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专题39 电解应用
考点
十年考情(2015-2024）
命题趋势
考点1 电解原
理综合应用(选
择题)
2024·湖北卷、2024·辽吉黑卷、2023•全国
甲卷、2023•北京卷、2023•广东卷、2022•
重庆卷、2022•全国甲卷、2022•海南省选择
性卷、2022•湖北省选择性卷、2022·浙江省
6 月卷、2021•全国甲卷、2021•全国乙卷、
2021•广东选择性卷、2021•天津卷、2021•
辽宁选择性考试、2021•海南选择性考试、
2020•浙江7 月卷、2020•山东卷
近年常考的电解池有离子交换膜电
解池、活泼阳极电解池，这类试题主
要以电解池的基本原理为基础，考查
考生的迁移运用能力，题型为选择
题。重点考向为借助电解原理(氯碱工
业、粗铜的精炼、电镀等）进行的工
业实际问题如新材料的制取等。复习
备考时应注重电解原理的实质，从氧
化还原反应的角度认识电化学，注重
与元素化合物、有机化学、电解质溶
液、化学实验设计、新能源等知识的
联系。
考点2 电解原
理综合应用(非
选择题)
2019•新课标Ⅱ卷、2019•新课标Ⅲ卷、
2019•江苏卷、2019•北京卷、2019• 浙江4
月卷、2019•天津卷、2018•新课标Ⅰ卷、
2018•新课标Ⅱ卷、2018•新课标Ⅲ卷、
2018•江苏卷、2017•津卷、2017•江苏卷
考点1 电解原理综合应用(选择题)
1．(2024·湖北卷，14，3 分)我国科学家设计了一种双位点PbCu 电催化剂，用H2C2O4和NH2OH 电化
学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O 解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH 溶
液中，甲醛转化为HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-
[OCH2O]2-+H2O。Cu 电极上发生的电子转移
反应为[OCH2O]2--e-=HCOO-+H∙。下列说法错误的是( )
1
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A．电解一段时间后阳极区c(OH-)减小
B．理论上生成1molH3N+CH2COOH 双极膜中有4molH2O 解离
C．阳极总反应式
2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O
D．阴极区存在反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O
【答案】B
【解析】在KOH 溶液中HCHO 转化为HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-
[OCH2O]2-+H2O，Cu 电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-=HCOO-+H∙，H∙结合成H2，Cu 电极
为阳极；PbCu 电极为阴极，首先HOOC—COOH 在Pb 上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：
H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH 与HO—N+H3反应生成HOOC—CH=N—OH：OHC—
COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH 发生得电子的还原反应转化成
H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。A 项，电解过程中，阳极区消耗
OH-、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH-)减小，A 正确；B 项，阴极区的总反应为
H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O 解离成1molH+和1molOH-，故理论上生成
1molH3N+CH2COOH 双极膜中有6molH2O 解离，B 错误；C 项，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-
+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C 正确；D 项，阴极区的Pb 上发生反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—
COOH+H2O，D 正确；故选B。
2．(2024·辽吉黑卷，12，3 分) “绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、
反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO 高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：
。下列说法错误的是( )
2
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A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5 倍
B．阴极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C．电解时OH-通过阴离子交换膜向b 极方向移动
D．阳极反应：
【答案】A
【解析】据图示可知，b 电极上HCHO 转化为HCOO-，而HCHO 转化为HCOO-为氧化反应，所以b
电极为阳极，a 电极为阴极，HCHO 为阳极反应物，由反应机理
可知：反应
后生
成的
转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH 的同时还生成了H-，生成的
HCOOH 再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应生
成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。A 项，阳极反应：①HCHO+OH--
e-→HCOOH+
H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol 电子时，
阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：2H2O
2H2↑+O2↑，转移2mol 电子，只有阴极
生成1molH2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2 倍，A 错误；B 项，阴极水得电子生成氢气，
阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B 正确；C 项，由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，负电荷
增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，OH-通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b 极方向移
动，C 正确；D 项，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+
H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，
由(①+②)×2 得阳极反应为：2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+2H2O+H2↑，故D 正确；故选A。
3．(2023•全国甲卷，12)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应
来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是( )
3
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A．析氢反应发生在IrOx-Ti 电极上
B．Cl-从
电极迁移到IrOx-Ti 电极
C．阴极发生的反应有：2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O
D．每转移1mol 电子，阳极生成11.2L 气体(标准状况)
【答案】C
【解析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti 电极为电解池的阳极，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2H2O-4e—=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件
下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H+
+12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进
入阴极室。A 项，析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A 错误；B 项，离子交换
膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B 错误；C 项，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化
碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C 正
确；D 项，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2H2O-4e—=O2↑+4H+，每转移
1mol 电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D 错误；故选C。
4．(2023•北京卷，5)回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是( ）
A．废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
B．装置a 中溶液显碱性的原因是HCO3
-的水解程度大于HCO3
-的电离程度
C．装置a 中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D．装置中的总反应为SO3
2-+CO2+H2O
电
解HCOOH+SO4
2-
4
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【答案】C
【解析】A 项，SO2是酸性氧化物，废气中SO2排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A 正确；B 项，
装置a 中溶液的溶质为NaHCO3，溶液显碱性，说明HCO3
-的水解程度大于电离程度，故B 正确；C 项，装
置a 中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，CO2与NaHCO3溶液不反应，不能吸收CO2，故C 错误；D 项，
由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b 中总反应为SO3
2-+CO2+H2O
电
解HCOOH+SO4
2-，故D 正确；故选
C。
6．(2023•广东卷，16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解
KNO3溶液制氨。工作时，H2O 在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，有利于电解反应顺利进行。下列
说法不正确的是( ）
A．电解总反应：KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH
B．每生成1mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol 的H2O 解离
C．电解过程中，阳极室中
的物质的量不因反应而改变
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
【答案】B
【解析】由信息大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a 处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，
故电极a 为阴极，电极方程式为NO3
- +8e－+7H2O= NH3·H2O+9OH-，电极b 为阳极，电极方程式为4OH--4e
－=O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。A 项，由分析中阴阳极电极
方程式可知，电解总反应为KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH，故A 正确；B 项，每生成1mol
NH3·H2O，阴极得8mol e－，同时双极膜处有8mol H+进入阴极室，即有8mol 的H2O 解离，故B 错误；C 项，
电解过程中，阳极室每消耗4mol OH-，同时有4mol OH-通过双极膜进入阳极室，KOH 的物质的量不因反
应而改变，故C 正确；D 项，相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O 被催
化解离成H+和OH-，可提高氨生成速率，故D 正确；故选B。
7．(2022•重庆卷，12)硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中
水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
5
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下列说法错误的是( )
A．惰性电极2 为阳极
B．反应前后WO4
2-/WO5
2-数量不变
C．消耗1mol 氧气，可得到1mol 硝酮
D．外电路通过1mol 电子，可得到1mol 水
【答案】C
【解析】A 项，惰性电极2，Br-被氧化为Br2，惰性电极2 为阳极，故A 正确；B 项，WO4
2-/WO5
2-循环
反应，反应前后WO4
2-/WO5
2-数量不变，故B 正确；C 项，总反应为氧气把二丁基-N-羟基胺氧化为硝酮，
1mol 二丁基-N-羟基胺失去2molH 原子生成1mol 硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1mol 氧
气，可得到2mol 硝酮，故C 错误； D 项，外电路通过1mol 电子，生成0.5molH2O2，H2O2最终生成水，
根据氧原子守恒，可得到1mol 水，故D 正确；故选C。
8．(2022•全国甲卷，10)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH 溶液中，Zn2+以
Zn(OH) 4
2-存在)。电池放电时，下列叙述错误的是( )
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO4
2-通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH) 4
2-+Mn2++2H2O
【答案】A
【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn 为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-
=Zn(OH) 4
2-，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于
两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此
可以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO4
2-向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成
Zn(OH) 4
2-，Ⅱ区的SO4
2-向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。A 项，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A 错误；
B 项，Ⅰ区的SO4
2-向Ⅱ区移动，B 正确；C 项，MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C
6
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正确；D 项，电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH) 4
2-+Mn2++2H2O，D 正确；故选A。
9．(2022•海南省选择性卷，9)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是( )
A．在b 电极上，N2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O2-不断减少
【答案】A
【解析】由装置可知，b 电极的N2转化为NH3，N 元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此
b 为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a 为阳极，电极反应式为2O2-+4e-=O2。A 项，由分析可
得，b 电极上N2转化为NH3，N 元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A 正确；B 项，
a 为阳极，若金属Ag 作a 的电极材料，则金属Ag 优先失去电子，B 错误；C 项，改变工作电源的电压，
反应速率会加快，C 错误；D 项，电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反
应式为2O2-+4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D 错误；故选A。
10．(2022•湖北省选择性卷，14)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过
程如图所示(
为甲基)。下列说法正确的是( )
A．生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2mol 电子
B．阴极上的电极反应为：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-
C．在电解过程中CN-向铂电极移动
D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH
7
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【答案】D
【解析】A 项，石墨电极发生反应的物质：P4→Li[P(CN)2]化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为
阳极，对应的电极反应式为：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-，则生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1
mol 电子，A 错误；B 项，阴极上发生还原反应，应该得电子，P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-为阳极发生的反应，
B 错误；C 项，石墨电极：P4→Li[P(CN)2]发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，CN-应该向阳极移动，
即移向石墨电极，C 错误；D 项，由所给图示可知HCN 在阴极放电，产生CN-和H2，而HCN 中的H 来自
LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D 正确；故选D。
11．(2022·浙江省6 月卷，21)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，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：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+
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Na2CO3溶液以获得Li2CO3
【答案】C
【解析】A 项，由电解示意图可知，电极B 上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则
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MnO2，电极反应式为：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B 正确；C 项，电极A 为阴极，
LiMn2O4得电子，电极反应式为：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反
应为：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C 错误；D 项，电解池
总反应为：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH 将锰离子转化为沉
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。
12．(2021•全国甲卷，13)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H2O 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(
)
8
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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-=
+H2O
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Br2，Br2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-
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Br2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Br2，Br2将乙二醛氧
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。
13．(2021•全国乙卷，12)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Cl2的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理
【答案】D
9
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【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Cl2，阴极区H2O 优先得电子生成H2和OH-，结合
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Cl2，发生氧化
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Cl2与阴极区生成的OH-在管
道中会发生反应生成NaCl、NaClO 和H2O，其中NaClO 具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B 正确；
C 项，因为H2是易燃性气体，所以阳极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，
C 正确；D 项，阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面
会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D 错误。故选D。
14．(2021•广东选择性卷，16)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++2H2O
2 Co +O2↑+4H+
【答案】D
【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2H2O-4e-=O2↑+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
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++2H2O
2 Co +O2↑+4H+。A 项，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜
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++2H2O
2 Co
+O2↑+4H+，故D 正确；故选D。
15．(2021•天津卷，11)如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列
判断错误的是( )
10
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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，CuCl2溶液浓度变大
D．当0.01mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
【答案】C
【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b 为正极，
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CuCl2溶液浓度变小，故C 错误；D 项，当0.01mol
Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式2H2O-4e-=4H++O2，产生氧气为
0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D 正确；故选C。
16．(2021•辽宁选择性考试，13)利用
(Q)与
电解转化法从烟气中分离
的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是( )
A．a 为电源负极
B．溶液中Q 的物质的量保持不变
C．
在M 极被还原
D．分离出的
从出口2 排出
【答案】C
【解析】由题干信息可知，M 极发生的是由Q
转化为
的过程，该过程
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是一个还原反应，故M 极为阴极，电极反应为：
+2H2O+2e-=
+2OH-，故与
M 极相连的a 电极为负极，N 极为阳极，电极反应为：
-2e-=
+2H+，b 极为
电源正极。A 项，由分析可知，a 为电源负极，A 正确；B 项，由分析可知，根据电子守恒可知，溶液中Q
的物质的量保持不变，B 正确；C 项，由分析可知，整个过程CO2未被还原，CO2在M 极发生反应为
CO2+OH-=HCO3
-，C 错误；D 项，由题干信息可知，M 极上CO2发生反应为：CO2+OH-= HCO3
-被吸收，
HCO3
-向阳极移动，N 极上发生的反应为：HCO3
-+H+=H2O+CO2↑，故分离出的CO2从出口2 排出，D 正确；
故选C。
17．(2021•海南选择性考试，9)液氨中存在平衡：2NH3
NH4
++NH2
-。如图所示为电解池装置，以
KNH2的液氨溶液为电解液，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2NH3+2e-=H2+2NH2
-
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N2，N 元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，
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H2，H 元素化合价降低得到电子，发
生还原反应，所以a 电极为阴极，电极反应式为：2NH3+2e-=H2+2NH2
-，B 正确；C 项，电解过程中，阴极
附近产生NH2
-，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
导致阴极附近K+浓度增大，C 错误；D 项，每反应产生1 mol H2，转移2 mol 电子，每反应产生1 mol N2，
转移6 mol 电子，故阴极产生H2与阳极产生的N2的物质的量的比是3：1，D 错误；故选B。
18．(2020•浙江7 月卷，21)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＋2H2O
R−R＋2CO2↑＋H2↑＋2NaOH
B．RCOO−在阳极放电，发生氧化反应
C．阴极的电极反应：2H2O＋2e−===2OH−＋H2↑
D．电解CH3COONa、CH3CH2COONa 和NaOH 混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷
【答案】A
【解析】A 项，因为阳极RCOO-放电可得到R-R(烷烃)和产生CO2，在强碱性环境中，CO2会与OH-反
应生成CO3
2-和H2O，故阳极的电极反应式为2RCOO--2e-+4OH-=R-R+2CO3
2-+2H2O，阴极上H2O 电离产生
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的H+放电生成H2，同时生成OH-，阴极的电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，因而电解总反应方程式为
2RCOONa+2NaOH
R-R+2Na2CO3+H2↑，故A 说法不正确；B 项，RCOO-在阳极放电，电极反应式为
2RCOO--2e-+4OH-=R-R+2CO3
2-+2H2O， -COO-中碳元素的化合价由+3 价升高为+4 价，发生氧化反应，烃
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H2O 电离产生的H+放电生成H2，同时
生成OH-，阴极的电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故C 说法正确；D 项，根据题中信息，由上述电解总
反应方程式可以确定下列反应能够发生：2CH3COONa+2NaOH
CH3-CH3+2Na2CO3+H2↑，
2CH3CH2COONa+2NaOH
CH3CH2-CH2CH3+2Na2CO3+H2↑，CH3COONa+CH3CH2COONa+2NaOH
CH3-CH2CH3+2Na2CO3+H2↑。因此，电解CH3COONa、CH3CH2COONa 和NaOH 的混合溶液可得到乙烷、
丙烷和丁烷，D 说法正确。故选A。
19．(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2H2O-4e-=4H++O2↑
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O2与b 极反应的O2等量
【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2H2O-4e-=4H++O2↑，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
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：2H2O-4e-=4H+
+O2↑，阴极的反应为：O2+2e-+2H+=H2O2，总反应为：O2+2H2O=2H2O2，要消耗氧气，即是a 极生成的氧气
小于b 极消耗的氧气，故D 错误，符合题意；故选D。
考点2 电解原理综合应用(非选择题)
1．(2019•新课标Ⅱ卷，27 节选)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(C5H5)2结构简式为
)，后者广泛应用于航天、化工等领域中。
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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
+H2↑(Fe+2C5H6=Fe(C5H5)2+H2↑)
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
=
+H2↑；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
和氢氧根离子结合生成沉淀。
2．(2019•新课标Ⅲ卷，28 节选)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++O2+4H+=4Fe3++2H2O 5.6
【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++O2+4H+=4Fe3++2H2O ；由4Fe2+
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+O2+4H+=4Fe3++2H2On 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
气为0.25mol，在根据V=nX22.4L/mol=0.25X22.4L=5.6L。
3．(2019•江苏卷，17 节选)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH 的原理示意
图如下。
①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：________。
②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是________。
【答案】①CO2+H++2e−=HCOO−或CO2+HCO3
-+2e−=HCOO−+CO3
2-
② 阳极产生O2，pH 减小，HCO3
-浓度降低；K+部分迁移至阴极区
【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CO2
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，CO2＋HCO3－＋2e－=HCOO－＋CO3
2－，或CO2＋H＋＋2e－=HCOO－；②阳极反应
式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，pH 减小，H＋与HCO3－反应，同时部分K＋迁移至阴极区。
4．(2019•北京卷，11 节选)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K1或K2，可交替得
到H2和O2。
①制H2时，连接_______________。产生H2的电极反应式是_______________。
②改变开关连接方式，可得O2。
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 K1 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
③连接K1或K2时，电极3 分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH 和Ni(OH)2相互转化提供电子
转移
【解析】(2)①电极生成H2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，
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因而制H2时，连接K1，该电池在碱性溶液中，由H2O 提供H+，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；③电
极3 上NiOOH 和Ni(OH)2相互转化，其反应式为NiOOH+e-+H2O⇌Ni(OH)2+OH-，当连接K1时，Ni(OH)2失
去电子变为NiOOH，当连接K2时，NiOOH 得到电子变为Ni(OH)2，因而作用是连接K1或K2时，电极3 分
别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH 和Ni(OH)2相互转化提供电子转移。
5．(2019• 浙江4 月卷，29 节选)水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。
(1) 关于反应H2(g)＋1/2O2(g)
H2O(l)，下列说法不正确的是________。
A．焓变ΔH＜0，熵变ΔS＜0
B．可以把反应设计成原电池，实现能量的转化
C．一定条件下，若观察不到水的生成，说明该条件下反应不能自发进行
D．选用合适的催化剂，有可能使反应在常温常压下以较快的速率进行
(4) 以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到
H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。
①阳极的电极反应式是 。
②制备H2O2的总反应方程式是 。
【答案】(1)C
(4)①2HSO4
-－2e−=S2O8
2-＋2H+或2SO4
2-－2e−=S2O8
2-
②2H2O
H2O2＋H2↑
【解析】(1)A．氢气燃烧是放热反应，ΔH＜0，该反应中气体变为液体，为熵减过程，故ΔS＜0，A
项正确；B．该反应可设计为氢氧燃料电池，其化学能转为电能，B 项正确；C．某条件下自发反应是一种
倾向，不代表真实发生，自发反应往往也需要一定的反应条件才能发生，如点燃氢气，C 项错误；D．催
化剂降低活化能，加快反应速率，D 项正确。故故选C。(4)①电解池使用惰性电极，阳极本身不参与反应，
阳极吸引HSO4
-(或SO4
2-)离子，并放电生成S2O8
2-，因而电极反应式为2HSO4
-－2e−=S2O8
2-＋2H+或2SO4
2-－
2e−=S2O8
2- 。②通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8和H2。由题中信息可知，生成的NH4HSO4可以循环
使用，说明(NH4)2S2O8与水反应除了生成H2O2，还有NH4HSO4生成，因而总反应中只有水作反应物，产物
为H2O2和H2，故总反应方程式为2H2O
H2O2＋H2↑。
6．(2019•天津卷，10 节选)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程
(略)。
回答下列问题：
(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH 溶液制备，写出产生H2的电极名称______(填
“阳极”或“阴极”)，该电极反应方程式为________________________。
【答案】(1)阴极 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 或 2H++2e-=H2↑
【解析】(1)电解KOH 溶液，阳极发生氧化反应而产生O2、阴极发生还原反应才产生H2；阴极的电极
反应式可以直接写成2H++2e-=H2↑，或写成由水得电子也可以：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
7．(2018•新课标Ⅰ卷，27 节选)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回
答下列问题：
(3)制备Na2S2O5 也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2 碱吸收液中含有NaHSO3 和
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Na2SO3。阳极的电极反应式为_____________。电解后，__________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进
行结晶脱水，可得到Na2S2O5。
【答案】(3)2H2O－4e－＝4H＋+O2↑ a
【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
2H2O－4e－＝4H＋+O2↑。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。
8．(2018•新课标Ⅱ卷，27 节选)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。
(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________。
【答案】(4) Zn2++2e－=Zn
【解析】(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是锌离子放
电，则阴极的电极反应式为Zn2++2e－＝Zn。
9．(2018•新课标Ⅲ卷，27 节选)KIO3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)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
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)2H2O+2e－=2OH－+H2↑ K+ a 到b
【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2H2O + 2e-
= 2OH- + H2↑。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
为由左向右，即由a 到b。③KClO3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。
10．(2018•江苏卷，19 节选)NOx(主要指NO 和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是
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环境保护的重要课题。
(2)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电
解时阳极的电极反应式：____________________________________。
【答案】(2)HNO2−2e−+H2O=3H++NO3
−
【解析】(2)根据电解原理，阳极发生失电子的氧化反应，阳极反应为HNO2失去电子生成HNO3。
11．(2017•津卷，7 节选)某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使
Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置(见图2)，使浆液分离成固体混合物和含
铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。
Ⅱ．含铬元素溶液的分离和利用
(4)用惰性电极电解时，CrO4
2-能从浆液中分离出来的原因是__________，分离后含铬元素的粒子是
_________；阴极室生成的物质为___________(写化学式)。
【答案】(4)在直流电场作用下，CrO4
2-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液
CrO4
2-和Cr2O7
2- NaOH 和H2
【解析】惰性电极电解混合物浆液时，Na+移向阴极，CrO4
2-移向阳极。Al(OH)3、MnO2剩余在固体混
合物中。固体混合物中加入NaOH 溶液时，Al(OH)3转化为AlO2
-，通入CO2转化为Al(OH)3沉淀，再加热
分解为Al2O3，最后熔融电解得Al。(4)用惰性电极电解时，在直流电场作用下，CrO4
2-通过阴离子交换膜向
阳极室移动，脱离浆液，从而使CrO4
2-从浆液中分离出来；因2 CrO4
2-+2H+
Cr2O7
2-+H2O，所以分离
后含铬元素的粒子是CrO4
2-和Cr2O7
2-；阴极室H+放电生成H2，剩余的OH−与透过阳离子交换膜移过来的
Na+结合生成NaOH，所以阴极室生成的物质为NaOH 和H2。
12．(2017•江苏卷，19 节选)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂
质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。
(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________，阴
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极产生的物质A 的化学式为____________。
【答案】(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化
(4)4CO3
2－+2H2O−4e−=4HCO3－+O2↑ H2
【解析】(3)电解I 过程中，石墨阳极上氧离子被氧化为氧气，在高温下，氧气与石墨发生反应生成气
体，所以，石墨电极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化。(4)由图中信息可知，生成氧气的为阳极室，
溶液中水电离的OH−放电生成氧气，破坏了水的电离平衡，碳酸根结合H+转化为HCO3－，所以电极反应式
为4CO3
2－+2H2O−4e−=4HCO3－+O2↑，阴极室氢氧化钠溶液浓度变大，说明水电离的H+放电生成氢气而破坏
水的电离平衡，所以阴极产生的物质A 为H2。
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