高中化学电解池原理及其应用

核心知识梳理

1.图解电解池工作原理（阳极为惰性电极）

与电源正极相连与电源负极相连

发耳还原

氧化阳极阴极

反应反应

阴离子阳离子

移向移向

电解质溶液—

2.正确判断电极产物

①阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电

子，电极溶解（注意：铁作阳极溶解生成Fe2+,而不是Fe3+）；如果是惰性电

极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2->r>Br->

C->OH（水）。

②阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）。

3.对比掌握电解规律（阳极为惰性电极）

电解类型电解质实例溶液复原物质

电解水NaOH>H2s。4或Na2s。4水

电解电解质HCI或CuCl2原电解质

放氢生碱型NaCIHCI气体

放氧生酸型或。

CuSCU或AgNO3CuOAg2

4.正误判断，下列说法正确的打“J”，错误的打“X”

（1）电解质溶液导电发生化学变化（J）

(2)电解精炼铜和电镀铜，电解液的浓度均会发生很大的变化(X)

(3)电解饱和食盐水，在阳极区得到NaOH溶液(X)

(4)工业上可用电解MgC12溶液、AICL溶液的方法制备Mg和A1(X)

(5)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(J)

(6)用惰性电极电解CuSO4溶液，若加入0.1molCu(OH)2固体可使电解

质溶液复原，则整个电路中转移电子数为0.4%(J)

高考题再现

1.(2018课标I)最近我国科学家设计了一种CO2+H2s协同转化装置，实

现对天然气中和的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为

CO2H2S

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+

②2EDTA-Fe3++H2s=2H++S+2EDTA-Fe2+

该装置工作时，下列叙述错误的是

+

A.阴极的电极反应：CO2+2H+2e=CO+H2O

B.协同转化总反应：CO2+H2S=CO+H2O+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+,溶液需为酸性

2.（2017课标I）支撑海港码头基础的钢管柱，常用外加电流的阴极保护法

进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述

不正确的是

A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

3.（2017课标II）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—H2c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：A3++3e-=Al

D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

考题套路归纳

角度一利用电解原理处理污染

1.[2016・天津理综，10(5)]化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广

=====2-

泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH-电解FeO4+3H2t,

2-

工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO4,保电极有气泡

产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：NazFeCU只在

强碱性条件下稳定，易被山还原。

HH

离子交换膜

NaOH浓溶液

图1

图3

QJ3J寸JQc(%goH)\m°I・

①电解一段时间后，c(OH-)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。

②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因：

③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点，分析

々NazFeCU)低于最高值的原因：

答案①阳极室②防止NazFeCU与H2反应使产率降低③M点：々OK)低,

NazFeCU稳定性差，且反应慢[或N点：c(OIT)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使

NazFeCU产率降低]

角度二利用电解原理制备物质

(一)“单膜”电解池

2.[2018•全国卷III,27(3)①②]KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

5

KOH+IKkJf*

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犍陆甲较g

①写出电解时阴极的电极反应式：____________________________________________

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为,其迁移方向是

答案①2H2O+2e-=2OFF+H2t②K+由a到b

(二)“双膜”电解池

3.[2018•全国卷I,27(3)]制备Na2s2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所

示，

阳离子交换膜

稀H2so4SO2碱汲收液

其中S02碱吸收液中含有NaHS03和Na2so3。阳极的电极反应式为

____________________________________________________o电解后，____________室

的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2s2。5。

-+

答案2H2O-4e=4H+O2ta

4.用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2s。3溶液进行电解，可循环再

生NaOH,同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。

2-

(2)S03放电的电极反应式为

⑶电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：

答案(1)负硫酸

2-2-

+

(2)S03-2e-+H2O=SO4+2H

（3）H2OH++OH\在阴极H+放电生成出，GH+）减小，水的电离平衡正

向移动，碱性增强

（三）“多膜”电解池

5.[2014•新课标全国卷I,27（4）]H3P。2也可用电渗析法制备。”四室电渗析法”

工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）：

阳极室产品室原料室阴极空

①写出阳极的电极反应式：________________________________________________________

②分析产品室可得到H3P。2的原因：

③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用

H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品

室。其缺点是产品中混有杂质。该杂质产生的原因是

答案①2H2。一4屋=。2t+4H+

②阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2Po2穿过阴膜扩散至产品

室，二者反应生成H3P。2

3--

③P04H2PO2或H3P。2被氧化

角度三电化学学科交叉计算

6.I.[2015•全国卷n,26(1)(2)]酸性锌锦干电池是一种一次性电池，外壳为金属

锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCb和NH4cl等组成的糊状填充物。

该电池放电过程产生MnOOHo

(1)该电池的正极反应式为________________________________________________________

电池反应的离子方程式为____________________________________________________

(2)维持电流强度为0.5A,电池工作5分钟，理论上消耗锌go(已知尸=96500

C-mol1)

II.新型固体燃料电池的电解质是固体氧化错和氧化钮，高温下允许氧离子(。2一)在其

间通过。如图所示，其中多孔电极不参与电极反应。

⑴该电池的负极反应式为

(2)如果用该电池作为电解装置，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量表

达式为C(1个电子的电量为1.6义10—19(：)。

III.以CFU(g)为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2s。4作电解质溶液，其负

极电极反应