1．在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O－CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。
下列说法不正确的是（ D ）
A．X是电源的负极
B．阴极的电极反应式是H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－
C．总反应可表示为H2O＋CO2
H2＋CO＋O2
D．阴阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1
解析根据图示，X极产物为H2和CO，是H2O与CO2的还原产物，可判断在X极上发生还原反应，由此判断X为电源的负极，A项正确；根据题意，电解质为固体金属氧化物，可以传导O2－，故在阴极上发生的反应为H2O＋2e－===H2＋O2－，CO2＋2e－===CO＋O2－，B项正确；根据电极产物及阴极发生的电极反应可知，该反应的总反应方程式为H2O＋CO2
H2＋CO＋O2，C项正确；根据电解总反应方程式可知，阴阳两极生成的气体的物质的量之比为2∶1，D项错误。
2．（2016·北京卷）用石墨电极完成下列电解实验。
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是（ B ）
A．a、d处：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．b处：
2Cl－－2e－===Cl2↑
C．c处发生了反应：
Fe－2e－===Fe2＋
D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
解析 根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两处都为电解池的阴极，发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A项正确；b处变红，局部褪色，说明b为电解池的阳极，2Cl－－2e－===Cl2↑，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：
Cl2＋H2O===HCl＋HClO，HCl溶液显酸性，HClO具有漂白性，B项不正确；c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，C项正确；实验一中a、c形成电解池，d、b形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，m、n是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子得到电子生成单质铜，D项正确。
3．利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。
LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。
利用如图所示装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。
B极区电解液为__LiOH__溶液（填化学式），阳极电极反应式为__2Cl－－2e－===Cl2↑__，电解过程中Li＋向__B__电极迁移（填“A”或“B”）。
解析 根据电解装置图，B极区产生H2，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，所以B极区电解液应为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极应为阳极。
阳极区电解液应为LiCl溶液，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。
电解过程中Li＋向阴极（B电极）迁移。
考点二 电解原理的应用及有关电化学的计算
1．氯碱工业——电解饱和食盐水
（1）概念：
用电解饱和NaCl溶液的方法来制取__NaOH__、__H2__和__Cl2__，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为__氯碱工业__。
（2）电极反应
阳极：
__2Cl－－2e－===Cl2↑__（反应类型：
__氧化反应__）。
阴极：
__2H＋＋2e－===H2↑__（反应类型：
__还原反应__）。
总反应方程式：
__2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑__。
离子方程式：
__2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑__。
（3）阳离子交换膜的作用：
__阳离子交换膜只允许Na＋通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量__。
2．电镀和电解精炼铜
电镀
电解精炼铜
概念
电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法
运用电解的方法将粗铜提炼为纯铜
主要目的
使金属增强抗腐蚀能力、增大表面硬度等
将粗铜提炼为纯铜
示意图
构成条件
阳极
__镀层__金属
__粗铜__
阴极
__待镀__金属
__纯铜__
电解质
含__镀层__金属阳离子
CuSO4溶液
电极反应
（以铁上镀
铜为例）
阳极
__Cu－2e－===Cu2＋__
Zn－2e－===Zn2＋，比铜活泼的金属杂质以__阳离子__形式残留在溶液中；Cu－2e－===Cu2＋，比铜不活泼的金属杂质形成__阳极泥__
阴极
__Cu2＋＋2e－===Cu__
__Cu2＋＋2e－===Cu__
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的浓度__基本不变__
CuSO4溶液的浓度__减小__
3．冶炼金属
（1）原理：
利用电解原理使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。
（2）适用范围：
制取活泼金属单质，如电解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al，化学方程式分别为__2NaCl（熔融）
2Na＋Cl2↑__，__MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑__，__2Al2O3（熔融）
4Al＋3O2↑__。
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。
（1）用惰性电极电解饱和食盐水，实验停止后要想使溶液复原需加入适量盐酸。
（ × ）
（2）电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室。
（ × ）
（3）若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极。
（ √ ）
（4）电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小。
（ √ ）
2．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。
下列说法正确的是（ D ）
A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
3．使用氯化钠作原料可以得到多种产品。
（1）实验室用惰性电极电解100mL0.1mol·L－1NaCl溶液，若阴阳两极均得到112mL气体（标准状况），则所得溶液的物质的量浓度是__0.1_mol·L－1__（忽略反应前后溶液体积的变化）。
（2）某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。
对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是__B____（填字母）。
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
（3）实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe（OH）2沉淀。
某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe（OH）2沉淀，且较长时间不变色。
该同学换上的电解材料是__Fe__（用元素符号表示），总的反应式是__Fe＋2H2O
Fe（OH）2↓＋H2↑__。
电解原理应用中的注意要点
（1）电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属沉积在阴极上。
（2）电镀时，阳极（镀层金属）失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。
精炼铜时由于阳极发生多个反应，阴极增重质量不等于阳极减少的质量，并且溶液中c（Cu2＋）减小。
一 电解原理应用题的考查角度
1．电解原理应用的三种常见命题角度
（1）常规应用（氯碱工业、电镀、电解精炼铜和电冶金）
（2）物质制备（如2014年新课标全国卷乙电渗析法制备H3PO2等）
（3）环境治理（如2016年全国卷乙三室式电渗析法处理含Na2SO4的废水等）
[例1]H3PO2也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）：
（1）写出阳极的电极反应式：
__2H2O－4e－===O2↑＋4H＋__。
（2）分析产品室可得到H3PO2的原因：
__阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO
穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2__。
（3）早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：
将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。
其缺点是产品中混有__PO
__杂质，该杂质产生的原因是__H2PO
或H3PO2被氧化__。
解析
（1）在电解池的阳极，由于电解质溶液呈酸性，所以H2O失去电子发生氧化反应：
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
（2）阳极产生大量的H＋，通过阳膜与H2PO
反应生成H3PO2。
（3）H2PO
和H3PO2在阳极可被氧化为PO
，从而引入了杂质。
二 电化学计算题和解题方法
1．根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
2．根据电子守恒计算
（1）用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
（2）用于混合溶液中电解的分阶段计算。
3．根据关系式计算
根据得失电子守恒定律建立已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
串联电路中各电极得失电子数相等，即电路中通过的电量（电子总数）相等。
如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：
该关系式具有总揽电化学计算的作用，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
[例2]500mLKNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中c（NO
）＝0.6mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体（标准状况下），假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是（ A ）
A．原混合溶液中c（K＋）为0.2mol·L－1
B．上述电解过程中共转移0.2mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.05mol
D．电解后溶液中c（H＋）为0.2mol·L－1
解析 石墨作电极电解KNO3和Cu（NO3）2的混合溶液，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：
Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑。
从收集到O2为2.24L可推知上述电解过程中共转移0.4mol电子，而在生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子，所以Cu2＋共得到0.4mol－0.2mol＝0.2mol电子，电解前Cu2＋的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1mol。
电解前后分别有以下守恒关系：
c（K＋）＋2c（Cu2＋）＝c（NO
），c（K＋）＋c（H＋）＝c（NO
）。
则电解前c（K＋）＝0.2mol·L－1，电解后c（H＋）＝0.4mol·L－1。
[例1]（2016·全国卷乙）三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO
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。
下列叙述正确的是（ ）
A．通电后中间隔室的SO
离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
[答题送检]来自阅卷名师报告
错误
致错原因
扣分
A
考生忽视阳极（正）失电子，最后得到H2SO4，pH减小
－6
C
电解池中负极区实际上是阴极，而不是原电池
－6
[解析]该装置为电解池。
H2O在正（阳）极区放电，生成O2和H＋，中间隔室中的阴离子SO
通过cd膜移向正（阳）极，故正（阳）极区得到H2SO4，当电路中通过1mol电子时生成0.25molO2，正（阳）极区溶液的pH减小，H2O在负（阴）极区放电，生成OH－和H2，中间隔室中的阳离子Na＋通过ab膜移向负（阴）极，故负（阴）极区可得到NaOH，负（阴）极区溶液的pH增大，B项正确。
[答案]B
1．用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。
下列说法不正确的是（ D ）
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式：
Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应：
2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
解析 阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，两种气体为CO2和N2，该反应在碱性条件下进行，所以应该有OH－生成，反应方程式为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2
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