高中化学【电能转化为化学能-电解】

电能转化为化学能—电解

【目标要求】了解电解池的工作原理，能设计简单的电解池。

考点一电解的原理

r

1.电解和电解池

(1)电解：在电流作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。

(2)电解池：电能转化为化学能的装置。

(3)电解池的构成

①有与电遮相连的两个电极。

②电解质溶液(或熔融电解质)0

③形成闭合回路。

2.电解池的工作原理

(以惰性电极电解CuCb溶液为例)

总反应离子方程式：Cu2++2CrJ雪Cu+C12to

特别提醒：电子和离子的移动遵循“电子不下水，离子不上线”。

3.阴阳两极上放电顺序

(1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序：

―、Na\Mg2\Alu,Zn2\Fe2*.Sn2\Pb2\H*.Cu2*、Fe"、Ag，

放电由难到易

(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。

若是惰性电极作阳极，放电顺序为

S2,I,Br,CI,OH

注意①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子

放电。②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cr>OH-：阴极：Ag+>Cu2+>H+»③电解水溶

液时，K+〜AG+不可能在阴极放电。

4.分析电解过程的思维程序

判断：阴、阳极—明确阳极是惰性电极还是活泼电极

分析：电解质溶—找全离子（包括水电离的H+和OH-）.

液的离子组成并按阴、阳离子分组

确定：放电离子—排出阴、阳离子在两极的放电顺序.确

或物质定优先放电的微粒

1

写出:电极反应、―判断电极产物，注意溶液的酸碱性、

电池反应式产物的溶解性

—解答有关离子浓度、pH、电极产物量

解答问题

的变化，溶液的复原等问题

【理解应用】

1.惰性电极电解电解质溶液的四种类型

⑴电解水型

电解质类型电极反应式及总反应式电解质溶液浓度溶液pH电解质溶液复原

含氧酸，如阴极：4H++44

减小

H2so4=2H2t

可溶性强碱，阳极：4OH—4e

增大增大加水

如NaOH

=O2t+2H2O

活泼金属含氧总反应式：2H2。普里

不变

酸盐，如KNO

32H2f+O2t

⑵

电解质溶电解质溶

电解质类型电极反应式及总反应式溶液pH

液浓度液复原

阴极：2H+2e-=H2t

阳极：2Cr-2e-=C12f

无氧酸，如HC1减小增大通入HC1

总反应式：2HC1上上H2t+

Cl2t

阴极：Cu21+2e-^=Cu\

不活泼金属无氧酸阳极：2C1~-2e-=C12t加CuCb固

减小

盐，如CuCL总反应式：CuCL曾与Cu+体

Cl21

⑶放出生碱型

电极反应式及总

电解质(水溶液)电解质浓度溶液pH溶液复原

反应式

阳极:2Cl~-2e~

=Cht

阴极:2H++2e-

活泼金属的无氧酸

=H2t生成新电解质增大通入HC1气体

盐(如Na。、KC1)

总反应式：2Cr+

2H2O^-CI2t

+H2t+2OH

(4)放02生酸型

电解质(水溶液)电极反应式及总反应式电解质浓度溶液pH溶液复原

阳极：4OH—4e'=

不活泼金属的2H2O+O2t

含氧酸盐[如阴极：2Cu2,+4e-=加CuO或

生成新电解质减小

CuSO4>2CuC11CO3

总反应式：2C/++2H2O

CU(NO3)2]

+

-^-2CU+O2t+4H

2.根据金属活动性顺序表,Cu和稀H2s。4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2sCM

反应产生H2?

答案Cu作阳极，C作阴极，稀H2s04作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解

反应式为阳极：Cu—2e===Cu",阴极：2H+2e===H2t。总反应式：Cu+2H+====Cu2+

+H2to

3.若用惰性电极电解CuS04溶液一段时间后，需加入98gCu(0H)2固体，才能使电解质溶

液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为。

答案4以

解析方法一：98gCu(OH)2的物质的量为1mol,相当于电解了1mol的CuS04后，又电解

了1mol的水，所以转移的电子数为2NA+2NA=4NA。

方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(0H)2的O?一失电子数相等，共4必。

解题能力提升

题组一电解规律及电极产物的判断

1.以石墨为电极，电解KI溶液（含有少量的酚酬和淀粉）。下列说法错误的是（）

A.阴极附近溶液呈红色B.阴极逸出气体

C.阳极附近溶液呈蓝色D.溶液的pH变小

答案D

通电

解析以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2K1+2H2O=2KOH+H2t+L（类似

于电解饱和食盐水），阴极产物是H2和KOH,阳极产物是L。由于溶液中含有少量的酚酬和

淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝（淀粉遇碘变蓝），阴极附近的溶液会变红（溶液呈碱性），A、

B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。

2.用石墨作电极，电解稀Na2s04溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别

滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是（）

A.逸出气体的体积：A电极VB电极

B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体

C.A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色

D.电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性

答案D

解析sor>0H-移向B电极，在B电极0H-放电，产生。2,B电极附近石

蕊溶液变红，Na+、H*移向A电极，在A电极H*放电产生H2,A电极附近[OH[>[H+],

石蕊溶液变蓝，C项错误、D项正确；A电极产生的气体体积大于B电极，A项错误；两种

气体均为无色无味的气体，B项错误。

题组二电子守恒在电化学计算中的应用

3.以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSCU溶液，装置如下图。若一段时间后Y电极上

有6.4g红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是（）

阴离广交换膜

A.a为铅蓄电池的负极

B.电解过程中SOT向右侧移动

C.电解结束时，左侧溶液质量增重8g

D,铅蓄电池工作时，正极电极反应式为：PbSO4+2e-=Pb+SOF

答案C

解析Y极有Cu析出，发生还原反应，Y极为阴极，故b为负极，a为正极，A错误；电解

过程中阴离子向阳极移动，B错误；阴极反应式为Cu2++2e-=Cu,阳极反应式为40H--

-

4e=O21+2H2O,当有6.4gCu析出时，转移0.2mole",左侧生成1.6gO2,同时有0.1mol

(9.6g)SOf进入左侧，则左侧质量净增加9.6g-L6g=8g,C正确；铅蓄电池的负极是Pb,

正极是PbCh,正极反应式为PbO2+2e-+4H++SOr=PbSO4+2H2。，D错误。

4.500mLKNCh和Cu(NC>3)2的混合溶液中c(NO3)=0.6mol-L-',用石墨作电极电解此溶液,

当通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为

500mL,下列说法正确的是()

A.原混合溶液中cK)为0.2mol.L'

B.上述电解过程中共转移0.2mol电子

C.电解得到的Cu的物质的量为0.05mol

D.电解后溶液中以酎)为0.2mol-L~1

答案A

-

解析石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH-4e"=2H2O+

2++

O2t,阴极先后发生两个反应：Cu+2e-=Cu,2H+2e-=H2t»从收集到为2.24L

可推知上述电解过程中共转移0.4mol电子，而在生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子，

所以Cu?+共得到0.4mol_0.2mol=0.2mol电子，电解前Cu?+的物质的量和电解得到的Cu

的物质的量都为0.1mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO；),c(K+)

+c(H+)=c(NO7),不难算出：电解前aK+)=0.2molLj电解后c(H+)=0.4moLL，。

,练后反思

电化学综合计算的三种常用方法

(1)根据总反应式计算

先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

(2)根据电子守恒计算

①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中

转移的电子数相等。

②用于混合溶液中电解的分阶段计算。

(3)根据关系式计算

根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。

如以通过4mol屋为桥梁可构建如下关系式：

4

4e〜2Cl2(Br2>I,)~O2〜2H,〜2Cu〜4Ag〜—M

(式中M为金属，”为其离子的化合价数值)

该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解

答常见的电化学计算问题。

题组三电极反应式的书写与判断

5.按要求书写电极反应式和总反应方程式：

(1)用惰性电极电解MgCb溶液

阳极反应式：;

阴极反应式：；

总反应离子方程式：o

⑵用A1作电极电解NaOH溶液

阳极反应式：；

阴极反应式：;

总反应离子方程式：。

(3)以铝材为阳极，电解H2s04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：o

(4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2c丘和A1C11组成的离子液

体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的极，已知电镀过程中不产

生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为。

若改用AlCb水溶液作电解液，则阴极产物为。

-

答案(l)2Cr-2e=Cl2t

2+

Mg+2H2O+2e=H2t+Mg(OH)2I

2+

Mg+2C1+2H2O=^=Mg(OH)2I+C12t+H2t

+

(2)2A1-6e+80H=2[A1(OH)4]6H2O+6e=3H2t+60H(或6H+6e=3H2t)

2A1+6H2O+2OH空些=2[A1(OH)4「+3H2t

-++-

(3)2Al-6e+3H2O=Al2O3+6H6H+6e=3H2t2Al+3H2O=^^A12O3+3H2t

(4)负4A12C17+3e-=Al+7A1C14H2

解析(4)电镀时，镶件作阴极，即钢制品作阴极，接电源负极，根据阴极生成A1可知反应

-

式为4A12C17+3e=AI+7AlClIo若改用AlCb水溶液作电解液，阴极反应为2H++2e-

=H2t,产物为H2O

6.整合有效信息书写电极反应

(1)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。

由硫化氢获得硫单质有多种方法。

将用烧碱吸收H2s后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极

区发生如下反应：

S2--2e-=S(n-l)S+S2-=Sr

①写出电解时阴极的电极反应式：0

②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成。

⑵电解NO制备NH4NO3,其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补

充物质A,A是，说明理由：。

答案⑴①2H20+2屋=mt+2OH

②S，+2H+=(,L1)SI+H2st

(2)NH3根据总反应：8NO+7H2O^=3NH4NO3+2HNO?,电解产生的HNO3多，应补充

NH3

解析(1)①电解时，阴极区溶液中的阳离子放电，即水溶液中的H+放电生成H2。②由题给

反应可知，阳极区生成了SM,S，可以理解为(〃-1)S+S2,加入稀硫酸生成S单质和H2s

气体。

(2)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO+15e-+18H+

=3NH；+3H2。，阳极反应式为5NO—15e-+10H2O=5NO*+20H+,总反应式为8NO+

7H2O=^=3NH4NO3+2HNO3,为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3,应补充N%。

-反思归纳

做到“三看”，正确书写电极反应式

(1)一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe"而不是

生成Fe3+)o

(2)二看介质，介质是否参与电极反应。

(3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。

考点二电解原理的应用

r核心知识梳理

i.氯碱工业

阳极反应式：2c「一2/=02乂氧化反应)

阴极反应式：2H++2e=H2f(还原反应)

总反应方程式:

2NaCl+2H2O^^2NaOH+H2t+CI2t

2.电镀与电解精炼

电镀电解精炼铜

示意图铜片、

嘴CuSO蠹-

CuSOi

溶液1

Zn_2e=Zn2+,

阳极Cu_2e=Cu2+

电极反应Cu—2e-=Cu2,

阴极Cu21+2e=CuCu2'+2e=Cu

电解质溶液的浓度变化CuSCU溶液的浓度不变CuSO4溶液的浓度变小

3.电冶金

电解冶炼冶炼钠冶炼铝

阳极:2c「-2e==Cbt阳极：6O2--12e=3O2t

电极反应

阴极：2Na+2e-^=2Na阴极：4Al3++12e-=4AI

通申通申

总反应2NaCl（熔融）-----2Na+CLt2Al2。3（熔融）----4A1+3O2t

1■辨析易错易混•正误判断」

(1)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液(J)

(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(X)

(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cip+)均保持不变(X)

(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCb和AI2O3,也可以电解MgO和AlCb(X)

(5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(J)

(6)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCb作电解质溶液，由于放电顺序H+>Zi?+,不可能在铁上

镀锌(义)

■解题能力提升

每小题有一个或两个选项符合题意。

1.如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是()

A.左侧电极上发生氧化反应

B.右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝

C.电解一段时间后，A口排出NaOH溶液

D.电解饱和食盐水的离子方程式：2C「+2H2O^^2OH~+H2t+C12t

答案BC

2.高氯酸在化工生产中有广泛应用，工业上以NaC104为原料制备高氯酸的原理如图所示。

下列说法正确的是()

光伏电池

[d

三m

M

W三

粤

小

一

一

M三

b落

离上交换膜

A.上述装置中，f极为光伏电池的正极

B.阴极的电极反应为2H2O-4e「=4H++O2t

C.d处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HCIO4

D.若转移2mol电子，理论上生成100.5gHC1O4

答案c

解析电解时Na+移向阴极区，则f为电源负极，A项错误；电解时，阳极反应为2H2。-41

+

=4H+O2t,Na+移向阴极区，阳极区溶液逐渐由NaClC)4转化为HC104;阴极反应为2H2。

+2e-==H2t+20H,阴极区产生NaOH,B项错误、C项正确；根据得失电子守恒，若转

移2mol电子，理论上生成201gHCIO4,D项错误。

3三室式电渗析法处理含NH4NO3废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的

NH；和NO'可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间

后，在两极区均得到副产品NH4NO3。下列叙述正确的是()

稀硝酸含NH,NQ,废水稀氨水

A.a极为电源负极，b极为电源正极

B.c膜是阴离子交换膜，d膜是阳离子交换膜

C.阴极电极反应式为2N(方+l2H++10e-=N2t+6H2O

D.当电路中通过1mol电子的电量时，阳极产生标准状况下的025.6L

答案AD

解析根据题意两极均得到副产物NH4NO3,可知II室废水中的NH：移向］室、NO5移向川

室，根据电解过程中离子的移动原理，可知I室石墨电极为阴极、H1室石墨电极为阳极。阴

极所连的a极为负极，b极为正极，A项正确：c膜通过的是NH：,故c膜应为阳离子交换

膜，同理可知d膜为阴离子交换膜，B项错误；阴极上H卡得电子生成氢气，C项错误。

4.金属银有广泛的用途，粗保中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的银。

下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)()

A.阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2++2b=Ni

B.电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等

C.电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe?+和Zr?"

D.电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt

答案D

解析电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性Ni2+>Fe?+

>Zn2+,故阴极反应式为Ni2++2b=Ni,可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，

而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2+和Zd+外，还有

Ni?+和H+,C项错误。

5.高铁酸钠(NazFeCU)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备NazFeCU，

其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是（）

离子离子

气色交换膜a交换膜b

Cu。t//。.Fe

g一乙溶液

甲溶液一

（含少属NaOH）浓NaOH溶液

A.阳极反应式：Fe-6e^+8OH=FeOf+4H2O

B.甲溶液可循环利用

C.离子交换膜a是阴离子交换膜

D.当电路中通过2moi电子的电量时，Fe电极会有1mol也生成

答案CD

--

解析A项，阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe-6e+8OH-FeOr+4H2O,正确；B

项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲溶液为浓的氢氧化钠

溶液，可循环利用，正确：C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na+,

故a为阳离子交换膜，错误；D项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和

氢氧根，电极反应式为2H2O+2e-==H2t+20H-,当电路中通过2mol电子的电量时，会

有1molH?生成，错误。

6.1807年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH（熔融）样自02t+4Na+2H20；后

来盖・吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe+4NaOH=Fe3O4+2H2t+4Nat»下

列有关说法正确的是（）

A.戴维法制钠，阳极的电极反应式为：Na++e-=Nat

B.盖・吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性比钠的强

C.若用戴维法与盖・吕萨克法制得等量的钠，两方法转移电子总数相等

D.还可以用电解熔融氯化钠法制钠

答案D

解析A项，阳极应发生氧化反应；B项，盖・吕萨克法制钠原理是根据钠的沸点较低、易从

反应混合物中分离出来，从而使化学平衡向正向移动；C项，根据反应方程式可知用戴维法

制取金属钠，每反应产生4molNa转移电子的物质的量是4mol,而用盖・吕萨克法制得4mol

的钠转移电子的物质的量是8mol,因此制取等量的金属钠，转移电子的物质的量不相等；D

项，由于NaCl是离子化合物，可用电解熔融氯化钠的方法制金属钠。

7.研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaFz-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。下列说法中正确的是（）

A.将熔融CaF2—CaO换成Ca(NCh)2溶液也可以达到相同目的

2

B.阳极的电极反应式为：C+2O-4e=CO2t

C.在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少

D.石墨为阴极

答案B

2-

解析由图可知，石墨为阳极，阳极上的电极反应式为C+2O--4e=CO2t,钦网电极

是阴极，阴极上的电极反应式为：2Ca2++4e-=2Ca,钙还原二氧化铁反应方程式为：2Ca

+TiO2=Ti+2CaO«

真题演练明确考向知己知彼百战不殆

1.工业上电解NaHSCU溶液制备Na2s2。8。电解时，阴极材料为Pb；阳极(伯电极)电极反应

式为2HSO4-2e=S2O“+2H,下列说法正确的是()

1-

A.阴极电极反应式为Pb+HSO；-2e^=PbSO4+H

B.阳极反应中S的化合价升高

C.S2。/中既存在非极性键又存在极性键

D.可以用铜电极作阳极

答案C

解析A选项，阴极发生还原反应；B选项，S2。1的结构为()(),

S为+6价，O为一2、一1价；D选项，若用铜作电极则铜失电子。

2.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2s04

—H2c2O4混合溶液。下列叙述错误的是()

A.待加工铝质工件为阳极

B.可选用不锈钢网作为阴极

C.阴极的电极反应式为A13'+3e-=Al

D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

答案C

解析A项，根据电解原理可知，A1要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正

确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正

确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氨气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。

3.三室式电渗析法处理含Na2s04废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交

换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SOF可通过离子交换膜，而两端隔室中离子

被阻挡不能进入中间隔室。

下列叙述正确的是（）

A.通电后中间隔室的SOE离子向正极迁移，正极区溶液pH增大

B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2sCU产品

C.负极反应为2H2O-4e-=O2+4H,负极区溶液pH降低

D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的。2生成

答案B

解析电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即SO,离子向正极区移动，Na+向

负极区移动，正极区水电离的OFT发生氧化反应生成氧气，H卡留在正极区，该极得到H2s

产品，溶液pH减小，负极区水电离的H+发生还原反应生成氢气，OFF留在负极区，该极得

到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解

水的方程式可计算出当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25mol的生成，D错误。

4.最近我国科学家设计了一种CCh+H2s协同转化装置，实现对天然气中CO?和H2s的高

效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石

墨烯电极区发生反应为：

©EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+

+2+

②2EDTA-Fe3++H2S=2H+S+2EDTA-Fe

光伏电池

zn@o

石

石墨

墨烯

烯

天然气

（CHi、CO等）（CH,,CO，,H2s等）

质子交换膜

该装置工作时，下列叙述错误的是()

+-

A.阴极的电极反应：C02+2H+2e=CO+H20

B.协同转化总反应：C02+H2S=CO+H20+S

C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3/EDTA-Fe2二溶液需为酸性

答案C

解析由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极

为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@

石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2+2H++2e--CO+H2。，

A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2+H2S==CO+H2O+S,B项正确；

Fe3+sFe?+只能存在于酸性溶液中，D项正确。

5.环戊二烯(O)是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问

题：

环戊二烯可用于制备二茂铁［Fe(C5H5)2,结构简式为Oj，后者广泛应用于航天、化工等领

域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溟化钠(电解质)和环戊二

烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。

——E®-------

一NiFe-

NaBrQ

DMF

该电解池的阳极为，总反应为。电解制备需要在无水

条件下进行，原因为。

答案Fe电极Fe+2^76+H2t［或Fe+2c5H6=Fe(C5H5)2+^t］水会阻碍中间

物Na的生成，且水会电解生成0H,进一步与Fe?+反应生成Fe(OH)2

解析结合图示电解原理可知，Fe电极发生氧化反应，为阳极；在阴极上有H2生成，故电

解时的总反应为Fe+2^O+H2f或Fe+2c5H6=Fe(C5H5)2+比t»结合相关反应可

知，电解制备需在无水条件下进行，否则水会阻碍中间产物Na的生成，水电解生成0H,

0H一会进一步与Fe?+反应生成Fe(0H)2,从而阻碍二茂铁的生成。

6.近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因

此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：

在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的

工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：

负极区发生的反应有（写反应方程式）。

电路中转移1mol电子，需消耗氧气—L（标准状况）。

答案Fe3'+e^^=Fe2+,4Fe2+O2+4H=4Fe3++2H2O5.6

解析负极区发生还原反应Fe3++e-=Fe2+,生成的二价铁又被氧气氧化成三价铁，发生反

应4Fe2++O2+4H+-4Fe3++2H2O,由反应可知电路中转移4moi电子消耗1molO2,则转

移1mol电子消耗氧气（mol,其在标准状况下的体积为:molX22.4L-mol'=5.6L»

课时精练

基础知识训练

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。

1.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

应关系均正确的一项是（）

直流电源

选项X极实验前U形管中液体通电后现象及结论

A正极Na2s04溶液U形管两端滴入酚献后，a管中呈红色

b管中电极反应式是40H--4e=O2t

B正极AgNCh溶液

+2H2O

C负极CuCb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Na2SC）4溶液时，阳极上是OFT发生失电子的氧化反应，即a管中OPT放电，酸

性增强，酸遇酚酬不变色，即a管中呈无色，A错误；电解AgNCh溶液时，阴极上是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CuCL溶

液时，阳极上是发生失电子的氧化反应，即b管中C「放电，产生Cb,C正确；电解NaOH

溶液时，阴极上是H卡放电，阳极上是OFF放电，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。

2.下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是()

答案D

解析A项，该装置是原电池装置，H+放电生成氢气，溶液的pH增大，错误；B项，该装

iSj市

置是电解池，Cu+2H2。=Cu(OH)2+H2t,OFT浓度增大，溶液的pH增大，错误；C项，

电解食盐水，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，错误；D项，电解硫酸铜的实质是电解水和

硫酸铜，水中的OFT放电使溶液中氢离子的浓度增大，溶液的pH减小，正确。

3.化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语正确的是()

A.用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2c「一2e-=Cl2t

B.铅蓄电池放电时的正极反应式为Pb—2e4-SOa=PbSO4

C.粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应只有Cu-2e-=Cu2+

D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe-2e=Fe2+

答案A

解析用铜作阴极，石墨作阳极，电解饱和食盐水时，氯离子的还原性大于氢氧根离子，阳

极的电极反应式为2c「一2e-=Cbt,A项正确；铅蓄电池放电时的正极反应式为PbO2+

+

4H+SOf+2e-=PbSO4+2H2O,负极反应式为Pb-2e-+SO/=PbSC)4,B项错误；粗

铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应除Cu—2e-==Cu2+外，还有比

铜活泼的杂质金属失电子的反应，C项错误；钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe—2b

=Fe2+,D项错误。

4.某实验小组在常温下进行电解的和Ca(OH)2溶液的实验，实验装置与现象见下表。

序号III

不墨、b

装置

饱和Ca(OH)2溶液饱和Ca(OH)?溶液

两极均产生大量气泡，b极比a极多;两极均产生大量气泡，d极比C极多；

现象a极溶液逐渐产生白色浑浊，该白色C极表面产生少量黑色固体；C极溶液

浑浊加入盐酸有气泡产生未见白色浑浊

下列关于实验现象的解释与推论，正确的是()

A.a极溶液产生白色浑浊的主要原因是电解过程消耗水，析出Ca(OH)2固体

B.b极产生气泡：4OH-4e==O2t+2H2O

C.c极表面变黑：Cu-2e+2OH=CUO+H2O

D.d极电极反应的产生，抑制了水的电离

答案C

解析a极为电解池的阳极，氢氧根离子放电生成氧气与石墨反应生成二氧化碳，二氧化碳

与氢氧化钙反应生成碳酸钙，该白色浑浊为碳酸钙，加入盐酸有二氧化碳产生，而不是析出

Ca(0H)2固体，故A错误；b极是阴极，水电离产生的氢离子放电生成氢气，而不是氢氧根

离子放电生成氧气，故B错误；c极为阳极，表面产生少量黑色固体，是铜放电生成的氧化

--

铜，所以c极表面变黑：Cu-2e+2OH==CuO+H20,故C正确；d极为阴极，是水电离

产生的氢离子放电生成氢气，促进了水的电离，故D错误。

5.Cui是一种不溶于水的白色固体，它可以由反应：2C/++4I==2CuII+L而得到，如

图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，在KL淀粉溶液中阳极周围变蓝色，

则下列说法正确的是()

B.若b极变红，在Pt电极上：401—45===2比0+02t，O2将「氧化为L,淀粉遇碘变蓝

C.若a极变红，在Cu电极上，开始Cu+「-e-=CuI；一段时间后2「一2屋=12，淀粉

遇碘变蓝

D.若b极变红，在Cu极上：Cu-2e=Cu2+,溶液显蓝色

答案C

解析电解NaCl溶液（滴入酚酿），阴极附近变红，若a极变红，则该极上是氢离子发生得电

子的还原反应，所以a为阴极，b为阳极，Y为电源的正极，X为负极，则Pt电极为阴极，

该极上是氢离子发生得电子的还原反应，析出氨气，故A错误；若b极变红，则该极上是氢

离子发生得电子的还原反应，所以b为阴极，a为阳极，Y为电源的负极，X为正极，则Pt

电极为阳极，该极上是碘离子发生失电子生成碘单质的氧化反应，淀粉遇碘变蓝，故B错误;

若a极变红，则X为电源的负极，Y为正极，故Cu电极为阳极，则发生反应：Cu-2e-==Cu2+,

2+

2CU+4F=2CUII+I2,碘遇淀粉变蓝，故C正确；若b极变红，