2025高考化学二轮专项突破：电解原理

题型18%电解原理

囹三年高考集训

1.（2024・辽宁卷）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反

应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反

应机理为:

OHOCTHO()

II+()HY+匆。

HH-C)H-X

HHH

下列说法错误的是（)

电源

惰性电极及催化剂

KOH溶液KOH溶液

15HCHO

阴离子交换膜

A.相同电量下比理论产量是传统电解水的1.5倍

B.阴极反应：2H2O+2e--2OlT+H2t

C.电解时OJT通过阴离子交换膜向b极方向移动

D.阳极反应：2HCHO—2e-+4OH--2HCOCT+2H2O+H2t

答案：A

解析：据图示可知，b电极上HCHO转化为HCOO,而HCHO转化为HCOCT为氧化反应，

0

I、+。一、

所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理H-OH-

HOcr_HOo,

X二丫+1H2i

HHH可知阳极反应：®HCHO+OH-e—►HCOOH+^Hz，②

-

HCOOH+OH=HCOO"+H2O,阴极反应为2H2。-2屋=112t+2OH-=由以上分析可知,

由解

转移2moi电子时，阴、阳两极各生成1molHz，共2moi七，而传统电解水：2^0—2112

t+O2t,转移2moi电子，只有阴极生成1mol也，所以相同电量下H2理论产量是传统电

解水的2倍，A错误。

2.（2024・甘肃卷）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是（）

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：Ch+4e—=2。2―

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2moi院能分解1mol氏0

答案：B

解析：多孔电极1上H20（g）发生得电子的还原反应，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2。

+4b=2H2t+2。2-；多孔电极2上。2-发生失电子的氧化反应，多孔电极2为阳极，电极

反应为2C）2-—4e-^=O2t>B错误。

3.（2024•山东卷）以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和

催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和。2,装置如图所示。下列说法错误的是（）

A.电极a连接电源负极

B.加入Y的目的是补充NaBr

C.电解总反应式为Br-+3H2O^^BrO,+3H2t

D.催化阶段反应产物物质的量之比"（Z）："（Br一）=3:2

答案：B

解析：电极b上发生失电子的氧化反应转化成Br（X,电极b为阳极，电极反应为B1—

++-

6e+3H2O=BrOF+6H；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H+6e=3H2t；电

电解

解总反应式为Br+3H2O：：BrOF+3H2t;催化循环阶段BrO,被还原成Br一循环使用、

同时生成。2，实现高效制H2和。2，即Z为。2。根据分析电解过程中消耗H2O和Br「，而

催化阶段BrO,被还原成B「循环使用，故加入Y的目的是补充H2O,维持NaBr溶液为一定

浓度，B错误。

4.（2024.湖南卷）在K0H水溶液中，电化学方法合成高能物质K4c6明6时，伴随少量。2生成，

电解原理如图所示，下列说法正确的是（）

A.电解时，OIT向Ni电极移动

B.生成C6Nf6的电极反应：2c3N8H4+8OIT—41=C6Nl+8H2。

C.电解一段时间后，溶液pH升高

D.每生成1mol泾的同时，生成0.5molK4c6弗6

答案：B

解析：由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，发生还原反应，作阴极，电极反应为2H2。+

2e=H2t+2OH；Pt电极C3N8H4失去电子生成CeNfe，作阳极，电极反应为2c3N8H4+

_

8OH--4e-=C6Nf6+8H2O,同时,Pt电极还伴随少量O2生成，电极反应为4OIT—4屋=。2

t+2H20。由分析可知，Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，

-

即OJT向Pt电极移动，A错误；由分析可知，阳极主要反应为2C3N8H4-4e-+8OH=C6NK

+8H2O,阴极反应为2H2O+2e=H2f+2OH,总反应主要为2c3N8H4+4OIT=C6N,6+

4H2O+2H2t,反应消耗OH,生成H2O,电解一段时间后，溶液pH降低，C错误；根据

电解总反应：2c3N8H4+4OJT=C6Nl+4H2O+2H2t可知，每生成Imollb，生成0.5mol

K4c6N16，但Pt电极还伴随少量O2生成，发生电极反应：4OH--4e-=O2t+2H2O,则生

成1molH2时生成的K4c626小于0.5mol,D错误。

5.（2024・广东卷）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:2Cr-2e=Cl2t

B.阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高

C.理论上每消耗1molFe2O3,阳极室溶液减少213g

D.理论上每消耗1molFezCh，阴极室物质最多增加138g

答案：C

解析：根据题意可知，此氯碱工艺的电解池可用于湿法冶铁，则右侧电极为阳极，C「放电产

生氯气，电极反应为2C「一2e-=Cbt;左侧电极为阴极，Fe2C>3在碱性条件下转化为Fe,

--

电极反应为Fe2O3+6e+3H2O=2Fe+6OH；Na+由阳极向阴极移动。由分析可知，理论

上每消耗1molFezCh，转移6moi电子，产生3moicb，同时有6moiNa+由阳极转移至阴

极，则阳极室溶液减少3X71g+6X23g=351g,C错误。

6.（2023•浙江6月选考）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法

不正确的是（）

饱和NaQ溶液比0（含少量NaOH）

A.电极A接电源正极，发生氧化反应

B.电极B的电极反应式为2H2O+2e-=上t+20H

C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液

D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗

答案：B

解析：电极B为阴极，氧气得电子，其电极反应式为2H2。+4r+O2=4OIT,故B错误。

7.（2023・辽宁卷）某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示,其中高选择性催化剂PRT

可抑制。2产生。下列说法正确的是（）

A.b端电势高于a端电势

B.理论上转移2mol院生成4gH2

C.电解后海水pH下降

+

D.阳极发生：Cl-+H2O-2e=HC1O+H

答案：D

解析：由题图可知，钛箔电极上有H2生成，H2O得电子发生还原反应，则b为电源负极，a

为电源正极，a端电势高于b端电势，A错误；钛箔电极上每生成1molH2转移2moi电子，

则生成4g（2mol）比理论上转移电子4mol,B错误；阳极O2的产生被抑制，海水中C厂发

+

生反应：Cl-+H20-2e-=HC10+H,阴极发生反应：2H2。+2-=112t+20H,结合

两极反应可知电解后海水pH升高，C错误，D正确。

8.（2022•广东高考）以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，

实现A1的再生。该过程中（）

A.阴极发生的反应为Mg—2屋^=Mg2+

B.阴极上A1被氧化

C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥

D.阳极和阴极的质量变化相等

答案：C

解析：根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反

应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，Mg和

A1发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和AF+,Cu和Si不参与反应，阴极上AF+得电

子生成A1单质，从而实现A1的再生。Mg在阳极失电子生成Mg2+,A错误；Al在阳极上被

氧化生成AF+,B错误；阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极

泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。

9.（2022•海南高考）一种采用H20（g）和N2（g）为原料制备NH3（g）的装置示意图如下。

「作电源

固体氧化物电解质

下列有关说法正确的是（）

A.在b电极上，N2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一不断减少

答案：A

解析：由装置图可知，用在b电极转化为NH3,N元素的化合价降低，得电子发生还原反应，

因此b电极为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3C）2-,a电极为阳极，电极反

应式为2O2--4e-^=C）2；由分析可知A正确；a电极为阳极，若金属Ag作a电极的材料，

则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，反应速率会发生改变，C错误；

电解过程中，固体氧化物电解质中-不会改变，D错误。

10.（2023・湖北卷）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CL生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为xmol・h

一1。下列说法错误的是（）

离子交换膜

透汽不透液态水

.的PTFE膜

30%KOH溶液

海水

A.b电极反应式为2H2。+21=氏f+2OJT

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2xmol•

答案：D

解析：由题图可知，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，阴极反反为2H2O+2e—=H2t+2OIT,

__通由一

阳极反应为4OH--4e-=O2t+2H2O,电池总反应为2H2。^=2氏t+O2t。由电解总

反应可知，每生成1mol氏要消耗1molH2O,生成H2的速率为xmol•bT1则补水的速率

也应是xmol・hLD错误。

11.（2023・广东卷）用一种具有“卯桦”结构的双极膜组装电解池（下图），可实现大电流催化

电解KNCh溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和0H,有利于电解

反应顺利进行。下列说法不正确的是（）

电

电

极

KNO,极KOH

溶液ab溶液

“卯桦”结构双极膜

A.电角军总反应：KNO3+3H2O=NH3•H2O+2O2f+KOH

B.每生成1molNH3•H2O,双极膜处有91noi的H2O解离

C.电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变

D.相比于平面结构双极膜，“卯樟”结构可提高氨生成速率

答案：B

解析：由信息可知，在电极a处KNCh放电生成NH3,发生还原反应，故电极a为阴极，电

极反应式为NO5+8e-+8H+-NH3・1120+1120+011-,电极b为阳极，电极反应式为40H

一一4/=。21+2H2。，“卯桦”结构的双极膜中的H+移向电极a,OJT移向电极b。每生成

1molNH3•HzO,阴极得8moie,同时双极膜处有8moiH卡进入阴极室，即有8moi的H2O

解离，B错误。

12.（2022・湖北高考）含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P（CN）2],过程

如图所示（Me为甲基）。下列说法正确的是（）

2MeaSiCN+LiOH

-b*O(SiMe)

-32

石LiCN+HCN

墨铝

P4

电电

极极

一Li[P(CN)2l

A.生成1molLi[P（CN）2],理论上外电路需要转移2mol电子

B.阴极上的电极反应为：P4+8CN——4/=4[P(CN)]

C.在电解过程中CPT向钳电极移动

D.电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH

答案：D

解析：石墨电极：P4fLi[P(CNR,磷元素化合价升高，发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，

电极反应式为P4+8CB—4屋=4[P(CN)2F，则生成1molLi[P(CN)2],理论上外电路需要转

移1mol电子，A、B错误；CN-向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；由题给图示可知

HCN在阴极放电，产生CbT和H2，而HCN中的H来自LiOH,则电解产生的H2中的氢元

素来自于LiOH,D正确。

13.(2022•浙江6月选考)通过电解废旧锂电池中的LiMmCU可获得难溶性的Li2cCh和MnO2,

电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体

积变化忽略不计)。下列说法不正确的是()

滤布

A.电极A为阴极，发生还原反应

B.电极B的电极反应：2H2O+Mn2+—2e—=MnO2+4H+

C.电解一段时间后溶液中M/+浓度保持不变

D.电解结束，可通过调节pH除去MP,再加入Na2cO3溶液以获得Li2cO3

答案：C

解析：由电解示意图可知，电极B上M!?+转化为了MnCh,镒元素化合价升高，失电子，电

极B为阳极，则电极A为阴极，发生还原反应，A正确；由电解示意图可知，电极B上Mi?

+失电子转化为了MnCh,电极反应式为2H2O+Mn2+—2e—=MnC)2+4H+,B正确；电极A

为阴极，LiMmCU得电子，电极反应式为2LiMmO4+6e-+l6H+=2Li++4Mn2++8H2。，依

据得失电子守恒，电解池总反应为2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,反应生

成了Mn2+,Mn2+浓度增大，C错误；由分析可知，电解结束后，可通过调节溶液pH将镒离

子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确。

一年模拟特训

1.（2024•广东省南粤名校高三联考）利用光能分解水的装置如图所示，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。下列说法正确的是（）

A.光电池装置是将化学能转化为光能

B.当电路中通过2moi电子时，双极膜中水的质量减少18g

C.阳极区发生的电极反应为4O1T—4屋=2%0+。2t

D.再生池中发生的反应为2V3++H2=2V2++2H+

答案：C

解析：由题图可知，光电池左侧为电子的流出极，故电解池左侧为阴极，电极反应式为V3+

+e-=V2+,右侧为阳极，电极反应式为4OH--4e-^=2H2O+C>2t;由题图可知，光电池

装置将光能转化为电能，再利用电解池将电能转化为化学能，最终达到分解水的目的，A错

误；由上述分析可知，当电路中通过1mol电子时，双极膜中水也会消耗1mol,B错误；由

装置图可知，再生池中发生的反应方程式为2V2++2H+=2V3++H2t,D错误。

2.（2024•济南市高三年级摸底考试）在直流电源作用下，双极膜中间层中的HzO解离为H+和

OH,某技术人员利用双极膜（膜c、膜d）和离子交换膜高效制备H2SO4和NaOH,工作原理

如图所示。

下列说法正确的是（）

A.电势：N电极<M电极

B.双极膜膜c输出H+,膜a、膜e为阴离子交换膜

C.N极电极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH

D.当电路中通过1mole一时，整套装置将制得1molH2SO4

答案：D

解析：装置中电极反应和离子迁移情况如图所示:

阴离子交换膜,阳离子交换膜

阳离子交换膜▼•二I直流电源I/J，阴离子交换膜

膜a膜h膜（膜d膜e膜f

阴极反应：‘S3»阳极反应：

2HO+2e-=2H2O-4e=

2+

4H+O2f

2OH+H21

稀NaOHNa2SO4H2ONa2SO4稀硫酸

根据上述分析知，M极为阴极，N极为阳极，则电势：N电极aM电极，A、B,C错误；根

据上述分析知，当电路中通过1mole」时，N极生成0.5molH2so4，同时在膜b和膜c之间

的区域生成0.5molH2so4,故整套装置将制得1molH2SO4，D正确。

3.（2024•吉林省白山市高三一模）SOEC装置是一种高温固体氧化物电解池，可以从大气中回

收CCh，其工作温度为600〜1000℃,利用固态CeCh中的一定向移动形成离子电流。SOEC

由多个层状工作单元叠加而成，拆解后装置如图所示（CCh在电极b上反应，外接电源与部分

气体管路、流向未显示）。下列说法正确的是（）

CeO,(s)

电解质

A.电极b为阳极，电极反应为CO2+2e-=CO+C>2-

B.在气孔Z附近检测到少量Ce3+,说明发生了电极反应：CeCh+e-=Ce3++2C）2-

C.装置工作过程中，CeO2（s）电解质中的-由电极a移向电极b

D.由于产生有毒气体CO,故必须将各层密封，防止气体泄漏

答案：D

2

解析：由题干图示信息可知，CO2经导管X进入电极b中，发生反应CO2+2e-=CO+O-,

故电极b为阴极，未反应的CCh和生成的CO经气孔Z流出，-经固态CeCh定向移动到a

电极，在a电极上放电，发生反应：2。2--4屋,产生的O2经导管Y流出，A、C错

3+2

误；在气孔Z附近检测到少量Ce3+,不能说明发生了电极反应：CeO2+e=Ce+2O,

可能是高温下CO将CeO2还原为Ce3+,B错误。

4.（2024•浙江省乐清市知临中学高三仿真模拟）利用电化学原理治理硝酸盐污水中的NOX如

图所示）。下列说法不正确的是（）

A.直流电源电极：A为正极，B为负极

B.电解过程，溶液中质子从Pt电极向Ag-Pt电极移动

C.在阳极发生的电极反应：2H2。一4鼠=。2t+4H+

D.当转移2moi电子时，阴极室质量减少5.6g

答案：D

解析：根据题图知，硝酸根离子得电子发生还原反应生成N2,则Ag-Pt电极为阴极，Pt电极

为阳极，则A为电源正极，B为电源负极，A正确；电解质溶液中质子向阴极移动，所以电

解过程中质子从Pt电极向Ag-Pt电极移动，B正确；阳极上失电子发生氧化反应，电极反应

式为2H2。—4广=。2t+4H+,当转移2moi电子时，阳极产生2moiH+进入阴极室，阴极

+

上电极反