高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)核心考點(diǎn)逐項(xiàng)突破專(zhuān)題九電解池(原卷版+解析)

專(zhuān)題九電解池核心考點(diǎn)1、電解池的原理1.電解：電解是使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在兩個(gè)電極上引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。①電解時(shí)所用的電流必須是直流電，而不是交流電。②熔融態(tài)電解質(zhì)可被電解，電解質(zhì)溶液也可被電解。③電解的過(guò)程實(shí)質(zhì)是一個(gè)氧化還原反應(yīng)發(fā)生的過(guò)程，這一過(guò)程在通常情況下是不能進(jìn)行的。2．電解池3.電解池的工作原理電子由電源的負(fù)極出發(fā)，流向電解池的陰極，陽(yáng)離子在陰極上獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)；與此同時(shí)，陰離子在陽(yáng)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，失去的電子再?gòu)碾姵氐年?yáng)極流向電源的正極，從而形成閉合回路。如圖所示(陽(yáng)極為惰性電極)4.正確判斷電極產(chǎn)物(1)陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽(yáng)極，則電極材料失電子，電極溶解(注意：鐵作陽(yáng)極溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序?yàn)镾2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－(水)。(2)陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽(yáng)離子的放電順序進(jìn)行判斷：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)。(3)電解池的電極名稱(chēng)：陰極——與電源負(fù)極相連的電極，發(fā)生還原反應(yīng)；陽(yáng)極——與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：具有與直流電源相連接的兩個(gè)電極(陰極、陽(yáng)極)，插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中，形成閉合回路。(二)提取“信息”書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式2．按要求書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式(1)以鋁材為陽(yáng)極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極反應(yīng)式為2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋。(2)用Al單質(zhì)作陽(yáng)極，石墨作陰極，NaHCO3溶液作電解液進(jìn)行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q，寫(xiě)出陽(yáng)極生成R的電極反應(yīng)式：Al＋3HCOeq\o\al(－,3)－3e－=Al(OH)3↓＋3CO2↑。(3)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機(jī)陽(yáng)離子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。已知電鍍過(guò)程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽(yáng)離子不參與電極反應(yīng)，則電極反應(yīng)式為陽(yáng)極：Al－3e－＋7AlCleq\o\al(－,4)=4Al2Cleq\o\al(－,7)。陰極：4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)。(4)用惰性電極電解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4，則電極反應(yīng)式為陽(yáng)極：2MnOeq\o\al(2－,4)－2e－=2MnOeq\o\al(－,4)。陰極：2H＋＋2e－=H2↑。(5)將一定濃度的磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、氯化鋰混合液作為電解液，以鐵棒作陽(yáng)極，石墨為陰極，電解析出LiFePO4沉淀，則陽(yáng)極反應(yīng)式為Fe＋H2POeq\o\al(－,4)＋Li＋－2e－=LiFePO4↓＋2H＋。(三)根據(jù)“交換膜”利用“信息”書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式3．按要求書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式：(1)電解裝置如圖，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開(kāi)。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時(shí)間后，藍(lán)色逐漸變淺。已知：3I2＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O陽(yáng)極：2I－－2e－=I2。陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。(2)可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2，當(dāng)吸收液失去吸收能力時(shí)，可通過(guò)電解法使吸收液再生而循環(huán)利用(電極均為石墨電極)，并生成化工原料硫酸。其工作示意圖如下：陽(yáng)極：HSOeq\o\al(－,3)－2e－＋H2O=3H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。陰極：2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)。1．【2022年海南卷】一種采用和為原料制備的裝置示意圖如下。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A．在b電極上，被還原B．金屬Ag可作為a電極的材料C．改變工作電源電壓，反應(yīng)速率不變D．電解過(guò)程中，固體氧化物電解質(zhì)中不斷減少2．【2022年6月浙江卷】通過(guò)電解廢舊鋰電池中的可獲得難溶性的和，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過(guò)。電解過(guò)程中溶液的體積變化忽略不計(jì))。下列說(shuō)法不正確的是A．電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B．電極B的電極發(fā)應(yīng)：C．電解一段時(shí)間后溶液中濃度保持不變D．電解結(jié)束，可通過(guò)調(diào)節(jié)除去，再加入溶液以獲得1．觀察如圖裝置，下列說(shuō)法正確的是A．a(chǎn)、b接電流表，該裝置為原電池B．a(chǎn)、b接直流電源，該裝置為電解池C．a(chǎn)、b接直流電源，鐵可能不易被腐蝕D．a(chǎn)、b接電流表或接直流電源，鐵都可能是負(fù)極2．（2022秋·湖南株洲·高三?？茧A段練習(xí)）CO2資源化利用是實(shí)現(xiàn)碳中和的一種有效途徑。下圖是CO2在電催化下產(chǎn)生合成氣(CO和H2)的一種方法。下列說(shuō)法不正確的是A．a(chǎn)電極連接電源的負(fù)極 B．從a極區(qū)向b極區(qū)移動(dòng)C．b極區(qū)中c(CH3COO-)逐漸增大 D．a(chǎn)極區(qū)中c()逐漸增大3．如圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說(shuō)法不正確的是A．該過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程B．銅電極的電極反應(yīng)式為CO2+8H++8e-=CH4+2H2OC．一段時(shí)間后，①池中n(KHCO3)不變D．一段時(shí)間后，②池中溶液的pH不一定升高核心考點(diǎn)2、電解原理的應(yīng)用1.氯堿工業(yè)的電解原理（電解食鹽水）：(1)通電前，氯化鈉溶液中含有的離子：Na＋、Cl－、H＋、OH－。通電時(shí)，Na＋、H＋移向陰極，H＋放電，Cl－、OH－移向陽(yáng)極，Cl－放電。電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))陰極：2H＋＋2e－=H2↑(還原反應(yīng))，因H＋放電，導(dǎo)致水的電離平衡H2OH＋＋OH－向右移動(dòng)，致使生成NaOH。(2)電解的總反應(yīng)式：化學(xué)方程式：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH離子方程式：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－2．電鍍：(1)電鍍：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。電鍍的特點(diǎn)是陽(yáng)極本身參與電極反應(yīng)，電鍍過(guò)程中相關(guān)離子的濃度、溶液pH等保持不變。(2電鍍池的構(gòu)成：一般都是用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液；把鍍層金屬浸入電鍍液中與直流電源的正極相連，作為陽(yáng)極；待鍍金屬制品與直流電源的負(fù)極相連，作陰極。（3）電極反應(yīng)式：待鍍鐵件表面鍍上一層紅色的銅，銅片不斷溶解。硫酸銅溶液濃度的變化是不變。陽(yáng)極：Cu－2e－=Cu2＋陰極：Cu2＋＋2e－=Cu3．電解精煉銅：（1）粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質(zhì)，常用電解的方法進(jìn)行精煉。其電解池的構(gòu)成是用粗銅作陽(yáng)極，用純銅作陰極，用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液。（2）裝置（3）原理：粗銅作陽(yáng)極，精銅作陰極，電解液是含有Cu2+的可溶性鹽溶液。金屬活動(dòng)性順序表銅之前金屬先反應(yīng)以離子形式進(jìn)入溶液，銅之后金屬不反應(yīng)，形成“陽(yáng)極泥”。（4）電極反應(yīng)及產(chǎn)物分析4．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，從它們的化合物中還原出來(lái)。如Mn＋＋ne－=M。(2)電解法用于冶煉較活潑的金屬如：K、Na、Mg、Al等，但不能電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài)。利用電解熔融鹽的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等總方程式陽(yáng)極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－=2Na冶煉鎂MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：Mg2＋＋2e－=Mg冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))4Al＋3O2↑陽(yáng)極：6O2－－12e－3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－=4Al5.電解的有關(guān)計(jì)算：有關(guān)電解的計(jì)算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價(jià)、元素的相對(duì)原子質(zhì)量、溶液的pH及物質(zhì)的量濃度等。不論哪種計(jì)算，均可概括為下列三種方法：(1)得失電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、通過(guò)陰陽(yáng)兩極的電量相同等類(lèi)型的計(jì)算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫(xiě)出電極反應(yīng)式，再寫(xiě)出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。(3)關(guān)系式計(jì)算：借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)系式。【歸納提升】以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律：1.電解類(lèi)型及基本規(guī)律[3]2.pH變化類(lèi)型溶液實(shí)例電極反應(yīng)及總反應(yīng)pH電解水型稀H2SO4、陽(yáng)極：4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極：2H++2e-=H2↑總反應(yīng)：2H2O2H2↑+O2↑減小NaOH溶液增大Na2SO4溶液不變電解電解質(zhì)CuCl2陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：Cu2++2e-=Cu總反應(yīng)：CuCl2Cu+Cl2↑——HCl陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑總反應(yīng)：2HClH2↑+Cl2↑增大放氫生成堿型NaCl陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑總反應(yīng)：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH增大放氧生酸型如CuSO4陽(yáng)極：4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極：Cu2++2e-=Cu總反應(yīng)：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4減小注意：若陰極為H＋放電，則陰極區(qū)c(OH－)增大；若陽(yáng)極為OH－放電，則陽(yáng)極區(qū)c(H＋)增大；若陰極、陽(yáng)極同時(shí)有H＋、OH－放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大。1．【2022年北京卷】利用下圖裝置進(jìn)行鐵上電鍍銅的實(shí)驗(yàn)探究。裝置示意圖序號(hào)電解質(zhì)溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①陰極表面有無(wú)色氣體，一段時(shí)間后陰極表面有紅色固體，氣體減少。經(jīng)檢驗(yàn)電解液中有②陰極表面未觀察到氣體，一段時(shí)間后陰極表面有致密紅色固體。經(jīng)檢驗(yàn)電解液中無(wú)元素下列說(shuō)法不正確的是A．①中氣體減少，推測(cè)是由于溶液中減少，且覆蓋鐵電極，阻礙與鐵接觸B．①中檢測(cè)到，推測(cè)可能發(fā)生反應(yīng)：C．隨陰極析出，推測(cè)②中溶液減少，平衡逆移D．②中生成，使得比①中溶液的小，緩慢析出，鍍層更致密2．【2022年廣東卷】以熔融鹽為電解液，以含和等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)的再生。該過(guò)程中A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為 B．陰極上被氧化C．在電解槽底部產(chǎn)生含的陽(yáng)極泥 D．陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化相等3．【2022年湖北卷】含磷有機(jī)物應(yīng)用廣泛。電解法可實(shí)現(xiàn)由白磷直接制備，過(guò)程如圖所示(為甲基)。下列說(shuō)法正確的是A．生成，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移電子B．陰極上的電極反應(yīng)為：C．在電解過(guò)程中向鉑電極移動(dòng)D．電解產(chǎn)生的中的氫元素來(lái)自于4．（2021·廣東真題）鈷()的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說(shuō)法正確的是A．工作時(shí)，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大B．生成，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少C．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D．電解總反應(yīng)：1．（2020·安徽淮北·統(tǒng)考二模）清華大學(xué)伍暉和斯坦福大學(xué)崔屹教授使用LLZTO陶瓷作為隔膜，以添加有的低濃度LiCl熔鹽作為電解質(zhì)，在240℃條件下電解獲得高純度的金屬鋰，使鋰的生產(chǎn)成本有望降低80%。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．LLZTO陶瓷管能傳導(dǎo)B．熔鹽中添加可以降低工作溫度C．Al比石墨做陽(yáng)極材料更環(huán)保D．每轉(zhuǎn)移3mol電子，電解質(zhì)增重7g2．（2021·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè)）下圖所示電解裝置(電極均為惰性電極)可用于制取硫酸，該工藝已被某些工廠所采用。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（

）A．陰極的電極反應(yīng)式為2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑B．該工藝中NaHSO3轉(zhuǎn)化為硫酸的轉(zhuǎn)化率不會(huì)超過(guò)33.3%C．通過(guò)陰離子交換膜交換的離子主要是SO32-D．圖中右側(cè)電極應(yīng)連接電源的正極3．（2022·上海浦東新·?？寄M預(yù)測(cè)）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鉭粉(Ta)，其原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．a(chǎn)極為電源的正極C．Ta2O5極發(fā)生的電極反應(yīng)為T(mén)a2O5+10e—=2Ta+5O2—D．石墨電極上生成22.4LO2，則電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4×6.02×1023核心考點(diǎn)3、離子交換膜1.離子交換膜的功能與作用2.離子交換膜的類(lèi)型(1)陽(yáng)離子交換膜(只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò))①負(fù)極反應(yīng)式：Zn－2e－=Zn2＋；②正極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－=Cu；③Zn2＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入正極區(qū)；④陽(yáng)離子→透過(guò)陽(yáng)離子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)。(2)質(zhì)子交換膜(只允許H＋和水分子通過(guò))在微生物作用下電解有機(jī)廢水(含CH3COOH)，可獲得清潔能源H2①陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－=H2↑；②陽(yáng)極反應(yīng)式：CH3COOH－8e－＋2H2O=2CO2↑＋8H＋；③陽(yáng)極產(chǎn)生的H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜移向陰極；④H＋→透過(guò)質(zhì)子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)。(3)陰離子交換膜(只允許陰離子和水分子通過(guò))以Pt為電極電解淀粉-KI溶液，中間用陰離子交換膜隔開(kāi)①陰極反應(yīng)式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；②陽(yáng)極反應(yīng)式：2I－－2e－=I2；③陰極產(chǎn)生的OH－移向陽(yáng)極與陽(yáng)極產(chǎn)物反應(yīng)：3I2＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O；④陰離子→透過(guò)陰離子交換膜→電解池陽(yáng)極(或原電池的負(fù)極)。3.電滲析法將含AnBm的廢水再生為HnB和A(OH)m的原理：已知A為金屬活動(dòng)順序表H之前的金屬，Bn－為含氧酸根離子。1．（2020·山東高考真題）采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過(guò)電解法制備雙氧水的裝置如下圖所示。忽略溫度變化的影響，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．陽(yáng)極反應(yīng)為B．電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極室的pH未變C．電解過(guò)程中，H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D．電解一段時(shí)間后，a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量2．（2021·全國(guó)甲卷真題）乙醛酸是一種重要的化工中間體，可果用如下圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的解離為和，并在直流電場(chǎng)作用下分別問(wèn)兩極遷移。下列說(shuō)法正確的是A．在上述電化學(xué)合成過(guò)程中只起電解質(zhì)的作用B．陽(yáng)極上的反應(yīng)式為：+2H++2e-=+H2OC．制得乙醛酸，理論上外電路中遷移了電子D．雙極膜中間層中的在外電場(chǎng)作用下向鉛電極方向遷移3．（2020·浙江高考真題）在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，下列說(shuō)法不正確的是（）離子交換膜A．電極A為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣B．離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜C．飽和NaCl從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出D．OH-遷移的數(shù)量等于導(dǎo)線上通過(guò)電子的數(shù)量1．（2022·全國(guó)·高三專(zhuān)題練習(xí)）因鎳與鹽酸反應(yīng)緩慢，工業(yè)上以鎳和鹽酸為原料，利用離子膜電解技術(shù)制取氯化鎳()，其原理如圖。電解過(guò)程露不斷往b極區(qū)補(bǔ)充鹽酸。下列說(shuō)法正確的是A．a(chǎn)接外電源的負(fù)極B．離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜C．總反應(yīng)為：D．電解過(guò)程可用溶液代替鹽酸2．（2021秋·湖南永州·高三統(tǒng)考階段練習(xí)）科研工作者利用如圖所示裝置除去廢水中的尿素[CO(NH2)2]。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．b為直流電源的負(fù)極B．工作時(shí)，廢水中NaCl的濃度保持不變C．工作時(shí)，H+由M極區(qū)通過(guò)質(zhì)子交換膜移向N極區(qū)D．若導(dǎo)線中通過(guò)6mol電子，理論上生成1molN23．（2020·河北張家口·一模）由于氯酸鈉(NaClO3)具有吸濕性，不易保存，因此工業(yè)上常采用電滲析法將氯酸鈉(NaClO3)轉(zhuǎn)化成氯酸鉀(KClO3)，其工作原理如圖所示(a、b兩電極均為石墨電極，c、d、e依次為陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜、陽(yáng)離子交換膜），下列法說(shuō)不正確的是（

）A．a(chǎn)電極連接電源負(fù)極B．左池NaOH溶液出口濃度大于入口濃度C．該電解池的工作原理實(shí)質(zhì)是電解水D．制備1molKClO3，a、b兩極共產(chǎn)生16.8L氣體4．（2022春·湖南衡陽(yáng)·高三衡陽(yáng)市一中?？计谥校?duì)固體電解質(zhì)體系的研究是電化學(xué)研究的重要領(lǐng)域之一，用離子交換膜型Nafion膜作電解質(zhì)，在一定條件下實(shí)現(xiàn)了常溫常壓下電化學(xué)合成氨，原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是A．電極M接電源的負(fù)極B．離子交換膜中濃度均保持不變C．型離子交換膜具有較高的傳導(dǎo)質(zhì)子的能力D．陰極的電極反應(yīng)式：5．（2020秋·福建莆田·高三莆田第二十五中學(xué)?？计谥校┕I(yè)上可利用如圖所示電解裝置吸收和轉(zhuǎn)化SO2（A、B均為惰性電極），下列說(shuō)法正確的是（

）A．B極為電解池的陽(yáng)極B．B極區(qū)吸收5molSO2，則A極區(qū)生成25molS2OC．B極區(qū)電解液為稀硫酸，電解一段時(shí)間后硫酸濃度增大D．A極的電極反應(yīng)為2SO-2e-+4H+=S2O+2H2O6.電化學(xué)制備方法：已知反應(yīng)2H2O2=2H2O+O2↑能自發(fā)進(jìn)行，反向不能自發(fā)進(jìn)行，通過(guò)電解可以實(shí)現(xiàn)由H2O和O2為原料制備H2O2，如圖為制備裝置示意圖。①a極的電極反應(yīng)式是___。②下列說(shuō)法正確的是___。A．該裝置可以實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．電極b連接電源負(fù)極C．該方法相較于早期制備方法具有原料廉價(jià)，對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)專(zhuān)題九電解池核心考點(diǎn)1、電解池的原理1.電解：電解是使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在兩個(gè)電極上引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。①電解時(shí)所用的電流必須是直流電，而不是交流電。②熔融態(tài)電解質(zhì)可被電解，電解質(zhì)溶液也可被電解。③電解的過(guò)程實(shí)質(zhì)是一個(gè)氧化還原反應(yīng)發(fā)生的過(guò)程，這一過(guò)程在通常情況下是不能進(jìn)行的。2．電解池3.電解池的工作原理電子由電源的負(fù)極出發(fā)，流向電解池的陰極，陽(yáng)離子在陰極上獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)；與此同時(shí)，陰離子在陽(yáng)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，失去的電子再?gòu)碾姵氐年?yáng)極流向電源的正極，從而形成閉合回路。如圖所示(陽(yáng)極為惰性電極)4.正確判斷電極產(chǎn)物(1)陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽(yáng)極，則電極材料失電子，電極溶解(注意：鐵作陽(yáng)極溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序?yàn)镾2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－(水)。(2)陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽(yáng)離子的放電順序進(jìn)行判斷：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)。(3)電解池的電極名稱(chēng)：陰極——與電源負(fù)極相連的電極，發(fā)生還原反應(yīng)；陽(yáng)極——與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：具有與直流電源相連接的兩個(gè)電極(陰極、陽(yáng)極)，插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中，形成閉合回路。(二)提取“信息”書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式2．按要求書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式(1)以鋁材為陽(yáng)極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極反應(yīng)式為2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋。(2)用Al單質(zhì)作陽(yáng)極，石墨作陰極，NaHCO3溶液作電解液進(jìn)行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q，寫(xiě)出陽(yáng)極生成R的電極反應(yīng)式：Al＋3HCOeq\o\al(－,3)－3e－=Al(OH)3↓＋3CO2↑。(3)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機(jī)陽(yáng)離子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。已知電鍍過(guò)程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽(yáng)離子不參與電極反應(yīng)，則電極反應(yīng)式為陽(yáng)極：Al－3e－＋7AlCleq\o\al(－,4)=4Al2Cleq\o\al(－,7)。陰極：4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)。(4)用惰性電極電解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4，則電極反應(yīng)式為陽(yáng)極：2MnOeq\o\al(2－,4)－2e－=2MnOeq\o\al(－,4)。陰極：2H＋＋2e－=H2↑。(5)將一定濃度的磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、氯化鋰混合液作為電解液，以鐵棒作陽(yáng)極，石墨為陰極，電解析出LiFePO4沉淀，則陽(yáng)極反應(yīng)式為Fe＋H2POeq\o\al(－,4)＋Li＋－2e－=LiFePO4↓＋2H＋。(三)根據(jù)“交換膜”利用“信息”書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式3．按要求書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式：(1)電解裝置如圖，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開(kāi)。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時(shí)間后，藍(lán)色逐漸變淺。已知：3I2＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O陽(yáng)極：2I－－2e－=I2。陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。(2)可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2，當(dāng)吸收液失去吸收能力時(shí)，可通過(guò)電解法使吸收液再生而循環(huán)利用(電極均為石墨電極)，并生成化工原料硫酸。其工作示意圖如下：陽(yáng)極：HSOeq\o\al(－,3)－2e－＋H2O=3H＋＋SOeq\o\al(2－,4)。陰極：2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)。1．【2022年海南卷】一種采用和為原料制備的裝置示意圖如下。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A．在b電極上，被還原B．金屬Ag可作為a電極的材料C．改變工作電源電壓，反應(yīng)速率不變D．電解過(guò)程中，固體氧化物電解質(zhì)中不斷減少【答案】A【解析】由裝置可知，b電極的N2轉(zhuǎn)化為NH3，N元素的化合價(jià)降低，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，因此b為陰極，電極反應(yīng)式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2O2-+4e-=O2，據(jù)此分析解答；A．由分析可得，b電極上N2轉(zhuǎn)化為NH3，N元素的化合價(jià)降低，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，即N2被還原，A正確；B．a(chǎn)為陽(yáng)極，若金屬Ag作a的電極材料，則金屬Ag優(yōu)先失去電子，B錯(cuò)誤；C．改變工作電源的電壓，電流強(qiáng)度發(fā)生改變，反應(yīng)速率也會(huì)改變，C錯(cuò)誤；D．電解過(guò)程中，陰極電極反應(yīng)式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為2O2-+4e-=O2，因此固體氧化物電解質(zhì)中O2-不會(huì)改變，D錯(cuò)誤；2．【2022年6月浙江卷】通過(guò)電解廢舊鋰電池中的可獲得難溶性的和，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過(guò)。電解過(guò)程中溶液的體積變化忽略不計(jì))。下列說(shuō)法不正確的是A．電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B．電極B的電極發(fā)應(yīng)：C．電解一段時(shí)間后溶液中濃度保持不變D．電解結(jié)束，可通過(guò)調(diào)節(jié)除去，再加入溶液以獲得【答案】C【解析】A．由電解示意圖可知，電極B上Mn2+轉(zhuǎn)化為了MnO2，錳元素化合價(jià)升高，失電子，則電極B為陽(yáng)極，電極A為陰極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；B．由電解示意圖可知，電極B上Mn2+失電子轉(zhuǎn)化為了MnO2，電極反應(yīng)式為：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正確；C．電極A為陰極，LiMn2O4得電子，電極反應(yīng)式為：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依據(jù)得失電子守恒，電解池總反應(yīng)為：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反應(yīng)生成了Mn2+，Mn2+濃度增大，C錯(cuò)誤；D．電解池總反應(yīng)為：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，電解結(jié)束后，可通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH將錳離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去，然后再加入碳酸鈉溶液，從而獲得碳酸鋰，D正確。1．觀察如圖裝置，下列說(shuō)法正確的是A．a(chǎn)、b接電流表，該裝置為原電池B．a(chǎn)、b接直流電源，該裝置為電解池C．a(chǎn)、b接直流電源，鐵可能不易被腐蝕D．a(chǎn)、b接電流表或接直流電源，鐵都可能是負(fù)極【答案】C【詳解】A、如果液體c為乙醇等非電解質(zhì)，則不符合構(gòu)成原電池的條件，故A錯(cuò)誤；B、如果液體c為乙醇等非電解質(zhì)，該電路為斷路，不能構(gòu)成電解池，故B錯(cuò)誤；C、連接直流電源，如果讓鐵作陰極，按照電解原理，鐵不被腐蝕，故C正確；D、如果接電流表，構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，如果接直流電源，構(gòu)成電解池，兩極的名稱(chēng)為陰陽(yáng)極，故D錯(cuò)誤。2．（2022秋·湖南株洲·高三校考階段練習(xí)）CO2資源化利用是實(shí)現(xiàn)碳中和的一種有效途徑。下圖是CO2在電催化下產(chǎn)生合成氣(CO和H2)的一種方法。下列說(shuō)法不正確的是A．a(chǎn)電極連接電源的負(fù)極 B．從a極區(qū)向b極區(qū)移動(dòng)C．b極區(qū)中c(CH3COO-)逐漸增大 D．a(chǎn)極區(qū)中c()逐漸增大【答案】C【分析】從圖中可以看出，在a電極，CO2、H2O得電子生成CO、H2，所以a為陰極，b為陽(yáng)極?！驹斀狻緼．由分析可知，a電極為陰極，則連接電源的負(fù)極，A正確；B．為陰離子，應(yīng)從陰極向陽(yáng)極移動(dòng)，所以從a極區(qū)向b極區(qū)移動(dòng)，B正確；C．b極為陽(yáng)極，-2e-+2CH3COO-=+2CH3COOH，則溶液中c(CH3COO-)逐漸減小，C不正確；D．a(chǎn)極為陰極，CO2+2e-+2=CO+2+H2O，2+2e-=H2↑+2，所以c()逐漸增大，D正確；3．如圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說(shuō)法不正確的是A．該過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程B．銅電極的電極反應(yīng)式為CO2+8H++8e-=CH4+2H2OC．一段時(shí)間后，①池中n(KHCO3)不變D．一段時(shí)間后，②池中溶液的pH不一定升高【答案】C【詳解】A．該裝置有外接電源，是一個(gè)電解池，電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，A正確；B．CO2電催化還原為CH4的過(guò)程是一個(gè)還原反應(yīng)過(guò)程，所以銅電解是電解池的陰極，銅電極的電極反應(yīng)式為CO2+8H++8e﹣＝CH4+2H2O，B正確；C．在電解池的陰極上發(fā)生二氧化碳得電子的還原反應(yīng)，即CO2+8H++8e﹣＝CH4+2H2O，一段時(shí)間后，氫離子減小，氫氧根濃度增大，氫氧根會(huì)和①池中的碳酸氫鉀反應(yīng)，所以n（KHCO3）會(huì)減小，C錯(cuò)誤；D．在電解池的陽(yáng)極上，是陰離子氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，所以酸性增強(qiáng)，pH一定下降，D正確；核心考點(diǎn)2、電解原理的應(yīng)用1.氯堿工業(yè)的電解原理（電解食鹽水）：(1)通電前，氯化鈉溶液中含有的離子：Na＋、Cl－、H＋、OH－。通電時(shí)，Na＋、H＋移向陰極，H＋放電，Cl－、OH－移向陽(yáng)極，Cl－放電。電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))陰極：2H＋＋2e－=H2↑(還原反應(yīng))，因H＋放電，導(dǎo)致水的電離平衡H2OH＋＋OH－向右移動(dòng)，致使生成NaOH。(2)電解的總反應(yīng)式：化學(xué)方程式：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH離子方程式：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－2．電鍍：(1)電鍍：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。電鍍的特點(diǎn)是陽(yáng)極本身參與電極反應(yīng)，電鍍過(guò)程中相關(guān)離子的濃度、溶液pH等保持不變。(2電鍍池的構(gòu)成：一般都是用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液；把鍍層金屬浸入電鍍液中與直流電源的正極相連，作為陽(yáng)極；待鍍金屬制品與直流電源的負(fù)極相連，作陰極。（3）電極反應(yīng)式：待鍍鐵件表面鍍上一層紅色的銅，銅片不斷溶解。硫酸銅溶液濃度的變化是不變。陽(yáng)極：Cu－2e－=Cu2＋陰極：Cu2＋＋2e－=Cu3．電解精煉銅：（1）粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質(zhì)，常用電解的方法進(jìn)行精煉。其電解池的構(gòu)成是用粗銅作陽(yáng)極，用純銅作陰極，用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液。（2）裝置（3）原理：粗銅作陽(yáng)極，精銅作陰極，電解液是含有Cu2+的可溶性鹽溶液。金屬活動(dòng)性順序表銅之前金屬先反應(yīng)以離子形式進(jìn)入溶液，銅之后金屬不反應(yīng)，形成“陽(yáng)極泥”。（4）電極反應(yīng)及產(chǎn)物分析4．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，從它們的化合物中還原出來(lái)。如Mn＋＋ne－=M。(2)電解法用于冶煉較活潑的金屬如：K、Na、Mg、Al等，但不能電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài)。利用電解熔融鹽的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等總方程式陽(yáng)極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－=2Na冶煉鎂MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：Mg2＋＋2e－=Mg冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))4Al＋3O2↑陽(yáng)極：6O2－－12e－3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－=4Al5.電解的有關(guān)計(jì)算：有關(guān)電解的計(jì)算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價(jià)、元素的相對(duì)原子質(zhì)量、溶液的pH及物質(zhì)的量濃度等。不論哪種計(jì)算，均可概括為下列三種方法：(1)得失電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、通過(guò)陰陽(yáng)兩極的電量相同等類(lèi)型的計(jì)算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫(xiě)出電極反應(yīng)式，再寫(xiě)出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。(3)關(guān)系式計(jì)算：借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)系式。【歸納提升】以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律：1.電解類(lèi)型及基本規(guī)律[3]2.pH變化類(lèi)型溶液實(shí)例電極反應(yīng)及總反應(yīng)pH電解水型稀H2SO4、陽(yáng)極：4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極：2H++2e-=H2↑總反應(yīng)：2H2O2H2↑+O2↑減小NaOH溶液增大Na2SO4溶液不變電解電解質(zhì)CuCl2陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：Cu2++2e-=Cu總反應(yīng)：CuCl2Cu+Cl2↑——HCl陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑總反應(yīng)：2HClH2↑+Cl2↑增大放氫生成堿型NaCl陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑總反應(yīng)：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH增大放氧生酸型如CuSO4陽(yáng)極：4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極：Cu2++2e-=Cu總反應(yīng)：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4減小注意：若陰極為H＋放電，則陰極區(qū)c(OH－)增大；若陽(yáng)極為OH－放電，則陽(yáng)極區(qū)c(H＋)增大；若陰極、陽(yáng)極同時(shí)有H＋、OH－放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大。1．【2022年北京卷】利用下圖裝置進(jìn)行鐵上電鍍銅的實(shí)驗(yàn)探究。裝置示意圖序號(hào)電解質(zhì)溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①陰極表面有無(wú)色氣體，一段時(shí)間后陰極表面有紅色固體，氣體減少。經(jīng)檢驗(yàn)電解液中有②陰極表面未觀察到氣體，一段時(shí)間后陰極表面有致密紅色固體。經(jīng)檢驗(yàn)電解液中無(wú)元素下列說(shuō)法不正確的是A．①中氣體減少，推測(cè)是由于溶液中減少，且覆蓋鐵電極，阻礙與鐵接觸B．①中檢測(cè)到，推測(cè)可能發(fā)生反應(yīng)：C．隨陰極析出，推測(cè)②中溶液減少，平衡逆移D．②中生成，使得比①中溶液的小，緩慢析出，鍍層更致密【答案】C【解析】由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，實(shí)驗(yàn)①時(shí)，鐵做電鍍池的陰極，鐵會(huì)先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)生成亞鐵離子、氫氣和銅，一段時(shí)間后，銅離子在陰極失去電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅；實(shí)驗(yàn)②中銅離子與過(guò)量氨水反應(yīng)生成四氨合銅離子，四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，在鐵表面得到比實(shí)驗(yàn)①更致密的鍍層。A．由分析可知，實(shí)驗(yàn)①時(shí)，鐵會(huì)先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)，當(dāng)溶液中氫離子濃度減小，反應(yīng)和放電生成的銅覆蓋鐵電極，阻礙氫離子與鐵接觸，導(dǎo)致產(chǎn)生的氣體減少，故A正確；B．由分析可知，實(shí)驗(yàn)①時(shí)，鐵做電鍍池的陰極，鐵會(huì)先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)生成亞鐵離子、氫氣和銅，可能發(fā)生的反應(yīng)為，故B正確；C．由分析可知，四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，隨陰極析出銅，四氨合銅離子濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D．由分析可知，實(shí)驗(yàn)②中銅離子與過(guò)量氨水反應(yīng)生成四氨合銅離子，四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，在鐵表面得到比實(shí)驗(yàn)①更致密的鍍層，故D正確；故選C。2．【2022年廣東卷】以熔融鹽為電解液，以含和等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)的再生。該過(guò)程中A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為 B．陰極上被氧化C．在電解槽底部產(chǎn)生含的陽(yáng)極泥 D．陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化相等【答案】C【解析】根據(jù)電解原理可知，電解池中陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，該題中以熔融鹽為電解液，含和等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，通過(guò)控制一定的條件，從而可使陽(yáng)極區(qū)Mg和Al發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)Al3+得電子生成Al單質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)Al的再生，據(jù)此分析解答。A．陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實(shí)際上Mg在陽(yáng)極失電子生成Mg2+，A錯(cuò)誤；B．Al在陽(yáng)極上被氧化生成Al3+，B錯(cuò)誤；C．陽(yáng)極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽(yáng)極泥，C正確；D．因?yàn)殛?yáng)極除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會(huì)形成陽(yáng)極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽(yáng)極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯(cuò)誤；故選C。3．【2022年湖北卷】含磷有機(jī)物應(yīng)用廣泛。電解法可實(shí)現(xiàn)由白磷直接制備，過(guò)程如圖所示(為甲基)。下列說(shuō)法正確的是A．生成，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移電子B．陰極上的電極反應(yīng)為：C．在電解過(guò)程中向鉑電極移動(dòng)D．電解產(chǎn)生的中的氫元素來(lái)自于【答案】D【解析】A．P4→，化合價(jià)升高發(fā)生氧化反應(yīng)，所以石墨電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為：，則生成，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移電子，A錯(cuò)誤；B．陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)該得到電子，B錯(cuò)誤；C．鉑電極為陰極，應(yīng)該向陽(yáng)極移動(dòng)，即移向石墨電極，C錯(cuò)誤；D．由圖示可知HCN在陰極放電，產(chǎn)生和，而HCN中的H來(lái)自，則電解產(chǎn)生的中的氫元素來(lái)自于，D正確；4．（2021·廣東真題）鈷()的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說(shuō)法正確的是A．工作時(shí)，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大B．生成，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少C．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D．電解總反應(yīng)：【答案】D【解析】由圖可知，該裝置為電解池，石墨電極為陽(yáng)極，水在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，Ⅰ室中陽(yáng)離子電荷數(shù)大于陰離子電荷數(shù)，放電生成的氫離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動(dòng)，鈷電極為陰極，鈷離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鈷，電極反應(yīng)式為Co2++2e-=Co，Ⅲ室中陰離子電荷數(shù)大于陽(yáng)離子電荷數(shù)，氯離子過(guò)陰離子交換膜由Ⅲ室向Ⅱ室移動(dòng)，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。A．由分析可知，放電生成的氫離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動(dòng)，使Ⅱ室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯(cuò)誤；B．由分析可知，陰極生成1mol鈷，陽(yáng)極有1mol水放電，則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18g，故B錯(cuò)誤；C．若移除離子交換膜，氯離子的放電能力強(qiáng)于水，氯離子會(huì)在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，則移除離子交換膜，石墨電極的電極反應(yīng)會(huì)發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；D．由分析可知，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+，故D正確；1．（2020·安徽淮北·統(tǒng)考二模）清華大學(xué)伍暉和斯坦福大學(xué)崔屹教授使用LLZTO陶瓷作為隔膜，以添加有的低濃度LiCl熔鹽作為電解質(zhì)，在240℃條件下電解獲得高純度的金屬鋰，使鋰的生產(chǎn)成本有望降低80%。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．LLZTO陶瓷管能傳導(dǎo)B．熔鹽中添加可以降低工作溫度C．Al比石墨做陽(yáng)極材料更環(huán)保D．每轉(zhuǎn)移3mol電子，電解質(zhì)增重7g【答案】D【分析】根據(jù)題干信息，以添加有的低濃度LiCl熔鹽作為電解質(zhì)，則陽(yáng)極Al失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Al-3e-=Al3+，Li+在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為L(zhǎng)i++e-=Li，據(jù)此分析解答?！驹斀狻緼．由電解工作示意圖可知，Li+通過(guò)LLZTO陶瓷管在陰極得到電子，因此LLZTO陶瓷管能傳導(dǎo)Li+，A正確；B．混合物的熔點(diǎn)低于其組成成分，向熔鹽中添加AlCl3可以降低鹽的熔融溫度，B正確；C．若用石墨作陽(yáng)極，則陽(yáng)極上Cl-失去電子，電極反應(yīng)為2Cl--2e-=Cl2，產(chǎn)生有毒氣體Cl2污染環(huán)境，而Al作電極時(shí)，Al優(yōu)先失去電子不會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，所以Al比石墨做陽(yáng)極材料更環(huán)保，C正確；D．根據(jù)上述分析可知，Li+在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i++e-=Li，陽(yáng)極發(fā)生Al-3e-=Al3+，因此每轉(zhuǎn)移3mol電子，生成3molLi，電解質(zhì)增重27g-21g=6g，D錯(cuò)誤；2．（2021·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè)）下圖所示電解裝置(電極均為惰性電極)可用于制取硫酸，該工藝已被某些工廠所采用。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（

）A．陰極的電極反應(yīng)式為2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑B．該工藝中NaHSO3轉(zhuǎn)化為硫酸的轉(zhuǎn)化率不會(huì)超過(guò)33.3%C．通過(guò)陰離子交換膜交換的離子主要是SO32-D．圖中右側(cè)電極應(yīng)連接電源的正極【答案】B【詳解】A.根據(jù)陰極上發(fā)生還原反應(yīng)可判斷放出氫氣的一極為陰極，該電極的產(chǎn)物為H2和Na2SO3，電極反應(yīng)式為2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑，A正確；B.陰極上每得到4mole-生成4molSO32-，同時(shí)在陽(yáng)極生成1molO2，根據(jù)反應(yīng)2SO32-+O2=2SO42-可知1molO2只能與2molSO32-反應(yīng)，所以該工藝中NaHSO3轉(zhuǎn)化為硫酸的轉(zhuǎn)化率可以大于33.3%，但不會(huì)超過(guò)50%，B錯(cuò)誤；C.根據(jù)陰極的電極反應(yīng)式2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑可知，陰離子交換膜交換的離子主要是，C正確；D.根據(jù)圖示可知：左側(cè)電極為陰極，右側(cè)電極為陽(yáng)極，右側(cè)電極連接電源的正極，D正確；3．（2022·上海浦東新·?？寄M預(yù)測(cè)）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鉭粉(Ta)，其原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．a(chǎn)極為電源的正極C．Ta2O5極發(fā)生的電極反應(yīng)為T(mén)a2O5+10e—=2Ta+5O2—D．石墨電極上生成22.4LO2，則電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4×6.02×1023【答案】C【分析】電解池工作時(shí)O2-向陽(yáng)極移動(dòng)，則石墨電極為陽(yáng)極，電源的b極為正極，電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此分析解題?！驹斀狻緼．該裝置是電解池，是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A錯(cuò)誤；B．電解池工作時(shí)O2-向陽(yáng)極移動(dòng)，則石墨電極為陽(yáng)極，電源的b極為正極，a極為電源的負(fù)極，故B錯(cuò)誤；C．Ta2O5極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)為T(mén)a2O5+10e—=2Ta+5O2—，故C正確；D．石墨電極上生成的22.4LO2沒(méi)有指明是標(biāo)準(zhǔn)狀況，則其物質(zhì)的量不一定是1mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)也不一定是4×6.02×1023，故D錯(cuò)誤；核心考點(diǎn)3、離子交換膜1.離子交換膜的功能與作用2.離子交換膜的類(lèi)型(1)陽(yáng)離子交換膜(只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò))①負(fù)極反應(yīng)式：Zn－2e－=Zn2＋；②正極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－=Cu；③Zn2＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入正極區(qū)；④陽(yáng)離子→透過(guò)陽(yáng)離子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)。(2)質(zhì)子交換膜(只允許H＋和水分子通過(guò))在微生物作用下電解有機(jī)廢水(含CH3COOH)，可獲得清潔能源H2①陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－=H2↑；②陽(yáng)極反應(yīng)式：CH3COOH－8e－＋2H2O=2CO2↑＋8H＋；③陽(yáng)極產(chǎn)生的H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜移向陰極；④H＋→透過(guò)質(zhì)子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)。(3)陰離子交換膜(只允許陰離子和水分子通過(guò))以Pt為電極電解淀粉-KI溶液，中間用陰離子交換膜隔開(kāi)①陰極反應(yīng)式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；②陽(yáng)極反應(yīng)式：2I－－2e－=I2；③陰極產(chǎn)生的OH－移向陽(yáng)極與陽(yáng)極產(chǎn)物反應(yīng)：3I2＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O；④陰離子→透過(guò)陰離子交換膜→電解池陽(yáng)極(或原電池的負(fù)極)。3.電滲析法將含AnBm的廢水再生為HnB和A(OH)m的原理：已知A為金屬活動(dòng)順序表H之前的金屬，Bn－為含氧酸根離子。1．（2020·山東高考真題）采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過(guò)電解法制備雙氧水的裝置如下圖所示。忽略溫度變化的影響，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．陽(yáng)極反應(yīng)為B．電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極室的pH未變C．電解過(guò)程中，H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D．電解一段時(shí)間后，a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量【答案】D【解析】a極析出氧氣，氧元素的化合價(jià)升高，做電解池的陽(yáng)極，b極通入氧氣，生成過(guò)氧化氫，氧元素的化合價(jià)降低，被還原，做電解池的陰極。A．依據(jù)分析a極是陽(yáng)極，屬于放氧生酸性型的電解，所以陽(yáng)極的反應(yīng)式是2H2O-4e-=4H++O2↑，正確；B．電解時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)生氫離子，氫離子是陽(yáng)離子，通過(guò)質(zhì)子交換膜移向陰極，所以電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極室的pH值不變，正確；C．有B的分析可知，C正確；D．電解時(shí)，陽(yáng)極的反應(yīng)為：2H2O-4e-=4H++O2↑，陰極的反應(yīng)為：O2+2e-+2H+=H2O2，總反應(yīng)為：O2+2H2O=2H2O2，要消耗氧氣，即是a極生成的氧氣小于b極消耗的氧氣，錯(cuò)誤；故選：D。2．（2021·全國(guó)甲卷真題）乙醛酸是一種重要的化工中間體，可果用如下圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的解離為和，并在直流電場(chǎng)作用下分別問(wèn)兩極遷移。下列說(shuō)法正確的是A．在上述電化學(xué)合成過(guò)程中只起電解質(zhì)的作用B．陽(yáng)極上的反應(yīng)式為：+2H++2e-=+H2OC．制得乙醛酸，理論上外電路中遷移了電子D．雙極膜中間層中的在外電場(chǎng)作用下向鉛電極方向遷移【答案】D【解析】該裝置通電時(shí)，乙二酸被還原為乙醛酸，因此鉛電極為電解池陰極，石墨電極為電解池陽(yáng)極，陽(yáng)極上Br-被氧化為Br2，Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，雙極膜中間層的H+在直流電場(chǎng)作用下移向陰極，OH-移向陽(yáng)極。A．KBr在上述電化學(xué)合成過(guò)程中除作電解質(zhì)外，同時(shí)還是電解過(guò)程中陽(yáng)極的反應(yīng)物，生成的Br2為乙二醛制備乙醛酸的中間產(chǎn)物，故A錯(cuò)誤；B．陽(yáng)極上為Br-失去電子生成Br2，Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，故B錯(cuò)誤；C．電解過(guò)程中陰陽(yáng)極均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol，1mol乙二醛生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒可知每生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為1mol，因此制得2mol乙醛酸時(shí)，理論上外電路中遷移了2mol電子，故C錯(cuò)誤；D．由上述分析可知，雙極膜中間層的H+在外電場(chǎng)作用下移向陰極，即H+移向鉛電極，故D正確；綜上所述，說(shuō)法正確的是D項(xiàng)，故答案為D。3．（2020·浙江高考真題）在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，下列說(shuō)法不正確的是（）離子交換膜A．電極A為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣B．離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜C．飽和NaCl從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出D．OH-遷移的數(shù)量等于導(dǎo)線上通過(guò)電子的數(shù)量【答案】D【解析】氯堿工業(yè)中的總反應(yīng)為2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；電解池中陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氯堿工業(yè)中Cl2為氧化產(chǎn)物，所以電極A為陽(yáng)極，電極B為陰極，據(jù)此作答。A．根據(jù)分析可知電極A為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，正確；B．陽(yáng)極發(fā)生的方程式為：2Cl--2e-═Cl2↑，陰極：H2O+2e-═H2↑+2OH-；為了防止生成的氯氣與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，氫氧化鈉要從d口流出，所以要防止OH-流向陽(yáng)極即電極A，該離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜，正確；C．根據(jù)B選項(xiàng)的分析可知飽和NaCl從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出，正確；D．因?yàn)橛须x子交換膜的存在，OH-不發(fā)生遷移，錯(cuò)誤。1．（2022·全國(guó)·高三專(zhuān)題練習(xí)）因鎳與鹽酸反應(yīng)緩慢，工業(yè)上以鎳和鹽酸為原料，利用離子膜電解技術(shù)制取氯化鎳()，其原理如圖。電解過(guò)程露不斷往b極區(qū)補(bǔ)充鹽酸。下列說(shuō)法正確的是A．a(chǎn)接外電源的負(fù)極B．離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜C．總反應(yīng)為：D．電解過(guò)程可用溶液代替鹽酸【答案】C【詳解】A．a(chǎn)是電解池的陽(yáng)極，接外電源的正極，A錯(cuò)誤；B．a(chǎn)電極失電子產(chǎn)生Ni2+，溶液中的氯離子在左池與Ni2+結(jié)合生成，所以氯離子要能由右池進(jìn)入左池，則離子交換膜為陰離子交換膜，B錯(cuò)誤；C．a(chǎn)電極失電子產(chǎn)生Ni2+，b為陰極，氫離子得電子生成氫氣，所以總反應(yīng)為：，C正確；D．電解過(guò)程若用溶液代替鹽酸則右池水中氫離子放電，產(chǎn)生氫氧根，氫氧根進(jìn)入左池，使Ni2+沉淀，降低產(chǎn)率，D錯(cuò)誤；2．（2021秋·湖南永州·高三統(tǒng)考階段練習(xí)）科研工作者利用如圖所示裝置除去廢水中的尿素[CO(NH2)2]。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．b為直流電源的負(fù)極B．工作時(shí)，廢水中NaCl的濃度保持不變C．工作時(shí)，H+由M極區(qū)通過(guò)質(zhì)子交換膜移向N極區(qū)D．若導(dǎo)線中通過(guò)6mol電子，理論上生成1molN2【答案】B【詳解】A．由圖知，N極區(qū)生成H2，N極作陰極，故b為直流電源的負(fù)極，A項(xiàng)正確；B．工作時(shí)，陽(yáng)極區(qū)的反應(yīng)為6Cl--6e-=3Cl2↑、3Cl2+CO(NH2)2+H2O=6Cl-+6H++CO2+N2，因消耗水而使廢水中NaCl的濃度增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．工作時(shí)，H+由M極區(qū)通過(guò)質(zhì)子交換膜移向N極區(qū)，C項(xiàng)正確；D．由陽(yáng)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)知，若導(dǎo)線中通過(guò)6mol電子，理論上生成1molN2，D項(xiàng)正確；故答案選B。3．（2020·河北張家口·一模）由于氯酸鈉(NaClO3)具有吸濕性，不易保存，因此工業(yè)上常采用電滲析法將氯酸鈉(Na