高中化学人教版（2019）选择性必修1 第四章第二节 电解池
一、单选题
1．（2020高二下·房山期末）下列与电化学相关的叙述中正确的是（ ）
A．原电池中正极发生氧化反应
B．电解池中与电源负极相连的是阳极
C．电镀液中应含有镀层金属阳离子
D．电解氯化钠溶液可制备金属钠
2．（2020高二上·黑龙江开学考）下列实验装置符合实验目的的是（ ）
目的 粗铜的精炼 验证NaCl溶液（含酚酞）的产物
装置
选项 A B
目的 在铁制品上镀铜 构成原电池
装置
选项 C D
A．A B．B C．C D．D
3．（2020高二上·黑龙江开学考）将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（ ）
A．Cu电极上发生还原反应 B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
C．片刻后甲池中 增大 D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
4．（2020高二下·海淀期末）如图所示，用石墨电极电解饱和食盐水。下列说法错误的是（ ）
A．通电使NaCl 发生电离 B．电极a 是阳极
C．Na+向 b 极移动 D．a 极产生黄绿色气体
5．（2020高一下·太和期末）探究电场作用下阴阳离子的迁移。a、b、c、d均为石墨电极，电极间距4cm。将pH试纸用不同浓度 溶液充分润湿，进行如下实验：
实验现象：
时间 试纸I 试纸II
1min a极附近试纸变红，b极附近试纸变蓝 c极附近试纸变红，d极附近……
10min 红色区和蓝色区不断向中间扩展，相遇时红色区约2.7cm，蓝色区约1.3cm 两极颜色范围扩大不明显，试纸大部分仍为黄色
下列说法不正确的是（ ）
A．d极附近试纸变蓝
B．a极附近试纸变红的原因是： 2H2O＋2e－=H2↑+2OH-
C．对比试纸I和试纸Ⅱ的现象，说明电解质浓度影响H+和OH-的迁移
D．试纸I的现象说明，此环境中 的迁移速率比OH-快
6．（2020高一下·太和期末）用石墨作电极电解下列四种溶液，以下说法错误的是（ ）
A．电解AgNO3溶液，阳极生成O2，溶液的酸性增强
B．电解浓ZnBr2溶液，阴极反应式为Zn2＋＋2e－=Zn
C．电解AlCl3溶液，总反应的离子方程式：2H2O＋2Cl－ 2OH－＋Cl2↑＋H2↑
D．电解Pb(NO3)2和CuCl2的混合溶液，可明显分为三个阶段
7．（2020·哈尔滨模拟）镁一空气电池是一种能被水激活的一次性储备电池，原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向镁电极
B．放电时，正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-
C．理论上，外电路中流过2mol电子时，负极质量增加34g
D．电池反应产物Mg(OH)2经过灼烧与还原可制成镁从而循环利用
8．（2020·合肥模拟）某模拟"人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是（ ）
A．该装置将化学能转化为光能和电能
B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移
C．每生成1 mol O2，有44 gCO2被还原
D．a电极的反应为：3CO2+ 16H＋-18e－= C3H8O+4H2O
9．（2018高二上·鄂尔多斯期中）根据金属活动性顺序，Ag不能发生反应：2HCl +2Ag =2AgCl+H2↑。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四组电极和电解液中，为能实现该反应最恰当的是（ ）
A． B．
C． D．
10．（2018高二上·清流期中）如图a、b、c、d均为铂电极，供选择的电解质溶液如下表（ ）
要满足的条件是：①工作一段时间后，甲槽电解液pH上升，而乙槽电解液pH下降；
②b、c两极放电离子的物质的量相等。则应选用的电解液是
组 A B C D
甲槽 NaOH Cu（NO3）2 KCl Na2SO4
乙槽 CuSO4 NaCl AgNO3 NaNO3
A．A B．B C．C D．D
二、综合题
11．（2020高一下·七台河期末）如图所示，A、F为石墨电极，B、E为铁片电极。按要求回答下列问题。
（1）打开K2，合并K1。A的电极反应为 。最终可观察到的现象是 。
（2）打开K1，合并K2。F极的电极反应为 ，检验F极产生气体的方法是 。
（3）若往U形管中滴加酚酞，进行(1)(2)操作时，A、B、E、F电极周围能变红的是 ，原因是 。
12．（2020高一下·长春月考）
（1）（Ι）某种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向另一个电极通入空气．则此电池的正极发生的电极反应式是 。
（2）（Ⅱ）某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题：
若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应为 。
（3）若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为 。
（4）（Ⅲ）如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。请回答：
A极是电源的 ，一段时间后，甲中溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明 在电场作用下向Y极移动。
（5）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极上均只有一种单质生成时，C极和F极对应单质的物质的量之比为 。
（6）现用丙装置给铜件镀银，则电镀液是 溶液。
13．（2020高一下·太和期末）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。
请回答下列问题：
（1）甲池为 (填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为 。
（2）乙池中A(石墨)电极的名称为 (填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为 。
（3）当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为 mL(标准状况下)，丙池中 极(填C或D)析出 g铜。
（4）若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（5）一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。负极反应式为 ；正极反应式为 。
14．（2020高二下·乌鲁木齐期末）如图中，甲是电解饱和食盐水，乙是铜的电解精炼，丙是电镀，回答：
（1）b极上的电极反应式为 ，检验a电极上产生的气体的方法是 ，甲电池的总反应化学方程式是 。
（2）在粗铜的电解过程中，图中c电极的材料是 (填“粗铜板”或“纯铜板”)；在d电极上发生的电极反应为 ；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe等杂质，则沉积在电解槽底部(阳极泥)的杂质是 ，电解一段时间后，电解液中的金属离子有 。
（3）如果要在铁制品上镀镍(二价金属)，则e电极的材料是 (填“铁制品”或“镍块”，下同)，f电极的材料是 。
（4）若e电极的质量变化118 g，则a电极上产生的气体在标准状况下的体积为 。
15．（2020高二下·北京期末）
（1）海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如下：
成分 含量/(mg/L) 成分 含量/(mg/L)
Cl- 18980 Ca2+ 400
Na+ 10560 142
2560 Br- 64
Mg2+ 1272
电渗析法淡化海水示意图如图所示，其中阴(阳) 离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过。
①电解氯化钠溶液的离子方程式 。
②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 。 在阴极附近产生少量白色沉淀，其成分有 和CaCO3。
③淡水的出口为 (填“a”、“b”或“c”)；a 出口物质为 (填化学式)。
④若用下面燃料电池为电源电解 100mL1mol L－1 氯化钠溶液，当电池消耗0.00025 molO2 时，常温下，所得溶液的 pH 为 (忽略反应前后溶液体积变化)
（2）如图Ⅰ是氢氧燃料电池(电解质为
KOH 溶液)的结构示意图，
①Ⅰ中通入O2的一端为电池的 极。 通入H2的一端的电极反应式
②若在Ⅱ中实现锌片上镀铜，则 b 的电极材料是 ，N 溶液为 溶液。
③若在Ⅱ中实现 Cu+H2SO4= CuSO4+H2↑，则a 极的反应式是 ，N 溶液为 溶液。
（3）工业上用 Na2SO3 溶液吸收 SO2，过程中往往得到 Na2SO3
和 NaHSO3的混合溶液，溶液 pH 随 n( ):n( ) 变化关系如下表：
n( )： n( ) 91：9 1：1 9：91
pH 8.2 7.2 6.2
当吸收液的 pH 降至约为 6 时，送至电解槽再生。再生示意图如下，结合图示回答：
① 在阳极放电的电极反应式是 。
②当阴极室中溶液 pH升至 8 以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理： 。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A. 原电池中正极得到电子，发生还原反应，A不符合题意；
B. 电解池中阴极得到电子与电源负极相连，B不符合题意；
C. 电镀液中应含有镀层金属阳离子，金属阳离子在阴极得到电子，覆盖在阴极表面，C符合题意；
D. 电解氯化钠溶液可制备氢氧化钠溶液、氢气和氯气，得不到钠单质，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】原电池中正极得到电子，发生还原反应，负极失去电子，发生氧化反应；电解池中阳极失去电子，发生氧化反应，阴极得到电子，发生还原反应。
2．【答案】B
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.铜的电解精炼，阳极为粗铜，阴极为粗铜，故A不符合题意
B.根据电流流向可判断电源的正负极，左边为阴极产生氢气故用向下排空气法收集左边U型管可看到溶液变红，右边U型管为阳极，生成氯气，淀粉KI变蓝，故B符合题意
C.电镀时，镀件在阳极，镀层在阴极，故C不符合题意
D.双液原电池中，氧化剂和还原剂需要隔开，故D不符合题意
故答案为：B
【分析】本题为电解池和原电池工作原理的应用，掌握工作原理则可解决此类问题。
3．【答案】A
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.铜为正极，发生还原反应，故A符合题意
B.滤纸上为溶液，不能传递电子，故B不符合题意
C.盐桥中的氯离子移向甲池，故C不符合题意
D.b极为阳极，放出氧气，剩下H+，呈酸性，a点附近变红，故D不符合题意
故答案为：A
【分析】B、电子不下水
C、硫酸根离子浓度不变，移动的是盐桥当中的阴阳离子
D、电解质常见反应类型：放氢生碱，放氧生酸
4．【答案】A
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A. NaCl在水中就能发生电离，通电不是必要条件，A符合题意；
B. 电极a与电源的正极相连，是阳极，B不符合题意；
C. 阳离子向阴极移动，b极是阴极，Na+向b极移动，C不符合题意；
D. a极为阳极，其电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，产生黄绿色气体，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】与电源的正极相连的是阳极，与电源的负极相连的是阴极，所以a极是阳极，b极是阴极；阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；电解饱和食盐水，阳极电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极电极反应式为：2H++2e-=H2↑。
5．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.由分析可知，d电极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，电极周围c(H+)减小，c(OH-)增大，溶液显碱性，因此pH试纸显蓝色，选项正确，A不符合题意；
B.由分析可知，a电极的电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，电极周围c(OH-)减小，c(H+)增大，溶液显酸性，pH试纸变红色，选项错误，B符合题意；
C.试纸Ⅰ红色区和蓝色区不断向中间扩散，相遇时红色区约2.7cm，蓝色区约1.3cm，此现象说明试纸Ⅰ环境中H+迁移速率比OH-快，说明电解质浓度影响H+和OH-的迁移，选项正确，C不符合题意；
D.试纸Ⅰ红色区和蓝色区不断向中间扩散，相遇时红色区约2.7cm，蓝色区约1.3cm，此现象说明此环境中H+的迁移速率比OH-快，选项正确，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】a电极与电源正极相连为阳极，b电极为阴极、c电极为阳极，d电极为阴极；电解Na2SO4溶液时，a、c电极的电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；b、d电极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；据此结合选项进行分析。
6．【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.电解AgNO3溶液时，水电离产生的OH－在阳极发生失电子的氧化反应，其电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，因此阳极产生O2，溶液的酸性增强，选项正确，A不符合题意；
B.Zn(NO3)2溶液中，阴极上H＋的放电能力小于Zn2＋，因此阴极的电极反应式为Zn2＋＋2e－=Zn，选项正确，B不符合题意；
C.电解AlCl3时，阳极上Cl－发生失电子的氧化反应生成Cl2，阴极上H2O电离产生的H＋发生得电子的还原反应生成H2和OH－，Al3＋进一步与OH－反应生成Al(OH)3或AlO2－，选项错误，C符合题意；
D.混合溶液中，阴极上阳离子的放点顺序为Pb2＋>Cu2＋>H＋，因此电解过程中存在三个过程，选项正确，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】A.电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应，水电离产生的OH－在阳极发生失电子的氧化反应；
B.电解ZnBr2溶液时，阳极上Br－发生失电子的氧化反应，Zn2＋发生得电子的还原反应；
C.Al3＋能与OH－反应；
D.根据溶液中离子的放电顺序确定点结果中发生的反应；
7．【答案】A
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时电子由负极流向正极，镁是负极，多孔活性炭材料是正极，即放电时外电路电子由镁电极流向多孔碳材料电极，故A符合题意；
B．放电时，正极氧气发生还原反应生成氢氧根离子，所以正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故B不符合题意；
C．理论上，外电路中流过2mol电子时，生成1mol的镁离子，结合2mol的氢氧根离子，所以负极质量增加34g，故C不符合题意；
D．氢氧化镁受热分解产生氧化镁，氧化镁还原成单质镁循环利用，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．放电时作为原电池，电子由负极流向正极
B．放电时，正极氧气得电子
C．外电路中流过2mol电子时，生成1mol的氢氧化镁
D．镁是负极，制成的单质镁可以循环利用
8．【答案】B
【知识点】化学电源新型电池；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据图示可知，该装置将电能和光能转化为化学能，不符合题意；
B．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，该装置工作时，H＋从正电荷较多的阳极b极区向负电荷较多的阴极a极区迁移，符合题意；
C．该反应的总方程式是：6CO2+8H2O=2C3H8O+9O2。根据反应方程式可知，每生成1 mol O2，有2/3molCO2被还原，其质量是88/3g，不符合题意；
D．根据图示可知与电源负极连接的a电极为阴极，发生还原反应，电极的反应式为：3CO2+ 18H＋+18e－= C3H8O+5H2O，不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.该装置有外接电源，属于电解池，因此是电能转化为化学能的装置；
B.根据电极反应可知在工作时，a为阴极，b为阳极，电解质溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；
C.根据氧化还原反应中电子转移数目知：每生成1 mol O2，有2/3molCO2被还原，其质量是88/3g；
D.a电极是阴极，因此发生的反应是还原反应。
9．【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】“2HCl +2Ag =2AgCl+H2↑”是非自发进行的，Ag要生成Ag+，做原电池阳极，接电源正极，H+生成H2是在阴极。
故答案为：C
【分析】电解池中，金属做阳极，失去电子，作还原剂，和电源正极相连，溶液中的离子在阴极得到电子。
10．【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、甲槽是电解水，氢氧化钠溶液PH增大，b电极是阳极，电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；乙槽电解硫酸铜溶液，溶液PH减小，c电极为阴极，电解反应为：Cu2++2e-=Cu，依据电子守恒可知，b、c两极上反应的离子的物质的量不相等，故A不符合题意；
B、甲槽是电解硝酸铜，溶液PH减小，b电极是阳极，电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；乙槽电解氯化钠，溶液PH增大，c电极是阴极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，依据电子守恒可知，b、c两极上反应的离子的物质的量相等，故B不符合题意；
C、甲槽是氯化钾，溶液PH增大，b电极是阳极，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑；乙槽电解硝酸银溶液，溶液PH减小，c电极为阴极，电解反应为：2Ag++2e-=2Ag，依据电子守恒可知，b、c两极上反应的离子的物质的量相等．故C符合题意；
D、甲槽是电解水，溶液PH不变；乙槽电解水，溶液pH不变，故D不符合题意。
【分析】 甲槽电解液pH上升，要求阴极上是H+放电，属于放H2生OH-型， 乙槽电解液pH下降，要求阳极上是OH-放电，属于放O2生H+型。
11．【答案】（1）O2+2H2O+4e-=4OH-；溶液中产生白色沉淀，随即变成灰绿色，最终变为红褐色
（2）2Cl-－2e-=Cl2↑；用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝，证明是氯气
（3）A、E；因为A极氧气放电产生氢氧根，E极上水放电产生氢气和氢氧根离子，均导致电极区域呈碱性
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)打开K2，闭合K1后，构成原电池，B是铁片，作负极，A是正极，由于溶液是氯化钠溶液，因此相当于铁的吸氧腐蚀，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。铁失去电子生成亚铁离子，然后结合OH-生成Fe(OH)2沉淀，最终被氧化生成氢氧化铁沉淀，实验现象为溶液中产生白色沉淀，随即变成灰绿色，最终变为红褐色，故本题答案为： O2+2H2O+4e-=4OH-；溶液中产生白色沉淀，随即变成灰绿色，最终变为红褐色；(2)打开K1，闭合K2，装置是电解池，F是阳极，E是阴极，阳极氯离子放电，生成氯气，电极反应式为：2Cl-－2e-=Cl2↑，可利用氯气的氧化性来检验，即生成了碘单质，用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝，证明是氯气，故本题答案为：2Cl-－2e-=Cl2↑；用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝，证明是氯气；(3)由(1)、(2)分析可知，OH-在A和E两极出现，酚酞遇OH-变红，所以溶液变红，故本题答案为：A、E；因为A极氧气放电产生氢氧根，E极上水放电产生氢气和氢氧根离子，均导致电极区域呈碱性。
【分析】当打开K2，闭合K1时，铁片、石墨和NaCl溶液构成原电池，负极为铁，石墨作正极，发生吸氧腐蚀，当打开K1，闭合K2时，铁片、石墨和NaCl溶液，构成电解池，说明作阳极，铁作阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验氯气。
12．【答案】（1）O2+4H++4e﹣═2H2O
（2）Fe-2e- = Fe2＋
（3）2Cl-+2H2O 2OH－+ H2↑+ Cl2↑
（4）正极；减小；Fe(OH)3胶粒
（5）1∶2
（6）AgNO3
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）氧气为正极，酸性条件下，产物为水，电极反应式为 O2+4H++4e﹣═2H2O
（2）连接a时为原电池，铁做负极发生的反应为 Fe-2e- = Fe2＋
（3）连接b时为电解池，电解氯化钠溶液离子方程式为 2Cl-+2H2O 2OH－+ H2↑+ Cl2↑
（4）F附近为红色，则生成OH-，电解H+，则F为阴极，A是正极，电解硫酸铜溶液为放氧生酸型，故pH减小，丁中Y极颜色加深，这说明氢氧化铁胶粒带正电，移向阴极
（5） 若甲、乙装置中的C、D、E、F电极上均只有一种单质生成时 ，则C上生成的是氧气，D上是铜，E上是氯气，F上是氢气，则根据电子守恒，氧气与氢气的物质的量之比为1：2
（6）阴极的反应为银离子得到电子生成银单质，故，电镀液为硝酸银溶液
【分析】本题为原电池和电解池的工作原理的应用题，解决此类问题需要熟系原电池以及电解池的工作原理，较难的为第（4）问，根据 F极附近溶液呈红色 ，可知生成了碱性物质让酚酞变红，故可知F为阴极，则B是负极，A是正极。
13．【答案】（1）原电池；CH3OH－6e-＋8OH-=CO32-＋6H2O
（2）阳极；4AgNO3＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4HNO3
（3）280；D；1.60
（4）减小；增大
（5）N2H4－4e-＋4OH-=N2↑＋4H2O；O2＋4e-＋2H2O=4OH-
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)根据分析，甲池为原电池，通入CH3OH电极的电极反应式为CH3OH+8OH－-6e－＝CO32－+6H2O；(2)根据分析，乙池为电解池，A(石墨)电极的名称为阳极，阳极A的电极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，阴极B的电极反应为Ag++e-=Ag，总反应式为4AgNO3＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4HNO3；(3)根据分析，乙池中阴极B的电极反应为Ag++e-=Ag，B极质量增加5.40 g时，即生成Ag单质的质量为5.40g，其物质的量= =0.05mol，甲池中正极电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，根据电子守恒计算4Ag~O2~4e－，甲池中理论上消耗O2的体积= mol×22.4L/mol =0.28L=280mL；丙为电解池，C为阳极，D为阴极，阴极D的电极反应为Cu2++2e-=Cu，结合电子守恒计算2Ag~Cu~2e－，析出铜质量= ×64g/mol =1.60g；(4)甲中发生的反应为甲醇与氧气、氢氧化钾的反应，反应消耗氢氧根离子，则pH减小，丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，则丙中电解NaCl溶液生成氢氧化钠，所以溶液pH增大；(5)燃料电池中，通入燃料的电极通常为负极，通入氧气的一极为正极，则通入液体燃料肼(N2H4)的一极为负极，负极发生氧化反应，由图可知负极上有N2生成，电极反应式为：N2H4－4e-＋4OH-=N2↑＋4H2O；通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为：O2＋4e-＋2H2O=4OH-。
【分析】由图示可知甲池为甲醇燃料电池，燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则通入甲醇的一极为负极，燃料在负极失电子发生氧化反应，在碱溶液中生成碳酸盐，电极反应为：CH3OH+8OH－-6e－＝CO32－+6H2O，通入氧气的一极为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-；乙、丙二池为电解池，电解池中与电源正极相连的一极为阳极，与电源负极相连的一极为阴极，则A、C为两个电解池的阳极，B、D为两个电解池的阴极，乙池中电解质溶液为AgNO3，根据放电顺序，阳极A的电极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，阴极B的电极反应为Ag++e-=Ag；丙池中电解质溶液为CuCl2，根据放电顺序，阳极C的电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极D的电极反应为Cu2++2e-=Cu，据此分析解答(1)~ (4)；(5)燃料电池中，通入燃料的电极通常为负极，通入氧气的一极为正极，结合图示分析书写电极反应。
14．【答案】（1）2H++2e-=H2↑；湿润的淀粉KI试纸变蓝则为Cl2；2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑
（2）粗铜板；Cu2++2e-=Cu；Au、 Ag；Cu2+ 、 Fe2+
（3）镍块；铁制品
（4）44.8L
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)甲是电解饱和食盐水，M为正极，则a为阳极发生氧化反应，电极方程式为2Cl--2e-=Cl2↑，b为阴极发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑；检验a电极生成的氯气应该用湿润的淀粉碘化钾试纸，氯气可将碘离子氧化为碘单质，使试纸变蓝；电解饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，总反应化学方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑；(2)用电解法进行粗铜提纯时，粗铜应作阳极，精铜作阴极，该装置中M为原电池的正极，N为原电池的负极，所以c为电解池的阳极，d为电解池的阴极，电解时，以硫酸铜溶液为电解液，溶液中的Cu2+得到电子在阴极上发生还原反应，即Cu2++2e-=Cu；作阳极的粗铜中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液，所以Fe发生Fe-2e-=Fe2+反应，以Fe2+的形式进入溶液中；比铜不活泼的金属Au、Ag不会失去电子，以单质的形成沉入电解槽形成“阳极泥”，则沉积在电解槽底部(阳极泥)的杂质是Au、Ag，电解一段时间后，电解液中的金属离子有Cu2+、Fe2+；(3) 在铁制品上镀镍(二价金属)，则铁制品作阴极与电源负极N相连即f极，镍块为阳极与电源正极M相连即e极；(4) 若e电极的质量变化118g，根据转移电子数相等，Ni~2e-~Cl2，则a电极上产生的气体在标准状况下的体积为 =44.8L。
【分析】本题的易错点为（2），粗铜的电解精炼过程中，阳极上比铜活泼的金属也要放电，活泼性比铜弱的形成阳极泥。
15．【答案】（1）2Cl-+ 2H2O 2OH-+H2↑+ Cl2↑；H+得电子生成H2，H+浓度减小，促使水的电离平衡向着电离方向移动，OH-浓度增大；Mg(OH)2；b；NaOH；12
（2）正；H2-2e-+2OH-=2H2O；锌；CuSO4；Cu-2e-= Cu2+；稀H2SO4
（3）H2O+HSO3--2e-= SO42-+3H+；阴极室H+放电，产生OH－，OH－和HSO3－反应，生成SO32－，Na+通过阳离子交换膜进入阴极室，Na2SO3 溶液吸收 SO2，又得到 Na2SO3 和 NaHSO3的混合溶液，实现循环利用和再生
【知识点】化学电源新型电池；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)①氯化钠溶液中含Na+、Cl-、H+、OH-，电解时阳极Cl-失电子生成Cl2，阴极H+得电子生成H2，电解氯化钠溶液的离子方程式为：2Cl-+ 2H2O 2OH-+H2↑+ Cl2↑；②由①可知，电解过程中阴极H+得电子生成H2，导致溶液中H+浓度减小，促使水的电离平衡向着电离方向移动，溶液中OH-浓度增大，碱性增强；因为OH-浓度增大，会与Mg2+生成Mg(OH)2白色沉淀，同时还能与HCO3-反应生成CO32-，CO32-与Ca2+生成CaCO3，故阴极附近产生的白色沉淀有Mg(OH)2和CaCO3；③电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，则淡水出口为b，Ca2+、Mg2+在阴极生成沉淀被除去，故a出口的物质为NaOH；④当电池消耗 0.00025 molO2 时，根据得失电子守恒和化学计量数得出关系：
O2～4e-～2H2～4NaOH，则生成n(NaOH)= 0.00025 mol×4=0.001mol, c(OH-)= c(NaOH)= 0.001mol/0.1L=0.01 mol/L,常温下c(H+)=KW/ c(OH-)=10-12 mol/L, pH=12；(2)①氢氧燃料电池，O2得电子，从正极通入，H2失电子，从负极通入，电解质溶液为KOH 溶液，故电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O；②锌片上镀铜，则锌被保护，为阴极，铜被消耗，为阳极，b与电源负极相连，为阴极，故 b 的电极材料是锌，Cu2+得电子，N溶液为CuSO4溶液；③a与电源正极相连，为阳极，Cu+H2SO4= CuSO4+H2↑，Cu失去电子作阳极，电极反应式为：Cu-2e-= Cu2+，N 溶液为稀H2SO4；(3)①由图可知，HSO3-在阳极失电子得到SO42-，故电极反应式为HSO3--2e-= SO42-+H+；②阴极H+得电子生成H2，OH-浓度增大，Na+通过阳离子交换膜进入阴极室，则阴极室产生的物质为NaOH，NaOH用于吸收SO2，得到 Na2SO3 和 NaHSO3，将混合溶液进行电解，又可以得到NaOH吸收液，实现循环利用和再生。
【分析】氯化钠溶液中含Na+、Cl-、H+、OH-,根据放电顺序Cl-、H+优先失电子分析产物，书写离子方程式，也因为H+减少会引起水的电离平衡向着电离方向移动，OH-浓度增大，阴极区碱性增强，进而除去Ca2+、Mg2+，则阴极室a出口为NaOH，因电解池中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，则淡水出口为b，原电池电解池组合电路中整个电路中转移的电子数目相同，得出关系式进行计算；组合电路中b与电源负极相连，为阴极，得电子，a与电源正极相连，为阳极，失电子，根据题目给出信息判断得失电子情况，确定其位置进行作答；吸收液再生循环原理根据电解池工作原理，结合图示进行分析。
1 / 1高中化学人教版（2019）选择性必修1 第四章第二节 电解池
一、单选题
1．（2020高二下·房山期末）下列与电化学相关的叙述中正确的是（ ）
A．原电池中正极发生氧化反应
B．电解池中与电源负极相连的是阳极
C．电镀液中应含有镀层金属阳离子
D．电解氯化钠溶液可制备金属钠
【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A. 原电池中正极得到电子，发生还原反应，A不符合题意；
B. 电解池中阴极得到电子与电源负极相连，B不符合题意；
C. 电镀液中应含有镀层金属阳离子，金属阳离子在阴极得到电子，覆盖在阴极表面，C符合题意；
D. 电解氯化钠溶液可制备氢氧化钠溶液、氢气和氯气，得不到钠单质，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】原电池中正极得到电子，发生还原反应，负极失去电子，发生氧化反应；电解池中阳极失去电子，发生氧化反应，阴极得到电子，发生还原反应。
2．（2020高二上·黑龙江开学考）下列实验装置符合实验目的的是（ ）
目的 粗铜的精炼 验证NaCl溶液（含酚酞）的产物
装置
选项 A B
目的 在铁制品上镀铜 构成原电池
装置
选项 C D
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.铜的电解精炼，阳极为粗铜，阴极为粗铜，故A不符合题意
B.根据电流流向可判断电源的正负极，左边为阴极产生氢气故用向下排空气法收集左边U型管可看到溶液变红，右边U型管为阳极，生成氯气，淀粉KI变蓝，故B符合题意
C.电镀时，镀件在阳极，镀层在阴极，故C不符合题意
D.双液原电池中，氧化剂和还原剂需要隔开，故D不符合题意
故答案为：B
【分析】本题为电解池和原电池工作原理的应用，掌握工作原理则可解决此类问题。
3．（2020高二上·黑龙江开学考）将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（ ）
A．Cu电极上发生还原反应 B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
C．片刻后甲池中 增大 D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
【答案】A
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.铜为正极，发生还原反应，故A符合题意
B.滤纸上为溶液，不能传递电子，故B不符合题意
C.盐桥中的氯离子移向甲池，故C不符合题意
D.b极为阳极，放出氧气，剩下H+，呈酸性，a点附近变红，故D不符合题意
故答案为：A
【分析】B、电子不下水
C、硫酸根离子浓度不变，移动的是盐桥当中的阴阳离子
D、电解质常见反应类型：放氢生碱，放氧生酸
4．（2020高二下·海淀期末）如图所示，用石墨电极电解饱和食盐水。下列说法错误的是（ ）
A．通电使NaCl 发生电离 B．电极a 是阳极
C．Na+向 b 极移动 D．a 极产生黄绿色气体
【答案】A
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A. NaCl在水中就能发生电离，通电不是必要条件，A符合题意；
B. 电极a与电源的正极相连，是阳极，B不符合题意；
C. 阳离子向阴极移动，b极是阴极，Na+向b极移动，C不符合题意；
D. a极为阳极，其电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，产生黄绿色气体，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】与电源的正极相连的是阳极，与电源的负极相连的是阴极，所以a极是阳极，b极是阴极；阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；电解饱和食盐水，阳极电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极电极反应式为：2H++2e-=H2↑。
5．（2020高一下·太和期末）探究电场作用下阴阳离子的迁移。a、b、c、d均为石墨电极，电极间距4cm。将pH试纸用不同浓度 溶液充分润湿，进行如下实验：
实验现象：
时间 试纸I 试纸II
1min a极附近试纸变红，b极附近试纸变蓝 c极附近试纸变红，d极附近……
10min 红色区和蓝色区不断向中间扩展，相遇时红色区约2.7cm，蓝色区约1.3cm 两极颜色范围扩大不明显，试纸大部分仍为黄色
下列说法不正确的是（ ）
A．d极附近试纸变蓝
B．a极附近试纸变红的原因是： 2H2O＋2e－=H2↑+2OH-
C．对比试纸I和试纸Ⅱ的现象，说明电解质浓度影响H+和OH-的迁移
D．试纸I的现象说明，此环境中 的迁移速率比OH-快
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.由分析可知，d电极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，电极周围c(H+)减小，c(OH-)增大，溶液显碱性，因此pH试纸显蓝色，选项正确，A不符合题意；
B.由分析可知，a电极的电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，电极周围c(OH-)减小，c(H+)增大，溶液显酸性，pH试纸变红色，选项错误，B符合题意；
C.试纸Ⅰ红色区和蓝色区不断向中间扩散，相遇时红色区约2.7cm，蓝色区约1.3cm，此现象说明试纸Ⅰ环境中H+迁移速率比OH-快，说明电解质浓度影响H+和OH-的迁移，选项正确，C不符合题意；
D.试纸Ⅰ红色区和蓝色区不断向中间扩散，相遇时红色区约2.7cm，蓝色区约1.3cm，此现象说明此环境中H+的迁移速率比OH-快，选项正确，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】a电极与电源正极相连为阳极，b电极为阴极、c电极为阳极，d电极为阴极；电解Na2SO4溶液时，a、c电极的电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；b、d电极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；据此结合选项进行分析。
6．（2020高一下·太和期末）用石墨作电极电解下列四种溶液，以下说法错误的是（ ）
A．电解AgNO3溶液，阳极生成O2，溶液的酸性增强
B．电解浓ZnBr2溶液，阴极反应式为Zn2＋＋2e－=Zn
C．电解AlCl3溶液，总反应的离子方程式：2H2O＋2Cl－ 2OH－＋Cl2↑＋H2↑
D．电解Pb(NO3)2和CuCl2的混合溶液，可明显分为三个阶段
【答案】C
【知识点】电极反应和电池反应方程式；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A.电解AgNO3溶液时，水电离产生的OH－在阳极发生失电子的氧化反应，其电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，因此阳极产生O2，溶液的酸性增强，选项正确，A不符合题意；
B.Zn(NO3)2溶液中，阴极上H＋的放电能力小于Zn2＋，因此阴极的电极反应式为Zn2＋＋2e－=Zn，选项正确，B不符合题意；
C.电解AlCl3时，阳极上Cl－发生失电子的氧化反应生成Cl2，阴极上H2O电离产生的H＋发生得电子的还原反应生成H2和OH－，Al3＋进一步与OH－反应生成Al(OH)3或AlO2－，选项错误，C符合题意；
D.混合溶液中，阴极上阳离子的放点顺序为Pb2＋>Cu2＋>H＋，因此电解过程中存在三个过程，选项正确，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】A.电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应，水电离产生的OH－在阳极发生失电子的氧化反应；
B.电解ZnBr2溶液时，阳极上Br－发生失电子的氧化反应，Zn2＋发生得电子的还原反应；
C.Al3＋能与OH－反应；
D.根据溶液中离子的放电顺序确定点结果中发生的反应；
7．（2020·哈尔滨模拟）镁一空气电池是一种能被水激活的一次性储备电池，原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向镁电极
B．放电时，正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-
C．理论上，外电路中流过2mol电子时，负极质量增加34g
D．电池反应产物Mg(OH)2经过灼烧与还原可制成镁从而循环利用
【答案】A
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．放电时电子由负极流向正极，镁是负极，多孔活性炭材料是正极，即放电时外电路电子由镁电极流向多孔碳材料电极，故A符合题意；
B．放电时，正极氧气发生还原反应生成氢氧根离子，所以正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故B不符合题意；
C．理论上，外电路中流过2mol电子时，生成1mol的镁离子，结合2mol的氢氧根离子，所以负极质量增加34g，故C不符合题意；
D．氢氧化镁受热分解产生氧化镁，氧化镁还原成单质镁循环利用，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．放电时作为原电池，电子由负极流向正极
B．放电时，正极氧气得电子
C．外电路中流过2mol电子时，生成1mol的氢氧化镁
D．镁是负极，制成的单质镁可以循环利用
8．（2020·合肥模拟）某模拟"人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是（ ）
A．该装置将化学能转化为光能和电能
B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移
C．每生成1 mol O2，有44 gCO2被还原
D．a电极的反应为：3CO2+ 16H＋-18e－= C3H8O+4H2O
【答案】B
【知识点】化学电源新型电池；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据图示可知，该装置将电能和光能转化为化学能，不符合题意；
B．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，该装置工作时，H＋从正电荷较多的阳极b极区向负电荷较多的阴极a极区迁移，符合题意；
C．该反应的总方程式是：6CO2+8H2O=2C3H8O+9O2。根据反应方程式可知，每生成1 mol O2，有2/3molCO2被还原，其质量是88/3g，不符合题意；
D．根据图示可知与电源负极连接的a电极为阴极，发生还原反应，电极的反应式为：3CO2+ 18H＋+18e－= C3H8O+5H2O，不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.该装置有外接电源，属于电解池，因此是电能转化为化学能的装置；
B.根据电极反应可知在工作时，a为阴极，b为阳极，电解质溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；
C.根据氧化还原反应中电子转移数目知：每生成1 mol O2，有2/3molCO2被还原，其质量是88/3g；
D.a电极是阴极，因此发生的反应是还原反应。
9．（2018高二上·鄂尔多斯期中）根据金属活动性顺序，Ag不能发生反应：2HCl +2Ag =2AgCl+H2↑。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四组电极和电解液中，为能实现该反应最恰当的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】“2HCl +2Ag =2AgCl+H2↑”是非自发进行的，Ag要生成Ag+，做原电池阳极，接电源正极，H+生成H2是在阴极。
故答案为：C
【分析】电解池中，金属做阳极，失去电子，作还原剂，和电源正极相连，溶液中的离子在阴极得到电子。
10．（2018高二上·清流期中）如图a、b、c、d均为铂电极，供选择的电解质溶液如下表（ ）
要满足的条件是：①工作一段时间后，甲槽电解液pH上升，而乙槽电解液pH下降；
②b、c两极放电离子的物质的量相等。则应选用的电解液是
组 A B C D
甲槽 NaOH Cu（NO3）2 KCl Na2SO4
乙槽 CuSO4 NaCl AgNO3 NaNO3
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、甲槽是电解水，氢氧化钠溶液PH增大，b电极是阳极，电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；乙槽电解硫酸铜溶液，溶液PH减小，c电极为阴极，电解反应为：Cu2++2e-=Cu，依据电子守恒可知，b、c两极上反应的离子的物质的量不相等，故A不符合题意；
B、甲槽是电解硝酸铜，溶液PH减小，b电极是阳极，电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑；乙槽电解氯化钠，溶液PH增大，c电极是阴极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，依据电子守恒可知，b、c两极上反应的离子的物质的量相等，故B不符合题意；
C、甲槽是氯化钾，溶液PH增大，b电极是阳极，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑；乙槽电解硝酸银溶液，溶液PH减小，c电极为阴极，电解反应为：2Ag++2e-=2Ag，依据电子守恒可知，b、c两极上反应的离子的物质的量相等．故C符合题意；
D、甲槽是电解水，溶液PH不变；乙槽电解水，溶液pH不变，故D不符合题意。
【分析】 甲槽电解液pH上升，要求阴极上是H+放电，属于放H2生OH-型， 乙槽电解液pH下降，要求阳极上是OH-放电，属于放O2生H+型。
二、综合题
11．（2020高一下·七台河期末）如图所示，A、F为石墨电极，B、E为铁片电极。按要求回答下列问题。
（1）打开K2，合并K1。A的电极反应为 。最终可观察到的现象是 。
（2）打开K1，合并K2。F极的电极反应为 ，检验F极产生气体的方法是 。
（3）若往U形管中滴加酚酞，进行(1)(2)操作时，A、B、E、F电极周围能变红的是 ，原因是 。
【答案】（1）O2+2H2O+4e-=4OH-；溶液中产生白色沉淀，随即变成灰绿色，最终变为红褐色
（2）2Cl-－2e-=Cl2↑；用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝，证明是氯气
（3）A、E；因为A极氧气放电产生氢氧根，E极上水放电产生氢气和氢氧根离子，均导致电极区域呈碱性
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)打开K2，闭合K1后，构成原电池，B是铁片，作负极，A是正极，由于溶液是氯化钠溶液，因此相当于铁的吸氧腐蚀，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。铁失去电子生成亚铁离子，然后结合OH-生成Fe(OH)2沉淀，最终被氧化生成氢氧化铁沉淀，实验现象为溶液中产生白色沉淀，随即变成灰绿色，最终变为红褐色，故本题答案为： O2+2H2O+4e-=4OH-；溶液中产生白色沉淀，随即变成灰绿色，最终变为红褐色；(2)打开K1，闭合K2，装置是电解池，F是阳极，E是阴极，阳极氯离子放电，生成氯气，电极反应式为：2Cl-－2e-=Cl2↑，可利用氯气的氧化性来检验，即生成了碘单质，用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝，证明是氯气，故本题答案为：2Cl-－2e-=Cl2↑；用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近F极，试纸变蓝，证明是氯气；(3)由(1)、(2)分析可知，OH-在A和E两极出现，酚酞遇OH-变红，所以溶液变红，故本题答案为：A、E；因为A极氧气放电产生氢氧根，E极上水放电产生氢气和氢氧根离子，均导致电极区域呈碱性。
【分析】当打开K2，闭合K1时，铁片、石墨和NaCl溶液构成原电池，负极为铁，石墨作正极，发生吸氧腐蚀，当打开K1，闭合K2时，铁片、石墨和NaCl溶液，构成电解池，说明作阳极，铁作阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验氯气。
12．（2020高一下·长春月考）
（1）（Ι）某种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向另一个电极通入空气．则此电池的正极发生的电极反应式是 。
（2）（Ⅱ）某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题：
若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应为 。
（3）若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为 。
（4）（Ⅲ）如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。请回答：
A极是电源的 ，一段时间后，甲中溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明 在电场作用下向Y极移动。
（5）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极上均只有一种单质生成时，C极和F极对应单质的物质的量之比为 。
（6）现用丙装置给铜件镀银，则电镀液是 溶液。
【答案】（1）O2+4H++4e﹣═2H2O
（2）Fe-2e- = Fe2＋
（3）2Cl-+2H2O 2OH－+ H2↑+ Cl2↑
（4）正极；减小；Fe(OH)3胶粒
（5）1∶2
（6）AgNO3
【知识点】原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）氧气为正极，酸性条件下，产物为水，电极反应式为 O2+4H++4e﹣═2H2O
（2）连接a时为原电池，铁做负极发生的反应为 Fe-2e- = Fe2＋
（3）连接b时为电解池，电解氯化钠溶液离子方程式为 2Cl-+2H2O 2OH－+ H2↑+ Cl2↑
（4）F附近为红色，则生成OH-，电解H+，则F为阴极，A是正极，电解硫酸铜溶液为放氧生酸型，故pH减小，丁中Y极颜色加深，这说明氢氧化铁胶粒带正电，移向阴极
（5） 若甲、乙装置中的C、D、E、F电极上均只有一种单质生成时 ，则C上生成的是氧气，D上是铜，E上是氯气，F上是氢气，则根据电子守恒，氧气与氢气的物质的量之比为1：2
（6）阴极的反应为银离子得到电子生成银单质，故，电镀液为硝酸银溶液
【分析】本题为原电池和电解池的工作原理的应用题，解决此类问题需要熟系原电池以及电解池的工作原理，较难的为第（4）问，根据 F极附近溶液呈红色 ，可知生成了碱性物质让酚酞变红，故可知F为阴极，则B是负极，A是正极。
13．（2020高一下·太和期末）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。
请回答下列问题：
（1）甲池为 (填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为 。
（2）乙池中A(石墨)电极的名称为 (填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为 。
（3）当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为 mL(标准状况下)，丙池中 极(填C或D)析出 g铜。
（4）若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（5）一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。负极反应式为 ；正极反应式为 。
【答案】（1）原电池；CH3OH－6e-＋8OH-=CO32-＋6H2O
（2）阳极；4AgNO3＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4HNO3
（3）280；D；1.60
（4）减小；增大
（5）N2H4－4e-＋4OH-=N2↑＋4H2O；O2＋4e-＋2H2O=4OH-
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)根据分析，甲池为原电池，通入CH3OH电极的电极反应式为CH3OH+8OH－-6e－＝CO32－+6H2O；(2)根据分析，乙池为电解池，A(石墨)电极的名称为阳极，阳极A的电极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，阴极B的电极反应为Ag++e-=Ag，总反应式为4AgNO3＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4HNO3；(3)根据分析，乙池中阴极B的电极反应为Ag++e-=Ag，B极质量增加5.40 g时，即生成Ag单质的质量为5.40g，其物质的量= =0.05mol，甲池中正极电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，根据电子守恒计算4Ag~O2~4e－，甲池中理论上消耗O2的体积= mol×22.4L/mol =0.28L=280mL；丙为电解池，C为阳极，D为阴极，阴极D的电极反应为Cu2++2e-=Cu，结合电子守恒计算2Ag~Cu~2e－，析出铜质量= ×64g/mol =1.60g；(4)甲中发生的反应为甲醇与氧气、氢氧化钾的反应，反应消耗氢氧根离子，则pH减小，丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，则丙中电解NaCl溶液生成氢氧化钠，所以溶液pH增大；(5)燃料电池中，通入燃料的电极通常为负极，通入氧气的一极为正极，则通入液体燃料肼(N2H4)的一极为负极，负极发生氧化反应，由图可知负极上有N2生成，电极反应式为：N2H4－4e-＋4OH-=N2↑＋4H2O；通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为：O2＋4e-＋2H2O=4OH-。
【分析】由图示可知甲池为甲醇燃料电池，燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则通入甲醇的一极为负极，燃料在负极失电子发生氧化反应，在碱溶液中生成碳酸盐，电极反应为：CH3OH+8OH－-6e－＝CO32－+6H2O，通入氧气的一极为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-；乙、丙二池为电解池，电解池中与电源正极相连的一极为阳极，与电源负极相连的一极为阴极，则A、C为两个电解池的阳极，B、D为两个电解池的阴极，乙池中电解质溶液为AgNO3，根据放电顺序，阳极A的电极反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，阴极B的电极反应为Ag++e-=Ag；丙池中电解质溶液为CuCl2，根据放电顺序，阳极C的电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，阴极D的电极反应为Cu2++2e-=Cu，据此分析解答(1)~ (4)；(5)燃料电池中，通入燃料的电极通常为负极，通入氧气的一极为正极，结合图示分析书写电极反应。
14．（2020高二下·乌鲁木齐期末）如图中，甲是电解饱和食盐水，乙是铜的电解精炼，丙是电镀，回答：
（1）b极上的电极反应式为 ，检验a电极上产生的气体的方法是 ，甲电池的总反应化学方程式是 。
（2）在粗铜的电解过程中，图中c电极的材料是 (填“粗铜板”或“纯铜板”)；在d电极上发生的电极反应为 ；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe等杂质，则沉积在电解槽底部(阳极泥)的杂质是 ，电解一段时间后，电解液中的金属离子有 。
（3）如果要在铁制品上镀镍(二价金属)，则e电极的材料是 (填“铁制品”或“镍块”，下同)，f电极的材料是 。
（4）若e电极的质量变化118 g，则a电极上产生的气体在标准状况下的体积为 。
【答案】（1）2H++2e-=H2↑；湿润的淀粉KI试纸变蓝则为Cl2；2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑
（2）粗铜板；Cu2++2e-=Cu；Au、 Ag；Cu2+ 、 Fe2+
（3）镍块；铁制品
（4）44.8L
【知识点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)甲是电解饱和食盐水，M为正极，则a为阳极发生氧化反应，电极方程式为2Cl--2e-=Cl2↑，b为阴极发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑；检验a电极生成的氯气应该用湿润的淀粉碘化钾试纸，氯气可将碘离子氧化为碘单质，使试纸变蓝；电解饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，总反应化学方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑；(2)用电解法进行粗铜提纯时，粗铜应作阳极，精铜作阴极，该装置中M为原电池的正极，N为原电池的负极，所以c为电解池的阳极，d为电解池的阴极，电解时，以硫酸铜溶液为电解液，溶液中的Cu2+得到电子在阴极上发生还原反应，即Cu2++2e-=Cu；作阳极的粗铜中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液，所以Fe发生Fe-2e-=Fe2+反应，以Fe2+的形式进入溶液中；比铜不活泼的金属Au、Ag不会失去电子，以单质的形成沉入电解槽形成“阳极泥”，则沉积在电解槽底部(阳极泥)的杂质是Au、Ag，电解一段时间后，电解液中的金属离子有Cu2+、Fe2+；(3) 在铁制品上镀镍(二价金属)，则铁制品作阴极与电源负极N相连即f极，镍块为阳极与电源正极M相连即e极；(4) 若e电极的质量变化118g，根据转移电子数相等，Ni~2e-~Cl2，则a电极上产生的气体在标准状况下的体积为 =44.8L。
【分析】本题的易错点为（2），粗铜的电解精炼过程中，阳极上比铜活泼的金属也要放电，活泼性比铜弱的形成阳极泥。
15．（2020高二下·北京期末）
（1）海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如下：
成分 含量/(mg/L) 成分 含量/(mg/L)
Cl- 18980 Ca2+ 400
Na+ 10560 142
2560 Br- 64
Mg2+ 1272
电渗析法淡化海水示意图如图所示，其中阴(阳) 离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过。
①电解氯化钠溶液的离子方程式 。
②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 。 在阴极附近产生少量白色沉淀，其成分有 和CaCO3。
③淡水的出口为 (填“a”、“b”或“c”)；a 出口物质为 (填化学式)。
④若用下面燃料电池为电源电解 100mL1mol L－1 氯化钠溶液，当电池消耗0.00025 molO2 时，常温下，所得溶液的 pH 为 (忽略反应前后溶液体积变化)
（2）如图Ⅰ是氢氧燃料电池(电解质为
KOH 溶液)的结构示意图，
①Ⅰ中通入O2的一端为电池的 极。 通入H2的一端的电极反应式
②若在Ⅱ中实现锌片上镀铜，则 b 的电极材料是 ，N 溶液为 溶液。
③若在Ⅱ中实现 Cu+H2SO4= CuSO4+H2↑，则a 极的反应式是 ，N 溶液为 溶液。
（3）工业上用 Na2SO3 溶液吸收 SO2，过程中往往得到 Na2SO3
和 NaHSO3的混合溶液，溶液 pH 随 n( ):n( ) 变化关系如下表：
n( )： n( ) 91：9 1：1 9：91
pH 8.2 7.2 6.2
当吸收液的 pH 降至约为 6 时，送至电解槽再生。再生示意图如下，结合图示回答：
① 在阳极放电的电极反应式是 。
②当阴极室中溶液 pH升至 8 以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理： 。
【答案】（1）2Cl-+ 2H2O 2OH-+H2↑+ Cl2↑；H+得电子生成H2，H+浓度减小，促使水的电离平衡向着电离方向移动，OH-浓度增大；Mg(OH)2；b；NaOH；12
（2）正；H2-2e-+2OH-=2H2O；锌；CuSO4；Cu-2e-= Cu2+；稀H2SO4
（3）H2O+HSO3--2e-= SO42-+3H+；阴极室H+放电，产生OH－，OH－和HSO3－反应，生成SO32－，Na+通过阳离子交换膜进入阴极室，Na2SO3 溶液吸收 SO2，又得到 Na2SO3 和 NaHSO3的混合溶液，实现循环利用和再生
【知识点】化学电源新型电池；电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)①氯化钠溶液中含Na+、Cl-、H+、OH-，电解时阳极Cl-失电子生成Cl2，阴极H+得电子生成H2，电解氯化钠溶液的离子方程式为：2Cl-+ 2H2O 2OH-+H2↑+ Cl2↑；②由①可知，电解过程中阴极H+得电子生成H2，导致溶液中H+浓度减小，促使水的电离平衡向着电离方向移动，溶液中OH-浓度增大，碱性增强；因为OH-浓度增大，会与Mg2+生成Mg(OH)2白色沉淀，同时还能与HCO3-反应生成CO32-，CO32-与Ca2+生成CaCO3，故阴极附近产生的白色沉淀有Mg(OH)2和CaCO3；③电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，则淡水出口为b，Ca2+、Mg2+在阴极生成沉淀被除去，故a出口的物质为NaOH；④当电池消耗 0.00025 molO2 时，根据得失电子守恒和化学计量数得出关系：
O2～4e-～2H2～4NaOH，则生成n(NaOH)= 0.00025 mol×4=0.001mol, c(OH-)= c(NaOH)= 0.001mol/0.1L=0.01 mol/L,常温下c(H+)=KW/ c(OH-)=10-12 mol/L, pH=12；(2)①氢氧燃料电池，O2得电子，从正极通入，H2失电子，从负极通入，电解质溶液为KOH 溶液，故电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O；②锌片上镀铜，则锌被保护，为阴极，铜被消耗，为阳极，b与电源负极相连，为阴极，故 b 的电极材料是锌，Cu2+得电子，N溶液为CuSO4溶液；③a与电源正极相连，为阳极，Cu+H2SO4= CuSO4+H2↑，Cu失去电子作阳极，电极反应式为：Cu-2e-= Cu2+，N 溶液为稀H2SO4；(3)①由图可知，HSO3-在阳极失电子得到SO42-，故电极反应式为HSO3--2e-= SO42-+H+；②阴极H+得电子生成H2，OH-浓度增大，Na+通过阳离子交换膜进入阴极室，则阴极室产生的物质为NaOH，NaOH用于吸收SO2，得到 Na2SO3 和 NaHSO3，将混合溶液进行电解，又可以得到NaOH吸收液，实现循环利用和再生。
【分析】氯化钠溶液中含Na+、Cl-、H+、OH-,根据放电顺序Cl-、H+优先失电子分析产物，书写离子方程式，也因为H+减少会引起水的电离平衡向着电离方向移动，OH-浓度增大，阴极区碱性增强，进而除去Ca2+、Mg2+，则阴极室a出口为NaOH，因电解池中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，则淡水出口为b，原电池电解池组合电路中整个电路中转移的电子数目相同，得出关系式进行计算；组合电路中b与电源负极相连，为阴极，得电子，a与电源正极相连，为阳极，失电子，根据题目给出信息判断得失电子情况，确定其位置进行作答；吸收液再生循环原理根据电解池工作原理，结合图示进行分析。
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