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第17 讲 电解原理及应用（原卷板）
知识主线：
电解池
:
工作原理
构成条件
直流电源
电解质溶液或熔融电解质
两个电极
形成闭合回路
电解原理
的应用
氯碱工业
电镀
电解精炼铜
电冶金
电解池电极
反应的书写
阳极阴离子放电顺序：
阴极阴离子放电顺序：
一、电解原理及规律
1．电解和电解池
(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应
的过程，在此过程中，电能转化为化学能
(2)电解池：把电能转化为化学能的装置，叫做电解池，也叫电解槽
(3)电解池的构成
①与直流电源相连的两个电极：与电源正极相连的电极是阳极，在阳极上发生氧化
反应；与电源负极相连的电极是阴极，在阴极上发生还原反应
②电解质溶液(或熔融的电解质)
③形成闭合回路
(4)放电：当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化或还原反应的过程，称为放
电
2．电解池的工作原理——以惰性电极电解CuCl2溶液为例
电极名称和电极反应式
电解过程的三个流向
总反应离子方程式：Cu2＋＋2Cl－=====Cu＋
Cl2↑
①电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→
电源的正极
②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池
的阳极
③电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→阴
极→负极
3．电极反应式、电解方程式的书写
(1)电极类型：金属活动顺序表中银以前的金属(含银)做电极时，由于金属电极本身可
以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如：Zn、Fe、Cu、Ag 等)；金属活动顺
序表中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要由铂(Pt)、石墨等
1
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(2)电解时电极产物的判断
①阳极产物的判断：阳极吸引的是阴离子，比较阴离子还原性的大小
首先看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等
金属，则阳极反应为电极材
料失去电子，电极被溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子；若
阳极材料为惰性电极(Pt、石
墨)，则根据阴离子的放电顺序来判断：
阳极(阴离子放电顺序)：金属(Au、Pt 除外)电极>S2－>SO3
2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含
氧酸根离子
②阴极产物的判断：阴极吸引的是阳离子，比较阳离子氧化性的大小
直接根据阳离子的放电顺序进行判断阳离子放电顺序
Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3+＞Mg2+＞
Na+＞Ca2+＞K+
(3)阴、阳极放电后的产物
反应物
阴极金属阳离子(H+)
阳极活性金属电极
S2－
I－
Br－
Cl－
OH－
产物
金属(H2)
金属离子
S
I2
Br2
Cl2
O2、H2O
4．惰性电极电解电解质溶液的情况分析
(1)电解溶质
电解质类型
电极反应式及总反应式
电解质浓
度变化
pH
电解质溶
液复原
不活泼金属无氧酸
盐，如CuCl2
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
减小
增大
加入CuCl2
固体
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
总反应式
CuCl2=====Cu＋Cl2↑
无氧酸，如HCl
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
减小
增大
通入HCl
气体
阴极
2H＋＋2e－===H2↑
总反应式
2HCl=====H2↑＋Cl2↑
(2)电解溶质和溶剂水，生成H2和碱
电解质
(水溶液)
电极反应式及总反应式
电解质浓
度变化
pH
电解质溶
液复原
活泼金属
的无氧酸
盐
(如NaCl)
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
生成新
电解质
增大
通入HCl
气体
阴极
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应式
NaCl＋2H2O=====Cl2↑＋H2↑＋2NaOH
MgCl2
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
生成新
电解质
增大
通入HCl
气体
阴极
2H2O＋Mg2＋＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓
总反应式
MgCl2＋2H2O=====Cl2↑＋H2↑＋Mg(OH)2↓
(3)电解溶质和溶剂水，生成O2和酸
电解质
(水溶液)
电极反应式及总反应式
电解质浓
度变化
pH
电解质溶
液复原
不活泼金
阳极
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
生成新
减小
加CuO
2
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属的含氧
酸盐
(如CuSO4)
电解质
或CuCO3
阴极
2Cu2＋＋4e－===2Cu
总反应式
2CuSO4＋2H2O=====2Cu＋O2↑＋2H2SO4
AgNO3
阳极
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
生成新
电解质
减小
加Ag2O
或Ag2CO3
阴极
4Ag＋＋4e－===4Ag
总反应式
4AgNO3＋2H2O=====4Ag＋O2↑＋4HNO3
(4)电解溶剂水
电解质类型
电极反应式及总反应式
电解质浓
度变化
pH
电解质溶
液复原
含氧酸，如
H2SO4
阳极
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
增大
减小
加水
阴极
4H＋＋4e－===2H2↑
总反应式
2H2O=====2H2↑＋O2↑
可溶性强碱，如
NaOH
阳极
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
增大
增大
加水
阴极
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
总反应式
2H2O=====2H2↑＋O2↑
活泼金属含氧酸
盐，如KNO3、
Na2SO4
阳极
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
增大
不变
加水
阴极
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
总反应式
2H2O=====2H2↑＋O2↑
5．活性电极电解电解质溶液的情况分析——用金属电极电解下列电解质溶液
** 错误的表达式 **铜为电极
电解“H2SO4溶液
阳极为Cu，属于活性电极，因此阳极反应
应为金属失电子
阳极：Cu－2e－===Cu2＋
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
总反应：Cu＋H2SO4=====CuSO4＋H2↑
** 错误的表达式 **用铜作电
极电解ZnSO4溶液
阳极反应
Cu－2e－===Cu2＋
阴极反应
Zn2＋＋2e－===Zn
总反应
Cu＋ZnSO4=====CuSO4＋ZnSO4
** 错误的表达式 **用铜作电
极电解CuSO4溶液
阳极反应
Cu－2e－===Cu2＋
阴极反应
Cu2＋＋2e－===Cu
** 错误的表达式 **用铁作电
极电解NaOH 溶液
阳极反应
Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
阴极反应
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应
Fe＋2H2O=====Fe(OH)2＋H2↑
** 错误的表达式 **用Ag 作
电极电解稀盐酸
阳极反应
2Ag－2e－＋2Cl－===2AgCl
阴极反应
2H＋＋2e－===H2↑
H2SO4溶液
Cu
Cu
×
3
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总反应
2Ag＋2HCl=====2AgCl＋H2↑
** 错误的表达式 **以铝材为
阳极，电解H2SO4溶液，铝
材表面形成氧化膜
阳极反应
2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
阴极反应
6H＋＋6e－===3H2↑
总反应
2Al＋3H2O=====Al2O3＋3H2↑
6．混合溶液——用惰性电极电解CuSO4和NaCl 的混合液(CuSO4与NaCl 的物质的量
为1 1)
∶
，明显分三个阶段，写出三个阶段的阴、阳两极反应式
第一阶
段
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
CuCl2=====Cu＋Cl2↑
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
第二阶
段
阳极
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
2Cu2＋＋2H2O=====2Cu＋O2↑＋4H＋
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
第三阶
段
阳极
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
2H2O=====2H2↑＋O2↑
阴极
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH
－
三、电解原理的应用
1．氯碱工业——电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气
阳离
子交
换膜
电解
槽
过程
分析
阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－
===H2↑＋2OH－，阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，
阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋
通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH 溶液
电极
反应
阳极(钛网(涂有钛、钌等氧化物
涂层)
2Cl－－2e－===Cl2↑ (氧化反应)
阴极(碳钢网)
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ (还原反应)
化学方程式
2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子方程式
2Cl－＋2H2O=====2OH－＋H2↑＋Cl2↑
阳离
子交
换膜
的作
用
只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以
防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极
产生的氢氧化钠溶液反应而影响氢氧化钠溶液的产量和质量
2．电镀——应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法，叫做电
镀，是一种特殊的电解
电镀原理
电镀时，把镀层金属作阳极，通常把待镀金属(镀件)作阴极，用含有镀层
金属离子的溶液作电镀液。在直流电的作用下，阳极金属溶解在溶液中成
为阳离子，移向阴极，在阴极获得电子被还原成金属，在镀件表面覆盖上
一层均匀光洁而致密的镀层
4
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电镀池的
构成
实例
(铁上镀
铜)
阳极反应：Cu－2e—===Cu2+
阴极反应：Cu2+＋2e—===Cu
特点
电镀时，电解质溶液的浓度保持不变；阳极减少的质量和阴极增加的质量
相等；阳极失电子总数和阴极得电子总数相等
3．电解精炼铜
原理
电解精炼粗铜时，通常把纯铜作阴极，把粗通板(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au
等)作阳极，用CuSO4溶液作电解质溶液，当通以直流电时，作为阳极的粗
铜逐渐溶解，在阴极上析出纯铜，这样可得符合电气工业要求的纯度达
99.95%～99.98%的铜
装置图
电极反
应
阳极(粗铜)
Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e—===Ni2+，Cu－2e
－===Cu2＋
阴极(纯铜)
Cu2＋＋2e－===Cu
如何实
现除
杂？
在精炼池的阳极，含杂质的铜不断溶解，比铜更活泼的Zn、Fe、Ni 等也会
失去电子，但Ag、Au 等金属杂质由于失去电子能力比Cu 弱，难以在阳极
溶解，它们会以单质的形式沉积在精炼池底，形成“阳极泥”。“阳极泥”
经分离后可以得到Ag、Au 等贵重金属。在阴极，由于溶液中的Zn2+、
Fe2+、Ni2+、H+等离子得到电子的能力均比Cu2+弱，且物质的量浓度均比
Cu2+小，所以只有Cu2+在阴极获得电子而析出Cu，这样，在阴极就得到了
纯铜。长时间电解后，电解质溶液的Cu2+浓度中有所减小，且引入了Zn2+、
Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去杂质
特点
铜的电解精炼时，电解质溶液中的Cu2+浓度中有所减小；阳极减少的质量
和阴极增加的质量不相等；阳极失电子总数和阴极得电子总数相等
注意
电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活
泼的杂质会沉积(如：精炼镍时Cu 也会沉积)
4．电冶金——利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al 等
冶炼钠
冶炼镁
冶炼铝
电极
反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
总：2NaCl=====2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
总：MgCl2=====Mg＋Cl2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
总：2Al2O3=====4Al＋3O2↑
注意
①电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO 冶炼镁，因MgO 的熔点很高
②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电
5
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例1．近日，哈尔滨工业大学的研究团队发现，以非晶态
(Ⅲ)基硫化物为催化剂，能
有效催化OER(析氧反应)和UOR(尿素氧化反应)，从而降低电解水制氢过程中的能耗，
其工作原理和反应机理如图所示：
下列说法正确的是
A．电解过程中，电极
附近溶液的
不变
B．非晶态
(Ⅲ)基硫化物能改变OER 反应的反应热
C．OER 分四步进行，其中没有非极性键的形成与断裂
D．UOR 的电化学反应总过程为
例2．如图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，下列说法正确的是
A．甲池将化学能转化为电能，总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O
B．乙池中的Ag 不断溶解
C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO 固体
D．当甲池中有22.4LO2参与反应时，乙池中理论上可析出12.8g 固体
例3．废旧铅蓄电池会导致铅污染，回收铅的流程如图所示。
6
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已知：铅膏的主要成分是PbO2和PbSO4。下列说法错误的是
A．SO2的作用是将PbO2还原成PbSO4
B．加入(NH4)2CO3后发生的反应为：PbSO4(s)+CO
(aq)
PbCO3(s)+SO
(aq)
C．步骤X 可以是蒸干灼烧
D．若步骤X 为电解，则整个流程中，HNO3可循环使用
例4．氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗。下列说法错误的是
A．用该装置制得的产品和传统氯碱工业的产品完全一样
B．电极A 为阳极，发生氧化反应
C．当生成1mol 氯气时，电极B 消耗11.2L(标况下)氧气
D．电极B 处加NaOH 是为了增强导电性
例5．中国科大高敏锐研究组以CO2为原料，在Cu2P2O7基催化剂上制备C2H4，阴极电
极反应式：
，双极膜是由一张阳膜和一张阴
膜制成的复合膜。在直流电场的作用下，复合膜间的H2O 为离子源，解离成H+和OH-
可分别通过阳膜和阴膜。下列有关说法错误的是
7
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A．a 膜是阴膜
B．左侧电极是阳极，发生氧化反应
C．总反应离子方程式为：
D．若标准状况下，消耗22.4LCO2，理论上M 处释放物质的质量3g
例6．含有硝酸盐和亚硝酸盐的酸性废水可导致水体富营养化，引发环境污染。如图
是利用电化学原理处理
的原理，下列有关叙述错误的是
A．直流电源为铅蓄电池时，
极连接X 电极
B．Y 电极上发生还原反应
C．阳极电极反应方程式为
D．当产生28g
时，一定有6 mol
穿过质子交换膜
例7．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
8
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A．该装置将光能间接转变为化学能
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pH 减小
D．固体陶瓷膜允许Li+、H2O 等较小微粒通过
例8．用含
的溶液吸收工业尾气中的
和NO，获得
和
产品的工
艺流程如下：
下列说法错误的是
A．装置Ⅰ加入NaOH 溶液是为了吸收
B．装置Ⅱ中反应后溶液pH 减小
C．装置Ⅲ中阴极反应式为
D．装置Ⅳ中反应的条件是高温、高压、催化剂
例9．羟基自由基
是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种
能将苯酚氧化为CO2和H2O 的原电池-电解池组合装置，实现了发电、环保两位一体。
下列说法错误的是
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A．a 极1 mol Cr2O
参与反应，理论上NaCl 溶液中减少的离子为12NA
B．电池工作时，b 极附近pH 减小
C．右侧装置中，c、d 两极产生气体的体积比(相同条件下)为7：3
D．d 极区苯酚被氧化的化学方程式为
二、多选题
例10．双极膜(BP)可以在电场作用下，使水分子快速解离为OH⁻和H+，并透过阴、阳
离子膜进入溶液。用此工艺捕获烟道气中的CO2过程如图所示，已知盐室中生成
CaCO3实现捕获，下列说法正确的是
A．捕获装置中，阴极反应为
B．溶液中的X 为H+
C．交换膜A 为阴离子交换膜
D．捕获1.12LCO2转化为沉淀，则转移电子2mol
1．CO、CO2、CH3OH 等一碳物质是重要的基础化工原料。回答下列问题：
(1)CH3OH(l)气化时吸收的热量为
的燃烧热为
，写
出CH3OH(l)完全燃烧的热化学方程式： 。
(2)甲醇水蒸气重整的热化学方程式为
。已知不同温度下相关
反应的
(用平衡分压代替平衡浓度计算得到的平衡常数)如下表所示。
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相关反应
398
K
498
K
598K
698K
5.0
185.
8
9939.
5
1.8×10
5
157.
5
137.
5
28.14
9.339
根据表计算398K 时，
的
。利用该反应产生的H2可设计以H2为燃料、熔融Li2CO3与K2CO3混合物为电解质的
高温型燃料电池，写出该电池负极的电极反应式： 。
(3)利用CO、CH3OH 等原料可合成草酸二甲酯(
)，其加氢可转化为乙二醇
(HOCH2CH2OH)，制备草酸二甲酯的总反应为4CO+4CH3OH+O2
+2H2O
，其反应机理的一部分如图所示。
①由机理图可推知，化合物X 的结构简式为 。
②若CO 中混有少量H2，H2在Pd 表面易形成Pd—H 中间体，结合机理图，推测因H2
导致生成的有机副产物是 (任写一种)。
(4)草酸二甲酯催化加氢制乙二醇的反应体系中，发生的主要反应如下：
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反应Ⅰ：
；
反应Ⅱ：
；
一定压强下，将(COOCH3)2、H2按一定比例、流速通过装有催化剂的反应管，测得
(COOCH3)2的转化率及CH3OOCCH2OH、HOCH2CH2OH 的选择性{
}与温度的关系如图所示。
①表示HOCH2CH2OH 的选择性随温度变化的曲线是 ，理由为 。
194℃
②
时，其他条件一定，若加快气体的流速，则(COOCH3)2的转化率降低，其原因
是 。
2．电催化还原
是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常用的阴极材料有有机多
孔电极材料、铜基复合电极材料等。
(1)一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原
的装置示
意图如图-1 所示。控制其他条件相同，将一定量的
通入该电催化装置中，阴极所
得产物及其物质的量与电压的关系如图-2 所示。
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①电解前需向电解质溶液中持续通入过量
的原因是 。
②控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为 mol。
③科研小组利用
代替原有的
进行研究，其目的是 。
(2)一种铜基复合电极材料
的制备方法：将一定量
分散至水与乙醇的混
合溶液中，向溶液中逐滴滴加
(一种强酸)溶液，搅拌一段时间后离心分离，得
，溶液呈蓝色。写出
还原
的离子方程式： 。
(3)金属Cu/La 复合电极材料电催化还原CO₂ 制备甲醛和乙醇的可能机理如图-3 所示。
研究表明，在不同电极材料上形成中间体的部分反应活化能如图-4 所示。
X
①
为 。在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y 的结构。
②与单纯的Cu 电极相比，利用Cu/La 复合电极材料电催化还原
的优点是
。
3．硫和氮是生物必须的营养元素，含硫和氮的化合物在自然界中广泛存在。
(1)火山喷发产生H2S 在大气中发生如下反应：
2H
①
2S(g)+O2(g)=2S(g)+2H2O(l) △H=akJ•mol-1
S(g)+O
②
2(g)=SO2(g) △H=bkJ•mol-1
写出H2S(g)燃烧的热化学方程式 。
(2)工业上可用NaClO 碱性溶液吸收SO2。为了提高吸收效率，常用Ni2O3作为催化剂。
反应过程中产生的四价镍和原子氧具有极强的氧化能力，可加快对SO2的吸收。该催
化过程的示意图如图所示。Ca(ClO)2也可用于脱硫，且脱硫效果比NaClO 更好，原因
是 。
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(3)氮的氧化物脱除可以利用电化学原理处理，利用如图所示装置可同时吸收SO2和
NO。
已知：H2S2O4是一种弱酸。
①阴极的电极反应式为 。
②若无能量损失，相同条件下，SO2和NO 的体积比为 时，两种气体都能被完全
处理。
(4)已知2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的反应历程分两步。
第一步：2NO(g)+
N2O2(g)(快反应)
第二步：N2O2(g)+O2(g)
2NO2(g)(慢反应)
用O2表示的速率方程为v(O2)=k1c2(NO)•c(O2)；用NO2表示的速率方程为
v(NO2)=k2c2(NO)•c(O2)，k1与k2分别表示速率常数，则
= 。(填数值)
(5)太阳能光电催化—化学耦合分解H2S 的装置如图所示。
①该太阳能光电催化—化学耦合分解H2S 的过程可描述为 。
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②从能源利用和资源综合利用角度分析该方法优点是 。
4．我国科学家发现催化剂
可高效活化
，实现物质的高选择性氧化，为
污染物的去除提供了新策略。污染物X 去除的催化反应过程示意思如下。
(1)Fe 元素在元素周期表中的位置是 。
(2)污染物X 在电极a 上的反应式是 。
(3)科研团队研究了X 分别为
、
和
[也可以写作
]的反应能力，
发现中心原子含有孤电子对的物质易被氧化。
①基态As 原子的价层电子排布式是 。
②
中的键角 (填“>”“<”或“=”)
中的键角。
③
的结构是
，P 原子的杂化轨道类型是 。
(4)比较反应能力：
(填“>”“<”或“=”)，原因是
。
(5)
晶胞的体积为
，晶体密度为
，阿伏加德罗常数的值为
，一
个晶胞中Fe 原子的个数为 (
的摩尔质量：160g/mol)。
5．Ⅰ.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理
想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图是高铁电池的模拟实验装置：
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(1)该电池放电时正极的电极反应式为 。
(2)盐桥中盛有饱和KCl 溶液，此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动；若
用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向 (填“左”或“右”)移动。
(3)如图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有
。
Ⅱ.二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌
消毒剂。如图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
(4)阳极产生ClO2的电极反应式： 。
(5)当阴极产生标准状况下112 mL 气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为
。
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6．根据下列要求回答下列问题。
(1)次磷酸钴[Co(H2PO2)2]广泛用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电
渗析槽电解法制备，原理如图：
则Co 的电极反应式为 ，A、B、C 为离子交换膜，其中B 为
离子交换膜(填“阳”或“阴”)。
(2)我国科研人员研制出的可充电“NaCO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为
电极材料，总反应方程式为4Na＋3CO2
2Na2CO3＋C．放电时该电池“吸入”CO2，
其工作原理如图所示：
①放电时，正极的电极反应式为 。
②若生成的Na2CO3和C 全部沉积在正极表面，当正极增加的质量为28g 时，转移电子
的物质的量为 。
③可选用高氯酸钠四甘醇二甲醚作电解液的理由是 。
7．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀
菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示：
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①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连
接电源的 (填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为
。
a
②极区pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH
的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，
化学方程式为 。用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解
K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下：
则D 的化学式为 ；阳极的电极反应式为 ；阳离子迁移方向是
。
(3)电解硝酸工业的尾气NO 可制备NH4NO3，其工作原理如图所示：
①阴极的电极反应式为 。
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，则通入的NH3与实际参加反应的NO 的物
质的量之比至少为 。
8．回答下列问题
(1)氢碘酸也可以用“电解法”制备，装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合
膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O 解离成H＋和OH-；AB 为离子交换
膜。
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B
①
膜最佳应选择 。
②阳极的电极反应式是 。
③少量的I－因浓度差通过BPM 膜，若撤去A 膜，其缺点是 。
(2)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH，使处理含苯酚(C6H5OH)废
水更加高效，装置如下图所示。已知a 极主要发生的反应是O2生成H2O2，然后在电解
液中产生·OH 并迅速与苯酚反应。
b
①极连接电源的 极(填“正”或“负”)。
a
②极的电极反应式为 。
③除电极反应外，电解液中主要发生的反应方程式有 。
9．请回答下列问题：
(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)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，
其原理如图所示：
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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CH4和CO2体积比为 。
10．开发利用核能可以减少对化石能源的依赖。UO2是一种常用的核燃料，其铀元素
中
需达到5%。该核燃料的一种制备流程如下：
(1)天然铀主要含99.3%
和0.7%
，
和
互为 。
(2)I 中，将含有硫酸的UO2SO4溶液通入电解槽，如下图所示。
A
①
电极是 (填“阴极”或“阳极”)，其电极反应式是 。
U
②
4+有较强的还原性。用质子交换膜隔开两极区溶液可以 ，从而提高U4+的产
率。
(3)III 中使用的F2可通过电解熔融KF、HF 混合物制备，不能直接电解液态HF 的理由
是HF 属于 化合物，液态HF 几乎不电离。
(4)IV 中利用了相对分子质量对气体物理性质的影响。铀的氟化物的熔沸点如下：
UF4
UF6
熔点/℃
1036
64(150kPa)
沸点/℃
1417
56.5 升华
①离心富集
时，采用UF6的优点：
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a.F 只有一种核素
，且能与U 形成稳定的氟化物；
b. 。
②
和
的相对分子质量之比约为 (列出计算表达式)。
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