第4課第4課時電解原理的應用

01目標任務

課程標準學習目標

1．能依據微粒的放電順序預測并判斷電解產物，能從電解過

1．了解電解原理在工業生產中的應用。

程中的宏觀現象判斷電極反應、解釋變化的規律。

2．認識電解在實現物質轉化和儲存能量中的

2．基于電解的具體應用及相應規律，建立電解應用問題的分

具體應用。

析及相關計算的思維模型，并能解決相關應用問題。

02預習導學

自主梳理

1．氯堿工業：電解飽和食鹽水，制取燒堿、氯氣和氫氣。

(1)電極反應式(并注明反應類型)

陽極：(氧化反應)；

陰極：(還原反應)。

其中陰極反應中的H＋是由水電離產生的。

(2)總反應式：。

2．電鍍

(1)電鍍是應用原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或的方法。

3．電解精煉(如電解精煉銅，雜質為鐵、鋅、金、銀等)

(1)粗銅作陽極，主要的電極反應為；作陰極，電極反應為；

電解質溶液為溶液。

(2)活潑性較強的鐵、鋅等以離子形式進入溶液，活潑性較差的形成陽極泥。

4．電冶金制取金屬

等活潑金屬，很難用還原劑從它們的化合物中還原得到單質，因此必須通過電解熔融

的化合物的方法得到。

(1)電解熔融的氯化鈉可以得到金屬鈉：

陰極：，陽極：，

1

總反應式：。

(2)電解熔融Al2O3制Al，冰晶石(Na3AlF6)作熔劑。

陰極：，陽極：。

電解

總反應式：2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑。

Na3AlF6

【答案】

電解

－－＋－

1．(1)：2Cl－2e===Cl2↑2H＋2e===H2↑(2)2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

2．(1電解合金(2)鍍層氧化待鍍鍍層

－2＋2＋－

3．(1)粗銅Cu－2e===Cu純銅Cu＋2e===CuCuSO4

(2)Ag、Au

電解

＋－－－

4．K、Ca、Na、Mg、Al(1)2Na＋2e===2Na2Cl－2e===Cl2↑，2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑。

3＋－2－－

(2熔劑4Al＋12e===4Al6O－12e===3O2↑。

預習檢測

1．下列描述中，不符合實際的是

A．在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極

B．鉛酸蓄電池是一種常見的二次電池

C．電解飽和食鹽水制燒堿的裝置中用隔膜把電解槽分成陽極區和陰極區

D．電解熔融的氯化鎂制取金屬鎂，用鐵作陽極

【答案】D

【解析】A．在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極，電極反應式為Zn-2e-=Zn2+，鍍件作陰極，電極反應式為

Zn2++2e-=Zn，符合實際，故A不符合；

B．鉛酸蓄電池是一種常見的二次電池，符合實際，故B不符合；

．電解飽和食鹽水制燒堿時，陽極反應式為--，陰極反應式為--，氯氣

C2Cl-2e=Cl22H2O+2e=H2+2OH

能與陰極生成的OH-反應，為得到NaOH，應用陽離子交換膜把電解槽分成陽極區和陰極區，鈉離子通過陽

離子交換膜移向陰極，在陰極得到燒堿，符合實際，故C不符合；

D．電解熔融的氯化鎂制取金屬鎂，用惰性電極作陽極，在制得金屬鎂的同時，也可得到副產物氯氣，而不

消耗鐵，故不用鐵作陽極，不符合實際，故D符合；

故選D。

2．如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈紅色，下列說法錯誤的個數是

2

①X是負極，Y是正極

②若用右側裝置(電解液改為CuSO4溶液)在鑰匙上鍍銅，則將鑰匙放在b處

③CuSO4溶液的酸性先增強，當銅電極有氣泡產生時，此后一段時間酸性會繼續增強

④若用右側裝置(電解液改為CuSO4溶液)精煉粗銅時，則將粗銅放在b處

A．1個B．2個C．3個D．4個

【答案】B

【解析】a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈紅色，則b極上水放電得到電子發生還原

反應生成氫氣和氫氧根離子，b為陰極，與之相連的Y為負極，則a為陽極、X為正極、Pt極為陽極、Cu

為陰極；

①由分析可知，X是正極，Y是負極，錯誤；

②若用右側裝置(電解液改為CuSO4溶液)在鑰匙上鍍銅，則鍍件鑰匙應該作為陰極，故放在b處，正確；

③CuSO4溶液開始電解生成銅單質和氫離子，溶液酸性先增強；當銅電極有氣泡產生時，此時本質為電解

水，使得生成硫酸濃度變大，此后一段時間酸性會繼續增強，正確；

④若用右側裝置(電解液改為CuSO4溶液)精煉粗銅時，則將粗銅放在陽極a處，錯誤；

故選B。

3．下列與金屬銅相關的敘述正確的是

A．在鍍件上鍍銅時，可用銅做陽極B．用銅做電極的原電池中，銅電極一定做正極

C．用電解法精煉銅時，用純銅做陽極D．電解CuCl2飽和溶液時，用銅做陽極

【答案】A

【解析】A．在鍍件上鍍銅時，銅做陽極在電極上發生氧化反應補充溶液中的銅離子，A正確；

B．用銅做電極的原電池中，銅與鋅做電極，硫酸銅做電解液，銅做正極，銅與銀做電極，硝酸銀做電解液，

銅做負極，B錯誤；

C．用電解法精煉銅時，用粗銅做陽極，純銅做陰極，C錯誤；

3

D．電解CuCl2飽和溶液時，不能用銅做陽極，若用銅做陽極，銅會發生氧化反應，失去電子形成銅離子，D

錯誤；

故答案為A。

4．下列電化學裝置完全正確的是

A．裝置甲防止鐵被腐蝕B．裝置乙鐵件上鍍銀

C．裝置丙粗銅精煉D．裝置丁銅鋅原電池

【答案】A

【解析】A．圖甲防止鐵被腐蝕，該方法是外加電流的陰極保護法，要保護的金屬作電解池的陰極，故A正

確；

B．圖乙鐵件鍍銀，鍍件(Fe)作陰極，鍍層金屬(Ag)做陽極，故B錯誤；

C．圖丙粗銅精煉，粗銅應該作陽極，純銅作陰極，故C錯誤；

D．圖丁銅鋅原電池，鋅電極下面應該是硫酸鋅溶液，銅電極下面應該是硫酸銅溶液，故D錯誤；

綜上所述，答案為A。

5．下列有關實驗裝置的說法正確的是

A．用圖甲裝置可測定NaOH溶液的濃度

B．用圖乙裝置可探究溫度對2NO2N2O4平衡體系的影響

C．用圖丙裝置可制得消毒劑NaClO同時減少Cl2的逸出

D．用圖丁裝置可驗證鐵釘發生了析氫腐蝕

【答案】B

【解析】A．用圖甲裝置HCl應使用酸式滴定管，故A錯誤；

B．用圖乙裝置可探究溫度對2NO2N2O4平衡體系的影響，根據左側顏色加深，由于該反應是放熱反

應，升高溫度，平衡逆向移動，故B正確；

C．用圖丙裝置可制得消毒劑NaClO同時減少Cl2的逸出，則下端應該生成氯氣，上端應該生成NaOH溶液，

4

則下端為陽極，上端為陰極，故C錯誤；

D．用圖丁裝置，鐵釘浸有食鹽水的綿團，該溶液為中性溶液，只能驗證鐵釘發生了吸氧腐蝕，故D錯誤。

綜上所述，答案為B。

6．如圖是某課題組設計的一種利用電解原理制取H2O2并用來處理工業廢氨水的裝置。為了不影響H2O2的

產量，需向廢氨水中加入適量硝酸調節溶液的pH約為5。下列說法正確的是（）

-+

A．陰極的電極反應式為2H2O-4e=4H+O2↑

+-

B．陽極的電極反應式為O2+2H+2e=H2O2

C．處理廢氨水的過程中所發生的反應為3H2O2+2NH3?H2O=8H2O+N2↑

D．工作過程中陽極附近溶液的pH逐漸增大

【答案】C

【解析】．根據題給裝置圖可知，陰極的電極反應式為，故項錯誤；

AO22H2eH2O2A

．根據題給裝置圖可知，陽極的電極反應式為，故項錯誤；

B2H2O4e4HO2B

C．根據題圖可知，H2O2可將NH3H2O氧化為N2，C項正確；

D．根據電極反應式可知，工作過程中陽極上生成氫離子，所以陽極附近溶液的pH逐漸減小，D項錯誤；

故選C。

03探究提升

?環節一電解飽和食鹽水

【情境材料】

探究電解氯化鈉溶液

實驗裝置：

實驗操作：在U形管中裝入飽和食鹽水，滴入幾滴酚酞試液，用石墨棒作陽極，鐵棒作陰極。把濕潤的碘

5

化鉀淀粉試紙放在陽極附近。接通直流電源后，觀察U形管內產生的現象及試紙顏色的變化。

實驗現象：電流表的指針發生偏轉，U形管內陰極區溶液變紅且有無色無味的氣體產生，陽極放出有刺激

性氣味的黃綠色氣體，濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍。

【問題探究】

1．電解液中存在的離子有哪些？通電后離子移動的方向如何？分別在兩極上放電的離子是什么？

2．電解時兩極得到的產物分別是什么？寫出電極反應式和總的電解化學方程式。

3．電解一段時間后，得到的混合液能使紅色布條褪色的原因是什么？用上述電解法制得的NaOH純凈嗎？

4．工業制取燒堿時，如何避免Cl2與NaOH溶液反應，從而提高NaOH的純度？如何充分利用兩極產生的

氣體，變廢為寶？

【答案】

1．電解液中存在的離子是Na＋、H＋、Cl－、OH－；通電后，U形管中的Cl－、OH－移向陽極，依據放電順序：

Cl－>OH－可知，Cl－在陽極上先放電，Na＋、H＋移向陰極，依據放電順序：H＋>Na＋可知，H＋在陰極上先放

電。

－－

2．陽極產物是Cl2，電極反應式為2Cl－2e===Cl2↑，陰極產物是H2和NaOH，電極反應式為2H2O＋2e

－－電解

===H2↑＋2OH；總反應式：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

3．電解飽和食鹽水時陰極區生成NaOH，陽極區生成Cl2，二者發生反應：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋

H2O，NaClO具有漂白性，故能使有色布條褪色。用上述方法制得的NaOH溶液中混有NaCl和NaClO，純

度較低。

4．工業用離子交換膜電解槽來制燒堿，陽離子交換膜把電解池分成陽極室和陰極室，從而避免了Cl2與NaOH

溶液的接觸反應，提高了NaOH的純度。電解時兩極產生H2和Cl2，可以使二者發生反應生成HCl，得到

鹽酸副產品。

要點歸納

氯堿工業實際生產中，電解精制后的飽和食鹽水制取燒堿、氫氣和氯氣的裝置是離子交換膜電解槽，圖示

如下：

＋－

(1)使用的離子交換膜是陽離子交換膜，它只允許陽離子(如Na)通過，能阻止陰離子(如Cl)及分子(如Cl2)

通過，這樣既避免了Cl2與H2混合光照下發生爆炸，又防止了Cl2與NaOH溶液的反應。

(2)兩極室放入的原料：陽極室是精制后的飽和食鹽水；陰極室是稀的NaOH溶液。

(3)食鹽水必須精制的原因是防止食鹽中的雜質離子(如Ca2＋、Mg2＋等)與OH－反應生成沉淀而堵塞交換膜，

導致無法制得燒堿。

6

－

2＋2＋2

精制食鹽水的方法(除去食鹽中的Ca、Mg、SO4)

除上述操作順序外，還可以是②→①→③→④或①→③(去掉過濾)→②(增加過濾)→④。

典例精講

【例1】（2023秋·浙江溫州·高二統考期末）如圖為氯堿工業的簡易裝置示意圖，其中兩電極均為惰性電極。

下列說法正確的是

A．A室中的電極反應為：2H2O4eO24H

B．若電路中通過0.2mol電子，理論上可在b處得到1.12L氣體(標準狀況)

C．電解過程中Na由A室移向B室

D．a出口的物質為NaOH，b出口為H2

【答案】C

【解析】根據圖示可知，A室為陽極室，陽極室內電極上氯離子失電子生成氯氣，B室為陰極室，陰極室內

電極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子。

--

A．A室中氯離子失電子生成氯氣，則電極反應為2Cl-2e=Cl2↑，A錯誤；

--

B．陰極上電極反應為2H2O+2e=2OH+H2↑，通過0.2mol電子，生成0.1mol氫氣即2.24L(標準狀況)，B錯

誤；

C．電解過程中電解質溶液中的陽離子向陰極移動，則電解過程中鈉離子由A室向B室移動，C正確；

D．A室內氯離子失電子生成氯氣，沒有氫氧化鈉生成，a出口的物質為稀鹽水，b出口為H2，D錯誤；

故答案選C。

7

【例2】（2023春·廣東·高二校聯考階段練習）氯堿工業是高耗能產業，一種將電解池與燃料電池相組合的

新工藝，節能超過30%，在此工藝中，物料傳輸和轉化關系如圖所示(電極均為石墨電極)，下列說法錯誤的

是

A．A池中Na通過交換膜向乙電極移動

B．若兩池中所用離子膜類型相同，則a%>b%

C．A池中每生成1molH2，B池中會消耗標準狀況下11.2LO2

D．B池中丁電極上的反應為O24e2H2O4OH

【答案】B

【解析】A是電解池，甲電極通入飽和NaCl溶液，出來的是稀NaCl溶液，則甲為陽極，電極反應式為

----

2Cl-2e=Cl2，乙為陰極，電極反應式為2H2O+2e=H2+2OH，鈉離子通過陽離子交換膜向乙電極移動，陰

極生成NaOH，X是氯氣、Y是氫氣。B是氫氧燃料電池，丙電極通入氫氣、丁電極通入空氣，則丙作燃料

----

電池負極，電極反應式為H2-2e+2OH=2H2O；丁作正極，電極反應式為O2+4e+2H2O=4OH。

A．根據分析，A是電解池，甲為陽極，乙為陰極，Na+通過交換膜向乙電極移動，A正確；

B．若兩池中所用離子膜類型相同，則燃料電池中與電解池一樣，其離子膜為陽離子交換膜，在B中丁作正

--

極，電極反應式為O2+4e+2H2O=4OH，鈉離子通過陽離子交換膜向丁電極移動，丁電極生成NaOH，則a%<b%，

B錯誤；

-

C．根據轉移電子守恒可得關系式2H2~O2~4e，則A池中每生成1molH2，B池中會消耗0.5molO2，其在標

準狀況下的體積為11.2L，C正確；

--

D．根據分析，B池中丁作正極，電極反應式為O2+4e+2H2O=4OH，D正確；

故選B。

?環節二電鍍、精煉銅、電冶金

【情境材料】

Ⅰ．模擬電解原理在化工生產中的應用，實驗裝置如圖所示，裝置閉合電鍵K時，電流表的指針將發生偏

轉。

8

Ⅱ．某些化合物的類型與熔點如下表所示：

化合物NaClNa2OMgOMgCl2Al2O3AlCl3

離子離子離子離子離子共價

類型

化合物化合物化合物化合物化合物化合物

熔點/℃804127528007142050191

【問題探究】

1．哪個裝置是原電池？哪個裝置是電解池？

2．a、b、c、d電極名稱分別是什么？

3．若模擬氯堿工業生產燒堿、氯氣和氫氣，如何選用電極材料和電解質溶液？

4．若模擬電鍍生產，在鐵件上鍍一層金屬銀，如何選用電極材料和電解質溶液？電極反應式如何書寫？

5．若模擬電解精煉銅，如何選用電極材料和電解質溶液？

6．工業上制取鈉時，用電解熔融NaCl而不用電解NaCl溶液或熔融Na2O方法的原因是什么？寫出電解總

反應式。

7．工業上制鎂時，用電解熔融MgCl2而不用電解熔融MgO的方法的原因是什么？寫出電解總反應式。

8．工業上制鋁時，用電解熔融Al2O3還是AlCl3？其原因是什么？電解時為什么要加入冰晶石(Na3AlF6)？寫

出電解的總反應式。

【答案】

1．甲、乙構成原電池，丙是電解池。

2．a是負極，b是正極，c是陽極，d是陰極。

3．c電極用Pt或石墨，d電極用鐵絲(導體均可)，X溶液為飽和食鹽水。

－＋＋－

4．c電極用Ag，d電極用Fe，X溶液為AgNO3溶液；陽極：Ag－e===Ag，陰極：Ag＋e===Ag。

5．c電極用粗銅，d電極用純銅，X溶液為CuSO4溶液。

6．電解NaCl溶液得到的是NaOH而不是Na；在空氣中加熱Na2O，Na2O能與O2反應生成Na2O2，且Na2O

的熔點高，熔融時消耗更多的能源。

電解

電解總反應式：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑。

7．MgO的熔點比MgCl2高很多，熔融時耗費更多的能源，增加生產成本；電解總反應式：MgCl2(熔

電解

融)=====Mg＋Cl2↑。

8．工業上制鋁是用電解熔融Al2O3的方法，不用電解熔融AlCl3的原因是AlCl3是共價化合物，熔融狀態下

9

不導電。電解時加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔化溫度，節約能源；電解總反應式：2Al2O3(熔

電解

融)=====4Al＋3O2↑。

要點歸納

1．電鍍銅與精煉銅的比較

電鍍銅精煉銅

能量轉變電能轉化為化學能電能轉化為化學能

陽極材料純銅粗銅(含鋅、銀、金等雜質)

陰極材料鍍件純銅

Zn－2e－===Zn2＋、

陽極反應Cu－2e－===Cu2＋

Cu－2e－===Cu2＋等

陰極反應Cu2＋＋2e－===CuCu2＋＋2e－===Cu

電解質溶液及其變化硫酸銅溶液保持不變反應后硫酸銅溶液中混有Zn2＋等，Cu2＋濃度減小

2．原電池、電解池、電鍍池的判斷方法

(1)若裝置中無外加電源，則該裝置可能為原電池，然后根據原電池的構成條件進行分析判斷。

(2)若有外接直流電源，兩極插入電解質溶液中，則可能是電解池或電鍍池；當陰極為金屬，陽極亦為金屬

且與電解質溶液中的金屬陽離子屬同種元素時，則為電鍍池。

(3)若多個單池相互串聯，又有外接直流電源時，則與直流電源相連接的為電解池或電鍍池。若無外接直流

電源時，較活潑的金屬電極為原電池的負極(電子輸出極)，有關裝置為原電池，其余為電鍍池或電解池。

3．電冶金

電冶金：由于電解是最強有力的氧化還原手段，所以電解法是冶煉金屬的一種重要方法。本方法適用于一

些活潑金屬單質的制取，如冶煉鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬。

4．電解法制取活潑金屬

(1)電解熔融的氯化鈉制取金屬鈉

－－

陽極：2Cl－2e===Cl2↑

陰極：2Na＋＋2e－===2Na

電解

總反應：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑

裝置如圖所示：

10

(2)電解熔融MgCl2制取金屬Mg

陰極：Mg2＋＋2e－===Mg

－－

陽極：2Cl－2e===Cl2↑

電解

總反應：MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

(3)電解熔融Al2O3制取金屬Al

陰極：4Al3＋＋12e－===4Al

2－－

陽極：6O－12e===3O2↑

電解

總反應：2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑

(1)電鍍特點：“一多、一少、一不變”。一多是指陰極上有鍍層金屬沉積，一少是指陽極上有鍍層金屬溶

解，一不變是指電解質溶液的濃度不變。

(2)由于在陽極上溶解的金屬有Fe、Zn、Ni、Cu等，而在陰極上只有Cu析出，根據得失電子守恒可知，

陽極產生的銅離子數目和陰極得電子變成銅單質的銅離子數目不相等，所以電解液中Cu2＋的濃度減小。

典例精講

【例3】（2023春·上海崇明·高二上海市崇明中學校考期末）若在銅片上鍍銀，下列敘述正確的是

①將銅片接在電源的正極上

②將銀片接在電源的正極上

③在銅片上發生的反應是Ag＋＋e-=Ag

--

④在銀片上發生的反應是4OH-4e=O2↑＋2H2O

⑤需用硫酸銅溶液為電鍍液

⑥需用硝酸銀溶液為電鍍液

A．①③⑥B．②③⑥C．①④⑤D．②③④⑥

【答案】B

【解析】根據電鍍原理，若在銅片上鍍銀，銅做電解池的陰極與電源負極相連，電解質溶液中的銀離子得

到電子發生還原反應生成銀，電極反應式為Ag++e-=Ag；銀做電解池的陽極和電源正極相連，銀失電子發生

氧化反應生成銀離子，電極反應式為Ag-e-=Ag+；電解質溶液為硝酸銀溶液。

11

①將銅片接在電源的負極上，故①錯誤；

②銀做電解池的陽極，與電源正極相連，故②正確；

③在銅片上，電解質溶液中的Ag+得到電子發生還原反應生成Ag，電極反應式為Ag++e-=Ag，故③正確；

④在銀片上，Ag失電子發生氧化反應生成Ag+，電極反應式為Ag-e-=Ag+，故④錯誤；

⑤用含有鍍層金屬的鹽溶液作電解質溶液，不能選用硫酸銅溶液為電鍍液，故⑤錯誤；

⑥用含有鍍層金屬的鹽溶液作電解質溶液，可以選用硝酸銀溶液為電鍍液，故⑥正確；

綜上所述，正確的有②③⑥；故選B。

【例4】（2023秋·廣東廣州·高二統考期末）電解法將粗Cu(含Zn、Fe、Ag、Pt等雜質)精煉純Cu的裝置圖如

下所示，下列敘述中錯誤的是

A．a是粗Cu，作陽極，發生氧化反應

B．電解時，b極上的電極反應為Cu22e=Cu

C．電解時，外電路每通過0.2mol電子，陽極上減小的Cu為6.4g

D．電解后，電解槽底部的陽極泥中含有少量Ag、Pt等金屬

【答案】C

【解析】A．電解精煉粗銅時，粗銅作陽極、純銅作陰極，即a是粗Cu，作陽極，發生氧化反應，A正確；

B．精銅連接電源的負極，陰極發生還原反應，b極上的電極反應為：Cu2++2e-=Cu，B正確；

C．粗銅作陽極，陽極連接原電池正極，銅、鐵、鋅等失電子發生氧化反應，陽極反應式為：Cu-2e-=Cu2+，

Fe-2e-=Fe2+，Zn-2e-=Zn2+，故電解時，外電路每通過0.2mol電子，陽極上減小的Cu的質量小于6.4g，C錯

誤；

D．電解后，電解槽底部會形成含有少量Ag、Pt等金屬的陽極泥，D正確；

故答案為：C。

?環節三電解的相關計算

【情境材料】

－1－1

在如圖裝置中，甲燒杯中盛有100mL0.50mol·LAgNO3溶液，乙燒杯中盛有100mL0.25mol·LCuCl2

溶液，A、B、C、D均為質量相同的石墨電極，如果電解一段時間后，發現A極比C極重1.9g。

12

【問題探究】

1．發現A極比C極重，說明A極和C極上分別析出什么物質？說明電源E為正極還是負極？

2．A極比C極重1.9g，則A極上析出單質的質量為多少？C極上析出單質的質量為多少？

3．寫出B極的電極反應式；計算B極析出氣體的體積是多少(標準狀況)?

【答案】

1．A極比C極重，說明A極上有Ag析出，說明電源E是負極，則C極為陰極，C極上有銅析出。

xx

2．設A極析出的Ag為xmol，則對應析出的銅為mol(電子守恒)，即得108x－64×＝1.9，解得x＝0.025，

22

則析出Ag的質量為2.7g，析出銅的質量為0.8g。

－－

3．B極的電極反應式：4OH－4e===O2↑＋2H2O；根據2中分析可知，該過程轉移0.025mol電子，則B

－10.025

極生成O2的體積V＝22.4L·mol×mol＝0.14L。

4

要點歸納

1．計算方法

有關電解的計算通常是求電解后某產物的質量、氣體的體積、某元素的化合價、元素的相對原子質量、溶

液的pH及物質的量濃度等。不論哪種計算，均可概括為下列三種方法：

用于串聯電路，通過陰、陽兩極的電量相同等類型的計算，其依據是電路中轉移的

電子守恒計算

電子數相等

總反應式計算先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列比例式計算

關系式計算根據得失電子守恒關系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需要的關系式

2．等量關系

(1)電解池中陽極失去的電子總數＝陰極得到的電子總數。

(2)當電流通過一個或多個串聯的電解池時，它們皆處于同一閉合電路中，所以各池的電流強度相等，同一

時間內通過的電子的物質的量相等。

(3)常見電化學計算的對應關系：

1＋－

H2～Cl2～O2～Cu～2Ag～2H～2OH。

2

如電解池中析出氣體時，在同溫同壓下析出各氣體的物質的量之比為n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)＝1∶1∶0.5。

13

(1)電解混合溶液時要注意電解的階段性，電極反應式和總電池反應式，電解產物與轉移電子數之間的關系

式是電化學計算的主要依據。

(2)當電流通過一個或多個串聯的電解池時，它們均處于同一閉合電路中，所以同一時間內通過的電子的物

質的量相等。

典例精講

【例5】（2023春·湖南懷化·高二統考期末）碳中和是一場影響廣泛而深刻的綠色工業革命，用可再生能源

電還原銅粉CO2時，采用高濃度的K抑制酸性電解液中的析氫反應來提高多碳產物(乙醇等)的生成率，裝

置如圖所示。下列說法正確的是

A．電解過程中，右極區溶液中氫離子濃度逐漸減小

B．圖中能量轉換過程為太陽能→化學能→電能

C．IrOx-Ti電極發生的反應為2H2eH2

D．當生成1molC2H5OH時，理論上右極區質量減少108g

【答案】D

【解析】硅電池在光照條件下將光能轉化為電能，左側電極上CO2得電子生成乙醇，因此左側銅電極作陰

-

極；右側IrOx-Ti電極作陽極，溶液中OH失電子生成氧氣。

-+

A．由以上分析可知右極區為陽極，電極反應為：2H2O-4e=O24H，氫離子濃度逐漸增大，故A錯誤；

B．圖中能量轉換過程為太陽能→電能→化學能，故B錯誤；

-+

C．IrOx-Ti電極作陽極，電極反應為：2H2O-4e=O24H，故C錯誤；

D．生成乙醇的電極反應為：2CO2+12H+12e=C2H5OH+3H2O；生成1molC2H5OH時，電路中轉移12mol

電子，則右側電極上消耗6molH2O，水放電生成氧氣逸出，生成的氫離子透過離子交換膜進入左側，則右

側質量減少108g，故D正確；

故選：D。

【例6】（2023春·四川成都·高二四川省成都市新都一中校聯考期中）用惰性電極電解1LCuCl2和NaCl的混

合溶液，其中c(Cl?)為5.0mol·L?1，一段時間后兩極均收集到標準狀況下67.2L的氣體。下列說法錯誤的是

A．原溶液中c(Na+)為4mol·L?1

B．電解過程共轉移7mol電子

14

C．電解過程陰極共析出32g銅

D．加入CuCl2和HCl即可復原電解質溶液

【答案】D

??1-

【解析】用惰性電極電解1LCuCl2和NaCl的混合溶液，其中c(Cl)為5.0mol·L，Cl物質的量為5mol，陽極

---

先發生的電極反應為2Cl-2e=Cl2↑，Cl完全反應生成2.5molCl2(標準狀況下的體積為56L)，陽極接著發生的

-+2+-

電極反應為2H2O-4e=O2↑+4H，此過程產生O2的體積為67.2L-56L=11.2L；陰極依次發生的反應為Cu+2e=Cu、

--

2H2O+2e=H2↑+2OH。

A．陽極收集到3mol氣體，n(Cl?)=5.0mol，完全反應生成2.5mol氯氣，轉移電子數為5mol；說明還生成了

0.5mol氧氣；轉移電子數為2mol；總電子轉移數為7mol；陰極也收集到3mol氫氣，轉移電子數為6mol，

說明Cu2+得到了1mol電子，n(Cu2+)=0.5mol；n(Cl?)=5.0mol，根據電荷守恒可知n(Na+)=4.0mol，原溶液中

c(Na+)為4mol·L?1；故A正確；

B．根據A項計算，電解過程共轉移7mol電子，故B正確；

C．根據A項計算，n(Cu2+)=0.5mol，所以電解過程陰極共析出32g銅；故C正確；

D．復原電解質溶液需加入CuCl2、HCl和H2O；故D錯誤；

故答案選D。

04課堂總結

05強化訓練探究

提升

一、單選題

1．（2023秋·天津和平·高二天津一中校考期末）有關電化學知識的描述正確的是

A．反應Cu+H2SO4═CuSO4+H2↑可設計成原電池實現

+

B．利用Cu+2FeCl3═CuCl2+2FeCl2，可設計如圖所示原電池裝置，鹽橋內K向FeCl3溶液移動

15

C．氯化鋁是一種電解質，可用于電解法熔融態氯化鋁制金屬鋁

D．在鐵制品上鍍銀時，鐵制品與電源正極相連

【答案】B

【解析】A．反應Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑為非自發進行的氧化還原反應，不可設計成原電池，A錯誤；

+

B．利用Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，可設計如圖所示原電池裝置，Cu失電子作負極，C作正極，鹽橋內K向

FeCl3溶液移動，B正確；

C．熔融態氯化鋁中不存在自由移動的離子，電解熔融態氧化鋁制金屬鋁，C錯誤；

D．在鐵制品上鍍銀時，鐵制品做陰極，與電源負極相連，D錯誤；

故答案為：B。

2．（2023秋·江蘇常州·高二常州市第一中學校考期末）下列指定反應的離子方程式正確的是

通電

A．電解氯化鎂溶液：2Cl2H2O2OHH2Cl2

通電

B．用銅做電極電解NaCl溶液：2Cl2H2OH2Cl22OH

通電

C．用惰性電極電解NaCl溶液：2Cl2HCl2H2

通電

32

D．電解熔融氧化鋁時反應的離子方程式：4Al6O4Al3O2

【答案】D

通電

2+

【解析】A．電解氯化鎂溶液的離子反應為Mg2Cl2H2OMg(OH)2H2Cl2，A錯誤；

B．銅作陽極時，銅失電子變成Cu2+，Cl-不參與反應，B錯誤；

通電

C．用惰性電極電解NaCl溶液的離子方程式：2Cl2H2OH2Cl22OH，C錯誤；

D．氧化鋁在熔融條件下，能電離成自由移動的離子，則電解熔融氧化鋁時反應的離子方程式為

通電

32

4Al6O4Al3O2，D正確；

故選D。

3．（2023春·云南昆明·高二云南省昆明市第十四中學校考階段練習）NA表示阿伏加德羅常數的值。下列敘

述正確的是

18

A．1.8gH2O中所含電子數目為NA

-1+

B．2L0.05mol·L乙酸溶液中H數目小于0.1NA

C．4.6gNO2與N2O4混合氣體中氮原子數為0.5NA

D．用石墨作電極電解飽和食鹽水時，若陰極得到2NA個電子，則陽極產生22.4L氣體

16

【答案】B

18181.8g

【解析】A．1個H2O分子含10個電子，1.8gH2O的物質的量為0.09mol，所含電子數目為

20g·mol1

0.9NA，A錯誤；

+

B．乙酸為弱酸，溶液中不能完全電離，則1mol乙酸溶液中H數目小于0.1NA，B正確；

C．NO2與N2O4的最簡式均為NO2，4.6g該混合氣體可看成只由NO2組成，所含N原子數為

4.6g1

NAmol0.1NA，C錯誤；

46g·mol1

D．未指出氣體所處狀態，無法計算氣體的體積，D錯誤；

故選B。

4．（2023春·上海閔行·高二上海市七寶中學校考開學考試）19世紀以后，科學家通過電解飽和食鹽水制取

氯氣并實現了工業化生產，關于電解飽和食鹽水的說法不正確的是

A．通過電解飽和食鹽水可以制備氯氣、氫氣和燒堿

B．陽極產生的氣體是氫氣

--

C．陰極的電極反應式為：2H2O+2e=H2↑+2OH

D．陽極發生的是氧化反應

【答案】B

-+

【解析】A．通過電解飽和食鹽水，在陽極上Cl失去電子被氧化產生Cl2；在陰極上水電離產生的H得到電

子被還原產生H2，同時在陰極附近溶液中產生NaOH，故可以制備氯氣、氫氣和燒堿，A正確；

-

B．電解飽和NaCl溶液時，在陽極上Cl失去電子被氧化產生Cl2，故陽極產生的氣體是氯氣，B錯誤；

+--

C．在電解時，在陰極上水電離產生的H得到電子被還原產生H2，故陰極的電極反應式為：2H2O+2e=H2↑+2OH，

C正確；

D．在陽極上溶液中NaCl電離產生的Cl-失去電子，發生的是氧化反應，D正確；

故合理選項是B。

5．（2022秋·河南漯河·高二統考期末）下列裝置或操作能完成對應實驗且能達到實驗目的的是

A．裝置甲蒸干氯化鎂溶液，制無水氯化鎂B．裝置乙測“84”消毒液的pH

C．裝置丙驗證AgCl和AgI的Ksp大小D．裝置丁電鍍銅

【答案】C

17

【解析】A．鎂離子容易水解，直接蒸干氯化鎂溶液，鎂離子會水解生成氫氧化鎂，分解后得到的是氧化鎂，

A錯誤；

B．“84”消毒液中的次氯酸鈉會與空氣中的二氧化碳反應生成次氯酸，次氯酸具有強氧化性，會將pH試紙

漂白，B錯誤；

C．白色沉淀轉化為黃色沉淀，說明氯化銀轉化成為碘化銀，也就是碘化銀更難溶，可以比較出二者的Ksp

大小，C正確；

D．在鐵上鍍銅，鐵應該做陰極，銅做陽極，D錯誤；

故選C。

6．（2023秋·廣西桂林·高二統考期末）利用如圖所示裝置模擬電解在工業生產的應用，下列說法正確的是

A．若要在鐵片上鍍銅，Z為FeSO4溶液

B．若要在鐵片上鍍銅，X、Y分別為純銅和鐵片

C．若Z是飽和NaCl溶液，電解一段時間后，Y電極析出少量的Na

D．若Z是飽和NaCl溶液，X電極首先發生的電極反應式是：4OH4e2H2OO2

【答案】B

【解析】A．若要在鐵片上鍍銅，應該使Fe片與電源負極連接作陰極；銅片與電源正極連接作作陽極，Z為

CuSO4溶液，A錯誤；

B．若要在鐵片上鍍銅，則陽極X為Cu，陰極Y為鐵片，B正確；

++

C．若Z是飽和NaCl溶液，由于離子的放電能力：H＞Na，所以電解時陰極Y上會產生H2，故電解一段時

間后，Y電極不會析出金屬Na，C錯誤；

---

D．若Z是飽和NaCl溶液，由于離子放電順序：Cl＞OH，陽極X電極首先是Cl放電產生Cl2，故陽極X發

--

生的電極反應式是2Cl-2e=Cl2↑，D錯誤；

故合理選項是B。

7．（2023春·江蘇徐州·高二統考期末）銅是人類祖先最早應用的金屬，隨著科學技術的發展不斷開發出新的

用途，如制印刷電路板等。目前工業上生產銅的主要方法為火法冶煉銅，部分工業流程如下。

18

下列化學方程式或離子方程式書寫正確的是

A．制印刷電路板：Fe3CuFeCu2

B．電解精煉銅陽極電極反應式：Cu22eCu

高溫

C．生產粗銅時發生的化學反應可能有：Cu2S2CuO4CuSO2

．青銅器產生銅綠的過程：

D2Cu3H2OCO2Cu2OH2CO32H2

【答案】C

【解析】A．制印刷電路板時Cu與Fe3+反應生成Cu2+和Fe2+，離子方程式為2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，A項錯誤；

B．電解精煉銅時粗銅為陽極，粗銅中比Cu活潑的金屬如Fe等先失電子發生氧化反應、后Cu失電子發生

氧化反應，即陽極反應式為Fe-2e-=Fe2+等、Cu-2e-=Cu2+(主要)，精銅為陰極，陰極電極反應式為Cu2++2e-=Cu，

B項錯誤；

C．生產粗銅時，Cu2S與O2高溫反應可生成CuO和SO2，CuO可能與未反應的Cu2S高溫反應生成Cu和SO2，

高溫

可能反應為Cu2S+2CuO4Cu+SO2↑，C項正確；

D．在金屬活動性順序表中Cu處在H的后面，青銅器不可能發生析氫腐蝕，青銅器發生吸氧腐蝕，青銅器

生產銅綠的過程：2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3，D項錯誤；

答案選C。

8．（2023春·四川綿陽·高二四川省綿陽南山中學校考期中）下列電化學裝置完全正確的是

A．防止鐵被腐蝕B．鐵件上鍍銀

C．粗銅精煉D．銅鋅原電池

A．AB．BC．CD．D

【答案】A

【解析】A．該電解池裝置中，鐵作為陰極，被保護，A正確；

19

B．鐵件上鍍銀，應該將銀放在陽極，發生反應：Ag-e-=Ag+，鐵放在陰極，發生反應：Ag+e-=Ag，生成

的銀單質附著在鐵上，B錯誤；

C．電解精煉銅，是將粗銅放在陽極，發生反應：Cu-2e-=Cu2,純銅放在陰極，發生反應：Cu2++2e-=Cu，C

錯誤；

D．銅鋅原電池中，鋅電極應該置于ZnSO4溶液中，銅電極置于CuSO4溶液中，D錯誤；

故選A。

9．（2023春·河南·高二校聯考階段練習）利用光伏電池電解處理含銅污水，回收銅單質并制備較高濃度硫酸，

裝置如圖所示。下列說法錯誤的是

A．電解時，應將P電極與惰性電極相連

B．b膜是陰離子交換膜

C．電解裝置工作一段時間后，Ⅰ區溶液中Na2SO4的濃度不變

D．每生成1.6g氣體X，理論上有0.2molH從Ⅰ區經a膜移向Ⅱ區

【答案】C

【解析】光伏電池為原電池，電池的陽離子向