1.2.4 化学能与电能的转化
（电解原理的应用）
基础知识清单
一、氯碱工业
1．概念
用电解 的方法来制取 ，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，
称为氯碱工业。
2．原理
(1)阳极反应： ( 反应)；
(2)阴极反应： ( 反应)；
总反应式： 。
二、铜的电解精炼
1．阳极材料： 。
阳极反应： 、 、 ，比 Cu 不活泼的金、银形成 。
2．阴极材料： 。
阴极反应： 。
3．电解质溶液： 溶液，经过精炼，溶液中 Cu2＋浓度会 。
三、电镀与电冶金
1．铁钉镀锌
电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用锌片作 ，铁钉作 ，接通 6 V 的直流电源，
电镀 20～25 min。
实验现象：阳极(锌片)质量 ，电极反应式为 ，阴极质量 ，电极反应
式为 。
2．电镀银装置
原理：金属材料电镀时，通常以 制品为阴极，以 金属为阳极，用含有 的
溶液作电解质溶液。在直流电的作用下，镀层金属在待镀金属制品表面形成均匀、光亮而致密的镀层。
3．电冶金：对于比较活泼的金属，常用电解其熔融盐的方法制取，如工业上钠、镁的制取是通过电解熔
融的 、 ，而铝的制取是通过电解熔融的 。
四、电镀与铜的电解精炼的比较
电镀 铜的电解精炼
应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀
定义 利用电解原理提纯铜
上一层其他金属或合金
装置
举例
①镀层金属作阳极接直流电源正极，镀件作阴 ①粗铜作阳极，纯铜作阴极
形成 极接直流电源负极 ②含 Cu2＋的盐溶液作电解质溶液
条件 ②电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液 ③直流电源
③形成闭合回路 ④形成闭合回路
电极 (以铁上镀锌为例)阳极： 阳极： (主要)
反应 阴极： 阴极： (纯铜)
电解(镀)
液浓度
联系 电镀池和电解精炼池是特定条件下的电解池
五、电化学综合计算的三种常用方法
(1)根据总反应式计算。
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算。
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的
电子数相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
(3)根据关系式计算。
根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过 4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
4
4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2阳极产物～2H2～2Cu～4Ag～ M 阴极产物n
(式中 M 为金属，n 为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见
的电化学计算问题。
课后分层练
1．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是( )
A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气
B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过
通电
C．装置中发生反应的离子方程式为 Cl－＋2H＋ ===== Cl2↑＋H2↑
D．该装置将电能转化为化学能
2．在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下电镀方案中正确的是 ( )
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含 Fe2＋
B．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含 Zn2＋
C．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含 Fe3＋
D．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含 Zn2＋
3．关于电镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( )
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B．电解液的成分都保持不变
C．阳极反应都只有 Cu－2e－===Cu2＋
D．阴极反应都只有 Cu2＋＋2e－===Cu
4．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙
述正确的是(已知：氧化性：Fe2＋A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2＋和 Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍
5．如图所示的 A、B 两个电解池中的电极均为铂，在 A 池中加入 0.05 mol·L－1 的氯化铜溶液，B 池中加
入 0.1 mol·L－1的硝酸银溶液，进行电解。a、b、c、d 四个电极上所析出的物质的物质的量之比是( )
A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1
C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1
6．下列叙述中错误的是( )
A．电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
B．电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应
C．电解池中，电子从电源负极流向电解池阳极
D．电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气
7．下列关于图示四个装置的叙述不正确的是( )
A．装置甲是可以在铁钉上镀铜的装置
B．若装置乙为电解精炼铜装置，则 X 电极为精铜
C．装置丙的 a 端产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．装置丁接通电源后可以观察到白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变红褐色
8．工业上用碱吸-电解法处理硫酸厂烟气中的 SO2，先用 NaOH 溶液吸收 SO2，再电解 Na2SO3 溶液使碱
再生，电解原理如图所示：
下列说法正确的是( )
A．电极 a 上的电极反应式为 SO2－3 －2e－＋H2O===SO2－4 ＋2H＋
B．电极 b 上的电极反应式为 4OH－＋4e－===2H2O＋O2↑
C．半透膜Ⅰ为阳离子交换膜，半透膜Ⅱ为阴离子交换膜
D．若收集到 22.4 L 气体 G，则有 1 mol M 离子移向左室
9．以足量的 K2CrO4为原料，利用电解法制备 K2Cr2O7的实验装置如下图，下列说法不正确的是( )
A．K2Cr2O7在阳极室生成
B．在制备过程中，阳极室中的 K＋透过交换膜向阴极室移动
n(K) x
C．测定阳极液中 K 和 Cr 的含量，若某时刻 K 与 Cr 的物质的量之比 为 ，则此时 K CrO 的转化率
n(Cr) y 2 4
2y－x
为 ×100%
y
D．已知法拉第常数 F＝96 500 C/mol，Q＝It＝n(e－) F，若维持电流强度为 I A，让电解池工作 t min，理
It
论上可制备 mol K Cr O
96 500 × 2 2 2 7
10．如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。
甲 乙
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则 A 极为________极，电极材料是________________，电极反应
式为________________，电解质溶液可以是______________________________。
(2)乙池中铁极的电极反应为_________________________。
(3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为______装置，电解一段时间后，溶液的浓度
____________________________。
11.电化学在化学工业中有着广泛的应用。
(1)根据图示电化学装置，回答下列问题：
①甲池中通入乙烷(C2H6)一极的电极反应式为 。
②乙池中，若 X、Y 都是石墨电极，A 溶液是 Na2SO4溶液，实验开始时，同时在两极附近溶液中各滴入
几滴紫色石蕊溶液，X 极的电极反应式为 ；一段时间后，在 Y 极附近观察到的
现象是 。
③乙池中，若 X、Y 都是石墨电极，A 溶液是足量 AgNO3溶液，体积为 0.2 L，则 Y 极的电极反应式
为 ；电解一段时间后，甲池消耗 112 mL(标准状况下)O2，则乙池溶液的 c(H＋)为 （忽
略溶液体积的变化)。
(2)若要用(1)中装置在铁质钥匙表面镀一层金属铜，用 CuSO4溶液作电解液，则乙池中：
①X 极的材料是 ，电极反应式为 。
②Y 极的材料是 ，电极反应式为 。
1.电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业。如图所示为离子交换膜电解槽电解饱和食盐水原理示意图，下
列有关说法错误的是( )
A．a 接电源的负极，b 接电源的正极
B．出口 A 产生的气体能使湿润的淀粉-KI 试纸变蓝
C．出口 C 得到浓 NaOH 溶液，出口 B 收集到的气体为 H2
D．若无阳离子交换膜，电解时电解槽内可能会产生 NaClO
2.在日常生活中，很多物品都离不开电镀，现将一块铜牌镀上一层银，装置如图所示，下列说法正确的是
( )
A．银片与电源的正极相连
B．电镀一段时间后，AgNO3溶液的浓度会变小
C．阴极的电极反应式为 Cu－2e－===Cu2＋
D．反应一段时间后，将电源反接，铜牌可以恢复到原来的状态
3.以熔融盐为电解液，以含 Cu、Mg 和 Si 等的铝合金废料为阳极进行电解，实现 Al 的再生。该过程中( )
A．阴极发生的反应为 Mg－2e－===Mg2＋
B．阴极上 Al 被氧化
C．在电解槽底部产生含 Cu 的阳极泥
D．阳极和阴极的质量变化相等
4.在 500 mL KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液中，c(NO－3 )＝6 mol/L，用石墨电极电解一段时间后，两极均收
集到 22.4 L 气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为 500 mL，NO －3 不参与电极反应，下列说法正确的
是( )
A．电解得到的 Cu 的物质的量为 0.5 mol
B．向电解后的溶液中加入 98 g 的 Cu(OH)2可恢复为原溶液
C．原混合溶液中 c(K＋)＝6 mol/L
D．电解后溶液中 c(H＋)＝2 mol/L
5．有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以 Pt 作电极，将它们串联在一起电解一
定时间，测得电极增重总和 2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为( )
A．4∶1 B．1∶1
C．4∶3 D．3∶4
6．氢氧化锂是合成其他锂产品的基本原料，也可以直接用于其他工业领域。用如图所示的双膜电解装置
可制备氢氧化锂。下列有关叙述正确的是( )
A．甲膜为阴离子交换膜，乙膜为阳离子交换膜
B．通电后 Li＋向阳极移动
C．阴极的电极反应为 H2O＋2e－===H ↑＋O2－2
D．当电路中通过 1 mol 电子时，可生成 49 g H2SO4
7．重铬酸钾是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)(黄色)为原料，采用电化学
法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)(橙色)，制备装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．阳极室中溶液的颜色逐渐由黄色变为橙色
B．电解过程中阳极附近溶液的 c(H＋)增大
C．K2CrO4在阳极区被氧化成 K2Cr2O7
D．阴极每生成 1 mol 气体，有 2 mol 阳离子从阳极室移向阴极室
8．氯碱工业是高耗能产业，按下图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能 30%以上，且相关
物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)，下列说法正确的是( )
A．图中装置Ⅰ属于原电池
B．X 是氢气
C．Y 在装置Ⅱ中发生的电极反应为 H2－2e－＋2OH－===2H2O
D．图中氢氧化钠质量分数大小关系为 a%>b%
9．有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂 N2O5，所用装置如图所示，下列说法正确的是
( )
A．图中的甲池为电解池，乙池为原电池
B．N2O5在 c 极上产生，c 极的电极反应为 N2O4－2e－＋H2O===N O ＋2H＋2 5
C．a 极发生的电极反应为 SO2－2e－＋2H2O===H2SO4＋2H＋
D．每转移 2 mol 电子，生成 2 mol N2O5和 1 mol H2SO4
10．某科研实验小组用 EIS 膜池构型的电渗析装置电解磷酸钠和硫酸制备磷酸二氢钠，装置如图所示，
下列有关说法错误的是( )
A．电极电势：aB．离子交换膜为阳离子交换膜
C．阴极的电极反应式为 2H＋ ＋2e－ ===H2↑
D．电渗析过程中阳极液的 c(H＋)不断增大
11．电解装置如图所示，B 装置中是 1 L 2 mol·L－1 的 AgNO3 溶液，A 装置中是 1 L 2 mol·L－1 的 Na2SO4
溶液，通电后，湿润的淀粉-KI 试纸的 X 端变蓝色，电解一段时间后试回答：
(1)Ag 是电解池的________极，写出此电极的电极方程式：____________________________。
(2)A 中发生反应的化学方程式为_____________________________。
(3)B 中观察到的现象是_____________________________________。
(4)室温下，若电解一段时间后测得电路中通过的电子的物质的量为 0.2 mol，电解过程中，B 中析出物质
是________克，A 中阳极收集到的气体体积为________(标准状况)。
12.如图所示，若电解 5 min 时铜电极质量增加 2.16 g，试回答(硝酸银足量)：
(1)电源电极 X 的名称为 。
(2)通电 5 min 时，B 中共收集到 224 mL 气体(标况)，溶液体积为 200 mL，则通电前硫酸铜溶液的物质的
量浓度为 。
(3)若 A 中 KCl 溶液的体积也是 200 mL(KCl 足量，不考虑氯气的溶解 )，电解后溶液的 c(OH－ )
＝ 。1.2.4 化学能与电能的转化
（电解原理的应用）
基础知识清单
一、氯碱工业
1．概念
用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工
业，称为氯碱工业。
2．原理
(1)阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；
(2)阴极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)；
通电
总反应式：2NaCl＋2H2O ===== 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
二、铜的电解精炼
1．阳极材料：粗铜。
阳极反应：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Cu－2e－===Cu2＋，比 Cu 不活泼的金、银形成阳极泥。
2．阴极材料：纯铜。
阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu。
3．电解质溶液：CuSO4溶液，经过精炼，溶液中 Cu2＋浓度会减小。
三、电镀与电冶金
1．铁钉镀锌
电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用锌片作阳极，铁钉作阴极，接通 6 V 的直流电源，电镀 20～
25 min。
实验现象：阳极(锌片)质量减少，电极反应式为 Zn－2e－===Zn2＋，阴极质量增多，电极反应式为 Zn2＋＋
2e－===Zn。
2．电镀银装置
原理：金属材料电镀时，通常以待镀金属制品为阴极，以镀层金属为阳极，用含有镀层金属离子的溶液
作电解质溶液。在直流电的作用下，镀层金属在待镀金属制品表面形成均匀、光亮而致密的镀层。
3．电冶金：对于比较活泼的金属，常用电解其熔融盐的方法制取，如工业上钠、镁的制取是通过电解熔
融的氯化钠、氯化镁，而铝的制取是通过电解熔融的氧化铝。
四、电镀与铜的电解精炼的比较
电镀 铜的电解精炼
应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀
定义 利用电解原理提纯铜
上一层其他金属或合金
装置
举例
①镀层金属作阳极接直流电源正极，镀件作阴 ①粗铜作阳极，纯铜作阴极
形成 极接直流电源负极 ②含 Cu2＋的盐溶液作电解质溶液
条件 ②电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液 ③直流电源
③形成闭合回路 ④形成闭合回路
电极 (以铁上镀锌为例)阳极：Zn－2e－===Zn2＋ 阳极：Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋(主要)
反应 阴极：Zn2＋＋2e－===Zn 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(纯铜)
电解(镀)
不变 减小
液浓度
联系 电镀池和电解精炼池是特定条件下的电解池
五、电化学综合计算的三种常用方法
(1)根据总反应式计算。
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算。
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的
电子数相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
(3)根据关系式计算。
根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过 4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
4
4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2阳极产物～2H2～2Cu～4Ag～ M 阴极产物n
(式中 M 为金属，n 为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见
的电化学计算问题。
课后分层练
1．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是( )
A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气
B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过
通电
C．装置中发生反应的离子方程式为 Cl－＋2H＋ ===== Cl2↑＋H2↑
D．该装置将电能转化为化学能
[答案] C
[解析]由图看出①处为电解池阳极产生氯气，②处为电解池阴极产生氢气，A 对；该离子交换膜只能让
阳离子通过，不能让阴离子通过，能防止氯气与碱反应，且在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液，B 对；
电解饱和食盐水有烧碱生成且 H2O 应写化学式，C 错；电解装置是将电能转化为化学能的装置，D 对。
2．在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下电镀方案中正确的是 ( )
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含 Fe2＋
B．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含 Zn2＋
C．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含 Fe3＋
D．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含 Zn2＋
[答案] D
[解析]在电镀池中，镀件作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属阳离子的溶液作电解质溶液。
3．关于电镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( )
A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极
B．电解液的成分都保持不变
C．阳极反应都只有 Cu－2e－===Cu2＋
D．阴极反应都只有 Cu2＋＋2e－===Cu
[答案] D
[解析]A 项电镀时镀件作阴极；B 项电解精炼铜时电解液成分改变；C 项电解精炼铜时，若有比铜活泼的
金属杂质如锌，则阳极还会发生 Zn－2e－===Zn2＋的反应。
4．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙
述正确的是(已知：氧化性：Fe2＋A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2＋和 Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍
[答案] D
[解析]电解精炼镍时，粗镍作阳极，纯镍作阴极，电解质溶液中含有 Ni2＋，则阳极发生氧化反应，电极反
应式为 Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，阴极电极反应式为 Ni2＋＋2e－===Ni，因此，
电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，电解后，溶液中存在的金属阳离子有 Fe2＋、Ni2＋、
Zn2＋，电解槽底部的阳极泥中只有铜和铂，没有锌、铁、镍。
5．如图所示的 A、B 两个电解池中的电极均为铂，在 A 池中加入 0.05 mol·L－1 的氯化铜溶液，B 池中加
入 0.1 mol·L－1的硝酸银溶液，进行电解。a、b、c、d 四个电极上所析出的物质的物质的量之比是( )
A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1
C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1
[答案] A
[解析]由电解规律可知：a、c 为阴极，b、d 为阳极。a 极上析出铜，b 极上析出氯气，c 极上析出银，d
1
极上析出氧气。由得失电子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～ O2，所以 a、b、c、d 四个电极上所析出2
物质的物质的量之比为 2∶2∶4∶1。
6．下列叙述中错误的是( )
A．电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
B．电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应
C．电解池中，电子从电源负极流向电解池阳极
D．电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气
[答案] C
[解析]电子从电解池的阳极流向电源正极，然后从电源的负极流向电解池的阴极，C 错误。
7．下列关于图示四个装置的叙述不正确的是( )
A．装置甲是可以在铁钉上镀铜的装置
B．若装置乙为电解精炼铜装置，则 X 电极为精铜
C．装置丙的 a 端产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．装置丁接通电源后可以观察到白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变红褐色
[答案] D
[解析]由图可知，装置甲是可以在铁钉上镀铜的电镀池，与直流电源正极相连的铜为阳极，镀件铁为阴极，
故 A 正确；由图可知，装置乙为电解精炼铜的精炼池，与直流电源负极相连的 X 电极为阴极，则 X 为精
铜，故 B 正确；由图可知，与直流电源正极相连的 a 电极为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应
生成氯气，氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，故 C 正确；由图可知，与直流电源负极相连的铁为阴
极，铁不参与电极反应，所以电解时不能产生氢氧化亚铁，故 D 错误。
8．工业上用碱吸-电解法处理硫酸厂烟气中的 SO2，先用 NaOH 溶液吸收 SO2，再电解 Na2SO3 溶液使碱
再生，电解原理如图所示：
下列说法正确的是( )
A．电极 a 上的电极反应式为 SO2－3 －2e－＋H2O===SO2－4 ＋2H＋
B．电极 b 上的电极反应式为 4OH－＋4e－===2H2O＋O2↑
C．半透膜Ⅰ为阳离子交换膜，半透膜Ⅱ为阴离子交换膜
D．若收集到 22.4 L 气体 G，则有 1 mol M 离子移向左室
[答案] A
[解析]电极 b 上的电极反应式为 2H O＋2e－===2OH－＋H ↑，故 B 错误；SO 2－2 2 3 通过半透膜Ⅰ进入左侧得到
浓硫酸，则半透膜Ⅰ为阴离子交换膜，钠离子透过半透膜Ⅱ进入右侧，得到浓 NaOH 溶液，则半透膜Ⅱ为阳
离子交换膜，故 C 错误；气体 G 为 H2，未指明氢气是否处于标准状况下，无法计算氢气的物质的量，从
而无法计算转移的 M 离子的物质的量，故 D 错误。
9．以足量的 K2CrO4为原料，利用电解法制备 K2Cr2O7的实验装置如下图，下列说法不正确的是( )
A．K2Cr2O7在阳极室生成
B．在制备过程中，阳极室中的 K＋透过交换膜向阴极室移动
n(K) x
C．测定阳极液中 K 和 Cr 的含量，若某时刻 K 与 Cr 的物质的量之比 为 ，则此时 K CrO 的转化率
n(Cr) y 2 4
2y－x
为 ×100%
y
D．已知法拉第常数 F＝96 500 C/mol，Q＝It＝n(e－) F，若维持电流强度为 I A，让电解池工作 t min，理
It
论上可制备 mol K2Cr2O96 500 × 2 7
[答案] D
[解析]K2Cr2O7在阳极室生成，A 项正确；阴极上，水得到电子，生成氢气，电极方程式为 2H2O＋2e－===2OH
－＋H2↑，可知阳极室中的 K＋透过交换膜向阴极室移动，B 项正确；设加入反应器内的 K2CrO4 为 1 mol，
反应过程中有 a mol K2CrO4 转化为 K2Cr2O7，则阳极区剩余 K2CrO4 为(1－a)mol，对应的 n(K)＝2(1－
a n(K) x
a)mol，n(Cr)＝(1－a)mol，生成的 K2Cr2O7 为 mol，对应的 n(K)＝a mol，n(Cr)＝a mol，根据 为 ，2 n(Cr) y
2－2a＋a x 2y－x 2y－x
则 ＝ ，解得 a＝ ，则转化率为 ×100%，C 项正确；法拉第常数 F＝96 500 C/mol，Q＝
1－a＋a y y y
It
It＝n(e－) F，若维持电流强度为 I A，让电解池工作 t min，则 n(e－)＝ mol，由反应 2H2O－4e－===4H96 500
It
＋＋O2↑和 2CrO2－＋2H＋ Cr O2－4 2 7 ＋H2O，如果完全反应可制备 mol K Cr O ，但是后者为可96 500 × 2 2 2 7
It
逆反应，则理论上可制备的 K2Cr2O7小于 mol，D 项错误。故选 D。96 500 × 2
10．如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。
甲 乙
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则 A 极为________极，电极材料是________________，电极反应
式为________________，电解质溶液可以是______________________________。
(2)乙池中铁极的电极反应为_________________________。
(3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为______装置，电解一段时间后，溶液的浓度
____________________________。
[答案] (1)阴 纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu
CuSO4溶液(合理即可) (2)Ag＋＋e－===Ag (3)电镀 不变
[解析] (1)由题图可知，甲池中 A 极为阴极，B 极为阳极，在电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，
故 A 为纯铜，电极反应式为 Cu2＋＋2e－===Cu。电解质溶液应为含有 Cu2＋的盐溶液，如 CuSO4 溶液等。
(2)由题图可知，乙池中铁极作阴极，石墨作阳极，故铁极的电极反应式为 Ag＋＋e－===Ag。(3)若将乙池
中的石墨电极改为银电极，则乙池为电镀池，电镀过程中电解质溶液的浓度不变。
11.电化学在化学工业中有着广泛的应用。
(1)根据图示电化学装置，回答下列问题：
①甲池中通入乙烷(C2H6)一极的电极反应式为 。
②乙池中，若 X、Y 都是石墨电极，A 溶液是 Na2SO4溶液，实验开始时，同时在两极附近溶液中各滴入
几滴紫色石蕊溶液，X 极的电极反应式为 ；一段时间后，在 Y 极附近观察到的
现象是 。
③乙池中，若 X、Y 都是石墨电极，A 溶液是足量 AgNO3溶液，体积为 0.2 L，则 Y 极的电极反应式
为 ；电解一段时间后，甲池消耗 112 mL(标准状况下)O2，则乙池溶液的 c(H＋)为 （忽
略溶液体积的变化)。
(2)若要用(1)中装置在铁质钥匙表面镀一层金属铜，用 CuSO4溶液作电解液，则乙池中：
①X 极的材料是 ，电极反应式为 。
②Y 极的材料是 ，电极反应式为 。
[答案] (1)C2H6＋18OH－－14e－===2CO2－3 ＋12H2O
2H O－4e－===4H＋2 ＋O2↑ 电极表面产生气泡，电极附近溶液变蓝
Ag＋＋e－===Ag 0.1 mol L－1
(2)铜 Cu－2e－===Cu2＋
铁质钥匙 Cu2＋＋2e－===Cu
[解析](1)①甲池中左侧 Pt 电极为负极，电解质溶液为 KOH 溶液，电极反应式为 C2H6＋18OH－－14e－
===2CO2－3 ＋12H2O。②乙池中，若 X、Y 都是石墨电极，A 溶液是 Na2SO4 溶液，则 X 是阳极，发生氧
化反应，电极反应式为 2H －2O－4e ===4H＋＋O2↑，Y 是阴极，电极反应式为 2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，
有 OH－和 H2生成，则 Y 极附近观察到的现象是电极表面产生气泡，附近溶液变蓝。③乙池中，若 X、Y
都是石墨电极，A 溶液是足量 AgNO3 溶液，Y 极是阴极，电极反应式为 Ag＋＋e－===Ag，X 极是阳极，
电极反应式为 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。甲池中右侧 Pt 电极发生的电极反应为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－，
消耗标准状况下 112 mL O2(即 0.005 mol)时电路中转移电子的物质的量为 0.005 mol×4＝0.02 mol。根据得
0.02 mol
失电子守恒可知，电路中转移 0.02 mol 电子时，X 极附近生成 0.02 mol H＋，则乙池溶液中 c(H＋)＝
0.2 L
＝0.1 mol L－1。(2)在铁质钥匙表面镀一层金属铜，则 X 极是阳极，要用镀层金属铜作阳极，电极反应式
为 Cu－2e－===Cu2＋，Y 极是阴极，要用镀件铁质钥匙作阴极，电极反应式为 Cu2＋＋2e－===Cu。
1.电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业。如图所示为离子交换膜电解槽电解饱和食盐水原理示意图，下
列有关说法错误的是( )
A．a 接电源的负极，b 接电源的正极
B．出口 A 产生的气体能使湿润的淀粉-KI 试纸变蓝
C．出口 C 得到浓 NaOH 溶液，出口 B 收集到的气体为 H2
D．若无阳离子交换膜，电解时电解槽内可能会产生 NaClO
[答案] A
[解析]电解池中，阳离子移向阴极，根据 Na＋移动方向可知左室为阳极室、右室为阴极室，则 a 接电源的
正极，b 接电源的负极，故 A 项错误；阳极的电极反应式为 2Cl－－2e－===Cl2↑，出口 A 产生的气体为
Cl2，能使湿润的淀粉-KI 试纸变蓝，故 B 项正确；阴极的电极反应式为 2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，出口
B 收集到 H2，出口 C 得到浓 NaOH 溶液，故 C 项正确；若无阳离子交换膜，Cl2与 NaOH 反应会生成 NaCl
与 NaClO，故 D 项正确。
2.在日常生活中，很多物品都离不开电镀，现将一块铜牌镀上一层银，装置如图所示，下列说法正确的是
( )
A．银片与电源的正极相连
B．电镀一段时间后，AgNO3溶液的浓度会变小
C．阴极的电极反应式为 Cu－2e－===Cu2＋
D．反应一段时间后，将电源反接，铜牌可以恢复到原来的状态
[答案] A
[解析]银片与电源的正极相连，A 正确；电镀过程中 AgNO3 溶液的浓度不变，B 错误；铜作阴极，阴极
的电极反应式为 Ag＋＋e－===Ag，C 错误；Cu 活泼性比 Ag 强，将电源反接，铜牌作阳极，发生的电极反
应为 Cu－2e－===Cu2＋，故铜牌不能恢复到原来的状态，D 错误。
3.以熔融盐为电解液，以含 Cu、Mg 和 Si 等的铝合金废料为阳极进行电解，实现 Al 的再生。该过程中( )
A．阴极发生的反应为 Mg－2e－===Mg2＋
B．阴极上 Al 被氧化
C．在电解槽底部产生含 Cu 的阳极泥
D．阳极和阴极的质量变化相等
[答案] C
[解析]阴极应该发生得电子的还原反应，实际上 Mg 在阳极失电子生成 Mg2＋，A 错误；Al 在阳极上被氧
化生成 Al3＋，B 错误；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴
极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，
D 错误。故选 C。
4.在 500 mL KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液中，c(NO－3 )＝6 mol/L，用石墨电极电解一段时间后，两极均收
集到 22.4 L 气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为 500 mL，NO －3 不参与电极反应，下列说法正确的
是( )
A．电解得到的 Cu 的物质的量为 0.5 mol
B．向电解后的溶液中加入 98 g 的 Cu(OH)2可恢复为原溶液
C．原混合溶液中 c(K＋)＝6 mol/L
D．电解后溶液中 c(H＋)＝2 mol/L
[答案] B
[解析]石墨电极电解时，溶液中阳离子的放电顺序为 Cu2＋>H＋，阴极的电极反应式为 Cu2＋＋2e－===Cu，
2H＋＋2e－===H2↑，阳极电极反应式为 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，当阳极收集氧气为 1 mol 时，转移的电
子总数为 4 mol，根据整个电路中得失电子守恒，计算可得电解得到的 Cu 的物质的量为 1 mol，A 项错误；
m
整个过程中消耗铜离子为 1 mol，电解生成 Cu、O2、H2均为 1 mol，加入 98 g 的 Cu(OH)2计算出 n＝ ＝M
98 g n
＝1 mol，恢复为原溶液，B 项正确；根据计算 n(Cu2＋)＝1 mol，c(Cu2＋)＝ ＝2 mol/L，c(NO－3 )＝
98 g/mol V
6 mol/L，溶液呈电中性，可计算出 c(K＋)＝2 mol/L，C 项错误；阳极电极反应式为 4OH－－4e－===O2↑＋
2H2O 或(2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)，当阳极收集氧气为 1 mol 时，产生 n(H＋)＝4 mol－2 mol＝2 mol，c(H
＋)＝4 mol/L，D 项错误。故选 B。
5．有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以 Pt 作电极，将它们串联在一起电解一
定时间，测得电极增重总和 2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为( )
A．4∶1 B．1∶1
C．4∶3 D．3∶4
[答案] C
[解析]串联电路中，相同时间内各电极得电子或失电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之
比为定值。不必注意电极增重是多少，只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电子
的物质的量，就可以通过得失电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放出 Cl2，第二个烧杯中放出
Cl2 和 H2，第三个烧杯中放出 O2。在有 1 mol 电子转移时，生成的气体的物质的量分别是 0.5 mol、0.5
mol、0.5 mol 和 0.25 mol。所以共放出有色气体(Cl2)0.5 mol＋0.5 mol＝1 mol，无色气体(O2和 H2)0.5 mol＋
0.25 mol＝0.75 mol。
6．氢氧化锂是合成其他锂产品的基本原料，也可以直接用于其他工业领域。用如图所示的双膜电解装置
可制备氢氧化锂。下列有关叙述正确的是( )
A．甲膜为阴离子交换膜，乙膜为阳离子交换膜
B．通电后 Li＋向阳极移动
C．阴极的电极反应为 H2O＋2e－===H2↑＋O2－
D．当电路中通过 1 mol 电子时，可生成 49 g H2SO4
[答案] D
[解析]连接电源负极的 a 电极为阴极，连接电源正极的 b 电极为阳极，通电后，阳离子向电解池的阴极移
动，阴离子向电解池的阳极移动，故甲膜为阳离子交换膜，乙膜为阴离子交换膜，A、B 项错误；阴极发
生还原反应，但在水溶液中不可能生成 O2－，C 项错误；阳极电极反应式为 2H O－4e－===O ↑＋4H＋2 2 ，当
电路中通过 1 mol 电子时，生成 1 mol H＋，即生成 49 g H2SO4，D 项正确。
7．重铬酸钾是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)(黄色)为原料，采用电化学
法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)(橙色)，制备装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．阳极室中溶液的颜色逐渐由黄色变为橙色
B．电解过程中阳极附近溶液的 c(H＋)增大
C．K2CrO4在阳极区被氧化成 K2Cr2O7
D．阴极每生成 1 mol 气体，有 2 mol 阳离子从阳极室移向阴极室
[答案] C
[解析]结合题给装置可判断惰性电极为阳极，不锈钢电极为阴极，阳极室中 K2CrO4转化为 K2Cr2O7，溶液
由黄色逐渐变为橙色，A 项正确；阳极发生氧化反应，H O 失电子，电极反应式为 2H O－4e－===4H＋2 2 ＋
O2↑，阳极附近溶液 c(H＋)增大，B 项正确；阳极室中 H＋浓度增大，促使反应 2CrO2－4 ＋2H＋===Cr2O2－7 ＋
H2O 发生，反应前后 Cr 元素化合价没有发生变化，C 项错误；阴极的电极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋
2OH－，每生成 1 mol H 的同时产生 2 mol OH－2 ，为使阴极室溶液保持电中性，应有 2 mol 阳离子从阳极
室向阴极室移动，D 项正确。
8．氯碱工业是高耗能产业，按下图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能 30%以上，且相关
物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)，下列说法正确的是( )
A．图中装置Ⅰ属于原电池
B．X 是氢气
C．Y 在装置Ⅱ中发生的电极反应为 H －2－2e ＋2OH－===2H2O
D．图中氢氧化钠质量分数大小关系为 a%>b%
[答案] C
[解析]Y 为氢气，装置Ⅱ为氢氧燃料电池，装置Ⅰ为电解饱和食盐水的电解池，故 A 错误；X 为氯气，故 B
错误；由分析可知，装置Ⅱ中 Y 发生的电极反应式为 H2－2e－＋2OH－===2H2O，故 C 正确；由分析可知，
装置Ⅱ为氢氧燃料电池，右边电极为正极，氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，钠离子通过阳离
子交换膜由左向右移动，则氢氧化钠质量分数大小关系为 b%>a%，故 D 错误。故选 C。
9．有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂 N2O5，所用装置如图所示，下列说法正确的是
( )
A．图中的甲池为电解池，乙池为原电池
B．N2O5在 c 极上产生，c 极的电极反应为 N －2O4－2e ＋H2O===N2O5＋2H＋
C．a 极发生的电极反应为 SO －2－2e ＋2H2O===H2SO ＋4＋2H
D．每转移 2 mol 电子，生成 2 mol N2O5和 1 mol H2SO4
[答案] D
[解析]由图可知甲装置能自发进行氧化还原反应，所以甲是原电池，总反应为2SO2＋2H2O＋O2===2H2SO4，
用来制备硫酸，通入二氧化硫的电极失电子发生氧化反应，a 为负极，电极反应为 SO2－2e－＋2H2O===SO
2－4 ＋4H＋，则 b 为正极，电极反应为 O2＋4H＋＋4e－===2H2O，乙属于电解池，与电源的正极 b 相连的电
极 c 为阳极，N2O4 在阳极失电子生成 N2O5，电极反应为 N － ＋2O4－2e ＋2HNO3===2N2O5＋2H ，d 电极为
阴极，据此分析解题。由分析可知甲是原电池，乙是电解池，A 错误；c 是阳极，d 是阴极，阳极上 N2O4
放电生成 N2O5，电极反应为 N O －2e－＋2HNO ===2N O ＋2H＋2 4 3 2 5 ，B 错误；由分析可知，a 极为负极，发
生的电极反应为 SO2－2e－＋2H O===SO2－2 4 ＋4H＋，C 错误；结合分析可知，每转移 2 mol 电子，生成 2 mol
N2O5和 1 mol H2SO4，D 正确。故选 D。
10．某科研实验小组用 EIS 膜池构型的电渗析装置电解磷酸钠和硫酸制备磷酸二氢钠，装置如图所示，
下列有关说法错误的是( )
A．电极电势：aB．离子交换膜为阳离子交换膜
C．阴极的电极反应式为 2H＋ ＋2e－ ===H2↑
D．电渗析过程中阳极液的 c(H＋)不断增大
[答案] D
[解析]由装置图可知，b 是阳极，a 是阴极，电极电势：a应室中 H＋与 PO 3－4 结合生成 H PO－2 4 ，阴极：2H＋＋2e－===H ↑，Na＋2 从反应室移向阴极区，使阴极区溶液
呈电中性，所以离子交换膜为阳离子交换膜，故 B 正确；阴极得电子发生还原反应，电极反应式为 2H＋ ＋
2e－ ===H2↑，故 C 正确；阳极的电极反应式为 2H O－4e－2 ===O ＋ ＋2↑＋4H ，H 通过质子交换膜进入反应室，
阳极液的 c(H＋)不变，故 D 错误。故选 D。
11．电解装置如图所示，B 装置中是 1 L 2 mol·L－1 的 AgNO3 溶液，A 装置中是 1 L 2 mol·L－1 的 Na2SO4
溶液，通电后，湿润的淀粉-KI 试纸的 X 端变蓝色，电解一段时间后试回答：
(1)Ag 是电解池的________极，写出此电极的电极方程式：____________________________。
(2)A 中发生反应的化学方程式为_____________________________。
(3)B 中观察到的现象是_____________________________________。
(4)室温下，若电解一段时间后测得电路中通过的电子的物质的量为 0.2 mol，电解过程中，B 中析出物质
是________克，A 中阳极收集到的气体体积为________(标准状况)。
[答案] (1)阳 Ag－e－===Ag＋
通电
(2)2H2O ===== 2H2↑＋O 2
↑
(3)Ag 棒变细，Fe 棒上有银白色物质析出
(4)21.6 1.12 L
[解析] (1)由湿润的淀粉-KI 试纸的 X 端变蓝可知 Ag 为阳极，电解时 Ag 失电子发生氧化反应，电极反
应为 Ag－e－===Ag＋。(2)A 装置中是 1 L 2 mol·L－1的 Na2SO4溶液，惰性电极电解实质是电解水，阳极生
通电
成氧气，阴极生成 H2，反应的化学方程式为 2H2O ===== 2H2↑＋O2↑。(3)B 装置电解池中 Ag 为阳极失电
子发生氧化反应，电极变细，B 装置中是 1 L 2 mol·L－1的 AgNO3溶液，溶液中 Ag＋氧化性强，先得到电
子发生还原反应在 Fe 电极析出 Ag，B 装置中的现象为 Ag 棒变细，Fe 棒上有银白色物质析出。(4)室温
下，若电解一段时间后测得电路中通过的电子的物质的量为 0.2 mol，电解过程中，B 中 Fe 电极析出物质
为 Ag，电极反应为 Ag＋＋e－===Ag，由得失电子守恒计算得到析出 m(Ag)＝0.2 mol×108 g·mol－1＝21.6 g，
通电
A 中收集到的是氢气和氧气，2H2O ===== 2H2↑＋O2↑，A 中阳极电极反应为 4OH－－4e－===2H2O＋O 2
↑，
电子转移 0.2 mol，生成气体 O2物质的量为 0.05 mol，标准状况下气体体积为 0.05 mol×22.4 L·mol－1＝1.12
L。
12.如图所示，若电解 5 min 时铜电极质量增加 2.16 g，试回答(硝酸银足量)：
(1)电源电极 X 的名称为 。
(2)通电 5 min 时，B 中共收集到 224 mL 气体(标况)，溶液体积为 200 mL，则通电前硫酸铜溶液的物质的
量浓度为 。
(3)若 A 中 KCl 溶液的体积也是 200 mL(KCl 足量，不考虑氯气的溶解 )，电解后溶液的 c(OH － )
＝ 。
[答案]负极 0.025 mol/L 0.1 mol/L
[解析] 已知电解 5 min 时铜电极质量增加 2.16 g，则电解池 C 中，Cu 电极为阴极，Ag 电极为阳极，电
解池 A、B 的左侧电极均为阴极，右侧电极为阳极，电源的 X 极为负极，Y 极为正极，铜电极增重 2.16
g，电极反应式为 Ag＋＋e－===Ag，即生成的 Ag 的物质的量为 0.02 mol，转移 0.02 mol 电子。(1)分析可
知，电源电极 X 为负极。(2)通电 5 min 时，共转移 0.02 mol 电子，电解硫酸铜溶液，阳极：2H2O－4e－
===4H＋＋O2↑，转移 0.02 mol 电子时，O2 体积为 112 mL(标况)，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，2H＋＋2e－
===H2↑，则生成 112 mL 的氢气，得到 0.01 mol 电子，则 Cu2＋得到 0.01 mol 电子，Cu2＋的物质的量为 0.005
0.005 mol
mol，c(Cu2＋)＝c(CuSO4)＝ ＝0.025 mol/L。(3)电解 KCl 溶液，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：0.2 L
0.02 mol
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，转移 0.02 mol 电子时，生成 0.02 mol OH－，c(OH－)＝ ＝0.1 mol/L。0.2 L
