考点19 电解池（原卷版）-2023年高考化学一轮复习

考点19电解池

电解的原理和应用是历年高考热点，需要掌握其基础知识，达到灵活运用。主要包含金属的精炼、氯

碱工业、活泼金属的制取、有关电解产物的判断和计算等内容。必须熟悉微粒在各种电极上的放电次序，

这样才能准确地判断出相关的电解产物，然后进行有关的计算。有关电解的计算通常可根据电解方程式或

电极反应式列比例求解或是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解。

预测2023年高考仍会考查电解原理在实际化工生产中的应用，结合物质制备、分离和提纯等知识综合

考查，涉及电极反应式的书写、物质的提纯操作以及电极反应产物的判断等。能多角度、动态地分析电解

池中发生的反应，掌握好放电顺序，总结好电解规律，对于设题方式多且灵活多变的实物图分析问题，应

加以关注。

重点考忘

一、电解池的工作原理

二、电解原理的应用

电解池的工作原理

(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有与电源相连的两个电极。

②电解质溶液(或熔融电解质)。

③形成闭合回路。

2.电解池的工作原理

(1)电极名称及电极反应式(电解CuC12溶液为例)

电源

电极名称：阳极一电极名称：阴极

反应类型：辄化反应反应类型：还原反应

电极反应式：电极反应式：Cu2++2e-=Cu

2Cl-2e-=CIf

2CuCI籀液

总反应式：CuCL鲤里Cu+Cl2T

(2)电子和离子的移动方向

①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。

②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。

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：

K\Ca2\Na\Mg2\AltZn"、Fe2*.Sn"、Pb"、H+、Cu"、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

放电由易到难.

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：Cl>0H；阴极：Ag+>Cu2+>H+«③电解水溶液时，K+〜AF+不可能在

阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。

4.“五类”依据判断电解池电极

依据

电极材料电极反应电子流向离子移向电极现象

电极溶解或

阳极与电源正极相连氧化反应流出阴离子移向

pH减小

电极增重或

阴极与电源负极相连还原反应流入阳离子移向

pH增大

5.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4mole为桥梁可构建如下关系式：

4e〜2cL（Bro、12）~。2~2H2~2Cu~4Ag^~~~—M

-------------”

阳极产物阴极产物

（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。

【小试牛刀】

请判断下列说法的正误（正确的打'7”,错误的打"x”）

（1）电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程（）

（2）某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现（）

（3）直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极（）

（4）电解稀硫酸制H2、Ch时，可用不活泼的铜做阳极（）

（5）电解CuCL溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色（）

（6）电解盐酸、硫酸等溶液，H+放电，溶液的pH均增大（）

（7）电解时，电子的移动方向为：电源负极一阴极一阳极-电源正极（）

（8）电解盐酸、硫酸等溶液，H，放电，溶液的pH逐渐增大（）

（9）用惰性电极电解CuSCU溶液一段时间后，加入Cu（0H）2可使电解质溶液恢复到电解前的情况（）

【典例】

例1用铁棒和铜棒做电极，模拟在铁棒上镀铜，实验装置如图所示，下列判断正确的是（）

I1

ab

C11SO4溶液

A.溶液中阳离子移向b极发生还原反应

B.铜棒的材质必须用纯铜

C.电解一段时间后加CU（OH）2固体使溶液恢复原来的浓度

D.该实验过程中电解质溶液的pH会不断减小

【答案】A

【解析】A项，电解过程中，a为阳极、b为阴极，溶液中阳离子移向b极发生还原反应生成铜，故A

正确；B项，镀时镀层金属作阳极，即b电极常常用纯铜，但也可用混有活泼性大于Cu的金属的铜合金或

用混有活泼性小于Ag的金属的铜合金等，故B错误；C项，电镀铜时，铜在阳极失去电子进入溶液中，溶

液中的铜离子在阴极得电子生成铜，理论上溶液中各离子的种类和浓度不变，电解一段时间后不需要加

Cu（OH”固体使溶液恢复原来的浓度，故C错误；D项，该实验过程中铜在阳极失去电子进入溶液中，溶液

中的铜离子在阴极得电子生成铜，溶液中的各离子的浓度不变，pH不变，故D错误；故选A。

例2（2022.浙江省6月选考）通过电解废旧锂电池中的LiMmCU可获得难溶性的Li2c。3和MnOz,电解

示意图如下（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。

下列说法不生碗的是（）

A.电极A为阴极，发生还原反应

B.电极B的电极发应：2H2O+Mn2+-2e-=MnCh+4H+

C.电解一段时间后溶液中Md+浓度保持不变

D.电解结束，可通过调节pH除去Mn2+,再加入Na2co3溶液以获得Li2co3

【答案】C

【解析】A项，由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnCh,镒元素化合价升高，失电子，则

电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；B项，由电解示意图可知，电极B上

Md+失电子转化为了MnCh,电极反应式为：2H2O+MM+-2e-=MnC）2+4H+,B正确；C项，电极A为阴极，

++2+

LiMmCh得电子，电极反应式为：2LiMn2O4+6e+16H=2Li+4Mn+8H2O,依据得失电子守恒，电解池总反

应为：2LiMn2O4+4H*=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,反应生成了Mn?+,MM+浓度增大，C错误；D项，电解

池总反应为：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,电解结束后，可通过调节溶液pH将镒离子转化为

沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确；故选C。

【对点提升】

对点1用惰性电极进行电解，下列说法正确的是（）

A.电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变

B.电解稀NaOH溶液，要消耗OH1故溶液pH减小

C.电解NazSOq溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1：2

D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1：1

对点2Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如图，电解总

反应为2CU+H2。解C1I2O+H2T。下列说法正确的是（）。

直流电源

r^n

石产n

浓的强碱性

三住二=底；‘电解质溶液

A.石墨电极上产生氢气

B.铜电极发生还原反应

C.铜电极接直流电源的负极

D.当有0.1mol电子转移时，有0.1molCU2。生成

【巧学妙记】

1.惰性电极电解电解质溶液的产物判断（图示）

阴离子

■SI*2--

I-

放H,生碱型电解电解质型

（如Nad、MgB0等Br（如CuCU、HC1等）

-ci-

Fe2*H，阳离子

Na+Mg2*Zn2+OHCu2+Fe3*Ag*

NO3

电解水型放O?生酸型

（如HQ、NaOH、SO：（如CuSO|、AgNO,等）

Na2s6等）

2.“串联”类装置的解题流程

（1）电解饱和食盐水

①电极反应：阳极：2c「-2b=Cl2T（氧化反应）

阴极：2H'+2e=H2T（还原反应）

②总反应方程式：

中解

2NaCl+2H2O^^2NaOH+H2T+Cl2T

由解

离子方程式：2c「+2H2。叁生2OH-+H2T+CI2T

③应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。

（2）电镀和电解精炼铜

电镀（Fe上镀Cu）电解精炼铜

阳

电极材料镀层金属铜粗铜（含Zn、Fe、Ni>Ag、Au等杂质）

极

Cu-2e:^=Cu2+,Zn-2e=^=Zn2+,Fe-2e=Fe2

电极反应Cu—2e^^=Cu21

+,Ni-2e-=Ni2+

阴电极材料待镀金属Fe纯铜

极电极反应Cu2*+2e==Cu

电解质溶液含Cd卡的盐溶液

电解精炼铜时、粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥

（3）电冶金

利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

总方程式阳极、阴极反应式

2NaCl（熔融）^^2Na+Cl2T+

冶炼钠2Cr-2e-=Cl2t，2Na+2e-=2Na

2

冶炼镁MgCb（熔Kh）==Mg+CLT2C1—2e=C12t，Mg'+2e^=Mg

由解23+-

冶炼铝2Al2。3(熔融)津吧4A1+302?6O-12e=3O2T.4Al+12e=4Al

【小试牛刀】

请判断下列说法的正误(正确的打’7”,错误的打"x”)

(1)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料做阳极，用硫酸铜溶液做电解液()

(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料()

(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变()

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

(5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()

(6)用Zn做阳极，Fe做阴极，ZnCh做电解质溶液，由于放电顺序H+>Zn2+,不可能在铁上镀锌()

(7)用铜做阴极，石墨做阳极，电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2c1—2e==。21()

(8)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+()

(9)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中0(。?+)均保持不变()

(10)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料()

(11)电解冶炼镁、铝通常电解MgCh和AI2O3，也可以电解MgO和AlCb()

(12)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()

(13)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCL作电解质溶液，由于放电顺序H+>Zn2+,不可能在铁上镀锌()

【典例】

例1(2020•浙江1月选考)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确

的是()

离子交换膜

A.电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气

B.离子交换膜为阳离子交换膜

C.饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出

D.OH迁移的数量等于导线上通过电子的数量

【答案】D

【解析】氯碱工业中的总反应为2C1+2Hq典蛙2OH+H2T+CI2T；电解池中阳极失电子发生氧化反应，

氯碱工业中C12为氧化产物，所以电极A为阳极，电极B为阴极。A项，根据分析可知电极A为阳极，发

生氧化反应生成氯气，故A正确；B项，阳极发生的方程式为：2Cl--2e=C12T，阴极：2H++2e=H2f；为了

防止生成的氯气与氢氧化钠发生反应，氢氧化钠要从b口流出，所以要防止0H-流向阳极即电极A,该离子

交换膜为阳离子交换膜，故B正确：C项，根据B选项的分析可知饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处

出，故C正确；D项，根据总反应方程式可知当反应中转移4mol电子时，生成2molOH',故D错误：故

选D。

例2（2021•广东选择性考试）钻（Co）的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液

中电解制备金属钻的装置示意图。下列说法正确的是（）

I宣nt.ini

A.工作时，I室和n室溶液的pH均增大

B.生成ImolCo,I室溶液质量理论上减少16g

C.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变

D.电解总反应：为2co2++2HQ通电2Co+CM+4H+

【解析】由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和

氢离子，电极反应式为2H2O-4e=O2T+4H+,I室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通

过阳离子交换膜由I室向1［室移动，钻电极为阴极，钻离子在阴极得到电子发生还原反应生成钻，电极反

应式为Co2++2e=Co,山室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由1H室向II室移动,

电解的总反应的离子方程式为2co2++2比0邈2Co+02廿4氏。A项，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜

由I室向II室移动，使H室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；B项，由分析可知，阴极生成

Imol钻，阳极有Imol水放电，则1室溶液质量减少18g,故B错误；C项，若移除离子交换膜，氯离子的

放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极

反应会发生变化，故C错误；D项，由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2CM++2H2O遐里2C。

+O2T+4H+,故D正确：故选D。

【答案】D

【对点提升】

对点1碳酸二甲酯(DMC)的结构简式为(CH3O)2CO,其化学性质非常活泼，极易水解。用电解法制备

碳酸二甲酯的模拟装置如图所示。下列说法正确的是()o

离子液体质子交换膜

A.左侧电极为阴极，右侧电极为阳极

+

B.阳极发生的反应：CO-2e+2CH3OH=(CH3O)2CO+2H

C.质子通过交换膜从阴极区移向阳极区

D.离子液体必须是水溶液，目的是传递电荷

对点2某二氧化氯复合消毒剂发生器的工作原理如图所示。通电后，产生成分为C102,CL、03、H2O2

的混合气体甲，被水吸收后可制得具有更强的广谱杀菌灭毒能力的二氧化氯复合消毒剂。下列说法正确的

是()

气体甲T电源F-气体乙

饱和食盐水离子交换膜清水

A.m端为电源正极，隔膜为阴离子交换膜

B.产生CICh的电极反应式为Cl+5e+2H2O=ClO2T+4H+

C.通电后d口所在极室pH升高，e口排出NaOH溶液

D.标准状况下，b口每收集到2.24L气体乙，电路中转移电子0.4NA

【巧学妙记】

三''步完胜电极反应式的书写

列物质按照负极发生氧化反应.正极发生还原反应；

标价失判断出电极反应产物.标的得失电子的数目。

电极产物在电解质溶液中应能稳定存在.如

看环境碱性溶液中生成的H应结合（）11生成水。

配守而电极反应式要遵守电荷守恒、质可守恒和得

失电子守恒等.并注意配平。

两式加

两电极反应式相加.与总反应式对照验证。

验总式

1.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—H2c2。4

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：Al3++3e-^=Al

D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

2.电解饱和食盐水，若生成4moi的NaOH,（a为饱和食盐水），下列说法正确的是（）

A.在X极生成2moic12B.在X极生成2moiH2

C.在Y极生成4moic12D.NaOH在Y极生成

3.科学家最近采用石墨烯为电极材料设计一种新型绿色处理尾气中N%的方案，主要包括电化学过程

和化学过程，如图所示。下列说法箱送的是（）。

0=0

A.上述装置工作时，H+向阴极迁移，阳极上发生氧化反应

2++3+

B.阴极区反应包括Fe3++e-=Fe2+、4Fe+O2+4H=4Fe+2H2O

C.电解总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O

D.电路上转移0.3mol电子，理论上处理3.4g氨气

4.用石墨做电极，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（）

Na2SO,溶液

A.逸出气体的体积：A电极＜B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

5.某同学组装了如图所示的电化学装置，电极I为A1,其他均为Cu,则下列说法正确的是（）

A.电流方向：电极IV一©一电极I

B.电极I发生还原反应

C.电极II逐渐溶解

D.电极III的电极反应:Cu2'+2e==Cu

6.高铁酸钠（NazFeOQ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（）

A.阳极反应式：Fe—6e+80H=FeO5+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，会有1mol%生成

7.用惰性电极电解法制备硼酸［H3BO3或B（OH”的工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子和

阴离子通过）。下列有关说法正确的是（）

T|I|-----------------1

a极/阳膜

阴膜阳膜极

;原料室二三二产品室

NaOHNaB（OH）“H.BO,稀硫酸

稀溶液浓溶液稀溶液

A.阴极与阳极产生的气体体积比为1：2

+

B.b极的电极反应式为2H2O-2e=O2?+4H

C.产品室中发生的反应是B（OH）3+OH~=B（OH）£

D.每增加1molHsBCh产品，NaOH溶液增重22g

8.某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生

态及健康危害问题。下列说法正确的是（）

离

子

交

换

膜

A.a为直流电源的负极，与之相连的电极为阴极

B.离子交换膜为阴离子交换膜

C.“酸性水”具有强氧化性，能够杀菌

D.阴极反应式为H2O+2e--H2T+。2-

9.空气污染物NO通常用含Ce4+的溶液吸收，生成HNC）2、NO3,再利用电解法将上述吸收液中的HNO,

转化为无毒物质，同时生成Ce4+,其原理如图所示。下列说法正确的是（）

质子交换膜

A.H+由右室进入左室

B.Ce4+从电解槽的c口流出，且可循环使用

C.阴极的电极反应式：2HNO2+6H++6e「=N2f+4H2O

D.若用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下33.6L甲烷时，理论上可转化HNO22moi

10.“三室法”制备烧碱和硫酸示意图如下，下列说法正确的是（）

A.电极A为阳极，发生氧化反应

B.离子交换膜A为阴离子交换膜

C.稀硫酸从c处进，浓NaOH溶液从b处出，浓Na2sCM溶液从e处进

D.Na+和Sth?-迁移的数量和等于导线上通过电子的数量

11.H2O2和03都是较强的氧化剂，可用于环境消杀。以下电化学装置可协同产生H2O2和03,产生

H2O2和03的物质的量之比为5：1,下列说法错误的是（）

.空气

A.Y电极电势低于X电极

B.膜为质子交换膜

C.生成双氧水的电极反应式为O2+2e-+2H+=H2C>2

D.X极处可能还存在其他副反应

12.电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种

新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产NazFeCU,下列说法正确的是（）

/>%NaOH溶液Na2FeO4溶液

离子交换膜♦

a%NaOH溶液浓Na0H溶液

A.阳极的电极反应式为Fe+8OH-6e=FeO42+4H2O

B.右侧的离子交换膜为阳离子交换膜

C.阴极区a%>b%

D.阴极产生的气体是氧气

13.近日，电催化固氮领域取得重要进展，利用双功能催化剂可实现室温条件下电催化氮气还原制备

氨气、氧化制备硝酸盐。装置如图所示：

电化学工作站

离户交换膜

下列说法错误的是()

A.工作时，电子流入a极

+

B.阳极区的电极反应为：N2+6H2O-10e=2NO3+12H

C.阳极区和阴极区消耗的N2的质量之比为5：3

D.该离子交换膜应使用质子交换膜

14.国内某动力电池研究院运用FFC剑桥工艺实现熔盐电解SiCh制备硅材料，装置如图。下列说法中

错误的是

A.阳极反应为C-4e+2O2=cO2f

B.SiO2电极减重60g时,生成CO2体积为22.4L

C.电解过程，熔盐中Ca2+移向SiCh所在电极的方向

D.若用其他情性电极代替石墨，可能会生成02、C12

15.己知Fe2+与H2O2溶液混合发生Fenton反应生成氧化性很强的羟基自由基(OH),可将CN-氧化为

低毒的CNO,实现废水处理的目的。三维电极电解-Fenton反应处理废水的原理如图所示，多孔焦炭电极

将整个电解槽变成了许多微电解池。下列说法错误的是

A.钛合金电极反应式为2H2O-2e-=2H++2・OH

B.阴极电极反应式为02+2H++2e-=H2O2

C.焦炭电极表面能产生・0H使废水处理效率提高

D.Fe(0H)2+能在钛合金电极实现再生循环利用

16.工业吸收H2s气体后的FeCb溶液的再生过程可降解酸性污水中的硝酸盐，其工作原理如图所示。

下列说法正确的是()

FeCb溶液Fe3+质子膜

惰

惰

性

性

电

反应池电

极

极

4溶液MA电解池

H2s-----1-------------------1

S沉淀

A.溶液M中的溶质为FeCL

B.电极a为阴极

C.电极b上的反应为：2NO3-+6H2O+10e-=N2T+12OH-

D.随电解的进行，阴极区溶液pH增大

17.NCb是一种黄色黏稠状液体，可用于制备新型消毒剂C102,其制备装置如图所示。下列说法正确

的是()

依化佞

和依化

依的混

合溶液

M

检验

试纸

粉-KI

可用淀

应，

化反

生氧

t极发

A.P

+

+

h+4H

-NC

l-+6e

4+3C

为NH

应式

的反

墨极

B.石

大

会增

液pH

侧溶

膜右

交换

质子

程中，

电解过

C.

气体M

.2L

成67

会生

Ch,

olN

成Im

每生

D.

+、

示。H

图所

程如