第04講 電化學(xué)原理綜合應(yīng)用（課件）-2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測（新教材新高考）

第04講電化學(xué)原理綜合應(yīng)用目錄CONTENTS01考情透視02知識導(dǎo)圖03考點突破04真題練習(xí)考點要求考題統(tǒng)計電解創(chuàng)新應(yīng)用考點要求考題統(tǒng)計考點要求考題統(tǒng)計串聯(lián)類連接裝置電化學(xué)綜合計算離子交換膜裝置考情分析近年來，高考試題中電化學(xué)是重點內(nèi)容之一，將原電池和電解池結(jié)合在一起，綜合考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)實驗和化學(xué)計算等知識，是高考試卷中電化學(xué)部分的重要題型?？疾榈碾娀瘜W(xué)裝置常采用串聯(lián)裝置，且常采用交換膜，特別是離子交換膜的應(yīng)用及電解質(zhì)介質(zhì)對電極反應(yīng)的影響的試題比較多，且?？汲Ｐ拢擃愵}目的考查內(nèi)容通常有以下幾個方面：電極的判斷電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)總方程式的書寫實驗現(xiàn)象的描述溶液中離子的移動考情分析溶液pH的變化電解質(zhì)溶液的恢復(fù)運用得失電子守恒進(jìn)行相關(guān)計算由于離子交換膜能將工業(yè)生產(chǎn)與化學(xué)知識有機(jī)的融合，實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置，考查學(xué)生學(xué)以致用的能力，故近幾年的電化學(xué)高考試題中年年涉及。通過陌生電化學(xué)的裝置圖，考查學(xué)生接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力，也體現(xiàn)了對“宏觀辨識與微觀探析”的學(xué)科核心素養(yǎng)考查。復(fù)習(xí)目標(biāo)掌握多池連接的分析應(yīng)用。了解離子交換膜的分類及特點，理解離子交換膜在電化學(xué)裝置中的作用。掌握電化學(xué)的計算。提升應(yīng)用電化學(xué)原理解決工業(yè)生產(chǎn)、生活中實際問題的能力。原電池電解池基礎(chǔ)問題原電池原理應(yīng)用特征：反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能形成原電池條件分析、原電池原理分析其他常用電池金屬防腐銀鋅電池、微型電池、燃料電池、海水鋁電池、普通干電池等蓄電池有關(guān)電解池、原電池的計算（電子守恒原理的應(yīng)用）電極反應(yīng)式的書寫研究切入點：兩級一液即兩個電極電解質(zhì)溶液基礎(chǔ)問題電解原理應(yīng)用電解食鹽水、電鍍、電解精煉銅、電解冶煉鋁電解方式實現(xiàn)一些特殊反應(yīng)：如Cu+2H2O→Cu(OH)2↓+H2↑電解反應(yīng)類型、電解時電極上的離子放電順序等電解前后、電解過程中溶液pH變化分析等特征：反應(yīng)被迫進(jìn)行，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能注意差異知識點1電解原理知識點2電解原理創(chuàng)新應(yīng)用知識點1常見串聯(lián)裝置圖知識點2多池串聯(lián)裝置中電池類型判斷考點一電解原理創(chuàng)新應(yīng)用考點二串聯(lián)類電化學(xué)裝置知識點1離子交換膜類型知識點2含膜電解池裝置分析考點三離子交換膜裝置考點一電解原理創(chuàng)新應(yīng)用知識點1電解原理知識點2電解原理創(chuàng)新應(yīng)用1.電解池工作原理（惰性電極）

知識點1電解原理陽極陰極電解質(zhì)溶液陽離子移向陰離子移向還原反應(yīng)氧化反應(yīng)與電源正極相連與電源負(fù)相連2.電解池陰、陽極的判斷方法知識點1電解原理陰極與電源正極相連陽極氧化反應(yīng)電子流出電極質(zhì)量減小或有非金屬單質(zhì)生成（如O2、Cl2）陰離子移向與電源負(fù)極相連還原反應(yīng)電子流入析出金屬或有氣體放出等陽離子移向3.明確電解池的電極反應(yīng)及離子放電順序

知識點1電解原理電極反應(yīng)陰極陽極活潑金屬：電極材料本身失電子被氧化M-ne-=Mn+惰性電極：一般溶液中還原性強(qiáng)的陰離子優(yōu)先失去電子被氧化一般溶液中氧化性強(qiáng)的陽離子優(yōu)先得到電子被還原陽離子在陰極上的放電順序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)陰離子在陽極上的放電順序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子知識點2電解原理創(chuàng)新應(yīng)用1.電解原理常見的考查點

電解原理及應(yīng)用是高考高頻考點，該類試題往往與生產(chǎn)、生活及新科技等相聯(lián)系，以裝置圖或流程圖為載體呈現(xiàn)，題材廣、信息新，題目具有一定難度。主要考查陰、陽極的判斷、電極反應(yīng)式、電解反應(yīng)方程式的書寫、溶液離子濃度變化及有關(guān)計算等。知識點2電解原理創(chuàng)新應(yīng)用2.“5點”突破電解綜合應(yīng)用題

【例1】(2024·甘肅卷，7，3分)某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是()B

【例1】(2024·甘肅卷，7，3分)某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是()B

多孔電極1上H2O(g)發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H2(g)，多孔電極1為陰極，電極反應(yīng)為2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔電極2上O2-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成O2(g)，多孔電極2為陽極，電極反應(yīng)為2O2--4e-=O2。

電極1的多孔結(jié)構(gòu)能增大電極的表面積，增大與水蒸氣的接觸面積

電極2為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)：2O2--4e-=O2

【例1】(2024·甘肅卷，7，3分)某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是()B

工作時，陰離子O2-向陽極移動，即O2-從多孔電極1遷移到多孔電極2電解總反應(yīng)為2H2O(g)

2H2+O2，分解2molH2O轉(zhuǎn)移4mol電子，則理論上電源提供2mol電子能分解1molH2O，【變式訓(xùn)練】電化學(xué)修復(fù)技術(shù)是近年迅速發(fā)展的一種污染土壤綠色原位修復(fù)技術(shù)。處理土壤重金屬污染時，在污染土壤區(qū)域插入電極(下圖)，土壤中污染物定向遷移，富集在電極區(qū)域，再通過其他方法(電鍍、沉淀/共沉淀、抽出、離子交換樹脂等)去除。下列說法正確的是(

)D

【解析】A項，H+在陰極區(qū)得電子產(chǎn)生氫氣，A錯誤；B項，土壤中污染物定向遷移，說明土壤中膠體粒子帶電，B錯誤；C項，陽離子定向移動到了有極區(qū)，故陰極區(qū)抽提物發(fā)生的是陽離子交換，C錯誤；D項，金屬離子在堿性區(qū)域產(chǎn)生氫氧化物而去除，D正確；故選D。考點二串聯(lián)類電化學(xué)裝置

知識點1常見串聯(lián)裝置圖知識點2多池串聯(lián)裝置中電池類型判斷知識點1常見串聯(lián)裝置圖將原電池和電解池結(jié)合在一起，或幾個電解池串聯(lián)在一起，綜合考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)實驗和化學(xué)計算等知識，是高考中電化學(xué)部分的重要題型。解答該類試題時電池種類的判斷是關(guān)鍵，整個電路中各個電池工作時得失電子守恒是數(shù)據(jù)處理的法寶。知識點1常見串聯(lián)裝置圖模型一外接電源與電解池的串聯(lián)A、B為兩個串聯(lián)電解池，相同時間內(nèi)，各電極得失電子數(shù)相等。知識點1常見串聯(lián)裝置圖模型二原電池與電解池的串聯(lián)A均為原電池B均為電解池

知識點2多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷1．直接判斷非常直觀明顯的裝置，如有燃料電池、鉛蓄電池等在電路中時，則其他裝置為電解池。如圖：A為原電池，B為電解池。知識點2多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷2．根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷原電池一般是兩個不同的金屬電極或一個金屬電極和一個碳棒電極；而電解池則一般都是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖：A為電解池，B為原電池。知識點2多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷3．根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型。如圖：若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極，甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。有電源或電極材料相同有電源或電極材料相同知識點2多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷名師點睛先判斷裝置類型電解池原電池看電極陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)看電極正極：還原反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)BD【例2】(2022?山東卷，13)設(shè)計如圖裝置回收金屬鈷。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽生成CO2，將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoO2轉(zhuǎn)化為Co2+，工作時保持厭氧環(huán)境，并定時將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì)，右側(cè)裝置為原電池。下列說法正確的是(

)A．裝置工作時，甲室溶液pH逐漸增大B．裝置工作一段時間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸C．乙室電極反應(yīng)式為LiCoO2+2H2O+e+4H+=Li++Co2++4OH-D．若甲室Co2+減少200mg，乙室Co2+增加300mg，則此時已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移A．裝置工作時，甲室溶液pH逐漸增大B．裝置工作一段時間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸

依據(jù)題意右側(cè)裝置為原電池，電池工作時，甲室中細(xì)菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧化為CO2氣體，Co2+在另一個電極上得到電子，被還原產(chǎn)生Co單質(zhì)，CH3COO-失去電子后，Na+通過陽膜進(jìn)入陰極室，溶液變?yōu)镹aCl溶液，溶液由堿性變?yōu)橹行裕芤簆H減小

對于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2+，同時得到Li+，其中的O與溶液中的H+結(jié)合H2O，因此電池工作一段時間后應(yīng)該補(bǔ)充鹽酸

C．乙室電極反應(yīng)式為LiCoO2+2H2O+e+4H+=Li++Co2++4OH-D．若甲室Co2+減少200mg，乙室Co2+增加300mg，則此時已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移電解質(zhì)溶液為酸性，不可能大量存在OH-，乙室電極反應(yīng)式為：LiCoO2+e-+

4H+=Li++Co2++2H2O，若甲室Co2+減少200mg，電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量為n(e-)=

，乙室Co2+增加300mg，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n(e-)=

，說明此時已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移

思維建模判斷電池類型確定電極名稱書寫電極反應(yīng)解答實際問題有外接電源無外接電源電解池能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)不能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)原電池電解池原電池電解池正極、負(fù)極陽極、陰極根據(jù)原電池原理書寫根據(jù)電解池原理書寫陰、陽極反應(yīng)式正、負(fù)極反應(yīng)式根據(jù)電化學(xué)原理及電極反應(yīng)式根據(jù)“串聯(lián)”電池各級轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等進(jìn)行計算判斷正誤【變式訓(xùn)練】中科院長春應(yīng)化所張新波團(tuán)隊提出了一種獨特的鋰—氮電池(Li—N2)，該電池在放電過程中消耗氮氣，充電過程中釋放氮氣，實現(xiàn)氮氣的循環(huán)，并對外提供電能。該電池在充電時發(fā)生反應(yīng)：2Li3N===N2↑＋6Li?，F(xiàn)以該電池為電源進(jìn)行如圖所示實驗，下列說法正確的是()D

考點三離子交換膜裝置

知識點1離子交換膜類型知識點2含膜電解池裝置分析知識點1離子交換膜類型離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。因它對離子具有選擇透過性，且電化學(xué)性能優(yōu)良，在涉及電化學(xué)的工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。知識點1離子交換膜類型交換膜類型陽膜陰膜雙極膜特定的交換膜允許通過的離子及移動方向陽離子移向原電池的正極(電解池的陰極)陰離子移向原電池的負(fù)極(電解池的陽極)通性無論是原電池還是電解池中，陽離子均移向得電子的一極，陰離子均移向失電子的一極1．交換膜類型及特點知識點1離子交換膜類型隔離某些物質(zhì)，防止發(fā)生反應(yīng)，常用于物質(zhì)制備。限制某些離子的移動，常用于物質(zhì)制備及純化。雙極膜：由一張陽膜和一張陰膜復(fù)合制成的陰、陽復(fù)合膜。該膜的特點是在直流電的作用下，陰、陽膜復(fù)合層間的H2O解離成H＋和OH－并分別通過陽膜和陰膜，作為H＋和OH－的離子源。2．離子交換膜的功能選擇性透過離子，平衡電荷，形成閉合回路。3．離子交換膜的作用及意義知識點1離子交換膜類型名師點睛離子交換膜功能類型作用類型判斷使離子選擇性定向移動，平衡整個溶液的離子濃度和電荷陽離子交換膜質(zhì)子交換膜陰離子交換膜只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過只允許陰離子通過，阻止陽離子和氣體通過只允許質(zhì)子（H+）通過

隔離某些物質(zhì)，防止發(fā)生反應(yīng)用于物質(zhì)的制備物質(zhì)分離、提純根據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性的原則，判斷膜的類型(1)首先寫出兩電極上的電極反應(yīng)，根據(jù)電極反應(yīng)式確定該電極負(fù)極哪種離子剩余(2)根據(jù)溶液呈電中性，判斷出離子移動的方向，從而確定離子交換膜的類型知識點2含膜電解池裝置分析1.兩室電解池工業(yè)上利用如圖兩室電解裝置制備燒堿：

陽極室中電極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極室中的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陰極區(qū)H＋放電，破壞了水的電離平衡，使OH－濃度增大，陽極區(qū)Cl－放電，使溶液中的c(Cl－)減小，為保持電荷守恒，陽極室中的Na＋通過陽離子交換膜與陰極室中生成的OH－結(jié)合，得到濃的NaOH溶液。利用這種方法制備物質(zhì)，純度較高，基本沒有雜質(zhì)。知識點2含膜電解池裝置分析2.三室電解池利用三室電解裝置制備NH4NO3，其工作原理如圖所示陰極的NO被還原為NH4＋：NO＋5e－＋6H＋=NH4＋＋H2ONH4＋通過陽離子交換膜進(jìn)入中間室；陽極的NO被氧化為NO3-：NO－3e－＋2H2O=NO3-＋4H＋NO3-通過陰離子交換膜進(jìn)入中間室。根據(jù)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可得電解總反應(yīng)：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，補(bǔ)充適量NH3可以使電解產(chǎn)生的HNO3轉(zhuǎn)化為NH4NO3。知識點2含膜電解池裝置分析3.多室電解池“四室電滲析法”制備H3PO2(次磷酸)，其工作原理如圖所示：

電解稀硫酸的陽極反應(yīng)：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋產(chǎn)生的H＋通過陽離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室中的H2PO2－穿過陰離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室，與H＋結(jié)合生成弱電解質(zhì)H3PO2；電解NaOH稀溶液的陰極反應(yīng)：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－原料室中的Na＋通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極室，可得副產(chǎn)品NaOH。知識點2含膜電解池裝置分析4．離子交換膜類型的判斷方法

首先寫出陰、陽兩極上的電極反應(yīng)。依據(jù)電極反應(yīng)確定該電極附近哪種離子剩余。根據(jù)電極附近溶液呈電中性，從而判斷出離子移動的方向。根據(jù)離子移動的方向，確定離子交換膜的類型。知識點2含膜電解池裝置分析5．有“膜”條件下離子定向移動方向的判斷方法電池裝置陽離子移向電解池陰極（或原電池的正極）；陽離子交換膜會阻斷陰離子定向移動；陰離子移向電解池陽極（或原電池的負(fù)極）；陰離子交換膜會阻斷陽離子定向移動；

B

C.陽極總反應(yīng)式2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O:2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2OD.陰極區(qū)存在反應(yīng)H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O【解析】在KOH溶液中HCHO轉(zhuǎn)化為HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O，Cu電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)為[OCH2O]2--e-=HCOO-+H?，H?結(jié)合成H2，Cu電極為陽極；PbCu電極為陰極，首先HOOC—COOH在Pb上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH與HO—N+H3反應(yīng)生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。

B

電解過程中，陽極區(qū)消耗OH-、同時生成H2O，故電解一段時間后陽極區(qū)c(OH-)減小陰極區(qū)的總反應(yīng)為H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+=H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解離成1molH+和1molOH-，故理論上生成1molH3N+CH2COOH雙極膜中有6molH2O解離

BC.陽極總反應(yīng)式2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O:2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2OD.陰極區(qū)存在反應(yīng)H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O結(jié)合裝置圖，陽極總反應(yīng)為2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O陰極區(qū)的Pb上發(fā)生反應(yīng)H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O

思維建模第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。第二步，寫出電極反應(yīng)式，判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。第三步，分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險。“隔膜”電解池的解題步驟

方法技巧注意介質(zhì)是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧氣(或其他氧化劑)。通過介質(zhì)中離子的移動方向，可判斷電池的正負(fù)極，同時考慮該離子參與靠近一極的電極反應(yīng)。零價法秒殺負(fù)極反應(yīng)的書寫。若負(fù)極有機(jī)物燃料為CxHyOz，產(chǎn)物中C元素為+4價的CO32-或HCO3-,，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為C數(shù)×4+H數(shù)×1+O數(shù)×(-2)，若有機(jī)陰離子在負(fù)極反應(yīng)(如CH3COO-)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)則為C數(shù)×4+H數(shù)×1+O數(shù)×(-2)+電荷數(shù)。

C

考點四電化學(xué)綜合計算知識點1

解題關(guān)鍵知識點2

三種計算方法知識點1解題關(guān)鍵原電池和電解池的計算包括：兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液的計算、相對原子質(zhì)量的計算和阿伏伽德羅常數(shù)測定的計算、根據(jù)電荷守恒量求產(chǎn)物的量。電化學(xué)的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，各電極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等，無論是單一電池還是串聯(lián)電解池，均可抓住電子守恒計算。知識點1解題關(guān)鍵

電極名稱要區(qū)分清楚；

電極產(chǎn)物要判斷準(zhǔn)確；

各產(chǎn)物間量的關(guān)系遵循得失電子守恒。知識點2三種計算方法先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計算

1.根據(jù)總反應(yīng)式計算2.根據(jù)電子守恒計算用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。用于混合溶液中電解的分階段計算。知識點2三種計算方法3.根據(jù)關(guān)系式計算

陽極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物知識點2三種計算方法

名師提醒

【例4】

(2024·廣東卷，16)一種基于氯堿工藝的新型電解池(下圖)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是()C

e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2OA．陽極反應(yīng)：2Cl--2e-=

Cl2↑B．陰極區(qū)溶液中OH-濃度逐漸升高C．理論上每消耗1molFe2O3，陽極室溶液減少213gD．理論上每消耗1molFe2O3，陰極室物質(zhì)最多增加138g

e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2OA．陽極反應(yīng)：2Cl--2e-=

Cl2↑B．陰極區(qū)溶液中OH-濃度逐漸升高

【解析】右側(cè)溶液為飽和食鹽水，右側(cè)電極產(chǎn)生氣體，則右側(cè)電極為陽極，Cl-放電產(chǎn)生氯氣，電極反應(yīng)為：2Cl--2e-=

Cl2↑；左側(cè)電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)e2O3在堿性條件下轉(zhuǎn)化為Fe，電極反應(yīng)為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-；中間為陽離子交換膜，Na+由陽極向陰極移動。陽極反應(yīng)為：2Cl--2e-=

Cl2↑陰極反應(yīng)為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，消耗水產(chǎn)生OH-，陰極區(qū)溶液中OH-濃度逐漸升高【例4】

(2024·廣東卷，16)一種基于氯堿工藝的新型電解池(下圖)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是()C

e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2OC．理論上每消耗1molFe2O3，陽極室溶液減少213gD．理論上每消耗1molFe2O3，陰極室物質(zhì)最多增加138g理論上每消耗1molFe2O3，轉(zhuǎn)移6mol電子，產(chǎn)生3molCl2，同時有6molNa+由陽極轉(zhuǎn)移至陰極，則陽極室溶液減少3×71g+6×23g=351g理論上每消耗1molFe2O3，轉(zhuǎn)移6mol電子，有6molNa+由陽極轉(zhuǎn)移至陰極，陰極室物質(zhì)最多增加6×23g=138g名師提醒原電池和電解池綜合裝置的有關(guān)計算的根本依據(jù)就是得失電子守恒，分析時要注意兩點：①串聯(lián)電路中各支路電流相等；②并聯(lián)電路中總電流等于各支路電流之和。在此基礎(chǔ)上分析處理其他各種數(shù)據(jù)。圖中裝置甲是原電池，裝置乙是電解池，若電路中有0.2mol電子轉(zhuǎn)移，則Zn極溶解6.5g，Cu極上析出H2

2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，Pt極上析出Cl2

0.1

mol，C極上析出Cu6.4g。甲池中H＋被還原生成H2，溶液pH變大；乙池中是電解CuCl2，電解后再加入適量CuCl2固體可使溶液復(fù)原。【變式訓(xùn)練】在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答下列問題。(1)電源中X為直流電源的____極。負(fù)

【變式訓(xùn)練】在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答下列問題。

增大減小不變

【變式訓(xùn)練】在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答下列問題。【變式訓(xùn)練】在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答下列問題。

13

思維建模根據(jù)總反應(yīng)式根據(jù)電子守恒根據(jù)關(guān)系式先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計算

①用于串聯(lián)電路的陰陽兩級產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相等②

用于混合溶液中電解的分階段計算

根據(jù)得失電子守恒建立已知量與未知量之間的關(guān)系，得出計算所需的計算式1、(2024·山東卷，13，4分)以不同材料修飾的Pt為電極，一定濃度的NaBr溶液為電解液，采用電解和催化相結(jié)合的循環(huán)方式，可實現(xiàn)高效制H2和O2，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是()BA．電極a連接電源負(fù)極B．加入Y的目的是補(bǔ)充NaBrC．電解總反應(yīng)式為Br-+3H2O

BrO3-+3H2↑D．催化階段反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2【解析】電極b上Br-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成BrO3-，電極b為陽極，電極反應(yīng)為Br-

-6e-+3H2O=BrO3-+6H+；則電極a為陰極，電極a的電極反應(yīng)為6H++6e-=3H2↑；電解總反應(yīng)式為Br-+3H2OBrO3-+3H2↑；催化循環(huán)階段BrO3-被還原成Br-循環(huán)使用、同時生成O2，實現(xiàn)高效制H2和O2，即Z為O2。A項，電極a為陰極，連接電源負(fù)極，A項正確；B項，根據(jù)分析電解過程中消耗H2O和Br-，而催化階段BrO3-被還原成Br-循環(huán)使用，故加入Y的目的是補(bǔ)充H2O，維持NaBr溶液為一定濃度，B項錯誤；C項，根據(jù)分析電解總反應(yīng)式為Br-+3H2OBrO3-+3H2↑，C項正確；D項，催化階段，Br元素的化合價由+5價降至-1價，生成1molBr-得到6mol電子，O元素的化合價由-2價升至0價，生成1molO2失去4mol電子，根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(O2)∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D項正確；

A2.(2024·遼吉黑卷，12，3分)“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統(tǒng)電解水制“綠氫”陽極電勢高、反應(yīng)速率緩慢的問題，科技工作者設(shè)計耦合HCHO高效制H2的方法，裝置如圖所示。部分反應(yīng)機(jī)理為：。下列說法錯誤的是()A．相同電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的1.5倍B．陰極反應(yīng)：2H2O+2e-=H2↑+2OH-C．電解時OH-通過陰離子交換膜向b極方向移動D．陽極反應(yīng)：【解析】據(jù)圖示可知，b電極上HCHO轉(zhuǎn)化為HCOO-，而HCHO轉(zhuǎn)化為HCOO-為氧化反應(yīng)，所以b電極為陽極，a電極為陰極，HCHO為陽極反應(yīng)物，由反應(yīng)機(jī)理:

可知：反應(yīng)

后生成的

轉(zhuǎn)化為HCOOH。由原子守恒和電荷守恒可知，在生成HCOOH的同時還生成了H-，生成的HCOOH再與氫氧化鉀酸堿中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫氣，即2H--2e-=H2↑，陰極水得電子生成氫氣：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。A項，陽極反應(yīng)：①HCHO+OH--e-→HCOOH+1/2H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，陰極反應(yīng)2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即轉(zhuǎn)移2mol電子時，陰、陽兩極各生成1molH2，共2molH2，而傳統(tǒng)電解水：2H2O2H2↑+O2↑，轉(zhuǎn)移2mol電子，只有陰極生成1molH2，所以相同電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的2倍，A錯誤；

B項，陰極水得電子生成氫氣，陰極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B正確；C項，由電極反應(yīng)式可知，電解過程中陰極生成OH-，負(fù)電荷增多，陽極負(fù)電荷減少，要使電解質(zhì)溶液呈電中性，OH-通過陰離子交換膜向陽極移動，即向b極方向移動，C正確；D項，陽極反應(yīng)涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得陽極反應(yīng)為：2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+2H2O+H2↑，故D正確；故選A。CA．石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極A的電極反應(yīng)：8H++TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2OC．該體系中，石墨優(yōu)先于Cl-參與反應(yīng)D．電解時，陽離子向石墨電極移動3.(2023?浙江省1月選考，11)在熔融鹽體系中，通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi)，電解裝置如圖，下列說法正確的是()【解析】由圖可知，在外加電源下石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，與電源正極相連，則電極A作陰極，TiO2和SiO2獲得電子產(chǎn)生電池材料(TiSi)，電極反應(yīng)為TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-。A項，在外加電源下石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，A錯誤；B項，電極A的電極反應(yīng)為TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-，B錯誤；C項，根據(jù)圖中信息可知，該體系中，石墨優(yōu)先于Cl-參與反應(yīng)，C正確；D項，電解池中石墨電極為陽極，陽離子向陰極電極A移動，D錯誤；故選C。CD4.(2023?山東卷，11)利用熱再生氨電池可實現(xiàn)CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預(yù)加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法正確的是()A．甲室Cu電極為正極B．隔膜為陽離子膜C．電池總反應(yīng)為：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+D．NH3擴(kuò)散到乙室將對電池電動勢產(chǎn)生影響【解析】A項，向甲室加入足量氨水后電池開始工作，則甲室Cu電極溶解，變?yōu)殂~離子與氨氣形成[Cu(NH3)4]2+，因此甲室Cu電極為負(fù)極，故A錯誤；B項，再原電池內(nèi)電路中陽離子向正極移動，若隔膜為陽離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側(cè)移動，通入氨氣要消耗銅離子，顯然左側(cè)陽離子不斷減小，明顯不利于電池反應(yīng)正常進(jìn)行，故B錯誤；C項，左側(cè)負(fù)極是Cu+4NH3-2e-=[Cu(NH3)4]2+，正極是Cu2++2e-=

Cu，則電池總反應(yīng)為：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+，故C正確；D項，NH3擴(kuò)散到乙室會與銅離子反應(yīng)生成[Cu(NH3)4]2+，銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對電池電動勢產(chǎn)生影響，故D正確。故選CD。B5．(2023?廣東卷，16)用一種具有“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實現(xiàn)大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H+和OH-，有利于電解反應(yīng)順利進(jìn)行。下列說法不正確的是(

)A．電解總反應(yīng)：KNO3+3H2O=

NH3·H2O+2O2↑+KOHB．每生成1molNH3·H2O，雙極膜處有9mol的H2O解離C．電解過程中，陽極室中KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變D．相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)可提高氨生成速率【解析】由信息大電流催化電解KNO3溶液制氨可知，在電極a處KNO3放電生成NH3，發(fā)生還原反應(yīng)，故電極a為陰極，電極方程式為NO3-

+8e－+7H2O=NH3·H2O+9OH-，電極b為陽極，電極方程式為4OH--4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜中的H＋移向電極a，OH－移向電極b。A項，由分析中陰陽極電極方程式可知，電解總反應(yīng)為KNO3+3H2O=

NH3·H2O+2O2↑+KOH，故A正確；B項，每生成1molNH3·H2O，陰極得8mole－，同時雙極膜處有8molH+進(jìn)入陰極室，即有8mol的H2O解離，故B錯誤；C項，電解過程中，陽極室每消耗4molOH-，同時有4molOH-通過雙極膜進(jìn)入陽極室，KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變，故C正確；D項，相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)具有更大的膜面積，有利于H2O被催化解離成H+和OH-，可提高氨生成速率，故D正確；故選B。C6．(2022?重慶卷，12)硝酮是重要的有機(jī)合成中間體，可采用“成對間接電氧化”法合成。電解槽中水溶液的主要成分及反應(yīng)過程如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A．惰性電極2為陽極 B．反應(yīng)前后WO42-/WO52-數(shù)量不變C．消耗1mol氧氣，可得到1mol硝酮D．外電路通過1mol電子，可得到1mol水【解析】A項，惰性電極2，Br-被氧化為Br2，惰性電極2為陽極，故A正確；B項，WO42-/WO52-循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)前后WO42-/WO52-數(shù)量不變，故B正確；C項，總反應(yīng)為氧氣把二丁基-N-羥基胺氧化為硝酮，1mol二丁基-N-羥基胺失去2molH原子生成1mol硝酮，氧氣最終生成水，根據(jù)氧原子守恒，消耗1mol氧氣，可得到2mol硝酮，故C錯誤；

D項，外電路通過1mol電子，生成0.5molH2O2，H2O2最終生成水，根據(jù)氧原子守恒，可得到1mol水，故D正確；故選C。7．(2022?全國甲卷，10)一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)

42-存在)。電池放電時，下列敘述錯誤的是(

)A．Ⅱ區(qū)的K+通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SO42-通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移C．MnO2電極反應(yīng)：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2OD．電池總反應(yīng)：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)

42-+Mn2++2H2OA【解析】根據(jù)圖示的電池結(jié)構(gòu)和題目所給信息可知，Ⅲ區(qū)Zn為電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)

42-，Ⅰ區(qū)MnO2為電池的正極，電極反應(yīng)為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；電池在工作過程中，由于兩個離子選擇隔膜沒有指明的陽離子隔膜還是陰離子隔膜，故兩個離子隔膜均可以通過陰、陽離子，因此可以得到Ⅰ區(qū)消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ區(qū)的K+向Ⅰ區(qū)移動或Ⅰ區(qū)的SO42-向Ⅱ區(qū)移動，Ⅲ區(qū)消耗OH-，生成Zn(OH)

42-，Ⅱ區(qū)的SO42-向Ⅲ區(qū)移動或Ⅲ區(qū)的K+向Ⅱ區(qū)移動。A項，Ⅱ區(qū)的K+只能向Ⅰ區(qū)移動，A錯誤；B項，Ⅰ區(qū)的SO42-向Ⅱ區(qū)移動，B正確；C項，MnO2電極的電極反應(yīng)式為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正確；D項，電池的總反應(yīng)為Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)

42-+Mn2++2H2O，D正確；

8．(2022?湖北卷，14)含磷有機(jī)物應(yīng)用廣泛。電解法可實現(xiàn)由白磷直接制備Li[P(CN)2]，過程如圖所示(Me為甲基)。下列說法正確的是(

)A．生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移2mol電子B．陰極上的電極反應(yīng)為：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-C．在電解過程中CN-向鉑電極移動D．電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來自于LiOHD【解析】A項，石墨電極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)：P4→Li[P(CN)2]化合價升高發(fā)生氧化反應(yīng)，所以石墨電極為陽極，對應(yīng)的電極反應(yīng)式為：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-，則生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移1mol電子，A錯誤；B項，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)該得電子，P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-為陽極發(fā)生的反應(yīng)，B錯誤；C項，石墨電極：P4→Li[P(CN)2]發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，鉑電極為陰極，CN-應(yīng)該向陽極移動，即移向石墨電極，C錯誤；D項，由所給圖示可知HCN在陰極放電，產(chǎn)生CN-和H2，而HCN中的H來自LiOH，則電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來自于LiOH，D正確；故選D。9．(2021?廣東卷，16)鈷(Co)的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是(

)A．工作時，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B．生成1molCo，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少16gC．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D．電解總反應(yīng)：為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+D【解析】由圖可知，該裝置為電解池，石墨電極為陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，Ⅰ室中陽離子電荷數(shù)大于陰離子電荷數(shù)，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動，鈷電極為陰極，鈷離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鈷，電極反應(yīng)式為Co2++2e-=Co，Ⅲ室中陰離子電荷數(shù)大于陽離子電荷數(shù)，氯離子過陰離子交換膜由Ⅲ室向Ⅱ室移動，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。A項，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動，使Ⅱ室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯誤；B項，由分析可知，陰極生成1mol鈷，陽極有1mol水放電，則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18g，故B錯誤；C項，若移除離子交換膜，氯離子的放電能力強(qiáng)于水，氯離子會在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，則移除離子交換膜，石墨電極的電極反應(yīng)會發(fā)生變化，故C錯誤；D項，由分析可知，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+，故D正確10．(2021?天津卷，11)如下所示電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，下列判斷錯誤的是(

)A．a(chǎn)是電源的負(fù)極B．通電一段時間后，向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色C．隨著電解的進(jìn)行，CuCl2溶液濃度變大D．當(dāng)0.01molFe2O3完全溶解時，至少產(chǎn)生氣體336mL(