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考点19 电解池
【基础过关】
1． H2O2和O3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H2O2和O3，产生
H2O2和O3的物质的量之比为5：1，下列说法错误的是( )
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O2+2e-+2H+=H2O2
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：2H2O-4e-=O2+4H+，3H2O-6e-=O3+6H+，
X 极是阴极，电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2；A 项， Y 是阳极，X 极是阴极，Y 电极电势比X 电极高，
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O2+2e-+2H+=H2O2，C 正确；D 项，Y 极还可能发生的电极反应式为3H2O-6e-=O3+6H+，则H2O2
和O3的物质的量之比为3：1，故应有其他副反应生成H2O2，才会有5：1，D 正确；故选A。
2．(2023·广东省佛山市二模)过硫酸铵[(NH4)2S2O8]可用作氧化剂、漂白剂。利用电解法在两极分别生
产过硫酸铵和过氧化氢的装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．a 为外接电源的负极
B．电解总反应：O2+2H++2SO4
2-
H2O2+S2O8
2-
1
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C．阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代
D．电解池工作时，I 室溶液质量理论上逐渐减小
【答案】C
【解析】S 元素化合价由＋6 价升高为＋7 价，化合价升高被氧化，故右侧Pt 电极为阳极，b 为外接电
源正极，a 为外接电源负极，左侧Pt 电极为阴极。A 项，a 为外接电源的负极，A 正确；B 项，阴极氧气被
还原，阳极硫酸根被氧化，电解总反应正确，B 正确；C 项，根据阳极产物可知，反应需要消耗硫酸根，
阴离子交换膜不可用阳离子交换膜替代，C 错误；D 项，电解池工作时，I 室溶液中氢离子移向阴极，硫酸
根移向阳极，消耗硫酸，I 室溶液质量理论上逐渐减小，D 正确；故选C。
3．(2023·浙江省杭州地区(含周边)重点中学高三联考化)科学家利用多晶铜高效催化电解CO2制乙烯，
原理如图所示。已知：电解前后电解液浓度几乎不变。下列说法正确的是( )
A．铂电极为阳极，产生的气体是O2和CO2
B．铜电极的电极反应式为2CO2+12HCO3
-+12e-=C2H4+12CO3
2-+4H2O
C．通电过程中，溶液中HCO3
-通过阴离子交换膜向右槽移动
D．当电路中通过0.6 mol 电子时，理论上能产生C2H41.12L
【答案】A
【解析】该电解池的总反应方程式为2CO2+2H2O=C2H4+3O2，铜电极为阴极，该电极的电极方程式为
14CO2+8H2O+12e-=C2H4+12HCO3
-，铂电极为阳极，该电极的电极方程式为12HCO3
--12e-
=12CO2↑+3O2↑+6H2O。A 项，铂电极为阳极，产生的气体是O2和CO2，故A 正确；B 项，铜电极的电极方
程式为14CO2+8H2O+12e-=C2H4+12HCO3
-，故B 错误；C 项，HCO3
-在铂电极发生反应，并且电解前后电解
液浓度几乎不变，所以溶液中HCO3
-通过阴离子交换膜向左槽移动，故C 错误；D 项，由铜电极电极方程
式分析可知，当电路中通过0.6 mol 电子时，理论上能产生0.05mol C2H4，在标况下，0.05molC2H4的体积
为1.12L，该题目没有说明条件为标况，故D 错误；故选A。
4．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NH3的方案，主要包括电化学过
程和化学过程，如图所示。下列说法错误的是( )。
2
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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++O2+4H+=4Fe3++2H2O
C．电解总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O
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+，O2氧化亚铁离子，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，B 项正确；阳极区发生的反应为2NH3-6e-
=N2+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 NH3，
相当于1.7 g NH3，D 项错误。
5．电解尿素[CO(NH2)2]是一种能耗很低的制氢方法，其工作原理如图所示，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(NH2)2 + 8 OH- -6e-→ CO3
2- + N2↑+ 6H2O
D．总反应的离子方程式为：CO(NH2)2+2OH-
N2↑+3H2↑+CO3
2-
【答案】B
【解析】b 电极连接外接电源的负极，水得电子生成H2，a 极作为阳极，尿素失去电子生成CO3
2- 和
N2。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
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(NH2)2 + 8 OH- -6e-→
CO3
2- + N2↑+ 6H2O，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
应的离子方程式为：CO(NH2)2+2OH-
N2↑+3H2↑+CO3
2-，D 正确；故选B。
6．(2023·浙江省金、丽、衢十二校高三二模)微生物电解池(MEC)是近年来快速发展的一种生物制氢技
3
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术。其中一种实验装置如图所示。若以葡萄糖为底物，下列说法不正确的是( )
A．膜是阴离子交换膜
B．电极
为阴极，发生还原反应
C．阳极的电极反应：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+
D．电极
和电极
附近溶液的pH 不同
【答案】A
【解析】A 项，膜允许氢离子通过是阳离子交换膜，故A 错误；B 项，电极Y 上是氢离子得电子生成
氢气，是阴极，发生还原反应，故B 正确；C 项，阳极底物失去电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应：
C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+，故C 正确；D 项，电极X 附近溶液的pH 大于电极Y 附近溶液的pH，因
为两侧生成的氢离子都向Y 极移动，故D 正确；故选A。
7．用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯(C2HCl3)，进行水体修复的过程如图所示。H+、
O2、NO3
-等共存物的存在会影响水体修复效果。定义单位时间内ZVI 释放电子的物质的量为n t，其中用于
有效腐蚀的电子的物质的量为ne。下列说法错误的是( )
A．反应①②③④均在正极发生
B．④的电极反应式为NH4
++3H2O+8e-=NH4
++3H2O
C．单位时间内，三氯乙烯脱去a mol Cl 时ne =a mol
D．过程中有可能形成Fe(OH)3
【答案】C
【解析】A 项，由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知，反应①②③④均为化合价降低得
电子的反应，所以应在正极发生，故A 正确；B 项，由示意图及N 元素的化合价变化可写出如下转化NO3
-
4
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~8e-~ NH4
+，由于生成物中有NH4
+所以只能用H+和H2O 来配平该反应，所以 ④的电极反应式为NH4
+
+3H2O+8e-=NH4
++3H2O，故B 正确；C 项，三氯乙烯C2HCl3中C 原子化合价为+1 价，乙烯中C 原子化合
价为-2 价，1 mol C2HCl3转化为1 molC2H4时，得到6 mol 电子，脱去3 mol 氯原子，所以脱去a mol Cl 时ne
=2a mol，故C 错误；D 项，由修复过程示意图可知，生成的二价铁与氧气、氢氧根结合可能产生
Fe(OH)3，故D 正确；故选C。
8．对氨基苯甲酸(
)是一种用途广泛的化工产品和医药中间体，以对硝基苯甲酸(
)为原料，采用电解法合成对氨基苯甲酸的装置如图。下列说法不正确的是( )
A．电子由金属阳极DSA 经导线流入直流电源
B．阴极的主要电极反应式为
C．每转移1 mol e－时，阳极电解质溶液的质量减少9g
D．反应结束后阳极区pH 增大
【答案】D
【解析】A 项，该电解池右侧为阳极，失电子发生氧化反应，则电子由金属阳极DSA 经导线流入直流
电源，故A 正确； B 项，阴极得电子发生还原反应生成氨基苯甲酸，则阴极的主要电极反应式为
+6e-+6H+→
+2H2O，故B 正确； C 项，阳极发生反应2H2O-4e-
=O2↑+ 4H+，氢离子移动向阴极，当转移4mole－时，阳极电解质溶液减少2mol 水，则每转移1mole－时，阳
极电解质溶液减少0.5mol 水，质量为9g，故C 正确；D 项，阳极发生反应2H2O-4e-=O2↑+ 4H+，氢离子移
动向阴极，则反应结束后阳极区硫酸浓度会增大，pH 减小，故D 错误；故选A。
9．(2023·浙江省宁波市高三下学期高考模拟)一种用于发动机SCR 系统的电解尿素(H2NCONH2)混合装
置(X、Y 为石墨电极，隔膜仅阻止气体通过)如图，下列说法不正确的是( )
5
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A．装置工作时，电子由Y 极流入，X 极流出
B．Y 极发生还原反应
C．X 极的电极反应式为H2NCONH2+8OH--6e- = N2↑+CO3
2-+6H2O
D．若用铅酸蓄电池为电源，理论上消耗49 g H2SO4时，此装置中有0.5mol H2生成
【答案】D
【解析】该电池反应时中，氮元素化合价由-3 价变为0 价，H 元素化合价由+1 价变为0 价，所以生成
氮气的电极X 是阳极，生成氢气的电极Y 是阴极，阳极反应式为H2NCONH2+8OH--6e- = N2↑+CO3
2-+6H2O，
阴极反应式为2H2O+2e-═H2↑+2OH-。A 项，该装置为电解池，由分析可知电极X 是阳极，Y 是阴极，阳极
与原电池中正极相连，阴极与负极相连，由电子由负极流向正极，则电子由Y 极流入，X 极流出，故A 正
确；B 项，Y 为阴极得电子发生还原反应，阴极反应式为2H2O+2e-═H2↑+2OH-，故B 正确；C 项，该电池
反应时中，氮元素化合价由-3 价变为0 价，H 元素化合价由+1 价变为0 价，X 是阳极，阳极反应式为
H2NCONH2+8OH--6e- = N2↑+CO3
2-+6H2O，故C 正确；D 项，铅酸蓄电池的总反应为
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，每消耗2mol H2SO4转移2mol 电子，理论上消耗49 g H2SO4即物质的量为
，转移0.5mol 电子，由2H2O+2e-═H2↑+2OH-，可知有0.25mol H2生成，故D 错误；
故选D。
10．(2023·安徽安庆市二模)氯气是一种重要的工业原料，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工艺方案，如图所示。下列说法正确的是( )
6
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A．A 电极发生还原反应O2+4e-+4H+=2H2O
B．电极B 与外接电源的负极相连
C．电解时，电流经电极B、电解质溶液流向电极A
D．当有2mol 电子转移时，两室溶液中H+数目理论上相差4NA
【答案】C
【解析】由图分析，B 极Cl-进入变为Cl2反应为2Cl--2e-=Cl2↑，发生氧化反应，为电解池的阳极与电源
正极相连。A 为电解池的阴极发生还原反应，Fe3+变为Fe2+，Fe2+再经O2氧化变回Fe3+。A 项，从图看在A
极上发生反应的为Fe3+变为Fe2+，电极反应为Fe3++e-=Fe2+，A 项错误；B 项，电极B 为电解池的阳极，与
电源正极相连，B 项错误；C 项，电流从正极流出经B，再由电解质流经电极A，再到负极，C 项正确；D
项，A 极区发生的反应为4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+，该反应中每转移2mol 电子需要消耗2molH+。同时，
电解池工作时，每转移2mol 电子，2molH+从B 极经膜流向A 极，即A 极H+没有发生变化。而B 极H+由于
移走而减少了2mol，所以两极H+差为2NA，故D 项错误；故选C。
11．(2023· 浙江省温州市高三第三次模拟适应性考试)通过NO 协同耦合反应，实现了NO 的电催化歧
化，并同时合成了双氮产物(NH3和硝酸盐)是实现可持续固氮的一种极具潜力的方法，装置如图。下列说
法正确的是( )
A．电解液E 为阳极电解液，呈酸性
7
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B．电极B 的电极反应：NO+2H2O-3e-= HNO3
-+3H+
C．中间层的OH-、
分别透过选择性离子膜向A、B 极迁移
D．若电解一段时间后，取两极所有产物于溶液中反应，可得硝酸盐和硝酸
【答案】D
【解析】由图可知，A 极氮元素价态降低得电子，故A 极为阴极，电极反应式为NO+5H++5e-
=NH3+H2O，B 极为阳极，电极反应式为NO+2H2O-3e-=NO3
-+4H+。A 项，根据以上分析，A 极为阴极，电
极反应式为NO+5H++5e-=NH3+H2O，则电解液E 为阴极电解液，呈酸性，故A 错误；B 项，B 极为阳极，
电极反应式为NO+2H2O-3e-= NO3
-+4H+，故B 错误；C 项，由两极反应式可知，阳极区产生氢离子，阴极
区消耗氢离子，故中间层的OH-、H+分别透过选择性离子膜向B、A 极迁移，故C 错误；D 项，由图可知，
A 极NO→NH3～5e-，B 极NO→NO3
-～3e-，根据电子得失守恒，电解一段时间后，取两极所有产物于溶液
中反应，可得硝酸盐和硝酸，故D 正确；故选D。
12．(2023· 浙江省浙南名校联盟高三第二次联考)利用电解池原理可将CO2转化为燃料或者化学品。下
图通过将CO2与辛胺反应耦合，实现了两电极体系中产物的高选择性合成。
下列说法正确的是( )
A．装置中b 电极为阴极，发生还原反应
B．电极a 的电极反应可能为：CO2+H2O+2e- =HCOO-+OH-
C．中间的离子交换膜一定是质子交换膜
D．电解过程中，a、b 两极反应物物质的量之比为2∶1
【答案】B
【解析】利用电解池原理可将CO2转化为燃料或者化学品，反应过程中碳元素的化合价降低，得到电
子，则a 极为阴极，CO2转化为燃料或者化学品，b 极为阳极，辛胺转化为辛氰。A 项，装置中b 电极为阳
极，失去电子，发生氧化反应，故A 错误；B 项，电极a 为阴极，电极反应可能为：：CO2+H2O+2e-
=HCOO-+OH-，故B 正确；C 项，若电解液中性时，中间的离子交换膜是质子交换膜，若电解液碱性时，
中间的离子交换膜是阴离子交换膜，故C 错误；D 项，电解过程中，a 极CO2转化为燃料或者化学品，b 极
辛胺转化为辛氰，由于电极a 的产物不确定，则反应物物质的量之比不确定，故D 错误；故选B。
13．近期，天津大学化学团队以CO2与辛胺为原料实现了甲酸和辛腈的高选择性合成，装置工作原理
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如图。下列说法不正确的是( )
A．Ni2P 电极与电源正极相连
B．在In/In2O3-x电极上发生的反应为：CO2+H2O+2e-=HCOO-+OH-
C．In/In2O3-x电极上可能有副产物H2生成
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CO2+H2O+2e-=HCOO-
+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，Ni2P 电极与电源负极相连，A
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H2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
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。
14．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( )
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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。
15．中科院最新研发出的以KOH 溶液为电解液， CoP 和Ni2P 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，Ni2P 极应连接铅蓄电池的Pb 极
C．CoP 极的电极反应式为C6H5NO2+ 6e- + 4H2O = C6H5NH2+ 6OH-
D．电解液可换成稀硫酸溶液
【答案】C
【解析】Ni2P 电极C6H12O6变为CO3
2-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
CoP 这一极为阴极，与电源的负极相连。阴极的反应为C6H5NO2+ 6e- + 4H2O = C6H5NH2+ 6OH-，阳极反应
为C6H12O6- 24e- + 36OH-=6CO3
2-+24H2O。A 项，根据电极反应阳极区消耗OH-导致pH 降低，A 项错误；B
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C6H5NO2+ 6e- + 4H2O
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= C6H5NH2+ 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
也无法产生CO3
2-，D 项错误；故选C。
16．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H2、C 为NaOH
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+Cl2↑
【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H2；水银电解室中
发生总反应的离子方程式为： 2Na++2Cl-+2nHg
2Na·nHg+Cl2↑。A 项，水银电解室消耗NaCl，失电子
生成氯气，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，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
被消耗，得电子生成b 气体H2，水银法阴极的电极反应式为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-，C 为NaOH，故B 正
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+Cl2↑，故D 正确；故选A。
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17．(2023·安徽省高三模拟)乙醛酸(OHCCOOH)是非常重要的化工产品，利用双极膜(由阴离子交换膜
和阳离子交换膜组成，双极膜中间层中的水解离成H+和OH-，并在直流电场作用下，分别向两极迁移)技术
电解制备乙醛酸的装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．M 为电源的负极
B．双极膜b 为阴离子交换膜
C．电路中转移2mole-，最多可得到1molOHCCOOH
D．Pb 电极反应式为HOOCCOOH+2H++2e-=OHCCOOH+H2O
【答案】C
【解析】如图电解池，乙二酸转化为乙醛酸发生还原反应，故铅电极为阴极，反应为：HOOC-
COOH+2e-+2H+=HOOC-CHO+H2O，石墨极为阳极，反应为：2Br--2e-=Br2，H+移向铅电极，OH-移向石墨极。
A 项，铅电极为阴极，M 为电源的负极，A 正确；B 项，H+移向铅电极，OH-移向石墨极，故双极膜b 为阴
离子交换膜，B 正确；C 项，设：阴极区生成乙醛酸为x，阳极区生成乙醛酸为y，则x+y=1mol，根据阴
极反应HOOC-COOH+2e-+2H+=HOOC-CHO+H2O，阴极区生成的乙醛酸与得电子数之比为1：2，故阴极区
得电子物质的量为2x，阳极区反应：OHC-CHO+Br2+2OH-=HOOC-CHO+H2O+2Br-，生成的乙醛酸与消耗
的Br2之比为1：1，根据阳极反应2Br--2e-=Br2，阳极区生成的乙醛酸与阳极区失电子数之比为1：2，故阳
极区失电子物质的量为2y，根据得失电子守恒，2x=2y，x=y=0.5mol，故制得1mol 乙醛酸理论上外电路中
迁移电子的物质的量=2×0.5mol=1mol ，C 错误；D 项，Pb 电极反应式为HOOCCOOH+2H++2e-
=OHCCOOH+H2O，D 正确；故选C。
18．(2023·浙江省宁波市镇海中学选考模拟)生活污水中的氮和磷主要以铵盐和磷酸盐形式存在，可用
电解法从溶液中去除，电解装置如图1，除氮的原理如图2，除磷的原理是利用Fe2+将PO4
3-转化为
Fe3(PO4)2沉淀。图3 为某含Cl-污水在氮磷联合脱除过程中溶液pH 变化。
12
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下列说法不正确的是( )
A．产生
的主要过程是：Fe-2e-=Fe2+
B．除磷时阴极产物主要是H2
C．脱氮过程中阳极主要发生的反应为2NH4
+-6e-═N2↑+8H+
D．在0-20min 时脱除的元素是氮元素
【答案】C
【解析】A 项，由题干图1 所示信息可知，当铁电极与电源正极相连作阳极时，即可产生Fe2+，该主
要过程的电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故A 正确；B 项，除磷时，Fe 作阳极，石墨作阴极，电极反应式为
2H++2e-=H2↑，除磷时阴极产物是H2，故B 正确；C 项，脱氮过程中产生N2和HClO，故脱氮过程中阳极主
要发生的反应为8ClO-+2NH4
+-6e-═N2↑+8HClO，故C 错误；D 项，根据图3 中0～20min 溶液pH 的变化可
知，脱除的元素是氮元素，故D 正确；故选C。
19．(2023·山西省晋中市高三三模)ClO2是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂，常用于自来水的消毒。
工业上通过惰性电极电解NH4Cl 和HCl 溶液来制备ClO2，其原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．b 与电源的正极连接，在b 极区流出的Y 溶液为稀盐酸
B．当有0.3mol 阴离子通过离子交换膜时，ClO2发生器中产生1.12LNH3
C．a 电极发生的电极反应为NH4
+ -6e-+3Cl-=NCl3+4H+
D．每生成1 mol ClO2，b 极区溶液质量减少1 g
【答案】C
【解析】根据图示装置分析可知，左侧为电解池，a 极NH4Cl 中NH4
+失去电子生成NCl3，电极反应式
为NH4
+-6e-+3Cl-=NCl3+4H+，则a 为阳极，b 为阴极，阴极反应式为2H++2e-=H2↑，阴极区Cl-通过阴离子交
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换膜移向阳极区，则Y 溶液为稀盐酸；a 极生成的NCl3进入右侧的二氧化氯发生器中，与NaClO2反应生
成ClO2和NH3，其化学方程式为NCl3+6NaClO2+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH。A 项，b 极为电解池
的阴极，其与电源的负极连接，A 错误；B 项，未指明NH3所处状况，无法计算产生NH3的体积，B 错误；
C 项，a 极为电解池的阳极，电极反应式为NH4
+-6e-+3Cl-=NCl3+4H+，C 正确；D 项，二氧化氯发生器中发
生反应NCl3+6NaClO2+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH，则每生成1 mol ClO2，消耗
molNCl3，由a 极
电极反应式NH4
+-6e-+3Cl-=NCl3+4H+知，反应转移1mol 电子，则由b 极电极反应式可知，b 极产生
0.5molH2，同时有1molCl-移向阳极区，因此b 极区溶液质量减少0.5mol×2g/mol+1mol×35.5g/mol=36.5g，D
错误； 故选C。
【能力提升】
20．(2023·吉林省长春市三模)羟基自由基
具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的
有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基
处理含苯酚废水和含甲醛废水，
原理如图所示。已知：双极膜中间层中的H2O 解离为
和OH-。下列说法错误的是( )
A．M 极为阴极，电极反应式：
B．双极膜中H2O 解离出的OH-透过膜a 向N 极移动
C．每处理
甲醛，理论上有
透过膜b
D．通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6∶7
【答案】C
【解析】A 项，M 电极通入O2，发生反应生成自由基
，反应式为：
，M 作
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阴极，A 正确；B 项，N 为阳极，电解时阴离子向阳极移动，所以OH-透过膜a 向N 极移动，B 正确；C 项，
甲醛与
反应生成CO2 的反应：
，6.0 g 甲醛为0. 2mol ，有
0.8molH+，透过膜b，C 错误；D 项，1mol 甲醛生成CO2转移4mol e-，苯酚与
反应生成CO2的反应为：
1mol C6H6O 转移28 mol e-，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6∶7，D 正确； 故选C。
21．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：
+BrO3
-+OH-=HOCH2(CHOH)4COO-+Br-+H2O
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-+3H2O+6e-=BrO3
-+6H+，在阳极区溴酸根和葡萄糖反应生成葡萄糖
酸盐和溴离子，离子反应为：3
+ BrO3
-+3OH-=3HOCH2(CHOH)4COO-+Br-+3H2O，1mol 溴酸
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
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+BrO3
-+3OH-=3HOCH2(CHOH)4COO-+Br-+3H2O，C 错误；D 项，阴极区发生的反应为葡萄
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。
22．(2023·安徽省合肥市高三模拟)近年来，锂介导的氮还原已被证明是一种有前途的电化学合成氨的
方法，其电合成氨装置如图所示，下列说法错误的是( )
A．电极A 的电势高于电极B
B．阴极电极反应式为N2+2Li++4H++6e—=2LiNH2
C．由图可知该装置反应前后，理论上乙醇的浓度不变
D．理论上若电解液传导6molH+，最多生成标准状况下33.6LNH3
【答案】D
【解析】由图可知，通入氢气的电极A 为阳极，氢气在阳极失去电子发生还原反应生成氢离子，氢离
子与EtO—离子反应生成EtOH，EtOH 解离出氢离子和EtO—离子，通入氮气的电极B 为阴极，锂离子在阴
极得到电子生成锂，锂与氮气和EtOH 解离出的氢离子反应生成氨基锂，氨基锂与氢离子反应生成锂离子
和氨气，则阴极的电极反应式为N2+2Li++4H++6e—=2LiNH2，电解的总反应方程式为N2+3H2
2NH3。A
项，通入氢气的电极A 为阳极，通入氮气的电极B 为阴极，则电极A 的电势高于电极B，故A 正确；B 项，
阴极的电极反应式为N2+2Li++4H++6e—=2LiNH2，故B 正确；C 项，电解的总反应方程式为N2+3H2
2NH3，则该装置反应前后，理论上乙醇的浓度不变，故C 正确；D 项，阴极的电极反应式为N2+2Li++4H+
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+6e—=2LiNH2，则放电时4mol 氢离子参与放电生成2mol 氨基锂，2mol 氢离子与氨基锂生成2mol 氨气，则
理论上若电解液传导6mol 氢离子，生成标准状况下氨气的体积为2mol×22.4L/mol=44.8L，故D 错误；故
选D。
23．(2023·江西省鹰潭市高三二模)为探究电解过程中溶液pH 的变化。装置、所得数据结果如图所示。
电解过程中，充分搅拌使溶液均匀，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是( )
A．0-t1时：4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3，t1-t2时：2H2O
2H2↑+O2↑
B．若进行到t2时刻共有0.224L 气体(标况下)产生，则外电路有0.04mol 电子通过
C．若使用氢氧燃料电池为电源，t1时，理论上负极消耗的气体物质的量为0.005mol
D．电解到t1时刻，加入1.16gAg2O 可使溶液复原
【答案】B
【解析】A 项，银离子氧化性大于氢离子的氧化性，所以溶液中银离子先被还原，水电离出的OH-被
氧化生成氧气，0-t1时：4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3，当银离子被电解完，水电离出来的氢离子被
还原生成氢气，t1-t2时：2H2O
2H2↑+O2↑，故A 正确；B 项，进行到t1时银离子被完全还原，溶液的pH
为1，硝酸银溶液中
，
，由反应得消耗
电
子转移0.01mol，设此过程生成氧气的物质的量为n(O2)，
，
，
，
，t1- t2电解水生成的气体体积为
0.224L-0.056L=0.168L，其中氧气和氢气体积比为1：2，电解水生成的氧气体积为0.056L，氧气的物质的
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量为
，电子转移0.01mol，共计电子转移0.02mol，故B 错误；C 项，若使
用氢氧燃料电池为电源，氢气与通过电子的关系为：H2~2e- ，t1时，电子转移0.01mol，理论上负极消耗的
氢气物质的量为0.005mol，故C 正确；D 项，电解到t1时刻，生成了0.01mol 的银和0.025mol 氧气，
0.01mol 硝酸，加入1.16gAg2O 其物质的量为
，0.005molAg2O 与0.01mol 硝酸恰好完全
反应生成0.01mol 硝酸银和0.005mol 水，可使溶液复原，故D 正确；故选B。
24．Ⅰ.氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过
，在此工艺
中，物料传输和转化关系如图，其中电极未标出，所用离子交换膜只允许阳离子通过。
(1)分析比较图示中
与
的大小：
___________
(填“＞”“＜”或“=”)。
(2)写出燃料电池B 中的正极的电极反应：___________。
(3)图中Y 是___________(填化学式)，若电解产生
(标准状况)该物质，则至少转移电子
___________
；X 元素的基态原子的电子排布式为___________。
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Ⅱ．某实验小组同学利用如图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。
(4)甲池装置为___________(填“原电池”或“电解池”)。
(5)甲池反应前两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差14 g，导线中通过___________ mol 电
子。
(6)实验过程中，甲池左侧烧杯中NO3
-的浓度___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(7)若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中
加入___________。(填化学式)
【答案】(1)＜ (2)O2＋4e-＋2H2O=4OH-
(3)H2 1 1s22s22p63s23p5
(4)原电池 (5)0.1 (6)增大 (7)Ag2O 或Ag2CO3
【解析】(1)燃料电池中，通入Y 气体的电极为负极，电解饱和食盐水生成的Y 为氢气，X 为Cl2，由
于燃料电池正极发生O2+4e-+2H2O＝4OH-，燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧
气得到电子产生OH-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%＜b%；(2)燃料电池B 中的正极是氧气得到
电子，电极反应为O2+4e-+2H2O＝4OH-。(3)根据以上分析可知图中Y 是H2，若电解产生11.2L(标准状况)
该物质，氢气的物质的量是0.5mol，则至少转移电子1.0mol；X 是氯气，其中氯元素的基态原子的电子排
布式为。(4)甲池装置是铜和银构成的原电池，即装置为原电池。(5)甲池反应前两电极质量相等，一段时间
后，两电极质量相差14 g，设消耗铜的物质的量是xmol，则同时生成银的物质的量是2xmol，则有
64x+108×2x＝14，解得x＝0.05，所以导线中通过0.05mol×2＝0.1mol 电子。(6)原电池中阴离子向负极移动，
则实验过程中硝酸根离子移向左池，甲池左侧烧杯中NO3
-的浓度增大。(7)若乙池中溶液为足量的硝酸银溶
液，惰性电极电解硝酸银溶液生成硝酸、氧气和银，因此工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，
可向溶液中加入Ag2O 或Ag2CO3。
25．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++2P2O7
4-
[Cu(P2O7)2]6- K=1×109
②Cu+在溶液中不稳定，容易发生歧化。
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【实验设计】用CuSO4·5H2O、Na4P2O7·10H2O(焦磷酸钠)、添加剂配制一定浓度的电镀液，分别用纯
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CuSO4溶液，以下仪器不需要用到的是_______(填仪器名称)。
(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(Na2CO3溶液)
(3) [Cu(P2O7)2]6- +2e- = Cu+2P2O7
4-
(4)5.6×10-5
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(5) pH=3 酸性强H+放电产生氢气，pH=10 碱性强易生成Cu(OH)2沉淀均影响镀件上铜的沉积
(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++2H2O=Cu2O+2H+或2Cu++2OH-=Cu2O+H2O 或2Cu+=Cu+Cu2+
【解析】(1)配制一定体积40g/L 的CuSO4溶液，需要用托盘天平称取一定质量的硫酸铜固体，需要量
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(Na2CO3溶液)清洗；(3)电镀时阴极上析出
单质铜，主要的电极反应式为：[Cu(P2O7)2]6- +2e- = Cu+2P2O7
4- ；(4)实验3 中，铜镀层的沉积速率v(Cu)=
；(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)2沉淀均影响镀件上铜的沉积；(6)铜离子
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++2H2O=Cu2O+2H+或2Cu++2OH-=Cu2O+H2O 或2Cu+=Cu+Cu2+。
26．(2023·江苏省盐城市高三模拟)电催化还原CO2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CO2的装置示意图如图-1 所示。
控制其他条件相同，将一定量的CO2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。
①电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是 。
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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
13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是 。
(2)一种铜基复合电极材料Au/Cu2O 的制备方法：将一定量Cu2O 分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶
液中逐滴滴加HAuCl4 (一种强酸)溶液，搅拌一段时间后离心分离，得Au/Cu2O，溶液呈蓝色。写出Cu2O
还原HAuCl4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。
①X 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CO2的优点是 。
【答案】(1)使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生(减少氢离子在阴极上放电的几率)，
提高含碳化合物的产率 2.8 为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料
(2)将一定量Cu2O 分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶液中逐滴滴加HAuCl4 (一种强酸)溶液，搅拌一
段时间后离心分离，溶液呈蓝色，说明生成铜离子。故Cu2O 还原HAuCl4的离子方程式：3Cu2O+6H+
+2AuCl4
-=2Au+6Cu2++8Cl-+3H2O。
(3)H++ e-
加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高了乙醇的选择性
【解析】(1)①电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是使阴极表面尽可能被CO2附着，减
少析氢反应的发生(减少氢离子在阴极上放电的几率)，提高含碳化合物的产率。②控制电压为0.8V，产生
0.2mol 氢气和0.2mol 乙醇，根据电极反应2H++2e-=H2↑，2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O,故电解时转移电
子的物质的量为0.4+2.4=2.8mol。③科研小组利用
13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是为确定阴极上
生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料。(2)3Cu2O+6H++2AuCl4
-=2Au+6Cu2++8Cl-+3H2O；(3)从
过程分析，两步都与X 反应，上两个氢原子，故X 为氢离子和一个电子，则Y 处的图为
。从
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图-4 分析，与单纯的Cu 电极相比，利用Cu/La 复合电极材料电催化还原CO2的优点是加快了生成乙醇与
甲醛的速率，提高了乙醇的选择性。
23
