文档内容
考点巩固卷 08 化学反应与能量（二）
考法01 电解原理
考点03 电解池、金属的腐蚀与防护
考法02 电解原理的应用
（限时：20 min）
考法03 金属的腐蚀与防护
考法01 电解原理在物质制备中的应用
考点04 电化学原理的综合应用 考法02 电解原理应用与污水处理
（限时：30 min） 考法03 电解原理在大气治理方面的应用
考法04 电解原理应用与金属处理
考点05 多池、多室的电化学装置 考法01 多池串联的两大模型
（限时：20 min） 考法02 离子交换膜电解池
考点03 电解池、金属的腐蚀与防护
考法01 电解原理
1．Cu O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu O的电解池示意图如下，电解总反应为
2 2
电解
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. 铜电极上发生还原反应
C. 铜电极接直流电源的负极
D. 当有0.1 mol电子发生转移时，有0.1 mol Cu O生成
2【答案】A
【解析】根据电解总反应方程式及题图可知，石墨电极上发生还原反应产生H ，故A 正确；铜电极上发
2
生氧化反应，连接电源正极，故B、C错误；当有0.1 mol 电子发生转移时，有0.05 mol Cu O 生
2
成，故D 错误。
2．用石墨作电极，电解稀NaSO 溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊
2 4
溶液。下列有关叙述正确的是( )
A．逸出气体的体积：A电极Fe>Ni>Cu>Pt发生氧化反应，电
极反应依次为Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋，A项错误；电解过程中，阳极Zn、
Fe、Ni溶解，Cu、Pt沉积到电解槽底部，阴极只析出Ni，结合两极转移的电子数相等，阳极质量的减少
量与阴极质量的增加量不相等，B项错误；Cu和Pt还原性比Ni弱，不能失去电子，以沉淀的形式沉积在
电解槽底部，形成阳极泥，C项正确；电解后，溶液中存在的金属阳离子除了Fe2＋、Zn2＋外，还有Ni2＋，
D项错误。
9．某电化学装置如图所示，a、b分别接直流电源两极。下列说法正确的是( )
A．电解质溶液中电子从B极移向A极
B．若B为粗铜，A为精铜，则溶液中c(Cu2＋)保持不变
C．若A、B均为石墨电极，则通电一段时间后，溶液的pH增大
D．若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等
【答案】D
【解析】A项，电解质溶液通过离子定向移动导电，电解质溶液中没有电子移动，故A错误；B项，若B为粗铜，A为精铜，电解质溶液是硫酸铜溶液，则该装置为电解精炼铜装置，溶液中c(Cu2＋)减小，故B错
误；C 项，若 A、B 均为石墨电极，则电解总反应的化学方程式是 2CuSO ＋2HO=====2Cu＋O↑＋
4 2 2
2HSO ，通电一段时间后，溶液的pH减小，故C错误。
2 4
10．氯碱工业是高能耗产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺的装置如图所示。已知：空气（除去
CO ）中氧气的体积分数约为21%。下列叙述错误的是（ ）
2
A. X为Cl ，Y为H
2 2
B. c>a>b
C. 燃料电池中阳离子从右侧移向左侧
D. 标准状况下，若生成22.4 L X，则理论上消耗53.3 L空气
【答案】C
【解析】由题图可知，B池为燃料电池、A池为电解池，通入空气（除去CO ）的一极是燃料电池的正
2
极，电极反应式为O +2H O+4e− 4OH− 。A池中NaCl 的浓度降低，阳极Cl− 放
2 2
电生成Cl ，则X 为Cl ，阴极H O 放电生成H 和OH−，则Y 为H ，A正确。A池中Na+ 经过阳离子
2 2 2 2 2
交换膜向右侧移动，结合阴极生成的OH−，得到NaOH，NaOH浓度增大，则a>b；Y为H ，在燃料电
2
池的负极放电，消耗OH−，且B 池左侧Na+ 通过阳离子交换膜移向右侧，燃料电池的正极反应消耗水，
故B 池右侧NaOH 浓度增大，则c>a，即c>a>b，B正确，C错误。由得失电子守恒可知，标准状况
22.4 L 1
× ×22.4 L⋅ mol−1
下，若生成22.4 L 氯气，则消耗空气的体积为 22.4 L⋅ mol−1 2 ，D正
≈53.3 L
21%
确。
考法03 金属的腐蚀与防护
11．如图，将一根纯铁棒垂直没入水中，一段时间后发现AB段产生较多铁锈，BC段腐蚀严重。下列关于
此现象的说法不正确的是( )A．铁棒AB段的溶解氧浓度高于BC段
B．铁棒AB段电极反应为O＋2HO＋4e－===4OH－
2 2
C．铁棒AB段的Fe2＋浓度高于BC段
D．该腐蚀过程属于电化学腐蚀
【答案】C
【解析】AB段作原电池正极，BC段为原电池负极。BC段为Fe－2e－===Fe2＋，AB段为O ＋2HO＋4e－
2 2
===4OH－，BC段溶解而被腐蚀，AB段形成铁锈。
12．我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防
护原理如图所示。
下列说法错误的是( )
A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为2HO＋2e－===H ↑＋2OH－
2 2
C．断电时，锌环上的电极反应为Zn＋2e－===Zn2＋
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
【答案】C
【解析】通电时，锌环与电源正极相连，锌环作阳极，锌失电子发生氧化反应，故 A正确；铁帽为阴极，
阴极上HO得到电子生成氢气，阴极电极反应为2HO＋2e－===H↑＋2OH－，故B正确；断电时，锌铁形
2 2 2
成原电池，锌失电子生成Zn2＋，锌环上的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，Fe作正极被保护，仍能防止铁帽
被腐蚀，故C错误、D正确。
13．厌氧腐蚀指在缺乏氧气的深层潮湿土壤中，存在的硫酸盐还原菌会附着在钢管表面促进钢铁的腐蚀，
其反应原理如下图所示。下列说法错误的是( )
A．厌氧腐蚀属于化学腐蚀
B．负极的电极反应：Fe－2e－===Fe2＋C．每生成1 mol FeS，最终转移的电子数为8N (N 表示阿伏加德罗常数的值)
A A
D．镀锌钢管破损后仍能减缓钢管的腐蚀
【答案】A
【解析】A．钢管中含有碳元素，铁、碳与潮湿的土壤形成原电池，厌氧腐蚀属于电化学腐蚀，A项错
误；B．根据题图可知，铁失去电子生成亚铁离子，发生氧化反应，为负极，电极反应为 Fe－2e－===Fe2
＋，B项正确；C．1个硫酸根离子转化为1个硫离子时，转移8个电子，故每生成1 mol FeS，最终转移的
电子数为8N ，C项正确；D．锌比铁活泼，镀锌钢管破损后，锌为负极，保护铁不被腐蚀，D项正确。
A
14．下列说法不正确的是( )
A．图甲：钢铁表面水膜酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀
B．图乙：钢铁表面水膜酸性较强，发生析氢腐蚀
C．图丙：钢闸门作为阴极而受到保护
D．图丁：将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好
【答案】D
【解析】金属的腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，若钢铁表面水膜酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀，若钢
铁表面水膜酸性较强，则发生析氢腐蚀，A、B正确；钢闸门连接外加电源的负极，作阴极，被保护，C
正确；若将锌板换成铜板，则钢闸门与铜板形成原电池，钢闸门作负极，会加快腐蚀，D错误。
15．(2024·辽宁六校联考)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的
电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( )
A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀
【答案】C
【解析】铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2＋，电极反应式
为Fe－2e－===Fe2＋，A项错误；铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，B项错误；构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，C项正确；用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去
电子，空气中的O 得到电子，铁发生吸氧腐蚀，D项错误。
2
考点04 电化学原理的综合应用
考法01 电解原理在物质制备中的应用
1．一种电化学制备NH 的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是( )
3
A．Pd电极b为阴极
B．阴极的反应式为N＋6H＋＋6e－===2NH
2 3
C．H＋由阳极向阴极迁移
D．陶瓷可以隔离N 和H
2 2
【答案】A
【解析】此装置为电解池，总反应是 N ＋3H===2NH ，Pd电极b上是氢气发生反应，即氢气失去电子化
2 2 3
合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N＋6H＋＋6e
2
－===2NH ，故B说法正确；根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即由阳极移向阴极，故 C说法正
3
确；根据装置图，陶瓷可以隔离N 和H，故D说法正确。
2 2
2．研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融 CaF CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并
2
以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中正确的是( )
A．将熔融CaF CaO换成Ca(NO ) 溶液也可以达到相同目的
2 3 2
B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO ↑
2
C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少
D．石墨为阴极
【答案】B
【解析】由图可知，石墨为阳极，阳极上的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO ↑，钛网电极是阴极，阴极
2
上的电极反应式为2Ca2＋＋4e－===2Ca，钙还原二氧化钛反应的化学方程式为2Ca＋TiO===Ti＋2CaO。
23．己二腈[NC(CH ) CN]是工业制造尼龙−66的原料，现代工业常用电有机合成法制备，总反应为
2 4
电解
4CH =CHCN+2H O 2NC(CH ) CN+O ↑，装置如图所示。
2 2 2 4 2
下列说法错误的是（ ）
A. b端为电源的负极
1
B. 阳极的电极反应式为H O−2e− O ↑+2H+
2 2 2
C. 当电路中转移2 mol e−时，阳极室溶液的质量减少16 g
D. 阴极的电极反应式为2CH =CHCN+2H++2e−=NC(CH ) CN
2 2 4
【答案】C
【解析】根据总反应方程式与装置图可知，与电源a 端连接的电解池电极上发生的变化是H O→O ，氧
2 2
元素的化合价升高，发生氧化反应，此电极为阳极，a端是电源的正极。由分析可知，b端是电源的负极，
1
A正确；阳极的电极反应式为H O−2e− O ↑+2H+ ，B正确；当电路中转移
2 2 2
2 mol e− 时，阳极上有1 mol H O 发生反应，因此阳极室溶液质量减少18 g，C错误；阴极的电
2
极反应式为2CH CHCN+2H++2e− NC(CH ) CN，D正确。
2 2 4
4．已知四甲基氢氧化铵[(CH ) NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH ) NCl]为原料，
3 4 3 4
采用电渗析法合成[(CH ) NOH]的工作原理如图所示。下列说法正确的是（ C ）
3 4A. 光伏并网发电装置中N型半导体为正极
B. c、d为阳离子交换膜，e为阴离子交换膜
C. a电极为阴极，电极反应式为2(CH ) N++2H O+2e− 2(CH ) NOH+H ↑
3 4 2 3 4 2
D. 若制备182 g四甲基氢氧化铵，两电极上共产生33.6 L气体
【答案】C
【解析】由题图可知，电解池a 极区溶液中四甲基氢氧化铵[(CH ) NOH] 的浓度增大，可推出
3 4
(CH ) N+ 通过c 膜向左侧移动，则a 电极为阴极，c膜为阳离子交换膜；Cl−通过d 膜向右侧移动，则d
3 4
膜为阴离子交换膜；Na+通过e 膜向左侧移动，则e 膜为阳离子交换膜。由分析可知，光伏并网发电装置
中，N型半导体与电解池中a 电极相连，为负极，A不正确；由分析可知，c、e为阳离子交换膜，d为阴
离 子 交 换 膜 ， B不 正 确 ； a电 极 为 阴 极 ， 电 极 反 应 式 为
2(CH ) N++2H O+2e− 2(CH ) NOH+H ↑ ，C正确；182 g四甲基氢氧化铵
3 4 2 3 4 2
182 g
的物质的量为 =2 mol，则a 电极上生成1 mol H ，b电极上生成0.5 mol O ，两极共
91 g/mol 2 2
产生1.5 mol 气体，但气体所处的状况未知，所以无法计算生成气体的体积，D不正确。
5． (2024·江苏镇江高三月考)甲烷是良好的制氢材料。我国科学家发明了一种500 ℃时，在含氧离子(O2－)
的熔融碳酸盐中电解甲烷的方法，实现了无水、零排放的方式生产H 和C，反应原理如图所示。下列说法
2正确的是( )
A．X为电源的负极
B．Ni电极的电极反应式为CO＋4e－===C＋3O2－
C．电解一段时间后熔融盐中O2－的物质的量增多
D．该条件下，每产生22.4 L H ，电路中转移2 mol 电子
2
【答案】B
【解析】Ni电极上CO变成C，C元素化合价降低，得电子，发生还原反应，为阴极，则Ni-YSZ电极为阳
极，X为电源的正极，故A错误；Ni电极的电极反应式为CO＋4e－===C＋3O2－，故B正确；阴极上生成
的O2－通过熔融盐转移到阳极参加反应，故电解一段时间后熔融盐中 O2－的物质的量不会增多，故C错
误；电解总反应为CH=====C＋2H ，反应条件为500 ℃，该条件不是标准状况，故无法计算电路中转移
4 2
电子的物质的量，故D错误。
考法02 电解原理应用与污水处理
6．电解法处理含有Cl－、NO的酸性废水，其工作原理及电极b中铁的化合物的催化机理如图所示，H表
示氢原子。下列说法错误的是( )
A．电极b接电源负极
B．处理1 mol NO，电路中转移5 mol e－
C．HClO在阳极生成：Cl－＋HO－2e－===HClO＋H＋
2
D．H＋与NO反应的电极反应式为10H＋＋NO＋8e－===NH＋3HO
2
【答案】B
【解析】由图知，电极b上硝酸根离子转化为铵根离子，被还原，则电极b为阴极，接电源负极，A正
确；硝酸根离子转化为铵根离子N元素化合价从＋5降低到－3，则处理1 mol NO，电路中转移8 mol e－，
B不正确；阳极氯离子失去电子被氧化生成HClO：Cl－＋HO－2e－===HClO＋H＋，C正确；电极b的反应
2
式为10H＋＋NO＋8e－===NH＋3HO，D正确。
2
7． 我国科研工作者提出通过电解原理联合制备环氧乙烷同时处理酸性含铬废水，其工作原理示意图如图
所示。其中双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，工作时内层 HO解离为H＋和OH－，并分别向两
2
极迁移。下列说法正确的是( )A．电极a为电源正极
B．膜q为阳离子交换膜
C．工作时，NaOH溶液浓度保持不变
D．N极的电极反应式为Cr O＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7HO
2 2
【答案】D
【解析】由信息可知，电极M上乙烯被氧化为环氧乙烷、电极N上Cr O被还原为Cr3＋，则电极M为阳
2
极、电极N为阴极，电极a为负极、电极b为正极，A项错误；双极膜中水解离出来的氢氧根离子向阳极
区移动，膜q适合选用阴离子交换膜，B项错误；工作时阳极区生成水，NaOH溶液浓度减小，C项错
误；Cr元素由＋6价变为＋3价，N极的反应式为Cr O＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7HO，D项正确。
2 2
8．电化学技术去除污水中的 ，是一项具有应用前景的技术。 电还原的部分过程如图所示(ad表示
吸附状态)，已知除了过程a外，其他过程均有 参加。下列叙述正确的是
A．污水处理过程中，可用金属铁作阳极
B． 电还原的过程发生在阴极区
C．若最终产物为N，则整个过程表示为
2
D．理论上发生过程d 和过程d 都能有效降低水中总氮浓度
1 2
【答案】B【解析】在电还原过程有H+参加，金属铁与H+反应溶解，因此不能用金属铁作阳极，A错误； 经过
电还原过程生成N 和 ，化合价由+5价降低为0价和-3价，即 在阴极区得电子发生电还原反应，
2
B正确；若最终产物为N，则整个过程表示为 ，C错误；理论上发生过程
2
d 产生N 气体，能有效降低水中总氮浓度，过程d 产生 ，仍存在与水溶液中，不能降低水中总氮浓
1 2 2
度，D错误。
9． （2024·湖南部分学校高考临考模拟）用电解法处理废水中的 模拟装置如图所示。a、b为离子选
择性透过膜，下列说法正确的是
A．阳极室溶液由无色变成蓝色
B．阴极的电极反应式为
C．a膜为阴离子选择性透过膜
D．每转移2mol电子，阴极室质量增重34g
【答案】A
【解析】根据图片知，Cu为阳极，阳极上Cu失电子发生氧化反应生成Cu2+，电极反应式为
，C为阴极，电极方程式为：2H++2e-=H 。阳极上发生氧化反应，溶液由无色变为蓝色，A正确；阴极
2
上H＋发生还原反应：2H＋＋2e-=H ↑，B错误；a膜为阳离子选择性透过膜， 通过a膜进入阴极室，C
2错误；每转移2mol电子，有2mol的 进入阴极室，由阴极电极反应式可知有氢气产生，会释放出去，
故阴极室质量增重32g，D错误。
10．（2024·重庆第八中学校高三高考适应性月考）我国科学家研发了一种在废水处理中实现碳中和的绿色
化学装置，同时获得乙酰胺，其原理如图所示。下列说法正确的是
A．石墨电极b为阳极，Na+由I室移向Ⅱ室
B．电解一段时间后，I、Ⅱ室溶液的pH均逐渐增大
C． 发生还原反应：
D．理论上，每产生0.1mol乙酰胺的同时电极b至少有15.68L(标况)O 生成
2
【答案】C
【解析】由 转化为NH OH、CO 转化为CHCHO，N、C元素的化合价均降低，则a电极为阴极，b
2 2 3
电极为阳极。由分析可知，石墨电极b为阳极，Na+由阳极向阴极移动，即由Ⅱ室向I室移动，A不正确；
电解一段时间后，I室发生反应 、2CO+10e-+7H O=CHCHO+10OH-，
2 2 3
溶液的pH增大，Ⅱ室发生反应4OH--4e-=O ↑+2H O，溶液的pH减小，B不正确；由B中分析可知，
2 2
得电子发生还原反应： ，C正确；理论上，每产生0.1mol乙酰胺，共
得到电子的物质的量为0.1mol×(6+7+1)=1.4mol，同时电极b至少生成O 的体积为
2
=7.84L(标况)，D不正确。
考法03 电解原理在大气治理方面的应用
11．(2024·陕西榆林一模)间接电解法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图所示，质子膜允许H＋和HO通过。下列有关说法正确的是( )
2
A．电极Ⅱ的材料可用铁、铜等导电材料替换
B．电极Ⅰ的电极反应为2HSO＋2e－＋2H＋===S O＋2HO
2 2
C．电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH增大
D．工作时有0.2 mol H＋通过质子膜时可处理2.24 L NO
【答案】B
【解析】电极Ⅱ有O 产生，是电解质溶液中HO失电子，电极Ⅱ作阳极，若用铁、铜作电极，则是铁、
2 2
铜本身失去电子，A项错误；电解过程中电极Ⅱ生成的H＋通过质子交换膜向左侧移动，左侧H＋与HSO反
应生成SO和HO，故电极Ⅰ的电极反应式为2HSO＋2e－＋2H＋===S O＋2HO，B项正确；电极Ⅱ上的反
2 2 2 2
应为2HO－4e－===O ↑＋4H＋，故电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH减小，C项错误；工作时有0.2 mol H＋
2 2
通过质子膜时转移0.2 mol电子，据得失电子守恒，消耗0.1 mol NO，但未指明是否是标准状况，无法得出
消耗的NO的体积，D项错误。
12． （2024·广东东莞中学、广州二中、惠州一中、深圳实验、珠海一中、 中山纪中六校联考）回收利用
工业废气中的 和 ，实验原理示意图如下。
下列说法正确的是
A．装置a中每吸收22.4L（标准状况下）废气，b中转移电子数为
B．装置a吸收废气过多，不会影响装置b中放电微粒的种类
C．装置b中的交换膜为质子交换膜，电解过程中两极溶液pH值均稍有降低
D．装置b中右侧的电极反应为；【答案】C
【解析】根据图知，含CO 和SO 的废气通入NaHCO 溶液中，得到NaHCO 和NaSO 的混合溶液和
2 2 3 3 2 3
CO，发生的反应为2NaHCO +SO=Na SO +2CO +H O，电解池中，左侧电极上 失电子生成 ，该
2 3 2 2 3 2 2
电极上失电子发生氧化反应，为阳极，电解质溶液呈碱性，阳极反应式为 ；则通入
CO 的电极为阴极，阴极反应式为 。装置a中每吸收22.4L（标准状况下）废气，
2
气体CO 和SO 总量为1mol，则CO 的量小于1mol，b中转移电子数小于 ，A错误；装置a吸收废气
2 2 2
过多，则会有机会生成NaHSO， 也可以放电，会影响装置b中放电微粒的种类，B错误；装置b中
3
的交换膜为质子交换膜，电解过程中阳极发生 消耗氢氧根和水，pH值稍有降低，
交换膜为质子交换膜，氢离子通过交换膜，进右侧，阴极反应式为 ，生成酸，两
极溶液pH值均稍有降低；C正确；装置b中右侧的电极反应为： ，D错误。
13．（2024·福建宁德三模）利用电催化将温室气体转化为高附加值化学品是实现“碳中和”的重要途径。
一种集成式电化学耦合系统如图所示，总反应为 。下列说法正确的是
A． 接直流电源负极
B．产物中可能有
C． 为阳离子交换膜D．右室的电极反应式为：
【答案】B
【解析】左边电极发生氧化反应，为阳极，接电源正极，电极反应 ，右
边电极发生还原反应，为阴极，接电源的负极，电极反应 ，阴极区的
透过阴离子交换膜进入阳极区，与 反应生成 和氯离子，因此 为阴离子交换膜。根据分
析知， 接直流电源正极，A错误；阴极区的氢氧根离子透过阴离子交换膜进入阳极区，与 反应生
成 ，B正确；阴极区的 透过阴离子交换膜进入阳极区，与 反应生成 和氯
离子，因此 为阴离子交换膜，C错误；右室的电极反应式为： ，D错误。
14．（2024·广东江门第一中学高三月考）以丙烯腈( )为原料，利用电解原理合成己二腈[
]，可减少氮氧化物的排放，其总反应为： 电解
过程会产生丙腈( )等副产物(已知： )。下列说法正
确的是
A．电子的流向为电源b极→Pb电极→电解质溶液 电极→电源a极B．Pb电极主要发生的电极反应式为：
C．工作一段时间后， 电极附近pH增大
D．若 电极产生33.6L(标准状况)气体，Pb电极区生成了2.5mol己二腈[ ]，则电
流效率高于90%
【答案】B
【解析】由图可知，CH=CHCN在Pb极生成NC(CH )CN，该过程中C的化合价降低，发生还原反应，Pb
2 2 4
极是电解池阴极，PbO 为阳极，则电源a为正极，b为负极。电子不能在电解质溶液中传递，A错误；
2
CH=CHCN在Pb极得电子生成NC(CH )CN，电极方程式为：2CH＝CHCN+2H++2e−＝NC(CH )CN，B正
2 2 4 2 2 4
确；PbO 为阳极，HO在阳极失去电子得到O，电极方程式为：2HO-4e-=O ↑+4H+，pH减小，C错误；
2 2 2 2 2
阳极产生33.6L(标准状况) O ，物质的量为1.5mol，转移6mol电子，Pb电极区生成了2.5mol己二腈[
2
]，得到5mol电子，则电流效率= ，D错误。
15．电化学原理被广泛应用于生产、生活的许多方面，利用电解法脱除煤中的含硫物质(主要是FeS)的原
2
理如下图所示。
(1)阴极石墨棒上有无色气体产生，该气体是__________。
(2)阳极的电极反应为_________________________________________。
(3)补全脱硫反应的离子方程式：
FeS＋__________＋__________===SO＋________＋_________________
2
(4)相同反应时间，FeCl 对脱硫率的影响如下图所示。
3
①电解脱硫过程中，FeCl 的作用是催化剂，结合简单碰撞理论说明使用 FeCl 能增大反应速率的原因：
3 3_______________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
②FeCl 的 质 量 分 数 大 于 1.5% 时 ， 脱 硫 率 随 FeCl 浓 度 的 增 大 而 下 降 ， 解 释 原 因 ：
3 3
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(5)研究发现，电解时若电压过高，阳极有副反应发生，造成电解效率降低。电解效率 η的定义：η(B)＝
×100%。某电压下电解100 mL煤浆-FeCl -H SO 混合液，煤浆中除FeS 外不含其他含硫物质，混合液中
3 2 4 2
HSO 浓度为0.01 mol·L－1，FeCl 的质量分数为1.5%。当阴极收集到224 mL(标准状况)气体时(阴极无副反
2 4 3
应发生)，测得溶液中 c(SO)＝0.02 mol·L－1，η(SO)＝______(忽略电解前后溶液的体积变化)。
(6)综上，电解法脱硫的优点有__________________________________________
_____________________________________________________________________(写出两点)。
【答案】(1)H (2)Fe2＋－e－===Fe3＋
2
(3)1 14 Fe3＋ 8 HO 2 15 Fe2＋ 16 H＋
2
(4)①催化剂能改变反应历程，降低FeS 直接在电极放电反应中的活化能，增大单位体积内反应物分子中活
2
化分子的数目，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率增大 ②随着FeCl 浓度的增大，可能发生Fe3＋
3
在阴极放电或者Cl－在阳极放电等副反应，导致与FeS 反应的Fe3＋浓度减小，脱硫率降低[或随着FeCl 浓
2 3
度的增大，平衡Fe3＋＋3H
2
O⇌Fe(OH)
3
＋3H＋正向移动，产生更多Fe(OH)
3
胶体，导致煤浆聚沉，脱硫率降
低] (5)35%
(6)联产高纯H、Fe3＋可循环利用、脱硫速率大(答案合理即可)
2
【解析】(1)由题图可知，阳极石墨棒上，Fe2＋发生氧化反应转化为Fe3＋，Fe3＋和FeS 反应生成Fe2＋、SO
2
和H＋，阴极石墨棒上有无色气体产生，阴极的电极反应为2H＋＋2e－===H ↑，阴极上产生的气体为H。
2 2
(2)阳极石墨棒上，Fe2＋发生氧化反应转化为Fe3＋，电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋。
(3)由题图可知，Fe3＋和FeS 反应生成Fe2＋、SO和H＋，根据质量守恒定律可知，产物H＋来自HO，即该
2 2
反应的反应物有Fe3＋、FeS 和HO，生成物有Fe2＋、SO、H＋，该反应的离子方程式为FeS ＋14Fe3＋＋
2 2 2
8HO===2SO＋15Fe2＋＋16H＋。
2
(4)①催化剂FeCl 能改变反应历程，降低FeS 直接在电极放电反应中的活化能，增大单位体积内反应物分
3 2
子中活化分子的数目，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率增大，故使用 FeCl 能增大反应速率。
3
②FeCl 的质量分数大于1.5%时，脱硫率随FeCl 浓度的增大而下降，可能是因为随着FeCl 浓度的增大，
3 3 3
发生Fe3＋在阴极放电或者Cl－在阳极放电等副反应，导致与FeS 反应的Fe3＋浓度减小，脱硫率降低，也可
2
能是因为随着FeCl
3
浓度的增大，平衡Fe3＋＋3H
2
O⇌Fe(OH)
3
＋3H＋正向移动，产生更多Fe(OH)
3
胶体，导
致煤浆聚沉，脱硫率降低。
(5)当阴极收集到224 mL(标准状况)气体时，n(H )＝＝0.01 mol，根据阴极的电极反应2H＋＋2e－===H ↑可
2 2
知，通过电极的电子的物质的量为0.02 mol；混合溶液的体积为100 mL，电解前后，Δc(SO)＝0.02 mol·L－
1－0.01 mol·L－1＝0.01 mol·L－1，生成的SO的物质的量为0.01 mol·L－1×0.1 L＝0.001 mol，由FeS 反应生成
20.001 mol SO转移0.007 mol电子，故η(SO)＝×100%＝35%。
(6)电解法脱硫的优点有联产高纯H、Fe3＋可循环利用、脱硫速率大等。
2
考法04 电解原理应用与金属处理
16．海水中有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术，提取原理如图所
示，下列说法错误的是( )
A．该装置将光能间接转化为化学能
B．a极为阴极，电极上发生还原反应
C．电解过程中可监测到b极附近溶液的pH减小
D．固体陶瓷膜允许Li＋、HO等较小微粒通过
2
【答案】D
【解析】该装置利用太阳能从海水中提取金属锂，由于锂能与水发生反应，所以Li应在电极a生成，从而
得出电极a为阴极，电极b为阳极。该装置是将太阳能转化为电能，然后电解海水制取锂，则将光能间接
转化为化学能，A项正确；由以上分析可知，a极为阴极，电极上Li＋得电子生成Li，发生还原反应，B项
正确；电解过程中，b极Cl－失电子生成Cl ，Cl 溶于水后有一部分与水反应生成HCl和HClO，所以电极
2 2
b附近溶液的pH减小，C项正确；海水中的Li＋通过固体陶瓷膜进入电极a，得电子生成Li，若HO也进
2
入电极a附近，则生成的Li与HO发生反应，所以固体陶瓷膜允许Li＋通过，但不允许HO等较小微粒通
2 2
过，D项错误。
17．已知：Ni2+在pH为7.1时开始沉淀。如图所示，工业上用电解法回收含镍废水中的镍。下列说法错误
的是
A．在含镍废水中离子的氧化性：
B．阳极上发生的电极反应式是：
C．电解过程中，NaCl溶液的浓度将不断降低
D．为提高Ni的回收率，电解中废水的pH应低于7.1
【答案】C
【解析】由题干信息和电解装置可知，铁棒作阴极，电极反应为：Ni2++2e-=Ni，石墨电极为阳极，电极反应为：2Cl--2e-=Cl↑，Cl-由阴极区经过阴离子交换膜进入阳极室，据此分析解题。由分析可知，阴极上
2
Ni2+优先放电，故在含镍废水中离子的氧化性： ，A正确；由分析可知，阳极上发生的电极反应
式是： ，B正确；由分析可知，电极反应为：2Cl--2e-=Cl↑，Cl-由阴极区经过阴离子交换
2
膜进入阳极室，根据电荷守恒可知，有多少Cl-被消耗就有多少Cl-由阴极室进入阳极室，故电解过程中，
NaCl溶液的浓度基本不变，C错误；由题干信息可知，Ni2+在pH为7.1时开始沉淀，故为提高Ni的回收
率，电解中废水的pH应低于7.1，D正确。
18． （2024·东三省高三5月份大联考）电解 溶液获得单质 和较浓的盐酸，其工作原理如图所
示。下列说法正确的是
A．电极电势：
B．阳极上的电极反应式为
C．膜Ⅱ是阳离子交换膜
D．若Ⅱ室中溶质增加了 ，则电路中转移 电子
【答案】B
【解析】 在右侧电极发生还原反应，则 电极是阴极， 是电源负极， 是电源正极，正极的电极电
势较高，A项错误；左侧石墨电极是阳极， 放电得到 、 ，电极反应式为
，B项正确；Ⅲ室的 移向Ⅱ室，故膜Ⅱ是阴离子交换膜，C项错误；Ⅱ室溶液中溶质的质量增加了
，说明有 和 移向Ⅱ室，故电路中转移 电子，D项错误。
19． （2024·河南南阳第一中学校高三冲刺押题卷）粗镍中含有 及少量 和 ，工业上，用如图所示的流动隔膜式电解槽精炼粗镍，以硫酸镍和少量氯化镍混合溶液作电解液，电解液中的
能较有效地阻止电极钝化。已知：①实验条件下， 及少量 以离子形式进入极液；②金属性：
。下列说法正确的是
A．“净化”的目的主要是除去
B．“隔膜”是阳离子交换膜，将两种极液隔开
C．“粗镍”与电源正极相连，“纯镍”与电源负极相连
D．电解相同时间，阴阳两极质量变化相等
【答案】C
【解析】由题意可知，电解时，阳极Fe、Ni、Pb失电子发生氧化反应，氧化性：Ni2+>Fe2，阴极Ni2+得电子
发生还原反应。由于氧化性：Ni2+>Fe2+，Fe2+在阴极不放电，阴极的电极反应为Ni2++2e−=Ni，故Fe2+不需要
除去，A错误；使用隔膜电解槽的主要目的是防止进入极液Ⅰ的少量Pb2+直接在阴极放电，将极液Ⅰ除去
Pb2+净化后，再回到阴极，可得到更纯的Ni，故不能使用阳离子交换膜，B错误；由A项分析知，“粗
镍”与电源正极相连，“纯镍”与电源负极相连，C正确；阳极质量减少是因为Fe、Ni、Pb溶解，而阴极
质量增加是因为Ni析出，二者质量不相等，D错误。
20．（2024·安徽合肥第六中学高三最后一卷）我国自主研发的双底吹连续炼铜工艺以黄铜矿（主要成分是
）、混辉铜矿（主要成分是 ）为原料进行炼钢，流程如图所示。已知铜锍的主要成分为
和FeS，还含有FeO等物质。
请回答下列问题：(1)“底吹熔炼”前应将黄铜矿、混辉铜矿粉碎并将氧气从底部吹入，其目的是 。
(2)黄铜矿在“底吹熔炼”时生成FeO、 和 的化学方程式为 。
(3)“连续吹炼”过程中加入的石灰石除了可以作为助熔剂外，还可以起到的作用为 （填一
条）。
(4)“火法精炼”的基本流程是鼓入空气，使熔体中杂质如铁、镍等发生氧化，形成炉渣或挥发进入炉气而
除去，其中镍位于元素周期表的第 周期第 族。残留的氧常常通过重油还原，从石油中获得重
油的分离方法的名称为 。
(5)“电解精炼”铜时阴极的电极反应式为 ；若采用硫酸酸化的硫酸铜溶液作电解质溶液．电解过程
中 向 极移动（填“阴”或“阳”）。
(6)某次生产时原料黄铜矿、混辉铜矿的总质量为3.2吨（其中Cu元素的含量为20.14%），“电解精炼”
全过程转移的电子数为 ，本次生产中铜的产率为 （结果保留两位小数）。
【答案】(1)增大反应物的接触面积，加快反应速率，使反应充分进行（合理即可）
(2)
(3)吸收产生的 （或分解吸收热量，防止温度过高对炉内结构的损坏）（合理即可）
(4) 四 Ⅷ 分馏
(5) 阳
(6)24.83%
【解析】黄铜矿（主要成分是 ）、混辉铜矿（主要成分是 ）粉碎并将氧气从底部吹入，进行
底吹熔炼，得到烟气、铜锍、炉渣，铜锍的主要成分为 和FeS，还含有FeO等物质，对铜锍加入O
2
和石灰石进行连续吹炼得到粗铜，对粗铜进行 “火法精炼”，基本流程是鼓入空气，使熔体中杂质如
铁、镍等发生氧化，形成炉渣或挥发进入炉气而除去，得到阳极铜，阳极铜电解精炼得到铜。（1）底吹
熔炼前将黄铜矿、混辉铜矿粉碎并将氧气从底部吹入，其目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率，
使反应充分进行。（2）黄铜矿在“底吹熔炼”时生成FeO、 和 ，化学方程式为：；（3）“连续吹炼”过程中加入石灰石除了可以作为助熔剂外，
还可以起的作用为吸收产生的 ，分解吸收热量，防止温度过高对炉内结构的损坏；（4）镍位于元素周
期表的第四周期第Ⅷ族；从石油中获得重油的分离提纯方法为分馏；（5）“电解精炼”铜时阴极的电极
反应式为 ；若采用硫酸酸化的硫酸铜溶液作电解质溶液，电解过程中 在电解池中从阴
极流向阳极；（6）全过程转移的电子数为： ，即5000 mol，根据阴极的电极反应式
可知，产生铜的物质的量为2500 mol，则铜的产率为
。
考点05 多池、多室的电化学装置
考法01 多池串联的两大模型
1．(2024·江苏扬州高三月考)如图所示，甲、乙两个装置相连，甲装置是一种常见的氢氧燃料电池装置，
乙装置内，D中通入10 mol混合气体，其中苯的物质的量分数为20%(其余气体不参与反应)，一段时间
后，C处出来的气体中含苯的物质的量分数为10%(不含H ，该条件下苯、环己烷都为气态)。下列说法不
2
正确的是( )
A．甲装置中A处通入O，乙装置中E处有O 放出
2 2
B．甲装置中H＋由G极移向F极，乙装置中H＋由多孔惰性电极移向惰性电极C．导线中共传导12 mol电子
D．乙装置中惰性电极上发生反应：C H＋6H＋＋6e－===C H
6 6 6 12
【答案】C
【解析】由题意和图示可知，甲装置为氢氧燃料电池，乙装置为电解池，根据乙装置中惰性电极处苯被还
原为环己烷可知，惰性电极发生还原反应为阴极，多孔惰性电极为阳极，则 G极与阴极相连，为原电池的
负极，F极为正极，A处通入O，B处通入氢气。A．由分析可知，A处通入O，E处为电解池阳极产物，
2 2
阳极是水失去电子，发生氧化反应生成氧气和氢离子，A正确；B．原电池中阳离子向正极移动，故甲装
置中H＋由G极移向F极，电解池中阳离子向阴极移动，故乙装置中H＋由多孔惰性电极移向惰性电极，B
正确；C．10 mol含20%苯的混合气体，经过电解生成10 mol含10%苯的混合气体，被还原的苯的物质的
量为10 mol×(20%－10%)＝1 mol，1 mol苯转化为1 mol环己烷转移电子的物质的量为6 mol，C错误；
D．乙装置中，惰性电极处苯得到电子，被还原为环己烷，电极反应式为C H ＋6H＋＋6e－===C H ，D正
6 6 6 12
确。
2． （2024·山东实验中学高三学业水平等级考试）利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列
说法错误的是
A．乙室的Ag电极电势高于甲室
B．Cl电极的反应为
C．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜
D．当乙室Ag电极的质量增加 时，理论上NaCl溶液减少
【答案】C
【解析】该装置左侧为浓差原电池，右侧为电解池，实现海水淡化装置，甲室 电极发生 ，
该电极为负极，乙室的 电极发生 ，该电极为正极，故Cl电极为阳极，C2电极为阴极，
溶液中阳离子 移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子 移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，从而模拟实现海水淡化。由上述分析可知，乙室的 电极为正极，故电势高于甲室，A正确；Cl电
极为阳极，电极反应为 ，B正确； 溶液中阳离子 移向阴极室，膜2为阳离子交换
膜，阴离子 移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，C错误；乙室的 电极发生 ，增加
为生成的 的质量，物质的量为 ，转移电子0.2mol，理论上NaCl溶液移向阳极室的
为0.2mol，移向阴极室的 为0.2mol，故质量减少 ，D正
确。
3． 利用浓差电池制备高铁电池的重要材料NaFeO，反应原理如图所示。下列说法错误的是( )
2 4
A．aH＋>Ni2＋(低浓度)。
A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O ↑＋2HO
2 2
B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断增大
C．为了抑制Ni2＋的水解，阴极处溶液酸性越强越好
D．电解时碳棒质量不变，镀镍铁棒质量增加
【答案】C
【解析】由题意及题图可知，碳棒为阳极，电极反应为4OH－－4e－===O ↑＋2HO；镀镍铁棒为阴极，主
2 2
要的电极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，阳极室中的钠离子穿过阳离子交换膜移向B室，阴极室中的氯离子穿过
阴离子交换膜移向B室，氯化钠溶液的物质的量浓度增大。A．根据分析可知，碳棒上发生的电极反应为
4OH－－4e－===O ↑＋2HO，故A正确；B．根据分析可知，电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓
2 2
度将不断增大，故B正确；C．为了抑制Ni2＋的水解，阴极处溶液应为酸性，根据题给信息可知，阴极处
得电子能力：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)，酸性过强，H＋放电，故C错误；D．电解时阳极碳棒质量
不变，镀镍铁棒上析出固体Ni，质量增加，故D正确。
7．我国学者利用双膜三室电解法合成了ClCH CHCl，该方法的优点是能耗低、原料利用率高，同时能得
2 2
到高利用价值的副产品，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是( )
A．b为电源负极，气体X为H
2B．膜Ⅰ、膜Ⅱ依次适合选用阴离子交换膜、阳离子交换膜
C．电解过程中需及时补充NaCl
D．制得1 mol ClCHCHCl的同时NaOH溶液质量增加80 g
2 2
【答案】D
【解析】A．由题图可知，左侧电极上氯化亚铜失去电子，发生氧化反应，为阳极，右侧电极为阴极，故b
为电源负极，阴极上的HO得电子生成H ，A正确；B．饱和食盐水中的Na＋通过膜Ⅱ移入阴极区，同时
2 2
制得副产品NaOH，饱和食盐水中的Cl－通过膜Ⅰ移入阳极区，补充消耗的Cl－，故膜Ⅰ、膜Ⅱ依次适合选
用阴离子交换膜、阳离子交换膜，B正确；C．阳极电极反应式为CuCl－e－＋Cl－===CuCl ，阴极电极反应
2
式为2HO＋2e－===H ↑＋2OH－，生成氢氧根离子，钠离子向右侧迁移，氯离子向左侧迁移，因而 NaCl浓
2 2
度变小，需及时补充NaCl，C正确；D．由CH===CH ＋2CuCl ===ClCH CHCl＋2CuCl，结合电极反应式
2 2 2 2 2
可知，制得1 mol ClCH CHCl转移2 mol电子，同时有2 mol Na＋移入阴极区并放出1 mol H ，故氢氧化钠
2 2 2
溶液质量增加(2×23－1×2) g＝44 g，D错误。
8． 某科研小组用碱性甲烷燃料电池制备Co(HPO ) ，其工作原理示意图如下(已知电解装置的电极材料分
2 2 2
别为金属钴和不锈钢)。下列有关说法错误的是( )
A．N电极为不锈钢
B．n电极处电极反应为CH－8e－＋8OH－===CO ＋6HO
4 2 2
C．电解一段时间后，N电极区溶液pH增大
D．膜a、膜c均为阳离子交换膜
【答案】B
【解析】A．该装置用于制备Co(HPO ) ，M电极为阳极，是金属Co，电极反应为Co－2e－===Co2＋，N
2 2 2
电极为不锈钢，A正确；B．n电极为碱性甲烷燃料电池的负极，通入CH ，电极反应为CH －8e－＋10OH
4 4
－===CO＋7HO，B错误；C．N电极为阴极，电极反应为2HO＋2e－===H ↑＋2OH－，电解一段时间后，
2 2 2
N电极区溶液碱性增强，溶液pH增大，C正确；D．阳极室中的Co2＋通过膜a进入产品室，膜a为阳离子
交换膜，原料室中的HPO通过膜b进入产品室，膜b为阴离子交换膜，原料室中的Na＋通过膜c进入阴极
2
室，膜c为阳离子交换膜，D正确。
9． 如下图所示的电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐渐溶解，下列判断错误的是( )
2 2 3
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0.01 mol Fe O 完全溶解时，至少产生气体336 mL(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，b为电源的正极，a为
2 2 3
电源的负极，石墨电极Ⅰ为阴极。A．由分析可知，a是电源的负极，故A正确；B．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．
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．当0.01 mol
2
Fe O 完全溶解时，消耗氢离子的物质的量为 0.06 mol，根据阳极的电极反应2HO－4e－===O ↑＋4H＋可
2 3 2 2
知，产生氧气的物质的量为 0.015 mol，在标准状况下的体积为336 mL，故D正确。
10． 已知：锂硫电池的总反应式为2Li＋xS===Li S。以锂硫电池为电源，通过电解含(NH )SO 的废水制
2 x 4 2 4
备硫酸和化肥的示意图如图(不考虑其他杂质离子的反应)。下列说法正确的是( )
A．b为电源的正极
B．每消耗32 g 硫，理论上导线中一定通过2 mol e－
C．N室的电极反应式为2HO－4e－===O ↑＋4H＋
2 2
D．SO通过阴膜由原料室移向M室
【答案】D
【解析】结合题干信息，由题图可知M室会生成硫酸，说明OH－放电，电极为阳极，则a为正极，b为负
极。根据上述分析，b为电源负极，A项错误；根据电池的总反应式为2Li＋xS===Li S，每通过2 mol e－
2 x
需要消耗32x g硫，B项错误；N室中石墨Ⅱ为阴极，氢离子放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H ↑，C项
2
错误；M室生成硫酸，石墨Ⅰ为阳极，电解池中阴离子向阳极移动，原料室中的 SO通过阴膜移向M室，
D项正确。
