2016——2019年高考电化学原理综合汇编
2016——2019 年高考电化学原理综合汇编
1．[2019新课标Ⅱ节选]环戊二烯（ ）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、
塑料等生产。回答下列问题：
（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C 5H 5)2，结构简式为
），后者广泛应用于航天、
化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）
和环戊二烯的 DMF 溶液（DMF 为惰性有机溶剂）。
该电解池的阳极为 ____________，总反应为__________________。电解制备需要在无水条件
下进行，原因为_________________________。
2．[2019 新课标Ⅲ节选]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量
也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种
新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：
负极区发生的反应有____________________（写反应方程式）。电路中转移 1 mol 电子，需消
耗氧气__________L （标准状况）。
3．[2019北京节选]氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。
（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K
1或K
2
，
可交替得到H
2和O
2
。
①制H
2时，连接_______________。产生H
2
的电极反应式是_______________。
②改变开关连接方式，可得O
2
。
③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________。
4．[2019江苏节选]CO
2的资源化利用能有效减少CO
2
排放，充分利用碳资源。
（2）电解法转化CO
2可实现CO
2
资源化利用。电解CO
2
制HCOOH的原理示意图如下。
①写出阴极CO
2
还原为HCOO?的电极反应式：▲。
②电解一段时间后，阳极区的KHCO
3
溶液浓度降低，其原因是▲。5．[2019浙江选考节选]水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。
（4）以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。
①阳极的电极反应式是________。
②制备H2O2的总反应方程式是________。
6．【2018天津卷】CO是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
2
（3）O辅助的Al～CO电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO，电池反222
应产物Al(C O)是重要的化工原料。
2243
电池的负极反应式：________。
电池的正极反应式：6O+6e?6O?6CO+6O?3C O2?
222224
反应过程中O的作用是________。
2
该电池的总反应式：________。
7．【2018江苏卷】NO
x
（主要指NO和NO
2
）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NO
x
是环境保护的重要课题。
（2）用稀硝酸吸收NO
x
，得到HNO
3
和HNO
2
的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：____________________________________。
8．【2018新课标1卷】焦亚硫酸钠（Na S O）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广
225
泛。回答下列问题：（3）制备Na S O也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO
225
碱吸收液中含有NaHSO和Na SO。阳极的电极反应式为_____________。电解后，
323
__________室的NaHSO浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na S O。
3225
2
9．【2018新课标1卷】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
2
（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________；沉积锌后的电解液可返回_______工序继续使用。
10．【2018新课标3卷】KIO是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列
3
问题：
（3）KIO也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
3
①写出电解时阴极的电极反应式______。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________，其迁移方向是_____________。
③与“电解法”相比，“KClO氧化法”的主要不足之处有______________（写出一点）。
3
11．【2017江苏卷】铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al O，含SiO和Fe O等杂
23223
质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
2
（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al O，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。
23
（4）“电解Ⅱ”是电解Na CO溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为
23
_____________________，阴极产生的物质A的化学式为____________。
12．【2017天津卷】某混合物浆液含有Al(OH)、MnO和少量Na CrO,。考虑到胶体的吸附作
3224
用使Na CrO不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（见图2），使浆液分离24
成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。
Ⅱ．含铬元素溶液的分离和利用
（4）用惰性电极电解时，CrO2-能从浆液中分离出来的原因是__________，分离后含铬元素的
4
粒子是_________；阴极室生成的物质为___________（写化学式）。
13．【2016新课标1卷】NaClO是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产
2
工艺如下：
回答下列问题：
（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是____。
14．【2016北京卷】用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO-）已成为环境修复研究的热点
3
之一。
（1）Fe还原水体中NO-的反应原理如图所示。
3
①作负极的物质是________。
②正极的电极反应式是_________。
（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO—的去除率和pH，结果如下：
3
初始pH NO—的去除率3
24小时pH pH=2.5
接近100%
接近中性
pH=4.5
＜50%
接近中性
铁的最终物质形态
pH=4.5时，NO—的去除率低。其原因是________。
3
（4）其他条件与（2）相同，经1小时测定NO—的去除率和pH，结果如下：
3
初始pH NO—的去除率3
1小时pH pH=2.5
约10%
接近中性
pH=4.5
约3%
接近中性
与（2）中数据对比，解释（2）中初始pH不同时，NO—去除率和铁的最终物质形态不同的原
3
因：__________。
15．【2016江苏卷】铁炭混合物（铁屑和活性炭的混合物）、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。
（1）铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr O2–的酸性废水通过铁炭混合物，
27
在微电池正极上Cr O2–转化为Cr3＋，其电极反应式为_____________。
27
15．【2016天津卷】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：
（1）但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：____。
（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na FeO，同时获得氢气：
24
Fe+2H O+2OH?
2FeO2?+3H↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色42
的FeO2?，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：4
Na FeO只在强碱性条件下稳定，易被H还原。
242
①电解一段时间后，c(OH?)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是。
③c(Na FeO)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na FeO)低于最
2424
高值的原因：_____________。
16．【2016浙江卷】催化还原CO是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。
2
（5）研究证实，CO也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在
2
极，该电极反应式是。
感悟高考之——电化学原理综合应用答案
1．[2019 新课标Ⅱ节选]
【答案】（4）Fe 电极
Fe+2 +H 2↑（Fe+2C 5H 6 Fe(C 5H 5)2+H 2↑）
水会阻碍中间物 Na 的生成；水会电解生成 OH ?，进一步与 Fe 2+反应生成 Fe(OH)2
【解析】（4）根据阳极升失氧可知 Fe 为阳极；根据题干信息 Fe?2e ?=Fe 2+，电解液中钠离子起到催化剂 的作用使得环戊二烯得电子生成氢气，同时与亚铁离子结合生成二茂铁，故电极反应式为 F e+2
=
+H 2↑；电解必须在无水条件下进行，因为中间产物 Na 会与水反应生成氢氧化钠和氢气，亚铁离子
会和氢氧根离子结合生成沉淀；
答案：Fe 电极；Fe+2
=
+H 2↑（Fe+2C 5H 6=Fe （C 2H 5）2+ H 2↑）；水会阻碍中间物 Na 的生
成；水会电解生成 OH ?，进一步与 Fe 2+反应生成 Fe （OH ）2。
2．[2019 新课标Ⅲ节选]
【答案】（4）Fe 3++e ?=Fe 2+，4Fe 2++O 2+4H +=4Fe 3++2H 2O
5.6
【解析】（4）电解过程中，负极区即阴极上发生的是得电子反应，元素化合价降低，属于还原反应，则
图中左侧为负极反应，根据图示信息知电极反应为：Fe 3++e ? ＝Fe 2+和 4Fe 2++O 2+4H +＝4Fe 3++2H 2O ；电路
中转移 1 mol 电子，根据电子得失守恒可知需消耗氧气的物质的量是 1mol÷4＝0.25mol ，在标准状况下的
体积为 0.25mol×22.4L/mol ＝5.6L 。
3
3．[2019 北京节选]
【答案】（2）K 1
2H 2O+2e ?=H 2↑+2OH ?
连接 K 1 或 K 2 时，电极 3 分别作为阳极材料和阴极材料，
并且 NiOOH 和 Ni(OH)2 相互转化提供电子转移
【解析】（2）①电极生成 H 2 时，根据电极放电规律可知 H +得到电子变为氢气，因而电极须连接负极， 因而制 H 2 时，连接 K 1，该电池在碱性溶液中，由 H 2O 提供 H +，电极反应式为 2H 2O+2e ?=H 2↑+2OH ?； ③电极 3 上 NiOOH 和 Ni(OH)2 相互转化，其反应式为 NiOOH+e ?+H 2O Ni(OH)2+OH ?，当连接 K 1 时， Ni(OH)2 失去电子变为 NiOOH ，当连接 K 2 时，NiOOH 得到电子变为 Ni(OH)2，因而作用是连接 K 1 或 K 2 时，电极 3 分别作为阳极材料和阴极材料，并且 NiOOH 和 Ni(OH)2 相互转化提供电子转移。
4．[2019江苏节选]
【答案】（2）①CO 2+H ++2e ?
HCOO ?或 CO 2+ HCO - +2e ?
HCOO ?+ CO 2-
3
②阳极产生 O 2，pH
减小， HCO - 浓度降低；K +部分迁移至阴极区
3
【解析】（2）①根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO 2＋HCO 3?＋2e ? =HCOO ?＋CO 32?，或
CO 2＋H ＋＋2e ? =HCOO ?；②阳极反应式为 2H 2O ?4e ? =O 2↑＋4H ＋，阳极附近 pH 减小，H ＋与 HCO 3? 反 应，同时部分 K ＋迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区的 KHCO 3 溶液浓度降低。 5．[2019 浙江选考节选]水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。
（4）以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解 NH 4HSO 4 溶液产生(NH 4)2S 2O 8，再与水反应得到
H 2O 2，其中生成的 NH 4HSO 4 可以循环使用。
①阳极的电极反应式是________。
②制备 H 2O 2 的总反应方程式是________。
【答案】（4）①2HSO 4?? 2e ?
S 2O 82?＋2H +或 2SO 42?? 2e ? S 2O 82?
②2H 2O
H 2O 2＋H 2↑
【解析】（4）①电解池使用惰性电极，阳极本身不参与反应，阳极吸引 HSO 4?（或 SO 42?）离子，并放
电生成 S 2O 82?，因而电极反应式为 2HSO 4?? 2e ? =S 2O 82?＋2H +或 2SO 42?? 2e ? =S 2O 82? 。
②通过电解 NH 4HSO 4 溶液产生(NH 4)2S 2O 8 和 H 2。由题中信息可知，生成的 NH 4HSO 4 可以循环使用，说 明(NH 4)2S 2O 8 与水反应除了生成 H 2O 2，还有 NH 4HSO 4 生成，因而总反应中只有水作反应物，产物为 H 2O 2 和 H 2,故总反应方程式为 2H 2O
H 2O 2＋H 2↑。
6．【2018 天津卷】
【答案】Al –3e –=Al 3+（或 2Al –6e –=2Al 3+） 催化剂 2Al+6CO 2=Al 2(C 2O 4)3
【解析】
精准分析：）根据电解原理，阳极发生失电子的氧化反应，阳极反应为HNO
2
失去电子生成HNO
3
，1molHNO
2
11．【2017江苏卷】【答案】）石墨电极被阳极上产生的O
2
氧化（4）4CO
32－
+2H
2
O?4e?=4HCO
3－
+O
2
↑H
2 7．【2018江苏卷】
【答案】（2）HNO
2
?2e?+H
2
O3H++NO
3
?
【解析】
（2
反应失去2mol电子，结合原子守恒和溶液呈酸性，电解时阳极电极反应式为HNO
2
-2e-+H
2
O=NO
3
-+3H+。8．【2018新课标1卷】
【答案】（3）2H
2
O－4e－＝4H＋+O
2
↑a
【解析】
9．【2018新课标1卷】
【答案】（4）Zn2++2e－＝Zn溶浸
【解析】
精准分析：焙烧时硫元素转化为SO
2
，然后用稀硫酸溶浸，生成硫酸锌、硫酸亚铁和硫酸镉，二氧化硅与稀硫酸不反应转化为滤渣，由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣1中还含有硫酸铅。由于沉淀亚铁离子的pH
较大，需要将其氧化为铁离子，通过控制pH得到氢氧化铁沉淀；滤液中加入锌粉置换出Cd，最后将滤液电解得到金属锌。则
（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是锌离子放电，则阴极的电极反应式为Zn2++2e－＝Zn；阳极是氢氧根放电，破坏水的电离平衡，产生氢离子，所以电解后还有硫酸产生，因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。
10．【2018新课标3卷】【答案】（3）①2H
2
O+2e－＝2OH－+H
2
↑②K+；a到b③产生Cl
2
易污染环境等
【解析】
（3
【解析】）食盐溶液中混有Mg2+和Ca2+，可利用过量NaOH溶液除去Mg2+，利用过量Na
2
CO
3
溶液除去Ca2+；12．【2017天津卷】
【答案】（4）在直流电场作用下，CrO
4
2-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液
CrO
4
2-和Cr
2
O
7
2-NaOH和H
2
（4）用惰性电极电解时，在直流电场作用下，CrO
4
2-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液，从而使
CrO
4
2-从浆液中分离出来；因2CrO
4
2-+2H+Cr
2
O
7
2-+H
2
O，所以分离后含铬元素的粒子是CrO
4
2-和Cr
2
O
7
2-；
阴极室H+放电生成H
2
，剩余的OH?与透过阳离子交换膜移过来的Na+结合生成NaOH，所以阴极室生成的物质
为NaOH和H
2
。
13．【2016新课标1卷】
【答案】（3）NaOH溶液；Na
2
CO
3
溶液；ClO
2
?(或NaClO
2
)；
（3
向NaCl溶液中加入ClO
2
，进行电解，阳极发生反应2Cl--2e-=Cl
2
↑，反应产生Cl
2
，阴极发生反应产生
NaClO
2
，可见“电解”中阴极反应的主要产物是NaClO
2
；
14．【2016北京卷】
【答案】（1）①铁②NO
3
－+8e－+10H+=NH
4
++3H
2
O
（2）因为铁表面生成不导电的FeO(OH)，阻止反应进一步发生
（4）Fe＋2H＋=Fe2＋＋H
2
↑，初始pH较小，氢离子浓度高，产生的Fe2+浓度大，促使FeO（OH）转化为可导
电的Fe
3
O
4
，使反应进行的更完全，初始pH高时，产生的Fe2+浓度小，从而造成NO
3
—去除率和铁的最终物
质形态不同。
（2）从pH对硝酸根去除率的影响来看，初始pH=4.5时去除率低，主要是因为铁离子容易水解生成FeO(OH)，
同时生成的Fe
3
O
4
产率降低，且生成的FeO(OH)不导电，所以NO
3
-的去除率低；
（4）Fe＋2H＋=Fe2＋＋H
2
↑，初始pH较小，氢离子浓度高，产生的Fe2+浓度大，促使FeO（OH）转化为可导
电的Fe
3
O
4
，使反应进行的更完全；初始pH高时，由于
Fe3+
的水解，Fe3+越容易生成FeO(OH)，产生的
Fe2+浓度小，从而造成NO
3
—去除率和铁的最终物质形态不同。
15．【2016江苏卷】【答案】（1）Cr
2
O
7
2–+6e－+14H+＝2Cr3++7H
2
O
15．【2016天津卷】
【答案】（1）H
2
+2OH--2e-=2H
2
O（5）①阳极室②防止Na
2
FeO
4
与H
2
反应使产率降低
③M点：c(OH-)低，Na
2
FeO
4
稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na
2
FeO
4
产率降低)。
【解析】（1）碱性氢氧燃料电池的负极反应式为H
2
+2OH--2e-=2H
2
O；
（5）①根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c(OH?)降低的区域在阳极室，故答案为：阳极室；
②氢气具有还原性，根据题意Na
2
FeO
4
只在强碱性条件下稳定，易被H
2
还原。电解过程中，须将阴极产生
的气体及时排出，防止Na
2
FeO
4
与H
2
反应使产率降低，故答案为：防止Na
2
FeO
4
与H
2
反应使产率降低；
③根据题意Na
2
FeO
4
只在强碱性条件下稳定，在M点，c(OH-)低，Na
2
FeO
4
稳定性差，且反应慢，在N点：
c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na
2
FeO
4
产率降低，故答案为：M点：c(OH-)低，Na
2
FeO
4
稳定性
差，且反应慢(或N点：c(OH-)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na
2
FeO
4
产率降低)。
16．【2016浙江卷】
【答案】（5）阴CO
2
+6H++6e?==CH
3
OH+H
2
O