電解原理初步認(rèn)識試題一、試題類型及命題特點電解原理試題在各類考試中呈現(xiàn)多樣化的命題形式，主要可分為基礎(chǔ)概念辨析型、工業(yè)流程應(yīng)用型、裝置分析評價型和定量計算綜合型四大類?；A(chǔ)概念辨析題多以選擇題形式出現(xiàn)，直接考查電解池陰陽極判斷、離子放電順序、電極反應(yīng)類型等核心知識點，此類題目側(cè)重對基本原理的理解深度，如判斷給定裝置中電子流向或離子遷移方向；工業(yè)流程應(yīng)用題則常以氯堿工業(yè)、電解精煉銅、電鍍等真實生產(chǎn)場景為背景，通過工藝流程圖呈現(xiàn)復(fù)雜體系，要求考生分析各環(huán)節(jié)的電化學(xué)原理，典型如2025年湖北卷中海水直接制備氫氣的創(chuàng)新裝置題；裝置分析評價題通常給出新型電解池示意圖，涉及離子交換膜種類判斷、電極材料選擇合理性分析等，需要結(jié)合題干信息推斷電極反應(yīng)式；定量計算綜合題則將電化學(xué)原理與化學(xué)計量相結(jié)合，圍繞電子轉(zhuǎn)移守恒考查產(chǎn)物質(zhì)量、氣體體積、溶液濃度變化等計算，常見于計算題或選擇題的壓軸選項。從命題趨勢看，近年試題呈現(xiàn)三個顯著特點：一是情境創(chuàng)新性增強(qiáng)，大量引入雙極膜電解、光電協(xié)同催化等前沿技術(shù)背景，如鋅溴液流電池儲能系統(tǒng)的工作原理分析；二是考查維度多元化，單題常融合電極反應(yīng)書寫、離子移動方向、溶液pH變化等多個考點；三是工業(yè)應(yīng)用性突出，試題素材多來自新能源制備、污水處理、物質(zhì)提純等實際領(lǐng)域，要求考生建立從原理到應(yīng)用的思維橋梁。二、核心知識點分布及考查頻次（一）電解池構(gòu)成要素電極判斷與反應(yīng)類型陰陽極的判斷是電解原理的入門知識，試題中常通過電源正負(fù)極連接方式、電極材料性質(zhì)（活潑金屬電極vs惰性電極）、產(chǎn)物種類等多角度設(shè)置判斷情境。例如在電滲析法提純?nèi)榍宓脑囶}中，通過膜兩側(cè)溶液濃度變化推斷電極類型。電極反應(yīng)類型遵循"陽氧陰還"規(guī)律，但需注意特殊情況：當(dāng)活潑金屬（除Au、Pt外）作陽極時，電極本身優(yōu)先失電子，如鐵作陽極時發(fā)生Fe-2e?=Fe2?而非OH?放電。離子放電順序與產(chǎn)物判斷這是電解原理的核心考點，試題中常通過改變?nèi)芤航橘|(zhì)（酸性/堿性/中性）、離子濃度等條件考查放電順序的靈活應(yīng)用。陽離子放電順序為：Ag?>Hg2?>Fe3?>Cu2?>H?(酸)>Pb2?>Fe2?>Zn2?>H?(水)>Al3?>Mg2?>Na?；陰離子放電順序為：S2?>I?>Br?>Cl?>OH?>含氧酸根>F?。典型考例如電解高濃度RCOONa的NaOH溶液時，陽極RCOO?放電生成烷烴的反應(yīng)機(jī)理分析。（二）電極反應(yīng)式書寫規(guī)則電極反應(yīng)式的書寫是電解原理試題的必考點，需遵循"三守恒"原則（電子守恒、電荷守恒、原子守恒），并特別注意介質(zhì)環(huán)境對產(chǎn)物存在形式的影響：酸性介質(zhì)中，電極反應(yīng)式中不出現(xiàn)OH?，如析氫反應(yīng)寫作2H?+2e?=H?↑堿性介質(zhì)中，避免出現(xiàn)H?，如吸氧反應(yīng)寫作O?+2H?O+4e?=4OH?熔融鹽介質(zhì)需考慮離子的實際存在形式，如電解熔融氧化鋁時Al3?與O2?的放電在復(fù)雜體系中，需根據(jù)題干信息確定主要放電離子，如2025年模擬題中電解含鉻廢水時，F(xiàn)e2?與Cr?O?2?的氧化還原反應(yīng)需結(jié)合電極反應(yīng)綜合書寫。（三）離子交換膜應(yīng)用離子交換膜的考查頻率近年顯著提升，主要涉及三類膜的判斷與作用分析：陽離子交換膜：允許陽離子通過，如電解飽和食鹽水時防止OH?遷移到陽極室與Cl?反應(yīng)陰離子交換膜：允許陰離子通過，如海水制氫裝置中維持KOH濃度不變需OH?從陰極向陽極遷移雙極膜：特殊復(fù)合膜，能解離出H?和OH?，常用于酸堿制備類試題試題常要求根據(jù)電極反應(yīng)產(chǎn)物或溶液濃度變化推斷膜的類型，如2025年福建三明適應(yīng)性測試中環(huán)氧乙烷制備裝置使用Cl?交換膜的作用分析。（四）電解計算核心方法電子守恒法是電解計算的"萬能鑰匙"，所有定量問題均圍繞電子轉(zhuǎn)移展開：單一反應(yīng)計算：直接根據(jù)電極反應(yīng)式中電子與產(chǎn)物的計量關(guān)系計算，如已知陽極生成Cl?的體積求轉(zhuǎn)移電子數(shù)多池串聯(lián)計算：無論電解池、原電池如何組合，各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，如串聯(lián)電解硫酸銅和氯化鈉溶液時，陰極析出Cu與陽極生成Cl?的物質(zhì)的量關(guān)系復(fù)雜體系計算：需考慮副反應(yīng)影響，如電解精煉銅時陽極雜質(zhì)金屬（Fe、Zn等）的溶解對電子轉(zhuǎn)移的貢獻(xiàn)三、典型例題深度解析（一）基礎(chǔ)概念辨析題例題：某同學(xué)設(shè)計如圖所示電解裝置（電極均為惰性電極），下列說法正確的是（）A.電子從b極經(jīng)導(dǎo)線流向a極B.若X為CuSO?溶液，a極可析出紅色固體C.若X為NaCl溶液，b極附近溶液pH減小D.電解稀硫酸時，實質(zhì)是電解水，溶液pH不變解析：本題考查電解池基本構(gòu)成與工作原理。首先根據(jù)電源正負(fù)極判斷，a極為陽極（連接正極），b極為陰極（連接負(fù)極），電子流向應(yīng)從電源負(fù)極→b極，a極→電源正極，A項錯誤；CuSO?溶液中Cu2?在陰極（b極）得電子生成Cu單質(zhì)，B項錯誤；NaCl溶液中陰極（b極）發(fā)生2H?O+2e?=H?↑+2OH?反應(yīng)，OH?濃度增大，pH升高，C項錯誤；電解稀硫酸時，陽極4OH?-4e?=O?↑+2H?O，陰極2H?+2e?=H?↑，實質(zhì)為電解水，硫酸濃度增大，pH減小，D項錯誤。答案：無正確選項（原題設(shè)計可能存在錯誤，需注意審題）。解題關(guān)鍵：此類題目需嚴(yán)格遵循"三步驟"：①確定電極名稱→②分析離子放電順序→③推斷電極反應(yīng)及產(chǎn)物。特別注意惰性電極與活性電極的區(qū)別，以及電解質(zhì)溶液濃度變化對pH的影響。（二）工業(yè)流程應(yīng)用題例題：采用電滲析法提純?nèi)榍澹ǜ缓琋aCl的蛋白質(zhì)溶液）的工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是（）A.膜1為陽離子交換膜，允許Na?通過B.a極的電極反應(yīng)式為2H?O+2e?=H?↑+2OH?C.每轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上乳清質(zhì)量減少58.5gD.該裝置可實現(xiàn)蛋白質(zhì)與無機(jī)鹽的分離解析：本題以蛋白質(zhì)提純?yōu)楸尘埃疾殡姖B析原理。根據(jù)圖示，a極區(qū)稀NaOH溶液變?yōu)闈馊芤?，說明Na?通過膜1進(jìn)入a極區(qū)，故膜1為陽離子交換膜，A項正確；a極為陰極，發(fā)生水的還原反應(yīng)生成H?和OH?，B項正確；陽極區(qū)Cl?通過膜2（陰離子交換膜）遷移，每轉(zhuǎn)移2mol電子，遷移2molNa?和2molCl?，乳清減少2molNaCl（質(zhì)量117g），C項錯誤；蛋白質(zhì)為大分子不能通過離子交換膜，從而實現(xiàn)與NaCl的分離，D項正確。答案：C。解題關(guān)鍵：工業(yè)流程題需從"目標(biāo)產(chǎn)物→核心反應(yīng)→輔助系統(tǒng)"三層分析，本題中蛋白質(zhì)回收率達(dá)98%的關(guān)鍵在于離子交換膜對小分子雜質(zhì)的選擇性透過，解題時可采用"膜兩側(cè)溶液組成變化反推離子遷移方向"的逆向思維方法。（三）裝置分析評價題例題：科學(xué)家設(shè)計海水直接制備氫氣的電解裝置，工作時陽極無Cl?生成且KOH溶液濃度不變，下列說法錯誤的是（）A.陰極反應(yīng)式為2H?O+2e?=H?↑+2OH?B.離子交換膜為陰離子交換膜C.海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜補(bǔ)水D.生成H?速率為xmol/h時，補(bǔ)水速率為2xmol/h解析：本題為新型電解裝置分析題，需結(jié)合題干信息推斷電極反應(yīng)。陽極無Cl?生成說明OH?優(yōu)先放電：4OH?-4e?=O?↑+2H?O，陰極生成H?同時產(chǎn)生OH?（A項正確）；為維持KOH濃度不變，陰極生成的OH?需通過交換膜進(jìn)入陽極，故為陰離子交換膜（B項正確）；電解消耗水，需通過PTFE膜補(bǔ)充海水（C項正確）；總反應(yīng)為2H?O=2H?↑+O?↑，生成xmolH?消耗xmolH?O，補(bǔ)水速率應(yīng)為xmol/h（D項錯誤）。答案：D。解題關(guān)鍵：新型裝置題的突破點在于題干中的"特殊信息"，如本題"無Cl?生成"暗示陽極反應(yīng)，"KOH濃度不變"提示離子遷移方向。解題時應(yīng)首先寫出可能的電極反應(yīng)式，再結(jié)合守恒關(guān)系驗證合理性。（四）定量計算綜合題例題：用鐵板作陰陽極電解含鉻廢水（主要含Cr?O?2?），陽極區(qū)發(fā)生反應(yīng)Cr?O?2?+6Fe2?+14H?=2Cr3?+6Fe3?+7H?O。若收集到13.44L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）H?時，計算被還原的Cr?O?2?的物質(zhì)的量。解析：本題綜合考查電解反應(yīng)與氧化還原計算。陰極反應(yīng)為2H?O+2e?=H?↑+2OH?，n(H?)=13.44L/22.4L/mol=0.6mol，轉(zhuǎn)移電子n(e?)=1.2mol；陽極Fe溶解：Fe-2e?=Fe2?，生成n(Fe2?)=0.6mol；根據(jù)Cr?O?2?~6Fe2?的計量關(guān)系，被還原的n(Cr?O?2?)=0.6mol/6=0.1mol。解題關(guān)鍵：電解計算需建立"電子轉(zhuǎn)移-電極反應(yīng)-氧化還原"的關(guān)聯(lián)鏈條，本題中Fe2?為中間產(chǎn)物，起到傳遞電子的作用，計算時需注意陽極Fe溶解與Cr?O?2?還原的電子守恒關(guān)系。四、解題方法與思維模型（一）電極反應(yīng)式書寫"四步法"定電極：根據(jù)電源連接確定陰陽極，標(biāo)記活性/惰性電極判離子：列出電解質(zhì)溶液中所有陰陽離子，按放電順序排序?qū)懛磻?yīng)：結(jié)合介質(zhì)環(huán)境寫出初步電極反應(yīng)式配守恒：檢查電子、電荷、原子守恒，必要時添加H?/OH?/H?O例如書寫堿性條件下甲醇燃料電池陽極反應(yīng)式：定電極：陽極（負(fù)極），CH?OH失電子判離子：產(chǎn)物可能為CO?2?（堿性介質(zhì)）寫反應(yīng)：CH?OH-6e?→CO?2?配守恒：CH?OH+8OH?-6e?=CO?2?+6H?O（補(bǔ)8OH?平衡電荷，補(bǔ)6H?O平衡H原子）（二）離子交換膜判斷"三依據(jù)"產(chǎn)物純度需求：如氯堿工業(yè)需防止Cl?與NaOH反應(yīng)，使用陽離子交換膜溶液濃度變化：濃度增大側(cè)需對應(yīng)離子遷入，如電滲析提純中濃NaOH側(cè)需Na?遷入電極反應(yīng)消耗/生成離子：如海水制氫中陽極消耗OH?，需從陰極補(bǔ)充（三）計算問題"電子橋"模型以電子轉(zhuǎn)移為主線構(gòu)建計算關(guān)系：陽極失電子總數(shù)=陰極得電子總數(shù)↓↓∑(n?×化合價變化?)=∑(n?×化合價變化?)例如串聯(lián)電解CuSO?和AgNO?溶液，當(dāng)陰極析出1.6gCu時，陽極生成O?體積計算：n(e?)=2×(1.6g/64g/mol)=0.