2027高考化学复习 高考热点 电解池原理的拓展应用（附答案）

高考热点电解池原理的拓展应用

一、地型分析

1.电解原理常见的考查点

电解原理及应用是高考高频考点，该类试题往往与生产、生活及新科技等相联系，以装置图或流程图

为载体呈现,题材广、信息新,题目具有一定难度。主要考查阴、阳极的判断、电极反应式及电解反

应方程式的书写、溶液离子浓度变化及有关计算等。

2.“5点”突破电解综合应用题

⑴分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氢阴还

⑵剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。

⑶注意放电顺序，.正确判断放电的微粒或物质。

⑷注意介质，正确判断生成物，酸性介质不出现0H,碱性介质不出现H+；不能想当然地认为金属作阳

极，电极产物为金属阳离子。

⑸注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。

3.离子交换膜的作用及意义

⑴隔离某些物质,防止发生反应，常用于物质制备。

⑵限制某些离子的移动，常用于物质制备及纯化。

⑶双极膜:由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。

二、分类精析

类型一物质分离提纯中的电解

1.（2025・八省联考内蒙古卷）电解回收工艺的原理如下图所示。下列说法错误的是（）

A.太阳能电池板经光照产生的电了•流向a极

++2+

B.LiCoOz浸出：4LiCoO2+12H===4Li+4Co+6H2O+O2T

C.b电极反应：2H2(D+2e-===H2t+2OH-

D.电解前除去LiCoCh中的杂质，可提高Co(OH)2纯度

答案A

解析由太阳能电池电解回收工艺的原理可知，电极a上水失去电子变为氧气，所以电极a为阳极，电

极反应式为2H2O-4e==O2T+2H+,电极b为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2T+20H：据此作答。

A.根据分析可知，电极b为阳极，太阳能电池板经光照产生的电子流向b极，故A错误;B.根据分析可

知,LiCoCh浸出生成钻离子，钻元素化合价降低，氧元素化合价升高，所以离子方程

式：4LiCoO2+12H+==4Li++4Co2++6H2O+O2T^B正确;C.根据分析可知,b电极为阴极，电极反应

式：2H2O+2e-===H2T+2OH-,故C正确;D.根据分析可知，电解前除去LiCoOz中的杂质,防止铜离子加

NaOH溶液时生成Cu(OH»可提高Co(OH)2纯度，故D正确。

类型二无机物制备中的电解

2.含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CNM过程如图所示(Me为甲基)。下列

说法正确的是()

电源

2Me3SiCN+LiOH

p~*O(SiMe.)2

石UCN+HCN

钠

墨

电

电

极

极

Li|P(CN)J

A.生成1molLi[P(CN)2],理论上外电路需要转移2mol电子

B.阴极上的电极反应为P4+8CN-4e===4[P(CN)2]-

C.在电解过程中CN-向伯电极移动

D.电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH

答案D

解析A.石墨电极发生反应的物质：P4—Li[P(CN)2]化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极,

对应的电极反应式为P4+8CN--4-==4[P(CN)才厕生成1molLi[P(CN)J理论上外电路需要转移1

mol目子,A错误;B.阴极上发生还原反应，应该得电子,P4+8CN--4D===4[P(CN)2]-为阳极发生的反应,B

错误;C.石墨电极：P-Li[P(CN)2]发生氧化反应，为阳极能电极为阴极,CN应该向阳极移动，即移向石

墨电吸C错误;D.由所给图示可知HCN在阴极放电产生CN和H2,而HCN中的H来自LiOH,则电

解产生的H2中的氢元素来自于LiOH,D正确。

类型三有机物制备中的电解

3.(2024•开封二十五中质检)环己烷(—)是一种重要的有机溶剂。一种以苯(O)为原料电化

学合成环己烷的装置如图(M、N均为Pt电极)所示。下列说法错误的是()

高氟酸高氯酸

A.b为直流电源的正极

B.电解一段时间后阳极区溶液中c(H+)增大

C.M极的电极反应式为O+6e+6H+===

D.若N极产生2.24L(标准状况)气体,则电路中转移0.2mol电子

答案D

解析A.由苯生成环己烷可知，其中碳的化合价降低，则M极为阴极,N极为阳极，则b为电源的正

极,A项正确;B.阳极电解水，生成02H移向M极，但消耗水，体积减小,HC。浓度增大,4H+）增大,B项

正确；C.M极发生还原反应，其电极反应式为\=/+6e-6H+二二=\/,C项正确;D.N极产生的是

产生2.24L（标准状况）02,转移0.4mol电子,D项错误。

类型四治理环境污染中的电解

4.利用(Q)与（QH»电解转化法从烟气中分离C02的原理如图。已知

气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是（）

电源b

烟气」.2。心13-Ar

（含CO2）1QH?7

NaHCO/容液四

卜QQf展

出1112H2H*卜出口2

M极N极

A.a为电源负极

B.溶液中Q的物质的量保持不变

C.CXh在M极被还原

D.分离出的CCh从出口2排出

答案C

H(OH

解析结合题图信息,M极发生由Q（)转化为QH2(）的过程，从分子组

成上看，该过程中是一个加氢的过程,属于还原反应，故M极为阳极,电极反应式为

H(OH

+2H2O+2e'===+20H,则a极为电源负极,A项正确;N极为阳极,电极反应式为

H(OH()

2e'===+2H。整个电解过程中溶液中Q的物质的量保持不变,B项正

确;M极通入的烟气中的CCh能与OH反应生成HCO],HC03移向阳极N极，与H+反应生成CCh,从

而实现C02的分离，分离出的C02从出口2排出，整个过程中CO2中各元素化合价保持不变,C项错

误,D项正确。

热点训练

1.（2024•镇江模拟）利用如图所示装置可以提取含MnCh废渣中的镒元素。下列说法正确的是（）

A.该装置中主要发生化学能向电能的转化

B.阴极发生的电极反应式:W+已二二二-H

C.提取结束后,溶液的pH保持不变

D.每生成1molMi?+,阳极上生成Ch11.2L

答案B

解析根据装置图可知这是一个电解的过程，主要发生电能转化为化学能,A错误;根据图示，阴极H+

被还原成H电极反应式为H++e===H,B正确;溶液中的反应为MnO2+2H+2H+===Mn2++2H2O,反应

中消耗了田,故溶液的pH升高,C错误;未给定温度和压强不能确定11.2L气体物质的量,D错误。

2.羟基自由基（QH）具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作

用下,利用双极膜电解池产生羟基自由基（-0H）处理含苯酚废水和含甲醛废水，原理如图所示。己知:

双极膜中间层中的HzO解离为H+和OH，下列说法错误的是（）

『流电艺

2)H

2

.?膜b膜a

\/含

L111甲

醛

・点

尸一0H废

—副水

水7.OH

1[N

H2

Na2SO,0lNa2soi

A.M极为阴极，电极反应式：02+交+2七二二二2QH

B.双极膜中H20解离出的0H-透过膜a向N极移动

C.每处理6.0g甲醛，理论上有0.4molH+透过膜b

D.通电一段时间后,理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6：7

答案C

+

解析M电极通入02,发生反应生成自由基・OH,反应式为O2+2e4-2H===2OHzM作阴极,A正确;N

为阳极，电解时阴离子向阳极移动，所以OH透过膜a向N极移动,B正确;1mol甲醛生成1molCO2

转移4mol电子,1mol苯酚生成6moiCO2转移28mol电子,理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质

的量之比为6：7,D正确。

3.(2023•重庆卷)电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸

和烟酸的示意图。下列叙述错误的是()

NH.

1

惰S—CH,—CH—COOH啦恪

11胱氨酸

性子性

/S—CH2—CH—COOH

电交电

1NH：

极\NH.换极

a\1'半胱膜b

'HS—CH,—CH—COOH戮酸

A.电吸a为阴极

B.H+从电极b移向电极a

/^/COOH

+

C.电极b发生的反应为+2H2O-6e===M+6H

D.生成3mol半胱氨酸的同时生成1mol烟酸

答案D

解析该装置是电解池，电极b上3.甲基毗咤转化为烟酸过程中“加氧少氢”，发生氧化反应，则b为阳

NH2

S—H2C—CH—COOH

S—H,C—CH—COOHNH,

II

极,a为阴极，阴极电极反应式为+2e-2H+===2HS-H.C-CH-C()()HK质极

上硫元素化合价降低,a为阴极,A正确;B.电解池中阳离子移向阴极，则H+移向a电极,B正确;C.电极

b上3-甲基叱咤转化为烟酸过程中发生氧化反应,在酸性介质中电极反应式为+2FhO-6e-

广丫COOHd()OH,凡

===U+6H+,C正确;D.根据电子守恒可得关系式:〔NJ~6e--6HS-H.C-CH-C()()H,

因此生成6mol半胱氨酸的同时生成1mol烟酸,D错误。

4.(2025•八省联考陕西卷)为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。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。下列说法正确的是

()

A.电路中电子的流向随着电极互换而改变

B.电极2上发生的反应为Ag-e===Ag+

C.理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变

D.理论上，电路通过1mol电子时，有0.5molLT富集在右侧电解液中

答案C

解析为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为FePO4+e+Li+===LiFePO4,则电极1为阳极，则电

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:LiFcPOx二二二Li++FePCh,实现

了锂的提取。A保持电源正负极不变则电子流向不变故A错误;B.由分析可知，电极2为阳极，海水

中有C「厕电极2的电极反应式为Age+C「===AgCl,故B错误;C.由分析可知,通过相同电量，电极1

上附着的Li+的量和电极4上失去的Li+的量相等，所以理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变,

故C正确;D.根据电子守恒，电路中各处的电量相等，所以理论上，电路通过1mol电子时，有1molLi+

富集左右侧电解液中，故D错误。

5.回答下列问题。

⑴氢碘酸也可以用“电解法”制备，装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜,在直流电的作

用下，阴、阳膜复合层间的H20解离成H+和OH；A、B为离子交换膜。

①B膜最佳应的电极反应式

是

③少量的「因浓度差通过BPM膜。若撤去A膜，其缺点

是

⑵利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生QH,使处理