第41讲 电解原理创新应用
[复习目标] 1.深化对电解原理及规律的理解，提升应用电解原理综合分析解决实际问题的能力。2.熟知电解原理创新试题的呈现方式及问题设置，总结解答此类问题的一般方法及规律。
1.电解原理常见的考查点
电解原理及应用是高考高频考点，该类试题往往与生产、生活及新科技等方面相联系，以装置图或流程图为载体呈现，题材广、信息新，题目具有一定的难度。主要考查阴、阳极的判断、电极反应式及电解反应方程式的书写、溶液离子浓度变化及有关计算等。
2.“5点”突破电解综合应用题
(1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。
(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(注意离子交换膜会限制某些离子的移动方向)
(3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。
(4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH-，碱性介质不出现H+；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金属阳离子。
(5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。
类型一 电解与物质制备
1.(2022·湖北，14)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是( )
A.生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2 mol电子
B.阴极上的电极反应为：P4+8CN--4e-4
C.在电解过程中CN-向铂电极移动
D.电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH
2.(2022·重庆，12)硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
下列说法错误的是( )
A.惰性电极2为阳极
B.反应前后W、W数量不变
C.消耗1 mol氧气，可得到1 mol硝酮
D.外电路通过1 mol电子，可得到1 mol水
3.(2025·山西1月适应性测试)为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法正确的是( )
A.电路中电子的流向随着电极互换而改变
B.电极2上发生的反应为：Ag-e-===Ag+
C.理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变
D.理论上，电路通过1 mol电子时，有0.5 mol Li+富集在右侧电解液中
类型二 电解与“三废”治理
4.(2023·全国甲卷，12)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.析氢反应发生在IrOx Ti电极上
B.Cl-从Cu电极迁移到IrOx Ti电极
C.阴极发生的反应有：2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O
D.每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况)
5.(2021·辽宁，13)利用(Q)与电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是( )
A.a为电源负极
B.溶液中Q的物质的量保持不变
C.CO2在M极被还原
D.分离出的CO2从出口2排出
类型三 电解与分离提纯
6.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
7.(2025·宿州模拟)科学家采用电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质)，有价值的蛋白质回收率达到98%，工作原理如图所示：
下列说法错误的是( )
A.膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜
B.膜1、膜2孔径不大于半透膜孔径
C.a极的电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑
D.每转移2 mol电子，理论上乳清质量减少58.5 g
8.电解法常用于分离提纯物质，某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置(如图)，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液进行回收利用(已知：2Cr+2H+Cr2+H2O)，下列说法不正确的是( )
A.阴极室生成的物质为NaOH和H2
B.阳极发生的电极反应是2H2O-4e-4H++O2↑
C.a离子交换膜为阳离子交换膜
D.当外电路中转移2 mol电子时，阳极室可生成1 mol Cr2
答案精析
1.D 2.C
3.C [为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为FePO4+e-+Li+LiFePO4，则电极1为阴极，电极2为阳极，电极3为阴极，电极4为阳极，在电极4上发生氧化反应：LiFePO4-e-Li++FePO4，实现了锂的提取。保持电源正负极不变，则电子流向不变，故A错误；由分析可知，电极2为阳极，海水中有Cl-，则电极2的电极反应式为Ag-e-+Cl-===AgCl，故B错误；通过相同电量，电极1上附着的Li+的量和电极4上失去的Li+的量相等，所以理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变，故C正确；根据电子守恒，电路中各处的电量相等，所以理论上，电路通过1 mol电子时，有1 mol Li+富集在右侧电解液中，故D错误。]
4.C [析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应有2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O，故C正确；水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—O2↑+4H+，每转移1 mol电子，生成0.25 mol O2，在标准状况下体积为5.6 L，故D错误。]
5.C 6.B
7.D [a极区的稀氢氧化钠溶液变为浓氢氧化钠溶液，说明a极区生成了氢氧化钠，即钠离子通过膜1向a极区迁移，膜1为阳离子交换膜；同理，氯离子通过膜2向b极区迁移，膜2为阴离子交换膜，A项正确；提纯蛋白质，不能让蛋白质(胶体粒子)通过膜1、膜2，所以膜1、膜2的孔径应不大于半透膜的孔径，B项正确；a极为阴极，发生还原反应：2H2O+2e-2OH-+H2↑，C项正确；每转移2 mol电子，结合电极反应和电荷守恒可知，理论上乳清减少的质量为2 mol NaCl的质量，即质量减少117 g，D项错误。]
8.D [电解时，阳极上水电离的氢氧根离子放电：2H2O-4e-O2↑+4H+，故Cr通过阴离子交换膜(b)向阳极移动，因2Cr+2H+Cr2+H2O为可逆反应，故外电路中转移2 mol电子时，阳极室生成的Cr2小于1 mol；阴极上水电离的氢离子放电：2H2O+2e-H2↑+2OH-，混合物浆液中的Na+通过阳离子交换膜(a)进入阴极，故阴极反应生成H2和NaOH。](共63张PPT)
化学
大
一
轮
复
习
第九章 第41讲
电解原理创新应用
复习目标
1.深化对电解原理及规律的理解，提升应用电解原理综合分析解决实际问题的能力。
2.熟知电解原理创新试题的呈现方式及问题设置，总结解答此类问题的一般方法及规律。
1.电解原理常见的考查点
电解原理及应用是高考高频考点，该类试题往往与生产、生活及新科技等方面相联系，以装置图或流程图为载体呈现，题材广、信息新，题目具有一定的难度。主要考查阴、阳极的判断、电极反应式及电解反应方程式的书写、溶液离子浓度变化及有关计算等。
2.“5点”突破电解综合应用题
(1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。
(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(注意离子交换膜会限制某些离子的移动方向)
(3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。
(4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH-，碱性介质不出现H+；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金属阳离子。
(5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。
类型一 电解与物质制备
1.(2022·湖北，14)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是
A.生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需
要转移2 mol电子
B.阴极上的电极反应为：P4+8CN--4e-===
4
C.在电解过程中CN-向铂电极移动
D.电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH
√
石墨电极为阳极，对应的电极反应式为P4+8CN--4e-===4，则生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1 mol电子，A错误；
阴极上发生还原反应，应该得电子，电极
反应式为2HCN+2e-===H2↑+2CN-，B错误；
石墨电极为阳极，铂电极为阴极，CN-应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；
由所给图示可知HCN在阴极放电，产生CN-和H2，而HCN中的H来自于LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D正确。
2.(2022·重庆，12)硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
下列说法错误的是
A.惰性电极2为阳极
B.反应前后W、W
数量不变
C.消耗1 mol氧气，可得到1 mol硝酮
D.外电路通过1 mol电子，可得到1 mol水
√
在惰性电极2上Br-被氧化为Br2，为阳极，故A正确；
W、W循环反应，反应前后W、W数量不变，故B正确；
总反应为氧气把二丁基 N 羟基胺氧化为硝酮，1 mol二丁基 N 羟基胺失去2 mol H原子生成1 mol硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1 mol氧气，可得到2 mol硝酮，故C错误；
外电路通过1 mol电子时生成0.5 mol H2O2，H2O2最终生成水，根据氧原子守恒，可得到1 mol水，故D正确。
3.(2025·山西1月适应性测试)为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法正确的是
A.电路中电子的流向随着电极互换而改变
B.电极2上发生的反应为：Ag-e-===Ag+
C.理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变
D.理论上，电路通过1 mol电子时，有0.5 mol
Li+富集在右侧电解液中
√
为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为FePO4+e-+Li+===LiFePO4，则电极1为阴极，电极2为阳极，电极3为阴极，电极4为阳极，在电极4上发生氧化反应：
LiFePO4-e-===Li++FePO4，实现了锂的提取。保持电源正负极不变，则电子流向不变，故A错误；
由分析可知，电极2为阳极，海水中有Cl-，则电极2的电极反应式为Ag-e-+Cl-===AgCl，故B错误；
通过相同电量，电极1上附着的Li+的量和电极4上失去的Li+的量相等，所以理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变，故C正确；
根据电子守恒，电路中各处的电量相等，所以理论上，电路通过1 mol电子时，有1 mol Li+富集在右侧电解液中，故D错误。
类型二 电解与“三废”治理
4.(2023·全国甲卷，12)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如图所示。下列说法正确的是
A.析氢反应发生在IrOx Ti电极上
B.Cl-从Cu电极迁移到IrOx Ti电极
C.阴极发生的反应有：2CO2+12H++
12e-===C2H4+4H2O
D.每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况)
√
析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；
铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应有2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O，故C正确；
水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O
-4e-===O2↑+4H+，每转移1 mol电子，生成0.25 mol O2，在标准状况下体积为5.6 L，故D错误。
5.(2021·辽宁，13)利用 (Q)与 电解转化
法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是
A.a为电源负极
B.溶液中Q的物质的量保持不变
C.CO2在M极被还原
D.分离出的CO2从出口2排出
√
由题干信息可知，M极发生的是 (Q)转化为
的还原反应，故M极为阴极，电极反应式为 +2H2O+2e-===
+2OH-，故与M极相连的a电极为负极，N极为阳极，电极
反应式为 -2e-===
+2H+，b极为电源正极，据此分析解题。由分析可知，溶液中Q的物质的量保持不变，B正确；
CO2在M极发生的反应为CO2+OH-===
HC，C错误；
在M极上生成的HC，向阳极移动，N极上发生的反应为HC+H+===H2O+
CO2↑，故分离出的CO2从出口2排出，D正确。
类型三 电解与分离提纯
6.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
√
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。
7.(2025·宿州模拟)科学家采用电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质)，有价值的蛋白质回收率达到98%，工作原理如图所示：
下列说法错误的是
A.膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离
子交换膜
B.膜1、膜2孔径不大于半透膜孔径
C.a极的电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑
D.每转移2 mol电子，理论上乳清质量减少58.5 g
√
a极区的稀氢氧化钠溶液变为浓氢氧化钠溶液，说明a极区生成了氢氧化钠，即钠离子通过膜1向a极区迁移，膜1为阳离子交换膜；同理，氯离子通过膜2向b极区迁移，膜2为阴离子交换膜，A项正确；
提纯蛋白质，不能让蛋白质(胶体粒子)通过膜1、膜2，所以膜1、膜2的孔径应不大于半透膜的孔径，B项正确；
a极为阴极，发生还原反应：2H2O+2e-===2OH-+H2↑，C项正确；
每转移2 mol电子，结合电极反应和电荷守恒可知，理论上乳清减少的质量为2 mol NaCl的质量，即质量减少117 g，D项错误。
8.电解法常用于分离提纯物质，某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置(如图)，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液进行回收利用(已知：2Cr+2H+ Cr2+H2O)，下列说法不正确的是
A.阴极室生成的物质为NaOH和H2
B.阳极发生的电极反应是2H2O-4e-===
4H++O2↑
C.a离子交换膜为阳离子交换膜
D.当外电路中转移2 mol电子时，阳极室可生成1 mol Cr2
√
电解时，阳极上水电离的氢氧根离子放电：2H2O-4e-===O2↑+4H+，故Cr通过阴离子交换膜(b)向阳极移动，因2Cr+2H+ Cr2+H2O为可逆反应，故外电路中转移2 mol电子时，阳
极室生成的Cr2小于1 mol；阴极上水电离的氢离子放电：2H2O+2e-===H2↑+2OH-，混合物浆液中的Na+通过阳离子交换膜(a)进入阴极，故阴极反应生成H2和NaOH。
KESHIJINGLIAN
课时精练
对一对
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C B A A A C A A
题号 9 10 11 12 13
答案 D D C C C
答案
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14.
Fe-2e-===Fe2+ 2N+8H++6Fe2+===N2↑+6Fe3++4H2O
15.
(1)使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生(减少氢离子在阴极上放电的几率)，提高含碳化合物的产率
(2)2.8 (3)为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料
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15.
(1)FeCO3+2H+===Fe2++CO2↑+H2O Cu2(OH)2CO3+4H+===2Cu2++CO2↑+3H2O
(2)2Fe2++ClO-+2H+===2Fe3++Cl-+H2O
(3)Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O 2Fe3++Fe===3Fe2+
(4)Fe2++2HC===FeCO3↓+CO2↑+H2O
1.利用废料Ce2O3制备Ce(SO4)2的工作原理如图，下列说法不正确的是
A.电极b为阴极，发生还原反应
B.电解总反应方程式：Ce2O3+8H+
2Ce4++3H2O+H2↑
C.离子交换膜为阴离子交换膜
D.X可以是H2SO4溶液
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由图可知，与直流电源正极相连的电极a为阳极，酸性条件下三氧化二铈在阳极失去电子发生氧化反应生成铈离子和水，电极b为阴极，氢离子在
阴极得到电子发生还原反应生成氢气，则X为硫酸溶液，铈离子通过阳离子交换膜由阳极室移向阴极室，电解的总反应方程式为Ce2O3+8H+
2Ce4++3H2O+H2↑。
2.(2021·海南，9)液氨中存在平衡：2NH3 N+N。如图所示为电解池装置，以KNH2的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是
A.b电极连接的是电源的负极
B.a电极的电极反应式为2NH3+2e-===H2↑+2N
C.电解过程中，阴极附近K+浓度减小
D.理论上两极产生的气体物质的量之比为1∶1
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根据图示可知，在b电极上产生N2，N元素失去电子化合价升高，所以b电极为阳极，连接电源的正极，A错误；
a电极上产生H2，a电极为阴极，电极反应式为2NH3+2e-===H2↑+2N，B正确；
电解过程中，K+会向阴极区定向移动，最终导致阴极附近K+浓度增大，C错误；
每产生1 mol H2，转移2 mol电子，每产生1 mol N2，转移6 mol电子，故阴极产生的H2与阳极产生的N2的物质的量之比是3∶1，D错误。
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3.(2022·海南，9)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如图。下列有关说法正确的是
A.在b电极上，N2被还原
B.金属Ag可作为a电极的材料
C.改变工作电源电压，反应速率不变
D.电解过程中，固体氧化物电解质中O2-不断减少
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由装置示意图可知，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-===2NH3+3O2-，A正确；
a为阳极，电极反应式为2O2--4e-===O2，若金属Ag作为a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；
改变工作电源的电压，导致电流大小改变，反应速率也会改变，C错误；
电解过程中，阴极电极反应式为2N2+6H2O+12e-===4NH3+6O2-，阳极电极反应式为6O2--12e-===3O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会减少，D错误。
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答案
4.(2021·湖北，15)Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是
A.电解时只允许H+通过离子交换膜
B.生成O2和H2的质量比为8∶1
C.电解一段时间后阴极区溶液OH-的
浓度增大
D.CrO3的生成反应为Cr2+2H+===2CrO3+H2O
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答案
左侧电极上产生O2，右侧电极上产生H2，说明左侧电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑，左侧制备三氧化铬：Cr2+2H+===2CrO3+H2O；右侧电极为阴
极，电极反应式为4H2O+4e-===4OH-+2H2↑。H+在阳极区参与反应制备三氧化铬，故不通过离子交换膜向阴极区迁移，A项错误；
根据得失电子守恒，产生O2、H2的质量之比为32∶4=8∶1，B项正确；
由阴极反应式知，阴极产生OH-，如果OH-通过交换膜向左侧迁移，OH-必然会中和H+，与题意相矛盾，所以，钠离子应该由左侧向右侧迁移，阴极区氢氧化钠溶液浓度增大，C项正确。
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答案
5.(2024·湖南娄底模拟)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是食品级添加剂。工业上可用惰性电极电解Na2S2O3溶液得到焦亚硫酸钠，如图所示。下列说法正确的是
A.得到焦亚硫酸钠(Na2S2O5)产品的电
极反应式为S2-4e-+2OH-===S2
+H2O
B.b为阳极
C.该电池使用过程中需补充NaOH
D.每转移2 mol电子，阴极生成22.4 L气体
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答案
根据电解目的及装置图可知，a极电极反应为S2-4e-+2OH-===S2+H2O，a为阳极，b极电极反应为2H2O+2e-===
H2↑+2OH-，b为阴极，A正确、B错误；
由阴、阳极的电极反应式可知，反应过程中不需要补充NaOH，C错误；
电路中每转移2 mol电子，阴极生成1 mol气体，但未说明是否处于标准状况，无法计算气体的体积，D错误。
6.过硫酸铵[(NH4)2S2O8]可用作氧化剂、漂白剂。利用电解法在两极分别生产过硫酸铵和过氧化氢的装置如图所示。下列说法错误的是
A.a为外接电源的负极
B.电解总反应：O2+2H++2S
H2O2+S2
C.阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代
D.电解池工作时，Ⅰ室溶液质量理论上逐渐减小
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答案
由(NH4)2SO4→(NH4)2S2O8，氧元素化合价升高被氧化，故右侧Pt电极为阳极，b为外接电源正极，a为外接电源负极，左侧Pt电极为阴极。阴极氧气
被还原，阳极硫酸根离子被氧化，电解总反应为O2+2H++2S H2O2+S2，B正确；
根据阳极产物可知，反应需要消耗硫酸根离子，阴离子交换膜不可用阳离子交换膜替代，C错误；
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电解池工作时，Ⅰ室发生反应：O2+
2e-+2H+===H2O2，同时S移向阳极，故Ⅰ室溶液质量理论上逐渐减小，D正确。
7.科学家利用多晶铜高效催化电解CO2制乙烯，原理如图所示。已知：电解前后电解液浓度几乎不变。下列说法正确的是
A.铂电极为阳极，产生的气体是O2和CO2
B.多晶铜电极的电极反应式为2CO2+12HC
+12e-===C2H4+12C+4H2O
C.通电过程中，溶液中HC通过阴离子交换
膜向右槽移动
D.当电路中通过0.6 mol电子时，理论上能产生C2H4 1.12 L
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该电解池的总反应方程式为2CO2+2H2O
===C2H4+3O2，多晶铜电极为阴极，该电极的电极反应式为14CO2+8H2O+12e-===
C2H4+12HC，铂电极为阳极，该电极的
反应式为12HC-12e-===12CO2+3O2+6H2O。HC在铂电极发生反应，并且电解前后电解液浓度几乎不变，所以溶液中HC通过阴离子交换膜向左槽移动，故C错误；
由多晶铜电极电极反应式分析可知，当电路中通过0.6 mol电子时，理论上能产生0.05 mol C2H4，该题目没有说明条件为标准状况，故D错误。
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8.(2022·辽宁，9)如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取10.00 mL待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是
A.左侧电极反应：2H2O-4e-===O2↑+4H+
B.实验结束时，b中溶液红色恰好褪去
C.若c中收集气体11.20 mL，则样品中乙酸
浓度为0.1 mol·L-1
D.把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果
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本装置为电解池，左侧为阳极，右侧为阴极，左侧电极反应：2H2O-4e-===O2↑+4H+，A正确；
右侧电极反应：2CH3COOH+2e-===H2↑+
2CH3COO-，实验结束时溶液中存在CH3COO-，水解后溶液呈碱性，故溶液为红色，B错误；
题中未给定气体状态，不能进行计算，C错误；
把盐桥换为U形铜导线，不能起到传递离子使溶液呈电中性的作用，会影响反应进行及测定结果，D错误。
9.(2024·长沙模拟)某同学查阅资料发现水银电解法电解饱和食盐水可以获得金属钠汞齐(钠汞合金)，装置图如图，实验现象记录如下：
接通电源，一段时间后，金属汞表面有细微气泡出现，加大电压电解足够长时间后分离出其中的金属Hg。取少量分离出的Hg投入滴有酚酞溶液的水中，酚酞变红且有无色气体放出。
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答案
下列有关该实验的说法错误的是
A.Q溶液可以是NaOH溶液，作用是吸收尾气
B.玻璃管的作用是防止铁丝暴露在NaCl溶液中，导致生
成大量的H2而无法得到金属Na
C.钠汞齐在有机合成中常用于氢化醛酮等羰基化合物，
表现出钠汞齐的强还原性
D.出于安全角度考虑，进行该实验时需要准备硫粉，并
开启实验室上方排风扇
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在b极，Cl-失电子生成Cl2，需用吸收液吸收，所以Q溶液可以是NaOH溶液，用作尾气处理，故A正确；
若铁丝暴露在NaCl溶液中，溶液中H2O得电子生成H2，无法得到金属Na，故B正确；
钠汞齐在有机合成中常用于氢化醛酮等羰基化合物，加氢发生还原反应，钠汞齐作还原剂，表现强还原性，故C正确；
Hg蒸气有毒，实验时应该开启排风扇，汞蒸气密度比空气密度大，应打开下方排风扇，故D错误。
10.(2024·武汉模拟)我国科学家开发了如图所示的电化学装置，实现了H2O2的制备和废弃PET的回收利用。下列说法错误的是
A.溶液中OH-移向电极B
B.电极B的电势高于电极A的电势
C.阳极区发生的反应为HOCH2CH2OH-6e-+
8OH-===2HCOO-+6H2O
D.理论上每消耗3 mol O2，电极B消耗乙二
醇124 g
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电极A中O2转化为H2O2，发生得到电子的还原反应，电极A是阴极，电极B是阳极。所以溶液中OH-移向阳极即电极B，且电极B的电势高于电极A的电势，A、B正确；
电极B为阳极，发生氧化反应，电极反
应式为HOCH2CH2OH-6e-+8OH-===2HCOO-+6H2O，C正确；
阴极上O2→H2O2，消耗3 mol O2时转移6 mol电子，则电极B消耗乙二醇的物质的量是1 mol，质量是62 g，D错误。
11.实验室可用苯乙酮间接电氧化法合成苯甲酸，其原理如图所示。下列说法错误的是
A.膜m为阴离子交换膜
B.每生成1 mol苯甲酸盐，转移6 mol电子
C.电路中转移2 mol电子，阴极区溶液质
量减少18 g
D.若用铅酸蓄电池作电源，a电极应与PbO2极相连
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根据图像可知，a极碘离子失电子生成碘单质，作阳极，则电极材料为惰性电极；b极为阴极，水得电子生成氢气和氢氧根离子。a极区碘单质与氢氧根离子反应生成次碘酸根离子，为保持电荷守恒，则b极产生的氢氧根离子需移
动到a极区，则膜m为阴离子交换膜，A正确；
a极碘离子失电子生成碘单质，碘单质与氢氧根离子反应生成次碘酸根离子，
次碘酸根将苯乙酮氧化生成苯甲酸盐： +3IO-—→ +CHI3+2OH-，
可得3I2~3IO-~ ~6e-，每生成1 mol苯甲酸盐，转移6 mol电子，B正确；
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阴极反应式：2H2O+2e-===H2↑+2OH-，电路中转移2 mol电子，阴极区产生1 mol H2，移向阳极区2 mol OH-，阴极区溶液质量减少36 g，C错误；
a电极为阳极，若用铅酸蓄电池作电源，a电极应与铅酸蓄电池正极PbO2极相连，D正确。
12.羟基自由基(·OH)具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基(·OH)处理含苯酚废水和含甲醛废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-。下列说法错误的是
A.M极为阴极，电极反应式：O2+2e-+2H+===2·OH
B.双极膜中H2O解离出的OH-透过膜a向N极移动
C.每处理6.0 g甲醛，理论上有0.4 mol H+透过膜b
D.通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生
成CO2物质的量之比为6∶7
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M电极通入O2，发生反应生成·OH，电极反应式为O2+2e-+2H+===2·OH，M作阴极，A正确；
N为阳极，电解时阴离子向阳极移动，所以OH-透过膜a向N极移动，B正确；
1 mol甲醛生成1 mol CO2转移4 mol电子，1 mol 苯酚生成6 mol CO2转移
28 mol电子，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6∶7，D正确。
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13.(2024·四川绵阳模拟)为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家设计了如图装置，反应完毕后，阳极区电解质溶液的pH保持不变。下列说法正确的是
A.图中电极电势：N型半导体比P型
半导体高
B.X电极发生反应：4OH--4e-===2H2O
+O2
C.该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化
D.图中离子交换膜为阳离子交换膜
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装置实现“太阳能→电能→化学能”转化，电能转化为化学能，为电解装置，总反应为2CO2 2CO+O2，阴极发生还原反应生成CO：CO2+H2O+2e-
===CO+2OH-，阳极发生氧化反应生成氧气：4OH--4e-===2H2O+O2，由电子的定向移动可知X为阴极，Y为阳极。图中N型半导体为负极，P型半导体为正极，N型半导体电极电势比P型半导体低，故A错误；
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左侧为原电池，右侧为电解池，该装置实现了“太阳能→电能→化学能”转化，故C正确；
反应完成后阳极区电解质pH不变，由
阴、阳极电极反应式可知图中离子交换膜允许OH-通过，为阴离子交换膜，故D错误。
14.工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染，模拟工艺如图所示，写出电解时铁电极发生的电极反应： 。随后，铁电极附近有无色气体产生，写出有关反应的离子方程式：____________________
。
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Fe-2e-===Fe2+
2N+8H++6Fe2+===
N2↑+6Fe3++4H2O
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根据电解原理，阳离子向阴极移动，由装置图可知，A为电源的正极，B为电源的负极，铁作阳极，电极反应式为Fe-2e-===Fe2+；N在酸性条件下
具有强氧化性，能将Fe2+氧化，本身被还原成N2，其反应的离子方程式为2N+8H++6Fe2+===N2↑+6Fe3++4H2O。
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15.电催化还原CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常用的阴极材料有有机多孔电极材料、铜基复合电极材料等。一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原CO2的装置示意图如图1所示。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图2所示。
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(1)电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是_______________
______________________________________________________________________________________。
(2)控制电压为0.8 V，电解时转移电子的物质的量为 mol。
能被CO2附着，减少析氢反应的发生(减少氢离子在阴极上放电的几率)，提高含碳化合物的产率
使阴极表面尽可
2.8
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控制电压为0.8 V，产生0.2 mol氢气和0.2 mol乙醇，根据电极反应：2H++2e-===H2↑、2CO2+12e-+12H+===C2H5OH+3H2O，故电解时转移电子的物质的量为0.4 mol+2.4 mol=2.8 mol。
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(3)科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是____________
。
为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料第九章 第41练 电解原理创新应用
分值：100分
(选择题1~8题，每小题6分，9~13题，每小题8分，共88分)
1.利用废料Ce2O3制备Ce(SO4)2的工作原理如图，下列说法不正确的是( )
A.电极b为阴极，发生还原反应
B.电解总反应方程式：Ce2O3+8H+2Ce4++3H2O+H2↑
C.离子交换膜为阴离子交换膜
D.X可以是H2SO4溶液
2.(2021·海南，9)液氨中存在平衡：2NH3N+N。如图所示为电解池装置，以KNH2的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是( )
A.b电极连接的是电源的负极
B.a电极的电极反应式为2NH3+2e-===H2↑+2N
C.电解过程中，阴极附近K+浓度减小
D.理论上两极产生的气体物质的量之比为1∶1
3.(2022·海南，9)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如图。下列有关说法正确的是( )
A.在b电极上，N2被还原
B.金属Ag可作为a电极的材料
C.改变工作电源电压，反应速率不变
D.电解过程中，固体氧化物电解质中O2-不断减少
4.(2021·湖北，15)Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.电解时只允许H+通过离子交换膜
B.生成O2和H2的质量比为8∶1
C.电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大
D.CrO3的生成反应为Cr2+2H+===2CrO3+H2O
5.(2024·湖南娄底模拟)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是食品级添加剂。工业上可用惰性电极电解Na2S2O3溶液得到焦亚硫酸钠，如图所示。下列说法正确的是( )
A.得到焦亚硫酸钠(Na2S2O5)产品的电极反应式为S2-4e-+2OH-===S2+H2O
B.b为阳极
C.该电池使用过程中需补充NaOH
D.每转移2 mol电子，阴极生成22.4 L气体
6.过硫酸铵[(NH4)2S2O8]可用作氧化剂、漂白剂。利用电解法在两极分别生产过硫酸铵和过氧化氢的装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.a为外接电源的负极
B.电解总反应：O2+2H++2SH2O2+S2
C.阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代
D.电解池工作时，Ⅰ室溶液质量理论上逐渐减小
7.科学家利用多晶铜高效催化电解CO2制乙烯，原理如图所示。已知：电解前后电解液浓度几乎不变。下列说法正确的是( )
A.铂电极为阳极，产生的气体是O2和CO2
B.多晶铜电极的电极反应式为2CO2+12HC+12e-===C2H4+12C+4H2O
C.通电过程中，溶液中HC通过阴离子交换膜向右槽移动
D.当电路中通过0.6 mol电子时，理论上能产生C2H4 1.12 L
8.(2022·辽宁，9)如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取10.00 mL待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是( )
A.左侧电极反应：2H2O-4e -===O2↑+4H+
B.实验结束时，b中溶液红色恰好褪去
C.若c中收集气体11.20 mL，则样品中乙酸浓度为0.1 mol·L-1
D.把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果
9.(2024·长沙模拟)某同学查阅资料发现水银电解法电解饱和食盐水可以获得金属钠汞齐(钠汞合金)，装置图如图，实验现象记录如下：
接通电源，一段时间后，金属汞表面有细微气泡出现，加大电压电解足够长时间后分离出其中的金属Hg。取少量分离出的Hg投入滴有酚酞溶液的水中，酚酞变红且有无色气体放出。下列有关该实验的说法错误的是( )
A.Q溶液可以是NaOH溶液，作用是吸收尾气
B.玻璃管的作用是防止铁丝暴露在NaCl溶液中，导致生成大量的H2而无法得到金属Na
C.钠汞齐在有机合成中常用于氢化醛酮等羰基化合物，表现出钠汞齐的强还原性
D.出于安全角度考虑，进行该实验时需要准备硫粉，并开启实验室上方排风扇
10.(2024·武汉模拟)我国科学家开发了如图所示的电化学装置，实现了H2O2的制备和废弃PET的回收利用。下列说法错误的是( )
A.溶液中OH-移向电极B
B.电极B的电势高于电极A的电势
C.阳极区发生的反应为HOCH2CH2OH-6e-+8OH-===2HCOO-+6H2O
D.理论上每消耗3 mol O2，电极B消耗乙二醇124 g
11.实验室可用苯乙酮间接电氧化法合成苯甲酸，其原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.膜m为阴离子交换膜
B.每生成1 mol苯甲酸盐，转移6 mol电子
C.电路中转移2 mol电子，阴极区溶液质量减少18 g
D.若用铅酸蓄电池作电源，a电极应与PbO2极相连
12.羟基自由基(·OH)具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基(·OH)处理含苯酚废水和含甲醛废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-。下列说法错误的是( )
A.M极为阴极，电极反应式：O2+2e-+2H+===2·OH
B.双极膜中H2O解离出的OH-透过膜a向N极移动
C.每处理6.0 g甲醛，理论上有0.4 mol H+透过膜b
D.通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6∶7
13.(2024·四川绵阳模拟)为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家设计了如图装置，反应完毕后，阳极区电解质溶液的pH保持不变。下列说法正确的是( )
A.图中电极电势：N型半导体比P型半导体高
B.X电极发生反应：4OH--4e-===2H2O+O2
C.该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化
D.图中离子交换膜为阳离子交换膜
14.(6分)工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染，模拟工艺如图所示，写出电解时铁电极发生的电极反应： 。随后，铁电极附近有无色气体产生，写出有关反应的离子方程式： 。
15.(6分)电催化还原CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常用的阴极材料有有机多孔电极材料、铜基复合电极材料等。一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原CO2的装置示意图如图1所示。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图2所示。
(1)电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是 。
(2)控制电压为0.8 V，电解时转移电子的物质的量为 mol。
(3)科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是 。
答案精析
1.C 2.B
3.A [由装置示意图可知，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-2NH3+3O2-，A正确；a为阳极，电极反应式为2O2--4e-O2，若金属Ag作为a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，导致电流大小改变，反应速率也会改变，C错误；电解过程中，阴极电极反应式为2N2+6H2O+12e-4NH3+6O2-，阳极电极反应式为6O2--12e-3O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会减少，D错误。]
4.A [左侧电极上产生O2，右侧电极上产生H2，说明左侧电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑，左侧制备三氧化铬：Cr2+2H+2CrO3+H2O；右侧电极为阴极，电极反应式为4H2O+4e-4OH-+2H2↑。H+在阳极区参与反应制备三氧化铬，故不通过离子交换膜向阴极区迁移，A项错误；根据得失电子守恒，产生O2、H2的质量之比为32∶4=8∶1，B项正确；由阴极反应式知，阴极产生OH-，如果OH-通过交换膜向左侧迁移，OH-必然会中和H+，与题意相矛盾，所以，钠离子应该由左侧向右侧迁移，阴极区氢氧化钠溶液浓度增大，C项正确。]
5.A 6.C
7.A [该电解池的总反应方程式为2CO2+2H2OC2H4+3O2，多晶铜电极为阴极，该电极的电极反应式为14CO2+8H2O+12e-C2H4+12HC，铂电极为阳极，该电极的反应式为12HC-12e-12CO2+3O2+6H2O。HC在铂电极发生反应，并且电解前后电解液浓度几乎不变，所以溶液中HC通过阴离子交换膜向左槽移动，故C错误；由多晶铜电极电极反应式分析可知，当电路中通过0.6 mol电子时，理论上能产生0.05 mol C2H4，该题目没有说明条件为标准状况，故D错误。]
8.A [本装置为电解池，左侧为阳极，右侧为阴极，左侧电极反应：2H2O-4e-O2↑+4H+，A正确；右侧电极反应：2CH3COOH+2e-H2↑+2CH3COO-，实验结束时溶液中存在CH3COO-，水解后溶液呈碱性，故溶液为红色，B错误；题中未给定气体状态，不能进行计算，C错误；把盐桥换为U形铜导线，不能起到传递离子使溶液呈电中性的作用，会影响反应进行及测定结果，D错误。]
9.D
10.D [电极A中O2转化为H2O2，发生得到电子的还原反应，电极A是阴极，电极B是阳极。所以溶液中OH-移向阳极即电极B，且电极B的电势高于电极A的电势，A、B正确；电极B为阳极，发生氧化反应，电极反应式为HOCH2CH2OH-6e-+8OH-2HCOO-+6H2O，C正确；阴极上O2→H2O2，消耗3 mol O2时转移6 mol电子，则电极B消耗乙二醇的物质的量是1 mol，质量是62 g，D错误。]
11.C
12.C [M电极通入O2，发生反应生成·OH，电极反应式为O2+2e-+2H+2·OH，M作阴极，A正确；N为阳极，电解时阴离子向阳极移动，所以OH-透过膜a向N极移动，B正确；1 mol甲醛生成1 mol CO2转移4 mol电子，1 mol 苯酚生成6 mol CO2转移28 mol电子，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6∶7，D正确。]
13.C [装置实现“太阳能→电能→化学能”转化，电能转化为化学能，为电解装置，总反应为2CO22CO+O2，阴极发生还原反应生成CO：CO2+H2O+2e-CO+2OH-，阳极发生氧化反应生成氧气：4OH--4e-2H2O+O2，由电子的定向移动可知X为阴极，Y为阳极。图中N型半导体为负极，P型半导体为正极，N型半导体电极电势比P型半导体低，故A错误；左侧为原电池，右侧为电解池，该装置实现了“太阳能→电能→化学能”转化，故C正确；反应完成后阳极区电解质pH不变，由阴、阳极电极反应式可知图中离子交换膜允许OH-通过，为阴离子交换膜，故D错误。]
14.Fe-2e-Fe2+ 2N+8H++6Fe2+N2↑+6Fe3++4H2O
15.(1)使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生(减少氢离子在阴极上放电的几率)，提高含碳化合物的产率
(2)2.8 (3)为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料
