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人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能第二节 电解池巩固练习
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这是一份人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能第二节 电解池巩固练习，共25页。试卷主要包含了下列说法正确的是，图中两个装置，有关叙述正确的是，C2可用于化学镀钴等内容，欢迎下载使用。
第1课时 电解原理
培优第一阶——基础过关练
1．（2022·广西·宾阳中学高二阶段练习）下列说法正确的是
A．电镀池中电解液必须含镀层金属阳离子，且电镀时浓度保持不变
B．盐桥可以把负极区的阳离子转移到正极区，把正极区的阴离子转移到负极区
C．原电池的正极和电解池的阳极均发生失去电子的氧化反应
D．电解精炼铜时，阳极为粗铜，阴极为纯铜，电解液中c(Cu2+)保持不变
2．（2023·内蒙古·包头市第四中学高二期中）图中两个装置，有关叙述正确的是
A．装置①是原电池，装置②是电解池
B．装置①中铜是负极，装置②中铜是阳极
C．装置中产生的气体：①氢气，②氧气
D．溶液的pH变化：①变小，②变大
3．（2022·福建省龙岩第一中学高二阶段练习）关于如图所示各装置的叙述中，正确的是
A．图1是原电池，总反应是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋
B．图2通电一段时间后石墨I电极附近溶液红褐色加深(已知氢氧化铁胶粒带正电荷)
C．若用图3精炼铜，则d极为纯铜，电子迁移方向为b→d→c→a
D．若用图4电镀，M为CuSO4溶液，可以实现在铁上镀铜
4．（2022·陕西咸阳·高二期末）“容和一号”铁铬液流电池的总反应为，工作原理如图所示，其中a电极上涂有固态氢化铋()。下列说法错误的是
A．闭合时，与b电极连接的是电源的正极
B．充电时，只起导电的作用
C．放电时，正极反应式为
D．放电时，从a极区移向b极区
5．（2023·河北武强中学高二阶段练习）某电化学装置如图所示，A、B分别为两个电极。下列说法错误的是
A．若A、B均为相同的石墨电极，a、b之间接上电流计，则电流计指针不偏转
B．若A为锌片，B为铜片，a、b之间接上电流计，则电流计指针发生偏转
C．若A为锌片，B为铜片，a接电源负极、b接电源正极，则溶液中基本不变
D．若B为粗铜，A为精铜，a接电源正极、b接电源负极，则A减少的质量与B增加的质量不相等
6．（2022·重庆八中高二阶段练习）铅酸蓄电池是典型的可充电电池，电池总反应式为，工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．放电时，负极反应为：B．放电时，移向X极
C．充电时，Y极连接电源正极D．充电时，Y极的电极质量增加
7．（2022·四川·棠湖中学高二阶段练习）用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A．电解氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小
B．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
C．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1
D．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：2
8．（2022·四川资阳·高二期末）用惰性电极电解下列溶液，电解结束后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是
A．B．C．D．
9．（2022·陕西安康·高二期末）某些无公害农药果园利用电解原理，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害。下列说法错误的是
A．a为直流电源的正极
B．阴极反应式为：
C．“酸性水”具有强氧化性，具有杀菌效果
D．装置工作时，右室中的经交换膜流向左室
10．（2022·浙江嘉兴·高二期末）C(H2PO2)2可用于化学镀钴。工业上以金属钴和不锈钢为电极，NaH2PO2溶液为原料按图装置进行电解生产C(H2PO2)2。
下列说法正确的是
A．电源的a电极是正极，M电极是不锈钢
B．膜I、膜III是阳离子交换膜，膜II是阴离子交换膜
C．理论上每生成1 ml C(H2PO2)2，装置中同时生成标准状况下气体11.2 L
D．该装置工作时，M极室溶液的pH减小，N极室溶液pH增大
培优第二阶——拓展培优练
11．（2023·河北·泊头市第一中学高二阶段练习）用惰性电极电解等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是
A．和B．Ag和C．和D．Ag和
12．（2023·河北·泊头市第一中学高二阶段练习）用惰性电极电解Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液，下列说法正确的是
A．阴极反应式为：Cu2++2e-=Cu，当有Cu2+存在时Fe3+不放电
B．阴极上首先析出铁，然后析出铜
C．首先被电解的是Fe2(SO4)3溶液，后被电解的是CuSO4溶液
D．阴极上不可能析出铜
13．（2022·江苏省天一中学高二期中）三室式电渗析法处理含废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的和可通过离子交换膜，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。下列叙述正确的是
A．a极为电源正极，b极为电源负极
B．c膜是阳离子交换膜，d膜是阴离子交换膜
C．阴极电极反应式为
D．当电路中通过电子的电量时，会有生成
14．（2022·浙江·高二阶段练习）基于甲烷蒸汽重整工业制氢面临着大量的“碳排放”，我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气。电化学反应机理如下图所示。下列判断正确的是
A．上述电化学装置中电解质可使用水溶液
B．O2-既是阳极的生成物，也是阴极的反应物
C．阳极反应：
D．理论上阳极生成1.5ml气体，电路中转移8ml电子
15．（2022·河南·高二期中）某学习小组设计如图所示实验装置，利用CO-O2熔融碳酸盐燃料电池电解饱和食盐水制备氯气和氢氧化钠，C、D均为惰性电极。下列说法错误的是
A．每产生1mlCl2，燃料电池正极就消耗11.2LO2(标准状况下)
B．熔融碳酸盐燃料电池开始工作时，正极必须补充一定量的CO2
C．电解饱和食盐水时，隔膜为阴离子交换膜
D．燃料电池负极的电极反应式为2CO-4e-+2CO=4CO2
16．（2022·四川成都·高二期中）用铂电极电解2ml/L的溶液，当浓度变为1ml/L时停止通电，加入下列物质，能使溶液恢复成原来浓度的是
A．B．CuOC．D．无水
17．（2022·四川·盐亭中学高二阶段练习）如图，p、q为直流电源两极，A由+2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡。试回答：
(1)p为_______极，A极发生了_______反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)D为_______极，试管里收集到的气体是_______。
(3)C极的电极反应方程式为_______。
(4)当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)当电路中通过0.004ml电子时，B电极上沉积金属X为0.128g，则此金属的摩尔质量为_______。
18．（2022·北京昌平·高二期末）努力实现碳达峰、碳中和展现了我国积极参与和引领全球气候治理的大国担当。如图所示电解装置可将CO2转化为C2H4。该装置的电解质溶液为稀硫酸，电极材料为惰性电极。
(1)电极a是___________(填“阴极”或“阳极”)，发生___________反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)电极b上发生的电极反应式是___________。
(3)电解过程中H+运动方向为___________(填“由a到b”或“由b到a”)，反应前后溶液中的n(H+)___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)电解的总反应方程式是___________，该反应是___________(填“自发”或“非自发”)反应。
19．（2022·河南·周口市文昌中学高二阶段练习）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题：
(1)甲池为_______(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的反应式为_______。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_______(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_______。
(3)当乙池中B极质量增加21.6g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_______L(标准状况下)，丙池中D极析出_______g铜。
(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
20．（2022·福建省连城县第一中学高二阶段练习）I.某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。
(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是_______(填化学式)，U形管_______(填“左”或“右”)边的溶液变红。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分NaClO，则c应为电源的_______极；该发生器中反应的总离子方程式为_______。
II.混合动力车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低油耗；刹车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图：
(3)其总反应式为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2.根据所给信息判断，混合动力车刹车或下坡时，发生了_______(填“原电池”或“电解池”)反应，乙电极的电极反应式为_______。
21．（2022·四川资阳·高二期末）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题，当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转(电解质溶液均足量)。回答下列问题：
(1)装置A是___________池，电极名称为___________。
(2)装置B中电极的电极反应式为___________。
(3)若利用装置C在铁质钥匙上镀铜，则电极N为___________，X可为___________。
(4)若装置C中M、N电极均为石墨电极，X为，该装置中总反应的离子方程式为___________。
(5)当装置B中电极质量改变时，装置A中生成气体的物质的量为___________。
第四章 化学反应与电能
第二节 电解池
第1课时 电解原理
培优第一阶——基础过关练
1．（2022·广西·宾阳中学高二阶段练习）下列说法正确的是
A．电镀池中电解液必须含镀层金属阳离子，且电镀时浓度保持不变
B．盐桥可以把负极区的阳离子转移到正极区，把正极区的阴离子转移到负极区
C．原电池的正极和电解池的阳极均发生失去电子的氧化反应
D．电解精炼铜时，阳极为粗铜，阴极为纯铜，电解液中c(Cu2+)保持不变
【答案】A
【详解】A．电镀时，含镀层金属阳离子的盐溶液作电解质溶液，两极通过电子数目相同，析出和消耗的金属相等，电镀液浓度不变，A正确；
B．盐桥靠内部离子定向移动导电和平衡两端电荷，不能让电解质溶液中离子通过，B错误；
C．原电池的正极得电子发生还原反应，电解池的阳极失电子发生氧化反应，C错误；
D．电解精炼铜时，阳极为粗铜，包括铜和比铜活泼的金属放电，阴极为纯铜，只有铜离子得电子，故电解液中c(Cu2+ )减小，D错误；
故选A。
2．（2023·内蒙古·包头市第四中学高二期中）图中两个装置，有关叙述正确的是
A．装置①是原电池，装置②是电解池
B．装置①中铜是负极，装置②中铜是阳极
C．装置中产生的气体：①氢气，②氧气
D．溶液的pH变化：①变小，②变大
【答案】D
【详解】A．由图可知，装置①是电解池，装置②是原电池，故A错误；
B．由图可知，装置①中与直流电源负极相连的铜电极为阴极，装置②中活泼性小于锌的铜是原电池的正极，故B错误；
C．由图可知，装置①是电解池，与直流电源的正极相连的碳电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，装置②是原电池，活泼性小于锌的铜是原电池的正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，故C错误；
D．由图可知，装置①是电解池，装置中发生的反应硫酸铜溶液电解生成铜、氧气和硫酸，溶液的pH减小，装置②是原电池，装置中发生的反应为锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，溶液的pH增大，故D正确；
故选D。
3．（2022·福建省龙岩第一中学高二阶段练习）关于如图所示各装置的叙述中，正确的是
A．图1是原电池，总反应是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋
B．图2通电一段时间后石墨I电极附近溶液红褐色加深(已知氢氧化铁胶粒带正电荷)
C．若用图3精炼铜，则d极为纯铜，电子迁移方向为b→d→c→a
D．若用图4电镀，M为CuSO4溶液，可以实现在铁上镀铜
【答案】D
【详解】A．根据形成原电池装置条件，图1为原电池装置，因为Fe比Cu活泼，且Fe能与Fe3+发生氧化还原反应，因此Fe作负极，总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，故A错误；
B．氢氧化铁胶粒带正电荷，通电后向阴极移动，即向石墨Ⅱ电极移动，该电极附近溶液红褐色加深，故B错误；
C．根据图3电流方向，a为正极，b为负极，依据原电池工作原理，电子不通过电解质溶液，电子迁移方向是b→d，c→a，精炼铜时，纯铜作阴极，粗铜作阳极，即d电极为纯铜，故C错误；
D．电镀过程中，待镀金属作阴极，根据图4可知，铁作阴极，电解质溶液为硫酸铜溶液，根据原电池工作原理，阴极反应式为Cu2++2e-=Cu，可以实现在铁上镀铜，故D正确；
答案为D。
4．（2022·陕西咸阳·高二期末）“容和一号”铁铬液流电池的总反应为，工作原理如图所示，其中a电极上涂有固态氢化铋()。下列说法错误的是
A．闭合时，与b电极连接的是电源的正极
B．充电时，只起导电的作用
C．放电时，正极反应式为
D．放电时，从a极区移向b极区
【答案】B
【分析】“容和一号”铁铬流液电池的总反应为，由图可知，放电时，b为正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，a为负极，电极反应式为Cr2+-e-=Cr3+，充电时，a为阴极，b为阳极。
【详解】A．闭合K1，此时电池充电，b为阳极，与电源的正极相连，A正确；
B．充电时，a为阴极，电极反应式为Cr3++e-=Cr2+，发生反应BiHX+Cr3+=Bi+Cr2++，BiHX起导电和转移电子的作用，B错误；
C．放电时，b为正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，C正确；
D．放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，故H+向b电极移动，D正确；
故答案选B。
5．（2023·河北武强中学高二阶段练习）某电化学装置如图所示，A、B分别为两个电极。下列说法错误的是
A．若A、B均为相同的石墨电极，a、b之间接上电流计，则电流计指针不偏转
B．若A为锌片，B为铜片，a、b之间接上电流计，则电流计指针发生偏转
C．若A为锌片，B为铜片，a接电源负极、b接电源正极，则溶液中基本不变
D．若B为粗铜，A为精铜，a接电源正极、b接电源负极，则A减少的质量与B增加的质量不相等
【答案】D
【分析】自发的氧化还原反应可以设计成原电池；
【详解】A．若A、B均为相同的石墨电极，a、b之间接上电流计，不能构成原电池，电流计指针不偏转，A项正确；
B．若A为锌片，B为铜片，a、b之间接上电流计，构成铜锌、溶液原电池，电流计指针发生偏转，B项正确；
C．若A为锌片，B为铜片，a接电源负极、b接电源正极，构成电解池，阳极的电极反应式为、阴极的电极反应式为，溶液中基本不变，C项正确；
D．若B为粗铜，A为精铜，a接电源正极、b接电源负极，构成电解池，阳极的电极反应式为、阴极的电极反应式为，A减少的质量与B增加的质量相等，D项错误。
故选D。
6．（2022·重庆八中高二阶段练习）铅酸蓄电池是典型的可充电电池，电池总反应式为，工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．放电时，负极反应为：B．放电时，移向X极
C．充电时，Y极连接电源正极D．充电时，Y极的电极质量增加
【答案】C
【分析】铅蓄电池工作时总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，Pb发生失电子的氧化反应生成PbSO4，X为负极，负极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，Y为正极，PbO2发生得电子的还原反应生成PbSO4，正极反应式为PbO2+4H+++2e-=PbSO4+2H2O，原电池工作时，阳离子移向正极、阴离子移向负极，充电时为电解池，原电池的正负极与电源的正负极相接，作阳阴极，电极反应与原电池反应相反，据此分析解答。
【详解】A．放电时为原电池，X为负极，负极反应为Pb-2e-+=PbSO4，故A错误；
B．放电时为原电池，X为负极，Y为正极，阳离子移向正极，即H+移向Y极，故B错误；
C．原电池中X为负极，Y为正极，充电时原电池的正负极与电源的正负极相接，即X与电源负极相接、Y极与电源正极相接，故C正确；
D．充电时为电解池，Y极与电源正极相接，作阳极，阳极反应与原电池正极反应相反，即PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++，Y极的电极质量减少，故D错误；
故选：C。
7．（2022·四川·棠湖中学高二阶段练习）用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A．电解氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小
B．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
C．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1
D．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：2
【答案】C
【详解】A．电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH值变大，选项A错误；
B．电解稀硫酸时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以氢离子的浓度增大，溶液的pH值变小，选项B错误；
C．电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1，选项C正确；
D．电解硫酸钠溶液，实质电解水，阳极生成氧气，阴极生成氢气，则阴极和阳极析出产物的物质的量之比为2：1，选项D错误；
答案选C。
8．（2022·四川资阳·高二期末）用惰性电极电解下列溶液，电解结束后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是
A．B．C．D．
【答案】C
【分析】电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同，应为电解水型的电解，电解时阳极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极反应为：4H++4e-=2H2↑，可为电解含氧酸溶液、强碱溶液或活泼金属的含氧酸盐溶液。
【详解】A．电解溶液，阴极析出铜，阳极生成氯气，要使溶液恢复到原来的浓度，应加入CuCl2，故A不符；
B． 电解AgNO3，阴极析出Ag，阳极生成O2，要使溶液恢复到原来的浓度，应加入Ag2O，故B不符；
C． 电解溶液，阳极生成氧气，阴极生成氢气，实际为电解水，电解后加入水可恢复到原来的浓度，故C符合；
D． 电解KCl溶液，生成KOH、H2、Cl2，加水显然不能恢复电解前的状态，应通入适量的HCl气体，故D不符；
故选C。
9．（2022·陕西安康·高二期末）某些无公害农药果园利用电解原理，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害。下列说法错误的是
A．a为直流电源的正极
B．阴极反应式为：
C．“酸性水”具有强氧化性，具有杀菌效果
D．装置工作时，右室中的经交换膜流向左室
【答案】D
【详解】A．由图示电解池的工作原理可知左侧因产生酸性水，故为放电，a极为电源的正极，A正确；
B．右侧产生碱性水，故为水电离的放电，B正确；
C．“酸性水”即为氯水，具有强氧化性，具有杀菌效果，C正确；
D．若离子膜为阴膜，则右室产生的会与反应，得不到酸性水，D错误；
故答案选D。
10．（2022·浙江嘉兴·高二期末）C(H2PO2)2可用于化学镀钴。工业上以金属钴和不锈钢为电极，NaH2PO2溶液为原料按图装置进行电解生产C(H2PO2)2。
下列说法正确的是
A．电源的a电极是正极，M电极是不锈钢
B．膜I、膜III是阳离子交换膜，膜II是阴离子交换膜
C．理论上每生成1 ml C(H2PO2)2，装置中同时生成标准状况下气体11.2 L
D．该装置工作时，M极室溶液的pH减小，N极室溶液pH增大
【答案】B
【分析】以金属钴和不锈钢为电极，以NaH2PO2溶液为原料，采用四室电渗析槽电解法制备次磷酸钴[C(H2PO2)2]，由图可知：阳极上C失去电子，变为C2+进入溶液，C2+通过膜I进入产品室，而通过膜II由原料室进入产品室，则膜II为阴离子交换膜；在阴极不锈钢上是H2O电离产生H+得到电子生成H2，使附近溶液中c(OH-)增大，Na+通过阳离子膜III进入NaOH溶液中，N极室NaOH溶液浓度增大，据此来解答。
【详解】A．根据上述分析可知：M为阳极，N为阴极，所以电源的a电极是正极，M电极是C电极，N为不锈钢电极，A错误；
B．根据上述分析可知：膜I、膜III是阳离子交换膜，膜II是阴离子交换膜，B正确；
C．根据原子守恒、电子守恒可得关系式：C~C2+~2e- ~2H+~H2，所以n(H2)=n(C)=1 ml，当生成1 mlC(H2PO2)2时，阴极反应产生1 ml H2，其在标准状况下的体积V(H2) =1 ml×22.4 L/ml=22.4 L，C错误；
D．该装置工作时，M电极产生的C2+通过膜I进入产品室， 通过膜II进入产品室，M极室溶质、溶剂不消耗，溶液，故溶液的pH不变，二者阴极N上水电离产生H+放电产生H2，使N极室溶剂水减少，n(OH-)增大，故c(OH-)增大，因此M极室溶液的pH不变，N极室溶液pH增大，D错误；
故合理选项是B。
培优第二阶——拓展培优练
11．（2023·河北·泊头市第一中学高二阶段练习）用惰性电极电解等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是
A．和B．Ag和C．和D．Ag和
【答案】C
【详解】由于等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液发生反应生成硝酸钠和氯化银沉淀，故所得溶液为硝酸钠溶液，电解硝酸钠溶液相当于电解水型，含有H+、Na+两种阳离子，且放电的先后顺序为：H+、Na+，故阴极上首先发生的电极反应为：2H++2e-= H2↑，溶液中的阴离子有：OH-、，且放电的先后顺序为：OH-、，故阳极上首先发生的电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，故用惰性电极电解AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是和；
答案选C。
12．（2023·河北·泊头市第一中学高二阶段练习）用惰性电极电解Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液，下列说法正确的是
A．阴极反应式为：Cu2++2e-=Cu，当有Cu2+存在时Fe3+不放电
B．阴极上首先析出铁，然后析出铜
C．首先被电解的是Fe2(SO4)3溶液，后被电解的是CuSO4溶液
D．阴极上不可能析出铜
【答案】C
【详解】A．由反应Fe2(SO4)3+Cu=2FeSO4+CuSO4可知，氧化性：Fe3+＞Cu2+，则Fe3+得电子能力比Cu2+强，所以，在阴极首先得电子的是Fe3+，当Fe3+存在时，Cu2+不放电，故A错误；
B．当Fe3+完全反应后Cu2+放电，首先析出铜，故B错误；
C．因氧化性：Fe3+＞Cu2+，阴极先是Fe3+放电，后Cu2+放电，故C正确；
D．由B分析可知，当Fe3+完全反应后Cu2+放电，阴极上可析出铜，故D错误；
故选：C。
13．（2022·江苏省天一中学高二期中）三室式电渗析法处理含废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的和可通过离子交换膜，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。下列叙述正确的是
A．a极为电源正极，b极为电源负极
B．c膜是阳离子交换膜，d膜是阴离子交换膜
C．阴极电极反应式为
D．当电路中通过电子的电量时，会有生成
【答案】A
【详解】在直流电场的作用下，两膜中间的和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，则与电源a电极连接的石墨为阴极，电极反应2H++2e-=H2↑ ，电极附近氢氧根离子浓度增大，形成一水合氨和硝酸反应生成硝酸铵，和a为电源负极，b为电源正极，与之相连的石墨为阳极，电极反应4OH--4e-=2H2O+O2↑，电极附近氢离子浓度增大，硝酸和一水合氨形成硝酸铵；
A．分析可知a极为电源负极，b极为电源正极，故A正确；
B．与电源b电极连接的石墨为阳极，电极反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑，电极附近氢离子浓度增大，硝酸和一水合氨形成硝酸铵，b为电源正极，a为电源负极，与之相连的石墨为阴极，电极反应2H++2e-=H2↑，电极附近氢氧根离子浓度增大，形成一水合氨和硝酸反应生成硝酸铵，c膜是阳离子交换膜，d膜是阴离子交换膜，故B错误；
C．阴极电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故C错误；
D．当电路中通过1ml电子的电量时，会有0.25mlO2生成，温度压强不知不能计算气体体积，故D错误；
答案选：A。
14．（2022·浙江·高二阶段练习）基于甲烷蒸汽重整工业制氢面临着大量的“碳排放”，我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气。电化学反应机理如下图所示。下列判断正确的是
A．上述电化学装置中电解质可使用水溶液
B．O2-既是阳极的生成物，也是阴极的反应物
C．阳极反应：
D．理论上阳极生成1.5ml气体，电路中转移8ml电子
【答案】C
【详解】A．在水中不存在，故装置中电解质不可使用水溶液，A错误；
B．，该反应不是阴极反应，阴极反应为，O2-是阴极的产物，B错误；
C．由电极上生成可知，该电极为阳极，是失电子生成，阳极反应：，C正确；
D．阳极不仅生成氧化产物，还生成还原产物，由阳极反应可知，理论上阳极生成气体(即和)，转移电子， D错误；
答案选C。
15．（2022·河南·高二期中）某学习小组设计如图所示实验装置，利用CO-O2熔融碳酸盐燃料电池电解饱和食盐水制备氯气和氢氧化钠，C、D均为惰性电极。下列说法错误的是
A．每产生1mlCl2，燃料电池正极就消耗11.2LO2(标准状况下)
B．熔融碳酸盐燃料电池开始工作时，正极必须补充一定量的CO2
C．电解饱和食盐水时，隔膜为阴离子交换膜
D．燃料电池负极的电极反应式为2CO-4e-+2CO=4CO2
【答案】C
【分析】CO-O2熔融碳酸盐燃料电池中，O2在正极得到电子发生还原反应，电极反应为O2+4e-+2CO2=2，CO为负极，失去电子发生氧化还原，电极反应式为2CO-4e-+2CO=4CO2，电解饱和食盐水时，阳极Cl-失去电子，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2，阴极H+得到电子，电极反应为：2H++2e-=H2，结合电解质溶液，可知左侧为阴极，Na+向左侧移动，形成NaOH，则隔膜为阳离子交换膜，据此分析解答。
【详解】A．每产生1mlCl2，转移的电子数为2ml，结合电极反应式可知，燃料电池正极就消耗0.5mlO2，标准状况下的体积为11.2L，A正确；
B．燃料电池正极反应为O2+4e-+2CO2=2，需消耗CO2，因此开始工作时，需要补充一定量的CO2，B正确；
C．根据分析，隔膜为阳离子交换膜，C错误；
D．由分析，CO为负极，失去电子发生氧化还原，电极反应式为2CO-4e-+2CO=4CO2，D正确；
答案选C。
16．（2022·四川成都·高二期中）用铂电极电解2ml/L的溶液，当浓度变为1ml/L时停止通电，加入下列物质，能使溶液恢复成原来浓度的是
A．B．CuOC．D．无水
【答案】B
【详解】电解过程中由于硫酸铜过量，故电极总反应为↑，电解时脱离体系的是和，故应加入使溶液恢复为原来浓度。答案选B。
17．（2022·四川·盐亭中学高二阶段练习）如图，p、q为直流电源两极，A由+2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡。试回答：
(1)p为_______极，A极发生了_______反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)D为_______极，试管里收集到的气体是_______。
(3)C极的电极反应方程式为_______。
(4)当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)当电路中通过0.004ml电子时，B电极上沉积金属X为0.128g，则此金属的摩尔质量为_______。
【答案】(1) 正 氧化
(2) 阴 氢气
(3)2H2O-4e-=O2↑+4H+
(4)不变
(5)64g/ml
【分析】根据题中信息，该装置为电解池，金属X沉积于B极，B极发生X2＋＋2e－=X，根据电解原理，B电极为阴极，A电极为阳极，p为正极，q为负极，据此分析；
(1)
根据上述分析，p极为正极；A极为金属单质X制成，根据电解原理，A极电极反应式为A－2e－=A2＋，A元素的化合价升高，发生氧化反应；故答案为正；氧化；
(2)
D电极与q相连，即D电极为阴极，该电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，D电极收到的气体为氢气；故答案为阴；氢气；
(3)
C电极为阳极，水电离出OH－在C电极上放电，电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋；故答案为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋；
(4)
A电极反应式A－2e－=A2＋，B电极反应式为A2＋＋2e－=A，A、B电极附近溶液的pH不变；故答案为不变；
(5)
B电极反应式为A2＋＋2e－=A，电路中通过0.004ml电子，生成A物质的量为0.002ml，则A的摩尔质量为=64g·ml－1；故答案为64g·ml－1。
18．（2022·北京昌平·高二期末）努力实现碳达峰、碳中和展现了我国积极参与和引领全球气候治理的大国担当。如图所示电解装置可将CO2转化为C2H4。该装置的电解质溶液为稀硫酸，电极材料为惰性电极。
(1)电极a是___________(填“阴极”或“阳极”)，发生___________反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)电极b上发生的电极反应式是___________。
(3)电解过程中H+运动方向为___________(填“由a到b”或“由b到a”)，反应前后溶液中的n(H+)___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)电解的总反应方程式是___________，该反应是___________(填“自发”或“非自发”)反应。
【答案】(1) 阴极 还原
(2)2H2O-4e-=4H++O2↑
(3) 由b到a 不变
(4) 非自发
【解析】(1)
根据图示可知：CO2在a电极得到电子被还原为C2H4，所以a电极为阴极，a电极发生的反应为还原反应；
(2)
在电极b上水电离产生的OH-失去电子变为O2逸出，最终达到平衡水附近溶液中c(H+)>c(OH-)，电解质溶液显酸性，故b电极的反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑；
(3)
在电解过程中阳离子H+会不断由电极b向阴极即电极a方向移动；在a电极发生反应：2CO2+12e-+12H+=2C2H4+4H2O，在b电极发生反应：2H2O-4e-=4H++O2↑，在同一闭合回路中电子转移数目相等，可得总反应方程式为：，可见反应前后溶液中的n(H+)不变；
(4)
根据上述分析可知该电解总反应方程式为。在该反应是体系混乱程度增大的吸热反应，△H>0，△S>0，因此该反应在常温下不能自发进行，属于非自发反应。
19．（2022·河南·周口市文昌中学高二阶段练习）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题：
(1)甲池为_______(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的反应式为_______。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_______(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_______。
(3)当乙池中B极质量增加21.6g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_______L(标准状况下)，丙池中D极析出_______g铜。
(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) 原电池 CH3OH−6e－+8OH－=CO+6H2O
(2) 阳极 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3
(3) 1.12 6.4
(4)减小
【分析】甲池中通入甲醇氧气燃料电池，甲醇为燃料，化合价升高，失去电子，作原电池负极，氧气是氧化剂，为正极，乙、丙池为电解池，A、C为电解池的阳极，B、D为电解池的阴极。
(1)根据前面分析甲池为原电池，通入CH3OH电极的反应式为CH3OH−6e－+8OH－=CO+6H2O；故答案为：原电池；CH3OH−6e－+8OH－=CO+6H2O。
(2)乙池中A(石墨)与原电池正极相连，因此A电极的名称为阳极，阳极是水中氢氧根失去电子变为氧气和水，阴极是银离子得到电子变为银单质即总反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3；故答案为：阳极；4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。
(3)根据关系式4Ag～ O2～2Cu，当乙池中B极质量增加21.6g时(物质的量为0.2ml)，甲池中理论上消耗O2物质的量为0.05ml，则标准状况下体积为11.2L，丙池中D极析出0.1ml铜，其质量为6.4g铜；故答案为：11.2；6.4。
(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中甲醇、氧气、KOH溶液反应生成碳酸钾和水，碱性减弱即甲中溶液的pH将减小；故答案为：减小。
20．（2022·福建省连城县第一中学高二阶段练习）I.某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。
(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是_______(填化学式)，U形管_______(填“左”或“右”)边的溶液变红。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分NaClO，则c应为电源的_______极；该发生器中反应的总离子方程式为_______。
II.混合动力车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低油耗；刹车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图：
(3)其总反应式为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2.根据所给信息判断，混合动力车刹车或下坡时，发生了_______(填“原电池”或“电解池”)反应，乙电极的电极反应式为_______。
【答案】(1) H2 右
(2) 负 Cl-＋H2OClO- +H2↑
(3) 电解池 Ni(OH)2＋OH--e-=NiOOH＋H2O
【解析】（1）图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极、右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上氢离子放电生成氢气，所以a气球中气体是氯气、b气球中的气体是氢气，同时阴极附近有NaOH生成，溶液呈碱性，无色酚酞遇碱变红色，所以U形管右边溶液变红色；
故答案为：H2；右；
（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上氢离子放电生成氢气同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有与漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气、上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极、d为正极；其电池反应式为Cl-＋H2OClO- +H2↑；
故答案为：负；Cl-＋H2OClO- +H2↑；
（3）混合动力车刹车或下坡时，是电解池的工作原理，电解池中的甲电极是阴极，乙为阳极发生氧化反应，电极反应式为Ni(OH)2＋OH--e-=NiOOH＋H2O
故答案为：电解池；Ni(OH)2＋OH--e-=NiOOH＋H2O。
21．（2022·四川资阳·高二期末）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题，当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转(电解质溶液均足量)。回答下列问题：
(1)装置A是___________池，电极名称为___________。
(2)装置B中电极的电极反应式为___________。
(3)若利用装置C在铁质钥匙上镀铜，则电极N为___________，X可为___________。
(4)若装置C中M、N电极均为石墨电极，X为，该装置中总反应的离子方程式为___________。
(5)当装置B中电极质量改变时，装置A中生成气体的物质的量为___________。
【答案】(1) 电解 正极
(2)Pb-2e-+SO=PbSO4
(3) 纯铜 CuSO4溶液或CuCl2溶液
(4)2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(5)0.2
【分析】根据装置图，B装置图为电池，装置A和C为电解池，PbO2具有强氧化性，作正极，电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O，Pb为负极，电极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4，M为阴极，N为阳极，Cu为阳极，Pt为阴极，据此分析；
（1）根据上述分析，装置A为电解池；PbO2电极名称为正极；故答案为电解；正极；
（2）Pb为负极，电极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4；故答案为Pb-2e-+SO=PbSO4；
（3）电镀时，镀层金属作阳极，镀件为阴极，即M极材料镀件，即M为钥匙，N极材料为纯铜，X为CuSO4溶液或CuCl2溶液；故答案为纯铜；CuSO4溶液或CuCl2溶液；
（4）M、N电极均为石墨电极，X为NaCl，该装置为电解饱和食盐水，总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；故答案为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；
（5）PbO2电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O，PbO2电极质量改变64g时，转移电子物质的量2ml，则电极质量改变12.8g时，转移电子物质的量为0.4ml，Pt为阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，Cu为阳极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，根据得失电子数目守恒，生成氢气的物质的量为0.2ml；故答案为0.2。
第1课时 电解原理
培优第一阶——基础过关练
1．（2022·广西·宾阳中学高二阶段练习）下列说法正确的是
A．电镀池中电解液必须含镀层金属阳离子，且电镀时浓度保持不变
B．盐桥可以把负极区的阳离子转移到正极区，把正极区的阴离子转移到负极区
C．原电池的正极和电解池的阳极均发生失去电子的氧化反应
D．电解精炼铜时，阳极为粗铜，阴极为纯铜，电解液中c(Cu2+)保持不变
2．（2023·内蒙古·包头市第四中学高二期中）图中两个装置，有关叙述正确的是
A．装置①是原电池，装置②是电解池
B．装置①中铜是负极，装置②中铜是阳极
C．装置中产生的气体：①氢气，②氧气
D．溶液的pH变化：①变小，②变大
3．（2022·福建省龙岩第一中学高二阶段练习）关于如图所示各装置的叙述中，正确的是
A．图1是原电池，总反应是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋
B．图2通电一段时间后石墨I电极附近溶液红褐色加深(已知氢氧化铁胶粒带正电荷)
C．若用图3精炼铜，则d极为纯铜，电子迁移方向为b→d→c→a
D．若用图4电镀，M为CuSO4溶液，可以实现在铁上镀铜
4．（2022·陕西咸阳·高二期末）“容和一号”铁铬液流电池的总反应为，工作原理如图所示，其中a电极上涂有固态氢化铋()。下列说法错误的是
A．闭合时，与b电极连接的是电源的正极
B．充电时，只起导电的作用
C．放电时，正极反应式为
D．放电时，从a极区移向b极区
5．（2023·河北武强中学高二阶段练习）某电化学装置如图所示，A、B分别为两个电极。下列说法错误的是
A．若A、B均为相同的石墨电极，a、b之间接上电流计，则电流计指针不偏转
B．若A为锌片，B为铜片，a、b之间接上电流计，则电流计指针发生偏转
C．若A为锌片，B为铜片，a接电源负极、b接电源正极，则溶液中基本不变
D．若B为粗铜，A为精铜，a接电源正极、b接电源负极，则A减少的质量与B增加的质量不相等
6．（2022·重庆八中高二阶段练习）铅酸蓄电池是典型的可充电电池，电池总反应式为，工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．放电时，负极反应为：B．放电时，移向X极
C．充电时，Y极连接电源正极D．充电时，Y极的电极质量增加
7．（2022·四川·棠湖中学高二阶段练习）用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A．电解氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小
B．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
C．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1
D．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：2
8．（2022·四川资阳·高二期末）用惰性电极电解下列溶液，电解结束后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是
A．B．C．D．
9．（2022·陕西安康·高二期末）某些无公害农药果园利用电解原理，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害。下列说法错误的是
A．a为直流电源的正极
B．阴极反应式为：
C．“酸性水”具有强氧化性，具有杀菌效果
D．装置工作时，右室中的经交换膜流向左室
10．（2022·浙江嘉兴·高二期末）C(H2PO2)2可用于化学镀钴。工业上以金属钴和不锈钢为电极，NaH2PO2溶液为原料按图装置进行电解生产C(H2PO2)2。
下列说法正确的是
A．电源的a电极是正极，M电极是不锈钢
B．膜I、膜III是阳离子交换膜，膜II是阴离子交换膜
C．理论上每生成1 ml C(H2PO2)2，装置中同时生成标准状况下气体11.2 L
D．该装置工作时，M极室溶液的pH减小，N极室溶液pH增大
培优第二阶——拓展培优练
11．（2023·河北·泊头市第一中学高二阶段练习）用惰性电极电解等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是
A．和B．Ag和C．和D．Ag和
12．（2023·河北·泊头市第一中学高二阶段练习）用惰性电极电解Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液，下列说法正确的是
A．阴极反应式为：Cu2++2e-=Cu，当有Cu2+存在时Fe3+不放电
B．阴极上首先析出铁，然后析出铜
C．首先被电解的是Fe2(SO4)3溶液，后被电解的是CuSO4溶液
D．阴极上不可能析出铜
13．（2022·江苏省天一中学高二期中）三室式电渗析法处理含废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的和可通过离子交换膜，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。下列叙述正确的是
A．a极为电源正极，b极为电源负极
B．c膜是阳离子交换膜，d膜是阴离子交换膜
C．阴极电极反应式为
D．当电路中通过电子的电量时，会有生成
14．（2022·浙江·高二阶段练习）基于甲烷蒸汽重整工业制氢面临着大量的“碳排放”，我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气。电化学反应机理如下图所示。下列判断正确的是
A．上述电化学装置中电解质可使用水溶液
B．O2-既是阳极的生成物，也是阴极的反应物
C．阳极反应：
D．理论上阳极生成1.5ml气体，电路中转移8ml电子
15．（2022·河南·高二期中）某学习小组设计如图所示实验装置，利用CO-O2熔融碳酸盐燃料电池电解饱和食盐水制备氯气和氢氧化钠，C、D均为惰性电极。下列说法错误的是
A．每产生1mlCl2，燃料电池正极就消耗11.2LO2(标准状况下)
B．熔融碳酸盐燃料电池开始工作时，正极必须补充一定量的CO2
C．电解饱和食盐水时，隔膜为阴离子交换膜
D．燃料电池负极的电极反应式为2CO-4e-+2CO=4CO2
16．（2022·四川成都·高二期中）用铂电极电解2ml/L的溶液，当浓度变为1ml/L时停止通电，加入下列物质，能使溶液恢复成原来浓度的是
A．B．CuOC．D．无水
17．（2022·四川·盐亭中学高二阶段练习）如图，p、q为直流电源两极，A由+2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡。试回答：
(1)p为_______极，A极发生了_______反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)D为_______极，试管里收集到的气体是_______。
(3)C极的电极反应方程式为_______。
(4)当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)当电路中通过0.004ml电子时，B电极上沉积金属X为0.128g，则此金属的摩尔质量为_______。
18．（2022·北京昌平·高二期末）努力实现碳达峰、碳中和展现了我国积极参与和引领全球气候治理的大国担当。如图所示电解装置可将CO2转化为C2H4。该装置的电解质溶液为稀硫酸，电极材料为惰性电极。
(1)电极a是___________(填“阴极”或“阳极”)，发生___________反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)电极b上发生的电极反应式是___________。
(3)电解过程中H+运动方向为___________(填“由a到b”或“由b到a”)，反应前后溶液中的n(H+)___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)电解的总反应方程式是___________，该反应是___________(填“自发”或“非自发”)反应。
19．（2022·河南·周口市文昌中学高二阶段练习）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题：
(1)甲池为_______(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的反应式为_______。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_______(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_______。
(3)当乙池中B极质量增加21.6g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_______L(标准状况下)，丙池中D极析出_______g铜。
(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
20．（2022·福建省连城县第一中学高二阶段练习）I.某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。
(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是_______(填化学式)，U形管_______(填“左”或“右”)边的溶液变红。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分NaClO，则c应为电源的_______极；该发生器中反应的总离子方程式为_______。
II.混合动力车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低油耗；刹车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图：
(3)其总反应式为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2.根据所给信息判断，混合动力车刹车或下坡时，发生了_______(填“原电池”或“电解池”)反应，乙电极的电极反应式为_______。
21．（2022·四川资阳·高二期末）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题，当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转(电解质溶液均足量)。回答下列问题：
(1)装置A是___________池，电极名称为___________。
(2)装置B中电极的电极反应式为___________。
(3)若利用装置C在铁质钥匙上镀铜，则电极N为___________，X可为___________。
(4)若装置C中M、N电极均为石墨电极，X为，该装置中总反应的离子方程式为___________。
(5)当装置B中电极质量改变时，装置A中生成气体的物质的量为___________。
第四章 化学反应与电能
第二节 电解池
第1课时 电解原理
培优第一阶——基础过关练
1．（2022·广西·宾阳中学高二阶段练习）下列说法正确的是
A．电镀池中电解液必须含镀层金属阳离子，且电镀时浓度保持不变
B．盐桥可以把负极区的阳离子转移到正极区，把正极区的阴离子转移到负极区
C．原电池的正极和电解池的阳极均发生失去电子的氧化反应
D．电解精炼铜时，阳极为粗铜，阴极为纯铜，电解液中c(Cu2+)保持不变
【答案】A
【详解】A．电镀时，含镀层金属阳离子的盐溶液作电解质溶液，两极通过电子数目相同，析出和消耗的金属相等，电镀液浓度不变，A正确；
B．盐桥靠内部离子定向移动导电和平衡两端电荷，不能让电解质溶液中离子通过，B错误；
C．原电池的正极得电子发生还原反应，电解池的阳极失电子发生氧化反应，C错误；
D．电解精炼铜时，阳极为粗铜，包括铜和比铜活泼的金属放电，阴极为纯铜，只有铜离子得电子，故电解液中c(Cu2+ )减小，D错误；
故选A。
2．（2023·内蒙古·包头市第四中学高二期中）图中两个装置，有关叙述正确的是
A．装置①是原电池，装置②是电解池
B．装置①中铜是负极，装置②中铜是阳极
C．装置中产生的气体：①氢气，②氧气
D．溶液的pH变化：①变小，②变大
【答案】D
【详解】A．由图可知，装置①是电解池，装置②是原电池，故A错误；
B．由图可知，装置①中与直流电源负极相连的铜电极为阴极，装置②中活泼性小于锌的铜是原电池的正极，故B错误；
C．由图可知，装置①是电解池，与直流电源的正极相连的碳电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，装置②是原电池，活泼性小于锌的铜是原电池的正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，故C错误；
D．由图可知，装置①是电解池，装置中发生的反应硫酸铜溶液电解生成铜、氧气和硫酸，溶液的pH减小，装置②是原电池，装置中发生的反应为锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，溶液的pH增大，故D正确；
故选D。
3．（2022·福建省龙岩第一中学高二阶段练习）关于如图所示各装置的叙述中，正确的是
A．图1是原电池，总反应是：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋
B．图2通电一段时间后石墨I电极附近溶液红褐色加深(已知氢氧化铁胶粒带正电荷)
C．若用图3精炼铜，则d极为纯铜，电子迁移方向为b→d→c→a
D．若用图4电镀，M为CuSO4溶液，可以实现在铁上镀铜
【答案】D
【详解】A．根据形成原电池装置条件，图1为原电池装置，因为Fe比Cu活泼，且Fe能与Fe3+发生氧化还原反应，因此Fe作负极，总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，故A错误；
B．氢氧化铁胶粒带正电荷，通电后向阴极移动，即向石墨Ⅱ电极移动，该电极附近溶液红褐色加深，故B错误；
C．根据图3电流方向，a为正极，b为负极，依据原电池工作原理，电子不通过电解质溶液，电子迁移方向是b→d，c→a，精炼铜时，纯铜作阴极，粗铜作阳极，即d电极为纯铜，故C错误；
D．电镀过程中，待镀金属作阴极，根据图4可知，铁作阴极，电解质溶液为硫酸铜溶液，根据原电池工作原理，阴极反应式为Cu2++2e-=Cu，可以实现在铁上镀铜，故D正确；
答案为D。
4．（2022·陕西咸阳·高二期末）“容和一号”铁铬液流电池的总反应为，工作原理如图所示，其中a电极上涂有固态氢化铋()。下列说法错误的是
A．闭合时，与b电极连接的是电源的正极
B．充电时，只起导电的作用
C．放电时，正极反应式为
D．放电时，从a极区移向b极区
【答案】B
【分析】“容和一号”铁铬流液电池的总反应为，由图可知，放电时，b为正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，a为负极，电极反应式为Cr2+-e-=Cr3+，充电时，a为阴极，b为阳极。
【详解】A．闭合K1，此时电池充电，b为阳极，与电源的正极相连，A正确；
B．充电时，a为阴极，电极反应式为Cr3++e-=Cr2+，发生反应BiHX+Cr3+=Bi+Cr2++，BiHX起导电和转移电子的作用，B错误；
C．放电时，b为正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，C正确；
D．放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，故H+向b电极移动，D正确；
故答案选B。
5．（2023·河北武强中学高二阶段练习）某电化学装置如图所示，A、B分别为两个电极。下列说法错误的是
A．若A、B均为相同的石墨电极，a、b之间接上电流计，则电流计指针不偏转
B．若A为锌片，B为铜片，a、b之间接上电流计，则电流计指针发生偏转
C．若A为锌片，B为铜片，a接电源负极、b接电源正极，则溶液中基本不变
D．若B为粗铜，A为精铜，a接电源正极、b接电源负极，则A减少的质量与B增加的质量不相等
【答案】D
【分析】自发的氧化还原反应可以设计成原电池；
【详解】A．若A、B均为相同的石墨电极，a、b之间接上电流计，不能构成原电池，电流计指针不偏转，A项正确；
B．若A为锌片，B为铜片，a、b之间接上电流计，构成铜锌、溶液原电池，电流计指针发生偏转，B项正确；
C．若A为锌片，B为铜片，a接电源负极、b接电源正极，构成电解池，阳极的电极反应式为、阴极的电极反应式为，溶液中基本不变，C项正确；
D．若B为粗铜，A为精铜，a接电源正极、b接电源负极，构成电解池，阳极的电极反应式为、阴极的电极反应式为，A减少的质量与B增加的质量相等，D项错误。
故选D。
6．（2022·重庆八中高二阶段练习）铅酸蓄电池是典型的可充电电池，电池总反应式为，工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．放电时，负极反应为：B．放电时，移向X极
C．充电时，Y极连接电源正极D．充电时，Y极的电极质量增加
【答案】C
【分析】铅蓄电池工作时总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，Pb发生失电子的氧化反应生成PbSO4，X为负极，负极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，Y为正极，PbO2发生得电子的还原反应生成PbSO4，正极反应式为PbO2+4H+++2e-=PbSO4+2H2O，原电池工作时，阳离子移向正极、阴离子移向负极，充电时为电解池，原电池的正负极与电源的正负极相接，作阳阴极，电极反应与原电池反应相反，据此分析解答。
【详解】A．放电时为原电池，X为负极，负极反应为Pb-2e-+=PbSO4，故A错误；
B．放电时为原电池，X为负极，Y为正极，阳离子移向正极，即H+移向Y极，故B错误；
C．原电池中X为负极，Y为正极，充电时原电池的正负极与电源的正负极相接，即X与电源负极相接、Y极与电源正极相接，故C正确；
D．充电时为电解池，Y极与电源正极相接，作阳极，阳极反应与原电池正极反应相反，即PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++，Y极的电极质量减少，故D错误；
故选：C。
7．（2022·四川·棠湖中学高二阶段练习）用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A．电解氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小
B．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
C．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1
D．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：2
【答案】C
【详解】A．电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH值变大，选项A错误；
B．电解稀硫酸时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以氢离子的浓度增大，溶液的pH值变小，选项B错误；
C．电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1，选项C正确；
D．电解硫酸钠溶液，实质电解水，阳极生成氧气，阴极生成氢气，则阴极和阳极析出产物的物质的量之比为2：1，选项D错误；
答案选C。
8．（2022·四川资阳·高二期末）用惰性电极电解下列溶液，电解结束后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是
A．B．C．D．
【答案】C
【分析】电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同，应为电解水型的电解，电解时阳极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极反应为：4H++4e-=2H2↑，可为电解含氧酸溶液、强碱溶液或活泼金属的含氧酸盐溶液。
【详解】A．电解溶液，阴极析出铜，阳极生成氯气，要使溶液恢复到原来的浓度，应加入CuCl2，故A不符；
B． 电解AgNO3，阴极析出Ag，阳极生成O2，要使溶液恢复到原来的浓度，应加入Ag2O，故B不符；
C． 电解溶液，阳极生成氧气，阴极生成氢气，实际为电解水，电解后加入水可恢复到原来的浓度，故C符合；
D． 电解KCl溶液，生成KOH、H2、Cl2，加水显然不能恢复电解前的状态，应通入适量的HCl气体，故D不符；
故选C。
9．（2022·陕西安康·高二期末）某些无公害农药果园利用电解原理，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害。下列说法错误的是
A．a为直流电源的正极
B．阴极反应式为：
C．“酸性水”具有强氧化性，具有杀菌效果
D．装置工作时，右室中的经交换膜流向左室
【答案】D
【详解】A．由图示电解池的工作原理可知左侧因产生酸性水，故为放电，a极为电源的正极，A正确；
B．右侧产生碱性水，故为水电离的放电，B正确；
C．“酸性水”即为氯水，具有强氧化性，具有杀菌效果，C正确；
D．若离子膜为阴膜，则右室产生的会与反应，得不到酸性水，D错误；
故答案选D。
10．（2022·浙江嘉兴·高二期末）C(H2PO2)2可用于化学镀钴。工业上以金属钴和不锈钢为电极，NaH2PO2溶液为原料按图装置进行电解生产C(H2PO2)2。
下列说法正确的是
A．电源的a电极是正极，M电极是不锈钢
B．膜I、膜III是阳离子交换膜，膜II是阴离子交换膜
C．理论上每生成1 ml C(H2PO2)2，装置中同时生成标准状况下气体11.2 L
D．该装置工作时，M极室溶液的pH减小，N极室溶液pH增大
【答案】B
【分析】以金属钴和不锈钢为电极，以NaH2PO2溶液为原料，采用四室电渗析槽电解法制备次磷酸钴[C(H2PO2)2]，由图可知：阳极上C失去电子，变为C2+进入溶液，C2+通过膜I进入产品室，而通过膜II由原料室进入产品室，则膜II为阴离子交换膜；在阴极不锈钢上是H2O电离产生H+得到电子生成H2，使附近溶液中c(OH-)增大，Na+通过阳离子膜III进入NaOH溶液中，N极室NaOH溶液浓度增大，据此来解答。
【详解】A．根据上述分析可知：M为阳极，N为阴极，所以电源的a电极是正极，M电极是C电极，N为不锈钢电极，A错误；
B．根据上述分析可知：膜I、膜III是阳离子交换膜，膜II是阴离子交换膜，B正确；
C．根据原子守恒、电子守恒可得关系式：C~C2+~2e- ~2H+~H2，所以n(H2)=n(C)=1 ml，当生成1 mlC(H2PO2)2时，阴极反应产生1 ml H2，其在标准状况下的体积V(H2) =1 ml×22.4 L/ml=22.4 L，C错误；
D．该装置工作时，M电极产生的C2+通过膜I进入产品室， 通过膜II进入产品室，M极室溶质、溶剂不消耗，溶液，故溶液的pH不变，二者阴极N上水电离产生H+放电产生H2，使N极室溶剂水减少，n(OH-)增大，故c(OH-)增大，因此M极室溶液的pH不变，N极室溶液pH增大，D错误；
故合理选项是B。
培优第二阶——拓展培优练
11．（2023·河北·泊头市第一中学高二阶段练习）用惰性电极电解等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是
A．和B．Ag和C．和D．Ag和
【答案】C
【详解】由于等浓度等体积的AgNO3和NaCl的混合溶液发生反应生成硝酸钠和氯化银沉淀，故所得溶液为硝酸钠溶液，电解硝酸钠溶液相当于电解水型，含有H+、Na+两种阳离子，且放电的先后顺序为：H+、Na+，故阴极上首先发生的电极反应为：2H++2e-= H2↑，溶液中的阴离子有：OH-、，且放电的先后顺序为：OH-、，故阳极上首先发生的电极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，故用惰性电极电解AgNO3和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是和；
答案选C。
12．（2023·河北·泊头市第一中学高二阶段练习）用惰性电极电解Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液，下列说法正确的是
A．阴极反应式为：Cu2++2e-=Cu，当有Cu2+存在时Fe3+不放电
B．阴极上首先析出铁，然后析出铜
C．首先被电解的是Fe2(SO4)3溶液，后被电解的是CuSO4溶液
D．阴极上不可能析出铜
【答案】C
【详解】A．由反应Fe2(SO4)3+Cu=2FeSO4+CuSO4可知，氧化性：Fe3+＞Cu2+，则Fe3+得电子能力比Cu2+强，所以，在阴极首先得电子的是Fe3+，当Fe3+存在时，Cu2+不放电，故A错误；
B．当Fe3+完全反应后Cu2+放电，首先析出铜，故B错误；
C．因氧化性：Fe3+＞Cu2+，阴极先是Fe3+放电，后Cu2+放电，故C正确；
D．由B分析可知，当Fe3+完全反应后Cu2+放电，阴极上可析出铜，故D错误；
故选：C。
13．（2022·江苏省天一中学高二期中）三室式电渗析法处理含废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的和可通过离子交换膜，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。下列叙述正确的是
A．a极为电源正极，b极为电源负极
B．c膜是阳离子交换膜，d膜是阴离子交换膜
C．阴极电极反应式为
D．当电路中通过电子的电量时，会有生成
【答案】A
【详解】在直流电场的作用下，两膜中间的和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，则与电源a电极连接的石墨为阴极，电极反应2H++2e-=H2↑ ，电极附近氢氧根离子浓度增大，形成一水合氨和硝酸反应生成硝酸铵，和a为电源负极，b为电源正极，与之相连的石墨为阳极，电极反应4OH--4e-=2H2O+O2↑，电极附近氢离子浓度增大，硝酸和一水合氨形成硝酸铵；
A．分析可知a极为电源负极，b极为电源正极，故A正确；
B．与电源b电极连接的石墨为阳极，电极反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑，电极附近氢离子浓度增大，硝酸和一水合氨形成硝酸铵，b为电源正极，a为电源负极，与之相连的石墨为阴极，电极反应2H++2e-=H2↑，电极附近氢氧根离子浓度增大，形成一水合氨和硝酸反应生成硝酸铵，c膜是阳离子交换膜，d膜是阴离子交换膜，故B错误；
C．阴极电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故C错误；
D．当电路中通过1ml电子的电量时，会有0.25mlO2生成，温度压强不知不能计算气体体积，故D错误；
答案选：A。
14．（2022·浙江·高二阶段练习）基于甲烷蒸汽重整工业制氢面临着大量的“碳排放”，我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气。电化学反应机理如下图所示。下列判断正确的是
A．上述电化学装置中电解质可使用水溶液
B．O2-既是阳极的生成物，也是阴极的反应物
C．阳极反应：
D．理论上阳极生成1.5ml气体，电路中转移8ml电子
【答案】C
【详解】A．在水中不存在，故装置中电解质不可使用水溶液，A错误；
B．，该反应不是阴极反应，阴极反应为，O2-是阴极的产物，B错误；
C．由电极上生成可知，该电极为阳极，是失电子生成，阳极反应：，C正确；
D．阳极不仅生成氧化产物，还生成还原产物，由阳极反应可知，理论上阳极生成气体(即和)，转移电子， D错误；
答案选C。
15．（2022·河南·高二期中）某学习小组设计如图所示实验装置，利用CO-O2熔融碳酸盐燃料电池电解饱和食盐水制备氯气和氢氧化钠，C、D均为惰性电极。下列说法错误的是
A．每产生1mlCl2，燃料电池正极就消耗11.2LO2(标准状况下)
B．熔融碳酸盐燃料电池开始工作时，正极必须补充一定量的CO2
C．电解饱和食盐水时，隔膜为阴离子交换膜
D．燃料电池负极的电极反应式为2CO-4e-+2CO=4CO2
【答案】C
【分析】CO-O2熔融碳酸盐燃料电池中，O2在正极得到电子发生还原反应，电极反应为O2+4e-+2CO2=2，CO为负极，失去电子发生氧化还原，电极反应式为2CO-4e-+2CO=4CO2，电解饱和食盐水时，阳极Cl-失去电子，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2，阴极H+得到电子，电极反应为：2H++2e-=H2，结合电解质溶液，可知左侧为阴极，Na+向左侧移动，形成NaOH，则隔膜为阳离子交换膜，据此分析解答。
【详解】A．每产生1mlCl2，转移的电子数为2ml，结合电极反应式可知，燃料电池正极就消耗0.5mlO2，标准状况下的体积为11.2L，A正确；
B．燃料电池正极反应为O2+4e-+2CO2=2，需消耗CO2，因此开始工作时，需要补充一定量的CO2，B正确；
C．根据分析，隔膜为阳离子交换膜，C错误；
D．由分析，CO为负极，失去电子发生氧化还原，电极反应式为2CO-4e-+2CO=4CO2，D正确；
答案选C。
16．（2022·四川成都·高二期中）用铂电极电解2ml/L的溶液，当浓度变为1ml/L时停止通电，加入下列物质，能使溶液恢复成原来浓度的是
A．B．CuOC．D．无水
【答案】B
【详解】电解过程中由于硫酸铜过量，故电极总反应为↑，电解时脱离体系的是和，故应加入使溶液恢复为原来浓度。答案选B。
17．（2022·四川·盐亭中学高二阶段练习）如图，p、q为直流电源两极，A由+2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡。试回答：
(1)p为_______极，A极发生了_______反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)D为_______极，试管里收集到的气体是_______。
(3)C极的电极反应方程式为_______。
(4)当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)当电路中通过0.004ml电子时，B电极上沉积金属X为0.128g，则此金属的摩尔质量为_______。
【答案】(1) 正 氧化
(2) 阴 氢气
(3)2H2O-4e-=O2↑+4H+
(4)不变
(5)64g/ml
【分析】根据题中信息，该装置为电解池，金属X沉积于B极，B极发生X2＋＋2e－=X，根据电解原理，B电极为阴极，A电极为阳极，p为正极，q为负极，据此分析；
(1)
根据上述分析，p极为正极；A极为金属单质X制成，根据电解原理，A极电极反应式为A－2e－=A2＋，A元素的化合价升高，发生氧化反应；故答案为正；氧化；
(2)
D电极与q相连，即D电极为阴极，该电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，D电极收到的气体为氢气；故答案为阴；氢气；
(3)
C电极为阳极，水电离出OH－在C电极上放电，电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋；故答案为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋；
(4)
A电极反应式A－2e－=A2＋，B电极反应式为A2＋＋2e－=A，A、B电极附近溶液的pH不变；故答案为不变；
(5)
B电极反应式为A2＋＋2e－=A，电路中通过0.004ml电子，生成A物质的量为0.002ml，则A的摩尔质量为=64g·ml－1；故答案为64g·ml－1。
18．（2022·北京昌平·高二期末）努力实现碳达峰、碳中和展现了我国积极参与和引领全球气候治理的大国担当。如图所示电解装置可将CO2转化为C2H4。该装置的电解质溶液为稀硫酸，电极材料为惰性电极。
(1)电极a是___________(填“阴极”或“阳极”)，发生___________反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)电极b上发生的电极反应式是___________。
(3)电解过程中H+运动方向为___________(填“由a到b”或“由b到a”)，反应前后溶液中的n(H+)___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)电解的总反应方程式是___________，该反应是___________(填“自发”或“非自发”)反应。
【答案】(1) 阴极 还原
(2)2H2O-4e-=4H++O2↑
(3) 由b到a 不变
(4) 非自发
【解析】(1)
根据图示可知：CO2在a电极得到电子被还原为C2H4，所以a电极为阴极，a电极发生的反应为还原反应；
(2)
在电极b上水电离产生的OH-失去电子变为O2逸出，最终达到平衡水附近溶液中c(H+)>c(OH-)，电解质溶液显酸性，故b电极的反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑；
(3)
在电解过程中阳离子H+会不断由电极b向阴极即电极a方向移动；在a电极发生反应：2CO2+12e-+12H+=2C2H4+4H2O，在b电极发生反应：2H2O-4e-=4H++O2↑，在同一闭合回路中电子转移数目相等，可得总反应方程式为：，可见反应前后溶液中的n(H+)不变；
(4)
根据上述分析可知该电解总反应方程式为。在该反应是体系混乱程度增大的吸热反应，△H>0，△S>0，因此该反应在常温下不能自发进行，属于非自发反应。
19．（2022·河南·周口市文昌中学高二阶段练习）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题：
(1)甲池为_______(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的反应式为_______。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_______(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_______。
(3)当乙池中B极质量增加21.6g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_______L(标准状况下)，丙池中D极析出_______g铜。
(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) 原电池 CH3OH−6e－+8OH－=CO+6H2O
(2) 阳极 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3
(3) 1.12 6.4
(4)减小
【分析】甲池中通入甲醇氧气燃料电池，甲醇为燃料，化合价升高，失去电子，作原电池负极，氧气是氧化剂，为正极，乙、丙池为电解池，A、C为电解池的阳极，B、D为电解池的阴极。
(1)根据前面分析甲池为原电池，通入CH3OH电极的反应式为CH3OH−6e－+8OH－=CO+6H2O；故答案为：原电池；CH3OH−6e－+8OH－=CO+6H2O。
(2)乙池中A(石墨)与原电池正极相连，因此A电极的名称为阳极，阳极是水中氢氧根失去电子变为氧气和水，阴极是银离子得到电子变为银单质即总反应式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3；故答案为：阳极；4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。
(3)根据关系式4Ag～ O2～2Cu，当乙池中B极质量增加21.6g时(物质的量为0.2ml)，甲池中理论上消耗O2物质的量为0.05ml，则标准状况下体积为11.2L，丙池中D极析出0.1ml铜，其质量为6.4g铜；故答案为：11.2；6.4。
(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中甲醇、氧气、KOH溶液反应生成碳酸钾和水，碱性减弱即甲中溶液的pH将减小；故答案为：减小。
20．（2022·福建省连城县第一中学高二阶段练习）I.某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。
(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是_______(填化学式)，U形管_______(填“左”或“右”)边的溶液变红。
(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分NaClO，则c应为电源的_______极；该发生器中反应的总离子方程式为_______。
II.混合动力车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低油耗；刹车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图：
(3)其总反应式为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2.根据所给信息判断，混合动力车刹车或下坡时，发生了_______(填“原电池”或“电解池”)反应，乙电极的电极反应式为_______。
【答案】(1) H2 右
(2) 负 Cl-＋H2OClO- +H2↑
(3) 电解池 Ni(OH)2＋OH--e-=NiOOH＋H2O
【解析】（1）图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极、右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上氢离子放电生成氢气，所以a气球中气体是氯气、b气球中的气体是氢气，同时阴极附近有NaOH生成，溶液呈碱性，无色酚酞遇碱变红色，所以U形管右边溶液变红色；
故答案为：H2；右；
（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上氢离子放电生成氢气同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有与漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气、上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极、d为正极；其电池反应式为Cl-＋H2OClO- +H2↑；
故答案为：负；Cl-＋H2OClO- +H2↑；
（3）混合动力车刹车或下坡时，是电解池的工作原理，电解池中的甲电极是阴极，乙为阳极发生氧化反应，电极反应式为Ni(OH)2＋OH--e-=NiOOH＋H2O
故答案为：电解池；Ni(OH)2＋OH--e-=NiOOH＋H2O。
21．（2022·四川资阳·高二期末）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题，当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转(电解质溶液均足量)。回答下列问题：
(1)装置A是___________池，电极名称为___________。
(2)装置B中电极的电极反应式为___________。
(3)若利用装置C在铁质钥匙上镀铜，则电极N为___________，X可为___________。
(4)若装置C中M、N电极均为石墨电极，X为，该装置中总反应的离子方程式为___________。
(5)当装置B中电极质量改变时，装置A中生成气体的物质的量为___________。
【答案】(1) 电解 正极
(2)Pb-2e-+SO=PbSO4
(3) 纯铜 CuSO4溶液或CuCl2溶液
(4)2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(5)0.2
【分析】根据装置图，B装置图为电池，装置A和C为电解池，PbO2具有强氧化性，作正极，电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O，Pb为负极，电极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4，M为阴极，N为阳极，Cu为阳极，Pt为阴极，据此分析；
（1）根据上述分析，装置A为电解池；PbO2电极名称为正极；故答案为电解；正极；
（2）Pb为负极，电极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4；故答案为Pb-2e-+SO=PbSO4；
（3）电镀时，镀层金属作阳极，镀件为阴极，即M极材料镀件，即M为钥匙，N极材料为纯铜，X为CuSO4溶液或CuCl2溶液；故答案为纯铜；CuSO4溶液或CuCl2溶液；
（4）M、N电极均为石墨电极，X为NaCl，该装置为电解饱和食盐水，总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；故答案为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；
（5）PbO2电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O，PbO2电极质量改变64g时，转移电子物质的量2ml，则电极质量改变12.8g时，转移电子物质的量为0.4ml，Pt为阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，Cu为阳极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，根据得失电子数目守恒，生成氢气的物质的量为0.2ml；故答案为0.2。
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