專題11電解池

嫌內(nèi)容早知道

"■第一層鞏固提升練(3大考點(diǎn))

考點(diǎn)一電解池的工作原理

考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用

考點(diǎn)三電解計算類型及方法分析

"■第二層能力提升練

?■第三層拓展突破練

--------CHlhO-O-?--------

考點(diǎn)一電解池的工作原理

□積累與運(yùn)用

1.電解池的工作原理

傳

傳

遞

遞

氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

陽極陰極

陽

B'-ne=B陰A"+〃e~=A

離

離

子

子

移

移

向

向

(1)電流方向：電源正極一一>金屬導(dǎo)線f陽極f電解質(zhì)溶液一一>陰極一一>金屬導(dǎo)線一一>電源負(fù)極。

(2)電子、離子移動方向：在電解質(zhì)溶液中，陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動；在外電路中,

電子由陽極--->正極，負(fù)極》陰極。

2.電解產(chǎn)物的判斷及有關(guān)反應(yīng)式的書寫

(1)首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。

⑵再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分成陰、陽兩組(勿忘水溶液中的H+和OH)

(3)排出陰、陽兩極的放電順序

①陰極放電順序

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(?)>Pb2+>Snz+>Fe2+>Zn2+>H+(x|C)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+o

②陽極放電順序

活潑金屬陽極>$2—>C「>OJT>含氧酸根離子>F，

［特別提醒］①活性電極一般指Pt、Au以外的金屬電極。②電解的離子方程式中，若參與電極反

應(yīng)的H+或OIF是由水電離出來的，用HzO作為反應(yīng)物。

1.近日，科學(xué)家開發(fā)了高活性磷化鐵催化劑用于選擇性電化學(xué)硝酸鹽還原為氨氣，工作原理如圖所示。下

列敘述正確的是

B.一段時間后，KOH溶液濃度保持不變

C.a極的主要電極反應(yīng)為NC)3+6H2O+8e-=NH3T+9OH

D.b極電勢小于a極電勢

2.二氧化氯(CIO2)是國內(nèi)外公認(rèn)的高效、廣譜、快速、安全無毒的殺菌消毒劑，電解法是目前研究最為

熱門的生產(chǎn)CI02的方法之一。如圖所示為直接電解氯酸鈉、自動催化循環(huán)制備高純CI02的裝置。下列說法

A.a接電源負(fù)極B.b極發(fā)生氧化反應(yīng)

C.H從電解池左側(cè)通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)D.陰極的電極反應(yīng)式為CK)2+e-=ClOZ

3.因銀與鹽酸反應(yīng)緩慢，工業(yè)上以銀和鹽酸為原料，利用離子膜電解技術(shù)制取氯化銀(NiC)),其原理如圖。

電解過程需不斷往b極區(qū)補(bǔ)充鹽酸。下列說法正確的是

離子交換膜

A.a接外電源的負(fù)極

B.離子交換膜為陽離子交換膜

C.總反應(yīng)為：Ni+2HC1—NiCl2+H2f

D.電解過程可用NaCl溶液代替鹽酸

4.FFC電解法可由金屬氧化物直接電解制備金屬單質(zhì)，西北稀有金屬材料研究院利用此法成功電解制備鋁

粉（Ta）,其原理如圖所示。下列說法正確的是

ab

電源

石墨

氣體

2X

Ta2O5O-

（。2、CO、CO）

J____1____L2

熔鬲蟲CaO

A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

B.a極為電源的正極

2

C.Ta2O5極發(fā)生的電極反應(yīng)為Ta2O5+10e-=2Ta+5O-

D.石墨電極上生成22.4LO2,則電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4x6.02x1023

考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用

□積累與運(yùn)用

1.電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)一一制備氫氣、氯氣和燒堿）

方程式裝置圖

ClH

陽極反應(yīng)2C1-2e-=Ch?22

-鼻L液

2H++2e-=H2T

陰極反應(yīng)淡鹽水Fj

通電

2NaCl+2HO2NaOH+H2T+

總反應(yīng)方程式2

精制飽和I'陽離子'I”

Cl2TNaCl溶液交換膜（杳少量NaOH）

離子反應(yīng)方程式通電1

2C1-+2H2。上上2OH+H2t+Cl2T

①防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cb相混合而引起爆炸；

陽離子交換膜作用

②避免C12與NaOH作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。

□積累與運(yùn)用

2.電鍍與電解精煉銅對比

電鍍精煉銅

純銅粗銅

裝置（陰極）-7陽極）

CuSO,溶液

陽極材料鍍層金屬Cu粗銅（含鋅、銀、金等雜質(zhì)）

陰極材料鍍件金屬Fe純銅

陽極反應(yīng)Cu-2e-=Cu2+Zn—2e-=Zn2+>Cu-2e-=Cu2

陰極反應(yīng)Cu2++2e=CuCu2++2e=Cu

溶液變化硫酸銅溶液濃度保持不變Cl?*濃度減小，金、銀等金屬沉積形成陽極泥

3.電冶金

（1）金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過程。如M/+wl==M。

（2）電解法用于冶煉較活潑的金屬（如鉀、鈉、鎂、鋁等），但不能電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài)。

如：電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉的反應(yīng)式:

-

陽極：2Cr-2e=Cl2t；

陰極：2Na++2e-=2Na；

總反應(yīng)：2NaCl（熔融）=^^2Na+Cl2To

（3）常見金屬的冶煉方法:

物理方

電解法（熔融態(tài)）熱還原法（常見還原劑：C、CO、H2,Al）熱分解法

法

K、Ca、Na、Mg、AlZn>Fe、Sn、Pb>CuHg、ARPt>Au

5.某研究性學(xué)習(xí)小組利用以下裝置探究氯堿工業(yè)和銅的精煉的工作原理（X是離子交換膜）,下列說法正確的

是

甲乙

A.甲裝置Fe電極和C電極位置可以互換

B.X可以是陽離子交換膜，也可以是陰離子交換膜

C.電解前后乙裝置中硫酸銅溶液濃度保持不變

D.電解一段時間后去掉X并將C電極換成Mg電極繼續(xù)通電，則Mg電極的電極反應(yīng)式為

--

Mg-2e+2OH=Mg(OH)2J

6.金屬鎮(zhèn)有廣泛的用途，粗銀中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的保，下列敘述

中正確的是(已知氧化性：Fe2+<Ni2+<Cu2+)

A.陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2++2e=Ni

B.電解后，Cu和Pt沉降在電解槽底部的陽極泥中

C.電解后，溶液中存在的離子只有Fe2+和ZM+

D.電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等

7.將電化學(xué)法和生物還原法有機(jī)結(jié)合，利用微生物電化學(xué)方法可生產(chǎn)甲烷，裝置如圖所示。下列說法正確

的是

A.通電時，電子由b玲電解池陰極好電解液玲電解池陽極玲a

B.X為陰離子交換膜

C.生成O.lmol甲烷時陽極室理論上生成4.48L二氧化碳

+

D.陽極反應(yīng)式為：CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2T+7H

8.已知某高能鋰電池的電池反應(yīng)為2Li+FeS=Fe+Li2s[LiPF6SO(CH3)2為電解質(zhì)]。以該電池為電源進(jìn)行如圖電

解實(shí)驗(yàn)，電解一段時間后測得甲池產(chǎn)生4.48L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)小。下列有關(guān)敘述正確的是

B.從交換膜中通過0.2molK+

C.若忽略溶液體積變化，則電解后甲池中溶液濃度為4mol/L

D.放電時，正極反應(yīng)式為FeS+2Li+-2e-=Fe+Li2s

考點(diǎn)三電解的計算

積累與運(yùn)用

1.電解計算的類型：電解的相關(guān)計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算(如質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合

價、溶液的pH及物質(zhì)的量濃度等)

2.電解計算的依據(jù)

(1)陽極失去的電子數(shù)=陰極得到的電子數(shù)

(2)串聯(lián)電路中通過各電解池的電子總數(shù)相等

(3)電源輸出的電子總數(shù)和電解池中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等

3.電解計算的方法

(1)根據(jù)電子守恒法計算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算,

其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。

(2)根據(jù)總反應(yīng)式計算：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計算。

(3)根據(jù)關(guān)系式計算：根據(jù)得失電子守恒的關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需的

關(guān)系式。

9.一種基于氯堿工藝的新型電解池(下圖)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不IE聊的是

A.右側(cè)電極作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.理論上每消耗0.1molFe203,陽極室溶液減少21.3g

C.陰極區(qū)電極反應(yīng)：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-,溶液中0田逐漸升高

D.理論卜.每消耗O.lmolFezS,產(chǎn)生氣體6.72L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）

10.近年研究發(fā)現(xiàn)，電催化COz和含氮物質(zhì)（NO］等）在常溫常壓下合成尿素，有助于實(shí)現(xiàn)碳中和及解決含氮

廢水污染問題。向一定濃度的KNO3溶液通CO?至飽和，在電極上反應(yīng)生成CO（NH2）2,電解原理如圖所示。

以下有關(guān)判斷錯誤的是

B.電解過程中含氮廢水pH基本不變

C.a極主要反應(yīng)為2NO3+16e.+CO2+18H+=CO（NH2）,+7H2。

D.理論上每生成60gCO（NH2）2同時產(chǎn)生89.6LO,（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

11.NO-空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)了制硝酸、發(fā)電、環(huán)保一體化，某興趣小組用該電池模擬工業(yè)處理廢

氣和廢水的過程，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是

NO+H2O

HNO3

A.交換膜b為陰離子交換膜

電解,

B.乙池中總反應(yīng)的離子方程式為5SO2+2NO+8H2O+8NH3=10NH*+5SO^

C.當(dāng)濃縮室得到4L0.6moi/L鹽酸時，M室溶液的質(zhì)量變化為36g（溶液體積變化忽略不計）

D.若甲池有0.25molO2參加反應(yīng)，則乙池中處理廢氣（SCh和NO）的總體積為15.68L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

12.一種基于氯堿工藝的新型電解池（如圖所示，M、N電極均為惰性電極），可用于濕法冶鐵的研究。電解

過程中，下列說法錯誤的是

陽離子交換膜

A.若電源為鉛酸蓄電池，則Q應(yīng)與PbOz電極相連

B.M電極上發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為FeOs+GeT3H0=2Fe+601r

C.工作時，右側(cè)工作室的Na+穿過陽離子交換膜往左側(cè)工作室遷移

D.裝置工作時，電路中每轉(zhuǎn)移0.6mol電子，同時右側(cè)工作室溶液減輕的質(zhì)量與左側(cè)工作室溶液增加的

質(zhì)量相差15.6g

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1.用惰性電極通過陽離子交換膜電解飽和食鹽水時，下列說法錯誤的是

A.電解過程中，Na+向陰極方向移動

B.電解一段時間后，陰極附近溶液的pH增大

C.電解池中的陽極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2cr-2e-=C1?T

D.電解過程中，陰極和陽極產(chǎn)生的氫氧化鈉和氯氣會反應(yīng)生成次氯酸鈉

2.工業(yè)上用電解法精煉粗鉛（主要雜質(zhì)為Cu、Ag、Zn）的裝置如下圖。已知：HzSi耳為強(qiáng)酸，PbSiR的電離

方程式為PbSiR=Pb"+SiIt。下列說法正確的是

A.Y極材料為粗鉛B.通電過程中，溶液中《Pb2+）不變

C.通電時，SiFj向X極移動D.陽極泥的成分包括Cu、Ag和Zn

如圖是電解稀鹽酸的裝置，其中d為石墨電極。以下說法正確的是

a|直流電源|b

If

------—

…一.--11■…

?….…Cl■…

E二史比:二習(xí)

A.a電極為負(fù)極

B.d電極為陽極

C.電解過程中，氫離子向c電極

電解小小

D.電解總方程式為：2HC1-H2T+C12T

4.某無隔膜流動海水電解法制出的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制02產(chǎn)生。下列說法

不正確的是

A.b端電勢低于a端電勢

B.理論上轉(zhuǎn)移2moi片生成2gH2

C.電解后海水PH下降

D.陽極發(fā)生：Cl+H,O-2e=HC1O+H+

5.近日，科學(xué)家發(fā)表了高溫二氧化碳電解發(fā)展報告，利用固體氧化物電解池將C02和也0轉(zhuǎn)化為合成氣并

聯(lián)產(chǎn)高純度.原理如圖所示。下列說法正確的是

2

2O'O2

A.當(dāng)產(chǎn)生11.21_。2時，有2moi電子流向a極

B.x極為電源正極

+

C.b極C02的反應(yīng)式：CO2+2H+2e-CO+H2O

D.電解質(zhì)中陰離子由a向b移動

6.科學(xué)家利用質(zhì)子導(dǎo)體反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)合成NHa,證明了HQ作為氫源的可行性。以Hq替換H?作

為氫源，可以免除的生產(chǎn)和提純成本，進(jìn)一步降低氨氣的生產(chǎn)成本，且可以以最低成本生產(chǎn)純。2,其工

作原理如圖所示。下列說法正確的是

氨電極

電解質(zhì)

氫電極

H2O02

A.該電池工作時，電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.若以鉛酸蓄電池為電源，氨電極應(yīng)與鉛酸蓄電池的Pb。？電極相連

C.氫電極上的電極反應(yīng)式為2H2O+4e-=4H++O2T

D.該電池工作時，每生成O.lmolNHj,同時消耗水的物質(zhì)的量為0.15mol

7.廈門大學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，受根瘤菌中固氮酶反應(yīng)機(jī)理的啟發(fā)，制備出生態(tài)友好經(jīng)濟(jì)高效的仿生Ciscos。

納米片電催化劑，可用于電化學(xué)法還原硝酸鹽制NH3,原理如圖所示。下列說法正確的是

太陽能電池板

r

b

soc

r

c

^

o

x

o

KNO,和KOH

A.CU5°CO5。納米片作陽極B.OH向a電極移動

C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，生成22.4LNH”轉(zhuǎn)移8moi電子D.b電極表面發(fā)生的電極反應(yīng)：O2+2Hq+4e=4OH

8.為實(shí)現(xiàn)“碳中和"目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)CO?循環(huán)利用，現(xiàn)利用雙極膜電解含有HCO；的溶液，使HCO；轉(zhuǎn)化成碳燃料，

實(shí)現(xiàn)了co?的還原流動。電解池如圖所示，雙極膜中水電離的H+和OH-在電場作用下可以向兩極遷移。下

列說法不正確的是

多孔石墨電極雙極膜

CO

t

NaOHHCO；溶液

稀溶液

A.銀網(wǎng)電極與電源負(fù)極相連

B.工作一段時間后，陽極區(qū)溶液pH不變

+

C.陰極電極反應(yīng)為：HCO；+2e-+3H=CO+2H2O

D.雙極膜中有O.lmolH?。電離，則陽極附近理論上產(chǎn)生0Q25mol02

9.利用電解法將污染性氣體NO2轉(zhuǎn)化為（NHJ2SO4溶液的原理如圖所示。下列說法錯誤的是

A.電解時，當(dāng)有2moiH+透過質(zhì)子交換膜，則電極Y增重96g

B.NO?在電極b上的反應(yīng)式為NO2+8H++7e-=NH：+2H2O

C.電解過程中，H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移

D.電解時Na2sO’溶液的濃度保持不變

10.化學(xué)家們通過開發(fā)新型催化劑，利用太陽能電池將工業(yè)排放的CO?轉(zhuǎn)化為HCOOH,如圖所示，下列說

法不正確的是

+

A.N極的電極反應(yīng)為：H2-2e=2H

B.離子交換膜為質(zhì)子交換膜

C.消耗11.2LHz（標(biāo)況），P極電解液質(zhì)量增加22g

D.工作時HFO「KH2PO,緩沖溶液的pH保持不變

--------?-O-?-?-?--------

11.電致變色材料在飛機(jī)的舷窗和智能太陽鏡等方面具有廣泛應(yīng)用。一種新一代集電致變色功能和儲能功

能于一體的電子器件的工作原理如圖所示，放電時該器件的透光率逐漸增強(qiáng)。下列說法正確的是

c接用電器c

或電源

ab

（透明）

。LiTiO,

入射光FePO4452

0

Li。

V。;▼

LiFePO」

Li7Ti5Ol2

（透明）

A.放電時，Li+移向b極

B.充電時，b極接外電源的正極

+

C.充電時，b極的電極反應(yīng)：Li4Ti5O12+3Li+3e=Li7Ti5Ou

D.放電時，電路中轉(zhuǎn)移Imol電子時，a極質(zhì)量減少7g

12.利用電滲析法，制取循環(huán)脫硫的吸收液Na2s。3，同時還可獲取高濃度的SO。，工作原理如圖所示。已

知：①雙極膜在電流作用下可將水解離，膜兩側(cè)分別得到H+和OH：②Na2so3-NaHSC>3溶液為兩溶質(zhì)的

混合溶液。下列說法正確的是

陰離子

雙極膜交換膜雙極膜

Na2sO3?NaHSO3

溶液(nHv6)

A.通電后，雙極膜左側(cè)得到的是H+

B.吸收液Na2sO3從M室流出液中獲得

+

C.若左側(cè)雙極膜損壞，陽極可能發(fā)生的電極反應(yīng)為：SO；+H2O-2e=SO^+2H

D.陰極生成22.4L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時，一定有ImolSO,通過陰離子交換膜

13.2021年5月，我國某動力電池巨頭宣布開發(fā)鈉離子電池，同年7月29日，發(fā)布了其第1代鈉離子電池,

并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。一種鈉離子電池構(gòu)造如圖所示，下列說法錯誤的是

A.硬碳在放電時作負(fù)極，充電時作陰極

B.若