資源簡介

第2課時　電解原理的應用
新知探究(一)——電解飽和食鹽水
1.氯堿工業概念
習慣上把電解　　　　　　　的工業生產叫做氯堿工業。
2.原理
(1)通電前,氯化鈉溶液中含有的離子是　　　　　　　　　　。
通電時,移向陽極的離子是　　　　　　,移向陰極的離子是　　　　　　。
(2)陽極反應式為 　;
陰極反應式為 　;
因H+放電,促進了水的電離,使陰極區溶液顯堿性。
(3)電解的總反應式
化學方程式為 　;
離子方程式為 　。
3.氯堿工業生產流程
(1)離子交換膜電解槽
(2)離子交換膜的作用
只允許Na+等陽離子通過,不允許Cl-、OH-等陰離子及氣體分子通過,可以防止陰極產生的氫氣與陽極產生的氯氣混合發生爆炸,也能避免氯氣與陰極產生的氫氧化鈉溶液反應而影響氫氧化鈉溶液的產量和質量。
4.氯堿工業產品及其應用
(1)氯堿工業產品主要有NaOH、Cl2、H2、HCl、含氯漂白劑等。
(2)以電解飽和食鹽水為原理的氯堿工業產品在有機合成、造紙、玻璃、肥皂、紡織、印染、農藥、金屬冶煉等領域中應用廣泛。
[題點多維訓練]
1.用惰性電極通過陽離子交換膜電解飽和食鹽水時,下列說法錯誤的是 (　　)
A.電解過程中,Na+向陰極方向移動
B.電解一段時間后,陰極附近溶液的pH增大
C.電解池中的陽極發生反應的電極反應式為2Cl--2e-Cl2↑
D.電解過程中,陰極和陽極產生的氫氧化鈉和氯氣會反應生成次氯酸鈉
2.如圖是工業電解飽和食鹽水的裝置示意圖,下列有關說法中不正確的是 (　　)
A.裝置中出口①處的物質是氯氣,出口②處的物質是氫氣
B.該離子交換膜只能讓陽離子通過,不能讓陰離子通過
C.裝置中發生反應的離子方程式為2Cl-+2H+Cl2↑+H2↑
D.該裝置是將電能轉化為化學能
3.(2024·廣東卷)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.陽極反應:2Cl--2e-Cl2↑
B.陰極區溶液中OH-濃度逐漸升高
C.理論上每消耗1 mol Fe2O3,陽極室溶液減少213 g
D.理論上每消耗1 mol Fe2O3,陰極室物質最多增加138 g
新知探究(二)——電鍍　電冶金
1.電鍍
(1)電鍍的概念:利用　　　　原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他　　　　或　　　　的加工工藝。電鍍的主要目的是使金屬增強抗腐蝕能力,增加表面硬度和美觀。
(2)電鍍銅
實驗裝置(電鍍池)如圖所示
①銅片為　　　　金屬,與直流電源的　　　　相連,作陽極;
鐵件為　　　　金屬,與直流電源的　　　相連,作陰極;
硫酸銅溶液為　　　　　,含有鍍層金屬離子。
②陽極反應式為 　;
陰極反應式為 　。
③可觀察到的現象是鐵件表面鍍一層紅色的銅,銅片不斷溶解。
④硫酸銅溶液濃度　　　　。
(3)電鍍的特點:陽極參與電極反應,電鍍過程中相關離子的濃度、溶液pH等保持不變。
2.電解精煉銅
(1)粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質,常用電解的方法進行精煉。電解池的構成是用粗銅作陽極,用　　　　作陰極,用　　　　　　　作電解質溶液。
(2)陽極反應式為　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　、　　　　　　　　　等;陰極反應式為　　　　　　　　　　。
(3)電解精煉銅的原理:粗銅中比銅活潑的金屬鋅、鐵等,失去電子形成陽離子而溶解(殘留在溶液中);比銅不活潑的金屬　　　　　　等,以金屬單質的形式沉積在電解槽的底部(形成陽極泥);粗銅中的銅在純銅上析出。
3.電冶金
(1)金屬冶煉就是使礦石中的　　　　　　獲得電子變成金屬單質的過程,從它們的化合物中　　　　出來。如Mn++ne-M。
(2)電解法用于冶煉較活潑的金屬(如鈣、鈉、鎂、鋁等)。
如:電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉:
陽極反應式為 　;
陰極反應式為 　;
總反應式為2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。
應用化學　
鋁雖然儲藏量比鐵多,但是,人們煉鋁比煉鐵晚得多。這是因為鋁的化學性質比鐵活潑,不易還原,因此從礦石中冶煉鋁也就比較困難。這樣,鋁一向被稱為“年輕的金屬”。Al(OH)3經過一系列反應可獲得粗鋁,利用熔融狀態下物質密度不同,通過三層液電解精煉法可由粗鋁獲得高純鋁(裝置如圖所示)。
1.該裝置工作時,電極A是電解池的陰極還是陽極
2.熔融粗鋁時加入銅的作用是什么
[題點多維訓練]
1.若要在銅片上鍍銀時,下列敘述中錯誤的是 (　　)
①將銅片接在電源的正極上?、趯y片接在電源的正極上?、墼阢~片上發生的反應是Ag++e-Ag?、茉阢y片上發生的反應是2H2O-4e-O2↑+4H+　⑤可用CuSO4溶液作電解質溶液　⑥可用AgNO3溶液作電解質溶液
A.①③⑥ B.②③⑥
C.①④⑤ D.②③④⑥
2.利用如圖所示裝置,當X、Y選用不同材料時,可將電解原理廣泛用于工業生產。
下列說法中不正確的是 (　　)
A.氯堿工業中,X、Y均為石墨,Y附近能得到氫氧化鈉
B.銅的精煉中,X是純銅,Y是粗銅,Z是CuSO4
C.電鍍工業中,Y是待鍍金屬, X是鍍層金屬
D.若用惰性電極電解飽和食鹽水,兩極得到氣體在相同狀況下體積之比為1∶1
3.海水提鎂的最后一步是將氯化鎂電解獲取金屬鎂,下列有關該電解過程的敘述正確的是 (　　)
A.兩個電極必須都用惰性電極
B.陽極可以用金屬電極,陰極必須是惰性電極
C.電解熔融狀態的氯化鎂
D.電解氯化鎂的水溶液
4.(2025·深圳高二檢測)分別以ZrO2、石墨為電極,以熔融CaCl2為電解質,采用熔鹽電脫氧法電解制備金屬Zr。下列說法不正確的是 (　　)
A.石墨電極接電源正極
B.陰極有O2生成
C.O2-向石墨電極遷移
D.Zr4+優先于Ca2+在陰極被還原
第2課時　電解原理的應用
新知探究(一)
1.飽和食鹽水
2.(1)Na+、Cl-、H+、OH-　Cl-、OH-　Na+、H+
(2)2Cl--2e-Cl2↑　2H2O+2e-H2↑+2OH-
(3)2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH
2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-
[題點多維訓練]
1.選D 　電解過程中,陽離子移向陰極,A正確;電解時陰極電極反應式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,陰極附近溶液的pH增大,B正確;陽極發生反應的電極反應式為2Cl--2e-Cl2↑,C正確;陽離子交換膜只允許陽離子通過,可以避免在陰極生成的氫氧化鈉和在陽極生成的氯氣反應,D錯誤。
2.選C　由圖知①處為電解池陽極產生氯氣,②處為電解池陰極產生氫氣,A對;該離子交換膜只能讓陽離子通過,不能讓陰離子通過,能防止氯氣與堿反應,且在陰極區得到濃度較高的燒堿溶液,B對;電解飽和食鹽水有燒堿生成且H2O應寫化學式,C錯;該電解裝置是將電能轉化為化學能的裝置,D對。
3.選C　右側溶液為飽和食鹽水,右側電極產生氣體,則右側電極為陽極,Cl-放電產生氯氣,電極反應為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,電極反應為Fe2O3+6e-+3H2O2Fe+6OH-;中間為陽離子交換膜,Na+由陽極向陰極移動。由分析可知,A、B正確。由分析可知,理論上每消耗1 mol Fe2O3,轉移6 mol電子,產生3 mol Cl2,同時有6 mol Na+由陽極轉移至陰極,則陽極室溶液減少3×71 g+6×23 g=351 g,陰極室物質最多增加6×23 g=138 g,C錯誤,D正確。
新知探究(二)
1.(1)電解　金屬　合金　(2)①鍍層　正極　待鍍　負極　電鍍液?、贑u-2e-Cu2+　Cu2++2e-Cu　④不變
2.(1)純銅　硫酸銅溶液　(2)Cu-2e-Cu2+　Zn-2e-Zn2+　Fe-2e-Fe2+　Cu2++2e-Cu　(3)銀、金
3.(1)金屬離子　還原
(2)2Cl--2e-Cl2↑　Na++e-Na
[應用化學]
1.提示:粗鋁作陽極,失電子發生氧化反應,高純鋁作陰極,鋁離子得到電子發生還原反應,A為電解池陰極,B為電解池陽極。
2.提示:利用熔融狀態下物質密度不同,通過三層液電解精煉法可由粗鋁獲得高純鋁,熔融粗鋁時加入銅的作用是增大陽極熔融物的密度。
[題點多維訓練]
1.選C 　根據電鍍原理,若在銅片上鍍銀時,銅作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;銀作電解池的陽極和電源正極相連,銀失電子發生氧化反應生成銀離子;電解質溶液為硝酸銀溶液。銅片應接在電源的負極上,故①錯誤;銀片應接在電源的正極上,故②正確;銅片上發生的反應是Ag++e-Ag,故③正確;銀片上發生的反應是Ag-e-Ag+,故④錯誤;用硫酸銅溶液作電鍍液,陰極析出銅,故⑤錯誤;應用硝酸銀溶液作電鍍液,故⑥正確。
2.選B　圖示裝置為電解池,X為陽極,發生氧化反應,Y為陰極,發生還原反應,據此分析判斷。氯堿工業中,用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液,陰極附近得到氫氧化鈉,即Y附近能得到氫氧化鈉,故A正確;銅的精煉中,粗銅作陽極X,純銅作陰極Y,硫酸銅溶液作電解質溶液,故B錯誤;電鍍工業中,待鍍金屬作陰極,鍍層金屬作陽極,因此Y是待鍍金屬,X是鍍層金屬,故C正確;若用惰性電極電解飽和食鹽水,兩極得到氣體物質的量之比為1∶1,所以兩極得到氣體在相同狀況下體積之比為1∶1,故D正確。
3.選C 　電解氯化鎂獲取金屬鎂,也就是說鎂離子需要得電子,如果在水溶液中,水電離的氫離子會優先得電子,因此只能電解熔融狀態的氯化鎂;在陰極發生的是鎂離子得電子的反應,對電極材料沒有要求,在陽極上發生失電子的反應,如果使用活潑性電極,電極材料會優先失電子,所以陽極必須用惰性電極。
4.選B　由于制備金屬Zr,Zr的化合價降低,ZrO2電極為陰極,石墨電極為陽極,接電源正極,故A正確;陽極有O2生成,故B錯誤;O2-向石墨電極,即向陽極遷移,故C正確;根據題意可知,Zr4+優先于Ca2+在陰極被還原,故D正確。
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第2課時　電解原理的應用
新知探究(一) 電解飽和食鹽水
新知探究(二) 電鍍　電冶金
課時跟蹤檢測
目錄
新知探究(一) 電解飽和食鹽水
1.氯堿工業概念
習慣上把電解 的工業生產叫做氯堿工業。
2.原理
(1)通電前，氯化鈉溶液中含有的離子是 。
通電時，移向陽極的離子是 ，移向陰極的離子是 。
飽和食鹽水
Na+、Cl-、H+、OH-
Cl-、OH-
Na+、H+
(2)陽極反應式為 ；
陰極反應式為 ；
因H+放電，促進了水的電離，使陰極區溶液顯堿性。
(3)電解的總反應式
化學方程式為 ；
離子方程式為 。
2Cl--2e-==Cl2↑
2H2O+2e-==H2↑+2OH-
2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH
2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-
3.氯堿工業生產流程
(1)離子交換膜電解槽
(2)離子交換膜的作用
只允許Na+等陽離子通過，不允許Cl-、OH-等陰離子及氣體分子通過，可以防止陰極產生的氫氣與陽極產生的氯氣混合發生爆炸，也能避免氯氣與陰極產生的氫氧化鈉溶液反應而影響氫氧化鈉溶液的產量和質量。
4.氯堿工業產品及其應用
(1)氯堿工業產品主要有NaOH、Cl2、H2、HCl、含氯漂白劑等。
(2)以電解飽和食鹽水為原理的氯堿工業產品在有機合成、造紙、玻璃、肥皂、紡織、印染、農藥、金屬冶煉等領域中應用廣泛。
[題點多維訓練]
√
1.用惰性電極通過陽離子交換膜電解飽和食鹽水時，下列說法錯誤的是 (　　)
A.電解過程中，Na+向陰極方向移動
B.電解一段時間后，陰極附近溶液的pH增大
C.電解池中的陽極發生反應的電極反應式為2Cl--2e-==Cl2↑
D.電解過程中，陰極和陽極產生的氫氧化鈉和氯氣會反應生成次氯酸鈉
解析:電解過程中，陽離子移向陰極，A正確；電解時陰極電極反應式為2H2O+2e-==2OH-+H2↑，陰極附近溶液的pH增大，B正確；陽極發生反應的電極反應式為2Cl--2e-==Cl2↑，C正確；陽離子交換膜只允許陽離子通過，可以避免在陰極生成的氫氧化鈉和在陽極生成的氯氣反應，D錯誤。
√
2.如圖是工業電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列有關說法中不正確的是 (　　)
A.裝置中出口①處的物質是氯氣，出口②處的物質是氫氣
B.該離子交換膜只能讓陽離子通過，不能讓陰離子通過
C.裝置中發生反應的離子方程式為2Cl-+2H+ Cl2↑+H2↑
D.該裝置是將電能轉化為化學能
解析:由圖知①處為電解池陽極產生氯氣，②處為電解池陰極產生氫氣，A對；該離子交換膜只能讓陽離子通過，不能讓陰離子通過，能防止氯氣與堿反應，且在陰極區得到濃度較高的燒堿溶液，B對；電解飽和食鹽水有燒堿生成且H2O應寫化學式，C錯；該電解裝置是將電能轉化為化學能的裝置，D對。
3.(2024·廣東卷)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.陽極反應:2Cl--2e-==Cl2↑
B.陰極區溶液中OH-濃度逐漸升高
C.理論上每消耗1 mol Fe2O3，陽極室溶液減少213 g
D.理論上每消耗1 mol Fe2O3，陰極室物質最多增加138 g
√
解析:右側溶液為飽和食鹽水，右側電極產生氣體，則右側電極為陽極，Cl-放電產生氯氣，電極反應為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，電極反應為Fe2O3+6e-+3H2O==2Fe+6OH-；中間為陽離子交換膜，Na+由陽極向陰極移動。由分析可知，A、B正確。由分析可知，理論上每消耗1 mol Fe2O3，轉移6 mol電子，產生3 mol Cl2，同時有6 mol Na+由陽極轉移至陰極，則陽極室溶液減少3×71 g+6×23 g=351 g，陰極室物質最多增加6×23 g=138 g，C錯誤，D正確。
新知探究(二) 電鍍　電冶金
1.電鍍
(1)電鍍的概念：利用_____原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他_____或_____的加工工藝。電鍍的主要目的是使金屬增強抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。
(2)電鍍銅
實驗裝置(電鍍池)如圖所示
①銅片為_____金屬，與直流電源的_____相連，作陽極;
鐵件為_____金屬，與直流電源的______相連，作陰極;
硫酸銅溶液為________，含有鍍層金屬離子。
電解
金屬
合金
鍍層
正極
待鍍
負極
電鍍液
②陽極反應式為_______________;
陰極反應式為__________________。
③可觀察到的現象是鐵件表面鍍一層紅色的銅，銅片不斷溶解。
④硫酸銅溶液濃度______。
(3)電鍍的特點：陽極參與電極反應，電鍍過程中相關離子的濃度、溶液pH等保持不變。
Cu-2e-===Cu2+
Cu2++2e-===Cu
不變
2.電解精煉銅
(1)粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質，常用電解的方法進行精煉。電解池的構成是用粗銅作陽極，用_____作陰極，用___________作電解質溶液。
(2)陽極反應式為______________、______________ 、 _______________等;陰極反應式為_______________。
(3)電解精煉銅的原理：粗銅中比銅活潑的金屬鋅、鐵等，失去電子形成陽離子而溶解(殘留在溶液中);比銅不活潑的金屬________等，以金屬單質的形式沉積在電解槽的底部(形成陽極泥);粗銅中的銅在純銅上析出。
純銅
硫酸銅溶液
Cu-2e-===Cu2+
Cu2++2e-===Cu
銀、金
Zn-2e-===Zn2+
Fe-2e-===Fe2+
3.電冶金
(1)金屬冶煉就是使礦石中的__________獲得電子變成金屬單質的過程，從它們的化合物中_____出來。如Mn++ne-===M。
(2)電解法用于冶煉較活潑的金屬(如鈣、鈉、鎂、鋁等)。
如：電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉：
陽極反應式為_______________;
陰極反應式為_____________;
總反應式為2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑。
金屬離子
還原
2Cl--2e-===Cl2↑
Na++e-===Na
應用化學
鋁雖然儲藏量比鐵多，但是，人們煉鋁比煉鐵晚得多。這是因為鋁的化學性質比鐵活潑，不易還原，因此從礦石中冶煉鋁也就比較困難。這樣，鋁一向被稱為“年輕的金屬”。Al(OH)3經過一系列反應可獲得粗鋁，利用熔融狀態下物質密度不同，通過三層液電解精煉法可由粗鋁獲得高純鋁(裝置如圖所示)。
1.該裝置工作時，電極A是電解池的陰極還是陽極
提示:粗鋁作陽極，失電子發生氧化反應，高純鋁作陰極，鋁離子得到電子發生還原反應，A為電解池陰極，B為電解池陽極。
2.熔融粗鋁時加入銅的作用是什么
提示:利用熔融狀態下物質密度不同，通過三層液電解精煉法可由粗鋁獲得高純鋁，熔融粗鋁時加入銅的作用是增大陽極熔融物的密度。
[題點多維訓練]
√
1.若要在銅片上鍍銀時，下列敘述中錯誤的是 (　　)
①將銅片接在電源的正極上?、趯y片接在電源的正極上?、墼阢~片上發生的反應是Ag++e-==Ag?、茉阢y片上發生的反應是2H2O-4e-==O2↑+4H+?、菘捎肅uSO4溶液作電解質溶液?、蘅捎肁gNO3溶液作電解質溶液
A.①③⑥ B.②③⑥
C.①④⑤ D.②③④⑥
解析:根據電鍍原理，若在銅片上鍍銀時，銅作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；銀作電解池的陽極和電源正極相連，銀失電子發生氧化反應生成銀離子；電解質溶液為硝酸銀溶液。銅片應接在電源的負極上，故①錯誤；銀片應接在電源的正極上，故②正確；銅片上發生的反應是Ag++e-==Ag，故③正確；銀片上發生的反應是Ag-e-==Ag+，故④錯誤；用硫酸銅溶液作電鍍液，陰極析出銅，故⑤錯誤；應用硝酸銀溶液作電鍍液，故⑥正確。
√
2.利用如圖所示裝置，當X、Y選用不同材料時，可將電解原理廣泛用于工業生產。
下列說法中不正確的是(　　)
A.氯堿工業中，X、Y均為石墨，Y附近能得到氫氧化鈉
B.銅的精煉中，X是純銅，Y是粗銅，Z是CuSO4
C.電鍍工業中，Y是待鍍金屬， X是鍍層金屬
D.若用惰性電極電解飽和食鹽水，兩極得到氣體在相同狀況下體積之比為1∶1
解析:圖示裝置為電解池，X為陽極，發生氧化反應，Y為陰極，發生還原反應，據此分析判斷。氯堿工業中，用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，陰極附近得到氫氧化鈉，即Y附近能得到氫氧化鈉，故A正確；銅的精煉中，粗銅作陽極X，純銅作陰極Y，硫酸銅溶液作電解質溶液，故B錯誤；電鍍工業中，待鍍金屬作陰極，鍍層金屬作陽極，因此Y是待鍍金屬，X是鍍層金屬，故C正確；若用惰性電極電解飽和食鹽水，兩極得到氣體物質的量之比為1∶1，所以兩極得到氣體在相同狀況下體積之比為1∶1，故D正確。
√
3.海水提鎂的最后一步是將氯化鎂電解獲取金屬鎂，下列有關該電解過程的敘述正確的是 (　　)
A.兩個電極必須都用惰性電極
B.陽極可以用金屬電極，陰極必須是惰性電極
C.電解熔融狀態的氯化鎂
D.電解氯化鎂的水溶液
解析:電解氯化鎂獲取金屬鎂，也就是說鎂離子需要得電子，如果在水溶液中，水電離的氫離子會優先得電子，因此只能電解熔融狀態的氯化鎂；在陰極發生的是鎂離子得電子的反應，對電極材料沒有要求，在陽極上發生失電子的反應，如果使用活潑性電極，電極材料會優先失電子，所以陽極必須用惰性電極。
√
4.(2025·深圳高二檢測)分別以ZrO2、石墨為電極，以熔融CaCl2為電解質，采用熔鹽電脫氧法電解制備金屬Zr。下列說法不正確的是 (　　)
A.石墨電極接電源正極
B.陰極有O2生成
C.O2-向石墨電極遷移
D.Zr4+優先于Ca2+在陰極被還原
解析:由于制備金屬Zr，Zr的化合價降低，ZrO2電極為陰極，石墨電極為陽極，接電源正極，故A正確；陽極有O2生成，故B錯誤；O2-向石墨電極，即向陽極遷移，故C正確；根據題意可知，Zr4+優先于Ca2+在陰極被還原，故D正確。
課時跟蹤檢測
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
√
12
一、選擇題
1.工業上電解熔融NaCl與電解食鹽水都能直接得到的物質是(　　)
A.Na B.NaOH C.H2 D.Cl2
解析:電解熔融氯化鈉生成氯氣和鈉，化學方程式為2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑；電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，化學方程式為2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑；所以二者都能得到的為Cl2。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
2.(2025·遼寧大連高二檢測)下列說法錯誤的是 (　　)
A.電鍍時，鍍層金屬作陽極，待鍍金屬作陰極
B.電解精煉銅時，陽極減少的質量與陰極增加的質量相等
C.工業上用石墨電極電解熔融Al2O3冶煉鋁時，陽極材料因被氧氣氧化需定期更換
D.用惰性電極分別電解稀硫酸和Cu(NO3)2溶液，一段時間后溶液的pH均減小
解析:電鍍時，鍍層金屬作陽極，鍍件(待鍍金屬)作陰極，故A正確；電解精煉銅時，粗銅作陽極，銅以及比銅活潑的多種金屬放電，精銅作陰極，銅離子得電子生成銅，故陽極減少的質量與陰極增加的質量不相等，故B錯誤；工業上用石墨電極電解熔融Al2O3冶煉鋁時，陽極產生氧氣氧化石墨，陽極材料需定期更換，故C正確；用惰性電極電解稀硫酸，實質是電解水，硫酸濃度增大，溶液pH減小，用惰性電極電解Cu(NO3)2溶液，反應生成硝酸，溶液pH減小，故D正確。
√
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2
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3
3.電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質的粗銅提純，下列敘述中正確的是 (　　)
A.電解時以精銅作陽極
B.電解時，相同電量條件下，陽極減輕Cu的質量等于陰極增重銅的質量
C.粗銅連接電源的負極，其電極反應為Cu-2e-==Cu2+
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
解析:粗銅作陽極，精銅作陰極，故A錯誤；陽極減輕Cu的質量不等于陰極增重銅的質量，故B錯誤；粗銅連接電源正極，作陽極，陽極上主要電極反應為Cu-2e-==Cu2+，故C錯誤；陽極發生反應有Cu-2e-==Cu2+、Fe-2e-==Fe2+、Zn-2e-==Zn2+，活潑性比Cu弱的金屬Ag、Pt等在電解槽底部會形成陽極泥，故D正確。
√
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2
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6
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11
12
13
3
4.以熔融鹽為電解液，以含Cu和Mg等的鋁合金廢料為陽極進行電解，實現Al的再生。下列敘述正確的是 (　　)
A.陰極上Al被氧化
B.陽極和陰極的質量變化相等
C.陽極發生反應之一:Al-3e-==Al3+
D.在電解槽底部產生含Mg的陽極泥
解析:電解實現Al的再生，則陰極Al3+得到電子被還原，故A錯誤；陽極鎂、鋁失電子生成離子，陰極鋁離子得電子生成鋁，兩極質量變化不相等，故B錯誤；陽極上比鋁活潑的金屬失電子生成離子，陽極電極反應式為Mg-2e-==Mg2+，Al-3e-==Al3+，故C正確；電解過程中沒有鋁活潑的金屬形成陽極泥，則在電解槽底部產生含Cu的陽極泥，故D錯誤。
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5.(2025·廈門高二檢測)電解熔融氯化鈉和氯化鈣混合鹽制備金屬鈉的裝置(剖面側視圖)如圖所示。陽極為石墨，陰極為鐵環，兩極用隔膜隔開。氯氣從陽極上方的抽氣泵抽出，液態金屬鈉經鐵管流入收集器。下列敘述正確的是 (　　)
A.為增強導電性，可將石墨更換為銅棒作陽極
B.金屬鈉的密度小于熔融混合鹽的密度，電解得到的鈉在上層
C.隔膜為陽離子交換膜，防止生成的氯氣和鈉重新生成氯化鈉
D.電解時陰極的電極反應為Na++e-==Na，發生氧化反應，陰極上可能生成少量鈣單質
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解析:銅作陽極自身失電子生成銅離子，故A錯誤；由圖可知，Na在上部收集，故鈉的密度小于熔融混合鹽的密度，故B正確；由圖可知，氯離子透過交換膜向陽極遷移，故隔膜為陰離子交換膜，故C錯誤；鐵環陰極發生電極反應為Na++e-==Na，發生還原反應，故D錯誤。
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6.利用如圖所示裝置可以在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關說法正確的是 (　　)
A.通電后，Ag+向陽極移動
B.銀片與電源負極相連
C.該電解池的陰極反應可表示為Ag++e-==Ag
D.當電鍍一段時間后，將電源反接，銅牌可恢復如初
解析:銅牌上鍍銀，銀片為陽極，Ag+向陰極移動，陰極反應為Ag++e-==Ag。由于實驗中鍍層不可能非常均勻致密，所以將電源反接，陽極上Cu、Ag均會溶解，銅牌不可能恢復如初。
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7.(2025·亳州高二期中)工業上以含SnSiF6、H2SiF6、H2SO4的混合液作電解液，以含Fe、Zn、Pb、C等雜質的粗錫為陽極進行電解，可得到精錫。下列說法錯誤的是 (　　)
A.陰極發生的反應為Sn2++2e-==Sn
B.電解一段時間，溶液中溶質的濃度不變
C.在電解槽底部產生含Pb的陽極泥
D.當陰極質量增加11.9 g，電路中通過電子為0.2 mol
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解析:陰極應該發生得電子的還原反應，電極反應為Sn2++2e-==Sn，故A正確；陽極雜質參與反應，由電子守恒分析可知，電解一段時間溶液中Sn2+濃度減小，故B錯誤；陽極材料中Pb和C比錫不活潑，不參與氧化反應，在電解槽底部可形成陽極泥，故C正確；當陰極質量增加11.9 g，Sn物質的量n==
0.1 mol，Sn2++2e-==Sn，電路中通過電子為0.2 mol，故D正確。
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8.用如圖所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時，控制溶液pH為9~10，CN-與陽極產生的ClO-反應生成無污染的氣體，下列說法不正確的是 (　　)
A.用石墨作陽極，鐵作陰極
B.除去CN-的反應為2CN-+5ClO-+2H+==N2↑+2CO2↑+ 5Cl-+ H2O
C.陽極的電極反應為Cl-+2OH--2e-==ClO-+H2O
D.陰極的電極反應式為2H2O +2e-==H2↑+2OH-
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解析:根據已知信息可知，陽極上Cl-失電子生成ClO-，鐵不能作陽極，否則陽極反應為鐵失電子發生氧化反應，得不到ClO-，故用石墨作陽極，鐵作陰極，A正確；陽極產生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體，兩種氣體為二氧化碳和氮氣，該反應在堿性條件下進行，離子方程式為2CN-+5ClO-+H2O==N2↑+
2CO2↑+5Cl-+2OH-，B錯誤；陽極上Cl-失電子生成ClO-，電極反應為Cl-+2OH--2e-==ClO-+H2O，C正確；電解質溶液呈堿性，則陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應為2H2O+2e-==H2↑+2OH-，D正確。
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9.研究發現，可以用石墨作陽極、鈦網作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質，利用圖示裝置獲得金屬鈣，并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。下列說法不正確的是 (　　)
A.由TiO2制得1 mol金屬Ti，理論上外電路轉移4 mol電子
B.陽極的電極反應式為2O2--4e-==O2↑
C.在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量不會減少
D.裝置中石墨電極材料需要定期更換
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解析:鈣還原二氧化鈦反應的化學方程式為2Ca+TiO2 Ti+2CaO，由TiO2制得1 mol金屬Ti，消耗2 mol Ca，電解池中陰極反應式為Ca2++2e-==Ca，則生成2 mol Ca外電路中轉移4 mol電子，故A正確；陽極上電極反應式為C+2O2--4e-==CO2↑，故B錯誤；電解池總反應為2CaO+C 2Ca+CO2↑，制備金屬鈦的反應為2Ca+TiO2 Ti+2CaO，所以在制備金屬Ti前后，CaO的總量不會減少，故C正確；陽極上電極反應式為C+2O2--4e-==CO2↑，石墨不斷被消耗，裝置中石墨電極材料需要定期更換，故D正確。
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10.(2024·湖南卷)在KOH水溶液中，電化學方法合成高能物質K4C6N16時，伴隨少量O2生成，電解原理如圖所示，下列說法正確的是 (　　)
A.電解時，OH-向Ni電極移動
B.生成C6的電極反應:2C3N8H4+8OH--4e-==C6+8H2O
C.電解一段時間后，溶液pH升高
D.每生成1 mol H2的同時，生成0.5 mol K4C6N16
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解析:由題圖可知，Ni電極產生氫氣，作陰極，發生還原反應，電解質溶液為KOH水溶液，則電極反應為2H2O+2e-==H2↑+2OH-；Pt電極C3N8H4失去電子生成C6，作陽極，電極反應為2C3N8H4+8OH--4e-==C6+8H2O，同時，Pt電極還伴隨少量O2生成，電極反應為4OH--4e-==O2↑+2H2O。由分析可知，Ni電極為陰極，Pt電極為陽極，電解過程中，陰離子向陽極移動，即OH-向Pt電極移動，A錯誤。由分析可知，Pt電極上C3N8H4失去電子生成C6，電解質溶液為KOH水溶液，B正確。由分析可知，電解過程中發生的總反應主要為2C3N8H4+4OH-==C6+4H2O+2H2↑，反應消耗OH-，生成H2O，電解一段時間后，溶液pH降低，C錯誤。根據電解總反應可知，每生成1 mol H2，生成0.5 mol K4C6N16，但Pt電極上伴隨少量O2生成，發生電極反應:4OH--4e-==O2↑+2H2O，則生成1 mol H2時得到的部分電子由OH-放電產生O2提供，所以生成K4C6N16小于0.5 mol，D錯誤。
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11.水產養殖戶常用電解法凈化魚池中的水，其工作原理如圖所示。下列說法中正確的是 (　　)
A.X極是電源的負極，發生氧化反應
B.工作過程中陰極區溶液的pH逐漸減小
C.當電路中轉移10 mol e-時，Ⅱ極上產生22.4 L N2
D.Ⅰ極上的電極反應式:C6H12O6-24e-+6H2O==6CO2↑+24H+
解析:X極連接的電極上，在微生物作用下，C6H12O6失電子發生氧化反應生成CO2，為電解池的陽極，則X極是電源的正極，A錯誤，D正確；B項，Ⅱ極為電解池的陰極，在微生物作用下，硝酸根離子在陰極上得電子發生還原反應生成了氮氣，電極反應式為2N+10e-+12H+==N2↑+6H2O，反應消耗H+，陰極區溶液的pH逐漸增大，錯誤；C項，未明確是否為標準狀況，無法計算Ⅱ極上產生N2的體積，錯誤。
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12.(2024·山東卷)以不同材料修飾的Pt為電極，一定濃度的NaBr溶液為電解液，采用電解和催化相結合的循環方式，可實現高效制H2和O2，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是 (　　)
A.電極a連接電源負極
B.加入Y的目的是補充NaBr
C.電解總反應式為Br-+3H2O Br+3H2↑
D.催化階段反應產物物質的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2
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解析:電極b上Br-發生失電子的氧化反應轉化成Br，電極b為陽極，電極反應為Br--6e-+3H2O==Br+6H+；則電極a為陰極，電極a的電極反應為6H++6e-==3H2↑；電解總反應式為Br-+3H2O Br+3H2↑；催化循環階段Br被還原成Br-循環使用、同時生成O2，實現高效制H2和O2，即Z為O2。根據分析，電極a為陰極，連接電源負極，A項正確。根據分析電解過程中消耗H2O和Br-，而催化階段Br被還原成Br-循環使用，故加入Y的目的是補充H2O，維持NaBr溶液為一定濃度，B項錯誤。根據分析電解總反應式為Br-+3H2O Br+3H2↑，C項正確。催化階段，Br元素的化合價由+5價降至-1價，生成1 mol Br-得到6 mol電子，O元素的化合價由-2價升至0價，生成1 mol O2失去4 mol電子，根據得失電子守恒，反應產物物質的量之比n(O2)∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D項正確。
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二、非選擇題
13.(10分)電解原理在化學工業中有廣泛應用。
如圖表示電解池裝置，其中a為電解質溶液，X、Y是兩塊電極板，
通過導線與直流電源相連?；卮鹨韵聠栴}:
(1)X的電極名稱是　　　(填“陽極”或“陰極”)。
解析:電解池中與電源負極相連的為陰極，與電源正極相連的為陽極，X與電源負極連接作電解池的陰極；
陰極
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13.(10分)電解原理在化學工業中有廣泛應用。
如圖表示電解池裝置，其中a為電解質溶液，X、Y是兩塊電極板，
通過導線與直流電源相連。回答以下問題:
(2)若X、Y都是惰性電極。a是飽和食鹽水。實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞溶液，一段時間后，Y極上的電極反應式為 　 。
解析:若X、Y都是惰性電極，a是飽和食鹽水，陽極上是氯離子失電子生成氯氣，電極反應式為2Cl--2e-==Cl2↑，陰極上是溶液中氫離子得到電子生成氫氣，溶液中水的電離平衡正向進行氫氧根離子濃度增大，溶液顯堿性遇到酚酞變紅；
2Cl--2e-==Cl2↑
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13.(10分)電解原理在化學工業中有廣泛應用。
如圖表示電解池裝置，其中a為電解質溶液，X、Y是兩塊電極板，
通過導線與直流電源相連?；卮鹨韵聠栴}:
(3)若X、Y都是惰性電極，a是CuSO4溶液，電解一段時間后，陰極無氣體放出，陽極上產生氣體的體積為0.224 L(標準狀況下)，則陰極上析出金屬的質量為　　　 g。
解析:若X、Y都是惰性電極，a是CuSO4溶液，陽極是氫氧根離子失電子生成氧氣，陽極電極反應為2H2O-4e-==O2↑+4H+，陰極銅離子得到電子生成銅，陰極電極反應為Cu2++2e-==Cu，依據電子守恒得到2Cu~O2~4e-，因陽極上產生氣體氧氣在標準狀況的體積為0.224 L，則其物質的量為0.01 mol，則依據關系式可知，陰極上析出金屬銅的物質的量為0.02 mol，其質量=0.02 mol×64 g·mol-1=1.28 g；
1.28
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13.(10分)電解原理在化學工業中有廣泛應用。
如圖表示電解池裝置，其中a為電解質溶液，X、Y是兩塊電極板，
通過導線與直流電源相連?；卮鹨韵聠栴}:
(4)若要用該裝置電解精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則Y電極的材料是 　 。
解析:電解精煉粗銅時粗銅作陽極，精銅作陰極，電解液a選用CuSO4溶液，X為陰極材料是純銅(或精銅)，Y電極是陽極，材料是粗銅；
粗銅
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13.(10分)電解原理在化學工業中有廣泛應用。
如圖表示電解池裝置，其中a為電解質溶液，X、Y是兩塊電極板，
通過導線與直流電源相連。回答以下問題:
(5)若要用電鍍的方法在鐵表面鍍一層金屬銀，應該選擇的方案是
______(填字母)。
方案 X Y a溶液
A 銀 石墨 AgNO3
B 銀 鐵 AgNO3
C 鐵 銀 Fe(NO3)3
D 鐵 銀 AgNO3
解析:電鍍原理是鍍層金屬作陽極，即銀作陽極，待鍍金屬作陰極，即鐵作陰極，電解質溶液中含鍍層離子，即電解質溶液為硝酸銀溶液，D正確。
D課時跟蹤檢測(三十二)　電解原理的應用
一、選擇題
1.工業上電解熔融NaCl與電解食鹽水都能直接得到的物質是 (　　)
A.Na B.NaOH C.H2 D.Cl2
2.(2025·遼寧大連高二檢測)下列說法錯誤的是 (　　)
A.電鍍時,鍍層金屬作陽極,待鍍金屬作陰極
B.電解精煉銅時,陽極減少的質量與陰極增加的質量相等
C.工業上用石墨電極電解熔融Al2O3冶煉鋁時,陽極材料因被氧氣氧化需定期更換
D.用惰性電極分別電解稀硫酸和Cu(NO3)2溶液,一段時間后溶液的pH均減小
3.電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質的粗銅提純,下列敘述中正確的是 (　　)
A.電解時以精銅作陽極
B.電解時,相同電量條件下,陽極減輕Cu的質量等于陰極增重銅的質量
C.粗銅連接電源的負極,其電極反應為Cu-2e-Cu2+
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
4.以熔融鹽為電解液,以含Cu和Mg等的鋁合金廢料為陽極進行電解,實現Al的再生。下列敘述正確的是 (　　)
A.陰極上Al被氧化
B.陽極和陰極的質量變化相等
C.陽極發生反應之一:Al-3e-Al3+
D.在電解槽底部產生含Mg的陽極泥
5.(2025·廈門高二檢測)電解熔融氯化鈉和氯化鈣混合鹽制備金屬鈉的裝置(剖面側視圖)如圖所示。陽極為石墨,陰極為鐵環,兩極用隔膜隔開。氯氣從陽極上方的抽氣泵抽出,液態金屬鈉經鐵管流入收集器。下列敘述正確的是 (　　)
A.為增強導電性,可將石墨更換為銅棒作陽極
B.金屬鈉的密度小于熔融混合鹽的密度,電解得到的鈉在上層
C.隔膜為陽離子交換膜,防止生成的氯氣和鈉重新生成氯化鈉
D.電解時陰極的電極反應為Na++e-Na,發生氧化反應,陰極上可能生成少量鈣單質
6.利用如圖所示裝置可以在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關說法正
確的是 (　　)
A.通電后,Ag+向陽極移動
B.銀片與電源負極相連
C.該電解池的陰極反應可表示為Ag++e-Ag
D.當電鍍一段時間后,將電源反接,銅牌可恢復如初
7.(2025·亳州高二期中)工業上以含SnSiF6、H2SiF6、H2SO4的混合液作電解液,以含Fe、Zn、Pb、C等雜質的粗錫為陽極進行電解,可得到精錫。下列說法錯誤的是 (　　)
A.陰極發生的反應為Sn2++2e-Sn
B.電解一段時間,溶液中溶質的濃度不變
C.在電解槽底部產生含Pb的陽極泥
D.當陰極質量增加11.9 g,電路中通過電子為0.2 mol
8.用如圖所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時,控制溶
液pH為9~10,CN-與陽極產生的ClO-反應生成無污染的氣體,下列說法不正確的是 (　　)
A.用石墨作陽極,鐵作陰極
B.除去CN-的反應為2CN-+5ClO-+2H+N2↑+2CO2↑+ 5Cl-+ H2O
C.陽極的電極反應為Cl-+2OH--2e-ClO-+H2O
D.陰極的電極反應式為2H2O +2e-H2↑+2OH-
9.研究發現,可以用石墨作陽極、鈦網作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質,利用圖示裝置獲得金屬鈣,并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。下列說法不正確的是 (　　)
A.由TiO2制得1 mol金屬Ti,理論上外電路轉移4 mol電子
B.陽極的電極反應式為2O2--4e-O2↑
C.在制備金屬鈦前后,整套裝置中CaO的總量不會減少
D.裝置中石墨電極材料需要定期更換
10.(2024·湖南卷)在KOH水溶液中,電化學方法合成高能物質K4C6N16時,伴隨少量O2生成,電解原理如圖所示,下列說法正確的是 (　　)
A.電解時,OH-向Ni電極移動
B.生成C6的電極反應:2C3N8H4+8OH--4e-C6+8H2O
C.電解一段時間后,溶液pH升高
D.每生成1 mol H2的同時,生成0.5 mol K4C6N16
11.水產養殖戶常用電解法凈化魚池中的水,其工作原理如圖所示。下列說法中正確的是 (　　)
A.X極是電源的負極,發生氧化反應
B.工作過程中陰極區溶液的pH逐漸減小
C.當電路中轉移10 mol e-時,Ⅱ極上產生22.4 L N2
D.Ⅰ極上的電極反應式:C6H12O6-24e-+6H2O6CO2↑+24H+
12.(2024·山東卷)以不同材料修飾的Pt為電極,一定濃度的NaBr溶液為電解液,采用電解和催化相結合的循環方式,可實現高效制H2和O2,裝置如圖所示。下列說法錯誤的是 (　　)
A.電極a連接電源負極
B.加入Y的目的是補充NaBr
C.電解總反應式為Br-+3H2OBr+3H2↑
D.催化階段反應產物物質的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2
二、非選擇題
13.(10分)電解原理在化學工業中有廣泛應用。
如圖表示電解池裝置,其中a為電解質溶液,X、Y是兩塊電極板,通過導線與直流電源相連。回答以下問題:
(1)X的電極名稱是　　　　(填“陽極”或“陰極”)。
(2)若X、Y都是惰性電極。a是飽和食鹽水。實驗開始時,同時在兩邊各滴入幾滴酚酞溶液,一段時間后,Y極上的電極反應式為 　。
(3)若X、Y都是惰性電極,a是CuSO4溶液,電解一段時間后,陰極無氣體放出,陽極上產生氣體的體積為0.224 L(標準狀況下),則陰極上析出金屬的質量為　　　　 g。
(4)若要用該裝置電解精煉粗銅,電解液a選用CuSO4溶液,則Y電極的材料是 　。
(5)若要用電鍍的方法在鐵表面鍍一層金屬銀,應該選擇的方案是　　　　(填字母)。
方案 X Y a溶液
A 銀 石墨 AgNO3
B 銀 鐵 AgNO3
C 鐵 銀 Fe(NO3)3
D 鐵 銀 AgNO3
課時跟蹤檢測(三十二)
1.選D　電解熔融氯化鈉生成氯氣和鈉,化學方程式為2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑;電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣,化學方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑;所以二者都能得到的為Cl2。
2.選B　電鍍時,鍍層金屬作陽極,鍍件(待鍍金屬)作陰極,故A正確;電解精煉銅時,粗銅作陽極,銅以及比銅活潑的多種金屬放電,精銅作陰極,銅離子得電子生成銅,故陽極減少的質量與陰極增加的質量不相等,故B錯誤;工業上用石墨電極電解熔融Al2O3冶煉鋁時,陽極產生氧氣氧化石墨,陽極材料需定期更換,故C正確;用惰性電極電解稀硫酸,實質是電解水,硫酸濃度增大,溶液pH減小,用惰性電極電解Cu(NO3)2溶液,反應生成硝酸,溶液pH減小,故D正確。
3.選D　粗銅作陽極,精銅作陰極,故A錯誤;陽極減輕Cu的質量不等于陰極增重銅的質量,故B錯誤;粗銅連接電源正極,作陽極,陽極上主要電極反應為Cu-2e-Cu2+,故C錯誤;陽極發生反應有Cu-2e-Cu2+、Fe-2e-Fe2+、Zn-2e-Zn2+,活潑性比Cu弱的金屬Ag、Pt等在電解槽底部會形成陽極泥,故D正確。
4.選C　電解實現Al的再生,則陰極Al3+得到電子被還原,故A錯誤;陽極鎂、鋁失電子生成離子,陰極鋁離子得電子生成鋁,兩極質量變化不相等,故B錯誤;陽極上比鋁活潑的金屬失電子生成離子,陽極電極反應式為Mg-2e-Mg2+,Al-3e-Al3+,故C正確;電解過程中沒有鋁活潑的金屬形成陽極泥,則在電解槽底部產生含Cu的陽極泥,故D錯誤。
5.選B　銅作陽極自身失電子生成銅離子,故A錯誤;由圖可知,Na在上部收集,故鈉的密度小于熔融混合鹽的密度,故B正確;由圖可知,氯離子透過交換膜向陽極遷移,故隔膜為陰離子交換膜,故C錯誤;鐵環陰極發生電極反應為Na++e-Na,發生還原反應,故D錯誤。
6.選C　銅牌上鍍銀,銀片為陽極,Ag+向陰極移動,陰極反應為Ag++e-Ag。由于實驗中鍍層不可能非常均勻致密,所以將電源反接,陽極上Cu、Ag均會溶解,銅牌不可能恢復如初。
7.選B　陰極應該發生得電子的還原反應,電極反應為Sn2++2e-Sn,故A正確;陽極雜質參與反應,由電子守恒分析可知,電解一段時間溶液中Sn2+濃度減小,故B錯誤;陽極材料中Pb和C比錫不活潑,不參與氧化反應,在電解槽底部可形成陽極泥,故C正確;當陰極質量增加11.9 g,Sn物質的量n==0.1 mol,Sn2++2e-Sn,電路中通過電子為0.2 mol,故D正確。
8.選B　根據已知信息可知,陽極上Cl-失電子生成ClO-,鐵不能作陽極,否則陽極反應為鐵失電子發生氧化反應,得不到ClO-,故用石墨作陽極,鐵作陰極,A正確;陽極產生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體,兩種氣體為二氧化碳和氮氣,該反應在堿性條件下進行,離子方程式為2CN-+5ClO-+H2ON2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-,B錯誤;陽極上Cl-失電子生成ClO-,電極反應為Cl-+2OH--2e-ClO-+H2O,C正確;電解質溶液呈堿性,則陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子,電極反應為2H2O+2e-H2↑+2OH-,D正確。
9.選B　鈣還原二氧化鈦反應的化學方程式為2Ca+TiO2Ti+2CaO,由TiO2制得1 mol金屬Ti,消耗2 mol Ca,電解池中陰極反應式為Ca2++2e-Ca,則生成2 mol Ca外電路中轉移4 mol電子,故A正確;陽極上電極反應式為C+2O2--4e-CO2↑,故B錯誤;電解池總反應為2CaO+C2Ca+CO2↑,制備金屬鈦的反應為2Ca+TiO2Ti+2CaO,所以在制備金屬Ti前后,CaO的總量不會減少,故C正確;陽極上電極反應式為C+2O2--4e-CO2↑,石墨不斷被消耗,裝置中石墨電極材料需要定期更換,故D正確。
10.選B　由題圖可知,Ni電極產生氫氣,作陰極,發生還原反應,電解質溶液為KOH水溶液,則電極反應為2H2O+2e-H2↑+2OH-;Pt電極C3N8H4失去電子生成C6,作陽極,電極反應為2C3N8H4+8OH--4e-C6+8H2O,同時,Pt電極還伴隨少量O2生成,電極反應為4OH--4e-O2↑+2H2O。由分析可知,Ni電極為陰極,Pt電極為陽極,電解過程中,陰離子向陽極移動,即OH-向Pt電極移動,A錯誤。由分析可知,Pt電極上C3N8H4失去電子生成C6,電解質溶液為KOH水溶液,B正確。由分析可知,電解過程中發生的總反應主要為2C3N8H4+4OH-C6+4H2O+2H2↑,反應消耗OH-,生成H2O,電解一段時間后,溶液pH降低,C錯誤。根據電解總反應可知,每生成1 mol H2,生成0.5 mol K4C6N16,但Pt電極上伴隨少量O2生成,發生電極反應:4OH--4e-O2↑+2H2O,則生成1 mol H2時得到的部分電子由OH-放電產生O2提供,所以生成K4C6N16小于0.5 mol,D錯誤。
11.選D　X極連接的電極上,在微生物作用下,C6H12O6失電子發生氧化反應生成CO2,為電解池的陽極,則X極是電源的正極,A錯誤,D正確;B項,Ⅱ極為電解池的陰極,在微生物作用下,硝酸根離子在陰極上得電子發生還原反應生成了氮氣,電極反應式為2N+10e-+12H+N2↑+6H2O,反應消耗H+,陰極區溶液的pH逐漸增大,錯誤;C項,未明確是否為標準狀況,無法計算Ⅱ極上產生N2的體積,錯誤。
12.選B　電極b上Br-發生失電子的氧化反應轉化成Br,電極b為陽極,電極反應為Br--6e-+3H2OBr+6H+;則電極a為陰極,電極a的電極反應為6H++6e-3H2↑;電解總反應式為Br-+3H2OBr+3H2↑;催化循環階段Br被還原成Br-循環使用、同時生成O2,實現高效制H2和O2,即Z為O2。根據分析,電極a為陰極,連接電源負極,A項正確。根據分析電解過程中消耗H2O和Br-,而催化階段Br被還原成Br-循環使用,故加入Y的目的是補充H2O,維持NaBr溶液為一定濃度,B項錯誤。根據分析電解總反應式為Br-+3H2OBr+3H2↑,C項正確。催化階段,Br元素的化合價由+5價降至-1價,生成1 mol Br-得到6 mol電子,O元素的化合價由-2價升至0價,生成1 mol O2失去4 mol電子,根據得失電子守恒,反應產物物質的量之比n(O2)∶n(Br-)=6∶4=3∶2,D項正確。
13.解析:(1)電解池中與電源負極相連的為陰極,與電源正極相連的為陽極,X與電源負極連接作電解池的陰極;(2)若X、Y都是惰性電極,a是飽和食鹽水,陽極上是氯離子失電子生成氯氣,電極反應式為2Cl--2e-Cl2↑,陰極上是溶液中氫離子得到電子生成氫氣,溶液中水的電離平衡正向進行氫氧根離子濃度增大,溶液顯堿性遇到酚酞變紅;(3)若X、Y都是惰性電極,a是CuSO4溶液,陽極是氫氧根離子失電子生成氧氣,陽極電極反應為2H2O-4e-O2↑+4H+,陰極銅離子得到電子生成銅,陰極電極反應為Cu2++2e-Cu,依據電子守恒得到2Cu~O2~4e-,因陽極上產生氣體氧氣在標準狀況的體積為0.224 L,則其物質的量為0.01 mol,則依據關系式可知,陰極上析出金屬銅的物質的量為0.02 mol,其質量=0.02 mol×64 g·mol-1=1.28 g;(4)電解精煉粗銅時粗銅作陽極,精銅作陰極,電解液a選用CuSO4溶液,X為陰極材料是純銅(或精銅),Y電極是陽極,材料是粗銅;(5)電鍍原理是鍍層金屬作陽極,即銀作陽極,待鍍金屬作陰極,即鐵作陰極,電解質溶液中含鍍層離子,即電解質溶液為硝酸銀溶液,D正確。
答案:(1)陰極　(2)2Cl--2e-Cl2↑
(3)1.28　(4)粗銅　(5)D
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