電解池工作原理試題一、電解池的構(gòu)成與工作原理（一）核心構(gòu)成要素電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置，其基本構(gòu)成包括三個部分：外接直流電源、兩個電極（陽極和陰極）、電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。其中，陽極與電源正極相連，發(fā)生氧化反應；陰極與電源負極相連，發(fā)生還原反應。電極材料可分為活性電極（如Fe、Cu等金屬）和惰性電極（如Pt、Au、石墨），惰性電極僅起導電作用，不參與電極反應。（二）工作原理當直流電源接通后，電解池內(nèi)形成閉合回路，電子從電源負極流出，經(jīng)導線流向陰極，再通過電解質(zhì)溶液中的離子定向移動形成內(nèi)電路，最終從陽極流回電源正極。具體過程如下：電子流向：電源負極→陰極→（電解質(zhì)溶液中離子導電）→陽極→電源正極，電子不能直接通過電解質(zhì)溶液。離子移動：陽離子向陰極移動，在陰極得到電子被還原；陰離子向陽極移動，在陽極失去電子被氧化。例如電解CuCl?溶液時，Cu2?向陰極移動生成Cu，Cl?向陽極移動生成Cl?。能量轉(zhuǎn)化：電能通過氧化還原反應轉(zhuǎn)化為化學能，如電解水生成H?和O?，電解熔融NaCl生成Na和Cl?。二、電極反應式書寫規(guī)則與電解規(guī)律（一）電極反應式書寫步驟判斷電極類型陽極若為活性電極（除Pt、Au外的金屬），則電極本身失電子發(fā)生氧化反應，如Cu作陽極時：Cu-2e?=Cu2?。陽極若為惰性電極，則由溶液中陰離子失電子，放電順序為：S2?>I?>Br?>Cl?>OH?>含氧酸根（如SO?2?、NO??）。陰極無論電極材料如何，均由溶液中陽離子得電子，放電順序為：Ag?>Cu2?>H?>Pb2?>Fe2?>Zn2?>活潑金屬陽離子（如Na?、K?）。結(jié)合環(huán)境配平反應式酸性溶液中用H?和H?O配平，堿性溶液中用OH?和H?O配平。例如，堿性條件下Cl?在陽極生成ClO?的反應式為：Cl?+2OH?-2e?=ClO?+H?O。確保兩極得失電子數(shù)相等，總反應式可通過兩極反應式相加得到（消去電子）。（二）電解類型及實例電解類型適用范圍電極反應特點典型實例溶液pH變化電解水型含氧酸（如H?SO?）、強堿（如NaOH）、活潑金屬含氧酸鹽（如Na?SO?）陽極：4OH?-4e?=O?↑+2H?O

陰極：2H?+2e?=H?↑電解H?O酸溶液pH減小，堿溶液pH增大分解電解質(zhì)型不活潑金屬無氧酸鹽（如CuCl?）陽極：2Cl?-2e?=Cl?↑

陰極：Cu2?+2e?=Cu電解CuCl?溶液pH增大（Cu2?水解減弱）放氧生酸型不活潑金屬含氧酸鹽（如CuSO?）陽極：4OH?-4e?=O?↑+2H?O

陰極：Cu2?+2e?=Cu電解CuSO?溶液pH減?。ㄉ蒆?）放氫生堿型活潑金屬無氧酸鹽（如NaCl）陽極：2Cl?-2e?=Cl?↑

陰極：2H?O+2e?=H?↑+2OH?電解NaCl溶液（氯堿工業(yè)）pH增大（生成OH?）三、典型試題解析（一）基礎原理辨析題例題1：某小組為研究電化學原理設計如圖裝置，下列敘述正確的是（）A.a和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出B.a和b用導線連接時，鐵片上發(fā)生的反應為：Cu2?+2e?=CuC.無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍色直接變成黃色D.a連接直流電源正極，b連接負極時，Cu2?向銅電極移動解析：選項A：a和b不連接時，F(xiàn)e與CuSO?溶液直接發(fā)生置換反應：Fe+Cu2?=Fe2?+Cu，鐵片上有Cu析出，A正確。選項B：a和b連接后形成原電池，F(xiàn)e作負極，電極反應為Fe-2e?=Fe2?，B錯誤。選項C：Fe失電子生成Fe2?，溶液應變?yōu)闇\綠色（Fe2?顏色），而非黃色（Fe3?），C錯誤。選項D：a為陽極、b為陰極時，陽離子（Cu2?）向陰極（b極，銅電極）移動，D正確？答案：A易錯點：混淆原電池與電解池的電極反應，忽略Fe2?的顏色為淺綠色。（二）電極反應式書寫題例題2：用石墨作電極電解含CN?、Cl?的廢水（pH=9~10），陽極產(chǎn)生的ClO?可將CN?氧化為無害氣體。寫出陽極和陰極的電極反應式，并寫出CN?被氧化的離子方程式。解析：陽極反應：溶液中Cl?在堿性條件下失電子生成ClO?，根據(jù)電荷守恒配平OH?：Cl?+2OH?-2e?=ClO?+H?O陰極反應：堿性溶液中H?O得電子生成H?和OH?：2H?O+2e?=H?↑+2OH?CN?氧化反應：ClO?將CN?氧化為N?和CO?（無害氣體），ClO?被還原為Cl?，堿性條件下用OH?配平：2CN?+5ClO?+H?O=2CO?↑+N?↑+5Cl?+2OH?（三）電解應用綜合題例題3：雙隔膜電解池（如圖）可電解Na?SO?溶液制備H?SO?和NaOH，同時得到H?和O?。判斷下列說法正誤：A.a氣體為H?，b氣體為O?B.A溶液為NaOH，B溶液為H?SO?C.c隔膜為陽離子交換膜，d隔膜為陰離子交換膜解析：電極反應：陽極（與電源正極相連）：4OH?-4e?=O?↑+2H?O，生成O?（a氣體），剩余H?與SO?2?結(jié)合為H?SO?（A溶液）；陰極（與電源負極相連）：2H?+2e?=H?↑（b氣體），剩余OH?與Na?結(jié)合為NaOH（B溶液）。離子移動：陽極區(qū)需補充陰離子（SO?2?），故c隔膜為陰離子交換膜；陰極區(qū)需補充陽離子（Na?），故d隔膜為陽離子交換膜。答案：B正確，A、C錯誤。（四）電解計算與pH分析題例題4：用惰性電極電解500mL1mol/LCuSO?溶液，當電路中通過0.4mol電子時，停止電解。求：（1）陰極、陽極生成物質(zhì)的質(zhì)量；（2）溶液的pH（假設溶液體積不變）。解析：電極反應：陽極：4OH?-4e?=O?↑+2H?O（4e?O?）陰極：Cu2?+2e?=Cu（2e?Cu）產(chǎn)物計算：陰極：n(Cu)=0.4mole?×(1molCu/2mole?)=0.2mol，m(Cu)=0.2mol×64g/mol=12.8g陽極：n(O?)=0.4mole?×(1molO?/4mole?)=0.1mol，m(O?)=0.1mol×32g/mol=3.2gpH變化：陽極消耗OH?，相當于生成H?，n(H?)=0.4mol（由4OH?~4H?），c(H?)=0.4mol/0.5L=0.8mol/L，pH=-lg0.8≈0.1四、易錯點總結(jié)與解題技巧（一）易錯點歸納電極類型判斷：活性陽極（如Fe、Cu）優(yōu)先失電子，忽略電極材料會導致反應式書寫錯誤。離子放電順序：混淆陰極與陽極的放電順序，如陰極H?放電順序在Cu2?之后，電解CuCl?溶液時H?不參與反應。溶液環(huán)境影響：酸性溶液中不能出現(xiàn)OH?，堿性溶液中不能出現(xiàn)H?，如ClO?氧化CN?需在堿性條件下配平。電解后pH變化：電解水型（如H?SO?）中，水減少導致酸濃度增大，pH減??；放氫生堿型（如NaCl）生成OH?，pH增大。（二）解題技巧三步法書寫電極反應式：①定電極（活性/惰性）→②排離子順序（陰陽極分開）→③配平（電荷、原子守恒，結(jié)合溶液酸堿性）。離子移動與隔膜判斷：陽極區(qū)生成酸（需陰離子遷移）→陰離子交換膜；陰極區(qū)生成堿（需陽離子遷移）→陽離子交換膜。電子守恒法計算：串聯(lián)電路中，各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，利用“電子橋梁”建立反應物與產(chǎn)物的關系（如4e?O?2Cu）。五、拓展訓練題（一）選擇題用石墨電極電解下列溶液，陰、陽兩極均產(chǎn)生氣體且氣體體積比為2:1的是（）A.NaCl溶液B.CuSO?溶液C.NaOH溶液D.HCl溶液電鍍銀時，下列說法正確的是（）A.鍍件作陽極，Ag作陰極B.電鍍液為AgNO?溶液C.陽極反應為Ag?+e?=AgD.電鍍過程中電鍍液濃度減小（二）非選擇題工業(yè)上用電解熔融Al?O?的方法冶煉Al，寫出電極反應式并計算：若生成1molAl，理論上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為多少？消耗O?的體積（標準狀況）為多少？某學生設計如圖裝置電解飽和食鹽水，發(fā)現(xiàn)鐵釘上有氣泡產(chǎn)生，石墨棒上有黃綠色氣體生成。（1）指出電源正負極：a為____極，b為____極；（2）寫出鐵釘上的電極反應式：_____