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大单元五 化学反应与能量变化
第19 讲 电解池及其应用
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核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点
考点1 电解池工作原理★★★☆☆
考点2 电解的应用★★★☆☆
（星级越高，重要程度越高）
真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
考点1 电解池工作原理★★★☆☆
知识点一 电解池的定义及工作原理
1. 定义：将电能转化为化学能的装置叫电解池。
2. 工作原理(以用惰性电极电解CuCl2溶液为例)
(1) 电极反应式。
阴极：Cu
2 ＋ ＋
2e
－ ==
=Cu
阳极：2Cl
－ －
2e
－ ==
=Cl
2↑
(2) 总反应：CuCl2=====
Cl
2↑
＋
Cu
。
(3) 电子流向：阳极
→
正极，负极
→
阴极
。
(4) 离子迁移方向：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。
知识点二 阴、阳极的判断
1. 阴、阳极的判断依据
(1) 依据外接电源判断：与外接电源正极相连的一极是阳极，与外接电源负极相连的一极是阴极。
(2) 依据电子流向判断：电子流出的一极是阳极，电子流入的一极是阴极。
(3) 依据电极反应判断：得到电子发生还原反应的一极是阴极，失去电子发生氧化反应的一极是阳极。
(4) 依据离子迁移方向判断：阴离子移向的一极是阳极，阳离子移向的一极是阴极。
(5) 依据电极现象判断：一般质量减小或产生氧气、氯气的一极是阳极，质量增大或产生氢气或电极附
1
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近溶液能使无色酚酞变红的一极是阴极。
2. 阴、阳极放电分析
(1) 阴极(发生还原反应)放电顺序：
①阴极材料不参与放电，一般是电解液(或熔融电解质)中的阳离子在阴极上得电子。
②常见阳离子得电子顺序：Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H2O。溶液中K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋等不参
与放电。
(2) 阳极(发生氧化反应)放电顺序：
①若阳极为金属电极(除Pt、Au 外的其他金属)，如Fe 和Cu，则阳极材料直接失去电子(阳极材料被消
耗)。
②若阳极为惰性电极(如C、Pt、Au)，则阳极材料不参与放电，一般是电解液(或熔融电解质)中的阴离子
在阳极上失电子。常见阴离子失电子顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－。NO、SO 等不参与放电，由溶液中的
H2O 去放电。
知识点三 用惰性电极电解水
电解液
电解
对象
总反应
溶质特点
及作用
电极反应式
电解后溶液
pH 变化
NaOH
溶液
H2O
2H2O=====
2H2↑＋O2↑
不改变总
反应，作
用是增强
溶液的导
电性
阳极：4OH
－ －
4e
－ ==
=2H
2O ＋
O2↑
阴极：2H2O ＋
2e
－ ==
=H
2↑
＋
2OH
－
增大
稀硫酸
阳极：2H2O －
4e
－ ==
=4H
＋ ＋
O 2↑
阴极：2H
＋ ＋
2e
－ ==
=H
2↑
减小
Na2SO4
溶液
阳极：2H2O －
4e
－ ==
=4H
＋ ＋
O 2↑
阴极：2H2O ＋
2e
－ ==
=H
2↑
＋
2OH
－
不变
【考法归纳】①溶液中活泼金属的阳离子不参与放电(如K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋)。
②溶液中复杂的阴离子不参与放电(如SO、NO)。
知识点四 用惰性电极电解有关盐(如CuSO4、NaCl)溶液
盐溶液
电极反应式及总反应
电解后溶液pH 变
化
NaCl 溶液
阳极：2Cl
－ －
2e
－ ==
=Cl
2↑
阴极：2H2O ＋
2e
－ ==
=H
2↑
＋
2OH
－
总反应：2NaCl
＋
2H
2O =====
Cl
2↑
＋
H 2↑
＋
2NaOH
增大
CuSO4溶液
阳极：2H2O －
4e
－ ==
=O
2↑
＋
4H
＋
阴极：Cu
2 ＋ ＋
2e
－ ==
=Cu
总反应：2CuSO4＋
2H
2O =====
2Cu
＋
O 2↑
＋
2H
2SO4
减小
【考法归纳】利用电解原理实现“碳中和”
2
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1. 电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH 的原理如图所示。其中阴极CO2还原为
HCOO－。
2. 利用电解的方法来制备物质或处理废水(一般考查电极反应式的书写——利用溶液中的电解质主要离子
要参与配平，如HCO 等)。
考点2 电解的应用★★★☆☆
知识点一 电冶
利用电解熔融盐或熔融氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Mg、Al 等。
1. 冶炼钠图例说明
阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜隔开；在阴极区得到液态钠，在阳极区得到氯气。
2. 冶炼钠、镁、铝的电极反应式
冶炼金属
总反应及电解反应式
钠
2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl
－ －
2e
－ ==
=Cl
2↑
阴极：Na
＋ ＋
e － ==
=Na
镁
MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl
－ －
2e
－ ==
=Cl
2↑
阴极：Mg
2 ＋ ＋
2e
－ ==
=Mg
铝
2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑
阳极：2O
2 － －
4e
－ ==
=O
2↑
阴极：Al
3 ＋ ＋
3e
－ ==
=Al
3
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【考法归纳】
(1) AlCl3是共价化合物，熔融时不导电，所以不能用电解熔融AlCl3的方法来制备Al 单质。
(2) Al2O3的熔点很高，在电解熔融Al2O3制备Al 单质时，常加入冰晶石，降低Al2O3的熔融温度。
知识点二 电解精炼铜
1. 铜的电解精炼示意图
2. 粗铜(含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等)精炼
(1) 电极材料及电极反应式：
阳极材料：粗铜，
阳极反应式(至少写4 个)：
Cu
－
2e
－ ==
=Cu
2 ＋ 、Zn
－
2e
－ ==
=Zn
2 ＋ 、
Fe
－
2e
－ ==
=Fe
2 ＋ 、Ni
－
2e
－ ==
=Ni
2 ＋ 。
阴极材料：精铜，
阴极反应式：Cu
2 ＋ ＋
2e
－ ==
=Cu
。
(2) 电解质溶液：CuSO4溶液。
(3) 电解液中的c(Cu2＋)：减小(填“增大”或“减小”)。
(4) 由于杂质的存在，一般情况下，阳极金属减轻的质量不等于(填“等于”或“不等于”)阴极金属增加
的质量。
知识点三 电镀(以电镀银为例)
1. 电镀银原理示意图
(1) 电极材料
①阳极：镀层金属(银)。
②阴极：待镀金属制品。
(2) 电镀液：含Ag
＋ 的电解质溶液。
2. 电极反应式
阳极：Ag
－
e － ==
=Ag
＋ ；阴极：Ag
＋ ＋
e － ==
=Ag
。
3. 电镀液中c(Ag＋)：不变(填“增大”“减小”或“不变”)。
4. 阳极金属减轻的质量等于(填“等于”或“不等于”)阴极金属增加的质量。
4
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知识点四 氯碱工业
1. 离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图
2. 电极反应式
阳极：2Cl
－ －
2e
－ ==
=Cl
2↑。
阴极：2H2O ＋
2e
－ ==
=H
2↑
＋
2OH
－ 。
总反应：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
Cl2 是阳极产物，H2、
NaOH
是阴极产物。
注意：电解所用的食盐水要精制。
3. 阳离子交换膜的作用
(1) 避免
H 2 和
Cl
2混合引起爆炸；
(2) 避免
Cl
2和
NaOH
反应，提高碱的纯度
。
4. 阴极室加入NaOH 稀溶液的作用是增强导电性，且不引入杂质。
知识点五 金属的防护
【真题挑战】
一、单选题
1．（2025·云南·高考真题）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中
解离的
和
在电场作用下向两极迁移。除硼原理：
。下列说法错误的是
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A．Pt 电极反应：
B．外加电场可促进双极膜中水的电离
C．Ⅲ室中，X 膜、Y 膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D．Ⅳ室每生成
，同时Ⅱ室最多生成
2．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。
电极b 表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)，下列说法错误的是
A．电解时，
从右室向左室移动
B．电解总反应：
C．以
为原料，也可得到TQ
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D．用
标记电解液中的水，可得到
3．（2025·湖南·高考真题）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电解过程中，
向左室迁移
B．电解过程中，左室中
的浓度持续下降
C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b 处，试纸先变红后褪色
D．
完全转化为
的电解总反应：
4．（2025·河北·高考真题）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料
再锂化的电化学装置，
其示意图如下：
已知：参比电极的作用是确定
再锂化为
的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的
是
A．
电极上发生的反应：
B．产生标准状况下
时，理论上可转化
的
C．再锂化过程中，
向
电极迁移
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D．电解过程中，阳极附近溶液pH 升高
5．（2024·广西·高考真题）某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。
放电时嵌入PbSe 中的Na 变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是
A．外电路通过1mol 电子时，理论上两电极质量变化的差值为23g
B．充电时，阳极电极反应为：
C．放电一段时间后，电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变
D．电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换
6．（2024·重庆·高考真题）我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料，可将
电催化转化为甲酸，
如图是电解装置示意图。下列说法正确的是
A．电解时电极N 上产生
B．电解时电极M 上发生氧化反应
C．阴、阳离子交换膜均有两种离子通过D．总反应为
7．（2024·贵州·高考真题）一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发
生反应：
，
。体系中
与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)
发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
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下列说法错误的是
A．该芬顿系统能量转化形式为太阳能
电能
化学能
B．阴极反应式为
C．光阳极每消耗
，体系中生成
D．
在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
8．（2024·广东·高考真题）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，
下列说法不正确的是
A．阳极反应：
B．阴极区溶液中
浓度逐渐升高
C．理论上每消耗
，阳极室溶液减少
D．理论上每消耗
，阴极室物质最多增加
9．（2024·甘肃·高考真题）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是
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A．电极1 的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B．电极2 是阴极，发生还原反应：
C．工作时
从多孔电极1 迁移到多孔电极2
D．理论上电源提供
能分解
10．（2024·浙江·高考真题）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下
图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：
下列说法正确的是
A．图1、图2 中，阳极材料本身均失去电子
B．图2 中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：
C．图2 中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D．图1、图2 中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
11．（2024·江苏·高考真题）实验室进行铁钉镀锌实验。下列相关原理、装置及操作不正确的是
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A
B
C
D
配制
溶液
铁钉除油污
铁钉除锈
铁钉镀锌
A．A
B．B
C．C
D．D
二、多选题
12．（2024·海南·高考真题）电解
溶液得到
，是早期制备
的重要步骤。某实验装置
如图所示。电解过程流出液b 中混有少量气泡。下列说法错误的是
A．电解过程中阴极区的
不断迁移到阳极区
B．图中a 代表
C．回路中通过
电子产生
D．
氧化成
的电极反应为
三、解答题
13．（2025·湖南·高考真题）在温和条件下，将
转化为
烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联
催化策略可将
高选择性合成
，该流程示意图如下：
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回答下列问题：
(1)电解池中电极M 与电源的 极相连。
(2)
放电生成
的电极反应式为 。
(3)在反应器中，发生如下反应：
反应i：
反应ii：
计算反应
的
，该反应 (填标号)。
A．高温自发 B．低温自发 C．高温低温均自发 D．高温低温均不自发
(4)一定温度下，
和
(体积比为
)按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器(入口压强为
)发生反应i 和ii．有
存在时，反应ii 的反应进程如图1 所示。随着x 的增加，
的转化率和
产物的选择性(选择性
)如图2 所示。
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根据图1，写出生成
的决速步反应式 ；
的选择性大于
的原因是 。
②结合图2，当
时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着x 的增大，
的转化率减小的原因是 ；当
时，该温度下反应ii 的
(保留两位小
数)。
14．（2025·上海·高考真题）(以下题目中的图片根据回忆所得信息结合文献资料重新整合所得，仅供参
考)
(1)钨作灯丝与_______性质有关(不定项)。
A．延展性
B．导电性
C．高熔点
D．
(2)钨有金属光泽的原因 (从微观角度解释)。
(3)
原子在晶胞中的_______位置。
A．顶点
B．棱上
C．面上
D．体心
(4)钨在周期表中的位置是_______。
A．第五周期第ⅡB 族B．第五周期第ⅣB 族C．第六周期第ⅡB 族D．第六周期第ⅥB 族
(5)根据价层电子对斥理论，
的价层电子对数是 。
(6)图晶胞
号O 原子，若晶胞仅含1 个完整
四面体，组成该四面体的O 编号是 。
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表格(各种矿石密度)。
(7)给出晶胞参数，求
并说明“重石头”俗名依据 。(有V 和M？)
电解制备
是光电陶瓷材料
已知
(8)写出电解的阳极方程式 。
(9)为获取高纯产物，制备时需要不断通入
的原因 。
15．（2025·浙江·高考真题）二甲胺[(CH3)2NH]、N，N-二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工
原料。请回答：
(1)用氨和甲醇在闭容器中合成二甲胺，反应方程式如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
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Ⅲ．
可改变甲醇平衡转化率的因素是_______。
A．温度
B．投料比[n(NH3):n(CH3OH)]
C．压强D．催化剂
(2)25℃下，(CH3)2NH·H2O 的电离常数为Kb，-lgKb=3.2，则1mol/L[(CH3)2NH2] +Cl-水溶液的pH=
。
(3)在[(CH3)2NH2] +Cl-的有机溶液中电化学还原CO2制备HCON(CH3)2阴极上生成HCON(CH3)2的电极反应
方程式是 。
(4)上述电化学方法产率不高，工业中常用如下反应生产HCON(CH3)2：
。某条件下反应自发且熵减，则反应在该条件下
0(填
“>”、“<”或“=”)。
(5)有研究采用CO2、H2和(CH3)2NH 催化反应制备HCON(CH3)2。在恒温密闭容器中，投料比
，催化剂M 足量。反应方程式如下：
Ⅳ．
V．
三种物质的物质的量百分比随反应时间变化如图所示。
(例：HCOOH 的物质的量百分比
①请解释HCOOH 的物质的量百分比随反应时间变化的原因(不考虑催化剂M 活性降低或失活) 。
②若用SiH4代替H2作为氢源与CO2反应生成HCOOH，可以降低反应所需温度。请从化学键角度解释原
因 。
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