大单元四　第十章　第35讲　电解原理及应用

第35讲电解原理及应用[复习目标]1.理解电解池的构成、工作原理，能书写电极反应式和总反应方程式。2.掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等工艺的反应原理。3.了解金属发生电化学腐蚀的本质及危害，能利用电化学原理解释腐蚀现象及设计防腐措施。考点一电解池及工作原理1.电解与电解池2.构建电解池模型注意电子不下水，离子不上线。[应用举例]如图所示是电解氯化铜溶液的装置，其中c、d均为石墨电极。试回答下列问题：(1)a电极为，b电极为。

(2)c电极为，电极反应式为，发生了反应；d电极为，电极反应式为，发生了反应。

(3)电解过程中，铜离子向(填“阴”或“阳”，下同)极移动，氯离子向极移动。电解总反应式：。

答案(1)正极负极(2)阳极2Cl--2e-=Cl2↑氧化阴极Cu2++2e-=Cu还原(3)阴阳CuCl2Cu+Cl2↑3.电解规律[应用举例]用惰性电极电解不同类型电解质溶液。(1)电解水型实例电极反应式及总反应式电解质溶液浓度复原方法H2SO4阴极：2H++2e-=H2↑阳极：2H2O-4e-=4H++O2↑总反应式：2H2O2H2↑+O2↑增大加水(2)电解电解质型实例电极反应式及总反应式电解质溶液浓度复原方法HCl阴极：2H++2e-=H2↑阳极：2Cl--2e-=Cl2↑总反应式：2HClH2↑+Cl2↑减小通入HCl(3)电解质和水均参与电解型实例电极反应式及总反应式电解质溶液浓度复原方法NaCl、KCl(放H2生碱)阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-总反应式：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-减小并生成新电解质通入HClCuSO4、Cu(NO3)2(放O2生酸)阳极：2H2O-4e-=4H++O2↑阴极：Cu2++2e-=Cu总反应式：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+减小并生成新电解质加CuO一、电解规律应用1.用如图所示装置电解一段时间后，下列叙述错误的是()A.电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Fe，A为NaCl溶液，两电极间可能会出现白色沉淀B.电极Ⅰ、电极Ⅱ均为石墨，A为CaCl2溶液，电极Ⅱ附近溶液变成黄绿色C.电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Pt，A为饱和Na2SO4溶液，电解质溶液中有晶体析出D.电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Al，A为AlCl3溶液，电极Ⅰ质量增加答案D解析A项，电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Fe，A为NaCl溶液，则在阳极、阴极分别生成亚铁离子和氢氧根离子，两电极间可能会出现白色沉淀，正确；B项，电极Ⅰ、电极Ⅱ均为石墨，A为CaCl2溶液，电极Ⅱ上氯离子失电子变成氯气，使其附近溶液变成黄绿色，正确；C项，电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Pt，A为饱和Na2SO4溶液，电解后水减少，电解质溶液中有晶体析出，正确；D项，电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Al，A为AlCl3溶液，电极Ⅰ上氢离子得电子生成H2，电极Ⅰ质量不增加，错误。二、真实情境下电极反应式的书写2.按要求书写电极反应式和总反应式：(1)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：；

阴极反应式：；

总反应离子方程式：。

(2)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式：；

阴极反应式：；

总反应方程式：。

(3)电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为。

答案(1)2Cl--2e-=Cl2↑Mg2++2H2O+2e-=H2↑+Mg(OH)2↓Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑(2)2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+2H++2e-=H2↑2Al+3H2OAl2O3+3H2↑(3)Mn2++2H2O-2e-=MnO2↓+4H+3.(2025·诸暨高三第一次模拟)苯甲醛是香料、医药、农化等行业的重要中间体，被广泛地应用于食品、化妆品、塑料工业等行业中。利用纳米TiO2⁃Pt电极电解MnSO4和H2SO4的混合溶液(如图)，电解一段时间后，将电解液与甲苯混合可制得苯甲醛，已知适当增大Mn2+和H+浓度可以抑制Mn3+的歧化倾向，电解过程中，阳极表面有少量气泡产生，且溶液中有极少量黑色固体物质生成。(1)产生气泡对应的电极反应式：

。

(2)溶液中生成黑色固体的离子方程式：

。

答案(1)2H2O-4e-=O2↑+4H+(2)2Mn3++2H2O=Mn2++MnO2↓+4H+解析(1)由图可知，阳极发生氧化反应：Mn2+-e-=Mn3+，阳极还产生少量气泡，说明存在竞争反应，只能是溶液中的H2O在阳极放电生成氧气，电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+。(2)溶液中有极少量黑色固体物质生成，由题给信息可知，增大Mn2+和H+浓度可以抑制Mn3+的歧化倾向，说明Mn3+发生歧化反应生成+4价的MnO2和+2价的Mn2+，该黑色固体是MnO2，离子方程式为2Mn3++2H2O=Mn2++MnO2↓+4H+。4.(2024·海南，13改编)电解NH4HSO4溶液得到S2O82-，是早期制备H2O2的重要步骤。某实验装置如图所示。电解过程流出液(1)气体a：，b中混有的少量气体：。

(2)写出两极的电极反应式。阳极：，

副反应：；

阴极：。

(3)SO42-不能从阴极区迁移到阳极区的原因：

答案(1)H2O2(2)2SO42--2e-=S2O82-2H2O-4e-=O2↑+4H+2H++2e-=H2电解池电极反应式书写的注意事项(1)一定要看清楚环境是“溶液”还是“熔融态”，若为溶液，不要忽略水参与的反应。(2)一定要看清楚阳极是“惰性电极”还是“活性电极”，活性电极在阳极优先放电。(3)一定要关注溶液中剩余的离子是否与电极产物生成沉淀或弱电解质。三、电解时电解质溶液的复原问题5.以惰性电极电解100mL0.05mol·L-1CuSO4溶液。(1)阳极产生56mL(标准状况下)气体时，所得溶液的pH为(不考虑溶液体积变化)，要使溶液恢复到电解前的状态，可加入g的(填化学式，下同)。

(2)继续通电电解，此时被电解的物质为，

若加入0.005molCu(OH)2可使溶液复原，则电路中转移的电子为mol。

(3)通电一段时间，加入0.0025molCu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移的电子为mol。

答案(1)10.4CuO(或0.62CuCO3)(2)H2O0.02(3)0.015解析(1)阳极生成56mL(标准状况)即0.0025molO2，依据总反应式：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，溶液中生成0.01molH+，c(H+)=0.1mol·L-1，pH=1；电解生成0.0025molO2和0.005molCu，故要使溶液复原可加0.005molCuO，质量为0.4g，或加0.005molCuCO3，质量为0.62g。(2)继续通电电解，电解质溶液为H2SO4溶液，故实际被电解的物质为H2O；加入0.005molCu(OH)2可使溶液复原，相当于加入0.005molCuO和0.005molH2O，故转移电子为(0.005×2+0.005×2)mol=0.02mol。(3)Cu2(OH)2CO3相当于2CuO·H2O·CO2，故转移的电子为0.005mol×2+0.0025mol×2=0.015mol。考点二电解原理的应用1.氯碱工业习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。(1)反应原理阳极：2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)。阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-(还原反应)。总反应的化学方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。总反应的离子方程式：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。注意电解所用的食盐要精制。(2)离子交换膜法的生产过程加入或流出的物质：a、b、c、d分别是精制饱和NaCl溶液、H2O(含少量NaOH)、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。氯碱工业产品还可用于制备含氯消毒剂和盐酸。(3)阳离子交换膜的作用阻止OH-进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。2.电镀、电解精炼(1)电镀①概念：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。②目的：增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观性。(2)电解精炼银、金等金属不放电形成阳极泥，在阴极只有Cu2+放电，锌、铁、镍等较活泼的金属阳离子残留在电解质溶液中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2+的浓度有所下降。3.电冶金利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。冶炼钠2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：Na++e-=Na冶炼镁MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：Mg2++2e-=Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑阳极：2O2--4e-=O2↑阴极：Al3++3e-=Al1.氯碱工业既可以用阳离子交换膜，也可以用阴离子交换膜()2.电解精炼铜时，阳极泥中含有Zn、Fe、Ag、Au等金属()3.电镀时，应把待镀金属置于电解槽的阴极()4.若使用惰性电极电解废银催化剂制取银，该催化剂应与直流电源的正极相连()5.K金属性极强，工业上只能用电解熔融KCl来冶炼金属K()6.电解精炼铜时，阴极增重64g，阳极一定减少64g()7.在铁上镀锌，阳极用锌，电解质溶液可用硫酸亚铁()8.我国古代精美金属器皿的表面使用了鎏金工艺，利用的是电镀原理()答案1.×2.×3.√4.√5.×6.×7.×8.×一、氯碱工业的应用1.(2024·广东，16改编)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图)，可用于湿法冶铁的研究。回答下列问题：(1)a为电源的极。该装置使用的是(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。

(2)阴极的电极反应为。理论上每消耗1molFe2O3，阳极室溶液减少g。

答案(1)负阳离子(2)Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-351解析该装置为电解池，可用于湿法冶铁的研究，则左侧Fe2O3得电子生成Fe，左侧电极为阴极，右侧电极为阳极，a为电源负极。右侧溶液为饱和食盐水，Cl-放电产生氯气，电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑；左侧电极上Fe2O3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，故中间为阳离子交换膜。理论上每消耗1molFe2O3，转移6mol电子，产生3molCl2，同时有6molNa+由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少3mol×71g·mol-1+6mol×23g·mol-1=351g。2.“84”消毒液是环境消毒液之一。某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c、d都为石墨电极。完成下列填空：(1)a为电源的(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)极，c为电解池的极。

(2)d电极的电极反应式：

，

电解产生消毒液的总化学方程式为

。

答案(1)负阳(2)2H2O+2e-=H2↑+2OH-NaCl+H2ONaClO+H2↑解析(2)电解饱和氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，该学生的目的是使Cl2被完全吸收制得NaClO溶液，即要让Cl2与NaOH溶液充分混合反应，所以应在下端产生Cl2，上端产生NaOH，则a为负极，b为正极，c为阳极，d为阴极，Cl2和NaOH溶液发生反应：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，故电解产生消毒液的总化学方程式为NaCl+H2ONaClO+H2↑。二、电解精炼、电镀的应用3.(2024·宁波一模)如图所示，连接2~3V的直流电源进行铁制镀件镀铜。铁制镀件在电镀前需经除油、除锈处理。甲同学选用的电镀液为0.1mol·L-1CuSO4溶液；乙同学先往0.1mol·L-1CuSO4溶液中加入浓氨水至溶液恰好澄清，取所得澄清液作为电镀液。下列说法不正确的是()A.除去镀件表面油污的试剂可以是Na2CO3溶液或NaOH溶液B.甲同学的实验中，阴极表面可发生的反应有2H2O+2e-=H2↑+2OH-、Cu2++2e-=CuC.乙同学的实验中，若Cu2+参与放电，则Cu2++4NH3⥬[Cu(NH3)D.甲、乙两同学实验完毕后，乙同学所得镀件的镀层更光亮答案C解析题干装置是一个在铁制镀件上镀铜的装置，铜片与电源正极相连，作阳极，其电极反应为Cu-2e-=Cu2+，铁制镀件与电源负极相连，作阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu。油脂在碱性条件下能够完全水解而溶解除去，故实验前可用Na2CO3溶液或NaOH溶液来除掉铁制镀件上的油污，故A正确；阴极发生还原反应，铜离子得到电子被还原，消耗完Cu2+后，水电离出的氢离子得到电子被还原，故B正确；由分析可知，阳极铜被氧化为铜离子，阴极铜离子被还原为铜单质，结合得失电子守恒可知，溶液中铜离子浓度不变，则乙同学的实验中，若Cu2+参与放电，Cu2++4NH3⥬[Cu(NH3)4]2+不移动，故C错误；乙实验中存在Cu2++4NH3⥬[Cu(NH3)4]2+，从而使得c(Cu2+)小，Cu缓慢析出，镀层更致密，镀层更光亮，故D正确。4.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，思考回答下列问题：(1)阳极发生(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式：

。

(2)电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量(填“相等”或“不相等”)。

(3)电解后，溶液中存在的金属阳离子有、Ni2+等。

(4)电解后，电解槽底部含有等金属。

答案(1)氧化Ni-2e-=Ni2+、Fe-2e-=Fe2+、Zn-2e-=Zn2+(2)不相等(3)Fe2+、Zn2+(4)Cu、Pt解析(2)阳极中金属的活动性顺序为Zn>Fe>Ni>Cu>Pt，电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni，阴极析出的是镍，依据得失电子守恒，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等。(4)粗镍作阳极，Fe、Zn在电极上失去电子形成阳离子进入溶液中，但Cu和Pt不放电，沉降到电解槽底部。三、电冶金的应用(溯源教材人教选择性必修1P108)5.电解熔融氯化钠和氯化钙混合物制备金属钠的装置如图所示。阳极A为石墨，阴极K为铁环，两极用隔膜D隔开。氯气从阳极上方的抽气罩H抽出，液态金属钠经铁管F流入收集器G。下列叙述正确的是()A.氯化钙的作用是做助熔剂，降低氯化钠的熔点B.金属钠的密度大于熔融混合盐的密度，电解得到的钠在下层C.隔膜D为阳离子交换膜，防止生成的氯气和钠重新生成氯化钠D.电解时阴极的电极反应为Na++e-=Na，发生氧化反应，阴极上可能有少量的钙单质生成答案A解析本装置的目的是制备金属Na，可以联想电解铝工业中的助熔剂冰晶石，则加入氯化钙的目的是作助熔剂，A正确；由图可知，金属钠在上部收集，所以钠的密度小于熔融混合盐的密度，B不正确；由图可知，Cl-通过隔膜D移至阳极A，放电产生Cl2，所以隔膜D应该为阴离子交换膜，C不正确；阴极发生的是还原反应，D不正确。6.研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2⁃CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法正确的是()A.将熔融CaF2⁃CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的B.阳极的电极反应式为C+2O2--4e-=CO2↑C.在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D.阴极的电极反应式为Ca-2e-=Ca2+答案B解析由图可知，石墨为阳极，其电极反应式为C+2O2--4e-=CO2↑，钛网是阴极，其电极反应式为Ca2++2e-=Ca。将熔融CaF2⁃CaO换成Ca(NO3)2溶液，阴极上H+放电，无法得到金属Ca；钙还原二氧化钛的化学方程式为2Ca+TiO2=Ti+2CaO，制备金属钛前后，CaO的总量不变。1.(2025·浙江6月选考，12)通过电化学方法制备Br2，进而由Br2与反应合成。为提高电流利用效率，某小组设计电化学合成装置示意图如下，已知氧化性：H2O2>Br2。下列说法不正确的是()A.电极A与电源正极相连B.电极B的电极反应式为O2+2H++2e-=H2O2C.电解液中H2SO4可以用氢溴酸代替D.原料足量的情况下，理论上电路中转移0.2mole-可得到0.1mol答案D解析由分析可知，电极A为阳极，应与电源正极相连，A正确；电极B为阴极，O2在电极B上得电子生成H2O2，电极反应式为O2+2H++2e-=H2O2，B正确；电解液中H2SO4可用氢溴酸代替，溴离子既起导电作用又可在电极A上放电，可提高电流利用效率，C正确；由得失电子守恒可知，电路中转移0.2mole-，生成0.1molBr2，由信息可知氧化性：H2O2>Br2，所以电极B上生成的H2O2也可将溴离子氧化为Br2，所以电路中转移0.2mole-，生成Br2的物质的量大于0.1mol，则得到的物质的量大于0.1mol，D错误。2.(2023·浙江6月选考，13)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()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-=H2↑+2OH-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A上氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；电极B为阴极，通入的氧气得到电子，其电极反应式为2H2O+4e-+O2=4OH-，故B错误；右室生成氢氧根离子，应选用阳离子交换膜，使左室的钠离子进入到右室，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，从而降低电解电压，减少能耗，故D正确。3.(2023·浙江1月选考，11)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是()A.石墨电极为阴极，发生氧化反应B.电极A的电极反应：8H++TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2OC.该体系中，石墨优先于Cl-参与反应D.电解时，阳离子向石墨电极移动答案C解析由图可知，石墨优先于Cl-参与反应，在外加电源下，石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，则电极A作阴极，TiO2和SiO2得到电子产生电池材料(TiSi)，电极反应为TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-。4.(2022·浙江6月选考，21)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3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()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Mn2+浓度保持不变D.电解结束，可通过调节pH除去Mn2+，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Mn2+转化为MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；电极B上Mn2+失电子转化为MnO2，电极反应式为2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正确；电极A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应式为LiMn2O4+3e-+8H+=Li++2Mn2++4H2O，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；电解池总反应为2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰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。课时精练[分值：100分](1~13题，每小题6分)1.下列有关电解的说法正确的是()A.惰性电极电解硝酸银溶液不可能在电极上生成银，因为银可以溶于硝酸B.25℃，惰性电极电解氢氧化钠溶液，溶液pH不变，因为实质是电解水C.惰性电极电解足量硫酸铜溶液一段时间，加入氧化铜固体可使电解质恢复到电解前D.惰性电极电解淀粉碘化钾溶液，可看到阴极区域溶液变蓝答案C解析惰性电极电解硝酸银溶液，在阴极和阳极上分别析出金属银和氧气，Ag不能溶于硝酸，A错误；惰性电极电解氢氧化钠溶液，实质是电解水，c(OH-)增大，溶液碱性增强，pH增大，B错误；电解总反应式为2H2O+2CuSO42Cu+O2↑+2H2SO4，相当于析出CuO，加入氧化铜固体可使电解质恢复到电解前，C正确；阴极发生还原反应，水电离的H+放电生成氢气，阳极发生氧化反应，碘离子放电生成碘单质，则阳极区域溶液变蓝，D错误。2.(2024·杭州学军中学高三模拟)用石墨作电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是()A.逸出气体的体积：A电极<B电极B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体C.A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色D.电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性答案D解析用惰性电极电解Na2SO4溶液，A电极为阴极，B电极为阳极。在B电极H2O电离出的OH-放电，产生O2，B电极附近c(H+)>c(OH-)，石蕊溶液变红，在A电极H2O电离出的H+放电产生H2，A电极附近c(OH-)>c(H+)，石蕊溶液变蓝，产生H2和O2的体积之比为2∶1，A、B、C项错误，D项正确。3.关于下列装置分析正确的是()A.装置甲中阳极上析出红色物质B.若开始阶段装置甲两极质量相同，电流表中通过0.1mol电子，则两极质量差为3.2gC.若装置乙通电一段时间后，撤去直流电源，电流表指针会偏转D.可以将装置乙中的铜片更换为锌片制成镀锌铁答案B解析由图可知，装置甲为电解池，右端石墨电极为阳极，氯离子发生氧化反应生成氯气，故A错误；装置甲左端石墨电极上析出铜单质，转移0.1mol电子，会生成3.2g铜单质，右端无固体析出，两极质量差为3.2g，故B正确；由图可知，装置乙为电镀池，阳极电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，阴极电极反应式为Cu2++2e-=Cu，所以电解池工作一段时间后，铁表面镀上一层铜，撤去直流电源无法形成原电池，电流表指针不会偏转，故C错误；将铜片更换为锌片，阳极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，氧化性：Zn2+<Cu2+，放电顺序Cu2+优先，故无法实现铁上镀锌，故D错误。4.电解法制备Cu2O的装置如图所示，已知生成Cu2O的反应为Cu2Cl2+2OH-=Cu2O+H2O+2Cl-，下列说法错误的是()A.铂电极连接电源的负极B.离子交换膜为阴离子交换膜C.铜电极反应为2Cu-2e-+2Cl-=Cu2Cl2D.制备7.2gCu2O，阴极区溶液质量减少0.1g答案D解析由题意可知，铜电极为电解池的阳极，在氯离子作用下，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成Cu2Cl2，电极反应式为2Cu-2e-+2Cl-=Cu2Cl2，铂电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，生成的氢氧根离子通过阴离子交换膜进入阳极区，A、B、C正确；结合得失电子守恒可知，得到7.2g氧化亚铜时，阴极区溶液减少的质量为2×7.2g144g·mol-1×18g·mol-1=1.85.(2024·甘肃，7)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：O2+4e-=2O2-C.工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2D.理论上电源提供2mole-能分解1molH2O答案B解析电极1上H2O(g)得电子发生还原反应生成H2(g)，电极1为阴极，电极反应为H2O+2e-=H2+O2-，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项正确；电极2上O2-失电子发生氧化反应生成O2(g)，电极2为阳极，电极反应为2O2--4e-=O2，B项错误；电解池工作时，阴离子向阳极移动，即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2，C项正确；电解总反应为2H2O(g)2H2(g)+O2(g)，分解2molH2O转移4mol电子，则理论上电源提供2mol电子能分解1molH2O，D项正确。6.(2023·湖北，10)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Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为xmol·h-1。下列说法错误的是()A.b电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-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·h-1答案D解析b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确；该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-浓度不变，则阴极产生的OH-要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换膜，故B正确；电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为xmol·h-1，则补水的速率也应是xmol·h-1，故D错误。7.(2025·浙江一模)我国目前已经实现通过电化学合成尿素，模拟装置如图所示。下列说法不正确的是()A.b极上的电势比a极上的电势高B.阴极反应式为CO2+2NO3-+16e-+18H+=CO(NC.电路上转移4mol电子时，理论上有4molH+通过交换膜向左迁移D.电解一段时间b极区溶液pH不变答案D解析根据物质变化可知，石墨电极上H2O失电子，石墨为阳极，则b为电源正极，a为电源负极，Fe/Fe3O4电极为阴极，据此解答。由分析可知，电源正极(b极)电势高于负极(a极)，A正确；阴极CO2和NO3-转化为尿素，N元素化合价从+5价降为-3价，阴极反应式为CO2+2NO3-+16e-+18H+=CO(NH2)2+7H2O，B正确；阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，电路上转移4mol电子时，阳极生成4molH+，H+通过质子交换膜向左(阴极区)迁移，C8.氨是生产化肥、药品、精细化学品和塑料等必要的原料，在电化学合成氨的方法中，锂介导的氮气还原反应(Li⁃NRR)是一种有吸引力且已验证的电化学合成氨途径。如图是其中一种电合成氨装置，下列说法错误的是()A.电极A的电势高于电极BB.由图可知该装置反应前后，理论上乙醇的浓度不变C.阴极电极反应式为N2+2Li++4H++6e-=2LiNH2D.理论上若电解液传导6molH+，最多生成标准状况下33.6LNH3答案D解析由图可知，通入氢气的电极A为阳极，氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子，氢离子与EtO-反应生成EtOH，EtOH解离生成氢离子和EtO-，通入氮气的电极B为阴极，锂离子在阴极得到电子生成锂，锂与氮气和EtOH解离出的氢离子反应生成氨基锂，氨基锂与氢离子反应生成锂离子和氨气，则阴极的电极反应式为N2+2Li++4H++6e-=2LiNH2，电解的总反应方程式为N2+3H22NH3。由分析可知，通入氢气的电极A为阳极，通入氮气的电极B为阴极，则电极A的电势高于电极B，故A正确；由电解的总反应方程式可知该装置反应前后，理论上乙醇的浓度不变，故B正确；阴极的电极反应式为N2+2Li++4H++6e-=2LiNH2，故C正确；由阴极的电极反应式可知4mol氢离子参与放电生成2mol氨基锂，2mol氨基锂与2mol氢离子反应生成2mol氨气，则理论上若电解液传导6mol氢离子，生成标准状况下氨气的体积为2mol×22.4L·mol-1=44.8L，故D错误。9.(2025·浙江精诚联盟二模)库伦仪可根据电路中消耗的电量来测定工业废气中SO2含量，装置如图。测定前电解质溶液中c(I3-)与c(I-)的比值保持恒定，电解池不工作；通入一定量待测气，其中SO2溶解并还原I3-，库伦仪便立即工作至c(I3-)与c(IA.a电极连接直流电源的正极B.库伦仪工作时，b电极上有气泡生成C.若废气中含有O2等氧化性气体，会导致测定结果偏高D.SO2发生反应的离子方程式为SO2+I3-+2H2O+4H2PO4-=3I-+SO答案C解析将废气通入电解池后，SO2溶解并将I3-还原生成I-、SO42-和H+，反应的离子方程式为SO2+I3-+2H2O+4H2PO4-=3I-+SO42-+4H3PO4，当打破c(I3-)与c(I-)的平衡以后，库伦仪便立即进行电解，由图可知，库伦仪工作时，左侧铂电极(a极)为电解池的阳极，I-在阳极失去电子发生氧化反应生成I3-，电极反应式为3I--2e-=I3-，直到回到原定值，右侧铂电极(b极)为阴极，溶液中的H+在阴极得到电子发生还原反应生成H2，则通过测量电解过程中消耗的电量来计算废气中SO2含量。电解时，a电极为阳极，接电源的正极，故A正确；由分析可知，库伦仪工作时，b10.(2025·浙江Z20名校联盟模拟)电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，工作原理如图1所示。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定。下列说法不正确的是()A.离子交换膜应该选择阳离子交换膜B.阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4HC.由图2可知，N点Na2FeO4浓度低是由于c(OH-)过高，铁电极上可能有Fe(OH)3生成D.电解产生6.72LH2(标准状况)时，电路中转移电子的数目为0.6NA答案A解析图1电解池装置中，Fe电极为阳极，此处Fe被氧化为Na2FeO4，阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O；Ni为阴极，阴极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；则中间的离子交换膜为阴离子交换膜，OH-经交换膜从右侧进入左侧，A错误、B正确；Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，M点对应的c(OH-)较低，Na2FeO4稳定性差；N点对应的c(OH-)过高，铁电极上可能有Fe(OH)3生成而使Na2FeO4产率降低，C正确；标准状况下6.72LH2的物质的量为0.3mol，结合阴极的电极反应式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-可知，电路中转移电子的数目为0.6NA，11.三维电极法是在传统的电解槽两电极之间填充粒状或碎屑状材料，填充的粒子电极表面能带电，成为新的一极(第三极)。如图为用三维电极法处理氨氮废水的原理图，石墨板作为阴、阳极，自制活性炭为填充材料，电解一定浓度的(NH4)2SO4、NH4Cl与NaCl的酸性混合溶液来进行模拟。下列选项不正确的是()A.m电极为电解池阳极B.n电极上的反应为O2+2e-+2H2O=2·OH+2OH-C.该装置生成大量氧化性更强的·OH，·OH去除NH4+的离子方程式为6·OH+2NH4+=N2↑D.相比于传统的二维电极反应系统，三维电极提高了电流效率，粒子电极表面会生成许多强氧化性物质，氧化效率高答案B解析m电极上H2O、Cl-发生失电子的氧化反应转化成·OH、Cl2，m电极为电解池的阳极，n电极为电解池的阴极，n电极上O2发生得电子的还原反应转化成·OH，A项正确；混合溶液呈酸性，故n电极的电极反应为O2+2e-+2H+=2·OH，B项错误；由图可知，该装置生成大量氧化性更强的·OH，·OH将NH4+氧化成N2，则·OH被还原成H2O，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为6·OH+2NH4+=N2↑+6H2O+2H+，12.汞阴极法电解饱和食盐水制取NaOH的原理如图所示。下列说法正确的是()A.电解室中可使用铜棒作阳极B.电解室中汞阴极的反应为Na++e-=NaC.解汞室中的反应为吸热反应D.两室联合生产的总反应为2NaCl2Na+Cl2↑答案B解析由原理图可知，电解室内阳极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极反应为Na++e-=Na；解汞室内发生的反应为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。电解室中若使用铜棒作阳极，则发生反应：Cu-2e-=Cu2+，因此不可使用铜棒作阳极，A错误；解汞室中钠与水的反应为放热反应，C错误；根据分析，两室联合生产的总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，D错误。13.(2022·北京，13)利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究。序号电解质溶液实验现象①0.1mol·L-1CuSO4+少量H2SO4阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+②0.1mol·L-1CuSO4+过量氨水阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素下列说法不正确的是()A.①中气体减少，推测是由于溶液中c(H+)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触B.①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+=Fe2++H