考點(diǎn)19電解池的工作原理（原卷版）

考點(diǎn)19電解池的工作原理【核心考點(diǎn)梳理】一、電解池的工作原理1．電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽(yáng)極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過程。2．電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。3．電解池的電極名稱陰極：與直流電源負(fù)極相連的電極，發(fā)生還原反應(yīng)；陽(yáng)極：與直流電源正極相連的電極，發(fā)生氧化反應(yīng)。4．電解池的構(gòu)成條件(1)具有直流電源；(2)兩個(gè)電極(陰極、陽(yáng)極)；(3)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；(4)形成閉合回路。5．電子和離子移動(dòng)方向(1)電子：從電源負(fù)極流向電解池的陰極，從電解池的陽(yáng)極流向電源的正極。(2)離子：陽(yáng)離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽(yáng)極。6．以惰性電極電解CuCl2溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說明電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，形成閉合回路與負(fù)極相連的b極上逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì)析出金屬銅與正極相連的a極上有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)產(chǎn)生了氯氣實(shí)驗(yàn)原理分析：(1)氯化銅溶液中存在的離子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通電前這些離子在溶液中作自由運(yùn)動(dòng)。(2)通電時(shí)在電場(chǎng)的作用下，溶液中自由運(yùn)動(dòng)的離子作定向運(yùn)動(dòng)，即Cl－、OH－趨向a極，Cu2＋、H＋趨向b極。(3)a極電極反應(yīng)式是2Cl－－2e－=Cl2↑，b極電極反應(yīng)式是Cu2＋＋2e－=Cu，總反應(yīng)式是Cu2＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up8(電解))Cu＋Cl2↑。二、酸、堿、鹽溶液電解規(guī)律(惰性電極)電解質(zhì)及類別電極反應(yīng)式電解物質(zhì)pH變化溶液復(fù)原方法電解水型H2SO4含氧酸陽(yáng)極：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O陰極：4H＋＋4e－=2H2↑H2O減小加入H2ONaOH強(qiáng)堿增大Na2SO4活潑金屬的含氧酸鹽不變電解電解質(zhì)型HCl無氧酸陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H＋＋2e－=H2↑HCl增大加入HClCuCl2不活潑金屬的無氧酸鹽陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：Cu2＋＋2e－=CuCuCl2－加入CuCl2放H2生堿型NaCl活潑金屬的無氧酸鹽陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2H＋＋2e－=H2↑NaCl、H2O增大加入HCl放O2生酸型CuSO4不活潑金屬的含氧酸鹽陽(yáng)極：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O陰極：2Cu2＋＋4e－=2CuCuSO4、H2O減小加入CuO或CuCO3【核心歸納】1．(1)金屬活動(dòng)性順序中銀前面的金屬(含銀)作電極時(shí)，由于金屬本身可以參與陽(yáng)極反應(yīng)，稱為金屬電極或活性電極(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金屬活動(dòng)性順序中銀以后的金屬或非金屬作電極時(shí)，稱為惰性電極，主要有鉑(Pt)、石墨等。(2)電解時(shí)，在外電路中有電子通過，而在溶液中是靠離子移動(dòng)導(dǎo)電，即電子不通過電解質(zhì)溶液。2．電解池的陰、陽(yáng)極的判斷方法3．電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷【必備知識(shí)基礎(chǔ)練】1．（2023上·河北保定·高二河北定興第三中學(xué)校聯(lián)考期中）(紅色)是一種導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取的電解池示意圖如圖所示，下列說法正確的是A．若電源為鉛蓄電池，電池工作時(shí)，Cu電極應(yīng)與鉛蓄電池的Pb電極相連B．電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中的往石墨電極移動(dòng)C．電池工作時(shí)，每轉(zhuǎn)移電子，此時(shí)兩電極的質(zhì)量相差(假設(shè)起始時(shí)兩電極質(zhì)量相同)D．電池工作時(shí)，在石墨電極附近滴入幾滴紫色石蕊試液，可觀察到該電極附近的溶液變紅2．（2023上·吉林通化·高二?？茧A段練習(xí)）鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時(shí)的總反應(yīng)為：，下列有關(guān)該電池的說法不正確的是A．電池的電解質(zhì)溶液為堿性溶液，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)B．電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為C．電池充電過程中，陰極附近溶液的降低D．電池充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為3．（2023上·北京海淀·高二北理工附中?？计谥校└哞F電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：下列敘述不正確的是()A．放電時(shí)鋅做負(fù)極B．充電時(shí)氫氧化鐵被氧化C．充電時(shí)陽(yáng)極附近溶液的堿性減弱D．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mole，有2molFeO被還原4．（2023上·河北邯鄲·高二校聯(lián)考階段練習(xí)）保險(xiǎn)粉又稱連二亞硫酸鈉，可用作紡織工業(yè)的漂白劑、脫色劑、脫氯劑。工業(yè)上用電解溶液得到(如圖所示，M、N均為惰性電極)，下列說法正確的是A．M電極上的電極反應(yīng)式為B．為強(qiáng)電解質(zhì)，為弱電解質(zhì)C．b為電源負(fù)極，N電極上發(fā)生氧化反應(yīng)D．該電解池工作時(shí)，能量的轉(zhuǎn)化形式為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能5．（2023上·遼寧沈陽(yáng)·高二東北育才學(xué)校校考階段練習(xí)）實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。接通電源后，用碳棒(、)作筆，在浸有飽和NaCl溶液和石蕊溶液的濕潤(rùn)試紙上同時(shí)寫字，端的字跡呈白色。下列結(jié)論不正確的是A．a(chǎn)為電源的正極B．端的字跡呈藍(lán)色C．電流方向?yàn)椋篋．碳棒的電極反應(yīng)式為2H+2e=H2↑【關(guān)鍵能力提升練】6．（2024上·遼寧撫順·高二校聯(lián)考期末）氟離子電池工作示意圖如圖所示，其中充電時(shí)F從乙電極移向甲電極，下列有關(guān)該電池的說法正確的是A．充電時(shí)，乙電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．放電時(shí)，甲電極上的電極反應(yīng)式為BiF33e=Bi+3FC．充電時(shí)，每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，乙電極的質(zhì)量減小3.8gD．該電池放電時(shí)，能量的轉(zhuǎn)化形式僅有電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能7．（2024上·河北石家莊·高二石家莊精英中學(xué)階段練習(xí)）以惰性電極電解100mL0.05mol/LCuSO4溶液，若不考慮溶液的體積變化，當(dāng)陽(yáng)極產(chǎn)生56mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是A．陰極電極反應(yīng)式為Cu2++2e=CuB．所得溶液的pH=1C．要使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入0.4g的CuOD．通電足夠長(zhǎng)時(shí)間，加入0.1molCu2(OH)2CO3可使溶液復(fù)原，則電路中轉(zhuǎn)移電子為0.4mol8．（2023上·福建廈門·高二廈門一中?？茧A段練習(xí)）設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鈷。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽生成，將廢舊鋰離子電池的正極材料轉(zhuǎn)化為，工作時(shí)保持厭氧環(huán)境，并定時(shí)將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì)，右側(cè)裝置為原電池。下列說法正確的是A．裝置工作一段時(shí)間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸B．裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸增大C．乙室電極反應(yīng)式為D．若甲室減少200mg，乙室增加400mg，則此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移9．（2023上·福建南平·高二福建省南平市高級(jí)中學(xué)?？计谥校├肅H4燃料電池電解制備Ca(H2PO4)2并得到副產(chǎn)物NaOH、H2、Cl2，裝置如圖所示。下列說法正確的是A．a(chǎn)極反應(yīng)：CH4－8e－+4O2－=CO2+2H2OB．A膜和C膜均為陰離子交換膜，B膜為陽(yáng)離子交換膜C．可用鐵電極替換陽(yáng)極的石墨電極D．a(chǎn)極上通入2.24L甲烷，理論上產(chǎn)品室可新增0.4molCa(H2PO4)210．（2023上·河北衡水·高二衡水市第二中學(xué)?？计谥校┯枚栊噪姌O電解一定量的溶液，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲。電解過程中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖乙，橫坐標(biāo)表示電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，縱坐標(biāo)表示電解過程中產(chǎn)生氣體的總體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。下列說法錯(cuò)誤的是A．a(chǎn)極為電解池的陰極，b極為電解池的陽(yáng)極B．曲線0~P段表示的體積變化，曲線P~Q段表示和混合氣體的體積變化C．從0~Q過程中收集到的混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為D．電解完成后，要想使電解液恢復(fù)原來的濃度和體積，可加入11．（2023上·陜西西安·高二西安中學(xué)校考階段練習(xí)）如圖所示，甲池的總反應(yīng)式為N2H4＋O2=N2＋2H2O。下列說法不正確的是A．乙池中Fe電極上發(fā)生還原反應(yīng)B．乙池中石墨電極上的反應(yīng)為2H2O－4e－=4H+＋O2↑C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH減小D．甲池中每消耗0.1molN2H4，乙池電極上則會(huì)析出12.8g固體12．（2023上·四川遂寧·高二射洪中學(xué)?？茧A段練習(xí)）最近《化學(xué)學(xué)報(bào)》報(bào)道了用聚環(huán)氧乙烷電解質(zhì)基的高壓固態(tài)鋰離子電池，鋰離子在該電解質(zhì)基中有較好的傳遞效率，同時(shí)具有較好的安全性，正極材料為L(zhǎng)i1－aMnxFeyPO4/LiMnxFeyPO4，Li1－aMnxFeyPO4中Mn，F(xiàn)e元素均為+2價(jià)，電池結(jié)構(gòu)示意圖如下。下列說法錯(cuò)誤的是A．正極材料Li1－aMnxFeyPO4中，若x+y=1.2，則α=0.4B．充電時(shí)，陰極反應(yīng)為：Li1－aMnxFeyPO4+aLi++ae－=LiMnxFeyPO4C．放電時(shí)，當(dāng)外電路轉(zhuǎn)移0.2mol電子，理論上負(fù)極質(zhì)量減少1.4gD．放電時(shí)總反應(yīng)：Li1－aMnxFeyPO4+aLi=LiMnxFeyPO413．（2023上·北京海淀·高二北京市八一中學(xué)?？计谥校┠惩瑢W(xué)使用石墨電極，在不同電壓(x)下電解pH=1，0.1mol/L的FeCl2溶液，實(shí)驗(yàn)記錄如不(a、b代表電壓數(shù)值)序號(hào)電壓/V陽(yáng)極現(xiàn)象檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物IX>a電極附近出現(xiàn)黃色，有氣泡產(chǎn)生有Fe3+、有Cl2Ⅱa>x≥b電極附近出現(xiàn)黃色，無氣泡產(chǎn)生有Fe3+、無Cl2b>x≥0無明顯變化無Fe3+、無Cl2下列說法中，不正確的是A．I中陽(yáng)極附近的溶液可使KI淀粉試紙變藍(lán)B．由Ⅱ中陽(yáng)極現(xiàn)象不能說明該電壓下C1在陽(yáng)極是否放電C．Ⅱ中出現(xiàn)黃色可能是因?yàn)镕e2+有還原性，在陽(yáng)極放電產(chǎn)生Fe3+D．增加pH=1，0.1mol/L的NaCl溶液做對(duì)照實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證Cl在陽(yáng)極是否放電14．（2023上·河北衡水·高二衡水市第二中學(xué)校考期中）電化學(xué)在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中應(yīng)用十分廣泛，認(rèn)識(shí)和研究化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的原理和規(guī)律具有極其重要的意義?；卮鹣铝袉栴}：(1)圖1為某鋅錳干電池的基本構(gòu)造圖。該堿性鋅錳干電池的總反應(yīng)式為，該電池工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為。(2)工業(yè)上用硫化鎳()作為電極材料冶煉鎳。如圖2所示，電解時(shí)，硫化鎳中的硫元素以單質(zhì)形態(tài)沉積在某電極附近，鎳元素以形態(tài)進(jìn)入電解液中，純鎳為(填“陽(yáng)極”或“陰極”)。寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：。(3)全釩液流電池是化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，儲(chǔ)能容量大、使用壽命長(zhǎng)。利用該電池電解處理含的廢水制備硝酸和氨水的原理如圖3所示，a，b、c、d電極均為惰性電極。①全釩液流電池放電時(shí)，a電極反應(yīng)式為，電子的流向由(填“a→導(dǎo)線→d”或“d→導(dǎo)線→a”)。②隔膜2為交換膜(填“陰離子”或“陽(yáng)離子”)，裝置B中q口流出液中主要的溶質(zhì)為(填化學(xué)式)，d電極的電極反應(yīng)式為。③當(dāng)裝置A中有通過質(zhì)子交換膜時(shí)，則裝置B中產(chǎn)生氣體的總體積為L(zhǎng)(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)?！緦W(xué)科素養(yǎng)拔高練】15．（2023上·北京豐臺(tái)·高二統(tǒng)考期中）電化學(xué)原理在污染治理方面有著重要的作用。Ⅰ.煤在直接燃燒前要進(jìn)行脫硫處理。采用電解法脫硫的基本原理如圖所示，利用電極反應(yīng)將Mn2+轉(zhuǎn)化為Mn3+，Mn3+再將煤中的含硫物質(zhì)(主要成分是FeS2)氧化為Fe3+和SO：

已知：兩電極為完全相同的惰性電極?；卮鹣铝袉栴}：(1)M為電源的(填“正極”或“負(fù)極”)。(2)電解池工作時(shí)，觀察到R電極上有無色氣體產(chǎn)生，寫出電極反應(yīng)式。(3)電解池工作時(shí)，混合液中SO的物質(zhì)的量(填“變大”、“變小”或“不變”)。(4)電解過程中，混合溶液中的pH將(填“變大”、“變小”或“不變”)，理由是。Ⅱ.電解還原法處理酸性含鉻廢水：以鐵板做陰、陽(yáng)極，電解含鉻廢水，示意如圖。(5)電解開始時(shí)，A極上主要發(fā)生的電極反應(yīng)式為。(6)產(chǎn)生的Fe2+將Cr2O還原為Cr3+的離子方程式為。(7)隨著電解的進(jìn)行，陽(yáng)極鐵板會(huì)發(fā)生鈍化，表面形成FeO?Fe2O3的鈍化膜，使電解池不能正常工作。將陰極鐵板與陽(yáng)極鐵板交