第2课时 电解原理的创新应用
[核心素养发展目标] 1.了解电解原理在物质的转化与制备、水处理和废物回收利用方面的广泛应用。2.进一步掌握电解问题分析的一般方法，巩固陌生电解装置中电极反应式的书写方法。
1．在物质制备中的应用
电解原理常用于物质的制备，具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发进行的反应得以实现。
1.Cu2O是一种半导体材料，同时纳米级Cu2O又具有优良的催化性能。利用电解装置可以制取Cu2O。
(1)铜是________极，其电极反应式为_________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)电池的总反应为________________________________________________________。
(3)石墨电极附近的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)当电路中有0.1 mol电子通过时，生成Cu2O________g。
2．一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．a为直流电源的正极
B．阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
C．工作时，乙池中溶液的pH不变
D．若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 mol气体
3.NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是( )
A．若直流电源为铅蓄电池，则b极为Pb
B．阳极反应式为ClO2＋e－===ClO
C．交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为Cl2
D．制备18.1 g NaClO2时理论上有0.2 mol Na＋由交换膜左侧向右侧迁移
4．如图为通过EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法正确的是( )
A．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
B．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
C．通电后，O2－、Cl－均向阴极移动
D．石墨电极的质量不发生变化
2．在废水处理、环境保护方面的应用
利用电解原理把污染物去除或把有毒物质变为无毒或低毒物质，具有易控制、无污染或少污染、高度灵活性和经济性等优点。
5．电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示，电极为惰性电极。已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子。下列叙述正确的是( )
A．A膜是阳离子交换膜
B．通电后，海水中阴离子向b电极处移动
C．通电后，b电极上产生无色气体，溶液中出现白色沉淀
D．通电后，a电极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
6.用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的PO以FePO4(不溶于水)的形式除去，其装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．若X、Y电极材料连接反了，则仍可将废水中的PO除去
B．X极为石墨，该电极上发生氧化反应
C．电解过程中Y极周围溶液的pH减小
D．电解时废水中会发生反应：4Fe2＋＋O2＋4H＋＋4PO===4FePO4↓＋2H2O
7.H2S有剧毒，石油化工中常用以下方法处理石油炼制过程中产生的H2S废气。先将含H2S的废气(其他成分不参与反应)通入FeCl3溶液中，过滤后将溶液加到以铁和石墨棒为电极的电解槽中电解(如图所示)，电解后的溶液可以循环利用。下列有关说法不正确的是( )
A．过滤所得沉淀的成分为S和FeS
B．与外接电源a极相连的电极的电极反应式：Fe2＋－e－===Fe3＋
C．与外接电源b极相连的是铁电极
D．外电路中有0.20 mol电子发生转移时，反应得到氢气2.24 L(标准状况)
8.利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是( )
A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜
C．电极A的反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋
D．当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.8 mol
第2课时 电解原理的创新应用
一、
应用体验
1．(1)阳 2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O
(2)2Cu＋H2OCu2O＋H2↑ (3)增大 (4)7.2
解析 利用电解装置可以制取Cu2O，则Cu作阳极，石墨作阴极。阳极：2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O，阴极：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。
2．D [电解法制备铬，则Cr电极应该是阴极，即a为直流电源的负极，阴极反应式为Cr3＋＋3e－===Cr，A、B错误；工作时，甲池中硫酸根离子移向乙池，丙池中氢离子移向乙池，乙池中硫酸浓度增大，溶液的pH减小，C错误；若有1 mol离子通过A膜，即丙池产生1 mol氢离子，则理论上阳极生成0.25 mol氧气，D正确。]
3．C 4.B 5.C
6．D [根据题意分析可知，X电极材料为铁，Y电极材料为石墨。若X、Y电极材料连接反了，铁就不能失电子变为离子，也就不能生成FePO4，A错误；Y极为石墨，该电极上发生还原反应，B错误；电解过程中Y极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，氢离子浓度减小，溶液的pH增大，C错误；铁在阳极失电子变为Fe2＋，通入的氧气将Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与PO反应生成FePO4，D正确。]
7．A [将H2S通入FeCl3溶液中，H2S被铁离子氧化为S，即发生反应：2Fe3＋＋H2S===S↓＋2Fe2＋＋2H＋，所以过滤所得沉淀的成分为S，A错误；与b极相连的电极上氢离子得电子生成氢气，故为阴极，与a极相连的电极为阳极，阳极上亚铁离子失电子生成铁离子，电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋，B正确；如果Fe与外接电源的a极相连，则Fe作阳极失电子，导致溶液中的亚铁离子不能失电子，所以铁电极只能和b极相连，C正确；阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，当外电路中有0.20 mol电子发生转移时，会生成 0.10 mol氢气，在标准状况下的体积为2.24 L，D正确。]
8．C [由反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则电极A为负极，电极B为正极，电流由正极经导线流向负极，故A正确；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止NO2与OH－反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故B正确；电解质溶液呈碱性，则负极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故C错误；当有4.48 L即0.2 mol NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.2 mol×(4－0)＝0.8 mol，故D正确。](共54张PPT)
电解原理的创新应用
第2课时
专题1 第二单元解题能力提升
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核心素养
发展目标
1.了解电解原理在物质的转化与制备、水处理和废物回收利用方面的广泛应用。
2.进一步掌握电解问题分析的一般方法，巩固陌生电解装置中电极反应式的书写方法。
1.在物质制备中的应用
电解原理常用于物质的制备，具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发进行的反应得以实现。
1.Cu2O是一种半导体材料，同时纳米级Cu2O
又具有优良的催化性能。利用电解装置可以
制取Cu2O。
(1)铜是____极，其电极反应式为__________
______________________。
(2)电池的总反应为___________________________。
阳
2Cu－2e－
＋2OH－===Cu2O＋H2O
(3)石墨电极附近的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)当电路中有0.1 mol电子通过时，生成Cu2O
________g。
增大
7.2
利用电解装置可以制取Cu2O，则Cu作阳极，石墨作阴极。阳极：2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O，阴极：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。
2.一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是
A.a为直流电源的正极
B.阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
C.工作时，乙池中溶液的pH不变
D.若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 mol气体
√
电解法制备铬，则Cr电极应该是阴极，
即a为直流电源的负极，阴极反应式为
Cr3＋＋3e－===Cr，A、B错误；
工作时，甲池中硫酸根离子移向乙池，
丙池中氢离子移向乙池，乙池中硫酸浓度增大，溶液的pH减小，C错误；
若有1 mol离子通过A膜，即丙池产生1 mol氢离子，则理论上阳极生成0.25 mol氧气，D正确。
3.NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是
A.若直流电源为铅蓄电池，则b极为Pb
B.阳极反应式为ClO2＋e－===
C.交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为Cl2
D.制备18.1 g NaClO2时理论上有0.2 mol Na＋由交换膜左侧向右侧迁移
√
ClO2转化为NaClO2(亚氯酸钠)的过程发生了还原反
应，应该发生在阴极，所以a是负极，b是正极，若
直流电源为铅蓄电池，则b极应该是PbO2，故A错误；
由总反应式2ClO2＋2NaCl===2NaClO2＋Cl2知，交
换膜左侧NaOH的物质的量不变，在阳极上氯离子失电子，发生氧化反应，产生氯气，气体X为Cl2，故B错误、C正确；
Na＋由交换膜右侧向左侧迁移，故D错误。
4.如图为通过EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法正确的是
A.阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
B.阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti
＋2O2－
C.通电后，O2－、Cl－均向阴极移动
D.石墨电极的质量不发生变化
√
电解池的阳极上O2－发生失电子的氧化
反应，电极反应式为2O2－－4e－===O2↑，
A错误；
电解池中，电解质里的阴离子O2－、Cl－
均移向阳极，C错误；
石墨电极会和阳极上产生的O2发生反应，产生CO、CO2气体，电极本身被消耗，质量减小，D错误。
2.在废水处理、环境保护方面的应用
利用电解原理把污染物去除或把有毒物质变为无毒或低毒物质，具有易控制、无污染或少污染、高度灵活性和经济性等优点。
5.电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示，电极为惰性电极。已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、
等离子。下列叙述正确的是
A.A膜是阳离子交换膜
B.通电后，海水中阴离子向b电极处移动
C.通电后，b电极上产生无色气体，溶液中出现白色沉淀
D.通电后，a电极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
√
A错，a电极为电解池的阳极，在电解池中阴离子
向阳极移动，所以A膜是阴离子交换膜；
B错，通电后，海水中阴离子向阳极(a电极)处移动；
C对，阳离子放电能力：H＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋，所以通电后，H＋在阴极(b电极)上放电：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，产生无色气体，由于破坏了水的电离平衡，在该区域c(OH－)增大，会发生反应：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，所以溶液中会出现白色沉淀；
D错，阴离子放电能力：Cl－>OH－，所以通电后，在阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑。
6.用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的 以FePO4(不溶
于水)的形式除去，其装置如图所示。下列说法正确的是
A.若X、Y电极材料连接反了，则仍可将废水中的
除去
B.X极为石墨，该电极上发生氧化反应
C.电解过程中Y极周围溶液的pH减小
D.电解时废水中会发生反应：4Fe2＋＋O2＋4H＋＋ ===4FePO4↓＋2H2O
√
根据题意分析可知，X电极材料为铁，Y电极材料为
石墨。若X、Y电极材料连接反了，铁就不能失电子
变为离子，也就不能生成FePO4，A错误；
Y极为石墨，该电极上发生还原反应，B错误；
电解过程中Y极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，氢离子浓度减小，溶液的pH增大，C错误；
铁在阳极失电子变为Fe2＋，通入的氧气将Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与
反应生成FePO4，D正确。
7.H2S有剧毒，石油化工中常用以下方法处理石油炼制过程中产生的H2S废气。先将含H2S的废气(其他成分不参与反应)通入FeCl3溶液中，过滤后将溶液加到以铁和石墨棒为电极的电解槽中电解(如图所示)，电解后的溶液可以循环利用。下列有关说法不正确的是
A.过滤所得沉淀的成分为S和FeS
B.与外接电源a极相连的电极的电极反应式：Fe2＋－e－===Fe3＋
C.与外接电源b极相连的是铁电极
D.外电路中有0.20 mol电子发生转移时，反应得到氢气2.24 L(标准状况)
√
将H2S通入FeCl3溶液中，H2S被铁离子氧化为S，即发生
反应：2Fe3＋＋H2S===S↓＋2Fe2＋＋2H＋，所以过滤所
得沉淀的成分为S，A错误；
与b极相连的电极上氢离子得电子生成氢气，故为阴极，
与a极相连的电极为阳极，阳极上亚铁离子失电子生成铁离子，电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋，B正确；
如果Fe与外接电源的a极相连，则Fe作阳极失电子，导致
溶液中的亚铁离子不能失电子，所以铁电极只能和b极相
连，C正确；
阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，当外电路中有
0.20 mol电子发生转移时，会生成 0.10 mol氢气，在标准状况下的体积为2.24 L，D正确。
8.利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是
A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B.为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴
离子交换膜
C.电极A的反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋
D.当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.8 mol
√
由反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O可知，反
应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则电极A
为负极，电极B为正极，电流由正极经导线流
向负极，故A正确；
原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止NO2与OH－反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故B正确；
电解质溶液呈碱性，则负极反应式为2NH3－
6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故C错误；
当有4.48 L即0.2 mol NO2(标准状况)被处理时，
转移电子的物质的量为0.2 mol×(4－0)＝
0.8 mol，故D正确。
课时对点练
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对点训练
题组一 电解原理在物质制备方面的应用
1.以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置如图：
上述装置工作时，下列有关说法正确的是
A.乙池电极接电池正极，气体X为H2
B.Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池
C.NaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度小
D.甲池电极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
√
对点训练
气体X为阴极上溶液中H2O电离的H＋得到电子生成H2，电极连接电源负极，A错误；
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对点训练
电解池中阳离子移向阴极，钠离子移向乙池，B错误；
阴极附近氢氧根离子浓度增大，NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度大，C正确。
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对点训练
2.我国学者以熔融的NaOH-KOH作电解质，在Fe2O3/AC催化条件下，以N2和H2O(g)为原料气，在250 ℃、常压条件下成功实现电催化合成氨，其装置如图所示。下列有关说法不正确的是
A.电极a应连接电源负极
B.电极b上的反应为N2＋6H2O(g)＋6e－===2NH3
＋6OH－
C.反应过程中，OH－由 b 极区向a极区迁移
D.该电催化合成氨反应的化学方程式为2N2＋6H2O(g) 4NH3＋3O2
√
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对点训练
该装置为电解池，介质为碱性物质，反应为
N2和H2O合成氨，由N元素化合价从0价降低
至－3价知，N2在阴极得电子，则b连接电源
负极，a连接电源正极，A错误；
电极b为阴极，电极反应式为N2＋6H2O(g)＋6e－===2NH3＋6OH－，B正确；
电解池中阴离子移向阳极，则OH－由b极区向a极区迁移，C正确；
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对点训练
3.一种微生物电化学方法生产甲烷的装置如图所示。下列说法正确的是
A.a为电源的负极
B.反应过程中阴极附近的pH减小
C.阳极的电极反应式为CH3COO－－
8e－＋2H2O===2CO2＋7H＋
D.每生成1.12 L甲烷，电路中转移电
子0.4 mol
√
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对点训练
由图示知，左池中CH3COO－在电极上
失电子被氧化为CO2，故左池为阳极室，
右池为阴极室，a为正极，b为负极；
阳极电极反应式为CH3COO－－8e－＋
2H2O===2CO2＋7H＋；
阴极电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O。
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对点训练
4.为实现碳回收，我国科学家设计的用电化学法还原CO2制备草酸的装置如图所示。下列有关该装置的说法中错误的是
A.a、b分别为电源的负极、正极
B.电解装置左池发生的电极反应为2CO2＋2e－===
C.为增强溶液导电性，左池中可加入少量Na2C2O4
溶液
D.右池电解质溶液为稀硫酸，发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
√
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对点训练
左池中CO2得电子被还原为H2C2O4，M极作阴极，
电解池阴极与电源负极相连，则a为电源的负极，
b为电源的正极，A正确；
左池发生的电极反应应为2CO2＋2e－＋2H＋===
H2C2O4，B错误；
为增强溶液导电性，同时为减少杂质，左池可加入少量Na2C2O4溶液，C正确；
右池为电解池的阳极区，H2O失电子发生氧化反应生成O2和H＋，D正确。
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对点训练
题组二 电解原理在废水处理、环境保护方面的应用
5.我国科研团队开发了一种新型铠甲催化剂Ni/Co@石墨烯，可以高效去除合成气中的H2S杂质并耦合产氢，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A.M电极为阴极
B.电极上生成H2和Sx的物质的量之比为1∶x
C.阳极的电极反应式为xH2S－2xe－===Sx＋2xH＋
D.铠甲催化剂表面的石墨烯可以保护内部金属免受环境的影响
√
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对点训练
由题图可知，铠甲催化剂电极上H2S转化为Sx，
S元素化合价升高，发生氧化反应，则铠甲催
化剂电极为阳极，电极反应式为xH2S－2xe－
===Sx＋2xH＋，M电极为阴极，电极反应式为
2H＋＋2e－===H2↑，A、C项正确；
根据得失电子守恒可得关系式：xH2～Sx～2xe－，则生成H2和Sx的物质的量之比为x∶1，B项错误；
由于铠甲催化剂电极为阳极，若没有表面的石墨烯，内部金属容易放电，故铠甲催化剂表面的石墨烯可以保护内部金属免受环境的影响，D正确。
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对点训练
6.某污水处理厂利用电解法处理含酚废水并制氢，工作原理如图所示。下列说法正确的是
A.X为电源的正极，a极发生还原反应
B.a极电极反应式为C6H5OH＋11H2O－28e－===
6CO2↑＋28H＋
C.产生标准状况下4.48 L CO2，则有1.4 mol H＋
通过质子交换膜
D.电解后将两极区溶液混合，与原废水相比较，溶液的pH保持不变
√
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对点训练
由图可知，X为电源的正极，b极连电源的负极作阴
极，发生还原反应，A错误；
a极发生氧化反应，电极反应式为C6H5OH＋11H2O
－28e－===6CO2↑＋28H＋，B正确；
产生标准状况下4.48 L(即0.2 mol) CO2，根据a极反
应可知约有0.93 mol H＋通过质子交换膜，C错误；
电解后将两极区溶液混合，与原废水相比较，原废液为苯酚，苯酚浓度降低，生成CO2，溶液的pH发生改变，D错误。
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对点训练
7.某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，工作原理如图所示。经过一段时间后，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀随废水排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。下列说法不正确的是
√
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对点训练
耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，在阴极区，H＋
得电子，发生的电极反应包括：2H＋＋2e－===
H2↑，A正确；
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对点训练
若废水的pH过高，会直接与Fe2＋反应生成
Fe(OH)2沉淀，影响 的还原，若pH过低，
会将Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀溶解，都会降低铬
的去除率，C正确；
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对点训练
8.我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2＋H2O===3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列说法错误的是
A.a电极为阳极，CO(NH2)2发生氧化反应
B.b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C.每转移6 mol电子，a电极产生1 mol N2
D.电解一段时间，a电极区溶液pH升高
√
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对点训练
电解池工作时，CO(NH2)2失去电子，a电极为阳极
发生氧化反应，A正确；
阴极水得电子产生H2，电极反应式为2H2O＋2e－
===2OH－＋H2↑，B正确；
阳极的电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋6OH－===CO2↑＋N2↑＋5H2O，若电路中通过6 mol电子，阳极产生N2的物质的量为1 mol，C正确；
由a电极反应式知OH－被消耗，溶液的pH降低，D错误。
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9.电浮选凝聚法处理酸性污水的工作原理如图所示，下列说法不正确的是
综合强化
A.铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
B.通入甲烷的石墨的电极反应式为CH4＋
－8e－===5CO2＋2H2O
C.为了增强污水的导电能力，可向污水中
加入适量食盐
D.若左池石墨电极产生44.8 L气体，则消耗0.5 mol甲烷
√
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铁连接原电池的正极，为电解池的阳极，
被氧化，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，
故不选A；
通甲烷的一极为原电池的负极，发生氧
化反应，电极反应式为CH4＋ －8e－===5CO2＋2H2O，故不选B；
加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水的、不参与电极反应的盐，可用食盐，故不选C；
未说明标准状况，无法计算，故选D。
综合强化
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综合强化
10.厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。下列有关说法正确的是
A.交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，A－从浓
缩室通过交换膜Ⅰ向阳极移动
B.交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，H＋从浓
缩室通过交换膜Ⅱ向阴极移动
C.阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋ O2↑
D.400 mL 0.1 mol·L－1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升到0.6 mol·L－1，
则阴极上产生的H2在标准状况下的体积为4.48 L
√
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综合强化
左边电极上电极反应式为2H2O－4e－
===4H＋＋O2↑，生成的H＋通过交换
膜Ⅰ进入浓缩室，所以交换膜Ⅰ为阳
离子交换膜，右边电极反应式为2H2O
＋2e－===2OH－＋H2↑，溶液中A－从右侧通过交换膜Ⅱ进入浓缩室，所以交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，A、B错误，C正确；
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综合强化
400 mL 0.1 mol·L－1乳酸溶液通电一段
时间后，浓度上升到0.6 mol·L－1，则
生成乳酸的物质的量为0.4 L×(0.6－
0.1)mol·L－1＝0.2 mol，转移n(H＋)等
于生成n(HA)为0.2 mol，同时转移电子的物质的量为0.2 mol，根据2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑知，生成氢气的物质的量为0.1 mol，在标准状况下的体积为2.24 L，D错误。
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综合强化
11.(1)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_____________
_______________。电解后，_____室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水可得到Na2S2O5。
2H2O－4e－
===O2↑＋4H＋
a
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综合强化
根据装置图可知左侧为阳极，溶质为H2SO4，实际放电的是水电离出的OH－，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
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综合强化
(2)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式：___________________________。
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
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综合强化
观察电解装置图知，惰性电极a为阳极，惰性电极b为阴极，在碱性条件下，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
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综合强化
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_______，其迁移方向是
__________________。
K＋
由阳极区到阴极区
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综合强化
12.氮氧化物(NOx)造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等危害，不仅破坏自然生态环境，而且严重危害人类健康。
(1)用食盐水作电解液电解烟气脱氮的原理如图所示，NO被阳极产生的氧化性物质氧化为 ，尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。电流密度和溶液pH对烟气脱氮的影响如图所示。
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综合强化
①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为 ，反应的离子方程式为_____
_________________________________。
②溶液的pH对NO去除率影响的原因是_____________________________
______。
3Cl2＋
次氯酸钠在酸性条件下氧化能力
增强
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综合强化
(2)采用电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。
①直流电源的负极为____(填“A”或“B”)；该电解装置应选择____(填“阳”或“阴”)离子交换膜。
②若以处理NO2为模拟实验，阳极发生的电极反应为_________________
___________。
A
阳
NO2－e－＋H2O===
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12作业11 电解原理的创新应用
(选择题1～10题，每小题7分，共70分)
题组一 电解原理在物质制备方面的应用
1．以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置如图：
上述装置工作时，下列有关说法正确的是( )
A．乙池电极接电池正极，气体X为H2
B．Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池
C．NaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度小
D．甲池电极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
2．我国学者以熔融的NaOH-KOH作电解质，在Fe2O3/AC催化条件下，以N2和H2O(g)为原料气，在250 ℃、常压条件下成功实现电催化合成氨，其装置如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．电极a应连接电源负极
B．电极b上的反应为N2＋6H2O(g)＋6e－===2NH3＋6OH－
C．反应过程中，OH－由 b 极区向a极区迁移
D．该电催化合成氨反应的化学方程式为2N2＋6H2O(g)4NH3＋3O2
3．一种微生物电化学方法生产甲烷的装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．a为电源的负极
B．反应过程中阴极附近的pH减小
C．阳极的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2＋7H＋
D．每生成1.12 L甲烷，电路中转移电子0.4 mol
4.为实现碳回收，我国科学家设计的用电化学法还原CO2制备草酸的装置如图所示。下列有关该装置的说法中错误的是( )
A．a、b分别为电源的负极、正极
B．电解装置左池发生的电极反应为2CO2＋2e－===C2O
C．为增强溶液导电性，左池中可加入少量Na2C2O4溶液
D．右池电解质溶液为稀硫酸，发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
题组二 电解原理在废水处理、环境保护方面的应用
5．我国科研团队开发了一种新型铠甲催化剂Ni/Co@石墨烯，可以高效去除合成气中的H2S杂质并耦合产氢，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．M电极为阴极
B．电极上生成H2和Sx的物质的量之比为1∶x
C．阳极的电极反应式为xH2S－2xe－===Sx＋2xH＋
D．铠甲催化剂表面的石墨烯可以保护内部金属免受环境的影响
6.某污水处理厂利用电解法处理含酚废水并制氢，工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．X为电源的正极，a极发生还原反应
B．a极电极反应式为C6H5OH＋11H2O－28e－===6CO2↑＋28H＋
C．产生标准状况下4.48 L CO2，则有1.4 mol H＋通过质子交换膜
D．电解后将两极区溶液混合，与原废水相比较，溶液的pH保持不变
7．某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，工作原理如图所示。经过一段时间后，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀随废水排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。下列说法不正确的是( )
A．阴极区发生的电极反应包括：2H＋＋2e－===H2↑
B．还原Cr2O的主要离子方程式是Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
C．废水的pH过高或过低均会降低铬的去除率
D．电解槽工作时，Cr2O通过阴离子交换膜从阳极室进入阴极室
8.我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2＋H2O===3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列说法错误的是( )
A．a电极为阳极，CO(NH2)2发生氧化反应
B．b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．每转移6 mol电子，a电极产生1 mol N2
D．电解一段时间，a电极区溶液pH升高
9．电浮选凝聚法处理酸性污水的工作原理如图所示，下列说法不正确的是( )
A．铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
B．通入甲烷的石墨的电极反应式为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O
C．为了增强污水的导电能力，可向污水中加入适量食盐
D．若左池石墨电极产生44.8 L气体，则消耗0.5 mol甲烷
10．厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。下列有关说法正确的是( )
A．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，A－从浓缩室通过交换膜Ⅰ向阳极移动
B．交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，H＋从浓缩室通过交换膜Ⅱ向阴极移动
C．阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋ O2↑
D．400 mL 0.1 mol·L－1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升到0.6 mol·L－1，则阴极上产生的H2在标准状况下的体积为4.48 L
11．(15分，每空3分)(1)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为______________________________。电解后，________________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水可得到Na2S2O5。
(2)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式：____________________________________________
________________________________________________________________________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为__________，其迁移方向是____________。
12．(15分，每空3分)氮氧化物(NOx)造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等危害，不仅破坏自然生态环境，而且严重危害人类健康。
(1)用食盐水作电解液电解烟气脱氮的原理如图所示，NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO，尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。电流密度和溶液pH对烟气脱氮的影响如图所示。
①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO，反应的离子方程式为_____________________。
②溶液的pH对NO去除率影响的原因是____________________________________。
(2)采用电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。
①直流电源的负极为______(填“A”或“B”)；该电解装置应选择______(填“阳”或“阴”)离子交换膜。
②若以处理NO2为模拟实验，阳极发生的电极反应为______________________________。
作业11 电解原理的创新应用
1．C 2.A 3.C
4．B [左池中CO2得电子被还原为H2C2O4，M极作阴极，电解池阴极与电源负极相连，则a为电源的负极，b为电源的正极，A正确；左池发生的电极反应应为2CO2＋2e－＋2H＋===H2C2O4，B错误；为增强溶液导电性，同时为减少杂质，左池可加入少量Na2C2O4溶液，C正确；右池为电解池的阳极区，H2O失电子发生氧化反应生成O2和H＋，D正确。]
5．B [由题图可知，铠甲催化剂电极上H2S转化为Sx，S元素化合价升高，发生氧化反应，则铠甲催化剂电极为阳极，电极反应式为xH2S－2xe－===Sx＋2xH＋，M电极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A、C项正确；根据得失电子守恒可得关系式：xH2～Sx～2xe－，则生成H2和Sx的物质的量之比为x∶1，B项错误；由于铠甲催化剂电极为阳极，若没有表面的石墨烯，内部金属容易放电，故铠甲催化剂表面的石墨烯可以保护内部金属免受环境的影响，D正确。]
6．B [由图可知，X为电源的正极，b极连电源的负极作阴极，发生还原反应，A错误；a极发生氧化反应，电极反应式为C6H5OH＋11H2O－28e－===6CO2↑＋28H＋，B正确；产生标准状况下4.48 L(即0.2 mol) CO2，根据a极反应可知约有0.93 mol H＋通过质子交换膜，C错误；电解后将两极区溶液混合，与原废水相比较，原废液为苯酚，苯酚浓度降低，生成CO2，溶液的pH发生改变，D错误。]
7．D [耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，在阴极区，H＋得电子，发生的电极反应包括：2H＋＋2e－===H2↑，A正确；在阳极区，Fe失电子生成的Fe2＋还原Cr2O，主要离子方程式是Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，B正确；若废水的pH过高，会直接与Fe2＋反应生成Fe(OH)2沉淀，影响Cr2O的还原，若pH过低，会将Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀溶解，都会降低铬的去除率，C正确；电解槽工作时，因为Cr2O要进入阳极区被Fe2＋还原，所以Cr2O通过阴离子交换膜从阴极室进入阳极室，D错误。]
8．D [电解池工作时，CO(NH2)2失去电子，a电极为阳极发生氧化反应，A正确；阴极水得电子产生H2，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；阳极的电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋6OH－===CO2↑＋N2↑＋5H2O，若电路中通过6 mol电子，阳极产生N2的物质的量为1 mol，C正确；由a电极反应式知OH－被消耗，溶液的pH降低，D错误。]
9．D
10．C [左边电极上电极反应式为2H2O － 4e－===4H＋＋ O2↑，生成的H＋通过交换膜Ⅰ进入浓缩室，所以交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，右边电极反应式为2H2O ＋ 2e－===2OH－＋ H2↑，溶液中A－从右侧通过交换膜Ⅱ进入浓缩室，所以交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，A、B错误，C正确；400 mL 0.1 mol·L－1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升到0.6 mol·L－1，则生成乳酸的物质的量为0.4 L×(0.6－0.1)mol·L－1＝0.2 mol，转移n(H＋)等于生成n(HA)为0.2 mol，同时转移电子的物质的量为0.2 mol，根据2H2O ＋ 2e－===2OH－＋ H2↑知，生成氢气的物质的量为0.1 mol，在标准状况下的体积为2.24 L，D错误。]
11．(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ a
(2)①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ ②K＋ 由阳极区到阴极区
解析 (1)根据装置图可知左侧为阳极，溶质为H2SO4，实际放电的是水电离出的OH－，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。电解过程中，阳离子(H＋)向右侧移动，则a室中：SO＋H＋===HSO，NaHSO3浓度增大。
(2)①观察电解装置图知，惰性电极a为阳极，惰性电极b为阴极，在碱性条件下，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
12．(1)①3Cl2＋8OH－＋2NO===2NO＋6Cl－＋4H2O
②次氯酸钠在酸性条件下氧化能力增强
(2)①A 阳 ②NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋
