2025年新高二化学暑假衔接讲练(人教版)专题11电解池

专题11电解池内容早知道☛第一层巩固提升练（3大考点）考点一电解池的工作原理考点二电解原理的应用考点三电解计算类型及方法分析☛第二层能力提升练☛第三层拓展突破练电解池的工作原理⭐积累与运用⭐积累与运用1．电解池的工作原理(1)电流方向：电源正极―→金属导线→阳极→电解质溶液―→阴极―→金属导线―→电源负极。(2)电子、离子移动方向：在电解质溶液中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；在外电路中，电子由阳极―→正极，负极―→阴极。2．电解产物的判断及有关反应式的书写(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分成阴、阳两组(勿忘水溶液中的H＋和OH－)。(3)排出阴、阳两极的放电顺序①阴极放电顺序Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。②阳极放电顺序活泼金属阳极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子>F－。[特别提醒]①活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。②电解的离子方程式中，若参与电极反应的H＋或OH－是由水电离出来的，用H2O作为反应物。1．近日，科学家开发了高活性磷化铁催化剂用于选择性电化学硝酸盐还原为氨气，工作原理如图所示。下列叙述正确的是A．a极与电源正极连接B．一段时间后，KOH溶液浓度保持不变D．b极电势小于a极电势【答案】C【详解】A．根据分析可知，a极与电源负极连接，A错误；D．阳极b的电势高于阴极a的电势，D错误；故选C。2．二氧化氯（ClO2）是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂，电解法是目前研究最为热门的生产ClO2的方法之一。如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO2的装置。下列说法不正确的是A．a接电源负极 B．b极发生氧化反应【答案】C【详解】A．由上述分析可知，a为阴极，接电源的负极，故A正确；B．由上述分析可知，b为阳极，发生氧化反应，故B正确；C．H+从电解池右侧通过质子交换膜移向左侧移动，故C错误；故答案选C。A．a接外电源的负极B．离子交换膜为阳离子交换膜【答案】C【详解】A．a是电解池的阳极，接外电源的正极，A错误；所以答案为C。4．FFC电解法可由金属氧化物直接电解制备金属单质，西北稀有金属材料研究院利用此法成功电解制备钽粉(Ta)，其原理如图所示。下列说法正确的是

A．该装置将化学能转化为电能B．a极为电源的正极C．Ta2O5极发生的电极反应为Ta2O5+10e—=2Ta+5O2—D．石墨电极上生成22.4LO2，则电路中转移的电子数为4×6.02×1023【答案】C【分析】电解池工作时O2向阳极移动，则石墨电极为阳极，电源的b极为正极，电解池的阴极发生还原反应，据此分析解题。【详解】A．该装置是电解池，是将电能转化为化学能，故A错误；B．电解池工作时O2向阳极移动，则石墨电极为阳极，电源的b极为正极，a极为电源的负极，故B错误；C．Ta2O5极为阴极，发生还原反应，其电极反应为Ta2O5+10e—=2Ta+5O2—，故C正确；D．石墨电极上生成的22.4LO2没有指明是标准状况，则其物质的量不一定是1mol，转移电子数也不一定是4×6.02×1023，故D错误；故答案为C。【点睛】本题考查电解原理的应用，判断电源的电极是解题关键，在电解池中，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，再结合电解池的阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应分析，难点是气体摩尔体积的应用，只有指明气体的状态，才能利用22.4L/mol计算气体的物质的量。电解原理的应用⭐积累与运用⭐积累与运用1．电解饱和食盐水（氯碱工业——制备氢气、氯气和烧碱）方程式装置图阳极反应2Cl2e=Cl2↑阴极反应2H++2e=H2↑总反应方程式2NaCl+2H2Oeq\o(=====,\s\up7(通电))2NaOH+H2↑+Cl2↑离子反应方程式2Cl+2H2Oeq\o(=====,\s\up7(通电))2OH+H2↑+Cl2↑阳离子交换膜作用①防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸；②避免Cl2与NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。5．某研究性学习小组利用以下装置探究氯碱工业和铜的精炼的工作原理(X是离子交换膜)，下列说法正确的是A．甲装置电极和C电极位置可以互换B．X可以是阳离子交换膜，也可以是阴离子交换膜C．电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变【答案】D【分析】乙池为铜的精炼，则粗铜作阳极，精铜作阴极；电源的右侧与粗铜相连，为电池的正极，左侧为负极，所以甲池的Fe电极为阴极，C电极为阳极。【详解】A．由分析可知，甲装置的Fe电极为阴极，C电极为阳极，若将Fe电极和C电极位置可以互换，则Fe电极作阳极，通电后，阳极Fe失电子生成Fe2+进入溶液，溶液中的Cl就不可能在阳极失电子生成Cl2，同样，阴极区可能会生成Fe(OH)2沉淀，也难以得到NaOH，达不到进行氯碱工业生产的目的，A不正确；B．电池工作时，C电极上Cl失电子生成Cl2，Fe电极上水提供的氢离子得电子生成氢气和氢氧根，则阳极区的Na+透过离子交换膜进入右侧Fe电极附近，所以此离子交换膜只可以是阳离子交换膜，若为阴离子交换膜，则氢氧化钠会和氯气反应，B不正确；C．电解精炼铜时，不纯的铜作阳极，粗铜中比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等，它们在阳极失去电子被氧化，阳极主要反应为Cu－2e－=Cu2＋，其它电极反应式有：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋等；比铜不活泼的有Ag、Pt、Au等成为阳极泥；电解液为硫酸铜溶液，纯净的金属铜作阴极，阴极上Cu2＋得到电子被还原为Cu，阴极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，则按得失电子守恒，阳极溶解的铜的物质的量小于极析出的铜的物质的量，则电解前后乙装置中硫酸铜溶液浓度变小，C不正确；故选D。6．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是(已知氧化性：Fe2+<Ni2+<Cu2+)A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2++2e=NiB．电解后，Cu和Pt沉降在电解槽底部的阳极泥中C．电解后，溶液中存在的离子只有Fe2+和Zn2+D．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等【答案】BB．Pt和Cu金属性弱于Ni，Ni被氧化损耗后Cu和Pt沉降在电解槽底部的阳极泥中，B正确；D．阳极失电子被氧化的有Zn、Fe和Ni，而阴极被还原的金属只有Ni，根据得失电子守恒，阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等，D错误；答案选B。7．将电化学法和生物还原法有机结合，利用微生物电化学方法可生产甲烷，装置如图所示。下列说法正确的是A．通电时，电子由b→电解池阴极→电解液→电解池阳极→aB．X为阴离子交换膜C．生成0.1mol甲烷时阳极室理论上生成4.48L二氧化碳【答案】D【详解】A．电子只能在外电路移动，不能进入内电路溶液，A错误；B．由图示知，阳极反应产生H+，阴极反应消耗H+，则H+通过交换膜由阳极移向阴极，X为阳离子交换膜，B错误；C．没有说标准状况，无法进行计算气体的体积，C错误；故选D。8．已知某高能锂电池的电池反应为2Li+FeS=Fe+Li2S[LiPF6·SO(CH3)2为电解质]。以该电池为电源进行如图电解实验，电解一段时间后测得甲池产生4.48L(标准状况下)H2。下列有关叙述正确的是A．a电极为阳极B．从交换膜中通过0.2molK+C．若忽略溶液体积变化，则电解后甲池中溶液浓度为4mol/LD．放电时，正极反应式为FeS+2Li+2e=Fe+Li2S【答案】C【分析】由反应FeS+2Li=Fe+Li2S可知，Li被氧化，应为原电池的负极，负极反应式为：Lie=Li+，FeS被还原生成Fe，为正极反应，正极反应式为：FeS+2e=Fe+S2，电解一段时间后测得甲池产生4.48L(标准状况下)H2，甲连接原电池负极，A为阴极，生成氢气，电极方程式为2H++2e=H2↑，结合电极方程式计算。【详解】A．由分析可知，甲连接原电池负极，a电极为阴极，A错误；C．由B项分析可知，反应过程中甲池生成的KOH的物质的量为0.4mol，则若忽略溶液体积变化，则电解后甲池中溶液浓度为（0.4mol+0.2L×2mol·L1）/0.2L=4mol/L，C正确；D．由分析可知，放电时，正极反应式为FeS+2e=Fe+S2，D错误；故答案为：C。电解的计算积累与运用积累与运用1．电解计算的类型：电解的相关计算包括两极产物的定量计算(如质量、气体的体积、某元素的化合价、溶液的pH及物质的量浓度等)2．电解计算的依据(1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等3．电解计算的方法(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。9．一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．右侧电极作阳极，发生氧化反应B．理论上每消耗0.1molFe2O3，阳极室溶液减少21.3gC．阴极区电极反应：Fe2O3+6e−+3H2O=2Fe+6OH−，溶液中OH−逐渐升高D．理论上每消耗0.1molFe2O3，产生气体6.72L(标准状况下)【答案】B【详解】A．由分析知，右侧电极作阳极，失去电子，发生氧化反应，A正确；故选B。A．b端电势高于a端电势B．电解过程中含氮废水基本不变【答案】B【详解】A．由分析中，a为阴极，b为阳极，故b端电势高于a端电势，A正确；故选B。11．NO空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保一体化，某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的过程，装置如图所示。下列说法错误的是A．交换膜b为阴离子交换膜C．当浓缩室得到4L0.6mol/L盐酸时，M室溶液的质量变化为36g(溶液体积变化忽略不计)D．若甲池有0.25molO2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为15.68L(标准状况)【答案】C【分析】由图可知，甲为原电池，乙和丙为电解池；甲中通入NO的一极作负极，通入氧气的一极作正极；乙池中通入SO2的电极连接电源的正极，为阳极，阳极上二氧化硫发生氧化反应生成硫酸根离子，阴极上一氧化氮发生还原反应生成铵根离子；丙池中阳极上水放电，发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通过a膜进入浓缩室，N室中氯离子向阳极移动，通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸；据此分析解答。【详解】A．M室反应2H2O4e=O2+4H+产生的H+通过a膜和N室通过b膜的Cl在浓缩室形成HCl，所以b膜为阴离子交换膜，A项正确；C．M室产生1molO2移出4molH+相当于M室减少2molH2O，得到关系式：4H+~2H2O(减少)，浓缩室得到4L浓度为0.6mol•L1的盐酸即产生H+物质的量为4L×(0.60.1)mol/L=2mol。所以M室减少的水物质的量为1mol，质量为1mol×18g/mol=18g，C项错误；故选C。12．一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图所示，M、N电极均为惰性电极)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法错误的是C．工作时，右侧工作室的穿过阳离子交换膜往左侧工作室迁移D．装置工作时，电路中每转移0.6mol电子，同时右侧工作室溶液减轻的质量与左侧工作室溶液增加的质量相差15.6g【答案】DC．中间为阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极，C正确；

D．装置工作时，电路中每转移0.6mol电子，则右侧减少0.6molNaCl，左侧增加0.6molNa+，则右侧工作室溶液减轻的质量与左侧工作室溶液增加的质量相差0.6mol×35.5mol/L=21.3g，D错误；故选D。1．用惰性电极通过阳离子交换膜电解饱和食盐水时，下列说法错误的是A．电解过程中，向阴极方向移动B．电解一段时间后，阴极附近溶液的pH增大D．电解过程中，阴极和阳极产生的氢氧化钠和氯气会反应生成次氯酸钠【答案】D【详解】A．电解过程中，阳离子移向阴极，A正确；D．用惰性电极通过阳离子交换膜电解饱和食盐水时，阳离子交换膜只允许阳离子通过，可以避免在阴极池生成的氢氧化钠和在阳极池生成的氯气反应，D错误。答案选D。【答案】A【分析】电解法精炼粗铅，粗铅作为阳极，与外接直流电正极相连，放在Y极，X为阴极。【详解】A．据分析，Y极为阳极，材料为粗铅，A项正确；D．Zn会先放电，所以阳极泥的成分不包括Zn，D项错误；故选A。3．如图是电解稀盐酸的装置，其中、为石墨电极。以下说法正确的是A．a电极为负极B．电极为阳极C．电解过程中，氢离子向c电极【答案】D4．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O2产生。下列说法不正确的是A．b端电势低于a端电势B．理论上转移2mol生成2gH2C．电解后海水PH下降【答案】C【详解】A．由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，故A正确；B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e=H2↑，转移2mol电子，则理论上生成1mol氢气，即2gH2，故B正确；故选C。5．近日，科学家发表了高温二氧化碳电解发展报告，利用固体氧化物电解池将CO2和H2O转化为合成气并联产高纯度O2.原理如图所示。下列说法正确的是A．当产生11.2LO2时，有2mol电子流向a极B．x极为电源正极C．b极CO2的反应式：CO2+2H++2e=CO+H2OD．电解质中阴离子由a向b移动【答案】B【详解】A．未标明气体状态，无法计算，A错误；B．与x相连的电极上发生氧离子失电子生成氧气的氧化反应，x极为电源正极，B正确；C．b极CO2的反应式：CO2+2e－=CO+O2，C错误；D．在电场作用下，电解质中阴离子移向阳极，由b向a移动，D错误；故选B。A．该电池工作时，电能全部转化为化学能【答案】D【详解】A．该电池为电解池，电池工作时，会有能量损耗，电能不能全部转化为化学能，故A错误；故选D。【答案】CB．电解池中阴离子向阳极移动，则向b电极移动，故B错误；故选C。A．银网电极与电源负极相连B．工作一段时间后，阳极区溶液pH不变【答案】B【详解】A．根据分析，银网电极与电源负极相连，A正确；B．根据阳极反应，工作一段时间后，氢氧化钠浓度减小，阳极区溶液pH减小，B错误；答案选B。A．电解时，当有2mol透过质子交换膜，则电极Y增重96gC．电解过程中，由a极区向b极区迁移【答案】D【分析】通过电解法可知此电池为电解池，由a极生成O2可以判断，a极上水放电发生氧化反应生成氧气，a极为阳极，则b为阴极，电极b上二氧化氮得到电子发生还原反应生成铵根离子；则为铅酸蓄电池正极，为铅酸蓄电池的负极。C．电解装置中，阳离子移动方向为阳极阴极，故由极区透过质子交换膜向极区迁移，C正确；

故选D。10．化学家们通过开发新型催化剂，利用太阳能电池将工业排放的转化为HCOOH，如图所示，下列说法不正确的是B．离子交换膜为质子交换膜【答案】C【分析】P极将CO2转化为HCOOH，发生还原反应，电极方程式为CO2+2e+2H+=HCOOH，为阴极，N电极H2转化为H+，发生氧化反应，电极反应式为：H22e=2H+，为阳极，据此回答。【详解】A．根据分析可知，N极的电极反应为：H22e=2H+，A正确；B．H+能够通过离子交换膜从N极到P电极，所以离子交换膜为质子交换膜，B正确；C．消耗11.2LH2（标况），即0.5molH2转移1mol电子，P极也要转移1mol电子，电解液增重0.5mol，即23g，C错误；D．缓冲溶液流入阴极的H+和阳极流入缓冲溶液的H+数目相等，故随着反应进行，缓冲溶液中c(H3PO4)不变，c(KH2PO4)不变，即理论上该装置在工作时，H3PO4、KH2PO4缓冲溶液的pH保持不变，D正确；故选C。11．电致变色材料在飞机的舷窗和智能太阳镜等方面具有广泛应用。一种新一代集电致变色功能和储能功能于一体的电子器件的工作原理如图所示，放电时该器件的透光率逐渐增强。下列说法正确的是A．放电时，移向b极B．充电时，b极接外电源的正极【答案】C【分析】该电池放电时器件的透光率逐渐增强，说明a电极由FePO4转化为透明的LiFePO4，铁的化合价降低发生还原反应，则a电极为正极、b电极为负极。【详解】A．放电时，阳离子移向正极，向a极移动，A错误；B．充电时，正极接电源正极，负极接电源负极，b为负极接外加电源负极，B错误；D．放电时，a电极为正极，FePO4得到电子发生还原生成LiFePO4，此时a极质量增大，D错误；故选C。A．通电后，双极膜左侧得到的是【答案】C【分析】根据图可知，M室亚硫酸根和亚硫酸氢根与H+结合生成高浓度SO2；N室NaHSO3与OH生成吸收液Na2SO3；【详解】A．在电解池中，阳离子向