1.2.3 化学能与电能的转化
（电解池的工作原理）
基础知识清单
1．电解和电解池的工作原理
(1)电解：在直流电的作用下，在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(2)电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。
(3)电解池的构成条件
①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。
(4)电解原理
①电解时必须使用直流电源，不能使用交流电源。
②电解质的水溶液或熔融电解质均可被电解，因为它们均可电离出自由移动的阴、阳离子。
③电解过程中，电能转化为化学能而储存在电解产物中，转化过程中遵循能量守恒定律。
④电解质溶液(或熔融电解质)的导电过程，就是电解质溶液(或熔融电解质)的电解过程，是化学变化，
而金属的导电是利用其物理性质。
⑤电解法是一种强氧化还原手段，可以完成非自发的氧化还原反应。
2．电解熔融态氯化钠
电解熔融态氯化钠原理图
(1)实验现象。
通电后，在阳极周围有气泡产生，在阴极上生成银白色金属。
(2)实验分析。
①熔融氯化钠中存在的微粒：Na＋、Cl－。
②通电后离子和电子的移动方向
离子：阳离子 Na＋(填离子符号)移向阴极；阴离子 Cl－(填离子符号)移向阳极。
电子：从电源负极流向阴极，从阳极流向电源的正极。
③电极上发生的变化
阴极：2Na＋＋2e－===2Na(还原反应)。
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。
(3)实验结论。
熔融的氯化钠在电流作用下发生了化学变化，分解生成了钠和氯气。
通电 通电
应用：工业上活泼金属的制备通常用电解法。如 NaCl(熔融) ―― →Na，MgCl2(熔融) ―― →Mg，Al2O3(熔
通电
融) ―― →Al。
3．电解 CuCl2溶液
电解质溶液中有 Cl－、Cu2＋、H＋、OH－。
其中 Cu2＋、H＋移向阴极，阴极电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu；Cl－、OH－移向阳极，阳极电极反应：2Cl
－－2e－===Cl2↑。
通电
电解反应：CuCl2 ===== Cu＋Cl2↑。
4．电解池阴、阳极的判断方法
5.电解池电极反应式、电池总反应式的书写
书写步骤 具体操作
判断两极 阳极：与电源正极相连 阴极：与电源负极相连
活性电极：电极材料本身失电子
判断反应微粒 溶液中的较易得电子的阳离子反应
惰性电极：溶液中较易失去电子的阴离子反应
书写电极反应 活性电极：M－ne－===Mn＋
Mn＋＋ne－===M
式 惰性电极：mRn－－mne－===Rm
书写 根据得失电子数相等，将阴阳极电极反应式相加得电解总反应式，注意若是水电离的 H＋
电解总 或 OH－参与电极反应，写总反应式时要写成 H2O
方程式
6.惰性电极电解电解质溶液的规律
电解时电极产物的判断
惰性电极为铂、金、石墨电极，活性电极(除铂、金、石墨电极之外的电极)在阳极时优先放电。
电解对 电解质溶 电解质
类型 电极反应特点 实例 pH
象 液浓度 溶液复原
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(或 2H2O＋ NaOH 溶液 水 增大 增大 加水
电解水 2e－===2OH－＋H2↑) H2SO4溶液 水 增大 减小 加水
型 阳 极 ： 4OH － － 4e － ===2H2O ＋ Na2SO4溶
水 增大 不变 加水
O2↑(或 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑) 液
电解电 电解质电离出的阴、阳离子分别在 HCl 溶液 电解质 减小 增大 通氯化氢
解质型 两极放电 CuCl2溶液 电解质 减小 — 加氯化铜
放
2 阴极：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ 电解质 生成新电
NaCl 溶液 增大 通氯化氢
生碱 阳极：电解质阴离子放电 和水 解质
型
放 O2
阴极：电解质阳离子放电 电解质 生成新电 加氧化铜或
生酸 CuSO4溶液 减小
阳极：H2O 放 O2生酸 和水 解质 碳酸铜
型
总结如图：
(1)若阴极为 H＋放电，则阴极区 c(OH－)增大；若阳极为 OH－放电，则阳极区 c(H＋)增大；若阴极为 H＋放
电，同时阳极为 OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。
(2)电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少多少加多少。如用惰性电极电解 CuSO4 溶液，加入适
量 CuO 可恢复到电解前的状况而不能加入 Cu(OH)2。
课后分层练
1.用石墨电极电解 CuCl2溶液(如图)。下列分析正确的是( )
A．a 端是直流电源的负极
B．通电使 CuCl2发生电离
C．阴极上发生的反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
[答案] A
[解析]电解过程中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，阴极与直流电源的负极相连，阳极与直流电
源的正极相连，A 项正确；电解质在溶液中的电离是水分子的作用，与是否通电无关，B 项错误；电解过
程中阳极上发生的反应为氧化反应，阳极反应为 2Cl－－2e－===Cl2↑，在阳极附近可观察到黄绿色气体，
C、D 项错误。
2．用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是( )
①电解稀硫酸 ②电解 Cu(NO3)2溶液
③电解 KOH 溶液 ④电解 NaCl 溶液
A．电解进行一段时间后四份溶液的 pH 均增大
B．反应②中电解一段时间后，向溶液中加入适量的 CuO 固体可使溶液恢复到电解前的情况
C．反应③中阳极消耗 OH－，故溶液浓度变小
D．反应④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为 2∶1
[答案] B
通电
[解析]A 项，①②电解后溶液酸性增强，pH 减小；B 项，反应②为 2Cu2＋＋2H2O ===== 2Cu＋O2↑＋4H
通电
＋，故加入适量 CuO 固体可使溶液恢复到电解前的情况；C 项，反应③为 2H2O ===== 2H 2
↑＋O2↑，故 KOH
通电
浓度增大；D 项，反应④为 2Cl－＋2H2O ===== H2↑＋Cl2↑＋2OH－，阴极产生 H2，阳极产生 Cl2，二者物
质的量之比为 1∶1。
3．下列有关用惰性电极电解 AgNO3溶液一段时间后的说法，正确的是( )
A．电解过程中阳极的质量不断增加
B．电解过程中溶液的 pH 不断升高
C．此时向溶液中加入适量的 Ag2O 固体可使溶液恢复到电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为 2∶1
[答案] C
通电
[解析]用惰性电极电解 AgNO3溶液，总的电解反应式为 4AgNO3＋2H2O ===== 4Ag＋O2↑＋4HNO3，阴极
上析出 Ag，阳极上放出 O2，A、D 错误；由于生成 HNO3，溶液的 pH 降低，B 错误；要使溶液恢复到电
解前的状况要加入的物质应是 Ag2O，C 正确。
4．如图中 X、Y 分别是直流电源的两极，通电后发现 a 极板质量增加，b 极板处有无色无味气体放出。
符合这一情况的是表中的( )
选项 a 极板 b 极板 X 电极 Z 溶液
A 锌 石墨 负极 CuSO4
B 石墨 石墨 负极 NaOH
C 银 铁 正极 AgNO3
D 铜 石墨 负极 CuCl2
[答案] A
[解析]由 a 极板质量增加知，溶液中阳离子在 a 极板处析出，则 a 为阴极，X 为负极，因 B 中 a 极板处不
析出金属、C 中 X 为正极可知 B、C 均错误；又由 b 极板处有无色无味气体放出可知 D 错误。
5．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶
液完全一样的是( )
A．NaCl[盐酸] B．NaOH[H2O]
C．CuCl2[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
[答案] B
[解析]电解 NaCl 溶液时，阳极氯离子放电生成氯气，阴极氢离子得到电子生成氢气，所以应加 HCl 让电
解质溶液复原，A 错误；电解 NaOH 溶液时，阳极产生氧气，阴极产生氢气，所以应加水让电解质溶液
复原，B 正确；电解 CuCl2溶液时，阳极氯离子放电生成氯气，阴极析出铜，所以应加氯化铜让电解质溶
液复原，C 错误；电解硫酸铜时，阳极产生氧气，阴极产生金属铜，所以应加 CuO 或 CuCO3让电解质溶
液复原，加入氢氧化铜会多生成水，D 错误。
6．下列关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是( )
A．①是原电池，②是电解池
B．电解质溶液 c(H＋)的变化：①增大，②减小
C．①中阳极的电极反应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中正极的电极反应式为 Zn－2e－===Zn2＋
D．①中 H＋向阴极移动，②中 H＋向负极移动
[答案] B
[解析]①中有外加电源，为电解池，②为原电池，A 错误；①中电解的是水，硫酸浓度增大，c(H＋)增大，
②中电池总反应为 Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，硫酸浓度减小，c(H＋)减小，B 正确；①中阳极的电极反
应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中正极的电极反应式为 2H＋＋2e－===H2↑，C 错误；②中 H＋向正
极移动，D 错误。
7．用惰性电极电解稀 H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl 的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是
( )
A．H2和 Cl2 B．H2和 O2
C．Cu 和 Cl2 D．Cu 和 O2
[答案] C
[解析]稀 H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl 的混合液，阳离子的放电顺序：Cu2＋＞H＋＞Na＋，阴离子的放电顺序：
Cl－＞OH－＞酸根离子，因此用惰性电极电解稀 H2SO －4、Cu(NO3)2、NaCl 的混合液，阳极 Cl 先失电子生
成 Cl2，阴极 Cu2＋先得电子生成 Cu，即最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是 Cu 和 Cl2，C 符合
题意。
8．化学研究人员开发出一种生产石灰乳的绿色工艺，其装置如下图所示。装置工作时，下列说法错误的
是( )
A．电能转变为化学能
B．X 膜为阴离子交换膜
C．电解一段时间后，b 极附近 c(OH－)增大
D．a 极上的电极反应式为 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
[答案] B
[解析]该装置是电解池，将电能转变为化学能，A 项正确；根据图中信息，左侧加入碳酸钙，中间生成氢
氧化钙，左侧生成钙离子向中间移动，则 X 膜为阳离子交换膜，B 项错误；阴极的电极反应式为 2H2O＋
2e－===H ↑＋2OH－2 ，生成 OH－，故 b 极附近 c(OH－)变大，C 项正确；a 极上水中氢氧根失去电子生成氧
气，电极反应式为 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，产生的氢离子溶解碳酸钙，D 项正确。故选 B。
9．用石墨棒作电极，在 Na＋、Cu2＋、Cl－、SO 42－等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出
符合条件的一种电解质的化学式。
(1)当阴极放出 H2，阳极放出 O2时，电解质是 。
(2)当阴极析出金属，阳极放出 O2时，电解质是 。
(3)当阴极放出 H2，阳极放出 Cl2时，电解质是 。
(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为 4：2：1 时，
电解质是 。
[答案] (1) Na2SO4 (2)CuSO4 (3)NaCl (4)CuSO4
[解析](1)阴极有 H2 生成，阳极有 O2 生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即 Na2SO4。
(2)实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即 CuSO4。(3)实质为放氢气生碱型，即电
解质为活泼金属的无氧酸盐，即 NaCl。(4)由阳极生成气体与转移电子的物质的量之比为 1：4，知阳极产
生气体为 O2，1 mol O2转移 4 mol e－；析出金属与转移电子的物质的量之比为 1：2，故金属阳离子为＋2
价，即 Cu2＋，故为 CuSO4。
10．用如图所示的装置进行电解。通电后发现湿润的淀粉 KI 试纸的 C 端变为蓝色。
(1)E 为电源的________极，F 为电源的________极。
(2)A 中发生反应的化学方程式为__________________________。
(3)在 B 中观察到的现象是___________________________________。
(4)D 端的电极反应式为____________________________________________。
[答案] (1)负 正
通电
(2)4AgNO3＋2H2O ===== 4Ag＋4HNO3＋O 2
↑
(3)铜片溶解，石墨电极上有气体生成，溶液中有蓝色沉淀生成
(4)2H＋＋2e－===H2↑
[解析] 本题实质上是三个电解装置串联，由题中信息可知 C 为阳极、D 为阴极，则 E 为负极，F 为正极。
A 中是以 Pt 为阳极、Fe 为阴极电解 AgNO3 溶液。B 中 Cu 为阳极，发生的反应为 Cu－2e－===Cu2＋，石
墨为阴极，发生的反应为 2H＋＋2e－===H2↑，由于水电离出的 H＋放电，所以溶液中的 c(OH－)增大，故溶
液中有氢氧化铜蓝色沉淀生成。D 端为阴极，发生的电极反应为 2H＋＋2e－===H2↑。
2－
11．为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从 H ＋、Cu2＋、Na＋、SO 、Cl－ 5 种离子
4
中两两恰当的组成电解质，按下列要求进行电解：
(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是________________。若要
恢复到电解前的状态，应加入的物质是________________。
(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是________________。若要
恢复到电解前的状态，应加入的物质是________。
(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是________________。若要
恢复到电解前的状态，应加入的物质是________________。
[答案] (1)HCl、CuCl2 HCl、CuCl2
(2)Na2SO4、H2SO4 H2O
(3)CuSO4、NaCl CuO 或 CuCO3、HCl
[解析] (1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则阳离子只能为 H＋、Cu2＋，阴离子
只能是 Cl－，其电解质是 HCl、CuCl2。
(2)实质上是电解水，H＋、OH－分别在两极上放电，因此，其电解质是 Na2SO4、H2SO4。
通电
(3)电解质是 CuSO4，2CuSO4＋2H2O ===== 2H2SO4＋2Cu＋O2↑，若恢复到原状态，可加入 CuO，也可加
通电
入 CuCO3。电解质是 NaCl，2NaCl＋2H2O ===== 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，要恢复到原状态可通入 HCl。
1．如图为用惰性电极电解 CuCl2溶液的实验装置，则下列说法正确的是( )
A．a 极为负极
B．溶液中的 Cu2＋向 a 极移动
C．电解一段时间后溶液的颜色会变浅
D．b 极上发生的电极反应式为 2Cl－－2e－===Cl2↑
[答案]C
[解析]a 极与电源的正极相连，是电解池的阳极，A 错误；电解过程中阳离子向阴极移动，b 为阴极，则
Cu2＋向 b 极移动，B 错误；溶液中的 Cu2＋显蓝色，Cu2＋在阴极放电生成 Cu，浓度不断减小，所以溶液的
颜色会变浅，C 正确；b 极为阴极，发生还原反应，电极反应式为 Cu2＋＋2e－===Cu，D 错误。
2．为探究电解的放电规律，进行如下实验：
序号 阳极材料 阴极材料 电解质 阳极产物 阴极产物
① 石墨 石墨 0.1 mol L－1 CuCl2溶液 Cl2 Cu
② 石墨 石墨 0.1 mol L－1 NaCl 溶液 Cl2 H2
③ 石墨 石墨 0.2 mol L－1 CuSO4溶液 O2 Cu
④ 铜 石墨 0.2 mol L－1 CuSO4溶液 Cu2＋ Cu
⑤ 石墨 石墨 熔融 NaCl Cl2 Na
下列说法错误的是( )
A．对比①②可知，阴极放电顺序是 Cu2＋>H＋>Na＋
B．对比①③可知，阳极放电顺序是 Cl－>OH－>SO2－4
C．对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电
D．对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液
[答案]D
[解析]①中阳离子是 Cu2＋和 H＋，阴极产物是 Cu，放电顺序：Cu2＋>H＋，②中阳离子是 Na＋和 H＋，阴极
产物是 H2，放电顺序：H＋>Na＋，综上所述，放电顺序：Cu2＋>H＋>Na＋，A 正确；根据①知道离子放电
顺序：Cl－>OH－，根据③知道离子放电顺序：OH－>SO2－4 ，B 正确；电解池的阳极若是活性电极，则金属
电极本身失电子，发生氧化反应，对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电，C 正确；电
解得到金属不一定只能用熔融态，①中电解氯化铜溶液得到金属铜，D 错误。
3．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，能使溶液与原来溶
液完全一样的是( )
A．CuCl2(CuSO4) B．NaOH(NaOH)
C．KCl(盐酸) D．CuSO4(CuO)
[答案]D
[解析]电解氯化铜生成铜和氯气，应补充 CuCl2，A 错误；电解氢氧化钠溶液实际是电解水，应补充水，B
错误；电解氯化钾生成氢气、氯气和氢氧化钾，应补充 HCl，C 错误；电解硫酸铜溶液得到铜、氧气和硫
酸，应补充氧化铜，D 正确。
4．在水中加等物质的量的 Ag＋、Ba2＋、Na＋、SO2－4 、NO－3 、Cl－，将该溶液放入用惰性材料作电极的电解
槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量比为( )
A．35.5：108 B．16：1
C．108：35.5 D．8：1
[答案]D
[解析]在水中加等物质的量的 Ag＋、Cl－反应生成氯化银沉淀，Ba2＋、SO 2－4 反应生成硫酸钡沉淀，故所得
溶液中含 Na＋、NO－3 ，通电片刻，Na＋、NO －3 均不放电，水提供的 H＋、OH－分别在阴极和阳极上放电，
则氧化产物为氧气，还原产物为氢气，电极上得失电子数相等，该反应相当于电解水，故氧化产物与还
原产物的质量比为 8：1。
5．利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收 SO2，并用阴极排出的溶液吸收 NO2。下列说法正确的
是( )
A．b 为直流电源的正极
B．将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变
C．阳极的电极反应式为 SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋
D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
[答案]C
[解析]二氧化硫被氧化为硫酸根离子，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极与电源正极相连，则 b 为电
源负极，故 A 错误；将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式发生改变，故 B 错误；阳
极的电极反应式为 SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋，故 C 正确；电解时，阳离子移向阴极，所以 H＋由阳
极室通过阳离子交换膜到阴极室，故 D 错误。
6．一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A．a 为直流电源的负极
B．阳极反应式为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
C．若有 1 mol 离子通过 A 膜，理论上阳极生成 5.6 L 气体
D．甲池中硫酸根离子通过交换膜进入乙池
[答案]C
[解析]分析可知，Cr 棒为阴极，a 连接电解池阴极，a 为负极，A 正确；石墨电极为阳极，阳极反应式为
2H O－4e－===O ↑＋4H＋2 2 ，B 正确；丙池中氢离子通过 A 膜进入乙池，若有 1 mol 离子通过 A 膜，则转移
电子 1 mol，由于不确定是否为标况不能确定生成气体的体积，C 错误；电解池中阴离子向阳极移动，甲
池中硫酸根离子通过阴离子交换膜进入乙池，D 正确。故选 C。
7．光电池在光照条件下可产生电压，如下装置可以实现光能源的充分利用，双极性膜可将水解离为 H＋
和 OH－，并实现其定向通过。下列说法不正确的是( )
A．该装置将光能转化为化学能并分解水
催化剂
B．再生池中的反应：2V2＋＋2H O ===== 2V3＋＋2OH－2 ＋H2↑
C．光照过程中阳极区溶液中的 n(OH－)基本不变
D．双极性膜可控制其两侧溶液分别为酸性和碱性
[答案]B
催化剂
[解析]该装置将光能转化为化学能并分解水，A 正确；再生池中的反应：2V2＋＋2H＋ ===== 2V3＋＋H2↑，B
错误；光照过程中阳极区反应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，双极性膜可将水解离为 H＋和 OH－，其中
OH－进入阳极，所以溶液中的 n(OH－)基本不变，C 正确；双极性膜可将水解离为 H＋和 OH－，由图可知，
H＋进入阴极，OH－进入阳极，则双极性膜可控制其两侧溶液分别为酸性和碱性，D 正确。故选 B。
8．病毒对消毒剂敏感，75%酒精、双氧水等均可灭活病毒。现有一种直接通过电化学合成 H2O2 的方法，
装置如图。下列叙述错误的是( )
A．该装置的工作原理是将化学能转化成电能
B．b 极发生的电极反应为 O2＋H2O＋2e－===HO－2 ＋OH－
C．电池工作时，内部发生反应：HO－2 ＋OH－＋2H＋===H2O2＋H2O
D．电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L(标准状况)
[答案]A
[解析]该装置是电解池，将电能转化为化学能，A 错误；b 电极为阴极，O2得电子生成 HO－2 ，电极反应式
为 O2＋H2O＋2e－===HO－2 ＋OH－，B 正确；装置中阴极生成 HO－2 、OH－，阳极生成 H＋，所以电池工作时，
内部生成的 HO－2 、OH－与 H＋反应生成 H2O2 和 H2O，C 正确；b 电极为阴极，电极反应式为 O2＋H2O＋
2e－===HO－2 ＋OH－，电路中通过 2 mol 电子，消耗 1 mol O2，标准状况下的体积为 22.4 L，D 正确。
9．三室式电渗析法处理含 NH4NO3废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的 NH ＋4 和 NO
－
3 可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间后，在两极区均得到副
产品 NH4NO3，下列叙述正确的是( )
A．a 极为电源负极，b 极为电源正极
B．c 膜是阴离子交换膜，d 膜是阳离子交换膜
C．阴极电极反应式为 2NO－3 ＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O
D．当电路中通过 2 mol 电子的电量时，阴极产生标准状况下 11.2 L 的 H2
[答案]A
[解析]根据题意，两极区均得到副产品 NH4NO3，则Ⅱ室中的 NH ＋4 通过 c 膜进入Ⅰ室与稀硝酸混合形成
NH4NO3，NO －3 通过 d 膜进入Ⅲ室与氨水混合形成 NH4NO3，所以 c 膜为阳离子交换膜，d 膜是阴离子交
换膜；根据电解液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，可知左侧石墨为阴极，右侧石墨为阳极，a
极为电源负极，b 极为电源正极，故 A 正确，B 错误；左侧石墨为阴极，阴极电极反应式为 2H＋＋2e－
===H ↑，故 C 错误；阴极电极反应式为 2H＋2 ＋2e－===H2↑，电路中通过 2 mol 电子的电量时，阴极产生
H2为 1 mol，即标准状况下 22.4 L，故 D 错误。故选 A。
10．将等物质的量浓度的 CuSO4和 NaCl 等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程可分为三个阶段，
则下列说法正确的是( )
①阴极先析出 Cl2，后析出 O2，阳极先产生 Cu，后析出 H2
②第一阶段阳极只产生 Cl2，阴极只产生 Cu
③第二阶段在阴极上 H＋放电产生 H2
④第三阶段相当于电解水
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
[答案]D
[解析]三个阶段分别电解 CuCl2、CuSO4、H2SO4。①阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，根据离子
放电顺序知，阳极先析出 Cl2，后析出 O2，阴极先产生 Cu，后析出 H ，错误；②阳极上 Cl－2 先放电、阴
极上 Cu2＋先放电，所以第一阶段阳极只产生 Cl2，阴极只产生 Cu，正确；③第二阶段阴极上 Cu2＋放电生
成铜，错误；④第三阶段，阳极上 OH－放电、阴极上 H＋放电，所以相当于电解水，正确。
11．利用所学电化学反应原理，解决以下问题：
(1)如图是电解未知浓度的硝酸银溶液的示意图，请根据要求答题。
①Fe 电极叫做 极，C 电极的反应式为 。
②电解一段时间后，某电极的固体质量增重 21.6 g，整个装置共产生气体(标准状况下)体积 2.24 L，推断
该气体的组成： 。
(2)图中甲池的总反应式为 。
①甲池中负极上的电极反应式为 。
②乙池中石墨电极上发生的反应为 。
③要使乙池恢复到电解前的状态，应向溶液中加入适量的 。
A．CuO B．Cu(OH)2
C．CuCO3 D．CuSO4
(3)某科研小组用 SO2为原料制取硫酸。
①利用原电池原理，用 SO2、O2和 H2O 来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也
能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池负极的电极反应式： 。
②用 Na2SO3溶液充分吸收 SO2得 NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如图。请
写出开始时阳极反应的电极反应式： 。
[答案](1) 阴 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ H2和 O2
(2)N2H4＋O2===N2＋2H2O。
N H － －2 4＋4OH －4e ===N2↑＋4H2O。
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ AC
(3)SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋
HSO－3 ＋H －2O－2e ===SO2－4 ＋3H＋。
[解析](1)①Fe 电极连接的是电源的负极，因此为电解池的阴极，C 电极为阳极，是水中氢氧根失去电子，
其电极反应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。②当某电极的固体质量增重 21.6 g 时，则为铁电极上生成银
单质的物质的量为 0.2 mol，阳极生成氧气，则根据得失电子守恒和 4Ag～O2，则生成银时得到的氧气物
0.2 mol
质的量为 ＝0.05 mol，体积为 22.4 L mol－1×0.02 mol＝1.12 L，而整个装置共产生气体(标准状况下)
4
体积 2.24 L 即 0.1 mol，则说明阴极银离子反应完后，氢离子开始反应，因此该气体的组成 H2 和 O2。(2)
甲池中的总反应式为 N2H4＋O2===N2＋2H2O。①根据甲池总反应得到甲池为原电池，N2H4中氮化合价升
高，作原电池负极，因此甲池中负极上的电极反应式为 N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O。②乙池中石墨
连接电源的正极，石墨为阳极，其电极上发生的反应为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。③乙池电解得到铜和
氧气，只需将生成的两种物质反应即得到氧化铜，再加入反应后的溶液中就能使乙池恢复到电解前的状
态，应向溶液中加入适量的氧化铜，而碳酸铜加入后释放出二氧化碳，相当于加入的是氧化铜。(3)①利
用原电池原理，用 SO2、O2 和 H2O 来制备硫酸，SO2 中 S 化合价升高，为原电池负极，因此电池负极的
电极反应式：SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋。②用 Na2SO3溶液充分吸收 SO2得 NaHSO3溶液，然后电
解该溶液可制得硫酸，HSO －3 失去电子得到硫酸，为电解池的阳极，因此开始时阳极反应的电极反应式：
HSO－3 ＋H2O－2e－===SO2－4 ＋3H＋。1.2.3 化学能与电能的转化
（电解池的工作原理）
基础知识清单
1．电解和电解池的工作原理
(1)电解：在直流电的作用下，在两极上分别发生 反应和 反应的过程。
(2)电解池：将 转化为 的装置(也称电解槽)。
(3)电解池的构成条件
①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。
(4)电解原理
①电解时必须使用直流电源，不能使用交流电源。
②电解质的水溶液或熔融电解质均可被电解，因为它们均可电离出自由移动的阴、阳离子。
③电解过程中，电能转化为化学能而储存在电解产物中，转化过程中遵循能量守恒定律。
④电解质溶液(或熔融电解质)的导电过程，就是电解质溶液(或熔融电解质)的电解过程，是化学变化，
而金属的导电是利用其物理性质。
⑤电解法是一种强氧化还原手段，可以完成非自发的氧化还原反应。
2．电解熔融态氯化钠
电解熔融态氯化钠原理图
(1)实验现象。
通电后，在阳极周围有 产生，在阴极上生成 。
(2)实验分析。
①熔融氯化钠中存在的微粒： 、 。
②通电后离子和电子的移动方向
离子：阳离子 (填离子符号)移向阴极；阴离子 (填离子符号)移向阳极。
电子：从电源 流向 ，从 流向电源的 。
③电极上发生的变化
阴极： (还原反应)。
阳极： (氧化反应)。
(3)实验结论。
熔融的氯化钠在 作用下发生了化学变化，分解生成了钠和氯气。
通电 通电
应用：工业上活泼金属的制备通常用电解法。如 NaCl(熔融) ―― →Na，MgCl2(熔融) ―― →Mg，Al2O3(熔
通电
融) ―― →Al。
3．电解 CuCl2溶液
电解质溶液中有 、 、 、 。
其中 、 移向阴极，阴极电极反应： ； 、 移向阳极，阳
极电极反应： 。
电解反应： 。
4．电解池阴、阳极的判断方法
5.电解池电极反应式、电池总反应式的书写
书写步骤 具体操作
判断两极 阳极：与电源正极相连 阴极：与电源负极相连
活性电极：电极材料本身失电子
判断反应微粒 溶液中的较易得电子的阳离子反应
惰性电极：溶液中较易失去电子的阴离子反应
书写电极反应 活性电极：M－ne－===Mn＋
Mn＋＋ne－===M
式 惰性电极：mRn－－mne－===Rm
书写电解总 根据得失电子数相等，将阴阳极电极反应式相加得电解总反应式，注意若是水电离的 H＋
方程式 或 OH－参与电极反应，写总反应式时要写成 H2O
6.惰性电极电解电解质溶液的规律
电解时电极产物的判断
惰性电极为铂、金、石墨电极，活性电极(除铂、金、石墨电极之外的电极)在阳极时优先放电。
电解对 电解质溶 电解质
类型 电极反应特点 实例 pH
象 液浓度 溶液复原
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(或 2H2O＋ NaOH 溶液
电解水 2e－===2OH－＋H2↑) H2SO4溶液
型 阳 极 ： 4OH － － 4e － ===2H2O ＋ Na2SO4溶
O2↑(或 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑) 液
电解电 电解质电离出的阴、阳离子分别在 HCl 溶液
解质型 两极放电 CuCl2溶液
放
2 阴极：2H O＋2e－2 ===2OH－＋H2↑
NaCl 溶液
生碱 阳极：电解质阴离子放电
型
放 O2
阴极：电解质阳离子放电
生酸 CuSO4溶液
阳极：H2O 放 O2生酸
型
总结如图：
(1)若阴极为 H＋放电，则阴极区 c(OH－)增大；若阳极为 OH－放电，则阳极区 c(H＋)增大；若阴极为 H＋放
电，同时阳极为 OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。
(2)电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少多少加多少。如用惰性电极电解 CuSO4 溶液，加入适
量 CuO 可恢复到电解前的状况而不能加入 Cu(OH)2。
课后分层练
1.用石墨电极电解 CuCl2溶液(如图)。下列分析正确的是( )
A．a 端是直流电源的负极
B．通电使 CuCl2发生电离
C．阴极上发生的反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
2．用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是( )
①电解稀硫酸 ②电解 Cu(NO3)2溶液
③电解 KOH 溶液 ④电解 NaCl 溶液
A．电解进行一段时间后四份溶液的 pH 均增大
B．反应②中电解一段时间后，向溶液中加入适量的 CuO 固体可使溶液恢复到电解前的情况
C．反应③中阳极消耗 OH－，故溶液浓度变小
D．反应④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为 2∶1
3．下列有关用惰性电极电解 AgNO3溶液一段时间后的说法，正确的是( )
A．电解过程中阳极的质量不断增加
B．电解过程中溶液的 pH 不断升高
C．此时向溶液中加入适量的 Ag2O 固体可使溶液恢复到电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为 2∶1
4．如图中 X、Y 分别是直流电源的两极，通电后发现 a 极板质量增加，b 极板处有无色无味气体放出。
符合这一情况的是表中的( )
选项 a 极板 b 极板 X 电极 Z 溶液
A 锌 石墨 负极 CuSO4
B 石墨 石墨 负极 NaOH
C 银 铁 正极 AgNO3
D 铜 石墨 负极 CuCl2
5．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶
液完全一样的是( )
A．NaCl[盐酸] B．NaOH[H2O]
C．CuCl2[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]
6．下列关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是( )
A．①是原电池，②是电解池
B．电解质溶液 c(H＋)的变化：①增大，②减小
C．①中阳极的电极反应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，②中正极的电极反应式为 Zn－2e－===Zn2＋
D．①中 H＋向阴极移动，②中 H＋向负极移动
7．用惰性电极电解稀 H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl 的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是
( )
A．H2和 Cl2 B．H2和 O2
C．Cu 和 Cl2 D．Cu 和 O2
8．化学研究人员开发出一种生产石灰乳的绿色工艺，其装置如下图所示。装置工作时，下列说法错误的
是( )
A．电能转变为化学能
B．X 膜为阴离子交换膜
C．电解一段时间后，b 极附近 c(OH－)增大
D．a 极上的电极反应式为 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
9．用石墨棒作电极，在 Na＋、Cu2＋、Cl－、SO 2－4 等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出
符合条件的一种电解质的化学式。
(1)当阴极放出 H2，阳极放出 O2时，电解质是 。
(2)当阴极析出金属，阳极放出 O2时，电解质是 。
(3)当阴极放出 H2，阳极放出 Cl2时，电解质是 。
(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为 4：2：1 时，
电解质是 。
10．用如图所示的装置进行电解。通电后发现湿润的淀粉 KI 试纸的 C 端变为蓝色。
(1)E 为电源的________极，F 为电源的________极。
(2)A 中发生反应的化学方程式为__________________________。
(3)在 B 中观察到的现象是___________________________________。
(4)D 端的电极反应式为____________________________________________。
2－
11 ．为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从 H＋、Cu2＋、Na＋、SO 、Cl
－ 5 种离子
4
中两两恰当的组成电解质，按下列要求进行电解：
(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是________________。若要
恢复到电解前的状态，应加入的物质是________________。
(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是________________。若要
恢复到电解前的状态，应加入的物质是________。
(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是________________。若要
恢复到电解前的状态，应加入的物质是________________。
1．如图为用惰性电极电解 CuCl2溶液的实验装置，则下列说法正确的是( )
A．a 极为负极
B．溶液中的 Cu2＋向 a 极移动
C．电解一段时间后溶液的颜色会变浅
D．b 极上发生的电极反应式为 2Cl－－2e－===Cl2↑
2．为探究电解的放电规律，进行如下实验：
序号 阳极材料 阴极材料 电解质 阳极产物 阴极产物
① 石墨 石墨 0.1 mol L－1 CuCl2溶液 Cl2 Cu
② 石墨 石墨 0.1 mol L－1 NaCl 溶液 Cl2 H2
③ 石墨 石墨 0.2 mol L－1 CuSO4溶液 O2 Cu
④ 铜 石墨 0.2 mol L－1 CuSO4溶液 Cu2＋ Cu
⑤ 石墨 石墨 熔融 NaCl Cl2 Na
下列说法错误的是( )
A．对比①②可知，阴极放电顺序是 Cu2＋>H＋>Na＋
B．对比①③可知，阳极放电顺序是 Cl－>OH－>SO2－4
C．对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电
D．对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液
3．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，能使溶液与原来溶
液完全一样的是( )
A．CuCl2(CuSO4) B．NaOH(NaOH)
C．KCl(盐酸) D．CuSO4(CuO)
4．在水中加等物质的量的 Ag＋、Ba2＋、Na＋、SO2－、NO－4 3 、Cl－，将该溶液放入用惰性材料作电极的电解
槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量比为( )
A．35.5：108 B．16：1
C．108：35.5 D．8：1
5．利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收 SO2，并用阴极排出的溶液吸收 NO2。下列说法正确的
是( )
A．b 为直流电源的正极
B．将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变
C．阳极的电极反应式为 SO2＋2H2O－2e－===SO2－4 ＋4H＋
D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
6．一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A．a 为直流电源的负极
B．阳极反应式为 2H2O－4e－===O ＋2↑＋4H
C．若有 1 mol 离子通过 A 膜，理论上阳极生成 5.6 L 气体
D．甲池中硫酸根离子通过交换膜进入乙池
7．光电池在光照条件下可产生电压，如下装置可以实现光能源的充分利用，双极性膜可将水解离为 H＋
和 OH－，并实现其定向通过。下列说法不正确的是( )
A．该装置将光能转化为化学能并分解水
催化剂
B．再生池中的反应：2V2＋＋2H2O ===== 2V3＋＋2OH－＋H2↑
C．光照过程中阳极区溶液中的 n(OH－)基本不变
D．双极性膜可控制其两侧溶液分别为酸性和碱性
8．病毒对消毒剂敏感，75%酒精、双氧水等均可灭活病毒。现有一种直接通过电化学合成 H2O2 的方法，
装置如图。下列叙述错误的是( )
A．该装置的工作原理是将化学能转化成电能
B．b 极发生的电极反应为 O2＋H2O＋2e－===HO－2 ＋OH－
C．电池工作时，内部发生反应：HO－2 ＋OH－＋2H＋===H2O2＋H2O
D．电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L(标准状况)
9．三室式电渗析法处理含 NH4NO3废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的 NH ＋4 和 NO
－
3 可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间后，在两极区均得到副
产品 NH4NO3，下列叙述正确的是( )
A．a 极为电源负极，b 极为电源正极
B．c 膜是阴离子交换膜，d 膜是阳离子交换膜
C．阴极电极反应式为 2NO－3 ＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O
D．当电路中通过 2 mol 电子的电量时，阴极产生标准状况下 11.2 L 的 H2
10．将等物质的量浓度的 CuSO4和 NaCl 等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程可分为三个阶段，
则下列说法正确的是( )
①阴极先析出 Cl2，后析出 O2，阳极先产生 Cu，后析出 H2
②第一阶段阳极只产生 Cl2，阴极只产生 Cu
③第二阶段在阴极上 H＋放电产生 H2
④第三阶段相当于电解水
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
11．利用所学电化学反应原理，解决以下问题：
(1)如图是电解未知浓度的硝酸银溶液的示意图，请根据要求答题。
①Fe 电极叫做 极，C 电极的反应式为 。
②电解一段时间后，某电极的固体质量增重 21.6 g，整个装置共产生气体(标准状况下)体积 2.24 L，推断
该气体的组成： 。
(2)图中甲池的总反应式为 。
①甲池中负极上的电极反应式为 。
②乙池中石墨电极上发生的反应为 。
③要使乙池恢复到电解前的状态，应向溶液中加入适量的 。
A．CuO B．Cu(OH)2
C．CuCO3 D．CuSO4
(3)某科研小组用 SO2为原料制取硫酸。
①利用原电池原理，用 SO2、O2和 H2O 来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也
能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池负极的电极反应式： 。
②用 Na2SO3溶液充分吸收 SO2得 NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如图。请
写出开始时阳极反应的电极反应式： 。
