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化学选择性必修1第二节 电解池课时作业
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这是一份化学选择性必修1第二节 电解池课时作业，共17页。
一、电解池的工作原理
1．电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。
2．电解池：将电能转化为化学能的装置。
3．电解池的电极名称
阴极：与直流电源负极相连的电极，发生还原反应；
阳极：与直流电源正极相连的电极，发生氧化反应。
4．电解池的构成条件
(1)具有直流电源；(2)两个电极(阴极、阳极)；(3)电解质溶液或熔融电解质；(4)形成闭合回路。
5．电子和离子移动方向
(1)电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。
(2)离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。
6．以惰性电极电解CuCl2溶液
实验原理分析：
(1)氯化铜溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前这些离子在溶液中作自由运动。
(2)通电时在电场的作用下，溶液中自由运动的离子作定向运动，即Cl－、OH－趋向a极，Cu2＋、H＋趋向b极。
(3)a极电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b极电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu，总反应式是Cu2＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up8(电解))Cu＋Cl2↑。
二、酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极)
【核心归纳】
1．(1)金属活动性顺序中银前面的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。
(2)电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。
2．电解池的阴、阳极的判断方法
3．电解时电极产物的判断
【必备知识基础练】
1．（2023上·河北保定·高二河北定兴第三中学校联考期中）(红色)是一种导体材料，基于绿色化学理念设计的制取的电解池示意图如图所示，下列说法正确的是
A．若电源为铅蓄电池，电池工作时，Cu电极应与铅蓄电池的Pb电极相连
B．电池工作时，电解质溶液中的往石墨电极移动
C．电池工作时，每转移电子，此时两电极的质量相差(假设起始时两电极质量相同)
D．电池工作时，在石墨电极附近滴入几滴紫色石蕊试液，可观察到该电极附近的溶液变红
【答案】C
【分析】由实验目的制取可知：
Cu作阳极：
石墨作阴极：
【解析】A． 铅蓄电池中Pb电极为负极，电解为正极，Cu电极作阳极，应连铅蓄电池的正极，也就是Cu电极应与铅蓄电池的电极相连，A错误；
B．往阳极移动，也就是往Cu电极移动，B错误；
C．阳极：2ml电子转移，电极材料由2mlCu转化为1ml，增加16g质量，每转移0.1ml电子Cu电极质量增加0.8g，阳极产生电极材料的质量不变，C正确；
D．石墨电极增大滴加紫色石蕊溶液，溶液变为蓝色，D错误；
故选C。
2．（2023上·吉林通化·高二校考阶段练习）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：，下列有关该电池的说法不正确的是
A．电池的电解质溶液为碱性溶液，阳离子向正极移动
B．电池放电时，负极反应为
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的降低
D．电池充电时，阳极反应为
【答案】C
【分析】根据电池的总反应：Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2，可以判断出铁镍蓄电池放电时Fe作负极，发生氧化反应，为还原剂，失电子最终生成Fe(OH)2，Ni2O3作正极，发生还原反应，为氧化剂，得电子，最终生成Ni(OH)2；电池放电时，负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2，则充电时，阴极发生Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，阴极附近溶液的pH升高，电池充电时，阳极发生2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O。
【解析】A．反应后产物有氢氧化物，可得电解液为碱性溶液，放电时阳离子向正极移动，故A正确；
B．根据总反应Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2，可以判断出铁镍蓄电池放电时Fe作负极，发生氧化反应，为还原剂，失电子生成Fe2+，碱性电解质中最终生成Fe(OH)2，负极反应为：Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2，故B正确；
C．充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，电池放电时，负极反应为：Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2，所以电池充电过程时阴极反应为Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，因此电池充电过程中阴极附近溶液的pH会升高，故C错误；
D．充电时，阴极发生Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，阳极反应为充电总反应减去阴极反应，得到2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O，故D正确；
故选C。
3．（2023上·北京海淀·高二北理工附中校考期中）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：
下列叙述不正确的是()
A．放电时锌做负极
B．充电时氢氧化铁被氧化
C．充电时阳极附近溶液的碱性减弱
D．放电时每转移3mle-，有2 ml FeO被还原
【答案】D
【解析】A．放电时，Zn失去电子被氧化为Zn(OH)2，则放电时锌做负极，故A正确；
B．充电时，发生Fe(OH)3转化为FeO的反应，氢氧化铁失去电子被氧化，故B正确；
C．根据电池的反应总方程可知：充电时阳极反应为：Fe(OH)3 -3e-+5OH-=4H2O+FeO，消耗氢氧根，则充电时阳极附近溶液的碱性减弱，故C正确；
D．放电时，Fe化合价由+6价降低为+3价，则放电时每转移3ml电子，正极有1mlK2FeO4即FeO被还原，故D错误；
故选D。
4．（2023上·河北邯郸·高二校联考阶段练习）保险粉又称连二亚硫酸钠，可用作纺织工业的漂白剂、脱色剂、脱氯剂。工业上用电解溶液得到(如图所示，M、N均为惰性电极)，下列说法正确的是
A．M电极上的电极反应式为
B．为强电解质，为弱电解质
C．b为电源负极，N电极上发生氧化反应
D．该电解池工作时，能量的转化形式为化学能转化为电能
【答案】C
【分析】工业上用电解NaHSO3溶液得到Na2S2O4，硫元素的化合价从+4价降到+3价，得到电子，则M电极作阴极，接电源负极，即b为电源负极；N电极作阳极，接电源正极，即a为电源正极；据此分析解答。
【解析】A．M电极上电解NaHSO3溶液得到Na2S2O4，硫元素化合价降低，得到电子，电极反应式为，A错误；
B．NaCl和NaHSO3均为易溶的钠盐，二者均为强电解质，B错误；
C．根据分析，b为电源负极，N电极作阳极，失去电子，发生氧化反应，C正确；
D．该电解池工作时，能量的转化形式为电能转化为化学能，D错误；
故选C。
5．（2023上·辽宁沈阳·高二东北育才学校校考阶段练习）实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(、)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，端的字迹呈白色。下列结论不正确的是
A．a为电源的正极
B．端的字迹呈蓝色
C．电流方向为：
D．碳棒的电极反应式为2H+-2e-=H2↑
【答案】D
【分析】由图可知，a′端的字迹呈白色，则a′端为阳极，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，b′端为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故a为正极，b为负极，据此作答。
【解析】A．a′端的字迹呈白色，则a′端为阳极，连接电源的正极的电解池中为阳极，故a为正极，故A正确；
B．b′端为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，石蕊遇碱变蓝，故B正确；
C．电流从正极经导线流入负极，故电流方向为：a →a′→b′→b，故C正确；
D．碳棒b′端为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，，故D错误；
故选：D。
【关键能力提升练】
6．（2024上·辽宁抚顺·高二校联考期末）氟离子电池工作示意图如图所示，其中充电时F-从乙电极移向甲电极，下列有关该电池的说法正确的是
A．充电时，乙电极上发生氧化反应
B．放电时，甲电极上的电极反应式为BiF3-3e-=Bi+3F-
C．充电时，每转移0.2ml电子，乙电极的质量减小3.8g
D．该电池放电时，能量的转化形式仅有电能转化为化学能
【答案】C
【分析】充电时F-从乙电极移向甲电极，根据电解池原理，阴离子移向阳极，则甲电极为阳极，连接原电池正极，乙电极为阴极连接原电池负极；
【解析】A．充电时乙电极为阴极发生得电子还原反应，A错误；
B．放电时，甲电极为正极，电极反应式为BiF3+3e-=Bi+3F-，B错误；
C．充电时，乙电极反应为MgF2+2e-=Mg+2F-，每转移0.2ml电子，有0.2mlF-移向甲电极，质量减少0.2×19g=3.8g，C正确；
D．放电时为原电池化学能转化为电能，D错误；
故选C。
7．（2024上·河北石家庄·高二石家庄精英中学阶段练习）以惰性电极电解100mL0.05ml/LCuSO4溶液，若不考虑溶液的体积变化，当阳极产生56mL(标准状况下)气体时，下列叙述错误的是
A．阴极电极反应式为Cu2++2e-=Cu
B．所得溶液的pH=1
C．要使溶液恢复到电解前的状态，可加入0.4g的CuO
D．通电足够长时间，加入0.1mlCu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移电子为0.4ml
【答案】D
【分析】电解100mLCuSO4溶液，发生的电解反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阳极产生56mL(标准状况)气体为氧气，物质的量为=0.0025ml。
【解析】A．由分析可知，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，A正确；
B．根据分析，阳极产生56mL(标准状况)气体时，溶液中生成H+物质的量为0.0025ml×4=0.01ml，c(H+)==0.1ml/L，pH=-lg0.1=1，B正确；
C．溶液中n(Cu2+)=0.1L×0.05ml/L=0.005ml，阴极得电子的物质的量为0.005ml×2=0.01ml，阳极失电子的物质的量为0.0025ml×4=0.01ml，因此阳极只有Cu2+放电，可加入0.005ml的CuO使溶液回复电解前的状态，质量为0.005ml×80g/ml=0.4g，C正确；
D．将电解后的溶液完全恢复到电解前，需要在电解后的溶液中加入0.1mlCu2(OH)2CO3 ，通过电解方程式可知，阴极析出Cu、H2，阳极析出O2，则生成0.2mlCu，0.1mlH2，0.15mlO2，所以根据0.15mlO2可求得转移的电子数为0.15ml×4=0.6ml，D错误；
故选D。
8．（2023上·福建厦门·高二厦门一中校考阶段练习）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是
A．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
B．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
C．乙室电极反应式为
D．若甲室减少200mg，乙室增加400mg，则此时已进行过溶液转移
【答案】A
【分析】由题意可知，右侧装置为原电池，则左侧装置为电解池；原电池中，细菌电极为电解池的负极，CH3COO-在负极失去电子发生氧化反应生成CO2和H+，电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O =2CO2↑+7H+，乙室的LiCO2电极为正极，酸性条件下LiCO2在正极得到电子发生还原反应生成Li+、C2+和H2O，电极反应式为LiCO2+e-+4H+=Li++C2++2H2O，电池的总反应为CH3COO-+8LiCO2+25H+=2CO2↑+8Li++8C2++14H2O；电解池中，与原电池正极相连的细菌电极为阳极，CH3COO-在阳极失去电子发生氧化反应生成CO2和H+，电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O =2CO2↑+7H+，甲室石墨电极为阴极，C2+在阴极得到电子发生还原反应生成C，电极反应式为C2++2e-=C，电解的总反应为CH3COO-+4C2++2H2O =2CO2↑+7H++4C。
【解析】A．细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2为氧化反应CH3COO--8e-+2H2O =2CO2↑+7H+，则乙室发生还原反应，，盐酸被消耗，因此工作一段时间，乙室应补充盐酸，故A正确；
B．细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成为氧化反应，与其相连的甲应发生还原反应C2++2e-=C，而细菌所在环境发生，产生的氢离子向甲室移动，甲室溶液pH逐渐减小，故B错误；
C．乙室为酸性环境，电极反应式为，故C错误；
D．甲室内C从+2价降低到0价，乙室内C从+3价降低到+2价，根据得失电子守恒，甲中减少和乙中增加的质量之比为1：2。因此若甲室减少200mg，乙室增加400mg，在未转移时发生，故D错误；
故选A。
9．（2023上·福建南平·高二福建省南平市高级中学校考期中）利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法正确的是
A．a极反应：CH4－8e－+4O2－ = CO2+2H2O
B．A膜和C膜均为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜
C．可用铁电极替换阳极的石墨电极
D．a极上通入2.24L甲烷，理论上产品室可新增0.4ml Ca(H2PO4)2
【答案】A
【分析】如图所示，左侧装置为电源，右侧装置为电解池，阳极接正极，故b极为正极，a极为负极。阳极室被电解生成，向产品室移动；阴极室被电解生成，原料室的向阴极室移动，向产品室移动。以此答题。
【解析】A．a极是负极，电极反应式为CH4－8e－+4O2－ = CO2+2H2O，A正确；
B．由分析知，A膜和C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜，B错误；
C．如用铁电极替换阳极的石墨电极，即形成活性阳极，电解时，铁电极失去电子生成，影响Ca(H2PO4)2的制备，C错误；
D．没有指明温度与压强，2.24L甲烷的物质的量不能确定，D错误；
故选A。
10．（2023上·河北衡水·高二衡水市第二中学校考期中）用惰性电极电解一定量的溶液，实验装置如图甲。电解过程中的实验数据如图乙，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况下)。下列说法错误的是
A．a极为电解池的阴极，b极为电解池的阳极
B．曲线0~P段表示的体积变化，曲线P~Q段表示和混合气体的体积变化
C．从0~Q过程中收集到的混合气体的平均摩尔质量为
D．电解完成后，要想使电解液恢复原来的浓度和体积，可加入
【答案】D
【分析】电路中电子流动方向与电流方向相反，由图甲可知，b为阳极，a为阴极，用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，首先发生2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，Cu消耗完全后，发生2H2O2H2↑+O2↑。
【解析】A．根据电流方向可知a极为电解池的阴极，b极为电解池的阳极，故A正确；
B．从开始到P点收集到0.05ml氧气，转移电子数为0.05ml×4=0.2ml，P点到Q点收集到0.1ml氢气和0.05ml氧气，转移电子数为0.1ml×2=0.2ml，曲线0-P段表示O2的体积变化，曲线P-Q段表示H2和O2混合气体的体积变化，故B正确；
C．从开始到P点收集到的气体是氧气，为0.05ml，P点到Q点收集到的是氢气和氧气，共（4.48-1.12）L=3.36L，为0.15ml，由于氢气和氧气的物质的量之比为2：1，则氢气为0.1ml，氧气为0.05ml，从开始到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气，两者的物质的量均为0.1ml，则混合气体的平均摩尔质量为g/ml=17g/ml，故C正确；
D．用惰性电极电解一定量的CuSO4溶液，阳极氢氧根离子失电子发生氧化反应，反应式为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极为铜离子得电子发生还原反应，反应式为Cu2++2e-=Cu，减少的为CuO，所以应加入一定量的CuO，溶液可能恢复到原来的浓度，甲中电解时的化学反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，加入0.2mlCu（OH）2，相当于加入0.2mlCuO和0.4mlH2O，多加了水的量，故D错误；
故选：D。
11．（2023上·陕西西安·高二西安中学校考阶段练习）如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O。下列说法不正确的是
A．乙池中Fe电极上发生还原反应
B．乙池中石墨电极上的反应为2H2O－4e－= 4H+＋O2↑
C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小
D．甲池中每消耗0.1 ml N2H4，乙池电极上则会析出12.8g固体
【答案】C
【分析】甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O，则通入N2H4的电极为负极，通入O2的电极为正极。乙池中，与负极相连的Fe电极为阴极，与通入O2的正极相连的石墨电极为阳极。
【解析】A．乙池中，Fe电极为阴极，Cu2+得电子生成Cu，发生还原反应，A正确；
B．乙池中，石墨电极为阳极，H2O失电子生成O2和H+，电极反应为2H2O－4e－= 4H+＋O2↑，B正确；
C．乙池总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，溶液pH减小，甲池总反应为N2H4＋O2=N2＋2H2O，溶液中c(OH-)减小，pH减小，C不正确；
D．甲池中每消耗0.1 ml N2H4，转移电子0.4ml，乙池电极上会析出Cu0.2ml，质量为0.2ml×64g/ml=12.8g，D正确；
故选C。
12．（2023上·四川遂宁·高二射洪中学校考阶段练习）最近《化学学报》报道了用聚环氧乙烷电解质基的高压固态锂离子电池，锂离子在该电解质基中有较好的传递效率，同时具有较好的安全性，正极材料为Li1－aMnxFeyPO4/LiMnxFeyPO4，Li1－aMnxFeyPO4中Mn，Fe元素均为+2价，电池结构示意图如下。下列说法错误的是
A．正极材料Li1－aMnxFeyPO4中，若x+y=1.2，则α=0.4
B．充电时，阴极反应为：Li1－aMnxFeyPO4 +aLi+ + ae－= LiMnxFeyPO4
C．放电时，当外电路转移0.2 ml电子，理论上负极质量减少1.4 g
D．放电时总反应： Li1－aMnxFeyPO4 +aLi = LiMnxFeyPO4
【答案】B
【分析】结合题干描述和电池结构示意图，正极材料为Li1－aMnxFeyPO4/LiMnxFeyPO4，正极的电极反应为Li1－aMnxFeyPO4+aLi++ ae－= LiMnxFeyPO4，负极为LiaCn，电极反应式为：LiaCn-ae-=aLi++Cn；根据放电时的正负极反应可以得出充电时的阴阳极反应。
【解析】A．由化合物中元素化合价代数和为0可得，当x+y=1.2，(1-a)+1.22=3，解得a=0.4，故A正确，不符合题意；
B．充电时，阴极得到电子，电极反应式为：aLi++ae-+Cn= LiaCn，故B错误，符合题意；
C．放电时，负极的电极反应式为LiaCn-ae-=aLi++Cn；因此当外电路转移0.2mle-时，理论上负极减少的质量为0.2ml7g/ml=1.4g，故C正确，不符合题意；
D．根据分析，正极的电极反应为Li1－aMnxFeyPO4+aLi++ ae－= LiMnxFeyPO4，负极电极反应式为：LiaCn-ae-=aLi++Cn；放电时总反应为Li1－aMnxFeyPO4 +aLi = LiMnxFeyPO4，故D正确，不符合题意。
答案选B。
13．（2023上·北京海淀·高二北京市八一中学校考期中）某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH=1，0.1ml/L的FeCl2溶液，实验记录如不(a、b代表电压数值)
下列说法中，不正确的是
A．I中阳极附近的溶液可使KI淀粉试纸变蓝
B．由Ⅱ中阳极现象不能说明该电压下C1-在阳极是否放电
C．Ⅱ中出现黄色可能是因为Fe2+有还原性，在阳极放电产生Fe3+
D．增加pH=1，0.1ml/L的NaCl溶液做对照实验进一步验证Cl-在阳极是否放电
【答案】D
【分析】Ⅰ中阳极附近出现黄色，有气泡产生，说明生成了铁离子、氯气，铁离子、氯气能氧化碘化钾为碘单质； Ⅱ中出现黄色，无气泡产生，说明生成了铁离子，结合亚铁离子具有还原性，氯气也能氧化亚铁离子分析； 根据不同电压下，阳极产物不同分析解答。
【解析】A．I中阳极生成了铁离子、氯气，铁离子、氯气能够氧化碘化钾为碘单质，使淀粉变蓝，故A正确；
B．Ⅱ中未检测出氯气，可能是因为氯离子在阳极失电子生成的氯气具有氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子使溶液变黄色，从而无氯气放出，因此该电压下氯离子在阳极是否放电仍需验证，故B正确；
C．由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因可能是Fe2+在阳极放电，元素化合价升高，亚铁离子具有还原性，故C正确；
D．电解pH=1的0.1ml/L FeCl2溶液，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验，探究氯离子是否放电，需要在难度相同的条件下进行，所以氯化钠溶液的浓度为0.2ml/L，故D错误；
故选D。
14．（2023上·河北衡水·高二衡水市第二中学校考期中）电化学在生产、生活和科学研究中应用十分广泛，认识和研究化学能与电能相互转化的原理和规律具有极其重要的意义。回答下列问题：
(1)图1为某锌锰干电池的基本构造图。该碱性锌锰干电池的总反应式为，该电池工作时负极的电极反应式为 。
(2)工业上用硫化镍()作为电极材料冶炼镍。如图2所示，电解时，硫化镍中的硫元素以单质形态沉积在某电极附近，镍元素以形态进入电解液中，纯镍为 (填“阳极”或“阴极”)。写出阳极的电极反应式： 。
(3)全钒液流电池是化学储能领域的一个研究热点，储能容量大、使用寿命长。利用该电池电解处理含的废水制备硝酸和氨水的原理如图3所示，a，b、c、d电极均为惰性电极。
①全钒液流电池放电时，a电极反应式为 ，电子的流向由 (填“a→导线→d”或“d→导线→a”)。
②隔膜2为 交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)，装置B中q口流出液中主要的溶质为 (填化学式)，d电极的电极反应式为 。
③当装置A中有通过质子交换膜时，则装置B中产生气体的总体积为 L(标准状况下)。
【答案】(1)Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2
(2) 阴极 NiS-2e-=Ni2++S
(3) VO+2H++e-═VO2++H2O d→导线→a 阴离子 HNO3 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 13.44
【解析】（1）电池总反应为2MnO2+Zn+2H2O═2MnOOH+Zn(OH)2，Zn失电子生成Zn(OH)2，则Zn为负极，负极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。
（2）工业上硫化镍（NiS）作为电极材料冶炼镍时，NiS在阳极上失电子生成Ni2+和S，则NiS电极作阳极，纯镍作阴极，NiSO4溶液作电解液，阳极反应式为NiS-2e-=Ni2++S。
（3）①全钒液流电池放电时，a电极上VO→VO2+、发生得电子的还原反应、a电极为正极，b电极作负极，正极反应式为VO+2H++e-═VO2++H2O，电路中电子由负极b经过导线流向正极a,即d→导线→a；
②图B为电解池，电解含NH4NO3的废水制备硝酸和氨水，c电极为阴极，电极为阳极，阴极上H2O得电子生成H2和OH-，废水中NH通过隔膜1进入X区，OH-与NH反应生成NH3•H2O，阳极上H2O失电子生成O2和H+，阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，废水中NO通过隔膜2进入Y区，H+与NO结合为HNO3，隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜；
③装置B中阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，当装置A中有0.8mlH+通过质子交换膜时电路中有0.8ml电子转移，n（O2）=0.2ml，n（H2）=0.4ml，气体总量为0.6ml，标准状况下的体积为0.6ml×22.4L/ml=13.44L。
【学科素养拔高练】
15．（2023上·北京丰台·高二统考期中）电化学原理在污染治理方面有着重要的作用。
Ⅰ.煤在直接燃烧前要进行脱硫处理。采用电解法脱硫的基本原理如图所示，利用电极反应将Mn2+转化为Mn3+，Mn3+再将煤中的含硫物质(主要成分是FeS2)氧化为Fe3+和SO：
已知：两电极为完全相同的惰性电极。
回答下列问题：
(1)M为电源的 (填“正极”或“负极”)。
(2)电解池工作时，观察到R电极上有无色气体产生，写出电极反应式 。
(3)电解池工作时，混合液中SO的物质的量 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)电解过程中，混合溶液中的pH将 (填“变大”、“变小”或“不变”)，理由是 。
Ⅱ.电解还原法处理酸性含铬废水：以铁板做阴、阳极，电解含铬废水，示意如图。
(5)电解开始时，A 极上主要发生的电极反应式为 。
(6)产生的Fe2+将Cr2O还原为Cr3+的离子方程式为 。
(7)随着电解的进行，阳极铁板会发生钝化，表面形成FeO•Fe2O3的钝化膜，使电解池不能正常工作。将阴极铁板与阳极铁板交换使用，一段时间后，钝化膜消失。结合有关反应，解释钝化膜消失的原因： 。
Ⅲ.微生物电池可用来处理废水中的对氯苯酚，原理如图所示。
(8)该电池放电时，H+向 (填“a”或“b”)极迁移。
(9)a极上生成H2CO3的电极反应为 。
(10)已知b极的电极反应为，经处理后的水样中要求对氯苯酚的含量小于m ml/L。若废水中对氯苯酚的含量是n ml/L，则处理1 m3废水，至少添加CH3COO-的物质的量为 ml(溶液体积变化忽略不计)。
【答案】(1)正极
(2)2H++2e-=H2↑
(3)变大
(4) 变小 在电解过程中生成1 ml Fe3+，消耗15 ml Mn3+，生成16 ml H+；Mn3+由阳极反应Mn2+-e-=Mn3+生成，根据得失电子守恒，阳极生成15 ml Mn3+，消耗15 ml H+；因此总体来看，电解过程中H+浓度增大，pH变小
(5)Fe-2e-=Fe2+
(6)Cr2O+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O
(7)阴极产生H2：2H++2e-=H2↑，阴、阳极铁板交换使用时，H2将钝化膜还原：4 H2+ FeO•Fe2O3=3Fe+4 H2O
(8)b
(9)CH3COO- -8e-+4H2O=2H2CO3+7H+
(10)250(n-m)
【解析】（1）根据图示可知在电解时，P电极上Mn2+失去电子变为Mn3+，则P电解为阳极，则与P相连的M电极为正极，N电极为负极；
（2）R为电解池的阴极，发生得电子的还原反应，电极反应式：；
（3）根据电解池反应：可知，电解过程中SO的物质的量不断增大；
（4）在电解过程中生成1 ml Fe3+，消耗15 ml Mn3+，生成16 ml H+；Mn3+由阳极反应Mn2+-e-=Mn3+生成，根据得失电子守恒，阳极生成15 ml Mn3+，消耗15 ml H+；因此总体来看，电解过程中H+浓度增大，pH变小；
（5）铁板做阴、阳极，电解含铬废水，则A电极发生电极反应：Fe-2e-=Fe2+；
（6）产生的Fe2+将Cr2O还原为Cr3+的离子方程式：Cr2O+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O；
（7）阴极产生H2：2H++2e-=H2↑，阴、阳极铁板交换使用时，H2将钝化膜还原：4H2+ FeO•Fe2O3=3Fe+4H2O；
（8）在微生物电池中，在a电极上CH3COO-失去电子被氧化，则a电极为负极，b电极为正极；原电池中阳离子向正极移动，即H+向b极移动；
（9）a极上CH3COO-失去电子被氧化生成H2CO3的电极反应：CH3COO- -8e-+4H2O=2H2CO3+7H+；
（10）若废水中对氯苯酚的含量是n ml/L，经处理后的水样中要求对氯苯酚的含量小于m ml/L，由于废水的体积是1 m3=1000 L，则反应消耗对氯苯酚的物质的量是n(对氯苯酚)=1000(n-m) ml，根据b极的电极反应：，可知反应过程中转移电子物质的量是n(e-)=2000(n-m) ml，由于同一闭合回路中电子转移数目相等，因此当电路中转移2000(n-m) ml电子时，需要添加CH3COO-的物质的量：；
实验现象
实验结论
电流表指针发生偏转
说明电解质溶液导电，形成闭合回路
与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质
析出金属铜
与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝
产生了氯气
电解质及类别
电极反应式
电解物质
pH变化
溶液复原方法
电解水型
H2SO4含氧酸
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
H2O
减小
加入H2O
NaOH强碱
增大
Na2SO4活泼金属的含氧酸盐
不变
电解电解质型
HCl无氧酸
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H＋＋2e－===H2↑
HCl
增大
加入HCl
CuCl2不活泼金属的无氧酸盐
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
CuCl2
－
加入CuCl2
放H2生碱型
NaCl活泼金属的无氧酸盐
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
NaCl、H2O
增大
加入
HCl
放O2生酸型
CuSO4不活泼金属的含氧酸盐
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu
CuSO4、H2O
减小
加入CuO或CuCO3
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
I
X>a
电极附近出现黄色，有气泡产生
有Fe3+、有Cl2
Ⅱ
a>x≥b
电极附近出现黄色，无气泡产生
有Fe3+、无Cl2
b>x≥0
无明显变化
无Fe3+、无Cl2
一、电解池的工作原理
1．电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。
2．电解池：将电能转化为化学能的装置。
3．电解池的电极名称
阴极：与直流电源负极相连的电极，发生还原反应；
阳极：与直流电源正极相连的电极，发生氧化反应。
4．电解池的构成条件
(1)具有直流电源；(2)两个电极(阴极、阳极)；(3)电解质溶液或熔融电解质；(4)形成闭合回路。
5．电子和离子移动方向
(1)电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。
(2)离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。
6．以惰性电极电解CuCl2溶液
实验原理分析：
(1)氯化铜溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前这些离子在溶液中作自由运动。
(2)通电时在电场的作用下，溶液中自由运动的离子作定向运动，即Cl－、OH－趋向a极，Cu2＋、H＋趋向b极。
(3)a极电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b极电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu，总反应式是Cu2＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up8(电解))Cu＋Cl2↑。
二、酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极)
【核心归纳】
1．(1)金属活动性顺序中银前面的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。
(2)电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。
2．电解池的阴、阳极的判断方法
3．电解时电极产物的判断
【必备知识基础练】
1．（2023上·河北保定·高二河北定兴第三中学校联考期中）(红色)是一种导体材料，基于绿色化学理念设计的制取的电解池示意图如图所示，下列说法正确的是
A．若电源为铅蓄电池，电池工作时，Cu电极应与铅蓄电池的Pb电极相连
B．电池工作时，电解质溶液中的往石墨电极移动
C．电池工作时，每转移电子，此时两电极的质量相差(假设起始时两电极质量相同)
D．电池工作时，在石墨电极附近滴入几滴紫色石蕊试液，可观察到该电极附近的溶液变红
【答案】C
【分析】由实验目的制取可知：
Cu作阳极：
石墨作阴极：
【解析】A． 铅蓄电池中Pb电极为负极，电解为正极，Cu电极作阳极，应连铅蓄电池的正极，也就是Cu电极应与铅蓄电池的电极相连，A错误；
B．往阳极移动，也就是往Cu电极移动，B错误；
C．阳极：2ml电子转移，电极材料由2mlCu转化为1ml，增加16g质量，每转移0.1ml电子Cu电极质量增加0.8g，阳极产生电极材料的质量不变，C正确；
D．石墨电极增大滴加紫色石蕊溶液，溶液变为蓝色，D错误；
故选C。
2．（2023上·吉林通化·高二校考阶段练习）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：，下列有关该电池的说法不正确的是
A．电池的电解质溶液为碱性溶液，阳离子向正极移动
B．电池放电时，负极反应为
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的降低
D．电池充电时，阳极反应为
【答案】C
【分析】根据电池的总反应：Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2，可以判断出铁镍蓄电池放电时Fe作负极，发生氧化反应，为还原剂，失电子最终生成Fe(OH)2，Ni2O3作正极，发生还原反应，为氧化剂，得电子，最终生成Ni(OH)2；电池放电时，负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2，则充电时，阴极发生Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，阴极附近溶液的pH升高，电池充电时，阳极发生2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O。
【解析】A．反应后产物有氢氧化物，可得电解液为碱性溶液，放电时阳离子向正极移动，故A正确；
B．根据总反应Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2，可以判断出铁镍蓄电池放电时Fe作负极，发生氧化反应，为还原剂，失电子生成Fe2+，碱性电解质中最终生成Fe(OH)2，负极反应为：Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2，故B正确；
C．充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，电池放电时，负极反应为：Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2，所以电池充电过程时阴极反应为Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，因此电池充电过程中阴极附近溶液的pH会升高，故C错误；
D．充电时，阴极发生Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，阳极反应为充电总反应减去阴极反应，得到2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O，故D正确；
故选C。
3．（2023上·北京海淀·高二北理工附中校考期中）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：
下列叙述不正确的是()
A．放电时锌做负极
B．充电时氢氧化铁被氧化
C．充电时阳极附近溶液的碱性减弱
D．放电时每转移3mle-，有2 ml FeO被还原
【答案】D
【解析】A．放电时，Zn失去电子被氧化为Zn(OH)2，则放电时锌做负极，故A正确；
B．充电时，发生Fe(OH)3转化为FeO的反应，氢氧化铁失去电子被氧化，故B正确；
C．根据电池的反应总方程可知：充电时阳极反应为：Fe(OH)3 -3e-+5OH-=4H2O+FeO，消耗氢氧根，则充电时阳极附近溶液的碱性减弱，故C正确；
D．放电时，Fe化合价由+6价降低为+3价，则放电时每转移3ml电子，正极有1mlK2FeO4即FeO被还原，故D错误；
故选D。
4．（2023上·河北邯郸·高二校联考阶段练习）保险粉又称连二亚硫酸钠，可用作纺织工业的漂白剂、脱色剂、脱氯剂。工业上用电解溶液得到(如图所示，M、N均为惰性电极)，下列说法正确的是
A．M电极上的电极反应式为
B．为强电解质，为弱电解质
C．b为电源负极，N电极上发生氧化反应
D．该电解池工作时，能量的转化形式为化学能转化为电能
【答案】C
【分析】工业上用电解NaHSO3溶液得到Na2S2O4，硫元素的化合价从+4价降到+3价，得到电子，则M电极作阴极，接电源负极，即b为电源负极；N电极作阳极，接电源正极，即a为电源正极；据此分析解答。
【解析】A．M电极上电解NaHSO3溶液得到Na2S2O4，硫元素化合价降低，得到电子，电极反应式为，A错误；
B．NaCl和NaHSO3均为易溶的钠盐，二者均为强电解质，B错误；
C．根据分析，b为电源负极，N电极作阳极，失去电子，发生氧化反应，C正确；
D．该电解池工作时，能量的转化形式为电能转化为化学能，D错误；
故选C。
5．（2023上·辽宁沈阳·高二东北育才学校校考阶段练习）实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(、)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，端的字迹呈白色。下列结论不正确的是
A．a为电源的正极
B．端的字迹呈蓝色
C．电流方向为：
D．碳棒的电极反应式为2H+-2e-=H2↑
【答案】D
【分析】由图可知，a′端的字迹呈白色，则a′端为阳极，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，b′端为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故a为正极，b为负极，据此作答。
【解析】A．a′端的字迹呈白色，则a′端为阳极，连接电源的正极的电解池中为阳极，故a为正极，故A正确；
B．b′端为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，石蕊遇碱变蓝，故B正确；
C．电流从正极经导线流入负极，故电流方向为：a →a′→b′→b，故C正确；
D．碳棒b′端为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，，故D错误；
故选：D。
【关键能力提升练】
6．（2024上·辽宁抚顺·高二校联考期末）氟离子电池工作示意图如图所示，其中充电时F-从乙电极移向甲电极，下列有关该电池的说法正确的是
A．充电时，乙电极上发生氧化反应
B．放电时，甲电极上的电极反应式为BiF3-3e-=Bi+3F-
C．充电时，每转移0.2ml电子，乙电极的质量减小3.8g
D．该电池放电时，能量的转化形式仅有电能转化为化学能
【答案】C
【分析】充电时F-从乙电极移向甲电极，根据电解池原理，阴离子移向阳极，则甲电极为阳极，连接原电池正极，乙电极为阴极连接原电池负极；
【解析】A．充电时乙电极为阴极发生得电子还原反应，A错误；
B．放电时，甲电极为正极，电极反应式为BiF3+3e-=Bi+3F-，B错误；
C．充电时，乙电极反应为MgF2+2e-=Mg+2F-，每转移0.2ml电子，有0.2mlF-移向甲电极，质量减少0.2×19g=3.8g，C正确；
D．放电时为原电池化学能转化为电能，D错误；
故选C。
7．（2024上·河北石家庄·高二石家庄精英中学阶段练习）以惰性电极电解100mL0.05ml/LCuSO4溶液，若不考虑溶液的体积变化，当阳极产生56mL(标准状况下)气体时，下列叙述错误的是
A．阴极电极反应式为Cu2++2e-=Cu
B．所得溶液的pH=1
C．要使溶液恢复到电解前的状态，可加入0.4g的CuO
D．通电足够长时间，加入0.1mlCu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移电子为0.4ml
【答案】D
【分析】电解100mLCuSO4溶液，发生的电解反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阳极产生56mL(标准状况)气体为氧气，物质的量为=0.0025ml。
【解析】A．由分析可知，阴极反应为Cu2++2e-=Cu，A正确；
B．根据分析，阳极产生56mL(标准状况)气体时，溶液中生成H+物质的量为0.0025ml×4=0.01ml，c(H+)==0.1ml/L，pH=-lg0.1=1，B正确；
C．溶液中n(Cu2+)=0.1L×0.05ml/L=0.005ml，阴极得电子的物质的量为0.005ml×2=0.01ml，阳极失电子的物质的量为0.0025ml×4=0.01ml，因此阳极只有Cu2+放电，可加入0.005ml的CuO使溶液回复电解前的状态，质量为0.005ml×80g/ml=0.4g，C正确；
D．将电解后的溶液完全恢复到电解前，需要在电解后的溶液中加入0.1mlCu2(OH)2CO3 ，通过电解方程式可知，阴极析出Cu、H2，阳极析出O2，则生成0.2mlCu，0.1mlH2，0.15mlO2，所以根据0.15mlO2可求得转移的电子数为0.15ml×4=0.6ml，D错误；
故选D。
8．（2023上·福建厦门·高二厦门一中校考阶段练习）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是
A．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
B．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
C．乙室电极反应式为
D．若甲室减少200mg，乙室增加400mg，则此时已进行过溶液转移
【答案】A
【分析】由题意可知，右侧装置为原电池，则左侧装置为电解池；原电池中，细菌电极为电解池的负极，CH3COO-在负极失去电子发生氧化反应生成CO2和H+，电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O =2CO2↑+7H+，乙室的LiCO2电极为正极，酸性条件下LiCO2在正极得到电子发生还原反应生成Li+、C2+和H2O，电极反应式为LiCO2+e-+4H+=Li++C2++2H2O，电池的总反应为CH3COO-+8LiCO2+25H+=2CO2↑+8Li++8C2++14H2O；电解池中，与原电池正极相连的细菌电极为阳极，CH3COO-在阳极失去电子发生氧化反应生成CO2和H+，电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O =2CO2↑+7H+，甲室石墨电极为阴极，C2+在阴极得到电子发生还原反应生成C，电极反应式为C2++2e-=C，电解的总反应为CH3COO-+4C2++2H2O =2CO2↑+7H++4C。
【解析】A．细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2为氧化反应CH3COO--8e-+2H2O =2CO2↑+7H+，则乙室发生还原反应，，盐酸被消耗，因此工作一段时间，乙室应补充盐酸，故A正确；
B．细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成为氧化反应，与其相连的甲应发生还原反应C2++2e-=C，而细菌所在环境发生，产生的氢离子向甲室移动，甲室溶液pH逐渐减小，故B错误；
C．乙室为酸性环境，电极反应式为，故C错误；
D．甲室内C从+2价降低到0价，乙室内C从+3价降低到+2价，根据得失电子守恒，甲中减少和乙中增加的质量之比为1：2。因此若甲室减少200mg，乙室增加400mg，在未转移时发生，故D错误；
故选A。
9．（2023上·福建南平·高二福建省南平市高级中学校考期中）利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法正确的是
A．a极反应：CH4－8e－+4O2－ = CO2+2H2O
B．A膜和C膜均为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜
C．可用铁电极替换阳极的石墨电极
D．a极上通入2.24L甲烷，理论上产品室可新增0.4ml Ca(H2PO4)2
【答案】A
【分析】如图所示，左侧装置为电源，右侧装置为电解池，阳极接正极，故b极为正极，a极为负极。阳极室被电解生成，向产品室移动；阴极室被电解生成，原料室的向阴极室移动，向产品室移动。以此答题。
【解析】A．a极是负极，电极反应式为CH4－8e－+4O2－ = CO2+2H2O，A正确；
B．由分析知，A膜和C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜，B错误；
C．如用铁电极替换阳极的石墨电极，即形成活性阳极，电解时，铁电极失去电子生成，影响Ca(H2PO4)2的制备，C错误；
D．没有指明温度与压强，2.24L甲烷的物质的量不能确定，D错误；
故选A。
10．（2023上·河北衡水·高二衡水市第二中学校考期中）用惰性电极电解一定量的溶液，实验装置如图甲。电解过程中的实验数据如图乙，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况下)。下列说法错误的是
A．a极为电解池的阴极，b极为电解池的阳极
B．曲线0~P段表示的体积变化，曲线P~Q段表示和混合气体的体积变化
C．从0~Q过程中收集到的混合气体的平均摩尔质量为
D．电解完成后，要想使电解液恢复原来的浓度和体积，可加入
【答案】D
【分析】电路中电子流动方向与电流方向相反，由图甲可知，b为阳极，a为阴极，用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，首先发生2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，Cu消耗完全后，发生2H2O2H2↑+O2↑。
【解析】A．根据电流方向可知a极为电解池的阴极，b极为电解池的阳极，故A正确；
B．从开始到P点收集到0.05ml氧气，转移电子数为0.05ml×4=0.2ml，P点到Q点收集到0.1ml氢气和0.05ml氧气，转移电子数为0.1ml×2=0.2ml，曲线0-P段表示O2的体积变化，曲线P-Q段表示H2和O2混合气体的体积变化，故B正确；
C．从开始到P点收集到的气体是氧气，为0.05ml，P点到Q点收集到的是氢气和氧气，共（4.48-1.12）L=3.36L，为0.15ml，由于氢气和氧气的物质的量之比为2：1，则氢气为0.1ml，氧气为0.05ml，从开始到Q点时收集到的混合气体为氢气和氧气，两者的物质的量均为0.1ml，则混合气体的平均摩尔质量为g/ml=17g/ml，故C正确；
D．用惰性电极电解一定量的CuSO4溶液，阳极氢氧根离子失电子发生氧化反应，反应式为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，阴极为铜离子得电子发生还原反应，反应式为Cu2++2e-=Cu，减少的为CuO，所以应加入一定量的CuO，溶液可能恢复到原来的浓度，甲中电解时的化学反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，加入0.2mlCu（OH）2，相当于加入0.2mlCuO和0.4mlH2O，多加了水的量，故D错误；
故选：D。
11．（2023上·陕西西安·高二西安中学校考阶段练习）如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O。下列说法不正确的是
A．乙池中Fe电极上发生还原反应
B．乙池中石墨电极上的反应为2H2O－4e－= 4H+＋O2↑
C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小
D．甲池中每消耗0.1 ml N2H4，乙池电极上则会析出12.8g固体
【答案】C
【分析】甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O，则通入N2H4的电极为负极，通入O2的电极为正极。乙池中，与负极相连的Fe电极为阴极，与通入O2的正极相连的石墨电极为阳极。
【解析】A．乙池中，Fe电极为阴极，Cu2+得电子生成Cu，发生还原反应，A正确；
B．乙池中，石墨电极为阳极，H2O失电子生成O2和H+，电极反应为2H2O－4e－= 4H+＋O2↑，B正确；
C．乙池总反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，溶液pH减小，甲池总反应为N2H4＋O2=N2＋2H2O，溶液中c(OH-)减小，pH减小，C不正确；
D．甲池中每消耗0.1 ml N2H4，转移电子0.4ml，乙池电极上会析出Cu0.2ml，质量为0.2ml×64g/ml=12.8g，D正确；
故选C。
12．（2023上·四川遂宁·高二射洪中学校考阶段练习）最近《化学学报》报道了用聚环氧乙烷电解质基的高压固态锂离子电池，锂离子在该电解质基中有较好的传递效率，同时具有较好的安全性，正极材料为Li1－aMnxFeyPO4/LiMnxFeyPO4，Li1－aMnxFeyPO4中Mn，Fe元素均为+2价，电池结构示意图如下。下列说法错误的是
A．正极材料Li1－aMnxFeyPO4中，若x+y=1.2，则α=0.4
B．充电时，阴极反应为：Li1－aMnxFeyPO4 +aLi+ + ae－= LiMnxFeyPO4
C．放电时，当外电路转移0.2 ml电子，理论上负极质量减少1.4 g
D．放电时总反应： Li1－aMnxFeyPO4 +aLi = LiMnxFeyPO4
【答案】B
【分析】结合题干描述和电池结构示意图，正极材料为Li1－aMnxFeyPO4/LiMnxFeyPO4，正极的电极反应为Li1－aMnxFeyPO4+aLi++ ae－= LiMnxFeyPO4，负极为LiaCn，电极反应式为：LiaCn-ae-=aLi++Cn；根据放电时的正负极反应可以得出充电时的阴阳极反应。
【解析】A．由化合物中元素化合价代数和为0可得，当x+y=1.2，(1-a)+1.22=3，解得a=0.4，故A正确，不符合题意；
B．充电时，阴极得到电子，电极反应式为：aLi++ae-+Cn= LiaCn，故B错误，符合题意；
C．放电时，负极的电极反应式为LiaCn-ae-=aLi++Cn；因此当外电路转移0.2mle-时，理论上负极减少的质量为0.2ml7g/ml=1.4g，故C正确，不符合题意；
D．根据分析，正极的电极反应为Li1－aMnxFeyPO4+aLi++ ae－= LiMnxFeyPO4，负极电极反应式为：LiaCn-ae-=aLi++Cn；放电时总反应为Li1－aMnxFeyPO4 +aLi = LiMnxFeyPO4，故D正确，不符合题意。
答案选B。
13．（2023上·北京海淀·高二北京市八一中学校考期中）某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH=1，0.1ml/L的FeCl2溶液，实验记录如不(a、b代表电压数值)
下列说法中，不正确的是
A．I中阳极附近的溶液可使KI淀粉试纸变蓝
B．由Ⅱ中阳极现象不能说明该电压下C1-在阳极是否放电
C．Ⅱ中出现黄色可能是因为Fe2+有还原性，在阳极放电产生Fe3+
D．增加pH=1，0.1ml/L的NaCl溶液做对照实验进一步验证Cl-在阳极是否放电
【答案】D
【分析】Ⅰ中阳极附近出现黄色，有气泡产生，说明生成了铁离子、氯气，铁离子、氯气能氧化碘化钾为碘单质； Ⅱ中出现黄色，无气泡产生，说明生成了铁离子，结合亚铁离子具有还原性，氯气也能氧化亚铁离子分析； 根据不同电压下，阳极产物不同分析解答。
【解析】A．I中阳极生成了铁离子、氯气，铁离子、氯气能够氧化碘化钾为碘单质，使淀粉变蓝，故A正确；
B．Ⅱ中未检测出氯气，可能是因为氯离子在阳极失电子生成的氯气具有氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子使溶液变黄色，从而无氯气放出，因此该电压下氯离子在阳极是否放电仍需验证，故B正确；
C．由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因可能是Fe2+在阳极放电，元素化合价升高，亚铁离子具有还原性，故C正确；
D．电解pH=1的0.1ml/L FeCl2溶液，电解pH=1的NaCl溶液做对照试验，探究氯离子是否放电，需要在难度相同的条件下进行，所以氯化钠溶液的浓度为0.2ml/L，故D错误；
故选D。
14．（2023上·河北衡水·高二衡水市第二中学校考期中）电化学在生产、生活和科学研究中应用十分广泛，认识和研究化学能与电能相互转化的原理和规律具有极其重要的意义。回答下列问题：
(1)图1为某锌锰干电池的基本构造图。该碱性锌锰干电池的总反应式为，该电池工作时负极的电极反应式为 。
(2)工业上用硫化镍()作为电极材料冶炼镍。如图2所示，电解时，硫化镍中的硫元素以单质形态沉积在某电极附近，镍元素以形态进入电解液中，纯镍为 (填“阳极”或“阴极”)。写出阳极的电极反应式： 。
(3)全钒液流电池是化学储能领域的一个研究热点，储能容量大、使用寿命长。利用该电池电解处理含的废水制备硝酸和氨水的原理如图3所示，a，b、c、d电极均为惰性电极。
①全钒液流电池放电时，a电极反应式为 ，电子的流向由 (填“a→导线→d”或“d→导线→a”)。
②隔膜2为 交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)，装置B中q口流出液中主要的溶质为 (填化学式)，d电极的电极反应式为 。
③当装置A中有通过质子交换膜时，则装置B中产生气体的总体积为 L(标准状况下)。
【答案】(1)Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2
(2) 阴极 NiS-2e-=Ni2++S
(3) VO+2H++e-═VO2++H2O d→导线→a 阴离子 HNO3 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 13.44
【解析】（1）电池总反应为2MnO2+Zn+2H2O═2MnOOH+Zn(OH)2，Zn失电子生成Zn(OH)2，则Zn为负极，负极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。
（2）工业上硫化镍（NiS）作为电极材料冶炼镍时，NiS在阳极上失电子生成Ni2+和S，则NiS电极作阳极，纯镍作阴极，NiSO4溶液作电解液，阳极反应式为NiS-2e-=Ni2++S。
（3）①全钒液流电池放电时，a电极上VO→VO2+、发生得电子的还原反应、a电极为正极，b电极作负极，正极反应式为VO+2H++e-═VO2++H2O，电路中电子由负极b经过导线流向正极a,即d→导线→a；
②图B为电解池，电解含NH4NO3的废水制备硝酸和氨水，c电极为阴极，电极为阳极，阴极上H2O得电子生成H2和OH-，废水中NH通过隔膜1进入X区，OH-与NH反应生成NH3•H2O，阳极上H2O失电子生成O2和H+，阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，废水中NO通过隔膜2进入Y区，H+与NO结合为HNO3，隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜；
③装置B中阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，当装置A中有0.8mlH+通过质子交换膜时电路中有0.8ml电子转移，n（O2）=0.2ml，n（H2）=0.4ml，气体总量为0.6ml，标准状况下的体积为0.6ml×22.4L/ml=13.44L。
【学科素养拔高练】
15．（2023上·北京丰台·高二统考期中）电化学原理在污染治理方面有着重要的作用。
Ⅰ.煤在直接燃烧前要进行脱硫处理。采用电解法脱硫的基本原理如图所示，利用电极反应将Mn2+转化为Mn3+，Mn3+再将煤中的含硫物质(主要成分是FeS2)氧化为Fe3+和SO：
已知：两电极为完全相同的惰性电极。
回答下列问题：
(1)M为电源的 (填“正极”或“负极”)。
(2)电解池工作时，观察到R电极上有无色气体产生，写出电极反应式 。
(3)电解池工作时，混合液中SO的物质的量 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)电解过程中，混合溶液中的pH将 (填“变大”、“变小”或“不变”)，理由是 。
Ⅱ.电解还原法处理酸性含铬废水：以铁板做阴、阳极，电解含铬废水，示意如图。
(5)电解开始时，A 极上主要发生的电极反应式为 。
(6)产生的Fe2+将Cr2O还原为Cr3+的离子方程式为 。
(7)随着电解的进行，阳极铁板会发生钝化，表面形成FeO•Fe2O3的钝化膜，使电解池不能正常工作。将阴极铁板与阳极铁板交换使用，一段时间后，钝化膜消失。结合有关反应，解释钝化膜消失的原因： 。
Ⅲ.微生物电池可用来处理废水中的对氯苯酚，原理如图所示。
(8)该电池放电时，H+向 (填“a”或“b”)极迁移。
(9)a极上生成H2CO3的电极反应为 。
(10)已知b极的电极反应为，经处理后的水样中要求对氯苯酚的含量小于m ml/L。若废水中对氯苯酚的含量是n ml/L，则处理1 m3废水，至少添加CH3COO-的物质的量为 ml(溶液体积变化忽略不计)。
【答案】(1)正极
(2)2H++2e-=H2↑
(3)变大
(4) 变小 在电解过程中生成1 ml Fe3+，消耗15 ml Mn3+，生成16 ml H+；Mn3+由阳极反应Mn2+-e-=Mn3+生成，根据得失电子守恒，阳极生成15 ml Mn3+，消耗15 ml H+；因此总体来看，电解过程中H+浓度增大，pH变小
(5)Fe-2e-=Fe2+
(6)Cr2O+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O
(7)阴极产生H2：2H++2e-=H2↑，阴、阳极铁板交换使用时，H2将钝化膜还原：4 H2+ FeO•Fe2O3=3Fe+4 H2O
(8)b
(9)CH3COO- -8e-+4H2O=2H2CO3+7H+
(10)250(n-m)
【解析】（1）根据图示可知在电解时，P电极上Mn2+失去电子变为Mn3+，则P电解为阳极，则与P相连的M电极为正极，N电极为负极；
（2）R为电解池的阴极，发生得电子的还原反应，电极反应式：；
（3）根据电解池反应：可知，电解过程中SO的物质的量不断增大；
（4）在电解过程中生成1 ml Fe3+，消耗15 ml Mn3+，生成16 ml H+；Mn3+由阳极反应Mn2+-e-=Mn3+生成，根据得失电子守恒，阳极生成15 ml Mn3+，消耗15 ml H+；因此总体来看，电解过程中H+浓度增大，pH变小；
（5）铁板做阴、阳极，电解含铬废水，则A电极发生电极反应：Fe-2e-=Fe2+；
（6）产生的Fe2+将Cr2O还原为Cr3+的离子方程式：Cr2O+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O；
（7）阴极产生H2：2H++2e-=H2↑，阴、阳极铁板交换使用时，H2将钝化膜还原：4H2+ FeO•Fe2O3=3Fe+4H2O；
（8）在微生物电池中，在a电极上CH3COO-失去电子被氧化，则a电极为负极，b电极为正极；原电池中阳离子向正极移动，即H+向b极移动；
（9）a极上CH3COO-失去电子被氧化生成H2CO3的电极反应：CH3COO- -8e-+4H2O=2H2CO3+7H+；
（10）若废水中对氯苯酚的含量是n ml/L，经处理后的水样中要求对氯苯酚的含量小于m ml/L，由于废水的体积是1 m3=1000 L，则反应消耗对氯苯酚的物质的量是n(对氯苯酚)=1000(n-m) ml，根据b极的电极反应：，可知反应过程中转移电子物质的量是n(e-)=2000(n-m) ml，由于同一闭合回路中电子转移数目相等，因此当电路中转移2000(n-m) ml电子时，需要添加CH3COO-的物质的量：；
实验现象
实验结论
电流表指针发生偏转
说明电解质溶液导电，形成闭合回路
与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质
析出金属铜
与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝
产生了氯气
电解质及类别
电极反应式
电解物质
pH变化
溶液复原方法
电解水型
H2SO4含氧酸
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
H2O
减小
加入H2O
NaOH强碱
增大
Na2SO4活泼金属的含氧酸盐
不变
电解电解质型
HCl无氧酸
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H＋＋2e－===H2↑
HCl
增大
加入HCl
CuCl2不活泼金属的无氧酸盐
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
CuCl2
－
加入CuCl2
放H2生碱型
NaCl活泼金属的无氧酸盐
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
NaCl、H2O
增大
加入
HCl
放O2生酸型
CuSO4不活泼金属的含氧酸盐
阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu
CuSO4、H2O
减小
加入CuO或CuCO3
序号
电压/V
阳极现象
检验阳极产物
I
X>a
电极附近出现黄色，有气泡产生
有Fe3+、有Cl2
Ⅱ
a>x≥b
电极附近出现黄色，无气泡产生
有Fe3+、无Cl2
b>x≥0
无明显变化
无Fe3+、无Cl2
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