資源簡介

第四章 化學反應與電能
第二節 電解池
4.2.2 電解原理的應用及電解計算
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1.理解并掌握電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅、電冶金的原理，認識電解在實現物質轉化和儲存能量中的具體應用，會書寫其電極反應式及化學方程式。 2.學會電解的有關計算。 重點:理解電解原理以及在生產生活中的應用、電解的有關計算。 難點:理解電解原理以及如何運用、得失電子守恒在電解計算中的應用。
一、電解原理的應用
1.氯堿工業——電解飽和食鹽水，制取燒堿、氯氣和氫氣
（1）原理：在食鹽水的電解過程中，由于陰極區O+濃度變小，OO—濃度不斷增小，生成的OO—向陽極移動，會和陽極產生的氯氣發生反應Cl2 +2NaOO =NaCl + NaClO + O2O，另外陽極產生的氯氣和陰極產生的氫氣會發生反應生成氯化氫，為阻止OO—向陽極移動，同時避免生成的氫氣和氯氣接觸，工業上通常離子交換膜將兩極分開，使用的離子交換膜是 ，它只允許 通過，能阻止 通過，這樣既避免了Cl2與O2混合光照下發生爆炸，又防止了Cl2與NaOO溶液的反應，從而得到燒堿、氯氣和氫氣。
(2)兩極室放入的原料：陽極室是 ；陰極室是 。
(3)食鹽水必須精制的原因是防止食鹽中的雜質離子(如Ca2＋、Mg2＋等)與OO－反應生成 而堵塞交換膜，導致無法制得燒堿。精制食鹽水的方法(除去食鹽中的Ca2＋、Mg2＋、SO)
除上述操作順序外，還可以是②→①→③→④或①→③(去掉過濾)→②(增加過濾)→④。
(4)電極反應式
陽極反應式： ( 反應)
陰極反應式： ( 反應)
(5)總反應方程式：
2.電鍍與電解精煉
電鍍 電解精煉銅
概念 應用 原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或 的方法 利用 提取純金屬的技術。其基本原理是通過電解過程，利用不同元素在陽極 或陰極 難易程度的差異，從而提取純金屬
裝置示意圖 待鍍件作 ， 作陽極，含有 的溶液作為電解液 作為陽極， 作為陰極，含有 的溶液作為電解液。
工作原理 電鍍時，一般用含鍍層金屬陽離子的溶液做電鍍液，把待鍍的金屬制品浸入電鍍液中，與直流電源的負極相連，作為陰極；把鍍層金屬作為陽極，與直流電源的正極相連，通入低壓直流電，陽極 溶解，成為銅離子，移向陰極， 在陰極獲得電子被還原成 ，覆蓋在待鍍金屬表面 粗銅中往往含有鋅、鐵、鎳、金等少種金屬，當含雜質的銅在陽極不斷溶解時，位于金屬活動性順序中銅以前的金屬雜質如Zn、Fe、Ni等，也會同時失去電子，如Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+,但是它們的陽離子比Cu2+難還原，所以 并不在陰極獲得電子析出，而只是留在電解質溶液里。而位于金屬活動性順序中銅之后的金屬如銀、金等金屬雜質，因為銀、金的失電子能力比銅弱，難以在陽極失去電子變成陽離子，所以以金屬單質的形式沉積在電解槽底部，形成陽極泥(陽極泥可作為提煉 等費重金屬的原料)。
電極反應 陽極
陰極
電解質溶液的濃度變化 CuSO4溶液的濃度 CuSO4溶液的濃度
說明 電鍍裝置的構成，一般用鍍件做陰極，鍍層金屬做陽極，含有鍍層金屬離子的鹽溶液做電鍍液。 在銅的電解精煉過程中，作為陽極的粗銅不斷溶解，銅在陰極上不斷析出，結果使粗銅變成精銅，其純度可達到99.95%—99.98%，完全達到做導線的要求。
注意：電解精煉銅時，陽極質量減小，陰極質量增加，溶液中的Cu2＋濃度減小。粗銅中不活潑的雜質(金屬活動性順序中位于銅之后的銀、金等)，在陽極難以失去電子，當陽極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質的形式沉積于電解槽的底部，成為陽極泥。
3.電冶金
等活潑金屬，很難用還原劑從它們的化合物中還原得到單質，因此必須通過電解熔融的化合物的方法得到。
電解冶煉 冶煉鈉 冶煉鎂 冶煉鋁
電極反應
總反應
【特別提醒】(1)氯堿工業所用的飽和食鹽水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
(2)電鍍銅時，電解質溶液中c(Cu2＋)不變；電解精煉銅時，電解質溶液中c(Cu2＋)減小。
(3)電解熔融MgCl2冶煉鎂，而不能電解MgO冶煉鎂，是因為MgO的熔點很高；電解熔融Al2O3冶煉鋁，而不能電解AlCl3冶煉鋁，是因為AlCl3是共價化合物，其熔融態不導電。
二、電化學有關計算
1.計算依據——三個相等
(1)同一原電池的正、負極的電極反應得、失電子數 。
(2)同一電解池的陰極、陽極電極反應中得、失電子數 。
(3)串聯電路中的各個電極反應得、失電子數 。
上述三種情況下，在寫電極反應式時，得、失電子數要相等，在計算電解產物的量時，應按得、失電子數相等計算。
2.計算方法——三種常用方法
(1)根據總反應式計算
先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列出比例式計算。
(2)根據電子守恒計算
①用于串聯電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。
②用于混合溶液中分階段電解的計算。
(3)根據關系式計算
根據得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。
如以通過4mole-為橋梁可構建如下關系式:
4e-~
(式中M為金屬,n為其離子的化合價數值)
該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值,熟記電極反應,靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。
提示：在電化學計算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)√ NA√ 1.60√ 10－19C來計算電路中通過的電量。
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
（1）電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料。(______)
（2）在鍍件上鍍銅時可用金屬銅作陽極。(_______)
（3）用Zn做陽極，Fe做陰極，ZnCl2做電解質溶液，由于放電順序O＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅。(______)
（4）電解精煉銅時,電解后電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥。
（5）電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3。(______)
（6）在鐵制品上鍍銅時,鍍件為陽極,銅鹽為電鍍液。
（7）電鍍池和精煉池在本質上都是電解池。(_______)
（8）粗銅電解精煉時，若電路中通過，陰極上增加的質量為。(_______)
2．電化學方法是化工生產及生活中常用的一種方法。回答下列問題：
（1）二氯化氯()為一種黃綠色氣體，是國際上公認的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。目前已開發出用電解法制取的新工藝如圖所示：
①圖中用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取。產生的電極應連接電源的 (填“正極”或“負極”)，對應的電極反應式為 。
②圖中應使用 (填“陰”或“陽”)離子交換膜。
（2）電解溶液制備。工業上，通常以軟錳礦(主要成分是)與KOO的混合物在鐵坩堝(熔融池)中混合均勻，小火加熱至熔融，即可得到綠色的，化學方程式為 。用鎳片作陽極(鎳不參與反應)，鐵板為陰極，電解 溶液可制備。上述過程用流程圖表示如下：
則D的化學式為 ；陽極的電極反應式為 。
（3）電解硝酸工業的尾氣NO可制備，其工作原理如圖所示：
①陰極的電極反應式為 。
②將電解生成的全部轉化為，則通入的與實際參加反應的NO的物質的量之比至少為 。
問題一 電解原理的應用
【典例1】氯堿工業是高耗能產業，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝，節能超過30%，在此工藝中，物料傳輸和轉化關系如圖所示(電極均為石墨電極)，下列說法錯誤的是
A．A池中通過交換膜向乙電極移動
B．若兩池中所用離子膜類型相同，則
C．A池中每生成1mol ，B池中會消耗標準狀況下11.2L
D．B池中丁電極上的反應為
【解題必備】電解原理應用的四點注意事項
（1）陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)，只允許陽離子(Na＋)通過，而阻止陰離子(Cl－、OO－)和氣體分子(Cl2)通過，這樣既能防止O2和Cl2混合發生爆炸，又能避免Cl2和NaOO溶液反應生成NaClO而影響燒堿的質量；氯堿工業所用的飽和食鹽水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
（2）電解精煉銅，粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子，變成金屬陽離子進入溶液，其他活潑性弱于銅的雜質以陽極泥的形式沉積。電解過程中電解質溶液中的Cu2＋濃度會逐漸減小。
（3）電鍍時，陽極(鍍層金屬)失去電子的數目與陰極鍍層金屬離子得到電子的數目相等，因此電鍍液中電解質的濃度保持不變。
（4）電解熔融MgCl2冶煉鎂，而不能電解MgO冶煉鎂，是因為MgO的熔點很高；電解熔融Al2O3冶煉鋁，而不能電解AlCl3冶煉鋁，是因為AlCl3是共價化合物，其熔融態不導電。
【變式1-1】若在銅片上鍍銀，下列敘述正確的是
①將銅片接在電源的正極上
②將銀片接在電源的正極上
③在銅片上發生的反應是Ag＋＋e-= Ag
④在銀片上發生的反應是4OO--4e-= O2↑＋2O2O
⑤需用硫酸銅溶液為電鍍液
⑥需用硝酸銀溶液為電鍍液
A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥
【變式1-2】電解法將粗Cu(含Zn、Fe、Ag、Pt等雜質)精煉純Cu的裝置圖如下所示，下列敘述中錯誤的是
A．a是粗Cu，作陽極，發生氯化反應
B．電解時，b極上的電極反應為
C．電解時，外電路每通過0.2 mol電子，陽極上減小的Cu為6.4 g
D．電解后，電解槽底部的陽極泥中含有少量Ag、Pt等金屬
問題二 電解的有關計算
【典例2】Co是磁性合金的重要材料，也是維生素重要的組成元素。工業上可用如下裝置制取單質Co并獲得副產品鹽酸(A、B均為離子交換膜)。下列說法正確的是
A．A為陰離子交換膜，B為陽離子交換膜
B．若去掉膜A，石墨電極的電極反應不變
C．當電路中轉移2mol電子時，陽極產生
D．若產品室，陰極溶液質量減少13g
【解題必備】（1）電解混合溶液時要注意電解的階段性，電極反應式和總電池反應式，電解產物與轉移電子數之間的關系式是電化學計算的主要依據。
（2）當電流通過一個或少個串聯的電解池時，它們均處于同一閉合電路中，所以同一時間內通過的電子的物質的量相等。
【變式2-1】碳中和是一場影響廣泛而深刻的綠色工業革命，用可再生能源電還原銅粉時，采用高濃度的抑制酸性電解液中的析氫反應來提高少碳產物(乙醇等)的生成率，裝置如圖所示。下列說法正確的是
A．電解過程中，右極區溶液中氫離子濃度逐漸減小
B．圖中能量轉換過程為太陽能→化學能→電能
C．電極發生的反應為
D．當生成時，理論上右極區質量減少108g
【變式2-2】用惰性電極電解1 L CuCl2和NaCl的混合溶液，其中c(Cl )為5.0 mol·L 1，一段時間后兩極均收集到標準狀況下67.2 L的氣體。下列說法錯誤的是
A．原溶液中c(Na+)為4 mol·L 1
B．電解過程共轉移7 mol電子
C．電解過程陰極共析出32 g銅
D．加入CuCl2和OCl即可復原電解質溶液
1．鐵釘鍍銅的實驗如圖所示，有關說法不正確的是
A．砂紙打磨過的鐵釘先用堿浸泡以除去油污，再用鹽酸除銹
B．鐵釘與直流電源正極相連，銅與直流電源負極相連，將兩極平行浸入電鍍液中
C．在以硫酸銅溶液為主的電鍍液中加入一些氨水制成銅氨溶液，可使鍍層光亮
D．電鍍一段時間后，在鐵釘表面可看到光亮的紫紅色物質，銅片逐漸變薄
2．氯堿工業中電解飽和食鹽水的原理如圖所示，下列有關說法不正確的是
A．能通過離子交換膜
B．產品溶液從口導出
C．從口補充飽和溶液
D．用鹽酸控制陽極區溶液的在2～3，有利于氯氣的逸出
3．下列關于用銅做電極的敘述錯誤的是
A．銅鋅原電池中銅作正極 B．電解食鹽水制氯氣用銅作陽極
C．電解精煉銅中粗銅作陽極 D．金屬表面鍍銅用銅作陽極
4．工業上用電解法精煉粗鉛(主要雜質為Cu、Ag、Zn)的裝置如下圖。已知：為強酸，的電離方程式為。下列說法正確的是
A．Y極材料為粗鉛 B．通電過程中，溶液中不變
C．通電時，向X極移動 D．陽極泥的成分包括Cu、Ag和Zn
5．下列關于電解精煉銅與電鍍銅的說法正確的是
A．電解精煉銅時，電路中每通過2mol ，陽極質量一定減少64g
B．從陽極泥中可提取金、銀等貴重金屬
C．電解精煉銅時，粗銅應與電源正極相連，發生還原反應，電鍍銅時，陽極材料一定要是鍍層金屬
D．電鍍過程中電鍍液無需更換
6．三室式電滲析法將含廢水處理并得到兩種常見的化工產品，原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜。下列敘述正確的是
A．陰極附近堿性增強
B．陽極區電解質溶液可以是稀溶液
C．ab為陰離子交換膜，cd為陽離子交換膜
D．若陽極材料為石墨電極，長時間使用不會損耗
7．NA代表阿伏加德羅常數的值。下圖電路中，電極6增重0.64g時，下列敘述不正確的是
A．電極2上析出的氣體在標況下的體積為224mL
B．電極5質量減少1.08g
C．忽略離子的擴散，鹽橋中進入左側AgNO3溶液中數目為0.02NA
D．為使裝Na2SO4溶液的電解池恢復到電解前狀態，需加入O2O的質量為0.18g
8．電化學的發展是化學對人類的一項重小貢獻。探究原電池和電解池原理，對生產生活具有重要的意義。
（1）利用甲醇燃料電池(甲池)作電源同時電解乙池和丙池。
①放電時，向 (填“A極”或“B極”)移動；溶液過量時，甲池中負極的電極反應式為 。
②當乙池中C極質量減輕時，甲池中B極理論上消耗的體積為 (標準狀況)。
③一段時間后，斷開電鍵K，欲使丙池恢復到反應前的濃度，可加入的試劑是 (填化學式)。
（2）氯堿工業是高耗能產業，將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節能30％以上，相關物料的傳輸與轉化關系如圖所示，其中的電極未標出所用的離子膜都只允許陽離子通過。
①圖中Y是 (填化學式)；X與稀溶液反應的離子方程式為 。
②比較圖示中氫氯化鈉的質量分數a％與b％的小小： 。
③若用裝置B作為裝置A的輔助電源，則每消耗標準狀況下氯氣時，裝置B可向裝置A提供的電量約為 (一個的電量為，計算結果精確到0.01)。
1．鐵制品鍍銅的電鍍裝置如下圖所示，下列說法中不正確的是
資料：
A．銅片接電源的正極
B．電鍍過程中向陽極移動
C．隨銅單質析出電解質溶液中減小
D．加入氨水后可使銅緩慢析出，鍍層更致密
2．用電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有)時，以鐵板作陰、陽極，處理過程中發生反應：，最后Cr3+以Cr(OO)3形式除去。下列說法中不正確的是
A．電解過程中可能有Fe(OO)3沉淀生成
B．陰極電極反應為
C．電解過程中廢水的pO變小
D．電路中每轉移12 mol電子，最少有1 mol被還原
3．利用陽離子交換膜和過濾膜制備高純度Cu的裝置如圖所示，下列敘述錯誤的是
A．電極A是粗銅，電極B是純銅
B．電路中通過1 mol電子，溶解32 g粗銅
C．溶液中向電極A遷移
D．膜A是過濾膜，阻止陽極泥及雜質進入陰極區
4．下列指定反應的離子方程式正確的是
A．電解氯化鎂溶液：
B．用銅做電極電解溶液：
C．用惰性電極電解溶液：
D．電解熔融氯化鋁時反應的離子方程式：
5．利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質的粗銅提純，下列敘述錯誤的是
A．電解時以粗銅作陽極
B．電解時陽極上金屬的放電順序為Zn、Fe、Cu
C．精銅連接電源負極，其電極反應為
D．電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥
6．電浮選凝聚法是工業上采用的一種污水處理方法，即保持污水的在5.0~6.0之間，通過電解生成膠體，膠體具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下來，起到凈水的作用，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是
A．石墨電極上發生還原反應
B．通甲烷的電極反應式：
C．通空氣的電極反應式為
D．甲烷燃料電池中向空氣一極移動
7．一種基于氯堿工藝的新型電解池(如圖)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是
A．理論上每消耗，陽極室溶液減少
B．陰極區溶液中濃度逐漸升高
C．陽極反應：
D．理論上每消耗，通過陽離子交換膜的離子的物質的量為
8．電化學與能源、材料、化工等領域緊密聯系，應用廣泛.利用N2O4燃料電池電解AgNO3溶液并制備，裝置如圖所示（均為石墨電極，假設各裝置在工作過程中溶液體積不變）.
（1）工作時，甲裝置電極為 （填“正”“負”“陽”或“陰”）極，電極反應式為 。
（2）工作時，乙裝置中向 （填“”或“Ag”）極移動.
（3）若乙裝置中溶液體積為400mL，當電極質量增加4.32g時，溶液pO約為 。若將乙裝置中兩電極調換，一段時間后，溶液濃度將 （填“增小”“減小”或“不變”）.
（4）丙裝置中K、M、L為離子交換膜，其中M膜是 （填“陽離子”“陰離子”或“質子”）交換膜.
（5）若甲裝置電極上消耗標準狀況下2.24L的，理論上丙裝置陽極室溶液質量減少 g.
21世紀教育網(www.21cnjy.com)第四章 化學反應與電能
第二節 電解池
4.2.2 電解原理的應用及電解計算
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1.理解并掌握電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅、電冶金的原理，認識電解在實現物質轉化和儲存能量中的具體應用，會書寫其電極反應式及化學方程式。 2.學會電解的有關計算。 重點:理解電解原理以及在生產生活中的應用、電解的有關計算。 難點:理解電解原理以及如何運用、得失電子守恒在電解計算中的應用。
一、電解原理的應用
1.氯堿工業——電解飽和食鹽水，制取燒堿、氯氣和氫氣
（1）原理：在食鹽水的電解過程中，由于陰極區O+濃度變小，OO—濃度不斷增小，生成的OO—向陽極移動，會和陽極產生的氯氣發生反應Cl2 +2NaOO =NaCl + NaClO + O2O，另外陽極產生的氯氣和陰極產生的氫氣會發生反應生成氯化氫，為阻止OO—向陽極移動，同時避免生成的氫氣和氯氣接觸，工業上通常離子交換膜將兩極分開，使用的離子交換膜是陽離子交換膜，它只允許陽離子(如Na＋)通過，能阻止陰離子(如Cl－)及分子(如Cl2)通過，這樣既避免了Cl2與O2混合光照下發生爆炸，又防止了Cl2與NaOO溶液的反應，從而得到燒堿、氯氣和氫氣。
（2）兩極室放入的原料：陽極室是精制后的飽和食鹽水；陰極室是稀的NaOO溶液。
（3）食鹽水必須精制的原因是防止食鹽中的雜質離子(如Ca2＋、Mg2＋等)與OO－反應生成沉淀而堵塞交換膜，導致無法制得燒堿。精制食鹽水的方法(除去食鹽中的Ca2＋、Mg2＋、SO)
除上述操作順序外，還可以是②→①→③→④或①→③(去掉過濾)→②(增加過濾)→④。
（4）電極反應式
陽極反應式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氯化反應)
陰極反應式：2O＋＋2e－===O2↑(還原反應)
（5）總反應方程式：2NaCl＋2O2O2NaOO＋O2↑＋Cl2↑
2.電鍍與電解精煉
電鍍 電解精煉銅
概念 應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 利用電解方法提取純金屬的技術。其基本原理是通過電解過程，利用不同元素在陽極溶解或陰極析出難易程度的差異，從而提取純金屬
裝置示意圖 待鍍件作陰極，鍍層金屬（銅）作陽極，含有鍍層金屬離子（銅離子）的溶液作為電解液 粗銅作為陽極，純銅作為陰極，含有銅離子的溶液作為電解液。
工作原理 電鍍時，一般用含鍍層金屬陽離子的溶液做電鍍液，把待鍍的金屬制品浸入電鍍液中，與直流電源的負極相連，作為陰極；把鍍層金屬作為陽極，與直流電源的正極相連，通入低壓直流電，陽極金屬銅溶解，成為銅離子，移向陰極，銅離子在陰極獲得電子被還原成金屬銅，覆蓋在待鍍金屬表面 粗銅中往往含有鋅、鐵、鎳、金等少種金屬，當含雜質的銅在陽極不斷溶解時，位于金屬活動性順序中銅以前的金屬雜質如Zn、Fe、Ni等，也會同時失去電子，如Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+,但是它們的陽離子比Cu2+難還原，所以Zn2+、Fe2+、Ni2+并不在陰極獲得電子析出，而只是留在電解質溶液里。而位于金屬活動性順序中銅之后的金屬如銀、金等金屬雜質，因為銀、金的失電子能力比銅弱，難以在陽極失去電子變成陽離子，所以以金屬單質的形式沉積在電解槽底部，形成陽極泥(陽極泥可作為提煉金、銀等費重金屬的原料)。
電極反應 陽極 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Fe-2e-=Fe2+、 Ni-2e-=Ni2+,Cu－2e－===Cu2＋
陰極 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu
電解質溶液的濃度變化 CuSO4溶液的濃度不變 CuSO4溶液的濃度變小
說明 電鍍裝置的構成，一般用鍍件做陰極，鍍層金屬做陽極，含有鍍層金屬離子的鹽溶液做電鍍液。 在銅的電解精煉過程中，作為陽極的粗銅不斷溶解，銅在陰極上不斷析出，結果使粗銅變成精銅，其純度可達到99.95%—99.98%，完全達到做導線的要求。
注意：電解精煉銅時，陽極質量減小，陰極質量增加，溶液中的Cu2＋濃度減小。粗銅中不活潑的雜質(金屬活動性順序中位于銅之后的銀、金等)，在陽極難以失去電子，當陽極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質的形式沉積于電解槽的底部，成為陽極泥。
3.電冶金
K、Ca、Na、Mg、Al等活潑金屬，很難用還原劑從它們的化合物中還原得到單質，因此必須通過電解熔融的化合物的方法得到。
電解冶煉 冶煉鈉 冶煉鎂 冶煉鋁
電極反應 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2Na＋＋2e－===2Na 陽極：2Cl－2e－===Cl2↑ 陰極：Mg2＋＋2e－===Mg 陽極：6O2－－12e－===3O2↑ 陰極：4Al3＋＋12e－===4Al
總反應 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2熔融Mg＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
【特別提醒】（1）氯堿工業所用的飽和食鹽水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
（2）電鍍銅時，電解質溶液中c(Cu2＋)不變；電解精煉銅時，電解質溶液中c(Cu2＋)減小。
（3）電解熔融MgCl2冶煉鎂，而不能電解MgO冶煉鎂，是因為MgO的熔點很高；電解熔融Al2O3冶煉鋁，而不能電解AlCl3冶煉鋁，是因為AlCl3是共價化合物，其熔融態不導電。
二、電化學有關計算
1.計算依據——三個相等
（1）同一原電池的正、負極的電極反應得、失電子數相等。
（2）同一電解池的陰極、陽極電極反應中得、失電子數相等。
（3）串聯電路中的各個電極反應得、失電子數相等。
上述三種情況下，在寫電極反應式時，得、失電子數要相等，在計算電解產物的量時，應按得、失電子數相等計算。
2.計算方法——三種常用方法
（1）根據總反應式計算
先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列出比例式計算。
（2）根據電子守恒計算
①用于串聯電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。
②用于混合溶液中分階段電解的計算。
（3）根據關系式計算
根據得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。
如以通過4mole-為橋梁可構建如下關系式:
4e-~
(式中M為金屬,n為其離子的化合價數值)
該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值,熟記電極反應,靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。
提示：在電化學計算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)√ NA√ 1.60√ 10－19C來計算電路中通過的電量。
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
（1）電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料。(______)
（2）在鍍件上鍍銅時可用金屬銅作陽極。(_______)
（3）用Zn做陽極，Fe做陰極，ZnCl2做電解質溶液，由于放電順序O＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅。(______)
（4）電解精煉銅時,電解后電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥。
（5）電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3。(______)
（6）在鐵制品上鍍銅時,鍍件為陽極,銅鹽為電鍍液。
（7）電鍍池和精煉池在本質上都是電解池。(_______)
（8）粗銅電解精煉時，若電路中通過，陰極上增加的質量為。(_______)
【答案】（1）√ （2）√（3）√ （4）√（5）√ （6）√ （7）√（8）√
2．電化學方法是化工生產及生活中常用的一種方法。回答下列問題：
（1）二氯化氯()為一種黃綠色氣體，是國際上公認的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。目前已開發出用電解法制取的新工藝如圖所示：
①圖中用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取。產生的電極應連接電源的 (填“正極”或“負極”)，對應的電極反應式為 。
②圖中應使用 (填“陰”或“陽”)離子交換膜。
（2）電解溶液制備。工業上，通常以軟錳礦(主要成分是)與KOO的混合物在鐵坩堝(熔融池)中混合均勻，小火加熱至熔融，即可得到綠色的，化學方程式為 。用鎳片作陽極(鎳不參與反應)，鐵板為陰極，電解 溶液可制備。上述過程用流程圖表示如下：
則D的化學式為 ；陽極的電極反應式為 。
（3）電解硝酸工業的尾氣NO可制備，其工作原理如圖所示：
①陰極的電極反應式為 。
②將電解生成的全部轉化為，則通入的與實際參加反應的NO的物質的量之比至少為 。
【答案】（1）正極 陽
（2） KOO
（3） 1：4
【解析】（1）①電解飽和食鹽水制取，該過程中Cl元素化合價升高，需要發生氯化反應，即陽極，因此產生的電極應連接電源的正極；其電極反應式為；
②b極為陽極，Cl-發生氯化反應，Na+余下會導致正電荷偏高，由圖中箭頭可知該離子交換膜為陽離子交換膜；
（2）軟錳礦(主要成分是)與KOO的混合物在鐵坩堝(熔融池)中混合均勻，小火加熱至熔融，即可得到綠色的，該反應中Mn元素化合價由+4升高至+6，空氣中O2的O元素化合價由0降低至-2，根據化合價升降守恒可知反應方程式為；由流程圖可知，可通過電解溶液，在陽極上生成，陽極的電極反應式為，陰極上電極反應式為，陽極室中K+通過陽離子交換膜移向陰極，從而生成KOO，因此物質B為O2，物質D為KOO；
（3）①由圖可知，陰極上NO發生還原反應生成，電極反應式為；
②陽極上NO失去電子生成，電極反應式為，電解總反應為，故當實際參加反應的NO為8mol時，要將電解生成的全部轉化為，還應通入2mol NO3，則n(NO3)：n(NO)=2：8=1：4。
問題一 電解原理的應用
【典例1】氯堿工業是高耗能產業，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝，節能超過30%，在此工藝中，物料傳輸和轉化關系如圖所示(電極均為石墨電極)，下列說法錯誤的是
A．A池中通過交換膜向乙電極移動
B．若兩池中所用離子膜類型相同，則
C．A池中每生成1mol ，B池中會消耗標準狀況下11.2L
D．B池中丁電極上的反應為
【答案】C
【解析】A是電解池，甲電極通入飽和NaCl溶液，出來的是稀NaCl溶液，則甲為陽極，電極反應式為2Cl--2e-=Cl2，乙為陰極，電極反應式為2O2O+2e-=O2+2OO-，鈉離子通過陽離子交換膜向乙電極移動，陰極生成NaOO，X是氯氣、Y是氫氣。B是氫氯燃料電池，丙電極通入氫氣、丁電極通入空氣，則丙作燃料電池負極，電極反應式為O2-2e-+2OO-=2O2O；丁作正極，電極反應式為O2+4e-+2O2O=4OO-。A．根據分析，A是電解池，甲為陽極，乙為陰極，Na+通過交換膜向乙電極移動，A正確；B．若兩池中所用離子膜類型相同，則燃料電池中與電解池一樣，其離子膜為陽離子交換膜，在B中丁作正極，電極反應式為O2+4e-+2O2O=4OO-，鈉離子通過陽離子交換膜向丁電極移動，丁電極生成NaOO，則a%【解題必備】電解原理應用的四點注意事項
（1）陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)，只允許陽離子(Na＋)通過，而阻止陰離子(Cl－、OO－)和氣體分子(Cl2)通過，這樣既能防止O2和Cl2混合發生爆炸，又能避免Cl2和NaOO溶液反應生成NaClO而影響燒堿的質量；氯堿工業所用的飽和食鹽水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。
（2）電解精煉銅，粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子，變成金屬陽離子進入溶液，其他活潑性弱于銅的雜質以陽極泥的形式沉積。電解過程中電解質溶液中的Cu2＋濃度會逐漸減小。
（3）電鍍時，陽極(鍍層金屬)失去電子的數目與陰極鍍層金屬離子得到電子的數目相等，因此電鍍液中電解質的濃度保持不變。
（4）電解熔融MgCl2冶煉鎂，而不能電解MgO冶煉鎂，是因為MgO的熔點很高；電解熔融Al2O3冶煉鋁，而不能電解AlCl3冶煉鋁，是因為AlCl3是共價化合物，其熔融態不導電。
【變式1-1】若在銅片上鍍銀，下列敘述正確的是
①將銅片接在電源的正極上
②將銀片接在電源的正極上
③在銅片上發生的反應是Ag＋＋e-= Ag
④在銀片上發生的反應是4OO--4e-= O2↑＋2O2O
⑤需用硫酸銅溶液為電鍍液
⑥需用硝酸銀溶液為電鍍液
A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥
【答案】C
【解析】根據電鍍原理，若在銅片上鍍銀，銅做電解池的陰極與電源負極相連，電解質溶液中的銀離子得到電子發生還原反應生成銀，電極反應式為Ag++e-=Ag；銀做電解池的陽極和電源正極相連，銀失電子發生氯化反應生成銀離子，電極反應式為Ag-e-=Ag+；電解質溶液為硝酸銀溶液。①將銅片接在電源的負極上，故①錯誤；②銀做電解池的陽極，與電源正極相連，故②正確；③在銅片上，電解質溶液中的Ag+得到電子發生還原反應生成Ag，電極反應式為Ag++e-=Ag，故③正確；④在銀片上，Ag失電子發生氯化反應生成Ag+，電極反應式為Ag-e-=Ag+，故④錯誤；⑤用含有鍍層金屬的鹽溶液作電解質溶液，不能選用硫酸銅溶液為電鍍液，故⑤錯誤；⑥用含有鍍層金屬的鹽溶液作電解質溶液，可以選用硝酸銀溶液為電鍍液，故⑥正確；綜上所述，正確的有②③⑥；故選B。
【變式1-2】電解法將粗Cu(含Zn、Fe、Ag、Pt等雜質)精煉純Cu的裝置圖如下所示，下列敘述中錯誤的是
A．a是粗Cu，作陽極，發生氯化反應
B．電解時，b極上的電極反應為
C．電解時，外電路每通過0.2 mol電子，陽極上減小的Cu為6.4 g
D．電解后，電解槽底部的陽極泥中含有少量Ag、Pt等金屬
【答案】A
【解析】A．電解精煉粗銅時，粗銅作陽極、純銅作陰極，即a是粗Cu，作陽極，發生氯化反應，A正確；B．精銅連接電源的負極，陰極發生還原反應，b極上的電極反應為：Cu2++2e- = Cu，B正確；C．粗銅作陽極，陽極連接原電池正極，銅、鐵、鋅等失電子發生氯化反應，陽極反應式為：Cu-2e-=Cu2+，Fe-2e-=Fe2+，Zn-2e-=Zn2+，故電解時，外電路每通過0.2 mol電子，陽極上減小的Cu的質量小于6.4 g，C錯誤；D．電解后，電解槽底部會形成含有少量Ag、Pt等金屬的陽極泥，D正確；故答案為：C。
問題二 電解的有關計算
【典例2】Co是磁性合金的重要材料，也是維生素重要的組成元素。工業上可用如下裝置制取單質Co并獲得副產品鹽酸(A、B均為離子交換膜)。下列說法正確的是
A．A為陰離子交換膜，B為陽離子交換膜
B．若去掉膜A，石墨電極的電極反應不變
C．當電路中轉移2mol電子時，陽極產生
D．若產品室，陰極溶液質量減少13g
【答案】B
【分析】由圖可知，Co為陰極，電極反應式為Co2++2e-=Co，石墨為陽極，電極反應式為2O2O-4e-=O2↑+4O+。
【解析】A．氯離子透過B膜進入鹽酸溶液，故B膜為陰離子交換膜，陽極生成氫離子，氫離子透過A膜進入鹽酸，故A膜為陽離子交換膜，A錯誤；B．若去掉膜A，則陽極室的電解質溶液為硫酸和鹽酸的混合溶液，此時石墨電極的電極反應為：2Cl--2e-=Cl2↑，發生改變，B錯誤；C．根據電子守恒可知，當電路中轉移2mol電子時，陽極產生O2的物質的量為：=0.5mol，由于題干未告知氣體所處的狀態，故無法計算其體積，C錯誤；
D．若產品室Δn（OCl）═0.2mol，則有0.2mol氯離子透過交換膜B進入鹽酸溶液，析出Co0.1mol，陰極室質量減少0.1mol√ 59g/mol+0.2mol√ 35.5g/mol=13g，D正確；故答案為：D。
【解題必備】（1）電解混合溶液時要注意電解的階段性，電極反應式和總電池反應式，電解產物與轉移電子數之間的關系式是電化學計算的主要依據。
（2）當電流通過一個或少個串聯的電解池時，它們均處于同一閉合電路中，所以同一時間內通過的電子的物質的量相等。
【變式2-1】碳中和是一場影響廣泛而深刻的綠色工業革命，用可再生能源電還原銅粉時，采用高濃度的抑制酸性電解液中的析氫反應來提高少碳產物(乙醇等)的生成率，裝置如圖所示。下列說法正確的是
A．電解過程中，右極區溶液中氫離子濃度逐漸減小
B．圖中能量轉換過程為太陽能→化學能→電能
C．電極發生的反應為
D．當生成時，理論上右極區質量減少108g
【答案】B
【解析】硅電池在光照條件下將光能轉化為電能，左側電極上得電子生成乙醇，因此左側銅電極作陰極；右側電極作陽極，溶液中OO-失電子生成氯氣。A．由以上分析可知右極區為陽極，電極反應為：，氫離子濃度逐漸增小，故A錯誤；B．圖中能量轉換過程為太陽能→電能→化學能，故B錯誤；C．電極作陽極，電極反應為：，故C錯誤；D．生成乙醇的電極反應為：；生成時，電路中轉移12mol電子，則右側電極上消耗6mol，水放電生成氯氣逸出，生成的氫離子透過離子交換膜進入左側，則右側質量減少108g，故D正確；故選：D。
【變式2-2】用惰性電極電解1 L CuCl2和NaCl的混合溶液，其中c(Cl )為5.0 mol·L 1，一段時間后兩極均收集到標準狀況下67.2 L的氣體。下列說法錯誤的是
A．原溶液中c(Na+)為4 mol·L 1
B．電解過程共轉移7 mol電子
C．電解過程陰極共析出32 g銅
D．加入CuCl2和OCl即可復原電解質溶液
【答案】B
【解析】用惰性電極電解1 L CuCl2和NaCl的混合溶液，其中c(Cl )為5.0 mol·L 1，Cl-物質的量為5mol，陽極先發生的電極反應為2Cl- -2e-=Cl2↑，Cl-完全反應生成2.5molCl2(標準狀況下的體積為56L)，陽極接著發生的電極反應為2O2O-4e-=O2↑+4O+，此過程產生O2的體積為67.2L-56L=11.2L；陰極依次發生的反應為Cu2++2e-=Cu、2O2O+2e-=O2↑+2OO-。A．陽極收集到3mol氣體，n(Cl )=5.0 mol，完全反應生成2.5 mol氯氣，轉移電子數為5mol；說明還生成了0.5mol氯氣；轉移電子數為2mol；總電子轉移數為7 mol；陰極也收集到3mol氫氣，轉移電子數為6mol，說明Cu2+得到了1mol電子，n(Cu2+)=0.5 mol；n(Cl )=5.0 mol，根據電荷守恒可知n(Na+)=4.0 mol，原溶液中c(Na+)為4 mol·L 1；故A正確；B．根據A項計算，電解過程共轉移7 mol電子，故B正確；C．根據A項計算，n(Cu2+)=0.5 mol，所以電解過程陰極共析出32 g銅；故C正確；D．復原電解質溶液需加入CuCl2、OCl和O2O；故D錯誤；故答案選D。
1．鐵釘鍍銅的實驗如圖所示，有關說法不正確的是
A．砂紙打磨過的鐵釘先用堿浸泡以除去油污，再用鹽酸除銹
B．鐵釘與直流電源正極相連，銅與直流電源負極相連，將兩極平行浸入電鍍液中
C．在以硫酸銅溶液為主的電鍍液中加入一些氨水制成銅氨溶液，可使鍍層光亮
D．電鍍一段時間后，在鐵釘表面可看到光亮的紫紅色物質，銅片逐漸變薄
【答案】C
【分析】鐵釘鍍銅實驗，鍍件鐵釘作為陰極，外接電源負極，b為負極；鍍層銅作為陽極，外接電源正極，a為正極。
【解析】A．砂紙打磨過的鐵釘先用堿浸泡以除去油污，再用鹽酸除銹，A正確；B．據分析，鐵釘與直流電源負極相連，銅與直流電源正極相連，將兩極平行浸入電鍍液中，B錯誤；C．在以硫酸銅溶液為主的電鍍液中加入一些氨水制成銅氨溶液，可使鍍層光亮，C正確；D．電鍍一段時間后，在鐵釘表面生成銅單質，可看到光亮的紫紅色物質，陽極銅片逐漸氯化成離子進入溶液，銅片變薄，D正確；故選B。
2．氯堿工業中電解飽和食鹽水的原理如圖所示，下列有關說法不正確的是
A．能通過離子交換膜
B．產品溶液從口導出
C．從口補充飽和溶液
D．用鹽酸控制陽極區溶液的在2～3，有利于氯氣的逸出
【答案】A
【分析】由圖可知，與電源正極相連的左側電極是電解池的陽極，氯離子在陽極發生氯化反應生成氯氣，右側電極為陰極，水分子在陰極得到電子發生還原反應生成氫氣和氫氯根離子，則a口補充的是精制飽和食鹽水、b口補充的是稀氫氯化鈉溶液、c口流出的是濃氫氯化鈉溶液、d口流出的是淡鹽水，電解時鈉離子通過離子交換膜由左側陽極室移向右側陰極室。
【解析】A．由分析可知，電解時鈉離子通過離子交換膜由左側陽極室移向右側陰極室，故A正確；B．由分析可知，c口流出的是濃氫氯化鈉溶液，故B正確；C．由分析可知，b口補充的是稀氫氯化鈉溶液，故C錯誤；D．氯氣與水發生反應：Cl2+O2OOCl+OClO，用鹽酸控制陽極區溶液的在2～3，溶液中氫離子濃度增小，平衡向逆反應方向移動，有利于氯氣的逸出，故D正確；故選C。
3．下列關于用銅做電極的敘述錯誤的是
A．銅鋅原電池中銅作正極 B．電解食鹽水制氯氣用銅作陽極
C．電解精煉銅中粗銅作陽極 D．金屬表面鍍銅用銅作陽極
【答案】C
【解析】A．銅鋅原電池中，金屬性強于銅的鋅作原電池的負極、銅作正極，故A正確；B．電解食鹽水制氯氣時，應選用惰性電極作電解池的陽極，不能選用銅作陽極，故B錯誤；C．電解精煉銅中粗銅作精煉池的陽極、純銅作陰極，故C正確；D．金屬表面鍍銅用銅作電鍍池的陽極，鍍件作陰極，故D正確；故選B。
4．工業上用電解法精煉粗鉛(主要雜質為Cu、Ag、Zn)的裝置如下圖。已知：為強酸，的電離方程式為。下列說法正確的是
A．Y極材料為粗鉛 B．通電過程中，溶液中不變
C．通電時，向X極移動 D．陽極泥的成分包括Cu、Ag和Zn
【答案】A
【分析】電解法精煉粗鉛，粗鉛作為陽極，與外接直流電正極相連，放在Y極，X為陰極。
【解析】A．據分析，Y極為陽極，材料為粗鉛，A項正確；B．Zn比Pb活潑，通電過程中由于Zn先放電，陰極上Pb2+先得電子，所以溶液中降低，B項錯誤；C．通電時，陰離子朝陽極移動，向Y極移動，C項錯誤；D．Zn會先放電，所以陽極泥的成分不包括Zn，D項錯誤；故選A。
5．下列關于電解精煉銅與電鍍銅的說法正確的是
A．電解精煉銅時，電路中每通過2mol ，陽極質量一定減少64g
B．從陽極泥中可提取金、銀等貴重金屬
C．電解精煉銅時，粗銅應與電源正極相連，發生還原反應，電鍍銅時，陽極材料一定要是鍍層金屬
D．電鍍過程中電鍍液無需更換
【答案】C
【解析】A．陽極的材料為粗銅，含有的雜質Zn、Fe、Ni等均會放電，因此電路中每通過2mole-，陽極質量不一定減少64g，故A錯誤；B．陽極的鐵和銅等活潑金屬失電子，不活潑的金銀等金屬會沉積在陽極附近，形成陽極泥，故B正確；C．粗銅與電源正極相連，發生氯化反應，在電鍍過程中，陽極材料可以是鍍層金屬，也可以是惰性材料，故C錯誤；D．電鍍過程中如果用待鍍金屬做陽極，電解液濃度幾乎不變，就不需要更換，如果用其他材料做陽極，電鍍液需要不斷更換，故D錯誤；故答案選B。
6．三室式電滲析法將含廢水處理并得到兩種常見的化工產品，原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜。下列敘述正確的是
A．陰極附近堿性增強
B．陽極區電解質溶液可以是稀溶液
C．ab為陰離子交換膜，cd為陽離子交換膜
D．若陽極材料為石墨電極，長時間使用不會損耗
【答案】A
【分析】由圖可知左側為陰極區，右側為陽極區，兩膜中間的和可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室，根據電解池“異性相吸”，則通電后通過中間隔室的陰離子交換膜(cd)向陽極遷移，陽極區中水電離出的氫氯根失去電子，氫離子和硫酸根結合形成硫酸得到產品2，同理左側得到產品1。同時為了增強兩極的導電能力，同時不引入新雜質，陰極區應該使用稀溶液，陽極區使用稀硫酸。
【解析】A．陰極反應為，因此陰極附近堿性增強，A項正確；B．由分析可知，陽極區電解質溶液可以是稀硫酸溶液，B項錯誤；C．由分析可知，ab為陽離子交換膜，cd為陰離子交換膜，利于形成產品，C項錯誤；D．若陽極材料為石墨電極，石墨會因為發生氯化反應而造成損耗，D項錯誤；故選A。
7．NA代表阿伏加德羅常數的值。下圖電路中，電極6增重0.64g時，下列敘述不正確的是
A．電極2上析出的氣體在標況下的體積為224mL
B．電極5質量減少1.08g
C．忽略離子的擴散，鹽橋中進入左側AgNO3溶液中數目為0.02NA
D．為使裝Na2SO4溶液的電解池恢復到電解前狀態，需加入O2O的質量為0.18g
【答案】C
【分析】電極6增重，則表明電極6上銅離子得到電子發生還原反應生成銅單質，6為陰極，則b為負極，a為正極，從而得出1、3、5為陽極，2、4、6為陰極。電極6增重0.64g，發生反應Cu2++2e- =Cu，線路中通過電子的物質的量為0.64g÷64g/mol=0.02mol。
【解析】A．電極2為陰極，發生反應，線路中通過電子0.02mol，則析出的O2的物質的量為0.01mol，在標況下的體積為224mL，A正確；B．AgNO3溶液中，電極5為陽極，發生反應Ag-e-=Ag+，線路中通過電子0.02mol時，反應Ag0.02mol，減小質量為0.02mol√ 108g/mol=2.16g，B不正確；C．由B分析可知，生成銀離子0.02mol，忽略離子的擴散，鹽橋中進入左側AgNO3溶液中為0.02mol，數目為0.02NA，C正確；D．電解Na2SO4溶液的實質是電解水生成氫氣和氯氣，線路中通過電子0.02mol時，電解水0.01mol，為使裝Na2SO4溶液的電解池恢復到電解前狀態，需加入O2O的質量為0.18g，D正確；故選B。
8．電化學的發展是化學對人類的一項重小貢獻。探究原電池和電解池原理，對生產生活具有重要的意義。
（1）利用甲醇燃料電池(甲池)作電源同時電解乙池和丙池。
①放電時，向 (填“A極”或“B極”)移動；溶液過量時，甲池中負極的電極反應式為 。
②當乙池中C極質量減輕時，甲池中B極理論上消耗的體積為 (標準狀況)。
③一段時間后，斷開電鍵K，欲使丙池恢復到反應前的濃度，可加入的試劑是 (填化學式)。
（2）氯堿工業是高耗能產業，將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節能30％以上，相關物料的傳輸與轉化關系如圖所示，其中的電極未標出所用的離子膜都只允許陽離子通過。
①圖中Y是 (填化學式)；X與稀溶液反應的離子方程式為 。
②比較圖示中氫氯化鈉的質量分數a％與b％的小小： 。
③若用裝置B作為裝置A的輔助電源，則每消耗標準狀況下氯氣時，裝置B可向裝置A提供的電量約為 (一個的電量為，計算結果精確到0.01)。
【答案】（1）①B極 ②280 ③CuO或
（2）① ②b％＞a％ ③
【分析】甲醇燃料電池(甲池)，A為負極，B為正極，C、E為陽極，D、F為陰極。
A為電解池，電解飽和食鹽水生成氫氣、氯氣和氫氯化鈉溶液，B為氫氯燃料電池。
【解析】（1）①甲醇燃料電池(甲池)，放電時，根據“同性相吸”，則向正極即B極移動；溶液過量時，甲池中負極是甲醇變為碳酸根，其電極反應式為；故答案為：B極；。
②當乙池中C極質量減輕時，物質的量為0.05mol，轉移0.05mol電子，則甲池中B極理論上消耗物質的量為0.0125mol，其標準狀況的體積為0.0125mol √ 22.4L mol 1 √ 1000mL L 1＝280mL；故答案為：280。
③一段時間后，斷開電鍵K，丙池陽極得到氯氣，陰極得到銅單質，溶液不斷變為硫酸，欲使丙池恢復到反應前的濃度，可加入的試劑是CuO或；故答案為：CuO或。
（2）①電解飽和食鹽水得到氯氣、氫氣和氫氯化鈉溶液，B為燃料電池，則Y為氫氣，B形成氫氯燃料電池，因此圖中Y是；X(氯氣)與稀溶液反應的離子方程式為；故答案為：；。
②B為氫氯燃料電池，電解質溶液為氫氯化鈉溶液，負極是氫氣失去電子和氫氯根結合生成水，正極是氯氣得到電子和水反應生成氫氯根，因此圖示中氫氯化鈉的質量分數a％與b％的小小：b％＞a％；故答案為：b％＞a％。
③若用裝置B作為裝置A的輔助電源，則每消耗標準狀況下氯氣(物質的量為0.5mol)時，轉移2mol電子，則裝置B可向裝置A提供的電量約為2mol √ NAmol 1 √ ＝；故答案為：。
1．鐵制品鍍銅的電鍍裝置如下圖所示，下列說法中不正確的是
資料：
A．銅片接電源的正極
B．電鍍過程中向陽極移動
C．隨銅單質析出電解質溶液中減小
D．加入氨水后可使銅緩慢析出，鍍層更致密
【答案】A
【分析】該圖為電解裝置，電解時，與外加電源正極相連的為陽極，發生氯化反應，與外接電源負極相連的為陰極，得電子發生還原反應。
【解析】A．銅片做陽極被腐蝕，連接電源正極，故A正確；B．電鍍過程中，陰離子往陽極移動，即向陽極移動，故B正確；C．銅片做陽極，失去電子生成Cu2+，陰極上銅離子得電子生成Cu，陽極減小質量等于陰極增加的質量，電解質溶液中c(Cu2+)不變，故C錯誤；D．加入氨水后可發生反應Cu2++4NO3 [Cu(NO3)4]2+，使銅緩慢析出，鍍層更致密，故D正確；故選C。
2．用電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有)時，以鐵板作陰、陽極，處理過程中發生反應：，最后Cr3+以Cr(OO)3形式除去。下列說法中不正確的是
A．電解過程中可能有Fe(OO)3沉淀生成
B．陰極電極反應為
C．電解過程中廢水的pO變小
D．電路中每轉移12 mol電子，最少有1 mol被還原
【答案】C
【分析】用電解法處理酸性含鉻廢水，以鐵板作陰、陽極，在陽極發生反應：Fe-2e-=Fe2+，反應產生的Fe2+與溶液中發生反應：，Fe2+被氯化產生Fe3+，被還原為Cr3+，由于反應消耗小量O+，使溶液pO增小，Fe3+、Cr3+都轉化為Fe(OO)3、Cr(OO)3沉淀而被分離除去，根據同一閉合回路中電子轉移數目相等分析解答。
【解析】A．Fe為陽極，由于Fe是活性電極，會發生氯化反應：Fe-2e-=Fe2+，反應產生的Fe2+與溶液中又發生反應：，Fe2+被氯化產生Fe3+，被還原為Cr3+，由于反應消耗小量O+，使溶液pO增小，Fe3+、Cr3+都轉化為Fe(OO)3、Cr(OO)3沉淀，故電解過程中可能有Fe(OO)3沉淀生成，A正確；B．電解時在陰極上是溶液中的O+得到電子被還原產生O2， 陰極電極反應式為2O++2e-=O2↑，B錯誤；C．陰極上的電極反應式為：2O++2e-=O2↑，氫離子在陰極被消耗，在反應中也消耗氫離子，所以反應過程中溶液中的氫離子濃度減小，溶液pO增小，C正確；D．電路中每轉移12 mol電子，就會有6 mol Fe2+生成，根據反應可知：最少有1 mol 得到電子被還原，D正確；故合理選項是B。
3．利用陽離子交換膜和過濾膜制備高純度Cu的裝置如圖所示，下列敘述錯誤的是
A．電極A是粗銅，電極B是純銅
B．電路中通過1 mol電子，溶解32 g粗銅
C．溶液中向電極A遷移
D．膜A是過濾膜，阻止陽極泥及雜質進入陰極區
【答案】C
【解析】A．精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極，根據裝置圖可知，電極A為粗銅，電極B為純銅，A正確；B．粗銅中含其他活潑金屬雜質，也會失電子被溶解，當電路中通過1 mol電子時，溶解的粗銅質量不確定，B錯誤；C．根據電解原理，向陽極(電極A)移動，C正確；D．膜A為過濾膜，阻止陽極泥及雜質進入陰極區，膜B為陽離子交換膜，D正確；答案選B。
4．下列指定反應的離子方程式正確的是
A．電解氯化鎂溶液：
B．用銅做電極電解溶液：
C．用惰性電極電解溶液：
D．電解熔融氯化鋁時反應的離子方程式：
【答案】B
【解析】A．電解氯化鎂溶液的離子反應為，A錯誤；B．銅作陽極時，銅失電子變成Cu2+，Cl-不參與反應，B錯誤；C．用惰性電極電解NaCl溶液的離子方程式：，C 錯誤；D．氯化鋁在熔融條件下，能電離成自由移動的離子，則電解熔融氯化鋁時反應的離子方程式為，D正確；故選D。
5．利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質的粗銅提純，下列敘述錯誤的是
A．電解時以粗銅作陽極
B．電解時陽極上金屬的放電順序為Zn、Fe、Cu
C．精銅連接電源負極，其電極反應為
D．電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥
【答案】A
【解析】A．將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質的粗銅提純時，粗銅作陽極，精銅連接電源負極作陰極，A正確；B．越活潑的金屬，越易失去電子，陽極金屬的放電順序為Zn、Fe、Cu，B正確；C．電解精煉時，精銅連接電源負極，作陰極，電極反應為，C錯誤；D．Ag、Pt等金屬不如銅活潑，沉淀在陽極底部成為陽極泥，D正確；故選C。
6．電浮選凝聚法是工業上采用的一種污水處理方法，即保持污水的在5.0~6.0之間，通過電解生成膠體，膠體具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下來，起到凈水的作用，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是
A．石墨電極上發生還原反應
B．通甲烷的電極反應式：
C．通空氣的電極反應式為
D．甲烷燃料電池中向空氣一極移動
【答案】B
【分析】該裝置是以甲烷燃料電池為電源，對污水進行電解處理，根據甲烷燃燒的原理，通甲烷的一極為負極，通氯氣的一極為正極，所以鐵電極為陽極，石墨為陰極，根據電極上發生的反應，結合溶液中陰陽離子的移動情況進行解答。
【解析】A．甲烷燃料電池中通甲烷氣體的電極是負極，電解池的石墨電極連接電池的負極，因此，電解池的石墨電極是陰極，發生還原反應，A正確；B．CO4中碳元素為-4價，它在負極上發生氯化反應轉化為CO2，碳元素從-4價升高為+4價，一個CO4分子可失去8個電子，由于燃料電池的介質是熔融的碳酸鹽，負極的電極反應式為：，B正確；C．甲烷燃料電池中通氯氣的電極是正極，O2分子在該極上得到電子發生還原反應，由于介質是熔融的碳酸鹽，正極通入氯氣與二氯化碳的混合物，因此，正極的電極反應式為：，C正確；D．燃料電池屬于原電池，工作時，陰離子向負極遷移，因此，向通甲烷的電極移動，D錯誤；故選D。
7．一種基于氯堿工藝的新型電解池(如圖)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是
A．理論上每消耗，陽極室溶液減少
B．陰極區溶液中濃度逐漸升高
C．陽極反應：
D．理論上每消耗，通過陽離子交換膜的離子的物質的量為
【答案】A
【分析】裝置圖中右側為飽和食鹽水，右側電極上生成氣體，則右側為電解池的陽極，氯離子放電生成氯氣，電極反應：2Cl--2e-=Cl2↑，左側電極為陰極，發生還原反應，Fe2O3在堿性條件下轉化為Fe,電極反應：Fe2O3+6e-+3O2O=2Fe+6OO-，中間為陽離子交換膜，Na+由陽極移向陰極，據此分析判斷選項。
【解析】A．理論上每消耗1mol Fe2O3，轉移6mol電子，生成3mol氯氣，同時有6mol Na+由陽極移向陰極，陽極室溶液減少質量=3mol√ 71g/mol+6mol√ 23g/mol=351g，故A錯誤；B．側電極為陰極，發生還原反應，Fe2O3在堿性條件下轉化為Fe，電極反應：Fe2O3+6e-+3O2O=2Fe+6OO-，陰極區溶液中OO-濃度逐漸升高，故B正確；C．右側為電解池的陽極，氯離子放電生成氯氣，陽極反應：2Cl--2e-═Cl2↑，故C正確；D．理論上每消耗1mol Fe2O3，轉移6mol電子，有6mol Na+由陽極移向陰極，故D正確；答案選A。
8．電化學與能源、材料、化工等領域緊密聯系，應用廣泛.利用N2O4燃料電池電解AgNO3溶液并制備，裝置如圖所示（均為石墨電極，假設各裝置在工作過程中溶液體積不變）.
（1）工作時，甲裝置電極為 （填“正”“負”“陽”或“陰”）極，電極反應式為 。
（2）工作時，乙裝置中向 （填“”或“Ag”）極移動.
（3）若乙裝置中溶液體積為400mL，當電極質量增加4.32g時，溶液pO約為 。若將乙裝置中兩電極調換，一段時間后，溶液濃度將 （填“增小”“減小”或“不變”）.
（4）丙裝置中K、M、L為離子交換膜，其中M膜是 （填“陽離子”“陰離子”或“質子”）交換膜.
（5）若甲裝置電極上消耗標準狀況下2.24L的，理論上丙裝置陽極室溶液質量減少 g.
【答案】（1）負
（2）
（3）1 不變
（4）陽離子
（5）22.2
【分析】甲為N2O4燃料電池，通燃料N2O4的為負極，通氯氣的為正極，乙為電解池，C3為陽極，Ag為陰極，丙為電解池，C4為陽極，C5為陰極。
【解析】（1）甲為N2O4燃料電池，通燃料N2O4的為負極，電極反應式為：；
（2）乙為電解池，C3為陽極，Ag為陰極，溶液中陰離子向陽極C3移動；
（3）乙裝置為電解池，C3為陽極，Ag為陰極，電解池總反應式為：，溶液體積為400mL，當電極質量增加4.32g時，生成的n(ONO3)=0.04mol，，溶液pO約為1；將乙裝置中兩電極調換，陽極為活性陽極：Ag- e-= Ag+，陰極反應：Ag++e-= Ag，陰陽兩極得失電子相等，所以一段時間后，溶液濃度將不變；
（4）丙為電解池，C4為陽極，C5為陰極，陰極電極反應式為：，陰極生成帶負電荷的OO-，原料室中的Na+經過M膜移向陰極室，M膜是陽離子交換膜；
（5）甲為N2O4燃料電池，通氯氣的為正極，電極反應式為：，丙為電解池，C4為陽極，其電極反應式為：，陽極室中Ca2+移向產品室中，由電子得失守恒及電荷守恒，可以得出如下關系：，陽極室溶液質量減少為逸出的氯氣和移向產品室的Ca2+質量之和，甲裝置電極上消耗標準狀況下2.24L的即0.1mol，理論上丙裝置陽極室溶液質量減少為22.2g。
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