2027步步高大一轮复习化学江苏专用基础版第九章　第32讲　电解原理及基本应用

电解原理及基本应用第九章

第32讲

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。复习目标课时精练考点一电解池及工作原理考点二电解原理的应用练真题

明考向内容索引电解池及工作原理考点一1.电解与电解池电解质溶液(或熔融电解质)氧化还原反应电化学直流电源电解质熔融电解质闭合回路2.构建电解池模型注意

电子不下水，离子不上线。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

。

应用举例(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：

。

正极负极阳极2Cl--2e-===Cl2↑氧化阴极Cu2++2e-===Cu还原阴阳CuCl2

Cu+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：________________阳极：____________________总反应式：______________________________2H++2e-===H2↑2H2O-4e-===4H++O2↑2H2O

2H2↑+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：________________阳极：________________总反应式：________________________________2H++2e-===H2↑2Cl--2e-===Cl2↑2HCl

H2↑+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：________________阴极：______________________总反应式：_________________________________减小并生成新电解质________2Cl--2e-===Cl2↑2H2O+2e-===H2↑+2OH-2Cl-+2H2O

Cl2↑+H2↑+2OH-通入HCl实例电极反应式及总反应式电解质溶液浓度复原方法CuSO4、Cu(NO3)2(放O2生酸)阳极：____________________阴极：_______________总反应式：_____________________________________________________________2H2O-4e-===4H++O2↑Cu2++2e-===Cu2Cu2++2H2O

2Cu减小并生成新电解质加CuO+O2↑+4H+一、电解规律应用1.(2025·江苏昆山中学一模)利用电解原理，可将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。下列说法正确的是A.b为电解池阴极B.电解后左侧电极室KOH溶液pH减小C.电解过程中阴离子通过交换膜从右向左迁移D.阳极电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O√

根据图示可知：在a电极上，H2O电离产生的H+得到电子被还原为H2，则a电极为阴极；在b电极上NH3失去电子产生N2，因此b电极为阳极，A错误；电解时，在a电极上发生反应：2H2O+2e-===H2+2OH-，反应消耗水产生OH-，因此电解后左侧电极室KOH溶液浓度增大，则溶液pH会增大，B错误；电解时，a为阴极，电极反应式为2H2O+2e-===H2+2OH-，b为阳极，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O，反应消耗OH-，产生H2O，电解过程中左侧c(OH-)增大，右侧c(OH-)减小，为维持电池持续工作，则溶液中OH-会通过阴离子交换膜从左向右迁移，C错误、D正确。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：

。

2Cl--2e-===Cl2↑Mg2++2H2O+2e-===H2↑+Mg(OH)2↓2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+2H++2e-===H2↑Mg2++2Cl-+2H2O

Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑2Al+3H2O

Al2O3+3H2↑(3)电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为______________________________。

2e-===MnO2↓+4H+Mn2++2H2O-3.(2026·苏锡常镇模拟)H2S在工业生产过程中容易导致催化剂失活，工业上脱除H2S有多种方法。电化学脱H2S，工作原理如图所示。(1)将含有H2S的尾气通入电解池的阴极，阴极电极反应式为_______________________。

===S2-+H2H2S+2e-

阴极发生得到电子的还原反应，根据通入阴极和流出阴极的物质可知，H2S得到电子，电极反应为H2S+2e-===S2-+H2。(2)电解过程中，阳极区域需不断通入N2的原因为________________________________________________________________。

生成的S2，防止S2覆盖在阳极表面，降低放电效率N2可以吹走阳极表面练后反思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。

HCl、CuCl2HCl、CuCl2

以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则阳离子只能为H+、Cu2+，阴离子只能是Cl-，其电解质分别是HCl、CuCl2。(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是

。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是

。

Na2SO4、H2SO4H2O

实质上是电解水，H+、OH-分别在两极上放电，因此，其电解质是Na2SO4、H2SO4。(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是

。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是

。

CuSO4、NaClCuO或CuCO3、HCl

若电解质是CuSO4，2CuSO4+2H2O

2H2SO4+2Cu+O2↑，要恢复到原状态，可加入CuO，也可加入CuCO3；若电解质是NaCl，2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑，要恢复到原状态可通入HCl。返回电解原理的应用考点二1.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↑(_____反应)。阴极：2H2O+2e-===H2↑+2OH-(_____反应)。总反应的化学方程式：________________________________。总反应的离子方程式：______________________________。注意

电解所用的食盐要精制。氧化还原2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑2Cl-+2H2O

2OH-+H2↑+Cl2↑(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__________________、____________________、_______、____________；X、Y分别是_____、___。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_____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。精制饱和NaCl溶液H2O(含少量NaOH)淡盐水NaOH溶液Cl2H2OH-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。镀层金属镀件含有镀层金属离子Cu-2e-===Cu2+Cu2++2e-===Cu(2)电解精炼粗铜纯铜硫酸铜溶液Cu-2e-===Cu2+、Zn-2e-===Zn2+、Ni-2e-===Ni2+Cu2++2e-===Cu银、金等金属不放电形成________，在阴极只有Cu2+放电，锌、铁、镍等较活泼的金属阳离子残留在____________中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2+的浓度有所________。阳极泥电解质溶液下降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-===Al易错辨析1.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64

g，阳极一定减少64

g(

)××√×√×易错辨析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(

)××一、氯碱工业拓展应用1.(2023·浙江6月选考，13改编)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗。(1)电极A接电源______

(填“正极”或“负极”)，发生______

(填“氧化”或“还原”)反应。正极氧化(2)电极B的电极反应式为____________________。(3)离子交换膜的类型为______________。(4)电池总反应式：_______________________________________________________________。2H2O+4e-+O2===4OH-阳离子交换膜4NaCl+O2+2H2O

4NaOH+2Cl2↑(或4Cl-+O2+2H2O

4OH-+2Cl2↑)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

。

负阳2H2O+2e-===H2↑+2OH-NaCl+H2O

NaClO+H2↑

电解饱和氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl+2H2O

2NaOH+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+H2O

NaClO+H2↑。二、电解精炼、电镀拓展应用3.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，阳极质量的减少与阴极质量的增加

(填“相等”或“不相等”)。

氧化Ni-2e-===Ni2+、Fe-2e-===Fe2+、Zn-2e-===Zn2+不相等

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，阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等。(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。

Fe2+、Zn2+Cu、Pt

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沉降到电解槽底部。

ad

C

H2Cr2O7和H2CrO4均具有强氧化性，能够氧化H2O2，H2O2体现还原性；加入H2O2能够降低电镀液中Cr(Ⅲ)的含量，H2O2体现氧化性。

负

H26.电解熔融氯化钠和氯化钙的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.氯化钙的作用是作助熔剂，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√三、电冶金拓展应用(溯源教材人教选择性必修1P108)

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。7.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+√

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。返回精练真题练真题明考向1.(2025·江苏，8)以稀H2SO4为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为2H2O

2H2↑+O2↑。下列说法正确的是A.电极a上发生氧化反应生成O2B.H+通过质子交换膜从右室移向左室C.光解前后，H2SO4溶液的pH不变D.外电路每通过0.01mol电子，电极b上产生0.01molH2√

由图可知，光能转化为电能从而分解水，与电解水原理相似，该装置类似电解池。该电解池中电子由电极a向电极b移动，故电极a失电子作阳极，电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑；电极b得电子作阴极，电极反应式为2H++2e-===H2↑；H+由阴极向阳极移动。由上述分析可知，电极a上发生氧化反应生成O2，A正确；H+由阳极向阴极移动，即通过质子交换膜由左室向右室移动，B错误；由总反应可知，光解时消耗水，电解质溶液中硫酸浓度逐渐增大，故溶液pH减小，C错误；由阴极反应式可知，电路中每通过0.01

mol

e-，电极b上产生

0.005

mol

H2，D错误。

2.(2021·江苏，12)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图)；②在90℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是A.电解后KOH溶液的物质的量浓度减小B.电解时阳极电极反应式：Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2OC.电解的总反应方程式：2H2O

2H2↑+O2↑D.电解过程中转移4mol电子，理论上可获得22.4LO2√

阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电解过程总反应为2Ni(OH)2

2NiOOH+H2↑，电解后KOH溶液的物质的量浓度不变，故A、C错误；电解时阳极Ni(OH)2失电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O，故B正确；电解过程中转移4

mol电子，生成4

mol

NiOOH，根据已知②，可生成1

mol氧气，非标准状况下的体积不一定是22.4

L，故D错误。3.[2022·江苏，17(1)]氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。“CuCl-H2O热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。

②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有

(填元素符号)。

Cu、O

返回精练高频考点提升关键能力课时精练对一对题号12345答案DDDCC题号6789答案DDBB答案1234567891011答案1234567891010.(1)2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H2↑+2H2O

(2)111.

111.下列装置不属于电解池的是123456789答案1011√

D项装置属于氢氧燃料电池。2.(2024·江苏各地模拟重组)下列指定反应的离子方程式正确的是A.电解氯化镁溶液：2Cl-+2H2O

2OH-+H2↑+Cl2↑B.用铜作电极电解NaCl溶液：2Cl-+2H2O

H2↑+Cl2↑+2OH-C.用惰性电极电解NaCl溶液：2Cl-+2H+

Cl2↑+H2↑D.电解熔融氧化铝：2Al2O3(熔融)

4Al+3O2↑123456789答案10√11123456789答案1011

电解氯化镁溶液的离子方程式：Mg2++2Cl-+2H2O

Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑，A错误；铜作阳极时，铜失电子变成Cu2+，Cl-不参与反应，B错误；用惰性电极电解NaCl溶液的离子方程式：2Cl-+2H2O

Cl2↑+H2↑+2OH-，C错误。

√123456789答案1011

123456789答案10114.(2026·苏州模拟)利用如图装置进行“铁件镀铜”实验，观察到阴极表面产生无色气体，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，经检验，电解液中有Fe2+。下列分析或说法不正确的是A.阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e-===H2↑B.Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少C.电镀完成后，阳极减少的质量等于阴极增加的质量D.向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成红色√123456789答案1011

由题干、图示信息可知，Cu作阳极，电极反应为Cu-2e-===Cu2+，Fe作阴极，电极反应为Cu2++2e-===Cu、2H++2e-===H2↑，经检验，电解液中有Fe2+，且电极表面有红色固体，说明阴极上有Cu析出，可与Fe形成局部原电池反应，正极反应为2H++2e-===H2↑，负极反应为Fe-2e-===Fe2+，则Cu覆盖在Fe表面越多，该电池反应越弱，导致气体减少，B正确；据电子守恒可知，电镀完成后，阳极减少的质量大于阴极增加的质量，C错误；电解液中有Fe2+，无Fe3+，故向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成红色，D正确。123456789答案10115.(2025·南通阶段练习)用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的是123456789答案1011选项X极实验前U形管中液体通电后现象及结论A正极Na2SO4溶液U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色B正极AgNO3溶液b管中电极反应式是4OH--4e-===O2↑+2H2OC负极CuCl2溶液b管中有气体逸出D负极NaOH溶液溶液pH降低√

电解Na2SO4溶液时，阳极上是H2O电离出的OH-发生失电子的氧化反应，a管中溶液酸性增强，酸遇酚酞不变色，即a管中溶液呈无色，A错误；电解AgNO3溶液时，阴极上Ag+发生得电子的还原反应，即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B错误；电解CuCl2溶液时，阳极上Cl-发生失电子的氧化反应，即b管中Cl-放电，产生Cl2，C正确；电解NaOH溶液时，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH升高，D错误。123456789答案10116.(2025·江苏新高考基地学校检测)一种海水中提取锂的电解装置如图所示。保持电源正、负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法不正确的是123456789答案1011A.互换前电极2上发生的反应为Ag-e-+Cl-===AgClB.互换后电极4发生的反应与互换前电极1发生的反应相同C.理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变D.理论上，电路中通过1mole-时，右侧电解液质量增加7g√

为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为FePO4+Li++e-===LiFePO4，则电极1为阴极，电极2为阳极，电极3为阴极，电极4为阳极，在电极4上发生氧化反应：

LiFePO4-e-===Li++FePO4，实现了锂的提取。互换前，电极2为阳极，Ag在阳极失电子结合海水中的Cl-生成AgCl，电极反应式为Ag-e-+Cl-===AgCl，A正确；电极1的电极反应为FePO4+Li++e-===LiFePO4，电极4的电极反应为LiFePO4-e-===Li++FePO4，理论上，电极1增加的锂离子的质量等于电极4溶解的锂离子的质量，所以电极1与电极4的质量之和不变，

C正确；电路通过1

mol

e-时，右侧电解液增加的质量相当于1

mol

LiCl的质量，为1

mol×42.5

g·mol-1=42.5

g，D错误。123456789答案10117.(2025·金陵中学检测)镍离子(Ni2+)和钴离子(Co2+)性质相似，可用如图所示装置实现二者分离。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移，Co2+与乙酰丙酮不反应。下列说法正确的是A.电流方向：n→N→M→mB.石墨M电极的电极反应式为Co2++2e-===CoC.水解离出的OH-可以抑制Ⅱ室中的转化反应D.导线中通过1mol电子时，Ⅰ室与Ⅲ室溶液质量变化之差约为65g123456789答案1011√

该装置为电解池，氢离子向右移动，则N为阴极，n为负极，M为阳极，m为正极。Ⅱ室中发生转化：Ni2++2CH3COCH2COCH3⥫⥬Ni(CH3COCHCOCH3)2+2H+，水解离出的OH-与H+反应，促进Ni2+的转化，C错误；由原理可知，导线中通过1

mol电子，Ⅰ室移入Ⅱ室Ni2+和Co2+总物质的量为0.5

mol，同时有0.5

mol氯气生成，镍、钴的相对原子质量都近似为59，Ⅰ室溶液质量约减少65

g，Ⅲ室中阴极反应消耗的H+由水解离出的H+等量补充，溶液质量不变，故两室溶液质量变化之差约为65

g，D正确。123456789答案10118.(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-

===2O2-123456789答案1011C.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√123456789答案1011

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2

mol

H2O转移4

mol电子，则理论上电源提供2

mol电子能分解1

mol

H2O，D项正确。9.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123456789答案1011A.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2NaCl

2Na+Cl2↑√123456789答案1011

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