高中化學(xué)【電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能-電解】

電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能—電解

【目標(biāo)要求】了解電解池的工作原理，能設(shè)計簡單的電解池。

考點一電解的原理

r

1.電解和電解池

(1)電解：在電流作用下,電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。

(2)電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。

(3)電解池的構(gòu)成

①有與電遮相連的兩個電極。

②電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))0

③形成閉合回路。

2.電解池的工作原理

(以惰性電極電解CuCb溶液為例)

總反應(yīng)離子方程式：Cu2++2CrJ雪Cu+C12to

特別提醒：電子和離子的移動遵循“電子不下水，離子不上線”。

3.陰陽兩極上放電順序

(1)陰極：(與電極材料無關(guān))。氧化性強的先放電，放電順序：

―、Na\Mg2\Alu,Zn2\Fe2*.Sn2\Pb2\H*.Cu2*、Fe"、Ag，

放電由難到易

(2)陽極：若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。

若是惰性電極作陽極，放電順序為

S2,I,Br,CI,OH

注意①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子

放電。②最常用、最重要的放電順序為陽極：Cr>OH-：陰極：Ag+>Cu2+>H+?③電解水溶

液時，K+?AG+不可能在陰極放電。

4.分析電解過程的思維程序

判斷：陰、陽極—明確陽極是惰性電極還是活潑電極

分析：電解質(zhì)溶—找全離子（包括水電離的H+和OH-）.

液的離子組成并按陰、陽離子分組

確定：放電離子—排出陰、陽離子在兩極的放電順序.確

或物質(zhì)定優(yōu)先放電的微粒

1

寫出:電極反應(yīng)、―判斷電極產(chǎn)物，注意溶液的酸堿性、

電池反應(yīng)式產(chǎn)物的溶解性

—解答有關(guān)離子濃度、pH、電極產(chǎn)物量

解答問題

的變化，溶液的復(fù)原等問題

【理解應(yīng)用】

1.惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型

⑴電解水型

電解質(zhì)類型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度溶液pH電解質(zhì)溶液復(fù)原

含氧酸，如陰極：4H++44

減小

H2so4=2H2t

可溶性強堿，陽極：4OH—4e

增大增大加水

如NaOH

=O2t+2H2O

活潑金屬含氧總反應(yīng)式：2H2。普里

不變

酸鹽，如KNO

32H2f+O2t

⑵

電解質(zhì)溶電解質(zhì)溶

電解質(zhì)類型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式溶液pH

液濃度液復(fù)原

陰極：2H+2e-=H2t

陽極：2Cr-2e-=C12f

無氧酸，如HC1減小增大通入HC1

總反應(yīng)式：2HC1上上H2t+

Cl2t

陰極：Cu21+2e-^=Cu\

不活潑金屬無氧酸陽極：2C1~-2e-=C12t加CuCb固

減小

鹽，如CuCL總反應(yīng)式：CuCL曾與Cu+體

Cl21

⑶放出生堿型

電極反應(yīng)式及總

電解質(zhì)(水溶液)電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原

反應(yīng)式

陽極:2Cl~-2e~

=Cht

陰極:2H++2e-

活潑金屬的無氧酸

=H2t生成新電解質(zhì)增大通入HC1氣體

鹽(如Na。、KC1)

總反應(yīng)式：2Cr+

2H2O^-CI2t

+H2t+2OH

(4)放02生酸型

電解質(zhì)(水溶液)電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原

陽極：4OH—4e'=

不活潑金屬的2H2O+O2t

含氧酸鹽[如陰極：2Cu2,+4e-=加CuO或

生成新電解質(zhì)減小

CuSO4>2CuC11CO3

總反應(yīng)式：2C/++2H2O

CU(NO3)2]

+

-^-2CU+O2t+4H

2.根據(jù)金屬活動性順序表,Cu和稀H2s。4不反應(yīng)，怎樣根據(jù)電化學(xué)的原理實現(xiàn)Cu和稀H2sCM

反應(yīng)產(chǎn)生H2?

答案Cu作陽極，C作陰極，稀H2s04作電解質(zhì)溶液，通入直流電就可以實現(xiàn)該反應(yīng)。電解

反應(yīng)式為陽極：Cu—2e===Cu",陰極：2H+2e===H2t?？偡磻?yīng)式：Cu+2H+====Cu2+

+H2to

3.若用惰性電極電解CuS04溶液一段時間后，需加入98gCu(0H)2固體，才能使電解質(zhì)溶

液復(fù)原，則這段時間，整個電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為。

答案4以

解析方法一：98gCu(OH)2的物質(zhì)的量為1mol,相當(dāng)于電解了1mol的CuS04后，又電解

了1mol的水，所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA+2NA=4NA。

方法二：可以認為整個電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)與Cu(0H)2的O?一失電子數(shù)相等，共4必。

解題能力提升

題組一電解規(guī)律及電極產(chǎn)物的判斷

1.以石墨為電極，電解KI溶液（含有少量的酚酬和淀粉）。下列說法錯誤的是（）

A.陰極附近溶液呈紅色B.陰極逸出氣體

C.陽極附近溶液呈藍色D.溶液的pH變小

答案D

通電

解析以石墨為電極，電解KI溶液，發(fā)生的反應(yīng)為2K1+2H2O=2KOH+H2t+L（類似

于電解飽和食鹽水），陰極產(chǎn)物是H2和KOH,陽極產(chǎn)物是L。由于溶液中含有少量的酚酬和

淀粉，所以陽極附近的溶液會變藍（淀粉遇碘變藍），陰極附近的溶液會變紅（溶液呈堿性），A、

B、C正確；由于電解產(chǎn)物有KOH生成，所以溶液的pH逐漸增大，D錯誤。

2.用石墨作電極，電解稀Na2s04溶液的裝置如圖所示，通電后在石墨電極A和B附近分別

滴加一滴石蕊溶液。下列有關(guān)敘述正確的是（）

A.逸出氣體的體積：A電極VB電極

B.一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體

C.A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍色

D.電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性

答案D

解析sor>0H-移向B電極，在B電極0H-放電，產(chǎn)生。2,B電極附近石

蕊溶液變紅，Na+、H*移向A電極，在A電極H*放電產(chǎn)生H2,A電極附近[OH[>[H+],

石蕊溶液變藍，C項錯誤、D項正確；A電極產(chǎn)生的氣體體積大于B電極，A項錯誤；兩種

氣體均為無色無味的氣體，B項錯誤。

題組二電子守恒在電化學(xué)計算中的應(yīng)用

3.以鉛蓄電池為電源，石墨為電極電解CuSCU溶液，裝置如下圖。若一段時間后Y電極上

有6.4g紅色物質(zhì)析出，停止電解。下列說法正確的是（）

陰離廣交換膜

A.a為鉛蓄電池的負極

B.電解過程中SOT向右側(cè)移動

C.電解結(jié)束時，左側(cè)溶液質(zhì)量增重8g

D,鉛蓄電池工作時，正極電極反應(yīng)式為：PbSO4+2e-=Pb+SOF

答案C

解析Y極有Cu析出，發(fā)生還原反應(yīng)，Y極為陰極，故b為負極，a為正極，A錯誤；電解

過程中陰離子向陽極移動，B錯誤；陰極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu,陽極反應(yīng)式為40H--

-

4e=O21+2H2O,當(dāng)有6.4gCu析出時，轉(zhuǎn)移0.2mole",左側(cè)生成1.6gO2,同時有0.1mol

(9.6g)SOf進入左側(cè)，則左側(cè)質(zhì)量凈增加9.6g-L6g=8g,C正確；鉛蓄電池的負極是Pb,

正極是PbCh,正極反應(yīng)式為PbO2+2e-+4H++SOr=PbSO4+2H2。，D錯誤。

4.500mLKNCh和Cu(NC>3)2的混合溶液中c(NO3)=0.6mol-L-',用石墨作電極電解此溶液,

當(dāng)通電一段時間后，兩極均收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，假定電解后溶液體積仍為

500mL,下列說法正確的是()

A.原混合溶液中cK)為0.2mol.L'

B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2mol電子

C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05mol

D.電解后溶液中以酎)為0.2mol-L~1

答案A

-

解析石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，陽極反應(yīng)式為4OH-4e"=2H2O+

2++

O2t,陰極先后發(fā)生兩個反應(yīng)：Cu+2e-=Cu,2H+2e-=H2t?從收集到為2.24L

可推知上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4mol電子，而在生成2.24LH2的過程中轉(zhuǎn)移0.2mol電子，

所以Cu?+共得到0.4mol_0.2mol=0.2mol電子，電解前Cu?+的物質(zhì)的量和電解得到的Cu

的物質(zhì)的量都為0.1mol。電解前后分別有以下守恒關(guān)系：c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO；),c(K+)

+c(H+)=c(NO7),不難算出：電解前aK+)=0.2molLj電解后c(H+)=0.4moLL，。

,練后反思

電化學(xué)綜合計算的三種常用方法

(1)根據(jù)總反應(yīng)式計算

先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計算。

(2)根據(jù)電子守恒計算

①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中

轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。

②用于混合溶液中電解的分階段計算。

(3)根據(jù)關(guān)系式計算

根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。

如以通過4mol屋為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：

4

4e?2Cl2(Br2>I,)~O2?2H,?2Cu?4Ag?—M

(式中M為金屬，”為其離子的化合價數(shù)值)

該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計算的作用和價值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運用關(guān)系式便能快速解

答常見的電化學(xué)計算問題。

題組三電極反應(yīng)式的書寫與判斷

5.按要求書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式：

(1)用惰性電極電解MgCb溶液

陽極反應(yīng)式：;

陰極反應(yīng)式：；

總反應(yīng)離子方程式：o

⑵用A1作電極電解NaOH溶液

陽極反應(yīng)式：；

陰極反應(yīng)式：;

總反應(yīng)離子方程式：。

(3)以鋁材為陽極，電解H2s04溶液，鋁材表面形成氧化膜

陽極反應(yīng)式：；

陰極反應(yīng)式：;

總反應(yīng)方程式：o

(4)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機陽離子、Al2c丘和A1C11組成的離子液

體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應(yīng)接電源的極，已知電鍍過程中不產(chǎn)

生其他離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極反應(yīng)式為。

若改用AlCb水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為。

-

答案(l)2Cr-2e=Cl2t

2+

Mg+2H2O+2e=H2t+Mg(OH)2I

2+

Mg+2C1+2H2O=^=Mg(OH)2I+C12t+H2t

+

(2)2A1-6e+80H=2[A1(OH)4]6H2O+6e=3H2t+60H(或6H+6e=3H2t)

2A1+6H2O+2OH空些=2[A1(OH)4「+3H2t

-++-

(3)2Al-6e+3H2O=Al2O3+6H6H+6e=3H2t2Al+3H2O=^^A12O3+3H2t

(4)負4A12C17+3e-=Al+7A1C14H2

解析(4)電鍍時，鑲件作陰極，即鋼制品作陰極，接電源負極，根據(jù)陰極生成A1可知反應(yīng)

-

式為4A12C17+3e=AI+7AlClIo若改用AlCb水溶液作電解液，陰極反應(yīng)為2H++2e-

=H2t,產(chǎn)物為H2O

6.整合有效信息書寫電極反應(yīng)

(1)硫化氫的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(huán)境保護的重要研究課題。

由硫化氫獲得硫單質(zhì)有多種方法。

將用燒堿吸收H2s后所得的溶液加入如圖所示的電解池的陽極區(qū)進行電解。電解過程中陽極

區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)：

S2--2e-=S(n-l)S+S2-=Sr

①寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式：0

②電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式可寫成。

⑵電解NO制備NH4NO3,其工作原理如圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補

充物質(zhì)A,A是，說明理由：。

答案⑴①2H20+2屋=mt+2OH

②S，+2H+=(,L1)SI+H2st

(2)NH3根據(jù)總反應(yīng)：8NO+7H2O^=3NH4NO3+2HNO?,電解產(chǎn)生的HNO3多，應(yīng)補充

NH3

解析(1)①電解時，陰極區(qū)溶液中的陽離子放電，即水溶液中的H+放電生成H2。②由題給

反應(yīng)可知，陽極區(qū)生成了SM,S，可以理解為(〃-1)S+S2,加入稀硫酸生成S單質(zhì)和H2s

氣體。

(2)根據(jù)電解NO制備NH4NO3的工作原理示意圖知：陰極反應(yīng)式為3NO+15e-+18H+

=3NH；+3H2。，陽極反應(yīng)式為5NO—15e-+10H2O=5NO*+20H+,總反應(yīng)式為8NO+

7H2O=^=3NH4NO3+2HNO3,為了使電解產(chǎn)生的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,應(yīng)補充N%。

-反思歸納

做到“三看”，正確書寫電極反應(yīng)式

(1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被電解(注：Fe生成Fe"而不是

生成Fe3+)o

(2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。

(3)三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的電冶煉。

考點二電解原理的應(yīng)用

r核心知識梳理

i.氯堿工業(yè)

陽極反應(yīng)式：2c「一2/=02乂氧化反應(yīng))

陰極反應(yīng)式：2H++2e=H2f(還原反應(yīng))

總反應(yīng)方程式:

2NaCl+2H2O^^2NaOH+H2t+CI2t

2.電鍍與電解精煉

電鍍電解精煉銅

示意圖銅片、

嘴CuSO蠹-

CuSOi

溶液1

Zn_2e=Zn2+,

陽極Cu_2e=Cu2+

電極反應(yīng)Cu—2e-=Cu2,

陰極Cu21+2e=CuCu2'+2e=Cu

電解質(zhì)溶液的濃度變化CuSCU溶液的濃度不變CuSO4溶液的濃度變小

3.電冶金

電解冶煉冶煉鈉冶煉鋁

陽極:2c「-2e==Cbt陽極：6O2--12e=3O2t

電極反應(yīng)

陰極：2Na+2e-^=2Na陰極：4Al3++12e-=4AI

通申通申

總反應(yīng)2NaCl（熔融）-----2Na+CLt2Al2。3（熔融）----4A1+3O2t

1■辨析易錯易混?正誤判斷」

(1)在鍍件上電鍍銅時，也可以用惰性材料作陽極，用硫酸銅溶液作電解液(J)

(2)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料(X)

(3)電鍍銅和電解精煉銅時，電解質(zhì)溶液中c(Cip+)均保持不變(X)

(4)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCb和AI2O3,也可以電解MgO和AlCb(X)

(5)電解精煉時，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料(J)

(6)用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCb作電解質(zhì)溶液，由于放電順序H+>Zi?+,不可能在鐵上

鍍鋅(義)

■解題能力提升

每小題有一個或兩個選項符合題意。

1.如圖為電解飽和食鹽水裝置，下列有關(guān)說法不正確的是()

A.左側(cè)電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.右側(cè)生成的氣體能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{

C.電解一段時間后，A口排出NaOH溶液

D.電解飽和食鹽水的離子方程式：2C「+2H2O^^2OH~+H2t+C12t

答案BC

2.高氯酸在化工生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用，工業(yè)上以NaC104為原料制備高氯酸的原理如圖所示。

下列說法正確的是()

光伏電池

[d

三m

M

W三

粵

小

一

一

M三

b落

離上交換膜

A.上述裝置中，f極為光伏電池的正極

B.陰極的電極反應(yīng)為2H2O-4e「=4H++O2t

C.d處得到較濃的NaOH溶液，c處得到HCIO4

D.若轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上生成100.5gHC1O4

答案c

解析電解時Na+移向陰極區(qū)，則f為電源負極，A項錯誤；電解時，陽極反應(yīng)為2H2。-41

+

=4H+O2t,Na+移向陰極區(qū)，陽極區(qū)溶液逐漸由NaClC)4轉(zhuǎn)化為HC104;陰極反應(yīng)為2H2。

+2e-==H2t+20H,陰極區(qū)產(chǎn)生NaOH,B項錯誤、C項正確；根據(jù)得失電子守恒，若轉(zhuǎn)

移2mol電子，理論上生成201gHCIO4,D項錯誤。

3三室式電滲析法處理含NH4NO3廢水的原理如圖所示，在直流電源的作用下，兩膜中間的

NH；和NO'可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。工作一段時間

后，在兩極區(qū)均得到副產(chǎn)品NH4NO3。下列敘述正確的是()

稀硝酸含NH,NQ,廢水稀氨水

A.a極為電源負極，b極為電源正極

B.c膜是陰離子交換膜，d膜是陽離子交換膜

C.陰極電極反應(yīng)式為2N(方+l2H++10e-=N2t+6H2O

D.當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時，陽極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的025.6L

答案AD

解析根據(jù)題意兩極均得到副產(chǎn)物NH4NO3,可知II室廢水中的NH：移向］室、NO5移向川

室，根據(jù)電解過程中離子的移動原理，可知I室石墨電極為陰極、H1室石墨電極為陽極。陰

極所連的a極為負極，b極為正極，A項正確：c膜通過的是NH：,故c膜應(yīng)為陽離子交換

膜，同理可知d膜為陰離子交換膜，B項錯誤；陰極上H卡得電子生成氫氣，C項錯誤。

4.金屬銀有廣泛的用途，粗保中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制得高純度的銀。

下列敘述中正確的是(已知：氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)()

A.陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni2++2b=Ni

B.電解過程中，陽極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量相等

C.電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe?+和Zr?"

D.電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt

答案D

解析電解時，陽極Zn、Fe、Ni失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項錯誤；因氧化性Ni2+>Fe?+

>Zn2+,故陰極反應(yīng)式為Ni2++2b=Ni,可見，陽極質(zhì)量減少是因為Zn、Fe、Ni溶解，

而陰極質(zhì)量增加是因為Ni析出，B項錯誤；電解后溶液中的陽離子除Fe2+和Zd+外，還有

Ni?+和H+,C項錯誤。

5.高鐵酸鈉(NazFeCU)是一種新型綠色水處理劑。工業(yè)上可用電解濃NaOH溶液制備NazFeCU，

其工作原理如圖所示，兩端隔室中離子不能進入中間隔室。下列說法錯誤的是（）

離子離子

氣色交換膜a交換膜b

Cu。t//。.Fe

g一乙溶液

甲溶液一

（含少屬NaOH）濃NaOH溶液

A.陽極反應(yīng)式：Fe-6e^+8OH=FeOf+4H2O

B.甲溶液可循環(huán)利用

C.離子交換膜a是陰離子交換膜

D.當(dāng)電路中通過2moi電子的電量時，F(xiàn)e電極會有1mol也生成

答案CD

--

解析A項，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：Fe-6e+8OH-FeOr+4H2O,正確；B

項，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根，甲溶液為濃的氫氧化鈉

溶液，可循環(huán)利用，正確：C項，電解池中陽離子向陰極移動，通過離子交換膜a的是Na+,

故a為陽離子交換膜，錯誤；D項，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水電離出的氫離子放電生成氫氣和

氫氧根，電極反應(yīng)式為2H2O+2e-==H2t+20H-,當(dāng)電路中通過2mol電子的電量時，會

有1molH?生成，錯誤。

6.1807年化學(xué)家戴維電解熔融氫氧化鈉制得鈉：4NaOH（熔融）樣自02t+4Na+2H20；后

來蓋?呂薩克用鐵與熔融氫氧化鈉作用也制得鈉：3Fe+4NaOH=Fe3O4+2H2t+4Nat?下

列有關(guān)說法正確的是（）

A.戴維法制鈉，陽極的電極反應(yīng)式為：Na++e-=Nat

B.蓋?呂薩克法制鈉原理是利用鐵的金屬性比鈉的強

C.若用戴維法與蓋?呂薩克法制得等量的鈉，兩方法轉(zhuǎn)移電子總數(shù)相等

D.還可以用電解熔融氯化鈉法制鈉

答案D

解析A項，陽極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)；B項，蓋?呂薩克法制鈉原理是根據(jù)鈉的沸點較低、易從

反應(yīng)混合物中分離出來，從而使化學(xué)平衡向正向移動；C項，根據(jù)反應(yīng)方程式可知用戴維法

制取金屬鈉，每反應(yīng)產(chǎn)生4molNa轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是4mol,而用蓋?呂薩克法制得4mol

的鈉轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是8mol,因此制取等量的金屬鈉，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量不相等；D

項，由于NaCl是離子化合物，可用電解熔融氯化鈉的方法制金屬鈉。

7.研究發(fā)現(xiàn)，可以用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaFz-CaO作電解質(zhì)，利用圖示裝置獲

得金屬鈣，并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。下列說法中正確的是（）

A.將熔融CaF2—CaO換成Ca(NCh)2溶液也可以達到相同目的

2

B.陽極的電極反應(yīng)式為：C+2O-4e=CO2t

C.在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量減少

D.石墨為陰極

答案B

2-

解析由圖可知，石墨為陽極，陽極上的電極反應(yīng)式為C+2O--4e=CO2t,欽網(wǎng)電極

是陰極，陰極上的電極反應(yīng)式為：2Ca2++4e-=2Ca,鈣還原二氧化鐵反應(yīng)方程式為：2Ca

+TiO2=Ti+2CaO?

真題演練明確考向知己知彼百戰(zhàn)不殆

1.工業(yè)上電解NaHSCU溶液制備Na2s2。8。電解時，陰極材料為Pb；陽極(伯電極)電極反應(yīng)

式為2HSO4-2e=S2O“+2H,下列說法正確的是()

1-

A.陰極電極反應(yīng)式為Pb+HSO；-2e^=PbSO4+H

B.陽極反應(yīng)中S的化合價升高

C.S2。/中既存在非極性鍵又存在極性鍵

D.可以用銅電極作陽極

答案C

解析A選項，陰極發(fā)生還原反應(yīng)；B選項，S2。1的結(jié)構(gòu)為()(),

S為+6價，O為一2、一1價；D選項，若用銅作電極則銅失電子。

2.用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2s04

—H2c2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是()

A.待加工鋁質(zhì)工件為陽極

B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極

C.陰極的電極反應(yīng)式為A13'+3e-=Al

D.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動

答案C

解析A項，根據(jù)電解原理可知，A1要形成氧化膜，化合價升高失電子，因此鋁為陽極，正

確；B項，陰極僅作導(dǎo)體，可選用不銹鋼網(wǎng)，且不銹鋼網(wǎng)接觸面積大，能增加電解效率，正

確；C項，陰極應(yīng)為氫離子得電子生成氨氣，錯誤；D項，電解時，陰離子移向陽極，正確。

3.三室式電滲析法處理含Na2s04廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交

換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na+和SOF可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子

被阻擋不能進入中間隔室。

下列敘述正確的是（）

A.通電后中間隔室的SOE離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大

B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2sCU產(chǎn)品

C.負極反應(yīng)為2H2O-4e-=O2+4H,負極區(qū)溶液pH降低

D.當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時，會有0.5mol的。2生成

答案B

解析電解池中陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動，即SO,離子向正極區(qū)移動，Na+向

負極區(qū)移動，正極區(qū)水電離的OFT發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，H卡留在正極區(qū)，該極得到H2s

產(chǎn)品，溶液pH減小，負極區(qū)水電離的H+發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，OFF留在負極區(qū)，該極得

到NaOH產(chǎn)品，溶液pH增大，故A、C錯誤，B正確；該電解池相當(dāng)于電解水，根據(jù)電解

水的方程式可計算出當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時，會有0.25mol的生成，D錯誤。

4.最近我國科學(xué)家設(shè)計了一種CCh+H2s協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實現(xiàn)對天然氣中CO?和H2s的高

效去除。示意圖如下所示，其中電極分別為ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石

墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為：

?EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+

+2+

②2EDTA-Fe3++H2S=2H+S+2EDTA-Fe

光伏電池

zn@o

石

石墨

墨烯

烯

天然氣

（CHi、CO等）（CH,,CO，,H2s等）

質(zhì)子交換膜

該裝置工作時，下列敘述錯誤的是()

+-

A.陰極的電極反應(yīng)：C02+2H+2e=CO+H20

B.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)：C02+H2S=CO+H20+S

C.石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低

D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3/EDTA-Fe2二溶液需為酸性

答案C

解析由題中信息可知，石墨烯電極發(fā)生氧化反應(yīng)，為電解池的陽極，則ZnO@石墨烯電極

為陰極。陽極接電源正極，電勢高，陰極接電源負極，電勢低，故石墨烯上的電勢比ZnO@

石墨烯上的高，C項錯誤；由題圖可知，電解時陰極反應(yīng)式為CO2+2H++2e--CO+H2。，

A項正確；將陰、陽兩極反應(yīng)式合并可得總反應(yīng)式為CO2+H2S==CO+H2O+S,B項正確；

Fe3+sFe?+只能存在于酸性溶液中，D項正確。

5.環(huán)戊二烯(O)是重要的有機化工原料，廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)。回答下列問

題：

環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵［Fe(C5H5)2,結(jié)構(gòu)簡式為Oj，后者廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)

域中。二茂鐵的電化學(xué)制備原理如下圖所示，其中電解液為溶解有溟化鈉(電解質(zhì))和環(huán)戊二

烯的DMF溶液(DMF為惰性有機溶劑)。

——E?-------

一NiFe-

NaBrQ

DMF

該電解池的陽極為，總反應(yīng)為。電解制備需要在無水

條件下進行，原因為。

答案Fe電極Fe+2^76+H2t［或Fe+2c5H6=Fe(C5H5)2+^t］水會阻礙中間

物Na的生成，且水會電解生成0H,進一步與Fe?+反應(yīng)生成Fe(OH)2

解析結(jié)合圖示電解原理可知，F(xiàn)e電極發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極；在陰極上有H2生成，故電

解時的總反應(yīng)為Fe+2^O+H2f或Fe+2c5H6=Fe(C5H5)2+比t?結(jié)合相關(guān)反應(yīng)可

知，電解制備需在無水條件下進行，否則水會阻礙中間產(chǎn)物Na的生成，水電解生成0H,

0H一會進一步與Fe?+反應(yīng)生成Fe(0H)2,從而阻礙二茂鐵的生成。

6.近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因

此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點?；卮鹣铝袉栴}：

在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計了一種新的

工藝方案，主要包括電化學(xué)過程和化學(xué)過程，如圖所示：

負極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有（寫反應(yīng)方程式）。

電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，需消耗氧氣—L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

答案Fe3'+e^^=Fe2+,4Fe2+O2+4H=4Fe3++2H2O5.6

解析負極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)Fe3++e-=Fe2+,生成的二價鐵又被氧氣氧化成三價鐵，發(fā)生反

應(yīng)4Fe2++O2+4H+-4Fe3++2H2O,由反應(yīng)可知電路中轉(zhuǎn)移4moi電子消耗1molO2,則轉(zhuǎn)

移1mol電子消耗氧氣（mol,其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為:molX22.4L-mol'=5.6L?

課時精練

基礎(chǔ)知識訓(xùn)練

一、選擇題：每小題只有一個選項符合題意。

1.用如圖所示裝置（X、Y是直流電源的兩極）分別進行下列各組實驗，則下表中各項所列對

應(yīng)關(guān)系均正確的一項是（）

直流電源

選項X極實驗前U形管中液體通電后現(xiàn)象及結(jié)論

A正極Na2s04溶液U形管兩端滴入酚獻后，a管中呈紅色

b管中電極反應(yīng)式是40H--4e=O2t

B正極AgNCh溶液

+2H2O

C負極CuCb溶液b管中有氣體逸出

D負極NaOH溶液溶液pH降低

答案C

解析電解Na2SC）4溶液時，陽極上是OFT發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即a管中OPT放電，酸

性增強，酸遇酚酬不變色，即a管中呈無色，A錯誤；電解AgNCh溶液時，陰極上是Ag+

發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即b管中電極反應(yīng)是析出金屬Ag的反應(yīng)，B錯誤；電解CuCL溶

液時，陽極上是發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即b管中C「放電，產(chǎn)生Cb,C正確；電解NaOH

溶液時，陰極上是H卡放電，陽極上是OFF放電，實際上電解的是水，導(dǎo)致NaOH溶液的濃

度增大，堿性增強，pH升高，D錯誤。

2.下列裝置的線路接通后，經(jīng)過一段時間，溶液的pH明顯減小的是()

答案D

解析A項，該裝置是原電池裝置，H+放電生成氫氣，溶液的pH增大，錯誤；B項，該裝

iSj市

置是電解池，Cu+2H2。=Cu(OH)2+H2t,OFT濃度增大，溶液的pH增大，錯誤；C項，

電解食鹽水，生成氫氧化鈉使溶液的pH增大，錯誤；D項，電解硫酸銅的實質(zhì)是電解水和

硫酸銅，水中的OFT放電使溶液中氫離子的濃度增大，溶液的pH減小，正確。

3.化學(xué)用語是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具，下列用來表示物質(zhì)變化的化學(xué)用語正確的是()

A.用銅作陰極，石墨作陽極，電解飽和食鹽水時，陽極的電極反應(yīng)式為2c「一2e-=Cl2t

B.鉛蓄電池放電時的正極反應(yīng)式為Pb—2e4-SOa=PbSO4

C.粗銅精煉時，與電源正極相連的應(yīng)是粗銅，該極發(fā)生的電極反應(yīng)只有Cu-2e-=Cu2+

D.鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)式為Fe-2e=Fe2+

答案A

解析用銅作陰極，石墨作陽極，電解飽和食鹽水時，氯離子的還原性大于氫氧根離子，陽

極的電極反應(yīng)式為2c「一2e-=Cbt,A項正確；鉛蓄電池放電時的正極反應(yīng)式為PbO2+

+

4H+SOf+2e-=PbSO4+2H2O,負極反應(yīng)式為Pb-2e-+SO/=PbSC)4,B項錯誤；粗

銅精煉時，與電源正極相連的應(yīng)是粗銅，該極發(fā)生的電極反應(yīng)除Cu—2e-==Cu2+外，還有比

銅活潑的雜質(zhì)金屬失電子的反應(yīng)，C項錯誤；鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負極反應(yīng)式為Fe—2b

=Fe2+,D項錯誤。

4.某實驗小組在常溫下進行電解的和Ca(OH)2溶液的實驗，實驗裝置與現(xiàn)象見下表。

序號III

不墨、b

裝置

飽和Ca(OH)2溶液飽和Ca(OH)?溶液

兩極均產(chǎn)生大量氣泡，b極比a極多;兩極均產(chǎn)生大量氣泡，d極比C極多；

現(xiàn)象a極溶液逐漸產(chǎn)生白色渾濁，該白色C極表面產(chǎn)生少量黑色固體；C極溶液

渾濁加入鹽酸有氣泡產(chǎn)生未見白色渾濁

下列關(guān)于實驗現(xiàn)象的解釋與推論，正確的是()

A.a極溶液產(chǎn)生白色渾濁的主要原因是電解過程消耗水，析出Ca(OH)2固體

B.b極產(chǎn)生氣泡：4OH-4e==O2t+2H2O

C.c極表面變黑：Cu-2e+2OH=CUO+H2O

D.d極電極反應(yīng)的產(chǎn)生，抑制了水的電離

答案C

解析a極為電解池的陽極，氫氧根離子放電生成氧氣與石墨反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳

與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣，該白色渾濁為碳酸鈣，加入鹽酸有二氧化碳產(chǎn)生，而不是析出

Ca(0H)2固體，故A錯誤；b極是陰極，水電離產(chǎn)生的氫離子放電生成氫氣，而不是氫氧根

離子放電生成氧氣，故B錯誤；c極為陽極，表面產(chǎn)生少量黑色固體，是銅放電生成的氧化

--

銅，所以c極表面變黑：Cu-2e+2OH==CuO+H20,故C正確；d極為陰極，是水電離

產(chǎn)生的氫離子放電生成氫氣，促進了水的電離，故D錯誤。

5.Cui是一種不溶于水的白色固體，它可以由反應(yīng)：2C/++4I==2CuII+L而得到，如

圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，在KL淀粉溶液中陽極周圍變藍色，

則下列說法正確的是()

B.若b極變紅，在Pt電極上：401—45===2比0+02t，O2將「氧化為L,淀粉遇碘變藍

C.若a極變紅，在Cu電極上，開始Cu+「-e-=CuI；一段時間后2「一2屋=12，淀粉

遇碘變藍

D.若b極變紅，在Cu極上：Cu-2e=Cu2+,溶液顯藍色

答案C

解析電解NaCl溶液（滴入酚釀），陰極附近變紅，若a極變紅，則該極上是氫離子發(fā)生得電

子的還原反應(yīng)，所以a為陰極，b為陽極，Y為電源的正極，X為負極，則Pt電極為陰極，

該極上是氫離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，析出氨氣，故A錯誤；若b極變紅，則該極上是氫

離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，所以b為陰極，a為陽極，Y為電源的負極，X為正極，則Pt

電極為陽極，該極上是碘離子發(fā)生失電子生成碘單質(zhì)的氧化反應(yīng)，淀粉遇碘變藍，故B錯誤;

若a極變紅，則X為電源的負極，Y為正極，故Cu電極為陽極，則發(fā)生反應(yīng)：Cu-2e-==Cu2+,

2+

2CU+4F=2CUII+I2,碘遇淀粉變藍，故C正確；若b極變紅，