人教版高中化学选修一专项练习：电解池（五大题型）

专题4.2电解池

，题型梳理

【题型1电解池电解原理】

【题型2电解原理的应用】

【题型3新型电解池】

【题型4电解池与原电池综合问题】

【题型5电子守恒应用于电化学装置】

，举一反三

【题型1电解池电解原理】

【例1】在U形管中注入某浓度的CuCE溶液（足量），插入两根石墨棒作电极（如图所示），下列说法正

确的足

A.M电极上的电极反应式为CiP+-2e-=Qi

B.电池工作时，外电路中的目子流动方向为N-电源正极，电源负极-M

C.电池工作一段时间后，在U形管底部可观察到红色物质

D.电池工作时，每转移0.2mol电子，同时生成2.24L（标准状况下）02

【答案】B

【详解】A.该装置为电解池，电解池中阳离子移向阴极，则M为阴极，接电源负极，N为阳极，接电源

正极，M电极上的电极反应式为Cu2++2c=Cu,A错误；

B.电解池工作时，电子经外电路由正极移向负极，则外电路中的电子流动方向为NT电源正吸，电源负

极TM,B正确；

C.铜离子得电子生成Cu,在M电极沉积，不会沉积在U形管底部，C错误；

D.CuC12溶液（足量），阳极反应为2Cl-2e=C123不会生成氧气，D错误；

故选Bo

【变式1-1］下列有关原电池或电解池的说法正确的是

A.原电池中的电极材料一定要参与反应B.电镀、电冶炼利用的都是原电池的原理

C.电解池中的阳极材料不参与反应D.利用电解原理可以对金属进行电化学保护

【答案】D

【洋解】A.原电池中的电极材料不一定参与反应，如氢氧燃料电池的电极，故A错误；

B,电镀、电冶炼利用的都是电解池的原理，故B错误；

C.电解池中的阳极材料可能参与反应，如电镀装置阳极为镀层金属，参与反应，故C错误；

D.利用电解原理，将被保护的金属与电源负极相连作阴极，可以保护金属不被腐蚀，故D正确；

故选：D。

【变式1-2】用银作电极电解盐酸时，下列说法正确的是

A.溶液的pH升高B.同温同压下两极上放出等体积的气体

C.阴极质量增加D.溶液中C厂的浓度几乎不变

【答案】A

【分析】用Ag作电极电解稀盐酸时，阳极上银失电子发生氧化反应，电极反应式为Ag-e+Cl=AgCll，阴

极上电极反应式为2H++2e=H2t；

【详解】A.阴极上电极反应式为2H++2e=H2T，导致溶液中氢离子浓度降低，则溶液的pH增大，故A正

确；

B.负极上Ag放电没有气体生成，故B错误；

C.阴极上氢离子放电生成氢气，则阴极质量不变，故C错误；

D.阳极电极反应式为Ag-e-+Cl-=AgQJ,则溶液中c(Cl)减小，故D错误；

故选：Ao

【变式1・3】下列各项装置中，工作一段时间后电解质溶液的成分及浓度均未改变的是

【详解】A.有外接电源的属于电解池，阳极上锌失电子，形成锌离子进入溶液，阴极上铜离子得电子,

析出铜，则溶液中硫酸铜浓度减小，硫酸锌浓度由无到有，且逐渐增大，A错误：

B.有外接电源的属于电解池，阳极上氢氧根离子放电，阴极上水中的氢离子放电，实际上是电解水导致

溶液中溶液的体积减小，溶质的物质的量不变，则浓度增大，B错误；

C.有外接电源的属于电解池，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，实际上是电解HCL所以溶液中

溶质的物质的量减小，浓度也减小，C错误；

D.有外接电源的属于电解池，又属于电镀池，阳极上铜失电子，阴极上铜离子得电子，所以溶液中溶质

的物质的量不变，浓度也不变，D正确；

故选D。

【变式1・4】利用如图装置，完成了很多电化学实验。有关此装置的叙述中，不正确的是

M

Y溶液

A.若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阳极保护

法

B.若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，可用于铁表面镀铜，溶液中铜离子浓度将不变

C.若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子会向铜

电极移动

D.若X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可观察到X极处冒气泡

【答案】D

【分析】当开关K置于M时形成原电池，当K置于N时形成电解池，X作阳极，铁作阴极。

【详解】A.开关K置于M处，为原电池，X为锌棒，Y为NaCl溶液，锌比铁活泼，锌作负极，铁作正

极，可减缓铁的腐蚀，该方法称为牺牲阳极的阴极保护法，故A正确；

B.开关K置于N处，形成电解池，铁与负极相连作阴极，铜为阳极失去电子发生氧化反应生成铜离子，

Y为硫酸铜溶液，钢离子在铁极得到电子发生还原反应生成铜，可用于铁表面镀铜，且溶液中铜离子浓度

将不变，故B正确；

C.开关K置于M处，为原电池，铁比铜活泼，铁作负极，电子由铁经导线流向铜，铜棒上铜离子得电子

生成铜单质，质量增加，故C正确：

D.开关K置于M处，X为碳棒，Y为氯化钠溶液，不存在自发的氧化还原反应，不能形成原电池，故D

错误；

故选D。

【题型2电解原理的应用】

【例2】氯碱工业上可用如下图所示装置制取Cb和NaOH溶液。下列说法正确的是

+个Y

4

NaOH

电.….溶液

极极

精制士-水

食盐水一|■一--f--（加入少

离子交换膜htNaOH）

A.电极A可以使用铁电极

B.电极B上所发生的电极反应为：2Hq+2J=H2T+2OH-

C.装置所使用的离子交换膜为阴离子交换膜

D.该装置工作时可将化学能转化为电能

【答案】B

【分析】由题干信息可知，电极A与电源正极相连为阳极，发生氧化反应，电极反应为：2Cr-2c=CI2t，

电极B与电源负极相连为阴极，发生还原反应，电极反应为：2H2O+2e=H2T+2OH-,电极A区的Na+移向

电极B区，据此分析解题。

【详解】A.由分析可知，电极A与电源正极相连为阳极，发生氧化反应，若使用铁电极，则电极反应

为：Fe-2e=Fe2+,A错误；

B.由分析可知，电极B与电源反极相连为阴极，发生还原反应，电极反应为：2H2O+2e-=H2t+2OH-,B

正确；

C.由分析可知，电极A区的Na♦移向电极B区，装置所使用的离子交换膜为阳离子交换膜，C错误；

D.由题干图示信息可知，该装置工作时为电解池，故将电能转化为化学能，D错误；

故答案为：B<.

【变式2・1】NaCl被称为“化学工业之母”。下列说法不正确的是

A.“制钠”：电解熔融的NaQ可制备金属Na

B.“氯碱工业”:电解饱和食盐水可获得Cb、NaOH和H2

C.“侯氏制碱”：将C5、NH3通入饱和食盐水中,析出碳酸钠晶体

D.“海水晒盐”过程主要发生物理变化

【答案】c

【详解】A.钠是活泼金属，“制钠”时电解熔融的氯化钠，得到钠，同时生成氯气，故A正确；

B.“氯碱工业”是指电解饱和食盐水，可获得CL、NaOH和Hz,故B正确；

C.“侯氏制碱二将二氧化碳通入氨化的氯化钠饱和溶液中，析出碳酸氢钠，故C错误；

D.“海水晒盐”过程主要是把水蒸发掉，主要发生物理变化，故D正确；

故选C。

【变式2・2】下列说法正确的是

A.粗铜精炼时，纯铜做阳极

B.在铁制品上镀银时，铁制品作阴极，硝酸银溶液作电镀液

C.铁的吸氧腐蚀过程中正极反应为：FC-2C=FC2+

D.电解NaCl饱和溶液，可制得金属钠

【答案】B

【详解】A.粗铜精炼时，纯铜做阴极，粗铜做阳极，故A错误；

B.在铁制品上镀银时，铁制品作阴极，银作阳极，硝酸银溶液作电镀液，故B正确；

2+

C.铁的吸氧腐蚀过程中负极反应为：Fe-2e=Fe，正极反应式为：O2+4c+2H2O=4OH,故C错误；

D.电解NaQ饱和溶液生成氢氧化钠、氢气、氯气，电解熔融氯化钠可制得金属钠，故D错误；

选B。

【变式2・3】下列关于电解原理应用的说法错误的是

A.氯碱工业的电解槽需使用阳离子交换膜隔开两极产物

B.在铁上镀铜时，铁作阴极

C.钠、镁、铝均可通过电解其熔融氮化物的方法冶炼得到

D.电解精炼铜一段时间，电解质溶液中c(Q)2+)略减小

【答案】C

【详解】A.电解氯化钠溶液时，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故使用阳离子交换膜隔开两极产物，

A正确；

B.电镀时，镀层金属作阳极，故在铁上镀铜时，铁作阴极，铜作阳极，B正确；

C.钠和镁是电解熔融氯化物生成金属单质，氯化铝是共价化合物，所以熔融时，它是不导电的，只能电

解氧化铝制取铝，C错误；

D.电解精炼铜一段时间，由于粗铜中的Fe等金属优先放电，而阴极只有铜离子放电，则电解质溶液中c

(Cu2+)略减小，D正确；

故选C。

【变式2・4】已知氧化性：Fe2+<Ni2+<Cu2\以NiSCh溶液为电解质溶液进行粗银(含Fe、Zn、Cu、Pt、

Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是

A.电解过程中，化学能转化为电能

B.粗银作阳极，发生还原反应

C.利用阳极泥可回收Cu、PnAu等金属

D.溶液中Ni2+的浓度始终不变

【答案】C

【详解】A.电解过程是电能转化为化学能的过程，故A错误；

B.电解过程中，粗银作精炼池的阳极，比银活泼的金属锌、铁和银在阳极失去发生氧化反应生成金属阳

离子，故B错误；

C.电解过程中，粗银作精炼池的阳极，比银的金属性弱的铜、伯和金等金属不能在阳极失去发生氧化反

应生成金属阳离子而沉积而形成可以回收的阳极泥，故c正确；

D.电解过程中，粗银作精炼池的阳极，比银活泼的金属锌、铁和银在阳极失去发生氧化反应生成金属阳

离子，银离子在阴极得到电子发生还原反应生成银，溶液中银离子的浓度减小，故D错误；

故选C。

【题型3新型电解池】

【例31最近，我国某科技团队创造性地开创了海水原位电解制氢的全新原理与技术。其技术原理如下图所

示，下列说法错误的是

膜

隔%

02

上

AB疝

一一r

wLUL

s(p

o°

n<2g

n\

海

水nK

/

浓KOH溶液

A.电极B为阴极

B.防水透气层只允许海水以气态水分子扩散

C.该装置需要定期补充KOH

D.阳极电极反应式为：4OH-4c=O2T+2H2O

【答案】C

【分析】电解时A极区0H-失电子产生02,电极A为阳极，B极为阴极，水分子得电子产生氢气，电解

池中阴离子定向移动到阳极，故隔膜为阴离子交换膜；

【详解】A.根据分析可知，电极B为阴极，选项A正确；

B.根据图中信息可知，防水透气层只允许海水以气态水分子H?O(g)力,散，选项B正确；

C.该装置阳极产生氧气，阴极产生氢气，相当于电解水，不需要定期补充K0H,选项C错误；

D.阳极上OH-失电子产生02,电极反应式为：4OH-4c=O2T+2H2O,选项D正确；

答案选C。

【变式3・1】某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子成为

Li嵌入该薄腴材料中；电极B为LiCoO?薄膜；集流体起导电作用。下列说法不叱碰的是

A.充电时，集流体A与外接电源的负极相连

B.放电时，外电路通过amol电子时，LiPON薄膜电解质损失amolLi+

C.放电时，电极B为正极，反应可表示为LirCoO?+xLi++xe=LiCoO2

D.电池总反应可表示为Li,Si+LirxCo()2,-需*Si+LiCo02

【答案】B

【分析】在可充电电池中，放电时，负极失去电子发生氧化反应，正极上得到电子，发生还原反应。在充

电时，负极与电源的负极相连，作阴极，发生还原反应；正极与外接电源的正极相连，作阳极，阳极发生

氧化反应。根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则分析判断离子移动方向。

【详解】A.由题中信息可知：该电池充电时Li+得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴

极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。由图可知，集流体A与电极A相连，充电时

电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A正确；

B.放电时，外电路通过amol电子时，内电路中有amolLi+通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极,

但是LiPON薄膜电解质没有损失Li+,B错误；

C.放电时，电极B为正极，发生得到电子的还原反应，反应可表示为LiiCoO:+xLi++xe=LiCoO2,C止

确；

D.电池放电时，负极发生反应：LixSi-xe-=Si+xLi+,正极上发生得到电子的还原反应：Lii.

+

xCGO2+xLi+xe=LiCoO2,两式相加，可得电池总反应可表示为：Li^i+Li,.Co02*Si+LiCo02,

D正确；

故选B.

【变式3・2】燃料电池的供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航

天、军事和交通等领域有广阔的应用前景。一种氢氧燃料电池的工作原理如图所示，下列说法错误的是

对外供电

质子交换膜

A.电极电势：M<N

B.催化剂能提高H2的平衡转化率

C.N的电极反应式为O?+4e+4H+=2也0

D.当外电路通过Imol电子时，理论上有lmolH+从左到右通过质子交换膜

【答案】B

【分析】根据装置图可知，通入H2的电极M为负极，通入02的电极N为正极，H+从左到右通过质子交

换膜；

【详解】A.根据装置图可知，通入H2的电极M为负极，通入02的电极N为正极，正极的电势高于负

极，选项A正确：

B.催化剂只能加快反应速率，不能提高反应物的平衡转化率，选项B错误；

C.正极的电极反应式为O#4e+4H+=2HQ,选项C正确；

D.当外电路通过Imol电子时，理论上有lmolH+从左到右通过质子交换膜，选项D正确:

答案选Bo

【变式3・3】因具有高能量密度的潜力，锂空气电池是改进当今储能技术的众多途径之一，锂空气电池电

解法脱除煤中的含硫物质（主要是Fe，）的原理如图所示。

金

属

锂

卜列说法正确的是

A.充电时，Li+从阴极区移向阳极区

B.锂空气电池放电时，正极反应式为0?+4e-+4H+=2也0

C.阳极石墨棒上有无色气体产生，该气体是H?

3+2++

D.脱硫的化学方程式为FeS,+14Fe+8H2O=2SO：+15Fe+16H

【答案】D

【分析】根据装置图可知，左端装置为化学电源，右端装置为电解池，金属锂为活泼金属，作负极，催化

剂为正极，左端石墨为阳极，右端石墨为阴极，然后根据原电池工作原理、电解原理进行分析；

【详解】A.充电时，金属锂接电源的负极，催化剂接电源的正极，根据电解原理可知，Li+从阳极区移向

阴极区，故A错误；

B.锂电池的正极区是碱性环境，因此锂空气电池放电时，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故B错

误；

C.H+在电解池的阴极上得电子生成氢气，因此阴极石墨棒上有无色气体生成，该气体为氢气，故C错

误；

D.根据装置图可知，FeSz与F/+发生反应生成SO：、H\Fe?+,发生的离子方程式为，

3++2+

FeS2+14Fe+8H2O=2SO+16H+15Fc,故D正确；

答案为D。

【变式3・4】镀格工业废水中的Crq；可利用微生物电池催化还原，其工作原理如图所示（中间虚线表示离

子交换膜）。下列说法不正确的是

A.若采用该电池电解饱和食盐水，与a极相连的电极将产生黄绿色气体

B.a极反应式为CHCOOH+2Hq-8e-=2CO2T+8FT

C.该电池工作时，应使用质子交换膜

D.a极每产生33.6L(标准状况下)CO,时，b极将电室将收集到206g固体

【答案】A

【分析】由图可知，a极失去电子为负极，乙酸发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为：

CIliCOOII+2ILO-8e-=2CO2T+811+,b极为正极，电极反应式为Cpk+Ge+14n+=2C/++7ILO,生成的铭离

子水解生成氢氧化铝，CF++3H2O=Cr(OH)31+3H+,电子由负极流向正极，据此分析解答。

【详解】A.a极为负极，若采用该电池电解饱和食盐水，与a极相连的电极为阴极，阴极电极反应式为

2HQ+2c-=H2T+2OH,阴极产物为H2、NaOH,不会产生黄绿色氯气，故A错误；

+

B.a极为负极，电极反应式为：CH3COOH+2H2O-8e=2CO2t+8H,故B正确；

C.由两极反应式可知，负极区产生氢离子，正极区消耗氢离子，故氢离子透过交换膜由左侧向右侧迁

移，交换膜为质子交换膜，故c正确；

D.a极反应式为：CH3coOH+2H2O-8e=2CO2t+8H+,每产生33.6L(标准状况下)CO,即匚

222.4L/mol

Q

=1.5molCO2时，转移1.5molx?=6mol电子，b极反应式为CrQ；+6e+l4H=20「+7比0,生成的铭离子水

2

解生成氢氧化络，CB+3H2O=Cr(OH)3I+3H+,故b极室将收集到工x6molxl03g/mol=206g固体，故D

6

正确；

故选：A。

【题型4电解池与原电池综合问题】

【例4】某同学欲探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，设计实验如卜.图，该同学电解lOmin后停止实验，

将电解质溶液恢复至室温，同时测得丙池左侧电极质量增重3.2g,下列说法不正确的是

3_|料tit

Hit

KOH溶液饱和NaCI溶液CuSO,MM

甲乙

A.内池右侧电极减轻质量可能大于3.2g

B.X为阳离子交换膜

C.若乙池阴极区和阳极区溶液体积均为200mL,则停止电解时阴极区pH=14

D.实验结束后，甲池溶液pH减小

【答案】C

【分析】由图可知，甲池为氢氧燃料电池，左侧通入氧气的销电极为正极，右侧通入氢气的钻电极为负

极；乙池电解饱和氯化钠溶液的电解池，铁电极为电解池的阴极，石墨电极为阳极，X为只允许钠离子通

过的阳离子交换膜；丙池为精炼铜装置，精铜为精炼池的阴极，粗铜为阳极。

【洋解】A.粗铜中锌的摩尔质量大于铜，则丙池左侧电极质量增重3.2g时,若粗铜中放电金属的平均相

对分子质量大于64,由得失电子数目守恒可知，丙池右侧电极减轻质量可能大于3.2g,故A正确；

B.由分析可知，乙池电解饱和氯化钠溶液的电解池，X为只允许钠离子通过的阳离子交换膜：故B正

确；

C.由得失电子数目守恒可知，丙池左侧电极质量增重3.2g时，乙池阴极上放电生成氢氧根离子的物质的

量为|X2=()1m°L则阴极区氢氧根离子的浓度为"粤=0.5mol/L，溶液的pH为14—：g2,故C错

64g/mol0.2L

误；

D.甲池为氢氧燃料电池，电池工作时，实际上是氢气和氧气反应生成水，溶液中氢氧化钾的物质的量不

变，水的质量增大导致溶液体积增大，则溶液中氢氧根离子浓度减小，溶液pH减小，故D正确；

故选C。

【变式4・1】为探究原电池的构成条件，进行了如下两组实验，装置如图1和图2所示，下列说法不至确

的是

ZnSCU溶液CuS04溶液CuSCU溶液CuSCU溶液

图1图2

A.图1中电子经导线从Zn移向CuB.图1中铜片上发生还原反应

C.图2中铜棒的a处会变粗D.图2中电流计指针不发生偏转

【答案】D

【详解】A.图1中构成原电池，Zn为负极，失去电子，电子经导线从Zn移向Cu,A正确；

B.图1中Zn为负极，失去电子，铜片上铜离子得到电子生成铜，发生还原反应，B正确；

C.图2中构成Zn-Cu-CuSCh原电池，而铜棒构成了电解池，铜棒的a极为阴极，铜因子得到电子生成

铜，a处会变粗，C正确;

D.图2中构成Zn-Cu-CuSCh原电池，而铜棒构成了电解池，电流计指针发生偏转，D错误;

故选Do

【变式4-2】铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。

（1）某研究性学习小组设计了如下图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护，烧杯内液体均为饱和食盐水。

F7LF7L

食盐水食盐水食盐水

①②③

①在相同条件下，三组装置中铁电极腐蚀最快的是（填装置序号）。

②为防止金属Fc被腐蚀，可以采用上述______（填装置序号）装置原理进行防护。

（2）钻酸锂电池是目前常见的锂离子二次电池，电池总反应为LiG+LiiCoO?LiCoO2+C6,用

它做电源按下图装置进行电解。通电后，d电极附近先出现白色沉淀（CuCI）,后白色沉淀逐渐转变成橙

黄色沉淀（CuOH）。

①放电时，负极反应式为O

②该电池充电时，n极接电源的极，充电时n极的电极反应为。

（3）试写出装置II中d电极附近产生白色沉淀的反应式。

（4）若装置I为铜上镀银，则装置I中U形管内的溶液为,电解一段时间后，若铜棒上无气

体产生，要想使溶液恢复原状态，需加入（填化学式）.

【答案】（1）①②③（2）Li^-xe=xLi>+QE极LiCoO,-xe^Li,^CoO,+xLi+

（3）Cu-e+Cr=CuCU（4）AgNO3溶液Ag2O

【分析】（1）作原电池的正极或电解池的阴极的电极被保护；

（2）根据电池总反应：Liq+LiiCoO2,二鲁LiCoOz+Ce可知，放电时，Liq为负极，LijCoO：为

正极：

【详解】（I）①Fe作原电池负极被腐蚀；②Zn作负极，Fe作正极被保护；③Fe作电解池阴吸被保护；

腐蚀最快的：①；装置②③Fe均被保护，所以可以采用②③装置原理进行防护：

（2）①根据分析可知，放电时，负极反应式：LiAC6-xe=xLr+C6；

②通电后，d电极附近先出现白色沉淀CuCL铜元素价态升高失电子，则d极为阳极，c极为阴极，b为

阳极，a为阴极，m为负极，n为正极，即该电池充电时，n极接电源正极；充电时n极的电极反应：

+

LiCoO;-xe'^ij^CoO,+xLi；

（3）装置n中d作阳极，电极附近产生白色沉淀反应式：cu-e-+cr=cuca；

（4）若装置I中b为阳极，a为阴极，为铜上镀银，则装置I中U形管内的溶液应为硝酸银溶液：电解

+

时，阴极发生反应：Ag-+e-=Ag,阳极发生反应：2H2O-4e=O2T+4H,若铜棒上无气体产生，要

想使溶液恢复原状态，需加入AgzO；

【变式4・3】某化学兴趣小组同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的开关时，观察

到电流表的指针发生了偏转。

KOH溶液AgNCh溶液CuCh溶液

甲池乙池丙池

请回答下列问题:

（1）甲池中负极的电极反应为

（2）乙池中A（石墨）电极为________（填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”）°乙池中B极质量增加

10.8g时，甲池中理论上消耗02的体积为L（标准状况），丙池中（填“C”或"D”）极析

出_______g铜。

（3）一种以C6和甲醇为原料,利用SnO2（mSnCh/CC）和CuO纳米片（CuONS/CF）作催化电极，制

备甲酸（甲酸盐）的电化学装置的工作原理如图所示。

注:（甲酸）的化学式为HCOOH,书写方程式时采用HCOOH即可。

①图中电极a为极，电解过程中阳极电极反应式为

②当有8moiH+通过质子交换膜时，理论上装置中生成HCOOfUHCOOH共计mol。

【答案】(1)CH3OH+80H一一6广=C0；+6H2。(2)阳极0.56D3.2

+

（3）负CH3OH-4e+H2O=HCOOH+4H6

【详解】（1）甲池中两电极分别通入甲醇和氧气，为燃料电池，因此为原电池，通入CH30H的电极为负

极，发生失去电子的氧化反应，电解质溶液显碱性，则电极反应式为CH3OH+8Oir—6e-=CO；-+

6H：Oo

(2)乙池中电解AgNCh溶液，其中A电极与甲池的正极相连，作阳极，B作阴极，银离子放电：Ag++e-

=Ag,乙池中B极质量增加10.8g时，即析出银是10.8g,物质的量是।Imol,转移O.lmol电

108g/mo1

子。Imol氧气得到4moi电子，则根据电子得失守恒可知甲池中理论上消耗的物质的量是见粤=

0.025mol,在标准状况下的体积为().025molx22.4L/mol=0.56L；丙池中D电极与甲池中负极相连，作阴

极，铜离子放电，根据电子得失守恒可知析出铜的物质的量是囚詈=0.05mol,质量是0.05molx64g/mol

=3.2go

(3)①由图可知二氧化碳在左侧电极发生反应，其中碳元素化合价降低，则a为负极，则电极b为正

+

极，右侧电极为阳极，电极反应式为：CH3OH-4e+H2O=HCOOH+4H；

+

②由第一间的分析可知，阳极反应为：CH3OH-4e+H2O=HCOOH+4H,阴极电极反应为：

2COz+2e-+IIzO=IICOO+IICO；,由此可以发现，若有8moiH+通过质子交换膜时，则转移8mH电子，贝ij

此时该装置生成HCOO和HCOOH共计2mol+4mol=6molo

【题型5电子守恒应用于电化学装置】

【例5】本次亚运会火炬燃料甲醇是利用焦炉气中的氢气(H?)与从工业尾气中捕集的二氧化碳(CCh)合

成，并由远程甲醇动力重卡提供运输保障。甲醇可作为燃料使用，也可用CH30H和O2组合形成质子交换

膜燃料电池，其结构示意图如图所示：

(1)电池总反应为2cH.QH+3O2=2CO2+4H2O,则c电极的反应方程式。

(2)下图是一个电化学过程的装置.示意图。已知甲池的总反应式为2cH.QH+3Ch+4KOH=2K2co3+6H2O

KOH溶液过量AgNOa溶液MgCl,溶液

甲池乙池丙池

a.甲池是（填“原电池”或“电解池”），通入02的电极作极；

b.乙池是（填“原电池”或“电解池”），石墨电极为极，电极反应式

为o乙池中总反应的离子方程式为。一段时间后丙池___________极（填“阴极”或

"阳极'’）附近有白色浑浊出现。

c.当乙池中Ag极的质量增加5.4（）g时，甲池中理论上消耗。2mL（标准状况）。

+

【答案】（I）CH?OH-6e+H;O=CO2+6H（2）原电池正电解池阳

2H,O-4e=O2T+4H+4Ag-+2H2O=4Ag+O2T+4H'阴极280

【详解】（1）由图可知c电极为电子流出的电极，c为负极，d为正极，负极甲醇失电子生成二氧化碳，

则C电极的反应方程式CHQH-6e+H2O=CC）2+6H+；（2）结合甲池中反应可知甲池为甲醇燃料电池，为

原电池，通入甲醇的电极为负极，氧气的电极为正极：乙池为电解池，石墨电极连接原电池正极作阳极，

则Ag电极为阴极，阳极电极反感2H2。4=02个+4h；乙池中为电解硝酸银溶液的反应，最终生成Ag

++

和氧气，总反应离子方程式为：4Ag+2H2O=4Ag+O2T+4H；丙池为电解氯化镁溶液，其中阴极水

放电生成氢气和氢氧根离子，氢氧根离子与镁离子结合生成白色浑浊；

当乙池中Ag极的质晟增力「5.40g时，即生成0.05molAg,转移电子的物质的最为0.05mol,根据电子守

恒，则消耗氧气的物质的量0.0125mol,标况卜.氧气的体积为：0.0125molx22.4L/mol=0.28L=280mL。

【变式5-1］在实验室用如图所示装置以悟性电极进行电解实验，闭合电键一段时间后，e电极上有固体析

出。下列说法不亚碰的是

A.d电极为阳极，反应中产生黄绿色的有刺激性气味的气体

B.a、b、c电极附近溶液颜色分别为蓝色、红色、红色

C.理论上当电路中通过O.lrrole-时，e电极上生成10.8g固体

D.f电极上的电极反应式为NC）3+3e+4H'=NOT+2H?O

【答案】D

【分析】闭合电键一段时间后，e电极上有固体析出，可知e电极上发生Ag++e=Ag,e作阴极，则f为阳

极，N为正极，M为负极，a、c为阴极，b、d为阳极，据此分析解答。

【详解】A.由上述分析可知d为阳极，电极反应为：2Cl--2e=Cl2,氯气为黄绿色有刺激性气味的气体，

故A正确；

R.a电极上发生反应：2Hq+2e-=H#2OH-,附近溶液显碱性，使紫色石蕊变蓝色；b电极上发生反应：

2H2O-4e=O2t+4H\附近溶液显酸性，使石蕊变红色；c电极上发生反应：2H2O+2e=H2+2OH-,

溶液显碱性，使酚配变红色，故B正确；

C.e电极上发生反应Ag++e=Ag；当电路中通过0.1mole•时，e电极上生成0.1molAg,质量为10.8g,故

CE确；

D.OW的放电能力强于NO；,f电极卜•的电极反应式为2HQ4=O[T+4H+,故D错误：

故选：Do

【变式5・2】甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，可用于制造甲醛和农药。甲醇燃料电池是符合

绿色化学理念的新型燃料电池，如图是以甲醇燃料电池（甲池）为电源的电解装置。已知：A、B、C、

D、E、F都是惰性电极，丙中为O.lmolLTCuSO/容液（假设反应前后溶液体积不变），当向甲池通入物

质a和b时，D极附近呈红色。

KOH溶液滴有酚酣的200mL

饱和NaCl溶液CuSCh溶液

甲乙丙

（1）物质b的化学式为,A电极的电极反应式为。

（2）乙装置中D电极方程式为o

（3）丙装置中总反应的离子方程式为。

（4）当乙装置中C电极收集到224mL（标况下）气体时，丙中溶液的c（H'）=mol-L'o

2

【答案】CH3OH-6e+8OH-=CO3+6H2O2H2O+2e=H2t+2OH-

c通电▲

2++1

2H2O+2CU—2Cu+O2T+4HO.Imol-L-

【详解】甲为原电池，乙、丙为电解池，当向甲池通入气体a和b时，D极附近呈红色，说明D为电解池

的阴极，C为电解池的阳极，b为正极，a为负极，E为阳极，F为阴极：

(1)上述分析可知A电极通入的物质a为甲醇，B电极通入的b物质为02,A电极通入CHQH,失去电

子，发生氧化反应，产生的CO?与溶液中的OH反应方程式CFhOH6e-+8OH-CO；+6H2O；

(2)乙中是电解饱和食盐水，反应生成CL、H2、NaOH溶液，其中D电级也就是阴极电极反应式为

2Hq+2e=H2T+20H-；

(3)丙装置为电解硫酸铜溶液，放电离子为铜离子和氢氧根离子，总反应方程式为

,通电▲

2+

2H2。+2CU=2Cu+O2T+4H，；

(4)当乙装置中