高考化学一轮复习 讲义大单元四　第十章　第35讲　电解原理及基本应用（广东版）

第35讲电解原理及基本应用[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.(2025·广东模拟)一种固态氧化物电解池能电解CO2和H2O制备合成气(CO、H2)，其装置如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是()A.a电极连接外接电源的负极B.O2-从a电极移向b电极C.b电极上CO2发生的反应为CO2+2e-=CO+O2-D.生成的O2中的O元素均来自CO2答案C解析由分析可知，a电极为阳极，连接外接电源的正极，故A错误；在电解池中，阴离子向阳极移动，则O2-从b电极移向a电极，故B错误；b电极上，CO2得到电子发生还原反应生成CO，电极反应为CO2+2e-=CO+O2-，故C正确；CO2得电子生成CO和O2-，H2O得电子生成H2和O2-，O2中的O元素不只来自CO2，故D错误。2.(2025·梅州模拟)某实验小组利用如图所示装置制备Fe(OH)2。已知甲装置的工作原理为2Na2S2+NaBr3=Na2S4+3NaBr，电极a、b采用石墨或Fe。下列说法不正确的是()A.乙装置中电极a应为Fe，b电极为石墨B.乙装置中可用CuCl2溶液代替NaCl溶液C.电极b发生的反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-D.理论上每生成9.0gFe(OH)2，甲装置中将有0.2molNa+向惰性电极Ⅱ移动答案B解析乙装置的目的是制备Fe(OH)2，电极a应为Fe作阳极失电子生成Fe2+，b电极为阴极，可采用石墨，A正确；若用CuCl2溶液代替NaCl溶液，在阴极Cu2+得电子生成Cu，无法生成OH-，B错误；电极b为阴极，溶液中的H2O得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，C正确；9.0gFe(OH)2的物质的量为n=mM=9.0g90g·mol-1=0.1mol，根据Fe-2e-=Fe2+、Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，生成0.1molFe(OH)2，电路中转移0.2mol电子，甲装置中阳离子向正极(惰性电极Ⅱ)移动，根据电荷守恒，有0.2molNa二、真实情境下电极反应式的书写3.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+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：H2，b中混有的少量气体：O2。(2)写出两极的电极反应式。阳极：2SO42--2e-=S2O82-，副反应：2H2O-4e-=O2↑+4H+；阴极：2H++2e-(3)SO42-不能从阴极区迁移到阳极区的原因：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.从H+、Cu2+、Na+、SO42-、Cl-(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是(填化学式，下同)。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是。(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。(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。答案(1)HCl、CuCl2HCl、CuCl2(2)Na2SO4、H2SO4H2O(3)CuSO4、NaClCuO或CuCO3、HCl解析(1)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)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)若电解质是CuSO4，2CuSO4+2H2O2H2SO4+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+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，要恢复到原状态可通入HCl。6.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接电源正极(填“正极”或“负极”)，发生氧化(填“氧化”或“还原”)反应。(2)电极B的电极反应式为2H2O+4e-+O2=4OH-。(3)离子交换膜的类型为阳离子交换膜。(4)电池总反应式：4NaCl+O2+2H2O4NaOH+2Cl2↑(或4Cl-+O2+2H2O4OH-+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。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”)。(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)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。(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沉降到电解槽底部。4.工业上常用电解铬酐(CrO3，遇水生成H2Cr2O7和H2CrO4)水溶液的方法镀铬，电镀液中需加入适量的催化剂和添加剂，并通过加入H2O2提高或降低电镀液中Cr(Ⅲ)的含量，发生的部分反应有：a.2H++2e-=H2↑b.2H2O-4e-=O2↑+4H+c.2CrO42-+2H+⥬Cr2O7d.Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7He.2Cr3++7H2O-6e-=Cr2O72-(1)镀件上发生的反应有(填上述字母)。(2)电极上CrO42-放电生成铬的电极反应式为(3)镀铬过程中H2O2体现的化学性质是(填字母)。A.仅氧化性B.仅还原性C.氧化性和还原性答案(1)ad(2)CrO42-+8H++6e-=Cr+4H2O(3解析(1)镀件连接电源负极发生得电子的还原反应，因此发生的反应有2H++2e-=H2、Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O。(3)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，H2O5.用有机阳离子、Al2Cl7-和AlCl4若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为。答案负4Al2Cl7-+3e-=Al+7AlC三、电冶金拓展应用(溯源教材人教选择性必修1P108)6.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。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+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.(2022·广东，10)以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中()A.阴极发生的反应为Mg-2e-=Mg2+B.阴极上Al被氧化C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D.阳极和阴极的质量变化相等答案C解析该题中以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电子生成Al单质，从而实现Al的再生，A、B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据得失电子守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。2.(2024·广东，16)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。电解过程中，下列说法不正确的是()A.阳极反应：2Cl--2e-=Cl2↑B.阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高C.理论上每消耗1molFe2O3，阳极室溶液减少213gD.理论上每消耗1molFe2O3，阴极室物质最多增加138g答案C解析左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，右侧电极为阳极，溶液为饱和食盐水，Cl-放电产生氯气，电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，中间为阳离子交换膜，Na+由阳极向阴极移动，A、B正确；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3×71g+6×23g=351g，阴极室物质最多增加6×23g=138g，C错误、D正确。3.(2021·广东，16)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是()A.工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B.生成1molCo，Ⅰ室溶液质量理论上减少16gC.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变D.电解总反应：2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+答案D解析水放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；阴极生成1mol钴，阳极有1mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜后，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误。4.(2023·广东，13)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合K1，一段时间后()A.U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2B.a处布条褪色，说明Cl2具有漂白性C.b处出现蓝色，说明还原性：Cl->I-D.断开K1，立刻闭合K2，电流表发生偏转答案D解析根据题图分析，U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A错误；左侧生成氯气，氯气遇水生成HClO，具有漂白性，B错误；b处出现蓝色，发生反应：Cl2+2KI=I2+2KCl，说明还原性：I->Cl-，C错误；断开K1，立刻闭合K5.(2023·广东，16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是()A.电解总反应：KNO3+3H2O=NH3·H2O+2O2↑+KOHB.每生成1molNH3·H2O，双极膜处有9mol的H2O解离C.电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变D.相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率答案B解析由大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极反应式为NO3-+8e-+7H2O=NH3·H2O+9OH-，电极b为阳极，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电解总反应为KNO3+3H2O=NH3·H2O+2O2↑+KOH，故A正确；每生成1molNH3·H2O，阴极得8mole-，同时双极膜处有8molH+进入阴极室，即有8mol的H2O解离，故B错误；电解过程中，阳极室每消耗4molOH-，同时有4molOH-通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H+和OH-课时精练[分值：100分](1~8题，每小题6分，9~12题，每小题8分)1.下列装置不属于电解池的是()答案D解析D项装置属于氢氧燃料电池。2.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-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑B.用铜作电极电解NaCl溶液：2Cl-+2H2OH2↑+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↑答案D解析电解氯化镁溶液的离子方程式：Mg2++2Cl-+2H2OMg(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-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-，C错误。3.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是()A.电解氢氧化钠溶液，在阴极生成Na单质B.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变C.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1D.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2答案C解析电解氢氧化钠溶液时，实质上是电解水，得不到Na单质，A错误；电解稀硫酸时，实质上是电解水，所以氢离子的浓度增大，溶液的pH变小，B错误；电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1，C正确；电解硫酸钠溶液，实质上是电解水，阳极生成氧气，阴极生成氢气，则阴极和阳极析出产物的物质的量之比为2∶1，D错误。4.分别以ZrO2、石墨为电极，以熔融CaCl2为电解质，采用熔盐电脱氧法电解制备金属Zr。下列说法不正确的是()A.石墨电极接电源正极B.阴极有O2生成C.O2-向石墨电极迁移D.Zr4+优先于Ca2+在阴极被还原答案B解析石墨电极为阳极，接电源正极，A正确；在阴极发生反应：ZrO2+4e-=Zr+2O2-，没有O2生成，B不正确；电池工作时，阴离子向阳极移动，则O2-向石墨电极迁移，C正确；Zr4+的氧化性大于Ca2+，则Zr4+优先于Ca2+在阴极被还原，D正确。5.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()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降低答案C解析电解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。6.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。7.(2025·江门一模)利用石墨电极电解Cu(NO3)2溶液，进行如图所示实验。闭合K，电解至Y电极表面有固体生成。打开K，静置。静置过程中，下列说法错误的是()A.Y电极表面的固体逐渐溶解B.装置内气体颜色会发生变化C.a处酚酞试纸无明显变化D.b处滤纸变红答案C解析依图分析，闭合K，X极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，Y为阴极，Cu2+得电子生成Cu；打开K后发生反应：3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O，Cu逐渐溶解，A不符合题意；电解时阳极生成O2，打开K后又生成NO，二者均无色，但二者反应生成的NO2为红棕色气体，故装置内气体颜色从无色变为红棕色，B不符合题意；a处酚酞试纸显红色，NO2进入右侧U形管后发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，产生的HNO3中和碱而使红色的酚酞试纸逐渐褪色，C符合题意；NO2进入右侧U形管后，b处滤纸发生反应：NO2+2Fe2++2H+=2Fe3++NO↑+H2O8.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，电解室内总反应为2NaCl2Na+Cl2↑，D错误。9.(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。10.(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++H2↑、Fe+Cu2+=Fe2++CuC.随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2+)减少，Cu2++4NH3⥬[Cu(NH3)4]2+平衡逆移D.②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+，使得c(Cu2+)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密答案C解析实验①中，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，放电生成的铜覆盖在铁电极上，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，可能发生的反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+Cu2+=Fe2++Cu，故A、B正确；当阴极有铜析出时，阴极电极反应：Cu2++2e-=Cu，阳极电极反应为Cu-2e-=Cu2+，又因②中电解液无铁元素，根据得失电子守恒，溶液c(Cu2+)不变，故C错误。11.尿素[CO(NH2)2]是一种重要的化学肥料，利用电催化法将CO2通入酸性KNO3溶液中使其转化成尿素，电解原理如图所示。下列说法不正确的是()A.电极b接电源的正极，该电极发生氧化反应B.该装置工作时，H+向阴极区移动，但该区域溶液pH升高C.理论上标准状况下每消耗22.4LCO2，阳极区溶液质量减少128gD.a极的电极反应式为CO2+2NO3-+18H++16e-=CO(NH2)2答案C解析该装置为电解池，根据物质变化可知，a电极为阴极，发生还原反应：CO2+2NO3-+18H++16e-=CO(NH2)2+7H2O，b电极为阳极，发生氧化反应：2H2O-4e-=4H++O2↑，H+向阴极区移动，阴极反应消耗H+，由电极反应可知，转移相同量电子情况下，阴极区H+消耗量多于迁入量，阴极区H+浓度降低，pH升高，B正确；标准状况下22.4LCO2为1mol，反应转移16mole-，阳极生成4molO2；同时还会有16molH+从阳极区迁移到阴极区，因此阳极区溶液减少的质量总和为144g12.(2025·深圳期中)一种电化学处理硝酸盐产氨的装置如图所示。下列说法错误的是()A.右室为阳极室，电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑B.电解过程中，左室溶液的pH逐渐增大C.将湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色D.理论上，左室中有8mol电子发生转移时，左室溶液质量减少17g答案D解析右