電解池高二化學同步講義（滬科版2020選擇性必修第一冊 ）

4.3電解池

?學習聚焦

般:知識精講

知識點01電解池

1、電解池：一種將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置.

2、電解：電解是使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）而在陰、陽兩極發(fā)生氧化還原

反應過程。

3、電解池反應原理：

陰極：與電源負極相連，本身不反應，溶液中正離子得電子發(fā)生還原反應。

陽極：與電源正極相連，發(fā)生氧化反應，若是惰性中極，則是溶液中負離子失電子；若是

非惰性電極，則電極本身失電子

電子的流向：負極一陰極一陽極一正極

電流的流向：正極一陽極一陰極一負極

4、電解反應中反應物的判斷——放電順序

⑴陰極A.陰極材料（金屬或石墨）總是受到保護。

B.正離子得電子順序一金屬活動順序表的反表：K+<Ca2+<Na'<Mg2+<Al3+<Zn2+<

Fe2+<Sn2+<Pb2+<（H+）<Cu2+<Hg2+<Ag+（正離子放電順序與濃度有關，并不絕

對）

（2）陽極A.陽極材料是惰性電極（C、Pt、Au、Ti等）時：負離子失電子：S2->I>Br>

cr>OH->NO3-等含氧酸根離子>F

B.陽極是活潑電極時：電極本身被氧化，溶液中的離子不放電。

【即學即練1］有關利用某新型電化學裝置（如下圖所示）電催化合成偶氮化合物

N

U

N

）的研究，下列說法中不正確的是

KOH溶液

A.CoP電極是陰極

B.Ni?P電極反應式為RCH2NH2-4e+4OH-=RCN+4H2。

C.合成lmol偶氮化合物，要消耗4moiRCH2NH2

D.OIL向Ni2P極移動

【答案】C

【解析】A.根據(jù)圖中物質(zhì)變化可知，Ni2P為陽極，COP電極是陰極，故A正確;

B.Ni?P為陽極，發(fā)生氧化反應，且為堿性溶液，反應式為

RCH2NH2-4e+4OH-=RCN+4H2O,故B正確;

C.陰極反應方程式為2］，［“°2+8/+4H2。=

+80H，合成

lmol偶氮化合物轉(zhuǎn)移電子8mol；陽極反應方程式為

RCH2NH2-4e+40H=RCN+4H2O,故合成lmol偶氮化合物，要消耗2moi

RCH2NH2,C錯誤；

D.左側(cè)消耗氫氧根，OH-向Ni2P極移動，故D正確;

故選C

知識點02原電池和電解池的比較：

裝置原電池電解池

Zn（一Cu

實例u±

二1三三1二,稀硫酸目CuC12溶液

_____—J1

原電池的原理是氧化還原反應中

的還原劑失去的電子經(jīng)過導線傳遞使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰，陽兩極上

原理給氧化劑，使氧化還原反應分別在引起氧化還原反應的過程.

兩個電極上進行

①電源；

①電極：兩種不同的導體相連；

形成條件②電極（惰性或豐惰性）；

②電解質(zhì)溶液：能與電極反應。

③電解質(zhì)（水溶液或熔化態(tài)，

反應類型自發(fā)的氧化還原反應非自發(fā)的氧化還原反應

由電極本身性質(zhì)決定：由外電源決定：

電極名稱正極：材料性質(zhì)較不活潑的電極；陽極：連電源的正極；

負極：材料性質(zhì)較活潑的電極。陰極：連電源的負極；

負極：Zn-2e=Zn2+（氧化反應）陰極：Cu2++2e*=Cu（還原反應）

電極反應

正極：2H++2e=H2T（還原反應）陽極：2Cl--2e=C12t（氧化反應）

負極（外電路）一正極陽極一電源正極

電子流向

陰極一電源負極

正極（外電路）一負極陽極一電源正極

電流方向

陰極f電源負極

能量轉(zhuǎn)化化學能一電能電能f化學能

①電解食鹽水（氯堿工業(yè)）；②電鍍（鍍

①抗金屬的電化腐蝕；

應用銅）：③電冶（冶煉Na、Mg、Al）：④精

②實用電池。

煉（精銅）。

【即學即練2】鈉離子電池以其低成本、高安全性等成為鋰離子電池的首選“備胎〃，其工

作原理為：Na.^MnO^Na^C,,.?NaMnO2+C?q下列說法正確的是

A.放電時，Na,嵌入鋁箔電極上，Mn元素被氧化

B.放電時，外電路中每轉(zhuǎn)移0.2mole-,理論上碳基材料質(zhì)量增加4.6g

C.充電時，b極為陰極，其電極反應為機Na++C“+機e-=Na,"C.

D.該電池在充放電過程中，依靠鈉離子在兩極反亞脫嵌和嵌入，未發(fā)生氧化還原反應

【答案】c

由題干信息可知，碳基材料為負極b,放電過程中發(fā)生的電極反應為：NamCn-me-

+

=Cn+mNa,充電時，b與電源負極相連為陰極，電極反應為：Cn+mNa++me=Namg則含鈉

+

過渡金屬氧化物為正極a,電極反應為：Nai.mMnO2+me+mNa=NaMnO2，充電時，a與電

+

源正極相連作陽極，電極反應為：NaMnO2-me=Nai.mMnO2+mNa,據(jù)此分析解題。

【解析】A.通過分析可知，放電時Na+嵌入鋁箔電極上，此時鐳元素化合價降低，被還

原，A錯誤；

B.放時，鈉元素由碳基材料轉(zhuǎn)移到鋁箔電極上，此時碳基材料質(zhì)量減輕，B錯誤：

C.由分析可知，充電時，b與電源負極相連為陰極，電極反應為：Cn+mNa*+me-=NamCn,

C正確；

D.由分析可知，放電過程中，鈉元素和缽元素的化合價都在變，發(fā)生了氧化還原反應，D

錯誤；

故選C。

知識點03電解原理的應用

（1）、銅的電解精煉

陽極（粗銅棒）：Cu-2e-=Cu2+

陰極（精銅棒）：Cu2++2e=Cu

電解質(zhì)溶液：含銅離子的可溶性電解質(zhì)

分析：因為粗銅中含有金、銀、鋅、鐵、銀等雜質(zhì)，電解時，比銅活潑的鋅、鐵、鍥會

在陽極放電形成正離子進入溶液中，Zn—2b=Zn2+、Fe—2鼠=Fe2+,Ni-2e=Ni2+,Fe2\

Zi?+、Ni2+不會在陰極析出，最終留存溶液中，所以電解質(zhì)溶液的濃度、質(zhì)量、pH均會改變。

還原性比銅差的銀、金等不能失去電子，它們以單質(zhì)的形式沉積在電解槽溶液中，成為陽極

泥。陽極泥可再用于提煉金、銀等貴重金屬。

（2）、電鍍___________

2+，

陽極（鍍層金屬）：Cn-2<=Cn琉*xFh

陰極（鍍件）：Cu2++2e-=Cu11I

電鍍液：含鍍層金屬的電解質(zhì)|豐三3

分析：因為由得失電子數(shù)目守恒可知，|的

陽極放電形成的C/+離子和陰極Cu?+離子放電的量相等，所以電解質(zhì)溶液的濃度、質(zhì)

量、pH均不會改變。

注意:

A、電鍍是電解的應用。電鍍是以鍍層金屬為陽極，待鍍金屬制品為陰極，含鍍層金屬

離子為電鍍液。

B、電鍍過程的特點：犧牲陽極；電鍍液的濃度（嚴格說是鍍層金屬離子的濃度）保持

不變；在電鍍的條件下，水電離產(chǎn)生的H+、OH-一般不放電。

教學建議：電鍍知識在講解的過程中可以聯(lián)系電解池進行分析幫助孩子理解，并且強調(diào)目前

我們只需要掌握電鍍不活潑的銅等金屬（從放電的先后順序分析），對程度較好的學生可以

詳細分析一下原理

（3）電解飽和食鹽水——氯堿工業(yè)

氯堿工業(yè)所得的NaOH、CI2.H2都是重要的化工生產(chǎn)原料，進一步加工可得多種化

工產(chǎn)品，涉及多種化工行業(yè)，如：有機合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥、造紙、紡織等，與人們的生活息

息相關。

陽極：石墨或金屬鈦2CL-2e=C12f

陰極：鐵網(wǎng)2H++2e=H2T

電解質(zhì)溶液：飽和食鹽水

電解

總方程式：2NaCI+2H2O2NaOH+用1+Cl2T

分析：在飽和食鹽水中接通直流電源后，溶液中帶負電的0H-和CL向陽極移動，由

于CL比OH一容易失去電子，在陽極被氧化成氯原子，氯原子結(jié)合成氯分子放出；溶液中

帶正電的Na+和H+向陰極移動，由于H+比Na+容易失去電子，在陰極被還原成氫原子，氫

原子結(jié)合成氫分子放出；在陰極上得到NaOH。

教學建議：講解過程中可以以提問的方式幫助孩子回顧食鹽水精制和隔膜的作用

（1）飽和食鹽水的精制：

原因：除去NaCl中的MgCb、Na2sO4等雜質(zhì)，防止生成氫氧化鎂沉淀影響

溶液的導電性，防止氯化鈉中混有硫酸鈉影響燒堿的質(zhì)量。試劑加入的順序：先加過量

的BaCb和過量的NaOH（順序可換），再加入過量的Na2c。3,過濾，加鹽酸調(diào)節(jié)pH為7。

（2）隔膜的作用：防止氫氣和氯氣混合發(fā)生爆炸；防止氯氣和氫氧化鈉反應影響燒堿

的質(zhì)量。

【即學即練3】21.金屬鋼在化工、航空航天、二次電池等領域有著重要的作用，其中全

機液流電池具有便于擴容、操作安全、使用壽命長等優(yōu)點。兩性離子交換膜是銳電池的關

鍵組成部分，機電池的兩性離子交換膜中離子遷移示意圖如圖所示。下列有關敘述錯誤的

是

v2+

?荷負電固定基團

A.放電時，正極反應式為VO；+2H++e-=VO2，+HQ

B.充電時，陰極反應式為丫以+修二丫?十

C.充電時，SO；/HSO；通過荷正電固定基團向負極區(qū)移動

D.兩性離子交換膜中荷正電固定基團可有效提高阻銳性

【答案】C

由圖可知，正極電解液中含有V0?+和VO；,故正極的電極反應為：

2

VO5+2H+e=VO+H2O；負極含有V??和V?+,故負極反應為：V，-e-=V3+,以此解

題。

【解析】A.由分析可知，放電時，正極反應式為VO；+2H，+e-=VO2++H2。，A正確；

B.原電池負極，在充電時作陰極，發(fā)生還原反應，則充電時，陰極反應式為

3+2+

V+e-=V,B正確；

C.充電時作電解池，陰離子移向陽極區(qū)，即向原電池的正極區(qū)移動，C錯誤；

D.荷正電固定基團允許陰離了?通過，阻止陽離子通過，故可阻止VO；/VCP+、V37V2*的

移動，即有效地提高阻車凡性，D正確；

知識點04電解法冶煉活潑金屬

（1）電解熔融的氯化鈉制金屬鈉：

電解

2NaCl（熔融）2Na+Cht

（2）電解熔融的氯化鎂制金屬鎂：

電解

MgCh（熔融）Mg+ChT

（3）電解熔融的氧化鋁制金屬鋁：

電解

2Al2。3（熔融）4Al+3O2t

分析：在金屬活動順序表中K、Ca、Na、Mg、Al等金屬的還原性很強，這些金屬都很

容易失電子，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來，只能用電解其化合

物熔融狀態(tài)方法來冶煉。

注意：電解熔融NaCl和飽和NaCl溶液的區(qū)別；不能用MgO替代MgCh的原因；不能用

AlCb替代AhO3的原因。

【即學即練4】有關電化學示意圖如圖?；卮鹣铝袉栴}：

直流電源

含CN—廢水和

NaCl的混合溶液

圖1

⑴圖1是工業(yè)上用電解法在強堿性條件下除去廢水中的CN-的裝置，發(fā)生的反應有

回.CN--2e-+2OH-=CNO+H,0

0.2Cr-2e~=Cl2T

0.3C12+2CNCT+8OH-=N2+6c「+2CO；~+4H2O

①石墨電極上發(fā)生______（填"氧化〃或"還原〃）反應；陰極反應式為O

②電解過程中有關微粒的定向移動的說法錯誤的是（填字母）。

A.電子由電極b經(jīng)導線流向鐵電極

B.電流由鐵電極經(jīng)溶液流向石墨電極

C.CWCN-移向石墨電極

D.Na+移向鐵電極

③為了使電解池連續(xù)工作，需要不斷補充。

⑵圖2是一種高性能的堿性硼化機（VB?）一空氣電池，該電池工作時發(fā)生的離子反應

4VB2+11O2+20OH~+6H,O=4VO,+8B（OH）；。

負載

KOH溶液離子選擇性膜

圖2

（DVB2電極為極（填"正"或"負”），電池工作時正極反應式為。

②若離子選擇性膜只允許。氏通過，電池工作過程中，忽略溶液的體積變化，則正極室的

堿性（填“變大"、"變小"或"不變

③放電過程中，消耗36.5g硼化機（\32），電路中轉(zhuǎn)移mol電子。

【答案】⑴氧化2H,O+2e=H2?+2OHBNaOH

（2）負O?+4e+2H2（）=4OH-不變5.5

（1）根據(jù)題給信息，除去廢水中CN-分兩步進行：第一步用電解法使CN-氧化成CNO-,

cr氧化成第二步用氧化CNO-,在強硬性條件下，CNO最終轉(zhuǎn)化成co；。第

一步氧化反應失去電子，應發(fā)生在電解池的陽極，因此鐵電極不能作陽極，只能作陰極，

石墨電極作陽極，電源中a為正極，b為負極；

（2）根據(jù)電池反應總方程式，空氣中的氧氣在復合碳電極上得到電子被還原，復合碳電極

為正極，那么VB?發(fā)生氧化反應，為負極，根據(jù)離子選擇膜的性質(zhì)來確定溶液中離子移動

的方向，題目據(jù)此解答。

【解析】（1）①根據(jù)分析，石墨電極是陽極，陽極上CN-和C「失去電子氧化生成CNCF和

Cl2,陰極上氫離子得電子生成氫氣，在強堿性條件下，電極反應式為

2H2O+2e~=H2T+2OH；

②A.電解池中鐵電極是陰極，石墨電極是陽極，電源中a為正極，b為負極，電子由電

極b經(jīng)導線流向鐵電極，A正確；

B.電流由電源正極a經(jīng)導線流向石墨電極，經(jīng)溶液流向鐵電極，再經(jīng)導線流向電源負極

b,B錯誤；

C.電解池中陰離子移向陽極，即C「、CN-移向石墨電極，C正確；

D.電解池中陽離子移向陰極，即Na+移向鐵電極，D正確；

故選B；

③陽極反應為CN-2e+2OH=CNO+HQ、2C1-2e=C12T^

-

3C12+2CN0-+8OH=N2+6CP+2CO；+4H2O,陰極反應為2H2（）+2e-=H2T+2OH-,理

論上處理2moicN-時消耗6moic「，此時陽極共失去lOmo心,同時共消耗12moiNaOH,

陰極生成lOmolNaOH,總反應需要消耗2molNaOH,所以要使電解池連續(xù)工作，需要不斷

補充NaOH；

（2）①由總反應可知，VB2發(fā)生失電子的氧化反應，作負極，氧氣在正極上得電子生成

OH,正極電極反應式為。2+4日+2H2。=40山；

②若離了選擇性膜只允許ar通過，原電池工作時，ar由正極區(qū)通過離子交換膜移向

負極區(qū)。正極電極反應式為O2+4e-+2H2040H-,若電路中轉(zhuǎn)移4moieJ正極生成

4molOH-,有4moiOH-通過離子選擇性膜移向負極，所以正極室的堿性保持不變；

③36.5g硼化鈕的物質(zhì)的最為費器=（）.5mol,負極電極反應式為

VB2+16OH--1le-=VOj-+2B（OH）；+4H2O,所以消耗36.5g硼化機（VB?）時電路中轉(zhuǎn)移

電子llx0.5moi=5.5mol

出常見考法______________________________________

篇常見考法一電解池的原理

【例1】18.鋅溟液流電池用濱化鋅溶液作電解液，并在電池間不斷循環(huán)。下列有關說法

錯誤的是

m

溟

化

鋅

溶

容

液

液

陽離子交換膜

A.放電時正極的電極反應式為Br2+2e=2Br

B.放電時每轉(zhuǎn)移2moi電子，負吸區(qū)溶液質(zhì)量保持不變

C.充電時n接電源的負極，ZM.通過正離子交換膜由左側(cè)流向右側(cè)

D.若將正離子交換膜換成負離子交換膜，放電時正、負極也隨之改變

【答案】D

放電時，該裝置是原電池，Zn易失電子作負極，電極反應式為Zn-2e=ZM+,正極反應式為

Br2+2e=2Br,所以與n相連的一極是負極，與m相連的一極是正極；充電時，原電池的

正、負極分別對應電解池的陽、陰極，n接電源負極，與n相連的一極是陰極，m接電源

正極，與m相連的一極是陽極，正極正離子交換膜只能正離子通過，分子或負離子不能通

過，以此解答該題。

【解析】A.根據(jù)分析，放電時正極的電極反應式為Br2+2e=2B「，A正確；

B.Zn易失電子作負極，電極反應式為Zn-2e=Zn2+,放電時每轉(zhuǎn)移2moi電子，反應生成

lmolZn2+,同時有l(wèi)moIZM?由正離子交換膜移向正極區(qū)，因此負極區(qū)溶液質(zhì)量保持不變，B

正確；

C.根據(jù)分析，充電時n接電源的負極，與n相連的一極是陰極，與m相連的一極是陽

極，ZM+移向陰極，即通過正離子交換膜由左側(cè)流向右側(cè)，C正確；

D.若將正離子交換膜換成負離子交換膜，放電時正、負極不發(fā)生改變，D錯誤；

故選Do

:必殺技

【同步練習1】氮肥是保證糧食安全的重要物資，某種制備NH?的轉(zhuǎn)化歷程如圖所示。下

列說法錯誤的是

電解

A.步驟團中發(fā)生的反應為4LiOH（熔融）=4Li+O2個+2出0

B.該轉(zhuǎn)化歷程沒有涉及置換反應

C.該轉(zhuǎn)化歷程的總反應為2N2+6H2O=4NH3+3O2

D.由該反應歷程表明N2的氧化性強于02

【答案】D

該歷程經(jīng)歷了三步反應，分別為：4LiOH（熔融）,4U+O2個+2出。：

6Li+N2^2Li3N；U3N+3H2O=3LiOH+NH3個；三步反應加起來可得總反應為

2N2+6H2O=4NH3+3O2：據(jù)此分析。

【解析】A.根據(jù)上述分析看可知，步驟團中發(fā)生反應為4LiOH（熔融）74Li+5個+2出0,

A正確；

B.步驟回中發(fā)生的反應屬于分解反應，步驟（3中發(fā)生的反應為6U+N2管2U3N,屬于化合反

應，步驟團中發(fā)生的反應為U3N+3H2O=3LiOH+NH3個，屬于復分解反應，該轉(zhuǎn)化歷程沒有涉

及置換反應，B正確；

C.三步反應加起來可得總反應為2N2+6H2O=4NH3+3O2，C正確；

D.該歷程中沒有發(fā)生氮氣作為氧化劑，氧化某種物質(zhì)生成氧化產(chǎn)物為氧氣的反應，則不

能說明電的氧化性強于。2,D錯誤；

故本題選Do

翻常見考法二原電池與電解池

【例2】如圖1所示,其中甲池的總反應為2cH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2。，回答下問

圖1

⑴甲池燃料電池的負極反應式為。

⑵寫出乙池中電解總反應的化學方程式：。

⑶甲池中消耗224mL（標準狀況下）。2,此時丙池中理論上最多產(chǎn)生g沉淀，此時乙

池中溶液的體積為400mL,該溶液的pH=o

⑷若乙池是鐵片鍍銅裝置.，則石墨電極和銀電極應替換為和。

⑸若乙池是電解精煉銅裝置，隨著電解過程的進行，電解質(zhì)溶液的濃度將（填"變

大”、，，變小，，或“不變

⑹某同學利用甲醇燃料電池設計日解法制取漂白液的實驗裝置如圖2,若用于制漂白液，則

a為電池的極，電解質(zhì)溶液用o隨著電解過程的進行，溶液pH將

（填“變大"、"變小"或"不變”）。

圖2

【答案】⑴CH3OH-6e+8OH=CO；+6H2O

電解

⑵2CuSO4+2H2O^=2Cu+2H2so4+。2個

⑶1.161

(4)銅鐵

⑸變小

(6)負飽和食鹽水變大

由圖示可知甲為燃料電池，通甲醉的電極為負極，通氯氣的電極為正極，乙池和丙池為電

解池，乙池中石墨電極為陽極，銀電極為陰極，丙池中左側(cè)pt電極為陽極，右側(cè)pt電極

為陰極。

【解析】（1）甲池中通甲醉的電極為負極，電解質(zhì)溶液為堿溶液，負極反應式（：用0$6右

+80H=CO3+6H2O,答案：CH3OH-6e+8OH=CO3+6H2O；

（2）乙池中陽極水放電生成O2和田，陰極Ci?+放電生成Cu,電解總反應的化學方程式

電解電解

2CUSO4+2H2O=2Cu+2H2SO4+O2t,答案：2CuSO4+2H2O=2Cu+2H2s。4+。2個：

0224L

（3）甲池中消耗5為一------=0.01mol,轉(zhuǎn)移電子0.01molx4=0.04mol,丙池中

22.4L/mol

電解

MgCl2+2H2O-^g（OH）2j+H2個人12個，根據(jù)得失電子守恒，理論上最多產(chǎn)生

電解

Mg(OH)20.02molx58g/mol=1.16g沉淀，乙池中2CuSO4+2H2O^=2Cu+2H2so4+O2個得到硫酸

0.02mol,c（H*）=°（）2n]01X2=0.1mol/L,該溶液的pH=l,答案：1.16；1；

,70.4L

（4）乙池中石墨電極為陽極，銀電極為陰極，如果將乙池為鐵片鍍銅裝置，則鐵片做陰

極，銅做陽極，所以需要石墨電極應替換為銅，銀電極替換為鐵，答案：銅；鐵；

（5）乙池是電解精煉銅裝置，隨著電解過程的進行，電解質(zhì)溶液的濃度將變小，答案：變

??；

（6）用電解法制備漂白液，因為Cb和NaOH反應能生成NaCIO,用惰性電極電解飽和食

鹽水，陰極生成Hz和OH,陽極Q-放電生成Cl2,和陰極生成的OH-反應生成Cl。、陰極產(chǎn)

生的也逸出，所以A端為電解池陰極，a為電池的負極，總方程式NaCI+WO

NaCIO+W個，隨著電解過程的進行，溶液pH變大。答案：負；飽和食鹽水；變大。

k必殺技

【同步練習2】燃煤煙氣和汽車尾氣中常含有SO?、NO,、有機碳氫化合物等粒子。煙氣

脫硝是治理霧霾的方法之一、

⑴以氨氣為脫硝劑時，可將NO,還原為N?。

1

①己知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)AH=4-180.5kJ?moE

1

4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)A//=-1269kJ-mol

則反應4NH3(g)+4NO(g)+C)2(g)=4N2(g)+6H2O(g),AH0(填，、"<〃"=")

⑵研究發(fā)現(xiàn)N%還原NO的反應歷程如圖lo下列說法正確的是(填序號)。

圖I

A.Fe"能增大總反應的活化能，提高反應速率

B.總反應為6NO+4NH3=5N2+6H2。

C.該反應歷程中形成了非極性鍵和極性鍵

D.該反應中的三個階段均為氧化還原反應

⑶絡合吸收法脫硝技術有2種吸收NO的方法，涉及的反應如下：

方法1.Fe2++NO=i(Fe(NO)]2

方法2.[FeYf-+NOIFeY(NO)]2-

己知：[FeYr是Fe2+與某有機化合物的陰離子(丫卜)形成的絡合物

①方法1，pH過高不利于Fe"與N。反應，用離子方程式解釋原因。

②研究溫度對反應[FeY/(叫)+NO(g)=[FeY(NO)『-(aq)A”<0的影響，在相同時間內(nèi),

測得不同溫度下，NO的去除率如圖2所示，解釋隨溫度變化NO去除率變化的原因

01530456075

溫度/°C

圖2

(4)堿液吸收法。將氫氧化鈉溶液脫硝得到的NaNO?、NaNC>3混合液和NaOH溶液分別加

到如圖3所示的電解槽中進行電解，該裝置中，陰離子的移動方向為(填“B室到A

室”或"A室到B室，寫出A室NO；發(fā)生的電極反應式：o

陰離子交換膜

圖3

【答案]

(2)ACD

2+

(3)Fe+2OH=Fe(OH)2^溫度45a以下，升高溫度，有利于加快反應速率，NO的脫除

率增大，溫度45囹以上，升高溫度，平衡逆向移動，且NO的溶解度降低，NO的脫除率減

??；

(4)電極H2NO；+6e+4H2O=8OH+N2T

1

【解析】(1)設N2(g)+O2(g)=2NO(g)(aH^+lSO.SkJ-mol?,4NH3(g)+3O2(g)=2Nz(g)+

6H2O(g)團也=?1269kJmoE②,4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2。6H3③,根據(jù)蓋斯定律，

有③=②-①x3,則圖H3=13H2-EIHIX3=[(-1269卜3xl80.5]kJ-mol』<0；

(2)A.根據(jù)圖1可知，F(xiàn)e"為反應的催化劑，故能降低總反應的活化能，提高反應速

率，A正確；

B.根據(jù)圖1可知，反應物是氨氣、NO和氧氣，生成物是氮氣和水，則總反應的化學方程

式為4NH3+4NO+O2=4N2+6H2。，B錯誤；

C.該反應歷程中形成了N三N非極性鍵和H-O極性鍵，C正確；

D.由圖可知，反應中的三個階段均有元素化合價變化，均為氧化還原反應，D正確；

故選ACD：

(3)①方法I,pH過高不利于Fe2+與N0反應，原因是Fe?+與溶液中的OH?會發(fā)生反應產(chǎn)

2+

生Fe(OH)2沉淀，離子方程式為Fe+2OH-=Fe(OH)2sl/；

②分析圖像和物質(zhì)性質(zhì)可知：溫度變化NO去除率變化的原因是溫度45團以下，升高溫

度，有利于加快反應速率，NO的脫除率增大，溫度45團以上，升高溫度，化學平衡逆向移

動，且NO的溶解度降低，NO的脫除率減小，故答案為：溫度45團以下，升高溫度，有利

于加快反應速率，NO的脫除率增大，溫度45。以上，升高溫度，平衡逆向移動，且NO的

溶解度降低，N。的脫除率減小；

(4)該裝置為電解池，由圖可知電極I附近產(chǎn)生氮氣，則該電極為優(yōu)極，則電極II為陽

極，在電解池中陰離子向陽極移動，即向電極II移動；由圖可知，A室NO￡發(fā)生的電極反

應式為2NO：+6e+4H8OH-+N2To

配常見考法三電解池的應用

【例3】據(jù)報道，最近有科學家設計了一種在常壓下運行的集成BaZrO；基質(zhì)子陶瓷膜反應

器(PCMR),將PCMR與質(zhì)子陶瓷燃料電池相結(jié)合進行電化學法合成氨的原理如圖所示，下

列說法不正確的是

光伏電池

coN,

〈二2

CHQH2O

INH,

二＞

+

A.陰極可能發(fā)生副反應：2H+2e=H2T

B.陽極的電極反應式：CH4+2H2O+8e=CO2+8H,

C.質(zhì)子(H+)通過交換膜由陽極區(qū)向陰極區(qū)移動

D.理論上電路中通過3moi電子時，陰極最多產(chǎn)生ImolN%

【答案】B

【解析】A.陰極得電子，右邊為陰極，陰極主要是氮氣得到電子變?yōu)榘睔猓赡馨l(fā)生副反

應2H++2e—=七個，故A正確；

B.根據(jù)圖中信息分析，CH,化合價升高變?yōu)镃02,因此左邊為陽極，陽極的電極反應式為

+

CH4+2H2O-8e-=C02+8H,故B錯誤；

C.根據(jù)電解池“異性相吸”原理，質(zhì)子(H+)通過交換膜由陽極區(qū)向陰極區(qū)移動，故C正確:

+

D.陰極發(fā)生反應：N2+6e+6H=2NH3,理論.卜.電路中通過3moi電子時，陰極最多產(chǎn)生

lmolNH3,故D正確；

故選:B。

電必殺技

【同步練習3】雙極膜是由一張帕膜和一張陰膜制成的復合膜，在直流電場作用下能將中

間層中的Hq解離成H+和。H-0利用雙極膜和維生素C的鈉鹽(C6H7()6Na)制備維生素

C(C6H8O6),裝置如圖所示。已知維生素C具有弱酸性和還原性，下列說法正確的是

［直流電源卜

NaOH

溶液維生素C陽離子

交換膜

Na^SOJ+I廣I|iNa^O.雙極膜

溶液稀、aOHCfcH,06Na癖液

溶液溶液皿

A.X離子是H+，II區(qū)出口處NaOH溶液的濃度減小

B.M極的電勢高于N極，電解一段時間后，陽極區(qū)附近溶液的pH變大

C.將I區(qū)的NazSO,溶液替換成CeHQKa溶液，可以提高維生素C的產(chǎn)率

D.當M極生成2.24L(標準狀況下)。2時，IV區(qū)溶液的質(zhì)量增加8.8g

【答案】D

I區(qū)和IV區(qū)均通入Na2s。4溶液，M極上有02生成，N極上有心生成，則M極上失電子，

發(fā)生氧化反應，M極為陽極，N極為陰極；電解池中陰、陽離子分別向陽、陰極移動，則I

區(qū)中Na+通過陽離子交換膜向II區(qū)移動，雙極膜中的X離子(0H)向II區(qū)移動，雙極膜中的

Y離子(*)向III區(qū)移動，III區(qū)中的Na，通過陽離子交換膜向IV區(qū)移動；據(jù)此分析解答。

【解析】A.根據(jù)分析，I區(qū)中Na+通過陽離子交換膜向II區(qū)移動，雙極膜中的X離子(OH)

向II區(qū)移動，雙極膜中的Y離子(H+)向川區(qū)移動，III區(qū)中的Na+通過陽離子交換膜向IV區(qū)

移動，II區(qū)出口處NaOH溶液的濃度增大，A錯誤；

B.根據(jù)分析，M極為陽極，N極為陰極。陽極電勢高于陰極，即M極電勢高于N極，陽

極反應式為2H20-4—02個+4H+,陽極區(qū)附近溶液的pH變小，B錯誤；

C.維生素C具有還原性，在回區(qū)易被氧化，不能提高產(chǎn)率，C錯誤；

D.M極生成標準狀況下2.24L(0.1mol)O2時，電路中轉(zhuǎn)移0.4mol，進入囹區(qū)的Na卡的質(zhì)

量是0.4molx23g/mol=9.2g,團區(qū)生成H2的質(zhì)量是0.2molx2g/mol=0.4g,因此團區(qū)溶液

增加的質(zhì)量是9.2g-0.4g=8.8g,D正確；

故選D。

故選c。

題組A基礎過關練

1.在提倡節(jié)能減碳的今天，二氧化碳又有了新用途。中國科學院利用二氧化碳和甲酸的相

互轉(zhuǎn)化反應設計了一種可逆的水系金屬二氧化碳電池，結(jié)構如圖所示。下列說法正確的是

A.雙極膜、雙功能催化納米片等材料是保證電池功能的重要條件

B.放電時，4移向正極，正極區(qū)附近溶液pH不變

C.充電時，陽極反應為HCOOH+2e-=CO2T+2H'

D.若用該電池給鉛蓄電池充電，理論上消耗的C0?與鉛蓄電池中產(chǎn)生的H2s0?物質(zhì)的量

相等

【答案】A

【解析】A.雙極膜、雙功能催化納米片等新材料可以減小電阻，是保證電池功能的重要

條件，故A正確；

B.放電時，H+移向正極，正極區(qū)生成HCOOH,溶液的酸性改變，故B錯誤；

C.充電時，陽極甲酸轉(zhuǎn)化為二氧化碳，其電極反應式為：HCOOH-2e=CO2個+2H+,故C錯

誤；

D.理論上消耗ImolCOz轉(zhuǎn)移2moi電子，鉛蓄電池充電時總方程式為：2PbSO4+2H2O型里■

Pb+Pb5+2H2S04,Pb元素化合價由+2價上升到+4價，轉(zhuǎn)移2moi電子時消耗ImolPbSO%

同時生成2molH2so4,故D錯誤；

故選A。

2.鎂鋰雙鹽電池是結(jié)合鎂離子電池和鋰離子電池而設計的新型二次離子電池。其工作原理

如圖所示，已知放電時，b極轉(zhuǎn)化關系為：VS2^LitVS2o下列說法正確的是

、Mg:

?Li*

A.充電或放電時，a極電勢均高于b極

B.放電過程中正極質(zhì)量減少，負極質(zhì)量增加

C.充電時陽極的電極反應式為LixVS2-xe-=VS2+xLi+

D.該電池工作時，若通過電路轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1mol,則負極質(zhì)量變化2.4g

【答案】C

【解析】鎂鋰雙鹽電池的工作原理為：放電時，電池負極材料金屬鎂失去電子生成

Mg2+,電解液中的Li+得到電子嵌入正極材料，達到電荷平衡；充電時，電池正極材料中

“VS?失去電子，生成Li*,電解液中的Mg2+得到電子沉積到金屬鎂負極上去，再次達到電

荷平衡。放電時負極反應為Mg-2e=Mg2+,正極反應為VS2+xe-+xLi?=LixVS2，總反應為

+2+

xMg+2VS2+2xLi=2LixVS2+xMg0

A.Mg為負極，VS2為正極，所以充電或放電時，b極電勢均高于a極，選項A錯誤；

B.放電過程中正極質(zhì)量增加，負極質(zhì)量減少，選項B錯誤；

C.充電時,陽極的電極反應式為LixVS2?xe=VS2+xLi+,選項C正確；

D.該電池負極為Mg電極，通過電路轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為01molE寸，負極質(zhì)量變化為

0.05molx24g/mol=1.2g,選項D錯誤；

答案選C。

3.以為阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說法正確的是

A.將含1molAlCh的溶液加熱蒸干，可得Aid,的分子數(shù)為川人

B.充有128gHi(g)的容器中，含有的HI分子數(shù)為"八

C.常溫下，lmohL-i的NaCI溶液中含有的負離子數(shù)大于汽八

D.鐵件上鍍銅時，陰極增重64g,電路中通過的電子數(shù)為2NA

【答案】D

【解析】A.由于AlCh+3H201Al(OH)3+3HC1,加熱HQ揮發(fā),促進AlCb水解,故加熱

蒸干AICI3溶液，得不到AICI3固體,選項A錯誤；

B.Hl(g)會分解2HI=H2+l2,含有的HI分子數(shù)少于NA，選項B錯誤；

c.未指明溶液的體積，無法計算負離子數(shù)，選項C錯誤；

D.鐵件上鍍銅時，陰極電極反應式為Cu2r2e-=Cu,陰極增重64g,電路中通過的電子數(shù)

為2NA，選項D正確；

答案選D。

4.綠水青山就是金山銀山。現(xiàn)利用如圖所示裝置對工業(yè)廢氣、垃圾滲透液進行綜合治理并

實現(xiàn)發(fā)電。下列有關說法錯誤的是

0

情

屈

悟

件

子

性

交

電

電

換

極

極

含的膜

aN%b

廢氣

垃圾灌透液（含NH；）

A.惰性電極a為負極

B.NO,在b極被還原

C.相同時間內(nèi)a、b兩極產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量之比為3回5

D.NH；在硝化細菌的作用下被氧化成NO；

【答案】C

【解析】根據(jù)物質(zhì)的化合價變化，可知惰性電極a為負極，其電極反應式為

2NH3-6e=N2+6H‘，惰性電極b為正極，其電極反應式為2NC）3+10e+12日=2+6凡0：

A.根據(jù)分析可知，惰性電極a為負極.選項A正確：

B.惰性電極b為正極，其電極反應式為2140產(chǎn)106+1211+=電+6氏0,選項B正確；

C.根據(jù)得失電子守恒可知，a、b兩極產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量之比為5配，選項C錯誤；

D.NH：在硝化細菌的作用下，N元素由-3價升高為+5價，被氧化成NO；,選項D正確；

答案選C。

5.我國科學家用特殊電極材料發(fā)明了一種新型堿性電池，既能吸收CO?，又能實現(xiàn)丙三醇

的相關轉(zhuǎn)化，工作原理如圖所示，下列說法正確的是

A.放電時，A極為原電池的負極

CH2—OHCH2—OH

?I

B.放電時，B極反應式為CH—OH-2e-=C=O+2H+

II

CH2—OHCH2—OH

C.放電時，若A極產(chǎn)生CO和H?各1mol,則B極消耗2moi丙三醇

D.離子交換膜為正離子交換膜

【答案】C

【解析】A.由題圖信息知A極CO,H20fH2,均發(fā)生得電子的還原反應，故A

極為正極，故A項錯誤。

B.由題干信息知，該電池為堿性電池，電極反應式中不能有H，故正確的電極反應式為

CH2—OHCH2—OH

1?

CH—OH-2e+2OH=C=0+2凡0,故B項錯誤。

CH2—OHCH2-OH

C.A極反應式為CC>2+2e-+H2O=CO+2OH-、2H2O+2e-=H,T+20H~,若A極產(chǎn)生CO

和H2各lmol,則電路中轉(zhuǎn)移4moi電子，B極消耗2moi丙三醇，故C項正確。

D.根據(jù)電極反應式知，A極產(chǎn)生OH-,B極消耗OH-,離子從“產(chǎn)生區(qū)”移向"消耗區(qū)”，故

OH-從A極區(qū)移向B極區(qū)，離子交換膜為負離子交換膜，故D項錯誤。

故選C。

6.KI。,也可采用“電解法〃制備，裝置如圖所示。

陽離子交換膜

⑴寫出電解時陰極的電極反應式：。

⑵電解過程中通過正離子交換膜的離子主要為,其遷移方向是

【答案】（l）2Hq+2e=2OH+H2T

⑵K+由電極a到電極b

如圖所示，裝置為電解池，惰性電極a為陽極，惰性電極b為陰極，結(jié)合電解質(zhì)溶液為強

堿性溶液來書寫電極反應式，正離子交換腴確定能夠在兩極區(qū)之間移動的離子種類與方

向，題目據(jù)此解答。

【解析】（1）電解液是KOH溶液，陰極的電極反應為水電離出的H+發(fā)生還原反應，電極

反應式為：2H,O+2e=2OH+H2?O

（2）隔膜是正離子交換膜，電解質(zhì)溶液是KOH溶液，電解過程中陽極反應式為

I2+12OH-10e=2IO；+6H2O,因此陽極區(qū)的K，通過正離子交換膜由電極a遷移到電極

bo

題組B能力提升練

7.工業(yè)上利用電解NaGaCh溶液制備Ga的裝置如圖，已知NaGaCh性質(zhì)與NaAQ類似,

下列說法錯誤的是

離子交換膜

/

Na2cO3溶液NaGaOz溶液

A.陰極的電極反應為GaO“3e+4H+=Ga+2H2。

B.電解獲得lmolGa,則陽極產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積至少為16.8L

C.中間的離子交換膜為正離子交換膜

D.電解結(jié)束后，兩極溶液混合后可以循環(huán)使用

【答案】A

【解析】由圖可知，與直流電源正極相連的左側(cè)電極為陽極，碳酸根離子作用下水在陽極

失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣和碳酸氫根離子，電極反應式為2H2O-4e-+2CO；

=。2個+2HCO3,與直流電源負極相連的右側(cè)電極為陰極，水分子作用下偏鐵酸根離子在陰

極得到電子發(fā)生還原反應生成錢和氫氧根離子，電極反應式為Ga。-3e-

+2H2O=Ga+4OH-o

A.由分析可知，與直流電源負極相連的右側(cè)電極為陰極，水分子作月下偏做酸根離子在

陰極得到電子發(fā)生還原反應生成錢和氫氧根離子，電極反應式為GaO^+Se-

+2H2O=Ga+4OH-,故A錯誤；

B.由得失電子數(shù)目守恒可知，電解獲得lmol錢，標準狀況下陽極生成氧氣的體積為

lmolx-x22.4mol/L=16.8L,故B正確：

4

C.由分析可知，電解時左側(cè)陽極室中負離子電荷數(shù)減小，右側(cè)陰極室中負離子電荷數(shù)增

大，則鈉離子從陽極室經(jīng)正離子交換膜進入陰極室，故c正確；

D.由分析可知，電解結(jié)束后，左側(cè)陽極室得到碳酸氫鈉溶液，右側(cè)陰極室得到氫氧化鈉

溶液，兩極溶液混合得到的碳酸鈉溶液可以循環(huán)使用，故D正確；

故選A。

8.現(xiàn)有正離子交換膜、負離子交換膜、石蕊電極和如圖所示電解槽，用離子交換技術原

理，可電解K2s溶液生產(chǎn)KOH刃H2sos溶液。下列說法中正確的是

B(g)C(g)

陽極-H：：-一陰極

fTAT