文档文本内容
3-6 电解应用——无机物制备
呈现形式：通常以“电解池装置图 + 反应流程”为背景，结合文字描述与图像信息，多为单选题。
考查载体：电解法制备无机物（如H₂、NH₃、有机物转化、金属提取等）。
图像特点：常包含电极材料、离子交换膜、电解质溶液、产物收集装置等。
设问方式：围绕电极反应、离子迁移、物质变化、定量计算、装置分析等方面展开。
考查维度
具体内容
考查方式举例
知识层面
电解池构成、电极反应书写、离子迁移方向、离子
交换膜类型、电解计算
判断电极反应式正误、离子移动
方向
能力层面
图像分析能力、信息提取与整合能力、定量计算能
力、逻辑推理能力
结合装置图分析反应过程、计算
物质变化量
思维层面
将理论电解知识应用于真实工业情境，理解技术改
进（如膜技术）对反应的影响
分析“无氯气生成”“KOH 浓度
不变”等条件的意义
第一步 识别电解池结构
确定电源正负极 → 判断阴、阳极。
观察电极材料、电解质组成、离子交换膜类型。
第二步 写出电极反应式
阳极：失电子，发生氧化反应（注意活泼电极是否参与反应）。
阴极：得电子，发生还原反应（注意H⁺、金属离子、水等的放电顺序）。
第三步 分析离子移动与物料变化
根据电极反应判断离子增减，确定离子交换膜类型（阳离子膜、阴离子膜）。
结合“浓度不变”“补水速率”等条件进行物料守恒计算。
步骤4：整合信息，逐项判断选项
将选项与步骤2、3 的结论对照，注意“陷阱”（如电极材料参与反应、膜类型误判等）。
1.
电解池构成：电源、电极、电解质、离子交换膜（可选）。
2.
电极反应规律：
o
阳极：活泼金属电极 → 金属溶解；惰性电极 → 阴离子放电（S²⁻ > I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > OH⁻ > 含
氧酸根）。
o
阴极：阳离子放电（Ag⁺ > Cu²⁺ > H⁺ > …）。
3.
离子交换膜类型：
o
阳离子膜：只允许阳离子通过（如H⁺、Na⁺）。
o
阴离子膜：只允许阴离子通过（如OH⁻、Cl⁻）。
4.
电解计算关系：
o
电子守恒：n(e−)=n(产物)×变价数。
o
物料守恒：电解质浓度变化、气体生成速率与补水速率关联。
易错点
错因分析
应对策略
电极反应书写电荷不
守恒
忽略介质（H⁺、OH⁻、H₂O）参与反应
写后检查原子、电荷是否守恒
离子交换膜类型判断
错误
未分析电极区离子增减趋势
先写出电极反应，再判断离子移
动方向
忽略电极材料参与反
应
误以为所有电极均为惰性电极
注意题干提示（如“ Pt 电极”
“Ag 电极”）
计算速率时单位混淆
未统一物质的量与质量、体积单位
明确速率单位（如 mol/s、g/s）
图像信息提取不全
未注意“PTFE 膜”“固体氧化物电解
质”等特殊结构
图文结合，标注关键信息
【典例】
【审题】
1．（2023·湖北·高考真题）我国科学家设计如图所示的电解
池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作
时阳极无
生成且KOH 溶液的浓度不变，电解生成氢
气的速率为
。下列说法错误的是
A．b 电极反应式为
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE 膜
D．海水为电解池补水的速率为
【答案】D
【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a 电极
与电源正极相连，为电解池的阳极，b 电极与电源负极相
连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，
阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O
2H2↑+O2↑，据此解答。
A．b 电极反应式为b 电极为阴极，发生还原反应，电极反应
为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A 正确；
B．该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH 浓度不变，阳极发生
的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度
不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极
室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B 正确；
C．电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可
穿过PTFE 膜，为电解池补水，故C 正确；
D．由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生
1.
提取关键信息：
o
“阳极无Cl₂ 生成且KOH 浓度不
变” → 暗示阳极反应是OH⁻放
电，不是Cl⁻放电。
o
“海水直接制备氢气” → 阴极
反应是水得电子生成H₂ 和
OH⁻。
2.
图文结合：
o
a 接电源正极 → 阳极；b 接负极
→ 阴极。
o
PTFE 膜：允许水分子通过。
3.
逐项分析：
o
A：阴极反应式正确。
o
B：阳极消耗OH⁻，阴极生成
OH⁻，为保持浓度不变，OH⁻需
向阳极移动 → 阴离子膜。
o
C：PTFE 膜允许水通过，正确。
o
D ：生成1 mol H₂ 消耗1 mol
H₂O，补水速率 = 生成H₂ 速率
→ 选项错误。
思维要点：
“KOH 浓度不变”是判断膜类型的关
键条件。
电解水制H₂ 的总反应是2H₂O → 2H₂
+ O₂，补水速率与H₂ 生成速率一
致。
成H2的速率为
，则补水的速率也应是
，故D 错误；
答案选D。
1．（2022·海南·高考真题）一种采用
和
为原料制备
的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是
A．在b 电极上，
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
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，据此分析解答；
A．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．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．改变
工作电源的电压，电流强度发生改变，反应速率也会改变，C 错误；D．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；答案选A。
2．（2022·湖北·高考真题）含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备
，过程如图
所示(
为甲基)。下列说法正确的是
A．生成
，理论上外电路需要转移
电子
B．阴极上的电极反应为：
C．在电解过程中
向铂电极移动
D．电解产生的
中的氢元素来自于
【答案】D
【解析】A．石墨电极发生反应的物质：P4→
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：
，则生成
，理论上外电路需要
转移
电子，A 错误；B．阴极上发生还原反应，应该得电子，
为阳极发
生的反应， B 错误；C．石墨电极：P4→
发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，
应
该向阳极移动，即移向石墨电极，C 错误；D．由所给图示可知HCN 在阴极放电，产生
和
，
而HCN 中的H 来自
，则电解产生的
中的氢元素来自于
，D 正确；故选D。
3．（2021·广东·高考真题）钴(
)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
均增大
B．生成
，Ⅰ室溶液质量理论上减少
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：
【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．由分析可知，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．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．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．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。
4．（2021·湖北·高考真题）Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的
原理如图所示。下列说法错误的是
A．电解时只允许H+通过离子交换膜
B．生成O2和H2的质量比为8∶1
C．电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大
D．CrO3的生成反应为：Cr2O
+2H+=2CrO3+H2O
【答案】A
【解析】根据左侧电极上生成
，右侧电极上生成
，知左侧电极为阳极，发生反应：
，右侧电极为阴极，发生反应：
；由题意知，左室
中
随着
浓度增大转化为
，因此阳极生成的
不能通过
离子交换膜。A．由以上分析知，电解时通过离子交换膜的是
，A 项错误；B．根据各电极上转移
电子数相同，由阳极反应和阴极反应，知生成
和
的物质的量之比为1∶2，其质量比为8∶1，B
项正确；C．根据阴极反应知，电解一段时间后阴极区溶液
的浓度增大，C 项正确：D．电解过
程中阳极区
的浓度增大，
转化为
，D 项正确。故选A。
