資源簡介

第03講 電解的原理
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目標導航
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課程標準 課標解讀
1．理解電解原理及電解池的組成。 2．了解電解規(guī)律及其應用。 1．能運用化學符號和定量計算等手段說明電解池的組成及工作原理，能分析電解過程中的物質變化和伴隨發(fā)生的能量變化。 2．能認識和構建電解池裝置和工作原理的認知模型，并能說明模型使用的條件和適用范圍。 3．能對簡單化學問題的解決提出可能的假設，能運用多種方式收集實驗證據(jù)，基于實驗事實得出結論提出自己的看法。
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知識精講
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知識點01 電解熔融氯化鈉實驗
1．實驗裝置
2．實驗現(xiàn)象：通電后，在石墨片周圍有氣泡產生，在鐵片上生成銀白色金屬。
3．實驗分析
（1）熔融氯化鈉中存在的微粒Na+、Cl－。
（2）通電后離子的運動方向
①陽離子Na+移向鐵電極；
②陰離子Cl－移向石墨電極。
（3）電極上發(fā)生的變化
①鐵電極：2Na++2e－＝2Na
②石墨電極：2Cl－－2e－＝Cl2↑
（4）實驗結論
①熔融氯化鈉在電流作用下分解生成了Na和Cl2。
②方程式：2NaCl2Na+Cl2↑
【即學即練1】工業(yè)上用電解熔融的氯化鈉的方法制取金屬鈉，試回答下列問題：
（1）金屬鈉在_________極上產生。
（2）寫出產生氯氣的電極方程式___________________。
（3）該反應是否是離子反應______（填“是”或“不是”），若是則該反應的離子方程式為________________________（若表示則該空不填）。
【解析】離子反應發(fā)生的前提條件是電解質必須電離出自由移動的離子，氯化鈉在熔融狀態(tài)下，能夠電離出自由移動的離子Cl－和Na+離子，所以該反應屬于離子反應。其陽極反應方程式為：2Cl－－2e－＝Cl2↑，陰極反應方程式為：2Na++2e－＝2Na，總反應式為：2Na++2Cl－2Na+Cl2↑。
【答案】（1）陰 （2）2Cl－－2e－＝Cl2↑（3）是 2Na++2Cl－2Na+Cl2↑
知識點02 電解的基本概念和原理
1．基本概念
（1）電解：讓直流電通過電解質溶液或熔融的電解質，在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程。
（2）電解池
①定義：將電能轉化為化學能的裝置。
②構成條件：直流電源、固體電極材料以及電解質溶液或熔融的電解質并構成閉合回路。
（3）電極
①陽極：與電源正極相連，發(fā)生氧化反應
②陰極：與電源負極相連，發(fā)生還原反應
（4）電極反應：在電極上進行的半反應，可以用電極反應式表示。
3．電解池的工作原理
【特別提醒】電解質的導電過程是被電解的過程，屬于化學變化；金屬導電過程是電子的定向移動，屬于物理變化。
【即學即練2】下列關于電解池的敘述中不正確的是（ ）。
A．陽離子移向與電源正極相連的電極
B．與電源負極相連的是電解池的陰極
C．在電解池的陽極發(fā)生氧化反應
D．電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極
【解析】選A。與電源正極相連的電極為陽極，電解質溶液中的陰離子移向陽極。
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能力拓展
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考法01 電極產物的判斷與電極反應式的書寫
【典例1】（2021·運城高二檢測）如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈藍色。下列說法中不正確的是（ ）。
A．x是正極，y是負極
B．a極產生氫氣，b極生成I2
C．a極和 Pt電極都有氣泡產生
D．U 形管中溶液的堿性增強
【解析】選A。淀粉遇碘變藍曻b極生成I2，即確定b極發(fā)生反應2I－－2e－I2，則b極是陽極，x是負極，y是正極，a極H+放電，發(fā)生反應2H++2e－H2↑，產生氫氣，U形管中總反應式為2KI+2H2O2KOH+H2↑+I2，溶液的堿性增強，故A錯誤，B、D正確；石墨為陰極，鉑為陽極，電極反應分別是Cu2++2e－Cu，4OH－－4e－＝2H2O+O2↑，C正確。
【知識拓展】電極產物的判斷與電極反應式的書寫
1．陰陽兩極上放電順序
（1）陰極（與電極材料無關）：氧化性強的先放電，放電順序：
（2）陽極（與電極材料有關）：
①若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應。
②若是惰性電極作陽極，放電順序為：
（3）三注意
①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液（或熔融電解質）中的陽離子放電。
②最常用、最重要的放電順序為陽極：Cl－＞OH－；陰極：Ag+＞Cu2+＞H+。
③陽極OH－放電的電極反應式：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑
2．電極反應式的書寫（以惰性電極電解食鹽水為例）
（1）陽極：列出在陽極放電的陰離子及其氧化產物，中間用“”連接，在“”左邊用“－”標出陰離子失電子的數(shù)目，如：2Cl－－2e－Cl2↑。
（2）陰極：列出在陰極放電的陽離子及其還原產物，中間用“”連接，在“”左邊用“+”標出陽離子得到電子的數(shù)目，如：2H++2e－H2↑（H+來自水）。
（3）總電解方程式：
①通過最小公倍數(shù)法使兩個電極反應式的電子數(shù)目相等。
②把兩個電極反應式相加，消去相同項，并注明條件“通電”。
③若是水電離出的H+或OH－得或失電子，在總反應式中應是H2O參與反應，即：2Cl－+2H2OCl2↑+H2↑+2OH－。
考法02 用惰性電極電解溶液
【典例2】（2021·東莞高二上學期期中檢測）用惰性電極進行電解，下列說法正確的是（ ）。
A．電解稀硫酸，實質上是電解水，故溶液的pH不變
B．電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液的pH降低
C．電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1∶2
D．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1∶1
【解析】選D。A項，電解稀H2SO4，實質是電解H2O，由于H2O的量減小，故c（H2SO4）增大，溶液的pH降低；B項，電解NaOH溶液，實質是電解H2O，由于H2O的量減少，故c（NaOH）增大，溶液的pH升高；C項，電解Na2SO4溶液，實質是電解H2O，陽極產生O2，陰極產生H2，n（H2）∶n（O2）＝2∶1；D項，電解CuCl2溶液時，發(fā)生反應CuCl2Cu+Cl2↑，陰極析出Cu，陽極產生Cl2，n（Cu）∶n（Cl2）＝1∶1。
【知識拓展】用惰性電極電解電解質水溶液的類型總結
類型 電極反應特點 例子 實際電解對象 電解質濃度 溶液pH 電解質溶液復原
電解電解質型 電解質的離子放電 HCl HCl 減少 增大 加HCl
CuCl2 CuCl2 減少 － 加CuCl2
電解 水型 陽極OH－放電，陰極H+放電 NaOH H2O 增大 增大 加H2O
H2SO4 H2O 增大 減小 加H2O
Na2SO4、KNO3 H2O 增大 不變 加H2O
放出 氫氣 生成 堿型 陰極H+放電 NaCl 電解質和水 部分離 子濃度 減少 增大 加HCl
KBr 加HBr
放出氧氣生成酸型 陽極 OH－放電 AgNO3 電解質和水 部分離子濃度減少 減小 加Ag2O
CuSO4 加CuO
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分層提分
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題組A 基礎過關練
1．（2021·濟寧高二檢測）下列說法不正確的是（ ）。
A．不能自發(fā)進行的氧化還原反應一般可以通過電解實現(xiàn)
B．電解質溶液導電是化學變化，金屬導電是物理變化
C．電解池和原電池中均發(fā)生氧化還原反應
D．電解、電離、原電池均需要通電
【解析】選D。電離不需要通電，而是在溶于水或熔化狀態(tài)下發(fā)生的。
2．用惰性電極電解下列物質的水溶液時，在陽極無氣體放出的是（ ）。
A．AgNO3 B．CuCl2 C．NaOH D．Na2S
【解析】選D。用惰性電極電解給出的四種溶液時，在陽極分別是OH－、Cl－、OH－、S2－放電，產生的物質分別是O2、Cl2、O2、S，故選D。
3．（2021·新鄉(xiāng)高二檢測）用石墨電極電解CuCl2溶液（見下圖）。下列分析正確的是（ ）。
A．a端是直流電源的負極
B．通電使CuCl2發(fā)生電離
C．陽極上發(fā)生的反應：Cu2++2e－Cu
D．通電一段時間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體
【解析】選A。可利用電解質溶液中離子的移動方向判斷出電源的正負極，并寫出電極反應式和反應現(xiàn)象。銅離子應移向陰極，則a為負極，A正確；CuCl2發(fā)生電離是在水分子的作用下完成的，并非通電才能發(fā)生，B錯誤；反應Cu2++2e－Cu應在陰極上發(fā)生，陽極上發(fā)生的反應應為2Cl－－2e－Cl2↑，C錯誤；通電一段時間后，應在陽極附近觀察到黃綠色氣體，D錯誤。
4．如圖為直流電源電解Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊試液。下列實驗現(xiàn)象中正確的是（ ）。
A．逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的
B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體
C．a電極附近呈紅色，b電極附近呈藍色
D．a電極附近呈藍色，b電極附近呈紅色
【解析】選D。根據(jù)圖示可知，a是陰極，發(fā)生的電極反應為4H++4e－2H2↑；b是陽極，發(fā)生的電極反應為4OH－－4e－O2↑+2H2O，故A、B、C錯誤，D正確。
5．以石墨為電極，電解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉），下列說法錯誤的是（ ）。
A．陰極附近溶液呈紅色 B．陰極逸出氣體
C．陽極附近溶液呈藍色 D．溶液的pH變小
【解析】選D。惰性電極電解碘化鉀溶液，陰極氫離子得電子生成氫氣，同時生成氫氧化鉀，因此溶液變紅（堿使酚酞變紅），A、B說法正確；陽極產生碘單質，碘使淀粉變藍，C說法正確；陰極氫離子得電子生成氫氣，同時生成氫氧化鉀，堿性增強，D說法錯誤。
6．如圖所示，X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質量增加，b極板處有無色、無味的氣體放出，符合這一情況的是（ ）。
選項 a極板 b極板 X電極 Z
A 鋅 石墨 負極 CuSO4
B 石墨 石墨 負極 NaOH
C 銀 鐵 正極 AgNO3
D 銅 石墨 負極 CuCl2
【解析】選A。X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質量增加，b極板處有無色、無味氣體放出，說明a為陰極、b為陽極，溶液中的陽離子氧化性大于氫離子，陽極上生成氧氣說明氫氧根離子放電，X為負極。以石墨電極材料為電極時電解硫酸銅溶液，a電極上生成銅，質量增加，b電極上生成氧氣，有無色無味的氣體放出，符合條件，故A正確；用石墨電極電解氫氧化鈉溶液，相當于電解水，a電極質量不變，故B錯誤；鐵作陽極逐漸溶解，質量減小，故C錯誤；以石墨為電極電解CuCl2溶液時，a電極上生成銅，b電極上生成氯氣為黃綠色，不符合條件，故D錯誤。
7．根據(jù)如圖所示裝置回答：
（1）當X為Pt，Y為Fe，Z為AgNO3時，陽極反應式為___________________，陰極反應式為________________，電解反應式為________________。
（2）X為Cu，Y為Fe，Z為CuSO4時，陽極反應式為__________________________，陰極反應式為____________________________________________。
【解析】電解池中與電源正極相連的是陽極（X），與電源負極相連的是陰極（Y）。
【答案】（1）4OH－－4e－2H2O+O2↑；4Ag++4e－4Ag；2H2O+4AgNO34Ag+O2↑+4HNO3
（2）Cu－2e－Cu2+；Cu2++2e－Cu
8．取一張用飽和的NaCl溶液浸濕的石蕊試紙，平鋪在一塊金屬板上，按如圖所示的方法連接電路。
（1）若金屬板為一鉑片，B處為一直流電源，接通電源后。
①若試紙為紅色石蕊試紙，用鉛筆在試紙上寫字，出現(xiàn)藍色字跡。則a電極為電源的________（填“正極”或“負極”），鉛筆芯與試紙接觸的電極反應為________________。
②若試紙為藍色石蕊試紙，將鉛筆芯放置在試紙上一段時間后，接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內圈為白色，外圈呈淺紅色。則a電極為電源的________（填“正極”或“負極”），鉛筆芯與試紙接觸處的電極反應為________________________。
（2）若試紙為紅色石蕊試紙，金屬板為一鋅片，B處為一靈敏電流計，接通電路，將鉛筆芯放置在試紙上一段時間，發(fā)現(xiàn)電流計指針發(fā)生偏轉，則接觸處將________（填“變白”、“變藍”或“不變色”），鉛筆芯與試紙接觸處的電極反應為________________。
【解析】（1）①若試紙為紅色石蕊試紙，用鉛筆在試紙上寫字，出現(xiàn)藍色字跡，說明有氫氧化鈉生成，則石墨電極作陰極，則a是電源負極，電解池陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：2H++2e－＝H2↑（或2H2O+2e－＝H2↑+2OH－）；②若試紙為藍色石蕊試紙，將鉛筆芯放置在試紙上一段時間后，接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內圈為白色，外圈呈淺紅色，說明石墨是電解池陽極，原電池正極連接電解池陽極，所以a電極是電源正極，陽極上氯離子放電生成氯氣，電極反應式為：2Cl－2e－＝Cl2↑；（2）若試紙為紅色石蕊試紙，金屬板為一鋅片，B處為一靈敏電流計，接通電路，則該裝置構成原電池，鋅作負極，石墨作正極，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，電極反應式為：O2+2H2O+4e－＝4OH－，濕潤的紅色石蕊試紙遇堿變藍色
【答案】（1）①負極；2H++2e－＝H2↑（或2H2O+2e－＝H2↑+2OH－）
②正極；2Cl－2e－＝Cl2↑（2）變藍；O2+2H2O+4e－＝4OH－
題組B 能力提升練
1．（2021·蕪湖高二檢測）如圖，電解質溶液是NaCl的水溶液，通電一段時間后發(fā)現(xiàn)d極附近有黃綠色氣體產生，以下說法正確的是（ ）。
A．a是電源的正極
B．電子流動的方向：d→b
C．c極發(fā)生氧化反應
D．如果將c、d兩電極互換，則c上也會生成黃綠色氣體
【解析】選B。d極附近有黃綠色氣體產生，應該是Cl－放電，說明d極是陽極，所以b是正極，A錯；電子流向是陰極→電源正極，即d→b→a→c，B對；c極得電子，化合價降低，發(fā)生還原反應，C錯；如果c是活性電極則不產生黃綠色氣體，D錯。
2．用惰性電極電解某溶液時，發(fā)現(xiàn)兩極只有H2和O2生成，則電解一段時間后，下列有關該溶液（與電解前同溫度）的說法中正確的有：①該溶液的pH可能增大；②該溶液的pH可能減小；③該溶液的pH可能不變；④該溶液的濃度可能增大；⑤該溶液的濃度可能不變；⑥該溶液的濃度可能減小（ ）。
A．僅①②③ B．僅①②③④
C．僅①②③④⑤ D．全部
【解析】選C。用惰性電極電解時，兩極只有H2和O2，則實質上電解的是水，電解質不參與反應。該電解質有3種可能，如電解H2SO4溶液時，水被電解，H2SO4濃度變大，pH減小；電解NaOH溶液時，水被電解，NaOH濃度變大，pH增大；電解Na2SO4溶液時，水被電解，Na2SO4濃度變大，pH不變，但若NaOH溶液、Na2SO4溶液是飽和溶液則濃度不變，故①、②、③、④、⑤正確，⑥不可能。
3．（2021·雅安高二檢測）如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈藍色。下列說法中不正確的是（ ）。
A．x是正極，y是負極
B．a極產生氫氣，b極生成I2
C．a極和Pt電極都有氣泡產生
D．U形管中溶液的堿性增強
【解析】選A。淀粉遇碘變藍→b極生成I2，即確定b極發(fā)生反應2I－－2e－I2，則b極是陽極，x是負極，y是正極，a極H+放電，發(fā)生反應2H++2e－H2↑，產生氫氣，U形管中總反應式為2KI+2H2O2KOH+H2↑+I2，溶液的堿性增強，故A錯誤，B、D正確；石墨為陰極，鉑為陽極，電極反應分別是Cu2++2e－Cu，4OH－－4e－2H2O+O2↑，C正確。
4．如圖所示，a、b、c均為石墨電極，d為碳鋼電極，通電進行電解。假設在電解過程中產生的氣體全部逸出，下列說法正確的是（ ）。
A．甲、乙兩燒杯中溶液的pH均保持不變
B．甲燒杯中a的電極反應式為4OH－－4e－O2↑+2H2O
C．當電解一段時間后，將甲、乙兩溶液混合，一定會產生藍色沉淀
D．當b極增重3.2g時，d極產生的氣體為2.24L（標準狀況）
【解析】選B。通電一段時間后，甲中陽極發(fā)生4OH－－4e－2H2O+O2↑，陰極發(fā)生Cu2++2e－Cu，反應后為硫酸，溶液pH減小，乙中陰極氫離子放電生成氫氧根離子，溶液的pH增大，故A錯誤；a與電源正極相連，為陽極，陽極上氫氧根離子失電子，其電極反應為4OH－－4e－2H2O+O2↑，故B正確；當電解一段時間后，甲可能為硫酸，乙為NaOH，則二者混合不會生成沉淀，故C錯誤；b極增重3.2g時，n（Cu）＝＝0.05mol，由Cu～2e－～H2↑，則d極產生的氣體為0.05mol×22.4L·mol－1＝1.12L，故D錯誤。
5．（2021·宿遷高二檢測）現(xiàn)用Pt電極電解1L濃度均為0.1mol·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，裝置如圖，下列說法正確的是（ ）。
A．電解開始時陰極有H2放出
B．電解開始時陽極上發(fā)生：Cu2++2e－Cu
C．當電路中通過電子的量超過0.1mol時，此時陰極放電的離子發(fā)生了變化
D．整個電解過程中，SO42－不參與電極反應
【解析】選D。依據(jù)放電順序陰極先放電的是Cu2+，故陰極開始析出的是Cu，陽極先放電的是Cl－，故陽極開始產生的是Cl2。故A、B錯；由陰極反應Cu2++2e－Cu，n（Cu2+）＝0.1mol，當電路中通過電子的量達到0.2mol時，此時Cu2+消耗完畢，陰極放電離子變?yōu)镠+，所以C錯；陽極先是Cl－放電，當Cl－消耗完畢，此時H2O電離產生的OH－開始在陽極放電，SO42－不參與電極反應。
6．采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過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，下列說法錯誤的是（ ）。
A．陽極反應為2H2O－4e－＝4H++O2↑
B．電解一段時間后，陽極室的pH未變
C．電解過程中，H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移
D．電解一段時間后，a極生成的O2與b極反應的O2等量
【解析】選D。a極析出氧氣，氧元素的化合價升高，做電解池的陽極，b極通入氧氣，生成過氧化氫，氧元素的化合價降低，被還原，做電解池的陰極。依據(jù)分析a極是陽極，屬于放氧生酸性型的電解，所以陽極的反應式是2H2O－4e－＝4H++O2↑，故A正確，但不符合題意；電解時陽極產生氫離子，氫離子是陽離子，通過質子交換膜移向陰極，所以電解一段時間后，陽極室的pH不變，故B正確，但不符合題意；有B的分析可知，C正確，但不符合題意；電解時，陽極的反應為：2H2O－4e－＝4H++O2↑，陰極的反應為：O2+2e－+2H+＝H2O2，總反應為：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，故D錯誤，符合題意。
7．請從如圖中選用必要的裝置進行電解飽和食鹽水的實驗，要求測定產生的氫氣的體積，并檢驗氯氣。
（1）A極發(fā)生的電極反應式是________________，B極發(fā)生的電極反應式是________________________。
（2）設計上述氣體實驗裝置時，各接口的正確連接順序為：A接________、F接________；B接________、E接________。
（3）證明產物中有Cl2的實驗現(xiàn)象是________________________________。
（4）已知電解后測得產生的H2的體積為44.8mL（已經折算成標準狀況），電解后溶液的體積為50mL，此時溶液中NaOH的物質的量濃度為________________。
【解析】（1）電解飽和食鹽水獲得氯氣時，A極是活潑金屬電極，應為陰極，陰極上是氫離子得電子，反應式為：2H++2e－＝H2↑，B極是陽極，陽極是氯離子失電子的過程，反應式是：2Cl－－2e－＝Cl2↑；（2）測定產生的氫氣的體積用排水量氣法，導管是短進長出，所以A接G，用裝有淀粉碘化鉀溶液的洗氣瓶檢驗氯氣時，導管要長進短出，所以B接D，氯氣要進行尾氣處理，即E接C；（3）氯氣可以將碘化鉀中的碘置換出來，生成的碘單質可使使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{，所以證明產物中有Cl2的實驗現(xiàn)象是濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍；（4）根據(jù)電解飽和食鹽水的電解原理方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，標準狀況下44.8mL H2的物質的量為0.002mol時，此時生成氫氧化鈉的物質的量為0.004mol，所以溶液中NaOH的物質的量濃度c＝＝＝0.08mol/L。
【答案】（1）2H++2e－＝H2↑；2Cl－－2e－＝Cl2↑
（2）G、F、H、D、E、C
（3）濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍（4）0.08mol/L
8．已知金屬活動相差越大，形成原電池時越容易放電。請根據(jù)如圖裝置，回答下列問題：
（1）各裝置名稱是：A池______，B池______。
（2）寫出電極上發(fā)生的反應：①____________，③____________。
（3）當電路上有1mol電子流過時，⑥極上質量變化______g。
【解析】（1）A是能自發(fā)進行的氧化還原反應，且符合原電池的構成條件，所以屬于原電池，B有外接電源，屬于電解池；（2）A原電池中，鋅作負極，負極上鋅失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：Zn－2e－＝Zn2+，B是電解池，③作陽極，陽極上氯離子放電生成氯氣，電極反應式為：2Cl－－2e－＝Cl2↑；（3）⑥中銅電極上銀離子得電子析出，電極反應式為：Ag++e－＝Ag，當電路上有1mol電子流過時析出銀的質量＝1mol×108g/mol＝108g。
【答案】（1）原電池，電解池
（2）Zn－2e－＝Zn2+，2Cl－－2e－＝Cl2↑（3）108
題組C 培優(yōu)拔尖練
1．（2021·上海崇明高二檢測）右圖是某學生制作的家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，玻璃管內是滴有酚酞的飽和食鹽水，通電數(shù)分鐘后，下列敘述中錯誤的是（ ）。
A．用燃著的木柴點燃肥皂泡中的氣體可能有爆鳴聲
B．從玻璃管中放出的消毒液的主要成份是NaClO和NaCl
C．與電源a極相連的電極附近溶液的顏色變化無色、紅色、無色
D．與電源b極相連的電極上產生的氣泡是氫氣
【解析】選D。要獲得消毒液，下面的石墨電極上產生的應該是氯氣，上面的石墨電極上產生的是氫氣。用燃著的木柴點燃肥皂泡中的氣體（氫氣）若氣體不純，可能有爆鳴聲，故A正確；從玻璃管中放出的消毒液的主要成份是氯氣和氫氧化鈉反應生成的NaClO和NaCl，故B正確；與電源a極相連的電極是陰極，該電極電解過程中產生氫氣，堿性開始增強，最后生成的氫氧化鈉和氯氣發(fā)生了反應，所以附近溶液的顏色變化無色→紅色→無色，故C正確；與電源b極相連的電極上產生的氣泡是氯氣，故D錯誤。
2．（2021·全國乙卷）沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問題，通常在管道口設置一對惰性電極（如圖所示），通入一定的電流。下列敘述錯誤的是（ ）。
A．陽極發(fā)生將海水中的Cl－氧化生成Cl2的反應
B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClO
C．陰極生成的H2應及時通風稀釋安全地排入大氣
D．陽極表面形成的Mg（OH）2等積垢需要定期清理
【解析】選D。依據(jù)分析可知，陽極發(fā)生反應Cl－－2e－＝Cl2↑，故A正確；依據(jù)題意“排水管中生物的附和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率”可知，需要生成次氯酸鈉進而殺滅附著生物，故B正確；陰極發(fā)生反應2H2O+2e－＝2OH－+H2↑，若不排除，氫氣濃度過大易發(fā)生危險，應及時通風稀釋，故C正確；依據(jù)分析可知陰極發(fā)生反應2H2O+2e－＝2OH－+H2↑，Mg（OH）2等積垢在陰極表面形成，需要定期清理陰極表面，故D錯誤。
3．（2021·山東省德州市高二上學期期中）在Rh（銠）表面進行NRR（電催化反應）將N2轉化為NH3的一種反應機理如圖所示，下列說法不正確的是（ ）。
A．Rh薄膜電極為電解池的陰極
B．通過②③可知兩個氮原子上的加氫過程分步進行
C．上述所有過程都需銠電極提供電子才能進行
D．反應⑤每轉移2mol電子，生成22.4LN2（標準狀況下）
【解析】選C。由圖可知，Rh薄膜電極得電子，Rh薄膜電極為電解池的陰極，A說法正確；根據(jù)圖像可知，通過②③可知兩個氮原子上分2步分別得到氫原子，則加氫過程分步進行，B說法正確；根據(jù)圖像可知，①、⑤步，Rh未提供電子，C說法錯誤；反應⑤為3N2H2＝2NH3+2N2，每轉移4mol電子，生成2molN2（標準狀況下），轉移2mol電子，22.4L標況下的氮氣，D說法正確。
4．（2021·四川省瀘州市高二下學期期末）Mg－AgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。如圖用該水激活電池為電源電解NaCl溶液的實驗中，X電極上有無色氣體逸出。下列有關分析正確的是（ ）。
A．II為正極，其反應式為Ag++e－＝Ag
B．水激活電池內Cl－由正極向負極遷移
C．每轉移1mole－，U型管中消耗0．5molH2O
D．開始時U型管中Y極附近pH逐漸增大
【解析】選B。X電極上有無色氣體逸出，應為陰極，生成氫氣，則Ⅰ為負極，Ⅱ為正極，根據(jù)電池總反應可判斷出反應中Ag的化合價降低，被還原，Mg應為原電池的負極；在原電池中陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，以形成閉合電路，以此解答該題。AgCl是難溶物，其正極電極反應式為：2AgCl+2e－＝2Cl－+2Ag，選項A錯誤；原電池放電時，陰離子向負極移動，則Cl－在正極產生由正極向負極遷移，選項B正確；每轉移1mole－，由2Cl－+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑，可知生成0.5mol氫氣，消耗1mol水，選項C錯誤；Y為陽極，生成氯氣，氯氣與水反應呈酸性，pH減小，選項D錯誤。
5．（2021·寧波高二檢測）A、B、C三種強電解質，它們在水中電離出的離子如下表所示：
陽離子 Na+、K+、Cu2+
陰離子 SO42－、OH－
下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，電極均為石墨電極。接通電源，經過一段時間后，測得乙中c電極質量增加了16g。常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關系圖如上。據(jù)此回答下列問題：
（1）M為電源的________極（填寫“正”或“負”），b電極上發(fā)生的電極反應式為_____________________________________________；
（2）計算電極e上生成的氣體在標準狀態(tài)下的體積：____________；
（3）寫出乙燒杯的電解池反應____________________________。
（4）如果電解過程中B溶液中的金屬離子全部析出，此時電解能否繼續(xù)進行，為什么？________________________________________________________。
（5）若經過一段時間后，測得乙中c電極質量增加了16g，要使丙恢復到原來的狀態(tài)，操作是____________________________。
【解析】（1）乙中c電極質量增加，則c處發(fā)生的反應為：Cu2++2e－＝Cu，即c處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負極，N為正極。測得乙中c電極質量增加了16g，有金屬析出的是Cu2+，其他的都不可能，而Cu2+只有和SO42－結合，可以確定為B為硫酸銅；由常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關系圖，可以確定在A為KOH或NaOH，C為K2SO4或Na2SO4。甲中為KOH或NaOH，相當于電解H2O，陽極b處為陰離子OH－放電，即4OH－－4e－＝2H2O+O2↑。（2）當乙中有16gCu析出時，轉移的電子為0.5mol，2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。而整個電路是串聯(lián)的，故每個燒杯中的電極上轉移電子數(shù)是相等的。丙中為K2SO4或Na2SO4，相當于電解水，由方程式2H2O2H2↑+O2↑可知，生成2molH2，轉移4mol電子，所以當整個反應中轉移0.5mol電子時，生成的H2為0.25mol，標況下的體積為0.25mol×22.4L/mol＝5.6L。甲和丙燒杯中消耗水0.25mol，若要恢復到原來的狀態(tài)操作是向燒杯中加4.5g水。
（4）銅全部析出后，電解質變?yōu)镠2SO4，所以電解反應仍能進行。
【答案】（1）負； 4OH－－4e－＝2H2O+O2↑（2）5.6 L （3）2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4（4）能，因為CuSO4溶液已轉變?yōu)镠2SO4溶液，反應變?yōu)殡娊馑姆磻?）向丙燒杯中加4.5g水
6．（2020·全國Ⅱ卷節(jié)選）CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子，科學家利用電化學裝置實現(xiàn)兩種分子的耦合轉化，其原理如下圖所示：
（1）陰極上的反應式為___________________。
（2）若生成的乙烯和乙烷的體積比為2∶1，則消耗的CH4和CO2體積比為___________。
【解析】（1）由裝置圖知為電解裝置，電極A為陰極，由球棍模型可知反應物為CO2，產物為CO，固體電解質傳遞O2－，則電極反應式為CO2+2e－CO+O2－。（2）由球棍模型知，陽極的反應物為甲烷，生成物為乙烷、乙烯和水。生成的乙烯和乙烷的體積比為2∶1，即物質的量之比為2∶1，設物質的量分別為2mol、1mol，由原子守恒知消耗的CH4的物質的量為（2mol+1mol）×2＝6mol，轉移電子的物質的量為2mol×2×2+1mol×2×1＝10mol，則消耗的CO2的物質的量為10mol÷2＝5mol，則消耗的CH4和CO2的物質的量之比為6∶5，即體積比為6∶5。
【答案】（1）CO2+2e－CO+O2－（2）6∶5第03講 電解的原理
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目標導航
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課程標準 課標解讀
1．理解電解原理及電解池的組成。 2．了解電解規(guī)律及其應用。 1．能運用化學符號和定量計算等手段說明電解池的組成及工作原理，能分析電解過程中的物質變化和伴隨發(fā)生的能量變化。 2．能認識和構建電解池裝置和工作原理的認知模型，并能說明模型使用的條件和適用范圍。 3．能對簡單化學問題的解決提出可能的假設，能運用多種方式收集實驗證據(jù)，基于實驗事實得出結論提出自己的看法。
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知識精講
)
知識點01 電解熔融氯化鈉實驗
1．實驗裝置
2．實驗現(xiàn)象：通電后，在石墨片周圍有____產生，在鐵片上生成________________。
3．實驗分析
（1）熔融氯化鈉中存在的微粒________。
（2）通電后離子的運動方向
①陽離子Na+移向____電極；
②陰離子Cl－移向____電極。
（3）電極上發(fā)生的變化
①鐵電極：____________________
②石墨電極：________________
（4）實驗結論
①熔融氯化鈉在電流作用下分解生成了____和____。
②方程式：____________________
【即學即練1】工業(yè)上用電解熔融的氯化鈉的方法制取金屬鈉，試回答下列問題：
（1）金屬鈉在_________極上產生。
（2）寫出產生氯氣的電極方程式___________________。
（3）該反應是否是離子反應______（填“是”或“不是”），若是則該反應的離子方程式為________________________（若表示則該空不填）。
【解析】離子反應發(fā)生的前提條件是電解質必須電離出自由移動的離子，氯化鈉在熔融狀態(tài)下，能夠電離出自由移動的離子Cl－和Na+離子，所以該反應屬于離子反應。其陽極反應方程式為：2Cl－－2e－＝Cl2↑，陰極反應方程式為：2Na++2e－＝2Na，總反應式為：2Na++2Cl－2Na+Cl2↑。
【答案】（1）陰 （2）2Cl－－2e－＝Cl2↑（3）是 2Na++2Cl－2Na+Cl2↑
知識點02 電解的基本概念和原理
1．基本概念
（1）電解：讓________通過電解質溶液或熔融的電解質，在兩個電極上分別發(fā)生____反應和____反應的過程。
（2）電解池
①定義：將____轉化為________的裝置。
②構成條件：____電源、固體電極材料以及電解質溶液或熔融的電解質并構成________。
（3）電極
①陽極：與電源____相連，發(fā)生____反應
②陰極：與電源____相連，發(fā)生____反應
（4）電極反應：在電極上進行的半反應，可以用電極反應式表示。
3．電解池的工作原理
【特別提醒】電解質的導電過程是被電解的過程，屬于化學變化；金屬導電過程是電子的定向移動，屬于物理變化。
【即學即練2】下列關于電解池的敘述中不正確的是（ ）。
A．陽離子移向與電源正極相連的電極
B．與電源負極相連的是電解池的陰極
C．在電解池的陽極發(fā)生氧化反應
D．電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極
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能力拓展
)
考法01 電極產物的判斷與電極反應式的書寫
【典例1】（2021·運城高二檢測）如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈藍色。下列說法中不正確的是（ ）。
A．x是正極，y是負極
B．a極產生氫氣，b極生成I2
C．a極和 Pt電極都有氣泡產生
D．U 形管中溶液的堿性增強
【知識拓展】電極產物的判斷與電極反應式的書寫
1．陰陽兩極上放電順序
（1）陰極（與電極材料無關）：氧化性強的先放電，放電順序：
（2）陽極（與電極材料有關）：
①若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應。
②若是惰性電極作陽極，放電順序為：
（3）三注意
①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液（或熔融電解質）中的陽離子放電。
②最常用、最重要的放電順序為陽極：Cl－＞OH－；陰極：Ag+＞Cu2+＞H+。
③陽極OH－放電的電極反應式：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑
2．電極反應式的書寫（以惰性電極電解食鹽水為例）
（1）陽極：列出在陽極放電的陰離子及其氧化產物，中間用“”連接，在“”左邊用“－”標出陰離子失電子的數(shù)目，如：2Cl－－2e－Cl2↑。
（2）陰極：列出在陰極放電的陽離子及其還原產物，中間用“”連接，在“”左邊用“+”標出陽離子得到電子的數(shù)目，如：2H++2e－H2↑（H+來自水）。
（3）總電解方程式：
①通過最小公倍數(shù)法使兩個電極反應式的電子數(shù)目相等。
②把兩個電極反應式相加，消去相同項，并注明條件“通電”。
③若是水電離出的H+或OH－得或失電子，在總反應式中應是H2O參與反應，即：2Cl－+2H2OCl2↑+H2↑+2OH－。
考法02 用惰性電極電解溶液
【典例2】（2021·東莞高二上學期期中檢測）用惰性電極進行電解，下列說法正確的是（ ）。
A．電解稀硫酸，實質上是電解水，故溶液的pH不變
B．電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液的pH降低
C．電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1∶2
D．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1∶1
【知識拓展】用惰性電極電解電解質水溶液的類型總結
類型 電極反應特點 例子 實際電解對象 電解質濃度 溶液pH 電解質溶液復原
電解電解質型 電解質的離子放電 HCl HCl 減少 增大 加HCl
CuCl2 CuCl2 減少 － 加CuCl2
電解 水型 陽極OH－放電，陰極H+放電 NaOH H2O 增大 增大 加H2O
H2SO4 H2O 增大 減小 加H2O
Na2SO4、KNO3 H2O 增大 不變 加H2O
放出 氫氣 生成 堿型 陰極H+放電 NaCl 電解質和水 部分離 子濃度 減少 增大 加HCl
KBr 加HBr
放出氧氣生成酸型 陽極 OH－放電 AgNO3 電解質和水 部分離子濃度減少 減小 加Ag2O
CuSO4 加CuO
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分層提分
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題組A 基礎過關練
1．（2021·濟寧高二檢測）下列說法不正確的是（ ）。
A．不能自發(fā)進行的氧化還原反應一般可以通過電解實現(xiàn)
B．電解質溶液導電是化學變化，金屬導電是物理變化
C．電解池和原電池中均發(fā)生氧化還原反應
D．電解、電離、原電池均需要通電
2．用惰性電極電解下列物質的水溶液時，在陽極無氣體放出的是（ ）。
A．AgNO3 B．CuCl2 C．NaOH D．Na2S
3．（2021·新鄉(xiāng)高二檢測）用石墨電極電解CuCl2溶液（見下圖）。下列分析正確的是（ ）。
A．a端是直流電源的負極
B．通電使CuCl2發(fā)生電離
C．陽極上發(fā)生的反應：Cu2++2e－Cu
D．通電一段時間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體
4．如圖為直流電源電解Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊試液。下列實驗現(xiàn)象中正確的是（ ）。
A．逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的
B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體
C．a電極附近呈紅色，b電極附近呈藍色
D．a電極附近呈藍色，b電極附近呈紅色
5．以石墨為電極，電解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉），下列說法錯誤的是（ ）。
A．陰極附近溶液呈紅色 B．陰極逸出氣體
C．陽極附近溶液呈藍色 D．溶液的pH變小
6．如圖所示，X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質量增加，b極板處有無色、無味的氣體放出，符合這一情況的是（ ）。
選項 a極板 b極板 X電極 Z
A 鋅 石墨 負極 CuSO4
B 石墨 石墨 負極 NaOH
C 銀 鐵 正極 AgNO3
D 銅 石墨 負極 CuCl2
7．根據(jù)如圖所示裝置回答：
（1）當X為Pt，Y為Fe，Z為AgNO3時，陽極反應式為___________________，陰極反應式為________________，電解反應式為________________。
（2）X為Cu，Y為Fe，Z為CuSO4時，陽極反應式為__________________________，陰極反應式為____________________________________________。
8．取一張用飽和的NaCl溶液浸濕的石蕊試紙，平鋪在一塊金屬板上，按如圖所示的方法連接電路。
（1）若金屬板為一鉑片，B處為一直流電源，接通電源后。
①若試紙為紅色石蕊試紙，用鉛筆在試紙上寫字，出現(xiàn)藍色字跡。則a電極為電源的________（填“正極”或“負極”），鉛筆芯與試紙接觸的電極反應為________________。
②若試紙為藍色石蕊試紙，將鉛筆芯放置在試紙上一段時間后，接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內圈為白色，外圈呈淺紅色。則a電極為電源的________（填“正極”或“負極”），鉛筆芯與試紙接觸處的電極反應為________________________。
（2）若試紙為紅色石蕊試紙，金屬板為一鋅片，B處為一靈敏電流計，接通電路，將鉛筆芯放置在試紙上一段時間，發(fā)現(xiàn)電流計指針發(fā)生偏轉，則接觸處將________（填“變白”、“變藍”或“不變色”），鉛筆芯與試紙接觸處的電極反應為________________。
題組B 能力提升練
1．（2021·蕪湖高二檢測）如圖，電解質溶液是NaCl的水溶液，通電一段時間后發(fā)現(xiàn)d極附近有黃綠色氣體產生，以下說法正確的是（ ）。
A．a是電源的正極
B．電子流動的方向：d→b
C．c極發(fā)生氧化反應
D．如果將c、d兩電極互換，則c上也會生成黃綠色氣體
2．用惰性電極電解某溶液時，發(fā)現(xiàn)兩極只有H2和O2生成，則電解一段時間后，下列有關該溶液（與電解前同溫度）的說法中正確的有：①該溶液的pH可能增大；②該溶液的pH可能減小；③該溶液的pH可能不變；④該溶液的濃度可能增大；⑤該溶液的濃度可能不變；⑥該溶液的濃度可能減小（ ）。
A．僅①②③ B．僅①②③④
C．僅①②③④⑤ D．全部
3．（2021·雅安高二檢測）如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈藍色。下列說法中不正確的是（ ）。
A．x是正極，y是負極
B．a極產生氫氣，b極生成I2
C．a極和Pt電極都有氣泡產生
D．U形管中溶液的堿性增強
4．如圖所示，a、b、c均為石墨電極，d為碳鋼電極，通電進行電解。假設在電解過程中產生的氣體全部逸出，下列說法正確的是（ ）。
A．甲、乙兩燒杯中溶液的pH均保持不變
B．甲燒杯中a的電極反應式為4OH－－4e－O2↑+2H2O
C．當電解一段時間后，將甲、乙兩溶液混合，一定會產生藍色沉淀
D．當b極增重3.2g時，d極產生的氣體為2.24L（標準狀況）
5．（2021·宿遷高二檢測）現(xiàn)用Pt電極電解1L濃度均為0.1mol·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，裝置如圖，下列說法正確的是（ ）。
A．電解開始時陰極有H2放出
B．電解開始時陽極上發(fā)生：Cu2++2e－Cu
C．當電路中通過電子的量超過0.1mol時，此時陰極放電的離子發(fā)生了變化
D．整個電解過程中，SO42－不參與電極反應
6．采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過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，下列說法錯誤的是（ ）。
A．陽極反應為2H2O－4e－＝4H++O2↑
B．電解一段時間后，陽極室的pH未變
C．電解過程中，H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移
D．電解一段時間后，a極生成的O2與b極反應的O2等量
7．請從如圖中選用必要的裝置進行電解飽和食鹽水的實驗，要求測定產生的氫氣的體積，并檢驗氯氣。
（1）A極發(fā)生的電極反應式是________________，B極發(fā)生的電極反應式是________________________。
（2）設計上述氣體實驗裝置時，各接口的正確連接順序為：A接________、F接________；B接________、E接________。
（3）證明產物中有Cl2的實驗現(xiàn)象是________________________________。
（4）已知電解后測得產生的H2的體積為44.8mL（已經折算成標準狀況），電解后溶液的體積為50mL，此時溶液中NaOH的物質的量濃度為________________。
8．已知金屬活動相差越大，形成原電池時越容易放電。請根據(jù)如圖裝置，回答下列問題：
（1）各裝置名稱是：A池______，B池______。
（2）寫出電極上發(fā)生的反應：①____________，③____________。
（3）當電路上有1mol電子流過時，⑥極上質量變化______g。
題組C 培優(yōu)拔尖練
1．（2021·上海崇明高二檢測）右圖是某學生制作的家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，玻璃管內是滴有酚酞的飽和食鹽水，通電數(shù)分鐘后，下列敘述中錯誤的是（ ）。
A．用燃著的木柴點燃肥皂泡中的氣體可能有爆鳴聲
B．從玻璃管中放出的消毒液的主要成份是NaClO和NaCl
C．與電源a極相連的電極附近溶液的顏色變化無色、紅色、無色
D．與電源b極相連的電極上產生的氣泡是氫氣
2．（2021·全國乙卷）沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問題，通常在管道口設置一對惰性電極（如圖所示），通入一定的電流。下列敘述錯誤的是（ ）。
A．陽極發(fā)生將海水中的Cl－氧化生成Cl2的反應
B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClO
C．陰極生成的H2應及時通風稀釋安全地排入大氣
D．陽極表面形成的Mg（OH）2等積垢需要定期清理
3．（2021·山東省德州市高二上學期期中）在Rh（銠）表面進行NRR（電催化反應）將N2轉化為NH3的一種反應機理如圖所示，下列說法不正確的是（ ）。
A．Rh薄膜電極為電解池的陰極
B．通過②③可知兩個氮原子上的加氫過程分步進行
C．上述所有過程都需銠電極提供電子才能進行
D．反應⑤每轉移2mol電子，生成22.4LN2（標準狀況下）
4．（2021·四川省瀘州市高二下學期期末）Mg－AgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。如圖用該水激活電池為電源電解NaCl溶液的實驗中，X電極上有無色氣體逸出。下列有關分析正確的是（ ）。
A．II為正極，其反應式為Ag++e－＝Ag
B．水激活電池內Cl－由正極向負極遷移
C．每轉移1mole－，U型管中消耗0．5molH2O
D．開始時U型管中Y極附近pH逐漸增大
5．（2021·寧波高二檢測）A、B、C三種強電解質，它們在水中電離出的離子如下表所示：
陽離子 Na+、K+、Cu2+
陰離子 SO42－、OH－
下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，電極均為石墨電極。接通電源，經過一段時間后，測得乙中c電極質量增加了16g。常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關系圖如上。據(jù)此回答下列問題：
（1）M為電源的________極（填寫“正”或“負”），b電極上發(fā)生的電極反應式為_____________________________________________；
（2）計算電極e上生成的氣體在標準狀態(tài)下的體積：____________；
（3）寫出乙燒杯的電解池反應____________________________。
（4）如果電解過程中B溶液中的金屬離子全部析出，此時電解能否繼續(xù)進行，為什么？________________________________________________________。
（5）若經過一段時間后，測得乙中c電極質量增加了16g，要使丙恢復到原來的狀態(tài)，操作是____________________________。
6．（2020·全國Ⅱ卷節(jié)選）CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子，科學家利用電化學裝置實現(xiàn)兩種分子的耦合轉化，其原理如下圖所示：
（1）陰極上的反應式為___________________。
（2）若生成的乙烯和乙烷的體積比為2∶1，則消耗的CH4和CO2體積比為___________。

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