳离子交换膜，减少阳极产生氧气的机会，故a选；b．向阳极区加入适量盐酸，降低氢氧
根离子的浓度，故b选；c．使用Cl-浓度高的精制饱和食盐水为原料，提高氯离子浓度，故c选；d．停产
一段时间后，继续生产，对产物没有影响，故d不选；故选abc；(3)①图中装置I是电解池，电解饱和食盐
水，装置II是燃料电池，Y是氢气，属于原电池的是装置II(选填装置编号)；②装置I的左端是阳极，发生
反应：2Cl--2e-=Cl↑，X的化学式为Cl；装置II是燃料电池，Y是氢气，氢气在装置II中发生氧化反应生
2 2
成水，电极反应为H－2e－+2OH-＝2HO；③装置II中通氧气的一极为正极，环境是NaOH溶液，因此正
2 2
极反应式为：O+2H O+4e-=4OH-，产生的NaOH浓溶液，图中氢氧化钠质量分数大小关系为a%＜b%。
2 2
1．(2022·北京市北大附中三模)近期，天津大学化学团队以CO 与辛胺为原料实现了甲酸和辛腈的高
2选择性合成，装置工作原理如图。下列说法不正确的是( )
A．Ni P电极与电源正极相连
2
B．在In/In O 电极上发生的反应为：CO+H O+2e-=HCOO-+OH-
2 3-x 2 2
C．In/In O 电极上可能有副产物H 生成
2 3-x 2
D．一段时间后，右侧电极室内溶液pH显著降低
【答案】A
【解析】该装置为电解池，左侧二氧化碳得电子生成甲酸根，电极反应为CO+H O+2e-=HCOO-
2 2
+OH-，左侧电极为阴极，右侧为阳极，接电源正极，电极反应为
。A项，左侧电极为阴极，Ni P电极与电源负极相连，A
2
错误；B项，根据分析，在左侧电极发生的反应正确，B正确；C项，左侧电极为阴极，水可能得电子生
成氢气，故可能有副产物H 生成，C正确；D项，右侧电极为阳极，从阳极电极方程式可以看出，当电路
2
中有2mol电子转移时，氢氧根迁移过来的物质的量也是2mol，最终被消耗生成水，辛胺浓度降低，溶液
的pH降低，D正确；故选A。
2．(2022·广东省东莞市高三期末)电化学修复技术是近年迅速发展的一种污染土壤绿色原位修复技术。
处理土壤重金属污染时，在污染土壤区域插入电极(下图)，土壤中污染物定向迁移，富集在电极区域，再
通过其他方法(电镀、沉淀/共沉淀、抽出、离子交换树脂等)去除。下列说法正确的是( )A．H+在阳极区反应
B．土壤中胶体粒子不带电
C．阴极区抽提物发生的是阴离子交换
D．金属离子在碱性区域去除
【答案】D
【解析】A项，H+在阴极区得电子产生氢气，A错误；B项，土壤中污染物定向迁移，说明土壤中胶
体粒子带电，B错误；C项，阳离子定向移动到了有极区，故阴极区抽提物发生的是阳离子交换，C错误；
D项，金属离子在碱性区域产生氢氧化物而去除，D正确；故选D。
3．(2022·河北省神州智达省级高三第五次联测)铁铬液流电池是一种在酸性介质中，正、负极活性物
质均为液体的电池，其工作原理如图所示，已知：氧化性：Fe3+>Cr3+。下列说法错误的是( )
A．放电时，电子由a电极经负载流向b电极
B．放电时，电池的总反应为：Cr2++Fe3+=Cr3++Fe2+
C．充电时，阴极电极反应式为：Cr3++e—=Cr2+
D．充电时，H+由左侧电极室经交换膜移向右侧
【答案】A
【解析】由离子的氧化性强弱顺序可知，电池放电时，a为原电池的正极，铁离子在正极得到电子发
生还原反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe3++e—=Fe2+，b为负极，Cr2+在负极失去失去电子发生氧化反应
生成Cr3+，电极反应式为Cr2+—e—= Cr3+；充电时，a与直流电源的正极相连，是电解池的阳极，b与负极相
连，是阴极。A项，由离子的氧化性强弱顺序可知，电池放电时，a为原电池的正极，电子由b电极经负
载流向a电极，A错误；B项，由离子的氧化性强弱顺序可知，电池的总反应为Cr2+与Fe3+反应生成Cr3+
和Fe2+，总反应方程式为Cr2+ +Fe3+=Cr3+ +Fe2+，故B正确；C项，充电时，b与直流电源的负极相连，是
电解池的阴极，Cr3+在阴极得到电子发生还原反应生成Cr2+，电极反应式为Cr3+ +e-=Cr2+ ，故C正确；D
项，充电时，阳离子向阴极移动，则H+由左侧电极室经交换膜移向右侧，故D正确；故选A。
4．(2022·上海松江·高三期末)电解尿素[CO(NH)]是一种能耗很低的制氢方法，其工作原理如图所示，
2 2下列说法错误的是( )
A．b极材料可以用铁棒
B．b电极上发生失去电子的反应
C．a极的电极反应式为： CO(NH) + 8 OH- -6e-→ CO 2- + N ↑+ 6H O
2 2 3 2 2
D．总反应的离子方程式为：CO(NH)+2OH- N↑+3H ↑+CO 2-
2 2 2 2 3
【答案】B
【解析】b电极连接外接电源的负极，水得电子生成H，a极作为阳极，尿素失去电子生成CO2- 和
2 3
N。A项，b极是得电子一极，电极作用是电子流入载体，材料可以用铁棒，A正确；B项，b电极上发生
2
得到电子的反应，B错误；C项，a极作为阳极，碱性环境下，电极反应式为： CO(NH) + 8 OH- -6e-→
2 2
CO2- + N ↑+ 6H O，C正确；D项，碱性环境下，阴极是水得电子生成氢气和OH-，OH-向阳极移动，总反
3 2 2
应的离子方程式为：CO(NH)+2OH- N↑+3H ↑+CO 2-，D正确；故选B。
2 2 2 2 3
5．(2022·内蒙古自治区赤峰高三模拟预测)中科院最新研发出的以KOH溶液为电解液， CoP和Ni P
2
纳米片为催化电极材料，电催化合成苯胺的装置如下图所示。下列说法正确的是( )
A．阳极区溶液的pH不断增大
B．若用铅蓄电池作为电源，Ni P 极应连接铅蓄电池的Pb极
2
C．CoP极的电极反应式为C HNO + 6e- + 4H O = C HNH + 6OH-
6 5 2 2 6 5 2D．电解液可换成稀硫酸溶液
【答案】C
【解析】Ni P电极C H O 变为CO2-发生了氧化反应，在电解池的阳极，该极与电源的正极相连。而
2 6 12 6 3
CoP这一极为阴极，与电源的负极相连。阴极的反应为C HNO + 6e- + 4H O = C HNH + 6OH-，阳极反应
6 5 2 2 6 5 2
为C H O- 24e- + 36OH-=6CO 2-+24H O。A项，根据电极反应阳极区消耗OH-导致pH降低，A项错误；B
6 12 6 3 2
项，铅蓄电池的Pb为负极应该与CoP相连，B项错误；C项，已知分析，电极反应为C HNO + 6e- + 4H O
6 5 2 2
= C HNH + 6OH-，C项正确；D项，电解质换成稀硫酸两电极的反应发生变化，阴极无法产生OH-而阳极
6 5 2
也无法产生CO2-，D项错误；故选C。
3
6．(2022·重庆一中模拟预测)汞曾被用于氯碱工业，如图所示。水银电解室中石墨与底部循环流动的
水银分别为两极，电解过程中形成钠汞齐(Na·nHg，即钠汞合金)。下列说法错误的是( )
A．水银电解室中石墨为阴极
B．解汞室产生的气体b为H、C为NaOH
2
C． 可在溶液中放电生成钠单质并溶于汞
D．电解室总反应为2Na++2Cl-+2nHg 2Na·nHg+Cl↑
2
【答案】A
【解析】水银电解室中间为石墨电极，底部循环流动的水银为阴极，从新鲜盐水进入生成淡盐水知该
水银电解室消耗NaCl，失电子生成氯气，则解汞室上面进水被消耗，得电子生成b气体H；水银电解室中
2发生总反应的离子方程式为： 2Na++2Cl-+2nHg 2Na·nHg+Cl↑。A项，水银电解室消耗NaCl，失电子
2
生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl↑，则水银电解室中石墨为阳极，故A错误；B项，解汞室上面进水
2
被消耗，得电子生成b气体H，水银法阴极的电极反应式为：2HO+2e-═H ↑+2OH-，C为NaOH，故B正
2 2 2
确；C项，电解过程中，Na+可在溶液中放电生成钠单质并溶于汞形成钠汞齐(Na·nHg)，故C正确；D项，
水银电解室中发生总反应的离子方程式为： 2Na++2Cl-+2nHg 2Na·nHg+Cl↑，故D正确；故选A。
2
7．(2022·河南省豫南省级示范高中联盟高三三模)最近我国科学家设计了一种CO+H S协同转化装置，
2 2
实现对天然气中CO 和HS的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的
2 2
ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+；②2EDTA-Fe3++H S=2H+
2
+S+2EDTA-Fe2+。该装置工作时，下列叙述不正确的是( )
A．协同转化总反应：CO+H S=CO+H O+S
2 2 2
B．ZnO@石墨烯电极的反应：CO+2e-+2H+=CO+H O
2 2
C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D．整个过程中主要能量转化：光能→电能→化学能
【答案】C
【解析】由图可知这是一个利用光伏电池将太阳能转化为电能，继而在通电条件下，两极周围发生氧
化还原反应的电解过程。由石墨烯电极区发生①反应可知右侧石墨烯流出电子作阳极，CO 得电子的左侧
2
ZnO@石墨烯为阴极。A项，由图可知协同总反应是将CO 和HS转化为CO和S，故总反应为
2 2
CO+H S=CO+H O+S，A正确；B项，ZnO@石墨烯为阴极，电极反应式为CO+2e-+2H+=CO+H O，B正
2 2 2 2 2确；C项，石墨烯作阳极，ZnO@石墨烯作阴极，阳极电动势高于阴极，C错误；D项，整个过程的主要能
量变化形式为：光能→电能→化学能，D正确；故选C。
8．(2022·山东省高三大联考)使用交替排列的单价选择性阳离子交换膜和阴离子交换膜的电渗析过程
如图所示。电渗析分离离子的原理是单价阳离子(例如：Li+、Na+、K+)通过单价选择性阳离子交换膜迁移到
浓缩室，而二价阳离子(例如：Ca2+、Mg2+)被阻挡，留在脱盐室，达到富集锂的目的。下列说法错误的是(
)
A．电极W连接电源正极，电极N连接电源负极
B．X口流出的是富Li+盐水，Y口流出的是贫Li+盐水
C．选择性离子交换膜是电渗析技术应用于盐湖卤水提锂的关键
D．该电渗析过程总的电解方程式为2HO 2H↑+O ↑
2 2 2
【答案】B
【解析】A项，由图可知，Cl-向W电极方向移动，Li+向N电极方向移动，则W极是和电源正极相连
的阳极，N极是和电源负极相连的阴极，故A正确；B项，X口流出盐水所对应的两个交换膜之间，所含
的Li+通过单价选择性阳离子交换膜移向右边隔壁的两个膜之间，则X口流出的是贫Li+盐水，而Y口流出
盐水所对应的两个交换膜之间，则多了左边两个膜之间渗透移动过来的Li+，则Y口流出的是富Li+盐水，
故B错误；C项，通过对图分析，从盐湖卤水提锂，可利用图中的单价选择性阳离子交换膜和阴离子交换
膜通过电渗析法使盐湖卤水中所含的锂离子富集起来，然后再提取锂，故C正确；D项，从W电极和N
电极的产物结合电解池电极离子的放电顺序可知，W电极是OH-放电，N电极是H+放电，而OH-和H+均来
自水分子的电离，则整个电渗析过程中，被电解的是水，故D正确；故选B。
9．(2022·山东省威海市二模)工业上用石墨和铅作电极，用双极膜电解葡萄糖溶液制备甘露醇和葡萄
糖酸盐。已知在直流电场作用下，双极膜将水解离为H+和OH-并实现其定向通过，电解过程如图所示。下
列说法错误的是( )A．b极材料为石墨，接电源正极
B．通电后双极膜中产生的OH-向b极定向移动
C．生成葡萄糖酸盐的反应为： +BrO -+OH-=HOCH (CHOH) COO-+Br-+H O
3 2 4 2
D．理论上若生成1mol甘露醇，则可生成1mol葡萄糖酸盐
【答案】C
【解析】图示原理为电解葡萄糖溶液制备甘露醇和葡萄糖酸盐。根据b电极反应可知溴离子失去电子
变成溴酸根，故b为阳极，电极反应为Br-+3H O+6e-=BrO -+6H+，在阳极区溴酸根和葡萄糖反应生成葡萄糖
2 3
酸盐和溴离子，离子反应为：3 + BrO -+3OH-=3HOCH (CHOH) COO-+Br-+3H O，1mol溴酸
3 2 4 2
根生成溴离子转移电子数为6mol，故1mol葡萄糖生成葡萄糖酸盐转移电子数为2mol，双极膜中产生的氢
氧根向b电极移动。A项，b极为阳极，电极材料不参与反应，故材料为石墨，接电源正极，A正确；B项，
通电后双极膜中产生的OH-向b极(阳极)定向移动，B正确；C项，生成生成葡萄糖酸盐的反应为：3
+BrO -+3OH-=3HOCH (CHOH) COO-+Br-+3H O，C错误；D项，阴极区发生的反应为葡萄
3 2 4 2
糖转变为甘露醇，理论上若生成1mol甘露醇，需消耗1mol葡萄糖，转移2mol电子，在阳极区可生成
1mol葡萄糖酸盐，D正确；故选C。10．(2022·山东师范大学附中模拟预测)天津大学研究团队以KOH溶液为电解质，CoP和Ni P纳米片
2
为催化电极材料，电催化合成偶氮化合物( )的装置如图所示(R代表烃基)。下列说法不正确的
是( )
A．若用铅蓄电池作为电源，CoP极连接铅蓄电池的铅电极
B．离子交换膜是阴离子交换膜
C．偶氮化合物具有顺反异构体，合成1mol物质，需转移4mol电子
D．Ni P电极反应式为RCHNH —4e—+4OH—= RCN+4HO
2 2 2 2
【答案】C
【解析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源负极相连的CoP电极为电解池的阴极，在水分子作
用下硝基苯在阴极得到电子发生还原反应生成 和氢氧根离子，电极反应式为2 +8e—+4H O= +8OH—，Ni P电极为阳极，碱性条件下RCHNH 在阳极失去电子发生氧化反应生成
2 2 2 2
RCN和水，电极反应式为RCHNH —4e—+4OH—= RCN+4HO，电解过程中氢氧根离子通过阴离子交换膜
2 2 2
从左侧阴极室向右侧阳极室移动。A项，该装置为电解池，与直流电源负极相连的CoP电极为电解池的阴
极，则若用铅蓄电池作为电源，CoP极连接铅蓄电池的负极铅电极，故A正确；B项，装置中的离子交换
膜是阴离子交换膜，故B正确；C项，由结构简式可知，偶氮化合物中不饱和氮原子上只连有苯环1个取
代基，不可能存在顺反异构体，由分析可知，合成1mol偶氮化合物，需转移8mol电子，故C错误；D项，
Ni P电极为阳极，碱性条件下RCHNH 在阳极失去电子发生氧化反应生成RCN和水，电极反应式为
2 2 2
RCHNH —4e—+4OH—= RCN+4HO，故D正确；故选C。
2 2 2
11．(2022·山东省淄博市高三三模)为适应不同发电形式产生的波动性，我国科学家设计了一种电化学
装置，其原理如图所示。当闭合K 和K、打开K 时，装置处于蓄电状态；当打开K 和K、闭合K 时，
1 3 2 1 3 2
装置处于放电状态。放电时，双极膜中间层中的HO解离为H+和OH-并分别向两侧迁移。下列说法错误的
2
是( )
A．蓄电时，碳锰电极的电极反应式为Mn2++2H O-2e- =MnO +4H+
2 2
B．蓄电时，右侧电解池发生的总反应为2ZnO Zn+O ↑
2
C．放电时，每消耗1 mol MnO ，理论上有4 mol H+由双极膜向碳锰电极迁移
2
D．理论上，该电化学装置运行过程中需要补充HSO 和KOH
2 4
【答案】D
【解析】A项，蓄电时，左侧为电解池，碳锰电极为电解池的阳极，电极反应式为Mn2++2H O-2e-
2
=MnO +4H+，A正确；B项，右侧装置也是电解池，电解池发生的总反应为2ZnO Zn+O ↑，B正确；C
2 2项，放电时，装置组合成原电池，碳锰电极为原电池的正极，电极反应为MnO +4H++2e- = Mn2++2H O，
2 2
每有 1 mol MnO 消耗，理论上有4 mol H+由双极膜向碳锰电极迁移，C正确；D项，该电化学装置运行过
2
程中SO 2-、K+均没有参与反应，只需要补充HO，无需要补充HSO 和KOH，D错误；故选D。
4 2 2 4
12．(2022·福建省宁德市高三模拟)某实验小组通过以下实验，探究镀件表面镀铜的最佳条件。
【查阅资料】①Cu2++2P O4- [Cu(P O)]6- K=1×109
2 7 2 7 2
②Cu+在溶液中不稳定，容易发生歧化。
【实验设计】用CuSO ·5H O、NaPO·10H O(焦磷酸钠)、添加剂配制一定浓度的电镀液，分别用纯
4 2 4 2 7 2
铜和镀件作为两极材料，探究电镀液的pH、电流密度、电极板间距对层的影响。
(1)要配制一定体积40g/L的CuSO 溶液，以下仪器不需要用到的是_______(填仪器名称)。
4
(2)镀件表面的油污可用_______清洗。
(3)电镀时阴极上发生的主要反应的电极反应式为_______。
【实验结果与数据分析】
ⅰ.其他条件不变时，电位10min，pH对电镀的影响如下表：
实验信号 pH值 镀膜质量/g 镀层外观
1 3 0.0136 表面斑驳
2 7 0.0258 光亮，不光滑
3 8.5 0.0356 光亮，光滑
4 10 0.0216 表面部分斑驳
(4)实验3中，铜镀层的沉积速率v(Cu)=_______mol/min(保留两位有效数字)。
(5)实验1和实验4中，酸性或碱性较强时，镀层出现斑驳的可能原因是_______。
ⅱ.电流密度、电极板间距与镀膜质量的关系(6)电流密度小于0.50A/dm2时镀膜质量随电流密度增大而增大的原因是_______。
(7)本实验电镀的最佳条件是pH为8.5、_______、_______。
(8)使用最佳条件电镀时，在阳极附近的电镀液中出现红色固体沉积物，其可能原因用离子方程式表示
为_______，通空气搅拌可防止红色固体沉积物形成。
【答案】(1)圆底烧瓶
(2)热NaOH溶液(Na CO 溶液)
2 3
(3) [Cu(P O)]6- +2e- =Cu+2P O4-
2 7 2 2 7
(4)5.6×10-5
(5) pH=3酸性强H+放电产生氢气，pH=10碱性强易生成Cu(OH) 沉淀均影响镀件上铜的沉积
2
(6)电流密度越大，单位时间内转移电子数目越多，电镀铜沉积速率越快，故镀膜质量越大
(7) 电流密度为0.5A·dm-2 (或0.5~0.75A·dm-2之间) 电极板间距为1.5cm
(8)2Cu++2H O=Cu O+2H+或2Cu++2OH-=Cu O+HO或2Cu+=Cu+Cu2+
2 2 2 2
【解析】(1)配制一定体积40g/L的CuSO 溶液，需要用托盘天平称取一定质量的硫酸铜固体，需要量
4
筒量取一定体积的蒸馏水，需要在烧杯中配制，故不需要的仪器为：圆底烧瓶；(2)油污在碱性条件下容易
水解生成易溶于水的物质，故镀件表面的油污可用热NaOH溶液(Na CO 溶液)清洗；(3)电镀时阴极上析出
2 3
单质铜，主要的电极反应式为：[Cu(P O)]6- +2e- =Cu+2P O4- ；(4)实验3中，铜镀层的沉积速率v(Cu)=
2 7 2 2 7
；(5)pH较低时氢离子也可以在阴极得到电子生成氢气，从而影响铜离子得到电子，pH
较高时，容易生成氢氧化铜沉淀，也会影响铜离子得到电子，从而出现斑驳，故镀层出现斑驳的可能原因
是：pH=3酸性强H+放电产生氢气，pH=10碱性强易生成Cu(OH) 沉淀均影响镀件上铜的沉积；(6)铜离子
2
得到电子形成单质铜，吸附到镀件上，形成镀膜，电流密度越大单位时间内转移电子数目越多，形成的单
质铜越多，镀膜越厚，故镀膜质量随电流密度增大而增大的原因是：电流密度越大，单位时间内转移电子
数目越多，电镀铜沉积速率越快，故镀膜质量越大；(7)电镀时镀膜质量越大效果越好，由表格中的数据和
图中信息可知本实验电镀的最佳条件是pH为8.5、电流密度为电流密度为0.5A·dm-2 (或0.5~0.75A·dm-2之
间)、电极板间距为1.5cm时镀膜质量较大；(8)铜为阳极材料，在阳极可能出现铜失去电子形成+1价铜和
水失去电子形成的氢氧根结合形成了红色的氧化亚铜，或者单质铜；也可能是+1价铜发生的歧化反应生成
的单质铜，相关的方程式为：2Cu++2H O=Cu O+2H+或2Cu++2OH-=Cu O+HO或2Cu+=Cu+Cu2+。
2 2 2 2
13．(2022·四川省德阳市三模)铝的阳极氧化是一种重要的表面处理技术，其原理是用电化学方法处理
铝件表面，优化氧化膜结构，增强铝件的抗腐蚀性，同时便于表面着色。取铝片模拟该实验，并测定氧化
膜厚度，操作步骤如下：
(1)铝片预处理铝片表面除去油垢后，用2mol/LNaOH溶液在60～70℃下洗涤，除去铝表面薄氧化膜，离子方程式为：
_______；再用10％(质量分数)的HNO 溶液对铝片表面进行化学抛光。若取一定体积68％(质量分数)的浓
3
硝酸配制该化学抛光液，需要用到的玻璃仪器有_______、_______、玻璃棒和胶头滴管。
(2)电解氧化
取预处理过的铝片和铅做电极，控制电流恒定为0.06A，用直流电源在5～6mol/L硫酸中电解。其中
铝片接电源_______极，产生氧化膜的电极反应式为氧化膜的生长过程可大致分为A、B、C三个阶段(如图
所示)，C阶段多孔层产生孔隙的离子反应方程式为_____，A阶段电压逐渐增大的原因是_____。
(3)氧化膜质量检验
取出阳极氧化并封闭处理过的铝片，洗净、干燥，在铝片表面滴一滴氧化膜质量检查液
(3gK Cr O+75mL水+25mL浓硫酸)，用秒表测定表面颜色变为绿色(产生Cr3+)所需时间，可判断氧化膜的
2 2 7
耐腐蚀性。写出该变色反应的离子方程式：_______。
(4)氧化膜厚度测定
①取氧化完毕的铝片，测得表面积为4.0cm2，洗净吹干，称得质量为0.7654g；
②将铝片浸于60℃的溶膜液中煮沸10分钟进行溶膜处理；
③取出铝片，洗净吹干，称得除膜后铝片质量为0.7442g。
已知氧化膜的密度为2.7g/cm3，可以计算得出氧化膜厚度为_____μm(1μm=1×10-4cm)。
【答案】(1) Al O+2OH-=2AlO -+H O 烧杯 量筒
2 3 2 2
(2) 正 2Al-6e-+3H O=Al O+6H+、Al O+6H+=Al3++3H O 电流不变时，氧化膜覆盖阳极表
2 2 3 2 3 2
面，电阻增大
(3)2Al+ Cr O2-+14H+=2Cr3++2Al3++7H O
2 7 2
(4)19.6
【解析】(1)铝片表面除去油垢后，用2mol/LNaOH溶液在60～70℃下洗涤，除去铝表面薄氧化膜，即
Al O 与NaOH溶液反应的离子方程式为：Al O+2OH-=2 AlO -+H O，用浓硝酸配制一定量的10％(质量分
2 3 2 3 2 2
数)的HNO 溶液，需要的实验步骤为：计算、量取、稀释、装瓶，需要用到的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻
3
璃棒和胶头滴管；(2)本电解的目的是将铝片电解氧化生成致密的氧化物保护膜，电解池中阳极发生氧化反应，则其中铝片接电源正极，产生氧化膜的电极反应式为氧化膜的生长过程可大致分为A、B、C三个阶
段(如图所示)，C阶段多孔层产生孔隙即生成有Al O 保护膜，同时又被生成的H+消耗掉一部分Al O，从
2 3 2 3
而形成多孔层产生空隙，该过程的离子反应方程式为2Al-6e-+3H O=Al O+6H+、Al O+6H+=Al3++3H O，随
2 2 3 2 3 2
着电解的进行氧化膜覆盖阳极表面厚度加厚，电阻增大，则为了保持电流不变，则A阶段电压需逐渐增大；
(3)该变色反应即KCr O 转化为了Cr3+，被还原，即Al参与该反应转化为Al3+，根据氧化还原反应配平可
2 2 7
得，该反应的离子方程式为：2Al+ CrO2-+14H+=2Cr3++2Al3++7H O；(4)由题干可知，氧化膜的质量为：
2 7 2
0.7654g-0.7442g=0.0212g，则氧化膜的体积为： =0.00785cm3，则氧化膜的厚度为：
=0.00196cm=19.6μm。
14．(2022·重庆市高三模拟预测)甲醇(CHOH)是重要的化工原料。回答下列问题：
3
I.制备甲醇有Ag PO 光催化CO 转化法、水煤气合成法和CuO-ZnO催化CO 氢化法。
3 4 2 2
(1)Ag PO 光催化CO 转化法制甲醇的总反应是：2CO+4H O 2CHOH+3O ，Ag PO 光催化机
3 4 2 2 2 3 2 3 4
理如下，请写出步骤b的方程式。
A．Ag PO [Ag PO ]⊕+e-
3 4 3 4
B．_______
C．CO+6H++6e-=CH OH+H O
2 3 2
(2)水煤气合成法。制备甲醇的主要反应为CO(g)+2H(g)=CH OH(g)。ΔH=-90.8kJ/mol，原料气加工过
2 3
程中常常混有一定量CO，为了研究不同温度下CO 对该反应的影响，以CO、CO、H 的混合气体为原料
2 2 2 2
在一定条件下进行试验，结果表明，原料气各组分含量不同时，反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率是
不同的。实验数据如下表所示。
φ(CO)-φ(CO)-φ(H )/% 0-30-70 4-26-70 8-22-70 20-10-70
2 2
22
反应温度/℃ 225 235 250 225 235 250 225 235 250 235 250
5
CHOH 4.9 8.8 11.0 19.0 33.1 56.5 17.7. 33.4 54.4 8.0 12.0 22.6
3
碳转化率/%
CH 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2.8 2.8 2.8
4
一定条件下，反应温度越高，生成甲醇反应的碳转化率_______(填“增大”、“减小”、“不变”或
“无法判断”)。结合表中数据分析250℃下，CO 对甲醇合成的影响是________。
2(3)CuO-ZnO催化CO、H 合成甲醇涉及的反应如下：
2 2
反应I：CO(g)+H(g) CO(g)+HO(g) ΔH>0
2 2 2 1
反应II：CO(g)+3H(g) CHOH(g)+H O(g) ΔH<0
2 2 3 2 2
反应III：2CHOH(g) CHOCH (g)+HO(g) ΔH<0
3 3 3 2 3
①一定条件下，在恒容密闭容器中按 =3投料进行上述反应，CO 的平衡转化率及CO、
2
CHOCH 、CHOH的平衡体积分数随温度变化如图所示。图中曲线X表示_______的平衡体积分数随温度
3 3 3
的变化，温度从453K上升至533K，CO 的平衡转化率变化的原因是_______。
2
②温度为T℃时，在恒容密闭容器中，充入一定量的CO 和H，发生反应I、II。起始及平衡时容器内
2 2
各气体的物质的量如下表所示：。
CO H CHOH CO HO
2 2 3 2
起始量/mol 5 7 0 0 0
平衡量/mol n n
1 2
经测定，达到平衡时容器内总压为pkPa，是起始时的5/6，则n=_______；若此时n=3，则反应II的
1 2
平衡常数K=________(用含p的式子表示)。
p
II.一种以甲醇为原料，利用SnO (mSnO/CC)和CuO纳米片(CuONS/CF)作催化电极，制备甲酸(甲酸
2 2
盐)的电化学装置的工作原理如图所示。(4)①直流电源的正极为_______(填“a”或“b”)，电解过程中阴极上发生反应的电极反应式为_______。
②若有1molH+通过质子交换膜时，则该装置生成HCOO-和HCOOH共计_______mol。
【答案】(1)2H O+4[Ag PO ]⊕ O+4H++4Ag PO
2 3 4 2 3 4
(2)增大 一定条件下，少量二氧化碳加入有利于提高碳反应生成甲醇的转化率
(3)二甲醚 453K到533K，主要发生反应II，反应放热，温度升高，反应II逆向移动，二氧
化碳的平衡转化率下降 1 kPa-2
(4) b 2CO+2e-+H O=HCOO-+HCO- 0.75
2 2 3
【解析】(1)abc三个反应就是总反应2CO+4H O 2CHOH+3O ，则总反应减去反应ac可得反应
2 2 3 2
b为：2HO+4[Ag PO ]⊕ O+4H++4Ag PO ；(2)由表格中原料气各组分含量不同时反应生成甲醇的碳
2 3 4 2 3 4
转化率的数据可知：反应温度越高，生成甲醇的碳转化率越高；二氧化碳的体积分数为4%时生成甲醇的
碳转化率最高，二氧化碳的体积分数为20%生成甲醇的碳转化率较低，不含二氧化碳时生成甲醇的碳转化
率最低，因此原料含少量CO 有利于提高生成甲醇的碳转化率， CO 含量过高生成甲烷的碳转化率又降低；
2 2
(3)①随着温度的升高，反应工平衡逆向移动，故二甲醚平衡体积分数减小， 对应曲线X，故此处填：二
甲醚；CO 的平衡转化率与反应I、Ⅱ有关，且温度升高，两个反应平衡移动方向不一致，在不同温度范围
2
内，两个反应程度不同，故CO 的平衡转化率表现不一致，故此处填：453K到533K，主要发生反应II，
2
反应放热，温度升高，反应II逆向移动，二氧化碳的平衡转化率下降；故答案为：二甲醚；453K到533K，主要发生反应II，反应放热，温度升高，反应II逆向移动，二氧化碳的平衡转化率下降；②恒温恒
容条件下，压强之比等于其物质的量之比，则达到平衡时气体总物质的量：(5.0+7.0)mol= ， 则平衡时气
体总物质的量为10mol，反应前后气体减少的物质的量= (12-10)mol，气体减少的物质的量是生成甲醇气体
物质的量的2倍，则生成甲醇的物质的量为1.0mol，生成1.0mol甲醇时，故n=1；该反应CO(g)+3H(g)
1 2 2
CHOH(g)+H O(g)中生成 ，则有 水在反应CO(g)+H(g)
3 2 2 2
CO(g)+HO(g)中生成则生成的n(CO)=2mol，消耗的 ，剩余
2
，则剩余 ，则 ，
， ， ，反应I的平衡常数
；(4)①由图可知二氧化碳在左侧电极发生反应，其中碳元素
化合价降低，则a为负极，该电极反应式为：2CO+2e-+H O=HCOO-+HCO-；则电极b为正极，右侧电极
2 2 3
为阳极，电极反应式为：CHOH-2e-+H O=HCOO-+4H+；②由第一问的分析可知，阳极反应为：CHOH-2e-
3 2 3
+H O=HCOO-+4H+，阴极电极反应为：2CO+2e-+H O=HCOO-+HCO-，由此可以发现，若有1molH+通过质
2 2 2 3
子交换膜时，则转移1mol电子，则此时该装置生成HCOO-和HCOOH共计0.75mol。
15．(2022·北京市通州市一模)“绿水青山就是金山银山”，研究消除氮氧化物污染对建设美丽家乡，
打造宜居环境有重要意义。
(1)已知：2NO(g)+O (g) =2NO (g) H=-114 kJ/mol
2 2 1
C(s)+O
2
(g) =CO
2
(g) H
2
=-393.5 kJ/△mol
N 2 (g)+O 2 (g) =2NO(g) △ H 3 =+181 kJ/mol
写出C与NO
2
反应生成△N
2
的热化学方程式___________。
(2)已知：4CO(g) +2NO (g) N(g)+4CO (g) H=-1200 kJ/mol。在 恒容密闭容器中，投入0.2
2 2 2
mol NO 和 ，经过一段时间后达到平衡状态，△测得 的转化率为 。该温度下，反应的平衡
2
常数为___________。
(3)原煤经热解、冷却得到的煤焦可用于 的脱除。热解温度为 得到的煤焦分别用表示，相关信息如下表：
元素分析/%
煤焦 比表面积/(cm2·g-1)
C H
80.79 2.76 105.69
84.26 0.82 8.98
将NO浓度恒定的废气以固定流速通过反应器(图1)。不同温度下，进行多组平行实验，测定相同时间
内NO的出口浓度，可得NO的脱除率与温度的关系如图2所示。
[已知： 的脱除主要包含吸附和化学还原( )两个过程]
①已知煤焦表面存在的官能团有利于吸附NO，其数量与煤焦中氢碳质量比的值密切相关，比值小，
表面官能团少。由图2可知，相同温度下，单位时间内 对NO的脱除率比 的高，可能原因是
___________。(答两条)。
② 后，随着温度升高，单位时间内NO的脱除率增大的原因是___________。
(4)电解氧化吸收法：其原理如图3所示：
①从A口中出来的物质的是___________。
②写出电解池阴极的电极反应式___________。
【答案】(1)2C(s)+2NO (g) N(g)+2CO (g) ∆H=-854kJ/mol
2 2 2
(2)10(3) 热解温度高，S-900的煤焦氢炭比值小，表面官能团少，不利于NO吸附；S-900的比表面积小，
吸附能力弱，不利于NO吸附 温度升高，反应速率增大
(4) O 和较浓的硫酸 2HSO -＋2H＋＋2e-=S O2-＋2HO
2 3 2 4 2
【解析】(1)反应的方程式为2C(s)+ 2NO(g) N(g)+2CO (g)，将已知反应依次编号为①、②、③，
2 2 2
由盖斯定律可知，②×2-①-③得反应2C(s)+ 2NO(g) N(g)+2CO (g)，则△H=2 H2- H1-
2 2 2
H3=2×(-393.5kJ/mol)-(-114kJ/mol)-(+181kJ/mol)=-854kJ/mol，反应的热化学方程式为△2C(s△)+ 2NO(g)
2
△ N(g)+2CO (g) H=-854kJ/mol；(2)根据题意可列出三段式：
2 2
△
K= = =10；(3)①由信息可知，煤焦表面存在的官能团有利于NO的吸附，由
图可知，热解温度高，S-900的煤焦 比值小，表面官能团少，不利于一氧化氮吸附，对一氧化氮的脱除
率小于S-500；由表格数据可知，S-900的比表面积小，吸附能力弱，不利于一氧化氮吸附，对一氧化氮的
脱除率小于S-500；②由图可知，350℃后，随着温度升高，反应速率加快，一氧化氮的脱除率增大；(4)①
从电解氧化法吸收的原理图可知，和A口相连的电极是阳极室，通入的是稀硫酸，而阴极室通入的是
HSO -溶液，出来的是SO2-。则根据电极放电顺序，可知阳极是OH-失去电子发生氧化反应，生成水和氧
3 2 4
气，而H+通过阳离子交换膜进入到阴极室，和HSO -反应生成SO2-和水，所以整个电解过程中阳极室中的
3 2 4
水减少，则阳极室的硫酸浓度会变大，故从A口中出来的物质是氧气和浓度变大的硫酸。②从分析可知，
H+通过阳离子交换膜进入到阴极室，和HSO -反应生成SO2-和水，从HSO - 到SO2-是化合价降低的过程，
3 2 4 3 2 4
得到电子发生了还原反应，则电解池的阴极的电极反应室为2 HSO -＋2H＋＋2e-=S O2-＋2HO。
3 2 4 2
1．【2022•广东选择性考试】以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，
实现Al的再生。该过程中( )
A．阴极发生的反应为M-2e-=Mg2+ B．阴极上Al被氧化
C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥 D．阳极和阴极的质量变化相等
【答案】C【解析】根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该
题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可
使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电
子生成Al单质，从而实现Al的再生。A项，阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子
生成Mg2+，A错误；B项，Al在阳极上被氧化生成Al3+，B错误；C项，阳极材料中Cu和Si不参与氧化
反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；D项，因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，
且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与
阴极的质量变化不相等，D错误；故选C。
2．【2021•全国乙卷】沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排
放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。
下列叙述错误的是( )
A．阳极发生将海水中的Cl-氧化生成Cl 的反应
2
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的H 应及时通风稀释安全地排入大气
2
D．阳极表面形成的Mg(OH) 等积垢需要定期清理
2
【答案】D
【解析】海水中除了水，还含有大量的Na+、Cl-、Mg2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰
性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl-会优先失电子生成Cl，阴极区HO优先得电子生成H 和OH-，结合
2 2 2
海水成分及电解产物分析。A项，根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl，发生氧化
2
反应，A正确；B项，设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl 与阴极区生成的OH-在管
2
道中会发生反应生成NaCl、NaClO和HO，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；
2
C项，因为H 是易燃性气体，所以阳极区生成的H 需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，
2 2
C正确；D项，阴极的电极反应式为：2HO+2e-=H ↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面
2 2
会形成Mg(OH) 等积垢需定期清理，D错误。故选D。
2
3．【2021•全国甲卷】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HO解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别问两极迁移。下列说法正确的是( )
2
A．KBr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2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol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
【答案】D
【解析】该装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为电解池阴极，石墨电极为电解池阳极，
阳极上Br-被氧化为Br ，Br 将乙二醛氧化为乙醛酸，双极膜中间层的H+在直流电场作用下移向阴极，OH-
2 2
移向阳极。A项，KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，生成
的Br 为乙二醛制备乙醛酸的中间产物，故A错误；B项，阳极上为Br-失去电子生成Br ，Br 将乙二醛氧
2 2 2
化为乙醛酸，故B错误；C项，电解过程中阴阳极均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸转移电子
为2mol，1mol乙二醛生成1mol乙醛酸转移电子为2mol，根据转移电子守恒可知每生成1mol乙醛酸转移
电子为1mol，因此制得2mol乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2mol电子，故C错误；D项，由上述分析
可知，双极膜中间层的H+在外电场作用下移向阴极，即H+移向铅电极，故D正确；故选D。
4．【2022•海南卷】液氨中存在平衡：2NH NH ++NH-。如图所示为电解池装置，以KNH 的
3 4 2 2
液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是( )A．b电极连接的是电源的负极 B．a电极的反应为2NH +2e-=H +2NH-
3 2 2
C．电解过程中，阴极附近K+浓度减小 D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1:1
【答案】B
【解析】A项，根据图示可知：在b电极上产生N，N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，
2
所以b电极为阳极，连接电源的正极，A错误；B项，电极a上产生H，H元素化合价降低得到电子，发
2
生还原反应，所以a电极为阴极，电极反应式为：2NH +2e-=H +2NH-，B正确；C项，电解过程中，阴极
3 2 2
附近产生NH -，使附近溶液中阴离子浓度增大，为维持溶液电中性，阳离子K+会向阴极区定向移动，最终
2
导致阴极附近K+浓度增大，C错误；D项，每反应产生1 mol H ，转移2 mol电子，每反应产生1 mol N ，
2 2
转移6 mol电子，故阴极产生H 与阳极产生的N 的物质的量的比是3:1，D错误；故选B。
2 2
5．【2021•天津卷】如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐渐溶解，下列判
2 2 3
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，CuCl 溶液浓度变大
2
D．当0.01mol Fe O 完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
2 3
【答案】C
【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，
2 2 3
a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极。A项， a是电源的负极，故A正确；B项，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项，随着电
解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl 溶液浓度变小，故C错误；D项，当0.01mol
2
Fe O 完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式2HO-4e-=4H++O ，产生氧气为
2 3 2 2
0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D正确；故选C。
6．【2020•浙江7月选考】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
【答案】A
【解析】A项，因为阳极RCOO-放电可得到R-R(烷烃)和产生CO，在强碱性环境中，CO 会与OH-反
2 2
应生成CO2-和HO，故阳极的电极反应式为2RCOO--2e-+4OH-=R-R+2CO2-+2H O，阴极上HO电离产生
3 2 3 2 2
的H+放电生成H，同时生成OH-，阴极的电极反应式为2HO+2e-=2OH-+H ↑，因而电解总反应方程式为
2 2 2
2RCOONa+2NaOH R-R+2Na CO+H ↑，故A说法不正确；B项，RCOO-在阳极放电，电极反应式为
2 3 2
2RCOO--2e-+4OH-=R-R+2CO2-+2H O， -COO-中碳元素的化合价由+3价升高为+4价，发生氧化反应，烃
3 2
基-R中元素的化合价没有发生变化，故B说法正确；C项，阴极上HO电离产生的H+放电生成H，同时
2 2
生成OH-，阴极的电极反应为2HO+2e-=2OH-+H ↑，故C说法正确；D项，根据题中信息，由上述电解总
2 2
反应方程式可以确定下列反应能够发生：2CHCOONa+2NaOH CH-CH+2Na CO+H ↑，
3 3 3 2 3 2
2CHCHCOONa+2NaOH CHCH-CHCH+2Na CO+H ↑，CHCOONa+CH CHCOONa+2NaOH
3 2 3 2 2 3 2 3 2 3 3 2
CH-CHCH+2Na CO+H ↑。因此，电解CHCOONa、CHCHCOONa和NaOH 的混合溶液可得到乙烷、
3 2 3 2 3 2 3 3 2
丙烷和丁烷，D说法正确。故选A。
7．【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
【答案】D
【解析】a极析出氧气，氧元素的化合价升高，做电解池的阳极，b极通入氧气，生成过氧化氢，氧元
素的化合价降低，被还原，做电解池的阴极。A项，依据分析a极是阳极，属于放氧生酸性型的电解，所
以阳极的反应式是2HO-4e-=4H++O ↑，故A正确，但不符合题意；B项，电解时阳极产生氢离子，氢离子
2 2
是阳离子，通过质子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH值不变，故B正确，但不符合题意；C项，有B的分析可知，C正确，但不符合题意；D项，电解时，阳极的反应为：2HO-4e-=4H+
2
+O ↑，阴极的反应为：O+2e-+2H+=H O，总反应为：O+2H O=2HO，要消耗氧气，即是a极生成的氧气
2 2 2 2 2 2 2 2
小于b极消耗的氧气，故D错误，符合题意；故选D。
8．【2018•新课标Ⅰ卷】最近我国科学家设计了一种CO+H S协同转化装置，实现对天然气中CO 和
2 2 2
HS的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电
2
极区发生反应为：
①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H S＝2H++S+2EDTA-Fe2+
2
该装置工作时，下列叙述错误的是( )
A．阴极的电极反应：CO+2H++2e-＝CO+HO
2 2
B．协同转化总反应：CO+H S＝CO+HO+S
2 2 2
C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性
【答案】C
【解析】A项，CO 在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应式
2
为CO+H＋+2e－＝CO+HO，A正确；B项，根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到HS－2e－
2 2 2
＝2H＋+S，因此总反应式为CO+H S＝CO+HO+S，B正确；C项，石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，
2 2 2
因此石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯电极上的高，C错误；D项，由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以
如果采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需要酸性，D正确。
9．【2019•新课标Ⅱ卷】环戊二烯( )是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。
回答下列问题：
(4)环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C H) 结构简式为 )，后者广泛应用于航天、化工等领域中。
5 5 2二茂铁的电化学制备原理如下图所示，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_________________________。
【答案】(4)Fe电极 Fe+2 +H ↑(Fe+2C H=Fe(C H)+H ↑)
2 5 6 5 5 2 2
水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH−，进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)
2
【解析】(4)根据阳极升失氧可知Fe为阳极；根据题干信息Fe-2e-=Fe2+，电解液中钠离子起到催化剂的
作用使得环戊二烯得电子生成氢气，同时与亚铁离子结合生成二茂铁，故电极反应式为Fe+2 =
+H ↑；电解必须在无水条件下进行，因为中间产物Na会与水反应生成氢氧化钠和氢气，亚铁离子会
2
和氢氧根离子结合生成沉淀；
10．【2019•新课标Ⅲ卷】近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之
迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
(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，如下图所示：
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)
【答案】(4)Fe3++e−=Fe2+，4Fe2++O +4H+=4Fe3++2H O 5.6
2 2
【解析】(4)电解过程中，负极上发生的是得电子反应，元素化合价降低，属于还原反应，则图中左侧
为负极反应，根据图示信息知电极反应为： Fe3++e-=Fe2+和 4Fe2++O +4H+=4Fe3++2H O；由 4Fe2+
2 2+O +4H+=4Fe3++2H On可知，电路中转移4mol电子，需消耗氧气1mol，当电路中转移1 mol电子，消耗氧
2 2
气为0.25mol，在根据V=nX22.4L/mol=0.25X22.4L=5.6L
11．【2019•江苏卷】电解法转化CO 可实现CO 资源化利用。电解CO 制HCOOH的原理示意图如下。
2 2 2
①写出阴极CO 还原为HCOO−的电极反应式：________。
2
②电解一段时间后，阳极区的KHCO 溶液浓度降低，其原因是________。
3
【答案】①CO+H++2e−=HCOO−或CO+HCO-+2e−=HCOO−+CO 2-
2 2 3 3
② 阳极产生O，pH减小，HCO -浓度降低；K+部分迁移至阴极区
2 3
【解析】本题注重理论联系实际，引导考生认识并体会化学科学对社会发展的作用，试题以减少 CO
2
排放，充分利用碳资源为背景，考查《化学反应原理》模块中电化学基本知识；(2)①根据电解原理，阴极
上得到电子，化合价降低，CO＋HCO －＋2e－=HCOO－＋CO2－，或CO＋H＋＋2e－=HCOO－；②阳极反应
2 3 3 2
式为2HO－4e－=O ↑＋4H＋，pH减小，H＋与HCO －反应，同时部分K＋迁移至阴极区；
2 2 3
12．【2019•北京卷】氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。
(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K 或K，可交替得
1 2
到H 和O。
2 2
①制H 时，连接_______________。产生H 的电极反应式是_______________。
2 2
②改变开关连接方式，可得O。
2
③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________。
【答案】(2)① K 2H O+2e-=H ↑+2OH-
1 2 2
③连接K 或K 时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH) 相互转化提供电子
1 2 2
转移
【解析】(2)①电极生成H 时，根据电极放电规律可知H+得到电子变为氢气，因而电极须连接负极，
2
因而制H 时，连接K ，该电池在碱性溶液中，由HO提供H+，电极反应式为2HO+2e-=H ↑+2OH-；③电
2 1 2 2 2极3上NiOOH和Ni(OH) 相互转化，其反应式为NiOOH+e-+H O Ni(OH) +OH-，当连接K 时，Ni(OH) 失
2 2 2 1 2
去电子变为NiOOH，当连接K 时，NiOOH得到电子变为Ni(OH) ，因而作用是连接K 或K 时，电极3分
2 ⇌2 1 2
别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH) 相互转化提供电子转移。
2
13．【2018•新课标Ⅲ卷】KIO 是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：
3
(3)KIO 也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
3
①写出电解时阴极的电极反应式______。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________，其迁移方向是_____________。
【答案】(3)2H O+2e－=2OH－+H ↑ K+ a到b
2 2
【解析】(3)①由图示，阴极为氢氧化钾溶液，所以反应为水电离的氢离子得电子，反应为2HO + 2e-
2
= 2OH- + H ↑。②电解时，溶液中的阳离子应该向阴极迁移，明显是溶液中大量存在的钾离子迁移，方向
2
为由左向右，即由a到b。③KClO 氧化法的最大不足之处在于，生产中会产生污染环境的氯气。
3
14．【2018•新课标Ⅰ卷】焦亚硫酸钠(Na SO)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列
2 2 5
问题：
(3)制备 NaSO 也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中 SO 碱吸收液中含有 NaHSO 和
2 2 5 2 3
NaSO 。阳极的电极反应式为_____________。电解后，__________室的NaHSO 浓度增加。将该室溶液进
2 3 3
行结晶脱水，可得到NaSO。
2 2 5
【答案】(3)2H O－4e－＝4H＋+O ↑ a
2 2
【解析】(3)阳极发生失去电子的氧化反应，阳极区是稀硫酸，氢氧根放电，则电极反应式为2HO－
24e－＝4H＋+O ↑。阳极区氢离子增大，通过阳离子交换膜进入a室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸钠。阴极是氢
2
离子放电，氢氧根浓度增大，与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠，所以电解后a室中亚硫酸氢钠的浓度增大。
