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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池学案
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池学案，共13页。学案主要包含了 能力打底 概念辨析， 阴， 电解池的工作原理等内容，欢迎下载使用。
1. 了解电解池结构，理解电解原理。
2. 正确书写电极反应式和电解总反应式。
一、 能力打底 概念辨析
判断下列说法的正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 电解是把化学能转化为电能。( × )
(2) 导电一定发生化学反应。( × )
(3) 某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。( √ )
(4) 任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生。( √ )
(5) 电解、电离均需要通电才能实现。( × )
(6) 电解质溶液的导电过程就是该溶液的电解过程。( √ )
[解析] (1) 电解是把电能转化为化学能。(2)金属导电没有发生化学反应。(5)电离不需要通电就能实现。
二、 阴、阳极的判断方法
三、 电解池的工作原理
1. 接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，溶液中阴、阳离子的定向运动形成内电路，电子再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如下图所示。
2. 电解产物的判断方法
(1) 阳极产物的判断：
先看电极再判断，如果是活性电极(除Au、Pt以外的金属电极是活性电极)，则电极材料失去电子，被溶解；如果是惰性电极(指石墨、Au、Pt等电极)，根据阴离子的放电顺序判断。阴离子的放电顺序(浓度相近)：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
(2) 阴极产物的判断：
直接根据阳离子的放电顺序判断。阳离子放电顺序(浓度相近)：
Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋。
四、 用惰性电极电解电解质溶液的四种类型
类型1 电解池的构成与识别
如图是电解氯化铜溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是( C )
A. a为负极，b为正极
B. a为阳极，b为阴极
C. 电解过程中，d电极质量增加
D. 电解过程中，氯离子浓度不变
[解析] 由图示电流方向可知，a是电源正极，b是电源负极；则c是电解池的阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中氯离子浓度不断减少；d是电解池的阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，d电极质量不断增加。
类型2 电解结果的分析与判断
(2022·赣榆中学)用铂电极电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别为H2和O2的是( B )
A. 稀盐酸 B. 稀Na2SO4溶液
C. CuCl2溶液 D. 酸性AgNO3溶液
[解析] 电解稀盐酸，阴极产物为H2，阳极产物为Cl2，A错误；电解稀Na2SO4溶液，实际上是电解水，阴极产物为H2，阳极产物为O2，B正确；电解CuCl2溶液，阴极产物为Cu，阳极产物为Cl2，C错误；电解酸性AgNO3溶液，阴极产物为Ag，阳极产物为O2，D错误。
类型3 电解规律的综合应用
利用如下图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法中正确的是( C )
A. b为直流电源的正极
B. 将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变
C. 阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋
D. 电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
[解析] SO2被氧化为SOeq \\al(2－,4)，所以SO2所在的区为阳极区，阳极与电源正极相连，则b为电源负极， A错误；将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式发生改变， B错误；阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋，C正确；电解时，阳离子移向阴极，所以H＋由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室， D错误。
1. 有关甲、乙、丙、丁四个装置的说法中正确的是( C )
A. 甲中负极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B. 乙中阳极反应式为Ag＋＋e－===Ag
C. 丙中H＋向碳棒方向移动
D. 丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体
[解析] 由图知，甲、丙为原电池，甲中Zn为负极，负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A错误；丙中Fe为负极，碳棒为正极，H＋向正极移动，C正确；乙、丁为电解池，乙中Ag作阳极，本身失电子，B错误；丁中放电顺序：I－>Cl－，电解开始时产生I2，D错误。
2. 用石墨作电极，电解1 ml/L下列物质的溶液，则电解前后溶液的pH保持不变的是( C )
A. 硫酸 B. 氢氧化钠
C. 硫酸钠 D. 氯化钠
[解析] 用惰性电极电解硫酸、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液实质是电解水，浓度增大，硫酸溶液的pH减小，氢氧化钠溶液的pH增大，硫酸钠溶液的pH不变；电解氯化钠溶液时生成氢氧化钠，溶液的pH增大。
3. 用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，就能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是( B )
A. NaCl B. Na2CO3
C. CuSO4 D. K2S
[解析] 电解NaCl溶液时阳极和阴极分别为Cl－和H＋放电，相当于电解HCl，恢复原浓度需通入适量HCl气体，A错误；电解Na2CO3溶液时阳极和阴极分别为OH－和H＋放电，相当于电解水，恢复原浓度需加入适量H2O，B正确；电解CuSO4溶液时阳极和阴极分别为OH－和Cu2＋放电，恢复原浓度需加入适量CuO或CuCO3，C错误；电解K2S溶液时阳极和阴极分别为S2－和H＋放电，恢复原浓度需通入适量H2S气体，D错误。
4. (2023·东台模拟)利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是( A )
A. 电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移
B. 电极b上反应为CO2＋8HCOeq \\al(－,3)－8e－===CH4＋COeq \\al(2－,3)＋2H2O
C. 电解过程中化学能转化为电能
D. 电解时Na2SO4溶液浓度保持不变
[解析] 由a极生成O2可以判断出a极为阳极，b为阴极，阳离子向阴极流动。则H＋由a极区向b极区迁移正确，A正确；电极方程式配平发生错误且为得电子的反应，电极b上反应应为CO2＋8HCOeq \\al(－,3)＋8e－===CH4＋8COeq \\al(2－,3)＋2H2O，B错误；通过电解法可知此电池为电解池，所以电解过程中是电能转化为化学能，C错误；电解时OH－比SOeq \\al(2－,4)更容易失去电子，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，所以Na2SO4溶液的浓度是增大的，D错误。
1. 下列装置能构成电解池的是( D )
2. (2022·句容中学)实验室用惰性电极电解稀硫酸，下列有关描述中，正确的是( D )
A. 电解时，电源正极与电解池的阴极相连
B. 电解过程中，溶液的pH增大
C. 电解过程中，SOeq \\al(2－,4)向阴极移动
D. 电解时，阴极反应是2H＋＋2e－===H2↑
[解析] 电解时，与电源正极相连的是电解池的阳极， A错误；实验室用惰性电极电解稀硫酸，阳极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则电解稀硫酸的实质就是电解水，随着电解的进行，水的量不断减少，硫酸的浓度增大，c(H＋)增大，pH下降， B错误；在电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，所以SOeq \\al(2－,4)在电解过程中向阳极移动， C错误；电解时，氢离子在阴极发生得电子的还原反应，即电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，D正确。
3. 用惰性电极电解下列溶液，下列说法中正确的是( D )
A. 电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变
B. 电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小
C. 电解硫酸铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D. 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
[解析] 电解稀硫酸，实质上是电解水，硫酸的浓度增大，pH减小，A错误；电解稀NaOH溶液，也是电解水，NaOH溶液的浓度增大，pH增大，B错误；电解CuSO4溶液，阴极产物是Cu，阳极产物是O2，由于两电极通过的电量相等，故生成Cu与O2的物质的量之比为2∶1，C错误；电解CuCl2溶液实质是电解CuCl2，阳极产物为Cl2，阴极产物为Cu，由于两极通过的电量相等，故生成Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1，D正确。
4. 利用右图装置电解硫酸铜溶液，下列说法中正确的是( D )
A. b电极上发生氧化反应
B. 该装置将化学能转化成电能
C. 电解质溶液中的Cu2＋从b电极向a电极移动
D. 若a电极为铜，则a电极的反应式为 Cu－2e－===Cu2＋
[解析] b与电源负极相连，b为阴极，阴极上发生还原反应，A错误；该装置是电解池，将电能转化为化学能，B错误；电解池中，阳离子(Cu2＋)向阴极(b极)移动，C错误；a为阳极，若a为Cu，属于活性电极，则电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，D正确。
5. 用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W能使溶液恢复到电解前的状态。下列符合题意的一组是( C )
[解析] 阳极为惰性电极，在阳极是Cl－放电，2Cl－－2e－===Cl2↑，在阴极是H＋放电，2H＋＋2e－===H2↑，通入HCl(g)能使溶液恢复到原状态，A错误；阳极为惰性电极，在阳极是OH－放电，4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，在阴极是Cu2＋放电，2Cu2＋＋4e－===2Cu，加入CuO(s)能使溶液恢复到原状态，B错误；两电极均为惰性电极，在阴极是H＋放电，在阳极是OH－放电，其实质是电解水，加适量水可使溶液恢复到原状态，C正确； Ag作阳极，为活性电极，电极反应为Ag－e－===Ag＋，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag，AgNO3溶液的浓度不变，D错误。
6. 在pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极，通直流电一段时间后，溶液的pH>a，则该电解质可能是( A )
A. NaOH B. H2SO4
C. AgNO3 D. Na2SO4
7. 用石墨电极电解CuCl2和KCl的混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是( B )
A. H2、Cl2 B. Cu、Cl2
C. H2、O2 D. Cu、O2
8. 某实验小组模拟光合作用，采用电解CO2和H2O的方法制备CH3CH2OH和O2，装置如右图所示。下列说法中错误的是( B )
A. 铂极为阳极，发生氧化反应
B. 电解过程中，H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移
C. 阴极的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===CH3CH2OH＋3H2O
D. 电路中转移2 ml电子时，铂极产生 11.2 L O2(标准状况)
[解析] 由题图可知，铂极与电源的正极相连，则铂极是阳极，发生氧化反应，A正确；电解时，阳离子向阴极移动，则H＋由质子交换膜右侧向左侧迁移，B错误；阴极上CO2被还原生成CH3CH2OH，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===CH3CH2OH＋3H2O，C正确；铂极是阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，转移2 ml电子时生成0.5 ml O2，在标准状况下的体积为11.2 L，D正确。
9.(2023·海安模拟)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如右图所示实验。闭合K1，一段时间后( D )
A. U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2
B. a处红布条褪色，说明Cl2具有漂白性
C. b处出现蓝色，说明还原性：Cl－>I－
D. 断开K1，立刻闭合K2，电流表发生偏转
[解析] 闭合K1，形成电解池，电解饱和食盐水，左侧为阳极，阳极氯离子失去电子生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，右侧为阴极，阴极电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，总反应为2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up12(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，据此解答。根据分析，U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A错误；左侧生成氯气，氯气遇到水生成HClO，具有漂白性，则a处红布条褪色，说明HClO具有漂白性，B错误；b处出现蓝色，发生Cl2＋2KI===I2＋2KCl，说明还原性：I－>Cl－，C错误；断开K1，立刻闭合K2，此时构成氢氯燃料电池，形成电流，电流表发生偏转，D正确。
10. (2022·南师附中)高铁酸盐在能源环保领域有广泛的用途，用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)的装置如右图所示。下列说法合理的是( A )
A. 镍电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B. 铁是阳极，电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
C. 若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动
D. 电解时阳极区pH减小，阴极区pH升高，但最终溶液的pH增大
[解析] 用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，溶液中的H＋在阴极放电生成氢气，则电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；铁作阳极，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O，B错误；若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自左(阴极区)向右(阳极区)移动，C错误；电解时，阳极区的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O，pH减小，阴极区的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH增大，电池的总反应式为Fe＋2H2O＋2OH－===FeOeq \\al(2－,4)＋3H2↑，最终溶液的pH减小，D错误。
11．(2023·南通期中)电解原理具有广泛的应用。下列装置错误的是( A )
A. 用装置甲制取Cl2和NaOH溶液
B. 用装置乙在金属制品表面镀银
C. 用装置丙电解精炼粗铜
D. 用装置丁制取Na
[解析] 电解饱和NaCl溶液，饱和NaCl溶液应从阳极进入，氯气在阳极产生，且应选用阳离子交换膜，A错误；在金属制品表面镀银，Ag作阳极，与电源正极相连，金属制品作阴极，与电源负极相连，B正确；粗铜精炼时，粗铜作阳极，与电源正极相连，精铜作阴极，与电源负极相连，C正确；制取金属钠，用惰性电极电解熔融的氯化钠，D正确。
12. (2022·丹阳中学)我国科学家成功实现了电解气态HCl制备Cl2，其工作原理如右图所示。下列说法错误的是( C )
A. a为外接直流电源的负极
B. 阳极的电极反应式为2HCl－2e－===Cl2＋2H＋
C. 通电后，H＋从左室迁移至右室
D. 左室中发生的反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，实现了Fe3＋的再生
[解析] 右侧氯化氢失去电子生成氯气，因此右侧电极是阳极，则a为外接直流电源的负极，b为外接直流电源的正极， A正确；阳极发生失电子的氧化反应，电极反应式为2HCl－2e－===Cl2＋2H＋，B正确；电解池中阳离子向阴极移动，因此通电后H＋从右室迁移至左室， C错误；根据装置图可判断，左室中发生的反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，实现了Fe3＋的再生， D正确。
13. (2022·通州中学)锂空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如右图所示。下列说法正确的是( D )
A. 该电池放电时，正极的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O
B. 该电池充电时，阴极发生了氧化反应：Li＋＋e－===Li
C. 电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替
D. 充电时，空气极与直流电源正极相连
[解析] 正极上是氧气得电子生成氢氧根离子，则电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A错误；该电池充电时，阴极锂离子得电子发生还原反应：Li＋＋e－===Li，B错误；金属锂能与盐酸反应生成氢气，所以电池中的有机电解液不可以用稀盐酸代替，C错误；放电时，空气极为原电池正极，充电时，空气极为电解池的阳极，因此充电时，空气极与直流电源正极相连，D正确。
14．(2023·宿迁泗阳期中)某无隔膜流动海水电解法制取H2的装置如右图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是( D )
A. b端电势高于a端电势
B. 理论上转移2 mle－生成4 gH2
C. 电解后海水的pH减小
D. 阳极发生的反应为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
[解析] 由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，电极b为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。由分析可知，a为正极，b为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；右侧电极上产生氢气的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则理论上转移2 mle－生成2 g H2，B错误；由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；由图可知，阳极上的电极反应为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正确。
15. 右图X是直流电源，Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。
(1) ①b为电源的 负 (填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)极。
②Z池中e为 阳 极。
③连接Y、Z池的线路，电子流动的方向是 d ← (填“→”或“←”)e。
(2) ①写出c极上反应的电极反应式： 2Cl－－2e－===Cl2↑ 。
②写出Y池中的总反应式： 2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up12(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 。
③写出e极上反应的电极反应式： Cu－2e－===Cu2＋ 。
[解析] d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y池电解NaCl溶液的总反应式为2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up12(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应式分别为Cu2＋＋2e－===Cu、Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。
16．(2022·如东期末)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH－eq \(=====,\s\up12(电解))FeOeq \\al(2－,4)＋3H2↑。工作原理如图1所示，装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeOeq \\al(2－,4)，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
(1) 电解过程中须将阴极产生的气体及时排出，其原因是 防止Na2FeO4与H2反应，使产率降低 。
(2) c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2所示。M、N两点的c(Na2FeO4)均低于最高值的原因是 M点c(OH－)低，Na2FeO4的稳定性差，且反应速率小，使Na2FeO4的产率降低；N点c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3或Fe2O3生成，使Na2FeO4的产率降低 。
[解析] (1) Na2FeO4易被H2还原，为防止Na2FeO4与H2反应导致产率降低，电解过程中须将阴极产生的H2及时排出。类型
电极反应特点
实例
电解对象
电解质浓度
pH
电解质溶液复原
电解水
型
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
NaOH
水
增大
增大
加水
H2SO4
水
增大
减小
加水
Na2SO4
水
增大
不变
加水
电解
电解质型
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
减小
增大
通入氯化氢气体
CuCl2
电解质
减小
/
加入氯化铜固体
放H2
生碱型
阴极：H2O放H2生碱
阳极：电解质阴离子放电
NaCl
电解质
和水
生成新电解质
增大
通入氯化氢气体
放O2
生酸型
阴极：电解质阳离子放电
阳极：H2O放O2生酸
CuSO4
电解质
和水
生成新电解质
减小
加入氧化铜
选项
X
Y
Z
W
A
C
Fe
NaCl
H2O
B
Pt
Cu
CuSO4
CuSO4溶液
C
C
C
H2SO4
H2O
D
Ag
Fe
AgNO3
AgNO3晶体
1. 了解电解池结构，理解电解原理。
2. 正确书写电极反应式和电解总反应式。
一、 能力打底 概念辨析
判断下列说法的正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 电解是把化学能转化为电能。( × )
(2) 导电一定发生化学反应。( × )
(3) 某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。( √ )
(4) 任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生。( √ )
(5) 电解、电离均需要通电才能实现。( × )
(6) 电解质溶液的导电过程就是该溶液的电解过程。( √ )
[解析] (1) 电解是把电能转化为化学能。(2)金属导电没有发生化学反应。(5)电离不需要通电就能实现。
二、 阴、阳极的判断方法
三、 电解池的工作原理
1. 接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，溶液中阴、阳离子的定向运动形成内电路，电子再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如下图所示。
2. 电解产物的判断方法
(1) 阳极产物的判断：
先看电极再判断，如果是活性电极(除Au、Pt以外的金属电极是活性电极)，则电极材料失去电子，被溶解；如果是惰性电极(指石墨、Au、Pt等电极)，根据阴离子的放电顺序判断。阴离子的放电顺序(浓度相近)：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
(2) 阴极产物的判断：
直接根据阳离子的放电顺序判断。阳离子放电顺序(浓度相近)：
Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋。
四、 用惰性电极电解电解质溶液的四种类型
类型1 电解池的构成与识别
如图是电解氯化铜溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是( C )
A. a为负极，b为正极
B. a为阳极，b为阴极
C. 电解过程中，d电极质量增加
D. 电解过程中，氯离子浓度不变
[解析] 由图示电流方向可知，a是电源正极，b是电源负极；则c是电解池的阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中氯离子浓度不断减少；d是电解池的阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，d电极质量不断增加。
类型2 电解结果的分析与判断
(2022·赣榆中学)用铂电极电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别为H2和O2的是( B )
A. 稀盐酸 B. 稀Na2SO4溶液
C. CuCl2溶液 D. 酸性AgNO3溶液
[解析] 电解稀盐酸，阴极产物为H2，阳极产物为Cl2，A错误；电解稀Na2SO4溶液，实际上是电解水，阴极产物为H2，阳极产物为O2，B正确；电解CuCl2溶液，阴极产物为Cu，阳极产物为Cl2，C错误；电解酸性AgNO3溶液，阴极产物为Ag，阳极产物为O2，D错误。
类型3 电解规律的综合应用
利用如下图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法中正确的是( C )
A. b为直流电源的正极
B. 将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变
C. 阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋
D. 电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室
[解析] SO2被氧化为SOeq \\al(2－,4)，所以SO2所在的区为阳极区，阳极与电源正极相连，则b为电源负极， A错误；将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式发生改变， B错误；阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋，C正确；电解时，阳离子移向阴极，所以H＋由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室， D错误。
1. 有关甲、乙、丙、丁四个装置的说法中正确的是( C )
A. 甲中负极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B. 乙中阳极反应式为Ag＋＋e－===Ag
C. 丙中H＋向碳棒方向移动
D. 丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体
[解析] 由图知，甲、丙为原电池，甲中Zn为负极，负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A错误；丙中Fe为负极，碳棒为正极，H＋向正极移动，C正确；乙、丁为电解池，乙中Ag作阳极，本身失电子，B错误；丁中放电顺序：I－>Cl－，电解开始时产生I2，D错误。
2. 用石墨作电极，电解1 ml/L下列物质的溶液，则电解前后溶液的pH保持不变的是( C )
A. 硫酸 B. 氢氧化钠
C. 硫酸钠 D. 氯化钠
[解析] 用惰性电极电解硫酸、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液实质是电解水，浓度增大，硫酸溶液的pH减小，氢氧化钠溶液的pH增大，硫酸钠溶液的pH不变；电解氯化钠溶液时生成氢氧化钠，溶液的pH增大。
3. 用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，就能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是( B )
A. NaCl B. Na2CO3
C. CuSO4 D. K2S
[解析] 电解NaCl溶液时阳极和阴极分别为Cl－和H＋放电，相当于电解HCl，恢复原浓度需通入适量HCl气体，A错误；电解Na2CO3溶液时阳极和阴极分别为OH－和H＋放电，相当于电解水，恢复原浓度需加入适量H2O，B正确；电解CuSO4溶液时阳极和阴极分别为OH－和Cu2＋放电，恢复原浓度需加入适量CuO或CuCO3，C错误；电解K2S溶液时阳极和阴极分别为S2－和H＋放电，恢复原浓度需通入适量H2S气体，D错误。
4. (2023·东台模拟)利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是( A )
A. 电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移
B. 电极b上反应为CO2＋8HCOeq \\al(－,3)－8e－===CH4＋COeq \\al(2－,3)＋2H2O
C. 电解过程中化学能转化为电能
D. 电解时Na2SO4溶液浓度保持不变
[解析] 由a极生成O2可以判断出a极为阳极，b为阴极，阳离子向阴极流动。则H＋由a极区向b极区迁移正确，A正确；电极方程式配平发生错误且为得电子的反应，电极b上反应应为CO2＋8HCOeq \\al(－,3)＋8e－===CH4＋8COeq \\al(2－,3)＋2H2O，B错误；通过电解法可知此电池为电解池，所以电解过程中是电能转化为化学能，C错误；电解时OH－比SOeq \\al(2－,4)更容易失去电子，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，所以Na2SO4溶液的浓度是增大的，D错误。
1. 下列装置能构成电解池的是( D )
2. (2022·句容中学)实验室用惰性电极电解稀硫酸，下列有关描述中，正确的是( D )
A. 电解时，电源正极与电解池的阴极相连
B. 电解过程中，溶液的pH增大
C. 电解过程中，SOeq \\al(2－,4)向阴极移动
D. 电解时，阴极反应是2H＋＋2e－===H2↑
[解析] 电解时，与电源正极相连的是电解池的阳极， A错误；实验室用惰性电极电解稀硫酸，阳极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则电解稀硫酸的实质就是电解水，随着电解的进行，水的量不断减少，硫酸的浓度增大，c(H＋)增大，pH下降， B错误；在电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，所以SOeq \\al(2－,4)在电解过程中向阳极移动， C错误；电解时，氢离子在阴极发生得电子的还原反应，即电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，D正确。
3. 用惰性电极电解下列溶液，下列说法中正确的是( D )
A. 电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变
B. 电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小
C. 电解硫酸铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D. 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
[解析] 电解稀硫酸，实质上是电解水，硫酸的浓度增大，pH减小，A错误；电解稀NaOH溶液，也是电解水，NaOH溶液的浓度增大，pH增大，B错误；电解CuSO4溶液，阴极产物是Cu，阳极产物是O2，由于两电极通过的电量相等，故生成Cu与O2的物质的量之比为2∶1，C错误；电解CuCl2溶液实质是电解CuCl2，阳极产物为Cl2，阴极产物为Cu，由于两极通过的电量相等，故生成Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1，D正确。
4. 利用右图装置电解硫酸铜溶液，下列说法中正确的是( D )
A. b电极上发生氧化反应
B. 该装置将化学能转化成电能
C. 电解质溶液中的Cu2＋从b电极向a电极移动
D. 若a电极为铜，则a电极的反应式为 Cu－2e－===Cu2＋
[解析] b与电源负极相连，b为阴极，阴极上发生还原反应，A错误；该装置是电解池，将电能转化为化学能，B错误；电解池中，阳离子(Cu2＋)向阴极(b极)移动，C错误；a为阳极，若a为Cu，属于活性电极，则电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，D正确。
5. 用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W能使溶液恢复到电解前的状态。下列符合题意的一组是( C )
[解析] 阳极为惰性电极，在阳极是Cl－放电，2Cl－－2e－===Cl2↑，在阴极是H＋放电，2H＋＋2e－===H2↑，通入HCl(g)能使溶液恢复到原状态，A错误；阳极为惰性电极，在阳极是OH－放电，4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，在阴极是Cu2＋放电，2Cu2＋＋4e－===2Cu，加入CuO(s)能使溶液恢复到原状态，B错误；两电极均为惰性电极，在阴极是H＋放电，在阳极是OH－放电，其实质是电解水，加适量水可使溶液恢复到原状态，C正确； Ag作阳极，为活性电极，电极反应为Ag－e－===Ag＋，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag，AgNO3溶液的浓度不变，D错误。
6. 在pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极，通直流电一段时间后，溶液的pH>a，则该电解质可能是( A )
A. NaOH B. H2SO4
C. AgNO3 D. Na2SO4
7. 用石墨电极电解CuCl2和KCl的混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是( B )
A. H2、Cl2 B. Cu、Cl2
C. H2、O2 D. Cu、O2
8. 某实验小组模拟光合作用，采用电解CO2和H2O的方法制备CH3CH2OH和O2，装置如右图所示。下列说法中错误的是( B )
A. 铂极为阳极，发生氧化反应
B. 电解过程中，H＋由质子交换膜左侧向右侧迁移
C. 阴极的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===CH3CH2OH＋3H2O
D. 电路中转移2 ml电子时，铂极产生 11.2 L O2(标准状况)
[解析] 由题图可知，铂极与电源的正极相连，则铂极是阳极，发生氧化反应，A正确；电解时，阳离子向阴极移动，则H＋由质子交换膜右侧向左侧迁移，B错误；阴极上CO2被还原生成CH3CH2OH，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===CH3CH2OH＋3H2O，C正确；铂极是阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，转移2 ml电子时生成0.5 ml O2，在标准状况下的体积为11.2 L，D正确。
9.(2023·海安模拟)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如右图所示实验。闭合K1，一段时间后( D )
A. U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2
B. a处红布条褪色，说明Cl2具有漂白性
C. b处出现蓝色，说明还原性：Cl－>I－
D. 断开K1，立刻闭合K2，电流表发生偏转
[解析] 闭合K1，形成电解池，电解饱和食盐水，左侧为阳极，阳极氯离子失去电子生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，右侧为阴极，阴极电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，总反应为2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up12(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，据此解答。根据分析，U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A错误；左侧生成氯气，氯气遇到水生成HClO，具有漂白性，则a处红布条褪色，说明HClO具有漂白性，B错误；b处出现蓝色，发生Cl2＋2KI===I2＋2KCl，说明还原性：I－>Cl－，C错误；断开K1，立刻闭合K2，此时构成氢氯燃料电池，形成电流，电流表发生偏转，D正确。
10. (2022·南师附中)高铁酸盐在能源环保领域有广泛的用途，用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)的装置如右图所示。下列说法合理的是( A )
A. 镍电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B. 铁是阳极，电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
C. 若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动
D. 电解时阳极区pH减小，阴极区pH升高，但最终溶液的pH增大
[解析] 用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，溶液中的H＋在阴极放电生成氢气，则电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；铁作阳极，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O，B错误；若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自左(阴极区)向右(阳极区)移动，C错误；电解时，阳极区的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeOeq \\al(2－,4)＋4H2O，pH减小，阴极区的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH增大，电池的总反应式为Fe＋2H2O＋2OH－===FeOeq \\al(2－,4)＋3H2↑，最终溶液的pH减小，D错误。
11．(2023·南通期中)电解原理具有广泛的应用。下列装置错误的是( A )
A. 用装置甲制取Cl2和NaOH溶液
B. 用装置乙在金属制品表面镀银
C. 用装置丙电解精炼粗铜
D. 用装置丁制取Na
[解析] 电解饱和NaCl溶液，饱和NaCl溶液应从阳极进入，氯气在阳极产生，且应选用阳离子交换膜，A错误；在金属制品表面镀银，Ag作阳极，与电源正极相连，金属制品作阴极，与电源负极相连，B正确；粗铜精炼时，粗铜作阳极，与电源正极相连，精铜作阴极，与电源负极相连，C正确；制取金属钠，用惰性电极电解熔融的氯化钠，D正确。
12. (2022·丹阳中学)我国科学家成功实现了电解气态HCl制备Cl2，其工作原理如右图所示。下列说法错误的是( C )
A. a为外接直流电源的负极
B. 阳极的电极反应式为2HCl－2e－===Cl2＋2H＋
C. 通电后，H＋从左室迁移至右室
D. 左室中发生的反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，实现了Fe3＋的再生
[解析] 右侧氯化氢失去电子生成氯气，因此右侧电极是阳极，则a为外接直流电源的负极，b为外接直流电源的正极， A正确；阳极发生失电子的氧化反应，电极反应式为2HCl－2e－===Cl2＋2H＋，B正确；电解池中阳离子向阴极移动，因此通电后H＋从右室迁移至左室， C错误；根据装置图可判断，左室中发生的反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，实现了Fe3＋的再生， D正确。
13. (2022·通州中学)锂空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如右图所示。下列说法正确的是( D )
A. 该电池放电时，正极的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O
B. 该电池充电时，阴极发生了氧化反应：Li＋＋e－===Li
C. 电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替
D. 充电时，空气极与直流电源正极相连
[解析] 正极上是氧气得电子生成氢氧根离子，则电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A错误；该电池充电时，阴极锂离子得电子发生还原反应：Li＋＋e－===Li，B错误；金属锂能与盐酸反应生成氢气，所以电池中的有机电解液不可以用稀盐酸代替，C错误；放电时，空气极为原电池正极，充电时，空气极为电解池的阳极，因此充电时，空气极与直流电源正极相连，D正确。
14．(2023·宿迁泗阳期中)某无隔膜流动海水电解法制取H2的装置如右图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是( D )
A. b端电势高于a端电势
B. 理论上转移2 mle－生成4 gH2
C. 电解后海水的pH减小
D. 阳极发生的反应为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
[解析] 由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，电极b为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。由分析可知，a为正极，b为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；右侧电极上产生氢气的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则理论上转移2 mle－生成2 g H2，B错误；由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；由图可知，阳极上的电极反应为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正确。
15. 右图X是直流电源，Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。
(1) ①b为电源的 负 (填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)极。
②Z池中e为 阳 极。
③连接Y、Z池的线路，电子流动的方向是 d ← (填“→”或“←”)e。
(2) ①写出c极上反应的电极反应式： 2Cl－－2e－===Cl2↑ 。
②写出Y池中的总反应式： 2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up12(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 。
③写出e极上反应的电极反应式： Cu－2e－===Cu2＋ 。
[解析] d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y池电解NaCl溶液的总反应式为2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up12(电解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应式分别为Cu2＋＋2e－===Cu、Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。
16．(2022·如东期末)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH－eq \(=====,\s\up12(电解))FeOeq \\al(2－,4)＋3H2↑。工作原理如图1所示，装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeOeq \\al(2－,4)，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
(1) 电解过程中须将阴极产生的气体及时排出，其原因是 防止Na2FeO4与H2反应，使产率降低 。
(2) c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2所示。M、N两点的c(Na2FeO4)均低于最高值的原因是 M点c(OH－)低，Na2FeO4的稳定性差，且反应速率小，使Na2FeO4的产率降低；N点c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3或Fe2O3生成，使Na2FeO4的产率降低 。
[解析] (1) Na2FeO4易被H2还原，为防止Na2FeO4与H2反应导致产率降低，电解过程中须将阴极产生的H2及时排出。类型
电极反应特点
实例
电解对象
电解质浓度
pH
电解质溶液复原
电解水
型
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
NaOH
水
增大
增大
加水
H2SO4
水
增大
减小
加水
Na2SO4
水
增大
不变
加水
电解
电解质型
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
减小
增大
通入氯化氢气体
CuCl2
电解质
减小
/
加入氯化铜固体
放H2
生碱型
阴极：H2O放H2生碱
阳极：电解质阴离子放电
NaCl
电解质
和水
生成新电解质
增大
通入氯化氢气体
放O2
生酸型
阴极：电解质阳离子放电
阳极：H2O放O2生酸
CuSO4
电解质
和水
生成新电解质
减小
加入氧化铜
选项
X
Y
Z
W
A
C
Fe
NaCl
H2O
B
Pt
Cu
CuSO4
CuSO4溶液
C
C
C
H2SO4
H2O
D
Ag
Fe
AgNO3
AgNO3晶体
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