2026年高考化学二轮复习之选择题专练：题型十九 电解原理及应用

题型十九电解原理及应用

♦核心强化

1.电解池基础模型

2.电解问题的思维步骤

（1）首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。

（2）再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组（不要忘记水溶液

中的H+和OH-）o

（3）然后排出阴、阳两极的放电顺序。

活性阳极（Fe、Cu、Ag①金屈，电极优先失电子）

即生成对应金屈离^Fe2+CW、Ag•等

L情性阳极（Pt、石墨等，电极本身不发生变化）

§2->OH>产依酸根

生成对应非j生成0,

金属单质

阴

极»与阳离子得电子能力有关,与电极材料无关

Ag*>Feu>Cu2+>H+（酸AFeZfZn^H+l水）,Al仁

।一▼一，.'-y-

生成Ag、Fe2+.Cui生成电、对应金属单质

3.电解计算的“三方法”

电子守_串联电路中阴、阳两极与正、负两极转移的电

恒法子数相等

总反应

-根据总反应式列出比例式计克

式法

2Fe4Cl-（BrJ-）40H'4H.2Cu2*4Ag*

_；IIIII

2pe"~2cIMBr?、2H2~2Cu~4Ag

阳极产物阴极产物

4.金属的电化学腐蚀与防护

电析氢腐密（正极：2H*+2c-=H..f）

化

学腐蚀

吸钝腐蚀（正极：。2+讹-+2H

腐

蚀4OH-)

与

防匚防护］牺牲阳极法

护

外加也流法

被保护的金属作原电池的正极

牲

（阴极），活泼金属作原电池的负

烟闸工锌板

阳朝极）〕海水■（牺牲阳极）

极（阳极），阳极要定期予以更

极

换。

法

外

将被保护的金属与电源负极相

加

连，作电解池的阴极，另一附

电钢闸门辅助阳极

（阴极）、海水,（不溶性）加电极与电源正极相连，作电

流-----------------

解池的阳极。

法

曰真题演练

I.（2025.湖南卷，9）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。卜.列

说法错误的是（）

电源

b

H

交

NH,阳

换

;离

膜

NO二子

NO：；，

IKNO3

A.电解过程中，K+向左室迁移

B.电解过程中，左室中NO]的浓度持续下降

C.用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色

电解

D.N01完全转化为NH3的电解总反应：N0]+8C「+6H2O=NH3t+

9OW+4C12t

解析：B由图可知，左侧NO]->N0]fNH3,N元素化合价1、降，则左侧

是阴极区，右侧C「一CL,。元素化合价上升，则右侧是阳极区。电解池中，阳

离子向阴极移动，则K+向左室迁移，A正确；电解过程中，NO]先生成，再消

耗，是中间产物，其浓度增大还是减小，取决于生成速率与消耗速率，无法得出

其浓度持续下降的结论，B错误；b处生成氯气，与水反应生成盐酸和次氯酸,

酸性条件下蓝色石蕊试纸变红，次氯酸能使变红的试纸褪色，故能看到试纸先变

红后褪色，C正确；左侧阴极总反应式是N0I+86-+6H2O=NH3f+9OH一，

右侧阳极总反应式是8C「-8e-=4C12t，将两电极反应相加即可得到总反应，

D正确。

2.(2024・甘肃卷，7)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是

()

--------------------o电源o-------------------

多孔电极1固体电解质多孔电极2

A.电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积

2

B.电极2是阴极，发生还原反应：O2+4e=20-

C.工作时0?一从多孔电极1迁移到多孔电极2

D.理论上电源提供2mol能分解1molHQ

解析：B电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面

积，A正确；多孔电极1上H20(g)发生得电子的还原反应转化成Hz(g),多孔电

极1为阴极，电极反应为2H2O+4e-―2H2+2O2-；多孔电极2上CP-发生失电

子的氧化反应转化成02(g),多孔电极2为阳极，电极反应为2O2-4e=O2,

B错误；工作时，阴离子-向阳极移动，即-从多孔电极1迁移到多孔电极2,

电解

C正确;电解总反应为2H2O(g)=2H2(g)+02(g),分解2mol比0转移4mol电

子，则理论上电源提供2moi电子能分解1mol比0,D正确。

3.(2025・河北卷，10)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料UCoO2(x<l)

再锂化的电化学装置，其示意图如下:

-------1

I直流电源

露

田

也

也

Li,CoO.LI2SO4

极

极电极溶液

一

已知：参比电极的作用是确定Li.CoCh再锂化为LiCoCh的最优条件，不干

扰电极反应。下列说法正确的是（）

_+

A.Li.CoCh电极上发生的反应：LivCoO2+xe4-A：Li=LiCoO2

B.产生标准状况下5.6LO2时，理论上可转化」-mol的LiKoO2

1-X

C.再锂化过程中，SO厂向LiKoCh电极迁移

D.电解过程中,阳极附近溶液pH升高

解析：B根据装置图可知，Li.CoCh电极为阴极，反应式为11£。02+（1—

+

x）e-+（1-x）Li=LiCoO2,Pt电极为阳极，反应式为2H2O-4e=02t+4H

十,A错误；由电极反应式可知，产生标准状况下5.6L（即0.25mol）Ch时转移1

mol电子，理论上转化一一mol的LLCoOo,B正确；SO1•为阴离子，向阳极移

1-X

动，即向Pt电极迁移，C错误；由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极产生

H+、消耗H2O,则阳极附近pH降低，D错误。

4.（2025•陕晋宁青卷，13）我国科研人员采用图甲所示的电解池，由百里酚

（TY）合成了百里醍（TQ）。电极b表面的主要反应历程如图乙（灰球表示电极表面

催化剂）。下列说法错误的是（）

电极a质子交换膜电极b

A.电解时，H+从右室向左室移动

B.电解总反应：TY+H2屋”TQ+2H2t

C.以（）H为原料，也可得到TQ

飞

D.用标记电解液中的水，可得到T＞）

解析：D由题图可知1molTY与1molH2O在电极b上失去4mol电子,

生成ImolTQ和4moiH+,因此电极b为阳极，发生氧化反应，电极a为阴极，

发生还原反应。电解质溶液含有H2s。4,且两室间为质子交换膜，因此阳极生成

的H+通过质子交换膜在阴极发生反应。

定位电极及反应类型电极反应式

t

电极a（阴极），还原反应4H'+4e=2H2t

电解池

+

电极b（阳极），氧化反应TY+H2O-4e-=TQ+4H

电解

总反应：TY+H20=TQ+2H2t（B正确）

电解过程中，阳离子移向阴极，右室（阳极室）产生的H+通过质子交换膜移

至左室（阴极室），A正确；根据反应历程图可知，TY转化为TQ的过程中，酚羟

基变为赛基，同时水分子结合催化剂进攻酚羟基对位碳，引入C=0,因此以

I

丫。卜1为原料时，酚羟基转化为紫基，并在对位引入班基，也可得到TQ,C正

确；由反应历程图分析，TY转化为TQ过程中，酚羟基的O原子并未脱离苯环，

而酚羟基对位引入的。原子来自H20,所以用途0标记电解液中的水，得到的

是丫、。,D错误。

5.（2025•北京卷，14）用电解Na2so4溶液（图1）后的石墨电极1、2探究氢氧

燃料电池，重新取Na2sO,溶液并用图2装置按i-iv顺序依次完成实验。

d

XKn.

一-

石

一

一

一

一

三

三

三

三

三

三

三

叁

等

至

一F

新

wNa2S品lhW

箔夜

容

液

图

图2

实验电极I电极II电压/V关系

i石墨1石墨2a

ii石墨1新石墨b

a>d>c>b>0

iii新石墨石墨2c

iv石墨1石墨2d

下列分析不正确的是（）

A.〃>0,说明实验i中形成原电池，反应为2H2+。2=2出。

B.b〈d,是因为ii中电极H上缺少H2作为还原剂

C.0（）,说明iii中电极I上有Ch发生反应

D.d>c,是因为电极I上吸附H2的量：iv>iii

解析：D图1为电解池，阳极反应式：2H2。-+4H+,阴极反

应式：4H2O+4e-=2H2t+4OH-,故电解后南极区（石墨I）储存。2,阴极区

（石墨2）储存Hz；重新取Na2so4溶液作电解质溶液，利用图1电解产物（Hz、O2）

进行氢氧燃料电池实验探究，则石墨1为正极，石墨2为负极。实验i中石墨

1（02）为正极，石墨2（H*为负极，发生自发氧化还原反应：2H2+O2=2H2O,则

6/>0,A正确；五和iv区别在于ii中负极更换为新石墨，则〃的原因是ii中电

极n没有H2作为还原剂，B正确；迨中，c>0说明新石墨为正极，新石墨可能含

有空气中的少量氧气或溶于水的少量氧气，发生态原反应，C正确；与iv相比,

iii中电极1为新石墨，则说明出中电极I上吸附。2的量不足，D错误。

6.（2025・湖北卷,15）某电化学制冷系统的装置如图所示。[Fe（H2O）6产和

[Fe（H2O）6产在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解

质溶液的循环流动（①一②f③一④一①）实现制冷。装置只通过热交换区域【和

II与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是（）

热交换区域II

I

多

3+孔s

电^Fe(H2O)6][Fe(HO)]\电

隔26,极

极'Fe(Hq),,产膜2

[Fe(H2O)6]*^

泵热交换区域I

------------------1电源I------------------

2+

A.阴极反应为［Fe(H20)6〕3++e-===［Fe(H2O)6］

B.已知②处的电解液温度比①处的低，可推断［Fe(H2O)6产比0(比0)6产稳

定

C.多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换

D.已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电

子转移后尸已(出0)6产和［Fe(H2O)6产离子结构的改变

解析：B在阴极上，［Fe(H2O)6产得电子生成［Fe(H2O)6p+,A项正确；从①

处到②处，［Fe(H2O)6］3-得电子生成［Fe(H2O)6p+,②处电解液温度比①处低，说明

2+

该过程吸热,则［Fe(H2O)6产的能量低于［Fe(H2O)6］,即［Fe(H2O)6卢比

［Fe(H2O)6产更稳定,B项错误；多孔隔膜不允许［Fe(H2O)6产和值(比0)6产通过,

可以阻止两个区域之间的热交换，从而保证制冷效果，C项正确；已知电子转移

过程非常快，物质结构来不及改变，那么热效应就主要来自于电子转移后

［Fe(H2O)6F+和尸°(比0)6产离子结构的改变，D项正确。

7.(2024.浙江6月选考，13)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与

材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：

牺牲阳极

图1

下列说法正确的是（）

A.图1、图2中，阳极材料本身均失去电子

B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2+4e-+

-

2H2O=4OH

C.图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果

D.图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发

生化学反应

答案：B

限时规范训练

（建议用时：45分钟满分：30分）

选择题：每小题3分，共30分。

1.（2025・湖北十一校一模）大桥主要的防腐方法有：①钢梁上安装铝片；②

使用高性能富锌（富含锌粉）底漆；③使用高附着性防腐涂料；④预留钢铁腐蚀显。

下列分析不合理的是（）

A.若将钢梁与直流电源负极相连，也可减慢腐蚀速率

B.防腐过程中铝和锌均作为负极，失去电子

C.方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除

D.钢梁在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀

解析：D将钢梁与直流电源负极相连，铁作电解池的阴极被保护，可减慢

铁的腐蚀速率，该保护方法为外加电流法，A正确；铝和锌的金属活动性均大于

铁，防腐过程中铝和锌均作为负极，发生氧化反应被损耗，铁作正极被保护，该

保护方法为牺牲阳极法，B正确；钢梁上安装铝才、使用高性能富锌（富含锌粉）

底漆、使用高附着性防腐涂料可以减缓钢铁腐蚀，但不能完全消除铁的腐蚀，C

正确；空气与水交界处的氧气浓度大于水下部分，氧气浓度越大，铁越容易发生

吸氧腐蚀，所以钢梁在水下部分比在空气与水交界处更难腐蚀，D错误。

2.（2025•广东大湾区二模）一种氮掺杂碳材料用于碱性溶液中电催化N2合成

NH3,工作原理如图所示，常温常压下NH3生产速率达到3.4nmoHiL下列有关

说法正确的是（）

2光

I

。2H2ON2NH3

A.N2发生氧化反应

B.将化学能转化为电能

C.这是一种新型的人工固氮技术

1

D.该条件下02生产速率为3.4gmolh-

解析：c太阳能电池提供电源进行电催化合成氨气，左侧H2O生成02,

属于氧化反应，右侧N2生成NH3,N的化合价降低，发生还原反应，A错误；

该装置是电解装置，将电能转化为化学能，B错误；该装置将游离态的氮转化为

化合态，属于一种新型的人工固氮技术，C正确；根据电子守恒，通过相同物质

的量的电子，生成的NH3和02的物质的量之比为4：3,NH3生产速率达到3.4

pmolh_1,则Ch的生产速率为:义3.4Nmol・h/，D错误。

3.（2025・北京门头沟区一模）尿素［CO（NH2）2］是一种重要的化学肥料，利用电

催化法将CO2和含氮物质（NO。等转化成尿素，电解原理如图所示。下列说法不

正确的是（）

A.尿素中C原子采用spz杂化

B.电极b接电源的正极

C.标况下，b电极每生成1.12LO2，会有（）.1mol酎移向a极

+-

D.a极的电极反应式为：CO2+2NO3+18H+I6e=CO（NH2）2+7H2O

解析：C该装置为电解池，其中阳离子向阴极移动，根据氢离子移动方向

+

可知，a电极为阴极，发生还原反应：C02+2NOJ+18H+16e-=CO(NH2)2-F

7H2O,b电极为阳极，发生氧化反应：2H2O-4e=O2t+4H'。尿素中的C原

子形成1个C-0键、2个C—N键，采用的是sp?杂化，A正确；b电极为阳

极，与电源正极相连，B正确；标况下，b电极每生成1.12LO2,即0.05mol,

转移电子0.2mol,为保持电荷守恒，应有0.2molH+移向a极，C错误；a电极

为阴极，发生还原反应：CCh+2NO]+18H++16e=CO(NH2)2+7H2O,D正

确。

4.(2025・白城一模)电解精炼法提纯钱(Ga)是工业上常用的方法，具体原理如

图所示。已知：金属活动性顺序Zn>Ga>Fe；线的化学性质与铝相似。下列说法

错误的是()

T?rr

高纯Ga嘘4粗Ga(含有杂质

寻k三t亭Zn、Fe、Cu)

NaOH溶液

A.该装置中电流方向为N极一粗Ga-NaOH溶液一高纯Ga-M极

B.电解精炼钱时产生的阳极泥的主要成分为Fe、Cu

C.阴极发生的电极反应为Ga3++3e-=Ga

D.电解过程中需控制合适的条件，否则阴极可能会产生H2导致电解效率

下降

解析：C由图可知，与直流电源正极相连的粗绿为阳极，碱性条件下，阳

极中的锌和钱失去电子发生氧化反应生成[Zn(OH)4]2-和[Ga(OH)4「，电极反应式

2-

为Ga-3e--f-4Oir=[Ga(OII)4]->Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4],金属

活动性比钱弱的铁和铜不参与放电，沉在阳极的底部形成阳极泥，与电源负极相

连的高纯钱为阴极，[Ga(OH)4「在阴极得到电子生成钱，电极反应式为[Ga(0H)4]

"+3e-=Ga+4OH-o装置工作时，电流由正极N流向粗钱，经NaOH溶液，

由高纯银流向负极M,形成闭合电路，A正确；电解精炼钱时产生的阳极泥的主

要成分为铁和铜，B正确；与负极相连的高纯钱为阴极，[Ga(0H)4「在阴极得

到电子生成钱，电极反应式为［Ga(OH)4「+3e-=Ga+4OH\C错误；若电解

过程中溶液的碱性过低，溶液中的水也会在阴极得到电子发生还原反应生成氢气

和氢氧根离子，导致电解效率下降，D正确。

5.(2025•常德一模)电催化还原技术是电镀废水的一种新型处理方法。某科

研团队以铜、珀和镀铜废水构建电催化还原体系(如图所示)，处理含［CU(NH3)F+、

NO］的镀铜废水，同时回收氨和铜资源。下列说法错误的是()

电源

----lab卜犯同收装置

膜M镀

p1rLiricu铜

装

置

Na2soi溶液镀铜废水

电催化还原装置

A.对处理后的铜片清洗、干燥和称量，发现铜片质量增加，可能是铜片上

析出了铜单质

-

B.NO］发生的电极反应式为：NO3+8e+6H2O=NH3t+9OH-

C.膜M为阳离子交换膜

D.当有().8mol电子通过导线时，若Nh全部逸出，理论.上可回收Nh的

质量一定少丁1.7g

解析：D由图可知，Cu为阴极，电极反应为：NO3+8L+6H2O=NH3f

2+

+9OH-.［CU(NH3)4］+2e-===Cu+4NH3T,Pt为阳极，电极反应为：

+

2H2O-4e==O2tH-4Ho根据以上分析可知，［Cu(NH3)4产可能在铜电极得电

子发生还原反应生成铜，A正确；NO］在阴极上发生还原反应生成NH3,电极反

应式为：NO］+8e—+6H2O=NH3t+9OH\B正确；该装置的目的是处理镀

铜废水以回收氨和铜，为保证NO］在阴极放电，不能使其向阳极移动，则膜M为

阳离子交换膜，电解池工作时，阳极区的阳离子(如Na+)通过膜M向阴极区迁移

以平衡电荷，C正确；若阴极只发生电极反应NO1+8e-+6H2O===NH3T+

9OH-,当有0.8mol电子通过导线时，生成O.lmolNHj,若NH3全部逸出，理

论上生成氨气的质量光〃7=0.1molXlVgmol-^l.Vg,但同时［Cu(NH3)4产放电

也会释放出NH3,且[CU（NH3）4产放电时每转移8moi电子生成16moiNH3,

所以理论上可回收NH3的质量一定大于1.7g,D错误。

6.（2025・漂河三模）一种在电催化剂TiCh-x作用下，还原N0]合成钱盐的原

理如图所示。下列叙述正确的是（）

A.膜M为阴离子交换膜

B.装置工作一段时间后，b极表面pH明显升高

C.a极的电极反应式为NO]+8e-+10H+===NH[+3H2O

D.标准状况下，b极收集6.72L气体时，阴极上有0.3molNHJ■生成

解析：C由装置图可知，a极NO》转化为NH\N从+5价降低到一3价,

发生还原反应，a极为阴极，电极反应为N0j+8e-+10H+===NH[+3H2O,

b极上H2O转化为O2,。从一2价升高到。价，发生氧化反应，b极为阳极，电

+

极反应为2H2O-4e==4H4-O2t0为防止左侧NO1进入右侧，且使右侧生成

的H+迁移至左侧维持左侧酸性环境，膜M应为阳离孑交换膜，A错误；阳极电

+

极反应为2H2O-4e-=4H-FO2t,工作一段时间后，粕极表面pH明显下降，

B错误；a极为阴极，电极反应为N0]+8e-+10H+===NH：+3H2O,C正

确；根据得失电子守恒，2。2〜8e—〜NHj,阴极生成的铉根离子n（NH*）=

—^^—x1=0.15mol,D错误。

22.4Lmol-12,

7.（2025.广东一模）一种厌氧氮氧化菌生物电解池处理生活含氮废水的工作

原理如图所示。下列说法不正确的是（）

it.--------[Hi®]——

3

|FC(CN)6]-

[Fc(CN),，r-

口成氧氨较化苗

A.与导电碳布相连的一极为电源的负极

B.反应一段时间后，阴极区和阳极区溶液的pH均减小

C.理论上每将2molNH1处理为N2，阳极区溶液减少28g

D.若该电池在高温下工作，其处理废水的效率会下降

解析：C左侧电极上NH：转化为NH2OH,NH2OH与NH：又转化为N2H箱

N2H4转化为N2,N元素化合价升高，左侧为阳极，阳极总反应为2NH1-6e一

4

=N2t+8H+,右侧为阴极，电极反应为[Fe(CN)6]3-+e一===[Fe(CN)6]o

由以上分析可知，导电碳刷作阳极，导电碳布作阴极，与导电碳布相连的一极为

电源的负极，A正确；阳极总反应为2NH1—6e-—N2t+8H+,转移电子数目

与迁移到右侧阴极区的H+数目相等，因此随着反应进行，阳极区氢离子浓度增

4

大，pH减小；阴极发生反应为[Fe(CN)613-+e-===[Fe(CN)6]\转移电子

数目与迁移过来的H+数目相等，因此随着反应进行，阴极区氢离子浓度增大，

pH减小，B正确；理论上每将2molNH：■处理为N2,转移6moi电子，生成1

molN2Q8g)逸出,同时有6moiH+(6g)迁移到右侧阴极区,因此阳极区溶液质

量减少28g+6g=34g,C错误；若该电池在高温下工作，厌氧氮氧化菌催化效

果降低甚至失去活性，其处理废水的效率会下降，D正确。

8.(2025・日照一模)硫酸盐还原菌(SRB)可以处理含Ci?+的硫酸盐酸性废水,

同时实现有机废水的处理，原理如图所示，下列说法正确的是()

电源

I—babH-]

石墨电极hn石器电极

质了•交换膜

A.若以铅酸蓄电池为电源，b为Pb电极

B.SO/参与的电极反应为：Cu2++SO^-+8e-+8H+型CuS+4H2O

C.电解一段时间后阳极区溶液的pH减小

D.标准状况下，产生2.24LCO2时，理论上可产生9.6gCuS

解析：B由图知，右侧石墨电极上发生反应：CH3COO-+2H2O-8e-

=2CO2t+7H+,可知右侧石墨电极作阳极，则左侧石墨电极为阴极，a为负

极，b为正极。b为正极，若以铅酸蓄电池为电源，b为PbCh电极，A错误；左

侧石墨电极为阴极，SO/在该电极得电子转化为CuS,电极反应为：CE++

S0r+8e—+8H+吸uS+4H2O,B正确；结合阳极反应可知，每转移8moi

电子时，阳极区生成7moi氢离子，但为满足电荷守恒，同时有8moi氢离子通

过质子交换膜进入阴极区，则阳极区溶液中氢离子浓度减小，pH增大，C错误；

标准状况下，产生2.24LCO2即0.1mol,转移0.4mol电子，结合阴极反应可知，

此时阴极生成（）.05molCuS,质量为4.8g,D错-吴。

9.（2025.湖北新八校协作体三模）我国科技工作者设计了成对电解的高效双

功能电催化剂，在电解池中实现了阴阳两极都得到高价值含氮化合物，其原理如

图所示。下列说法正确的是（）