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第13講
電解原理及其應(yīng)用
2025：基于主題教學(xué)的高考化學(xué)專(zhuān)題復(fù)習(xí)系列講座
2025
2024黑吉遼卷-12題 電解原理：根據(jù)b極上HCHO在堿性溶液中被氧化為HCOO-,則b極為陽(yáng)極，分析該電池工作原理，涉及電極反應(yīng)式、離子移動(dòng)方向判斷、電化學(xué)計(jì)算。
2024湖北卷-14題 電催化合成氨基酸的原理：由題意可知，PbCu為陰極，Cu為陽(yáng)極，確定兩電極反應(yīng)式，離子移動(dòng)方向判斷、電化學(xué)計(jì)算。
2024山東卷-13題 電解原理：b為陽(yáng)極,Br-失電子轉(zhuǎn)化成BrO3-,電極a為陰極。確定兩電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式，離子濃度、電化學(xué)計(jì)算。
2024湖南卷-10題 電解原理：由電解原理圖可知，Ni電極產(chǎn)生氫氣，作陰極，Pt電極失去電子生成，作陽(yáng)極，確定兩電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式，溶液pH、電化學(xué)計(jì)算。
2024甘肅卷-7題 固體電解池工作原理：電極1上H2O(g)轉(zhuǎn)化成H2(g)，為陰極；多孔電極2上O2-轉(zhuǎn)化成O2(g)，為陽(yáng)極。確定兩電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式，離子移動(dòng)方向判斷、電化學(xué)計(jì)算。
2024安徽卷-15題 電解原理：電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)。
2024年——電解原理及其應(yīng)用考點(diǎn)統(tǒng)計(jì)
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名師導(dǎo)學(xué)
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知識(shí)重構(gòu)
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知識(shí)重構(gòu)
（1）構(gòu)建電解池模型（以惰性電極電解氯化銅溶液為例）
1.電解原理
（2）電解池陰、陽(yáng)極的判斷方法
1.電解原理
（3）放電順序
①陽(yáng)極放電順序：活性電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。
惰性電極一般指Pt、Au、石墨等，惰性電極不參與電極反應(yīng)；
活性電極（除Au、Pt以外的金屬材料作電極），電極材料失電子，生成金屬陽(yáng)離子。
S2－、I－、Br－、Cl－放電，產(chǎn)物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放電，則得到H2O和O2。
②陰極放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋（酸）＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋（水）＞Al3＋＞Mg2＋。
若金屬陽(yáng)離子（Fe3＋除外）放電，則得到相應(yīng)金屬單質(zhì)；若H＋放電，則得到H2。
1.電解原理
特別提醒：
放電順序本質(zhì)遵循氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即得（失）電子能力強(qiáng)的離子先放電。
因氧化性、還原性強(qiáng)弱受外界因素（如試劑濃度、反應(yīng)溫度、溶液酸堿性等）的影響，放電順序并非一成不變，具體應(yīng)用時(shí)要結(jié)合試題情境加以分析。
1.電解原理
（4）惰性電極電解電解質(zhì)溶液的產(chǎn)物判斷
1.電解原理
2.電解原理的應(yīng)用
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知識(shí)重構(gòu)
（一）物質(zhì)制備
1.（2024年黑吉遼卷12題）“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統(tǒng)電解水制“綠氫”陽(yáng)極電勢(shì)高、反應(yīng)速率緩慢的問(wèn)題，科技工作者設(shè)計(jì)耦合HCHO高效制H2的方法，裝置如圖所示。部分反應(yīng)機(jī)理為：
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A. 相同電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的1.5倍
B. 陰極反應(yīng)：2H2O+2e-=2OH-+H2↑
C.電解時(shí)OH-通過(guò)陰離子交換膜向b極方向移動(dòng)
D. 陽(yáng)極反應(yīng)：2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2↑
陽(yáng)極：
陰極：
①HCHO+OH--e-→HCOOH+
H2
②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O
由(①+②)×2得陽(yáng)極反應(yīng)為：
2H2O+2e-=H2↑+2OH-




總反應(yīng)為：HCHO+OH- =H2↑+HCOO-
A
2.(2024湖北卷-14題)我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種雙位點(diǎn)PbCu電催化劑，用H2C2O4和NH2OH電化學(xué)催化合成甘氨酸，原理如圖，雙極膜中H2O解離的H+和OH-在電場(chǎng)作用下向兩極遷移。已知在KOH溶液中，甲醛轉(zhuǎn)化為HOCH2O-，存在平衡
電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)為
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
（一）物質(zhì)制備
陽(yáng)極：
2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+H2↑+2H2O
陰極：
H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O
HCHO+OH-→HOCH2O-
H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O
OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+
HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O




B
（一）物質(zhì)制備
3.（2024年山東卷13題 ）以不同材料修飾的pt為電極，一定濃度的NaBr溶液為電解液，采用電解和催化相結(jié)合的循環(huán)方式，可實(shí)現(xiàn)高效制H2和O2，裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
陽(yáng)極：
Br- -6e-+3H2O=BrO3-+6H+
陰極：
6H++6e-=3H2↑
總反應(yīng)：




B
4.（2024年湖南卷10題 ） 在KOH水溶液中，電化學(xué)方法合成高能物質(zhì)K4C6N16時(shí)，伴隨少量O2生成，電解原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（ ）
（一）物質(zhì)制備
A. 電解時(shí)，OH-向Ni電極移動(dòng)
B. 生成C6N164-的電極反應(yīng)：2C3N8H4+8OH--4e-=C6N164-+8H2O
C. 電解一段時(shí)間后，溶液pH升高
D. 每生成1mol H2的同時(shí)，生成0.5mol K4C6N16
陰極：
陽(yáng)極：
總反應(yīng)：




B
5.（2023年重慶卷12題 ）電化學(xué)合成是一種綠色高效的合成方法。如圖是在酸性介質(zhì)中電解合成半胱氨酸和煙酸的示意圖。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
（一）物質(zhì)制備
A. 電極a為陰極
B. H+從電極b移向電極a
C. 電極b發(fā)生的反應(yīng)為：
D. 生成3mol半胱氨酸的同時(shí)生成1mol煙酸
+2e-+2H+=2
陰極：
陽(yáng)極：




D
6.（2023年遼寧卷7題 ）某無(wú)隔膜流動(dòng)海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說(shuō)法正確的是( )
A. b端電勢(shì)高于a端電勢(shì)
B. 理論上轉(zhuǎn)移2mole-生成4gH2
C. 電解后海水pH下降
D. 陽(yáng)極發(fā)生：Cl-+H2O-2e-=HClO+H+
（一）物質(zhì)制備
Cl-+H2O-2e-=HClO+H+
陽(yáng)極：
2H++2e-=H2↑
陰極：
HClO+H2↑+OH-
Cl-+2H2O
總反應(yīng)：




D
7.（2023年廣東卷16題 ）用一種具有“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實(shí)現(xiàn)大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時(shí)，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H+和OH-，有利于電解反應(yīng)順利進(jìn)行。下列說(shuō)法不正確的是( B )
A．電解總反應(yīng)：KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH
B．每生成1mol NH3·H2O，雙極膜處有9 mol的H2O解離
C．電解過(guò)程中，陽(yáng)極室中KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變
D．相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)可提高氨生成速率
（一）物質(zhì)制備
NO3- +8e－+7H2O= NH3·H2O+9OH-
陰極：
4OH--4e－=O2↑＋2H2O
陽(yáng)極：
KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH
總反應(yīng)：




8.（2023年湖北卷10題 ）我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無(wú)Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為x mol·h -1。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．b電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．離子交換膜為陰離子交換膜
C．電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過(guò)PTFE膜
D．海水為電解池補(bǔ)水的速率為2x mol·h -1
（一）物質(zhì)制備
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
陰極：
陽(yáng)極：
4OH--4e-=O2↑+2H2O
2H2O
2H2↑+O2↑
總反應(yīng)：




D
9.（2021年廣東卷16題）鈷（Co）的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．工作時(shí)，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B．生成1 mol Co，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少16 g
C．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變
D．電解總反應(yīng)：2Co2+＋2H2O 2Co＋O2↑＋4H＋
（一）物質(zhì)制備
陽(yáng)極：
2H2O—4e—＝4H++O2↑
陰極：
2Co2＋＋ 4e— ＝ 2Co
H+
Cl—
總反應(yīng)：2Co2＋＋2H2O 2Co＋O2↑＋4H＋




D
10.（2020年山東卷）采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過(guò)電解法制備雙氧水的裝置如下圖所示。忽略溫度變化的影響，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．陽(yáng)極反應(yīng)為2H2O—4e—＝4H++O2↑
B．電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極室的pH未變
C．電解過(guò)程中，H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移
D．電解一段時(shí)間后，a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量
（一）物質(zhì)制備
陽(yáng)極：
2H2O—4e—＝4H++O2↑
總反應(yīng)為：O2+2H2O＝2H2O2
陰極：
O2 +2e—+2H+＝H2O2
H+


D


11.（2022年浙江卷）通過(guò)電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2，電解示意圖如下（其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過(guò)。電解過(guò)程中溶液的體積變化忽略不計(jì)）。下列說(shuō)法不正確的是（ ）
A．電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)
B．電極B的電極發(fā)應(yīng)：2H2O+Mn2+—2e—＝MnO2+4H+
C．電解一段時(shí)間后溶液中Mn2+濃度保持不變
D．電解結(jié)束，可通過(guò)調(diào)節(jié)pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以獲得Li2CO3
（一）物質(zhì)制備
陰極：
2LiMn2O4+6e—+16H+＝2Li+ + 4Mn2+ + 8H2O
陽(yáng)極：
2H2O+Mn2+—2e—＝MnO2+4H+
總反應(yīng)：2LiMn2O4+4H+＝2Li++Mn2++ 3MnO2+2H2O


C


12.（2021年八省聯(lián)考江蘇卷9題）利用電解法將CO2轉(zhuǎn)化為CH4的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．電解過(guò)程中，H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移
B．電極b上反應(yīng)為：CO2＋8HCO3—－8e—＝CH4＋8CO32—＋2H2O
C．電解過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
D．電解時(shí)Na2SO4溶液濃度保持不變
（一）物質(zhì)制備
陰極：
CO2＋8HCO3—+8e—＝
CH4＋8CO32—＋2H2O
陽(yáng)極：
2H2O—4e—＝4H++O2↑
H+




A
（二）微粒遷移
13.（2024年甘肅卷7題） 某固體電解池工作原理如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A. 電極1的多孔結(jié)構(gòu)能增大與水蒸氣的接觸面積
B. 電極2是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：O2+4e-=2O2-
C. 工作時(shí)O2-從多孔電極1遷移到多孔電極2
D. 理論上電源提供2mole-能分解1mol H2O
2H2O+4e-=2H2+2O2-
陰極：
2O2--4e-=O2
陽(yáng)極：
2H2O
2H2↑+O2↑
總反應(yīng)：




B
14.（2022年廣東卷）以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過(guò)程中（ ）
A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg—2e—＝Mg2+
B．陰極上Al被氧化
C．在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽(yáng)極泥
D．陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化相等
（二）微粒遷移
Al—3e—＝Al3+




C
陽(yáng)極
陰極
Al3++3e—＝Al
Mg—2e—＝Mg2+
Mg2+不放電
Cu、Si不放電，形成陽(yáng)極泥
15.（2014年新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷27題節(jié)選）H3PO2也可用電滲析法制備。“四室電滲析法”工作原理如圖所示（陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò)）：
①寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：________________________________________。
②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：___________________________________________。
③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有____________雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是____________________________________。
（二）微粒遷移
陽(yáng)極：
2H2O—4e — ＝O2↑＋4H＋
2H2O—4e — ＝O2↑＋4H＋
陽(yáng)極室的H＋通過(guò)陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO2—通過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2
H＋＋ H2PO2— ＝H3PO2
PO43—
H2PO2—或H3PO2在陽(yáng)極被氧化
陰極：
2H2O+2e — ＝H2↑＋2OH—
H+
Na+
H2PO2—
16.（2021年遼寧卷）如圖，某液態(tài)金屬儲(chǔ)能電池放電時(shí)產(chǎn)生金屬化合物L(fēng)i3Bi。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．放電時(shí)，M電極反應(yīng)為Ni—2e—＝Ni2+
B．放電時(shí)，Li+由M電極向N電極移動(dòng)
C．充電時(shí)，M電極的質(zhì)量減小
D．充電時(shí)，N電極反應(yīng)為L(zhǎng)i3Bi+3e—＝3Li++Bi
（三）能量轉(zhuǎn)化
負(fù)極：Li—e—＝Li+
陽(yáng)極：Li3Bi—3e—＝3Li++Bi
陰極：Li++e—＝Li
正極：3Li++Bi+3e—＝Li3Bi
放電
充電




B
17.（2022年廣東卷）科學(xué)家基于Cl2易溶于CCl4的性質(zhì)，發(fā)展了一種無(wú)需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲(chǔ)能設(shè)備（如圖）。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為：NaTi2(PO4)3+2Na++2e—＝Na3Ti2(PO4)3。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．充電時(shí)電極b是陰極
B．放電時(shí)NaCl溶液的pH減小
C．放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大
D．每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23g
（三）能量轉(zhuǎn)化




C
正極：
Cl2+2e—＝2Cl—
陰極：
NaTi2(PO4)3+2Na++2e—＝Na3Ti2(PO4)3
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1.分析電解原理的思維模型
步驟1：運(yùn)用電子守恒，配平變價(jià)物質(zhì)的計(jì)量數(shù)和電子得失個(gè)數(shù)。
步驟2：運(yùn)用電荷守恒，配平H+或OH—等離子的計(jì)量數(shù)。
步驟3：運(yùn)用質(zhì)量守恒配平其他物質(zhì)的計(jì)量數(shù)，如H2O等。
2.配平電極反應(yīng)式的思路方法
特別提醒：
（1）書(shū)寫(xiě)電解池的電極反應(yīng)式時(shí)，可以用實(shí)際放電的離子表示，但書(shū)寫(xiě)電解池的總反應(yīng)時(shí)，H2O要寫(xiě)成分子式。
如用惰性電極電解食鹽水時(shí)，若考慮陰極實(shí)際放電的離子為H＋，陰極反應(yīng)式可寫(xiě)作2H＋＋2e－＝H2↑，若考慮H＋來(lái)源于H2O，陰極反應(yīng)式應(yīng)寫(xiě)作2H2O＋2e－＝H2↑+2OH—。總反應(yīng)式務(wù)必寫(xiě)作2Cl－＋2H2O 2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
（2）運(yùn)用電荷守恒配平離子時(shí)，要考慮溶液的酸堿性環(huán)境。
強(qiáng)酸性環(huán)境：用H＋調(diào)電荷；
強(qiáng)堿性環(huán)境：用OH－調(diào)電荷。
其他情況：生成物中加H＋或OH－。
1. （2021·河北卷16題節(jié)選）CO2在堿性介質(zhì)中電還原為正丙醇（CH3CH2CH2OH）的電極反應(yīng)方程式為 。
2.以鋁材為陽(yáng)極，電解H2SO4溶液，在鋁材表面形成氧化膜
陽(yáng)極反應(yīng)式： ；
陰極反應(yīng)式： ；
總反應(yīng)方程式： 。
3. 用惰性電極電解飽和NaHSO4溶液可以制備過(guò)硫酸鈉Na2S2O8。已知在陽(yáng)極放電的離子主要為HSO4—，則陽(yáng)極反應(yīng)式為 。
專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練
CO2 ＝CH3CH2CH2OH
3 ＋18e—
＋18OH—
+13H2O
12CO2＋18e—＋4H2O＝CH3CH2CH2OH＋9CO32—
Al ＝Al2O3
2 — 6e—
＋6H＋
+3H2O
6H＋＋6e—＝3H2↑　
2Al＋3H2O Al2O3＋3H2↑
HSO4— =S2O82—
2 —2e—
+2H＋　
4. 電化學(xué)干法氧化法脫除H2S的原理如圖所示。
陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為 ；
陰極上COS發(fā)生的電極反應(yīng)為 。
專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練
2S2——4e—＝S2　
COS＋2e—＝S2—＋CO
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名師導(dǎo)學(xué)
2025
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（一）常見(jiàn)命題情境
（二）考查熱點(diǎn)第13講—電解原理及其應(yīng)用
1．（2024·河北保定一模）用一種陰、陽(yáng)離子雙隔膜三室電解槽處理廢液中的，實(shí)現(xiàn)其回收利用。a、b分別是一類(lèi)離子選擇透過(guò)膜，模擬裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是
A．電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，有生成
B．a(chǎn)是陽(yáng)離子選擇透過(guò)膜
C．最終的處理產(chǎn)物中可能有
D．電解一段時(shí)間后，陰極室溶液中的先升高后降低
2．（2024·北京東城一模）-種能捕獲和釋放的電化學(xué)裝置如下圖所示。其中a、b均為惰性電極，電解質(zhì)溶液均為KCl溶液。當(dāng)K連接時(shí)，b極區(qū)溶液能捕獲通入的。
下列說(shuō)法不正確的是
A．K連接時(shí)，b極發(fā)生反應(yīng)：
B．K連接時(shí)。a連接電源正極
C．K連接時(shí)，a極區(qū)的值增大
D．該裝置通過(guò)“充電”和“放電”調(diào)控b極區(qū)溶液pH，捕獲和釋放
3．（2024·湖南岳陽(yáng)第一中學(xué)6月考前強(qiáng)化訓(xùn)練）有機(jī)物電化學(xué)合成是化學(xué)研究的重要方向。下圖所示電解裝置可以生成葡萄糖酸(C6H12O7)和山梨醇(C6H14O6)。葡萄糖酸是制備補(bǔ)鈣劑的重要原料，山梨醇也是一種常見(jiàn)的食品添加劑。
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A．葡萄糖酸能通過(guò)分子內(nèi)反應(yīng)生成含有六元環(huán)狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物
B．在“電解質(zhì)溶液1”中，1mol葡萄糖被HBrO還原成葡萄糖酸轉(zhuǎn)移2mol電子
C．H+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向電極N移動(dòng)
D．陰極反應(yīng)為C6Hl2O6+2H++2e－=C6H14O6
4．（2024·湖北華中師大一附中適應(yīng)性考試）二苯亞砜（，Ph表示苯基）是重要的有機(jī)合成中間體，可采用“成對(duì)間接電氧化”法合成。電解槽中含水導(dǎo)電介質(zhì)的主要成分及反應(yīng)過(guò)程如圖所示（PMn表示含錳配合物）。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A．惰性電極1為陰極
B．電解合成速率受溶液pH的影響
C．消耗1mol氧氣，可得到2mol二苯亞砜
D．外電路通過(guò)2mol電子，凈生成1mol水
5．（2024·北京海淀一模）用熱再生氨電池處理含Cu2+電鍍廢液的裝置如圖。該裝置由電池部分和熱再生部分組成：電池部分中，a極室為(NH4)2SO4-NH3混合液，b極室為(NH4)2SO4溶液；熱再生部分加熱a極室流出液，使[Cu(NH3)4]2+分解。下列說(shuō)法不正確的是
A．裝置中的離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜
B．a(chǎn)極的電極反應(yīng)為：Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+
C．電池部分的總反應(yīng)為：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
D．該方法可以富集Cu2+并產(chǎn)生電能，同時(shí)循環(huán)利用NH3
6．（2024·遼寧丹東總復(fù)習(xí)質(zhì)量測(cè)試）利用電解原理，可將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣，其裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是
A．a(chǎn)為電解池陽(yáng)極
B．電解后左側(cè)電極室KOH溶液增大
C．陰極電極反應(yīng)式為
D．電解過(guò)程中陰離子通過(guò)交換膜從右向左遷移
7．（2024·天津耀華中學(xué)一模）科研工作者用金催化電極實(shí)現(xiàn)了常溫、常壓條件下合成氨，其工作原理示意圖如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A．和的主要作用均為增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性
B．金催化電極接直流電源的負(fù)極
C．理論上合成1 mol，左室溶液質(zhì)量減少24g
D．理論上反應(yīng)消耗的與惰性電極生成的氣體的物質(zhì)的量之比為2∶3
8．（2024·山東淄博三模）一種自生酸和堿的電化學(xué)回收體系如圖所示。表示等含磷微粒，為。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A．a(chǎn)、c為陰離子交換膜，b為陽(yáng)離子交換膜
B．X為，將其泵入吸收室用于吸收
C．當(dāng)電路中通過(guò)電子，陰極增重
D．Ⅲ室可發(fā)生反應(yīng)：
9．（2024·遼寧沈陽(yáng)第二中模擬）利用可再生能源驅(qū)動(dòng)耦合電催化HCHO氧化與CO2還原，同步實(shí)現(xiàn)CO2與HCHO高效轉(zhuǎn)化為高附加值的化學(xué)產(chǎn)品，可有效消除酸性工業(yè)廢水中的甲醛，減少碳排放，實(shí)現(xiàn)碳中和。耦合電催化反應(yīng)系統(tǒng)原理如圖所示。
下列說(shuō)法正確的是
A．電源a極為正極，通過(guò)質(zhì)子交換膜從右側(cè)移向左側(cè)
B．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：
C．外電路轉(zhuǎn)移時(shí)，理論上可消除廢水中0.5molHCHO
D．電解生成1molHCOOH，理論上可消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下
10．（2024·福建泉州第五中學(xué)適應(yīng)性檢測(cè)）羥基自由基具有很強(qiáng)的氧化性，能將苯酚氧化為和。我國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)出如圖所示裝置，能實(shí)現(xiàn)制備氫氣、處理含苯酚廢水二位一體。下列說(shuō)法正確的是
A．d電極的電極反應(yīng)式：
B．再生池中發(fā)生的反應(yīng)：
C．a(chǎn)為電源負(fù)極，m為陰離子交換膜，能增強(qiáng)導(dǎo)電性
D．氣體X與Y在相同條件下的體積比為
11．（2024·湖北宜荊一模）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)金屬鈣可用于電化學(xué)驅(qū)動(dòng)將還原為。已知：電解質(zhì)溶液由和少量溶于有機(jī)溶劑形成。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A．陰極反應(yīng)式為：
B．推測(cè)用代替更有利于生成
C．理論上電解一段時(shí)間后濃度基本不變
D．總反應(yīng)方程式：
12.（2021年全國(guó)乙卷12題）沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會(huì)阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問(wèn)題， 通常在管道口設(shè)置一對(duì)惰性電極（如圖所示），通入一定的電流。
下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A．陽(yáng)極發(fā)生將海水中的Cl－氧化生成Cl2的反應(yīng)
B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClO
C．陰極生成的H2應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋安全地排入大氣
D．陽(yáng)極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理
13.（2021年湖北卷）Na2Cr2O7的酸性水溶液隨著H+濃度的增大會(huì)轉(zhuǎn)化為CrO3。電解法制備CrO3的原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．電解時(shí)只允許H+通過(guò)離子交換膜
B．生成O2和H2的質(zhì)量比為8∶1
C．電解一段時(shí)間后陰極區(qū)溶液OH—的濃度增大
D．CrO3的生成反應(yīng)為：Cr2O72—+2H+＝2CrO3+H2O
14.（2021年江蘇卷）通過(guò)下列方法可分別獲得H2和O2：①通過(guò)電解獲得NiOOH和H2（如圖）；②在90℃將NiOOH與H2O反應(yīng)生成Ni(OH)2并獲得O2。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．電解后KOH溶液的物質(zhì)的量濃度減小
B．電解時(shí)陽(yáng)極電極反應(yīng)式：Ni(OH)2+OH——e—＝NiOOH+H2O
C．電解的總反應(yīng)方程式：2H2O2H2↑+O2↑
D．電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移4mol電子，理論上可獲得22.4LO2
15.（2021年八省聯(lián)考廣東卷13題）環(huán)氧乙烷（C2H4O）常用于醫(yī)用消毒，一種制備方法為：使用惰性電極電解KCl溶液，用Cl－交換膜將電解液分為陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)，其中一區(qū)持續(xù)通入乙烯；電解結(jié)束，移出交換膜，兩區(qū)混合反應(yīng)：HOCH2CH2Cl＋OH－＝Cl－＋H2O＋C2H4O。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．乙烯應(yīng)通入陰極區(qū)
B．移出交換膜前存在反應(yīng)Cl2＋H2OHCl＋HClO
C．使用Cl－交換膜阻止OH－通過(guò)，可使Cl2生成區(qū)的pH逐漸減小
D．制備過(guò)程的總反應(yīng)為H2C＝CH2＋H2O＝H2＋C2H4O
16. 應(yīng)對(duì)新冠肺炎疫情時(shí)所采取的措施是對(duì)環(huán)境進(jìn)行徹底消毒，二氧化氯（ClO2，黃綠色易溶于水的氣體）是一種安全穩(wěn)定、高效低毒的消毒劑。工業(yè)上通過(guò)惰性電極電解氯化銨和鹽酸的方法制備ClO2的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的（ ）
A．a(chǎn)與電源的負(fù)極連接，在b極區(qū)流出的Y溶液是濃鹽酸
B．當(dāng)有0.3 mol陰離子通過(guò)離子交換膜時(shí)，二氧化氯發(fā)生器中產(chǎn)生1.12 L NH3
C．電解池a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為NH－6e－＋3Cl－＝NCl3＋4H＋
D．二氧化氯發(fā)生器內(nèi)，發(fā)生的氧化還原反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:6
17.人工腎臟可用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素[CO(NH2)2]。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（ ）
A．a(chǎn)為電源的正極
B．電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將升高
C．除去尿素的反應(yīng)為CO(NH2)2＋2Cl2＋H2O＝N2＋CO2＋4HCl
D．若兩極共收集到氣體0.6 mol，則除去的尿素為0.12 mol（忽略氣體溶解，假設(shè)氯氣全部參與反應(yīng)）
18.近期，天津大學(xué)化學(xué)團(tuán)隊(duì)以CO2與辛胺為原料實(shí)現(xiàn)了甲酸鹽和辛腈的高選擇性合成，裝置工作原理如圖。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．Ni2P電極與電源負(fù)極相連
B．辛胺轉(zhuǎn)化為辛腈發(fā)生了還原反應(yīng)
C．In/In2O3－x電極上可能有副產(chǎn)物H2生成
D．在In/In2O3－x電極上發(fā)生的反應(yīng)為CO2＋H2O－2e－＝HCOO－＋OH－
19.（2020年浙江7月選考21題）電解高濃度RCOONa（羧酸鈉）的NaOH溶液，在陽(yáng)極RCOO－放電可得到R—R（烷烴）。下列說(shuō)法不正確的是（ ）
A．電解總反應(yīng)方程式：2RCOONa＋2H2OR—R＋2CO2↑＋H2↑＋2NaOH
B．RCOO－在陽(yáng)極放電，發(fā)生氧化反應(yīng)
C．陰極的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑
D．電解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷
20.支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)極。下列有關(guān)表述不正確的是（ ）
A．通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零
B．通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁
C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽(yáng)極材料和傳遞電流
D．通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整
21.利用下圖裝置可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．若X為鋅棒，開(kāi)關(guān)K置于M處，可減緩鐵的腐蝕
B．若X為鋅棒，開(kāi)關(guān)K置于M處，鐵極發(fā)生氧化反應(yīng)
C．若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于N處，可減緩鐵的腐蝕
D．若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于N處，X極發(fā)生氧化反應(yīng)
22.（2020年全國(guó)Ⅱ卷12題）電致變色器件可智能調(diào)控太陽(yáng)光透過(guò)率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。下圖是某電致變色器件的示意圖。當(dāng)通電時(shí)，Ag＋注入到無(wú)色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈現(xiàn)藍(lán)色，對(duì)于該變化過(guò)程，下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A．Ag為陽(yáng)極
B．Ag＋由銀電極向變色層遷移
C．W元素的化合價(jià)升高
D．總反應(yīng)為：WO3＋xAg＝AgxWO3
23.工業(yè)上，在強(qiáng)堿性條件下用電解法除去廢水中的CN－，裝置如圖所示，依次發(fā)生的反應(yīng)有：
①CN－－2e－＋2OH－＝CNO－＋H2O
②2Cl－－2e－＝Cl2↑
③3Cl2＋2CNO－＋8OH－＝N2＋6Cl－＋2CO＋4H2O
下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－＝Fe2＋
B．通電過(guò)程中溶液pH不斷增大
C．除去1 mol CN－，外電路至少需轉(zhuǎn)移5 mol電子
D．為了使電解池連續(xù)工作，需要不斷補(bǔ)充N(xiāo)aCl
24.次磷酸鈷[Co(H2PO2)2]廣泛應(yīng)用于化學(xué)電鍍，工業(yè)上利用電滲析法制取次磷酸鈷的原理如圖所示：
已知：①該裝置的電極材料分別為金屬鈷和不銹鋼。
②Co(H2PO2)2溶液在強(qiáng)堿性條件下通過(guò)自身催化發(fā)生氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)鍍鈷。
下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．膜Ⅱ、膜Ⅲ均為陰離子交換膜
B．M電極反應(yīng)為Co－2e－＋2H2PO＝Co(H2PO2)2
C．a(chǎn)為電源的負(fù)極
D．Co(H2PO2)2溶液化學(xué)鍍鈷過(guò)程中反應(yīng)可能為Co2+＋H2PO＋3OH－＝Co＋HPO＋2H2O
25.（2021年浙江卷22題）某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結(jié)構(gòu)如圖所示，電極A為非晶硅薄膜，充電時(shí)Li＋得電子成為L(zhǎng)i嵌入該薄膜材料中；電極B為L(zhǎng)iCoO2薄膜；集流體起導(dǎo)電作用。下列說(shuō)法不正確的是（ ）
A．充電時(shí)，集流體A與外接電源的負(fù)極相連
B．放電時(shí)，外電路通過(guò)a mol電子時(shí)，LiPON薄膜電解質(zhì)損失a mol Li＋
C．放電時(shí)，電極B為正極，反應(yīng)可表示為L(zhǎng)i1－xCoO2＋xLi＋＋xe－＝LiCoO2
D．電池總反應(yīng)可表示為L(zhǎng)ixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2
26.在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O—CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如下圖所示。下列說(shuō)法不正確的是（ ）
A．X是電源的負(fù)極
B．陰極的電極反應(yīng)式是H2O＋2e－＝H2＋O2－，CO2＋2e－＝CO＋O2－
C．電解過(guò)程中金屬氧化物電解質(zhì)中O2－的物質(zhì)的量不變
D．陰、陽(yáng)兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1
27．（2021年海南卷）液氨中存在平衡：2NH3NH4++NH2—。如圖所示為電解池裝置，以KNH2的液氨溶液為電解液，電解過(guò)程中a、b兩個(gè)惰性電極上都有氣泡產(chǎn)生。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（ ）
A．b電極連接的是電源的負(fù)極
B．a(chǎn)電極的反應(yīng)為2NH3+2e—＝H2+2NH2—
C．電解過(guò)程中，陰極附近K+濃度減小
D．理論上兩極產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量之比為1:1
28．（2021年湖南卷16題節(jié)選）氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲(chǔ)氫載體，且安全、易儲(chǔ)運(yùn)，可通過(guò)下面兩種方法由氨氣得到氫氣。
方法Ⅱ.氨電解法制氫氣
利用電解原理，將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣，其裝置如圖所示。
（4）電解過(guò)程中OH－的移動(dòng)方向?yàn)開(kāi)___________（填“從左往右”或“從右往左” ）。
（5）陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)____________________________________。
29.（2019年全國(guó)Ⅱ卷27題節(jié)選）環(huán)戊二烯（）是重要的有機(jī)化工原料，廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)。環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵[Fe(C5H5)2，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為]，后者廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)域中。二茂鐵的電化學(xué)制備原理如下圖所示，其中電解液為溶解有溴化鈉（電解質(zhì)）和環(huán)戊二烯的DMF溶液（DMF為惰性有機(jī)溶劑）。
該電解池的陽(yáng)極為_(kāi)_______，總反應(yīng)為_(kāi)_________________________。電解制備需要在無(wú)水條件下進(jìn)行，原因?yàn)開(kāi)__________________________________________。
30.（1）（2020年北京石景山區(qū)模擬）我國(guó)研制出非貴金屬鎳鉬基高效電催化劑，實(shí)現(xiàn)電解富尿素廢水低能耗制H2，裝置如圖甲，總反應(yīng)：CO(NH2)2＋H2O3H2↑＋N2↑＋CO2↑。
①A電極連接電源的__________極（填“正”或“負(fù)”）。
②A電極的電極反應(yīng)為_(kāi)______________________________________。
（2）（2020年四川綿陽(yáng)月考）電解制備KMnO4的裝置如圖乙所示。
①b與電源的__________（填“正”或“負(fù)”）極相連，電解液中最好選擇__________（填“陽(yáng)”或“陰”）離子交換膜。
②電解時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)___________________________________。
第13講—電解原理及其應(yīng)用答案及解析
1.【答案】C
【分析】根據(jù)圖片知，F(xiàn)e為陽(yáng)極，陽(yáng)極上Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2+，電極反應(yīng)式為Fe-2e-= Fe2+，C為陰極，電極方程式為：2H++2e-=H2，以此解答。
【解析】A．由分析可知，C為陰極，電極方程式為：2H++2e-=H2，則當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子的電量時(shí)，陰極有0.5mol的氣體生成，題干未說(shuō)是標(biāo)準(zhǔn)狀況下，無(wú)法計(jì)算其體積，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)圖片知，F(xiàn)e為陽(yáng)極，陽(yáng)極上Fe失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2+，電極反應(yīng)式為Fe-2e-= Fe2+，該電極裝置處理廢液中的，則通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，SO通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)，因此a是陰離子選擇透過(guò)膜，故B錯(cuò)誤；
C．電解時(shí)，溶液中NH向陰極室移動(dòng)，H+放電生成H2，溶液中OH-和NH結(jié)合生成電解質(zhì)NH3·H2O，OH-也可以和磷酸反應(yīng)生成或、，故C正確；
D．根據(jù)上述分析，電解時(shí)陰極區(qū)電極方程式為：2H++2e-=H2，氫離子濃度減少，pH增大，D錯(cuò)誤；
故選C。
2.【答案】C
【分析】當(dāng)K連接時(shí)，b極區(qū)溶液能捕獲通入的，右側(cè)為b極，充電時(shí)b為陰極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，a為陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；放電時(shí)a為正極發(fā)生還原反應(yīng)，得電子，b為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子，據(jù)此分析解題。
【解析】
A．K連接時(shí)，為電解池，陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)， b極發(fā)生反應(yīng)：，A正確；
B．K連接時(shí)，a為陽(yáng)極，與連接電源正極相連，B正確；
C．K連接時(shí)，為原電池，a極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，得電子，，a極區(qū)的值減小，C錯(cuò)誤；
D．該裝置通過(guò)“充電”和“放電”O(jiān)H-濃度調(diào)控b極區(qū)溶液pH，捕獲和釋放，D正確；
故選C。
3.【答案】B
【分析】根據(jù)圖示，在電極M上Br－失去電子生成Br2，發(fā)生氧化反應(yīng)，則該電極為陽(yáng)極，在電極N上C6H12O6得到電子生成C6H14O6，發(fā)生還原反應(yīng)，則該電極為陰極，因此a為電源正極，b為電源負(fù)極，據(jù)此分析解答。
【解析】A．葡萄糖酸分子內(nèi)既有羧基又有羥基，因此，羥基和羧基可發(fā)生酯化反應(yīng)生成含有六元環(huán)狀結(jié)構(gòu)的酯，A正確；
B．根據(jù)圖示，“在電解質(zhì)溶液1”中，HBrO被還原為Br－，則葡萄糖被HBrO氧化成葡萄糖酸，B錯(cuò)誤；
C．在電解池中，陽(yáng)極區(qū)的H+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向陰極區(qū)移動(dòng)，C正確；
D．陰極上C6H12O6得到電子生成C6H14O6，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為C6H12O6+2H++2e－= C6H14O6，D正確；
故答案為：B。
4.【答案】D
【分析】惰性電極1，1mol氧氣得到2mol電子生成1molH2O2，則惰性電極1為陰極，惰性電極2上發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽(yáng)極，二苯亞砜、二苯硫醚循環(huán)反應(yīng)，陰極產(chǎn)生的H2O2可以作為氧化劑氧化PMn，據(jù)此作答。
【解析】A．根據(jù)分析可知，惰性電極1為陰極，故A正確；
B．惰性電極1中，需要消耗H+，若H+濃度大則反應(yīng)速率會(huì)加快，故B正確；
C．陰極消耗1mol氧氣轉(zhuǎn)移的電子為2mol，二苯硫醚發(fā)生氧化反應(yīng)生成二苯亞砜，加1個(gè)氧原子，失去2個(gè)電子，但由于惰性電極產(chǎn)生的物質(zhì)也同樣也可以氧化二苯硫醚為二苯亞砜，因此共得到2mol二苯亞砜，故C正確；
D．外電路通過(guò)2mol電子，消耗1molO2，產(chǎn)生1mol H2O2，而陰極產(chǎn)生的H2O2可以作為氧化劑氧化PMn，1個(gè)H2O2反應(yīng)生成水轉(zhuǎn)移2個(gè)電子，，凈生成2mol水，故D錯(cuò)誤；
故答案選D。
5.【答案】A
【分析】甲、乙兩室均預(yù)加相同的Cu2+電鍍廢液，a室銅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成[Cu(NH3)4]2+為負(fù)極：Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+，b端為原電池正極，銅離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，電極反應(yīng)Cu2++2e-=Cu；中間為陰離子交換膜，硫酸根離子由正極遷移到負(fù)極。
【解析】A．在原電池內(nèi)電路中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，如隔膜為陽(yáng)離子交換膜，電極溶解生成的銅離子要向右側(cè)移動(dòng)，通入NH3要消耗Cu2+，顯然左側(cè)陽(yáng)離子不斷減小，明顯不利于電池反應(yīng)正常進(jìn)行，故離子交換膜為陰離子交換膜，A錯(cuò)誤；
B．由分析可知，a極的電極反應(yīng)為：Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+，B正確；
C．由分析可知，a：Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+，b：Cu2++2e-=Cu；則總反應(yīng)為：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+，C正確；
D．該裝置為原電池裝置，可以富集Cu2+并產(chǎn)生電能，同時(shí)回收液受熱分解釋放出氨氣，能循環(huán)利用NH3，D正確；
故選A。
6.【答案】B
【分析】電解池中，右側(cè)電極上NH3發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成N2，則右側(cè)電極b為陽(yáng)極，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為；左側(cè)電極a為陰極，H2O在陰極上得電子生成H2，陰極反應(yīng)式為；電解池工作時(shí)，OH-從左側(cè)區(qū)向右側(cè)區(qū)移動(dòng)，據(jù)此分析解答。
【解析】A．由分析可知，左側(cè)電極a為電解池陰極、與電源負(fù)極相接，故A錯(cuò)誤；
B．左側(cè)電極a為陰極，H2O在陰極上得電子生成H2，陰極反應(yīng)式為；因左側(cè)生成的OH-和從左側(cè)區(qū)向右側(cè)區(qū)移動(dòng)OH-一樣多，KOH物質(zhì)的量不變，但因左側(cè)電極室水的減少使得KOH物質(zhì)的量濃度增大溶液堿性增強(qiáng)，pH增大，故B正確；
C．左側(cè)電極a為陰極，H2O在陰極上得電子生成H2，陰極反應(yīng)式為，故C錯(cuò)誤；
D．電解過(guò)程中陰離子移向陽(yáng)極，故陰離子通過(guò)交換膜從左側(cè)向右側(cè)遷移，故D錯(cuò)誤；
故答案為：B。
7.【答案】C
【分析】根據(jù)如圖所示，金催化電極上，發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池的陰極，惰性電極為陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)為：。
【解析】A．和為電解質(zhì)溶液，沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)，主要作用均為增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性，故A正確；
B．根據(jù)如圖所示，金催化電極上，發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池的陰極，與電源的負(fù)極相連，故B正確；
C．金催化電極上，，合成1 mol轉(zhuǎn)移電子3mol，惰性電極為陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)：，生成氧氣0.75mol，左室氧氣0.75mol從溶液中逸出同時(shí)3mol從左室通過(guò)質(zhì)子交換膜移向右室，左室溶液減少，故C錯(cuò)誤；
D．金催化電極上，為電解池的陰極發(fā)生反應(yīng)，惰性電極為陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)，根據(jù)得失電子守恒，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移12mol電子時(shí)，消耗，生成，消耗的與惰性電極生成的氣體的物質(zhì)的量之比為，故D正確；
故答案為：C。
8.【答案】AC
【分析】由I室電極產(chǎn)生O2，III室電極產(chǎn)生H2可知，左側(cè)為陽(yáng)極，右側(cè)為陰極，I室產(chǎn)生H+進(jìn)入II室溶液，為了保證II室溶液電中性，脫鹽室中硫酸根離子進(jìn)入II室，II室物質(zhì)X為硫酸，故a膜為陽(yáng)離子交換膜，b膜為陰離子交換膜，II室硫酸泵入吸收室用于吸收NH3，脫鹽室中硫酸根經(jīng)過(guò)b膜進(jìn)入II室，則Na+通過(guò)c膜進(jìn)入III室，c膜為陽(yáng)離子交換膜。
【解析】A．根據(jù)分析，a、c為陽(yáng)離子交換膜，b為陰離子交換膜，A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)分析可知，II室物質(zhì)X為硫酸，硫酸泵入吸收室用于吸收NH3，B正確；
C．III室電極為陰極，電極反應(yīng)式，轉(zhuǎn)移0.14mol電子，共生成0.14mol，除了生成羥基磷灰石，還要與銨根反應(yīng)，根據(jù)，當(dāng)參與反應(yīng)的OH-少于0.14mol，生成的羥基磷灰石少于0.01mol，0.01mol羥基磷灰石為10.04g，故陰極增重小于10.04g，C錯(cuò)誤；
D．III室要生成羥基磷灰石，根據(jù)得失電子守恒及電荷守恒：，D正確；
答案選AC。
9.【答案】C
【分析】由題干電解池裝置圖可知，碳紙負(fù)載MnO2納米片中HCHO轉(zhuǎn)化為HCOOH，發(fā)生氧化反應(yīng)，故為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為：HCHO+H2O-2e-=HCOOH+2H+，即電源b電極為正極，Cu箔負(fù)載Cu納米絨為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：CO2+2H++2e-=HCOOH，據(jù)此分析解題。
【解析】A．由分析可知，電源b電極為正極，電源a極為負(fù)極，H+通過(guò)質(zhì)子交換膜從左側(cè)陽(yáng)極區(qū)移向右側(cè)陰極區(qū)，A錯(cuò)誤；
B．由分析可知，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：HCHO+H2O-2e-=HCOOH+2H+，B錯(cuò)誤；
C．由分析可知，陽(yáng)極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)為：HCHO+H2O-2e-=HCOOH+2H+，根據(jù)電子守恒可知，外電路轉(zhuǎn)移時(shí)，理論上可消除廢水中0.5molHCHO，C正確；
D．由題干信息可知，陽(yáng)極區(qū)生成HCOOH，陰極區(qū)也能生成HCOOH，結(jié)合電極反應(yīng)式HCHO+H2O-2e-=HCOOH+2H+、CO2+2H++2e-=HCOOH可知，電解生成1molHCOOH，理論上可消耗0.5molCO2，則其標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為：0.5mol×22.4L/mol=11.2L，D錯(cuò)誤；
故答案為：C。
10.【答案】A
【分析】c電極發(fā)生反應(yīng)V3++e-=V2+，得電子被還原，所以c是陰極，a是負(fù)極，b是正極，d是陽(yáng)極，結(jié)合圖示，電極反應(yīng)中產(chǎn)生羥基自由基(·OH)和H+，沒(méi)有生成氧氣，電極反應(yīng)： 。據(jù)此分析作答。
【解析】A．根據(jù)分析，d電極的電極反應(yīng)式：，A正確；
B．題中所給反應(yīng)未配平，B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)分析，a為電源負(fù)極，比起純水，能增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，d電極的電極反應(yīng)式：，產(chǎn)生的H+經(jīng)陽(yáng)離子交換膜移向陰極，故 m為陽(yáng)離子交換膜，C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)，產(chǎn)生1mol氣體H2，需要消耗V2+2mol，對(duì)應(yīng)c電極發(fā)生反應(yīng)V3++e-=V2+，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol，根據(jù)，則產(chǎn)生的為2mol，根據(jù)反應(yīng)，生成CO2為mol，所以?xún)煞N氣體體積比為1∶=7∶3，D錯(cuò)誤；
故選A。
11.【答案】B
【分析】有電解池工作原理可知，左邊電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為；右邊電極為陰極，電極反應(yīng)式為，；過(guò)程II將N2還原為NH3原理是；
【解析】A．根據(jù)分析可知，陰極反應(yīng)式為，A正確；
B．NH3為堿性氣體，易溶于乙酸，用乙酸代替乙醇不利于生成NH3，B錯(cuò)誤；
C．在電解池中，存在著Ca2+—Ca—Ca2+的相互轉(zhuǎn)化，理論上一段時(shí)間后Ca2+的濃度不變，C正確；
D．根據(jù)陰陽(yáng)極電極反應(yīng)式可知，總反應(yīng)方程式為，D正確；
答案選B。
12.【答案】D
【解析】根據(jù)題干信息分析可知，陽(yáng)極區(qū)海水中的Cl－會(huì)優(yōu)先失去電子生成Cl2，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)正確；設(shè)置的裝置為電解池，根據(jù)分析知，陽(yáng)極區(qū)生成的Cl2與陰極區(qū)生成的OH－在管道中會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有強(qiáng)氧化性，可氧化滅殺附著的生物，B項(xiàng)正確；因?yàn)镠2是易燃性氣體，所以陰極區(qū)生成的H2需及時(shí)通風(fēng)稀釋?zhuān)踩嘏湃氪髿猓耘懦踩[患，C項(xiàng)正確；陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，會(huì)使海水中的Mg2+在陰極表面形成Mg(OH)2等積垢，而不是在陽(yáng)極生成，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
13.【答案】A
【解析】根據(jù)左側(cè)電極上生成O2，右側(cè)電極上生成H2，知左側(cè)電極為陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)：2H2O—4e—＝2H++O2↑，右側(cè)電極為陰極，發(fā)生反應(yīng)：2H2O＋2e－＝H2↑+2OH—；由題意可知，左室中Na2Cr2O7隨著H+濃度增大轉(zhuǎn)化為CrO3：Cr2O72—+2H+＝2CrO3+H2O，因此陽(yáng)極生成的H+不能通過(guò)離子交換膜。由以上分析可知，電解時(shí)通過(guò)離子交換膜的是Na+，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，由陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)可知生成O2和H2的物質(zhì)的量之比為1∶2，其質(zhì)量比為8∶1，B項(xiàng)正確；根據(jù)陰極反應(yīng)知，電解一段時(shí)間后陰極區(qū)溶液OH—的濃度增大，C項(xiàng)正確：電解過(guò)程中陽(yáng)極區(qū)H+的濃度增大，Na2Cr2O7轉(zhuǎn)化為CrO3，反應(yīng)的離子方程式為Cr2O72—+2H+＝2CrO3+H2O，D項(xiàng)正確。
14.【答案】B
【解析】陰極水電離的H+得電子生成H2，陽(yáng)極Ni(OH)2失電子生成NiOOH，電解過(guò)程總反應(yīng)為2Ni(OH)22NiOOH+H2↑，電解后KOH溶液的物質(zhì)的量濃度不變，A項(xiàng)、C項(xiàng)均錯(cuò)誤；電解時(shí)陽(yáng)極Ni(OH)2失電子生成NiOOH，電極反應(yīng)式為Ni(OH)2+OH——e—＝NiOOH +H2O，B項(xiàng)正確；電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移4mol電子，生成4molNiOOH，根據(jù)反應(yīng)4NiOOH+ 2H2O4Ni(OH)2+O2↑，生成1mol O2，非標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積不一定是22.4L，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
15.【答案】A
【解析】Cl－在陽(yáng)極被氧化生成Cl2，Cl2與H2O發(fā)生反應(yīng)生成HClO，將乙烯通入陽(yáng)極區(qū)與HClO發(fā)生加成反應(yīng)生成HOCH2CH2Cl，A項(xiàng)錯(cuò)誤；陽(yáng)極生成的Cl2與H2O發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cl2＋H2OHCl＋HClO，B項(xiàng)正確；陰極區(qū)水電離出的H+放電生成H2，同時(shí)產(chǎn)生OH—，使用Cl－交換膜阻止OH－通過(guò)，同時(shí)陽(yáng)極區(qū)會(huì)產(chǎn)生H+，溶液的pH逐漸減小，C項(xiàng)正確；根據(jù)分析可知該反應(yīng)過(guò)程中KCl的物質(zhì)的量不變，總反應(yīng)消耗水、乙烯生成環(huán)氧乙烷，總反應(yīng)為H2C＝CH2＋H2O＝H2＋C2H4O，D項(xiàng)正確。
16.【答案】CD
【解析】H＋在b極上得電子生成H2，b極為陰極，與電源負(fù)極相連接，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－＝H2↑，則a極為陽(yáng)極，與電源的正極相連接，溶液中的Cl—通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)，HCl的濃度減小，在b極區(qū)流出的Y溶液是稀鹽酸，A項(xiàng)錯(cuò)誤；沒(méi)有指明條件為標(biāo)準(zhǔn)狀況，不能準(zhǔn)確計(jì)算產(chǎn)生NH3的體積，B項(xiàng)錯(cuò)誤；a極為電解池的陽(yáng)極，NH在陽(yáng)極失去電子生成NCl3，電極反應(yīng)式為NH－6e－＋3Cl－＝NCl3＋4H＋，C項(xiàng)正確；在二氧化氯發(fā)生器內(nèi)，發(fā)生反應(yīng)：3H2O＋NCl3＋6NaClO2＝6ClO2↑＋ NH3↑＋3NaCl＋3NaOH，其中NCl3為氧化劑，NaClO2為還原劑，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:6，D項(xiàng)正確。
17.【答案】AD
【解析】由圖可知，左室電極產(chǎn)物為Cl2，發(fā)生氧化反應(yīng)，則左室電極為陽(yáng)極，a為電源的正極，A項(xiàng)正確；陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cl－－2e－＝Cl2↑，生成的Cl2將CO(NH2)2氧化，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O＝N2＋CO2＋6HCl，右室電解產(chǎn)物為H2，發(fā)生還原反應(yīng)，則右室電極為陰極，b為電源負(fù)極，陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑，陽(yáng)極室中反應(yīng)產(chǎn)生的H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室與OH－恰好反應(yīng)生成水，所以陰極室中電解前后溶液的pH不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由上述分析可知，除去尿素的反應(yīng)為CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O＝N2＋CO2＋6HCl，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電解過(guò)程中生成CO2、N2、H2的物質(zhì)的量之比為1:1:3，若兩極共收集到氣體0.6 mol，則n(N2)＝n(CO2)＝0.6×mol＝0.12mol，由守恒關(guān)系可知，所消耗的CO(NH2)2的物質(zhì)的量也為0.12 mol，D項(xiàng)正確。
18.【答案】C
【解析】辛胺在Ni2P電極轉(zhuǎn)化為辛腈，發(fā)生氧化反應(yīng)，Ni2P電極是電解池的陽(yáng)極，與電源正極相連，A項(xiàng)、B項(xiàng)均錯(cuò)誤；In/In2O3－x電極為陰極，H＋可能在該電極上發(fā)生還原反應(yīng)生成H2，所以In/In2O3－x電極上可能有副產(chǎn)物H2生成，C項(xiàng)正確；In/In2O3－x電極為陰極，陰極上CO2得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成HCOO－，電極反應(yīng)式為CO2＋H2O＋2e－＝HCOO－＋OH－，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
19.【答案】A
【解析】由于電解液呈強(qiáng)堿性，電解反應(yīng)不能釋放出CO2氣體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解高濃度RCOONa的NaOH溶液，陽(yáng)極上RCOO－發(fā)生氧化反應(yīng)，得到R—R（烷烴），B項(xiàng)正確；陰極上H2O得電子生成H2，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑，C項(xiàng)正確；根據(jù)題意，電解RCOONa和NaOH混合液可得到R—R（烷烴），類(lèi)比分析可知，電解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液，可得到CH3CH3（乙烷）、CH3CH2CH3（丙烷）和CH3CH2CH2CH3（丁烷），D項(xiàng)正確。
20.【答案】C
【解析】鋼管樁接電源的負(fù)極，高硅鑄鐵接電源的正極，通電后，外電路中的電子從高硅鑄鐵（陽(yáng)極）流向正極，從負(fù)極流向鋼管樁（陰極），A項(xiàng)、B項(xiàng)均正確；題給信息高硅鑄鐵為“惰性輔助陽(yáng)極”，電解過(guò)程中不損耗，C項(xiàng)錯(cuò)誤；通過(guò)外加電流抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流，因此通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整，D項(xiàng)正確。
21.【答案】B
【解析】若X為鋅棒，開(kāi)關(guān)K置于M處時(shí)，鋅作負(fù)極，鐵作正極被保護(hù)，A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò)誤；若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于N處，鐵連接電源負(fù)極作陰極被保護(hù)，C項(xiàng)正確；X連接電源正極作陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，D項(xiàng)正確。
22.【答案】　C
【解析】根據(jù)題給信息，通電時(shí)Ag＋注入到無(wú)色WO3薄膜中，生成AgxWO3，Ag＋的遷移方向是由銀電極移向變色層，因此Ag為陽(yáng)極，A項(xiàng)、B項(xiàng)均正確；WO3得電子生成WO，W元素的化合價(jià)降低，C項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)質(zhì)量守恒定律配平總反應(yīng)的化學(xué)方程式為WO3＋xAg＝AgxWO3，D項(xiàng)正確。
23.【答案】C　
【解析】鐵電極為電解池的陰極，水電離的H+得電子生成H2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑，陽(yáng)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有①CN－－2e－＋2OH－＝CNO－＋H2O，②2Cl－－2e－＝Cl2↑，③3Cl2＋2CNO－＋8OH－＝N2＋6Cl－＋2CO＋4H2O，兩極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等時(shí)，消耗OH－，溶液的pH減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)3Cl2＋2CNO－＋8OH－＝N2＋6Cl－＋2CO＋4H2O可知，除去1 mol CN－消耗1.5 mol Cl2，轉(zhuǎn)移3 mol電子，根據(jù)CN－－2e－＋2OH－＝CNO－＋H2O，轉(zhuǎn)移電子是2 mol，所以外電路至少需轉(zhuǎn)移5 mol電子，C項(xiàng)正確；根據(jù)參與電極反應(yīng)的物質(zhì)可知，為了使電解池連續(xù)工作，需要補(bǔ)充N(xiāo)aOH，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
24.【答案】A
【解析】該裝置為電解池，M為陽(yáng)極，電極材料為金屬鈷，鈷失電子生成Co2＋，Co2＋通過(guò)膜Ⅰ進(jìn)入產(chǎn)品室，H2PO通過(guò)膜Ⅱ、膜Ⅲ進(jìn)入產(chǎn)品室與Co2＋生成Co(H2PO2)2，因此膜Ⅱ、膜Ⅲ均為陰離子交換膜，A項(xiàng)正確；Co(H2PO2)2在產(chǎn)品室中生成，不是在陽(yáng)極生成，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Co－2e－＝Co2＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；M為陽(yáng)極，應(yīng)接電源的正極，故a為電源的正極，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鍍鈷過(guò)程的離子方程式中電荷不守恒，應(yīng)為Co2＋＋H2PO＋3OH－＝Co＋HPO＋2H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
25.【答案】B
【解析】由圖可知，集流體A與電極A相連，充電時(shí)Li＋在電極A得電子，因此電極A作陰極，故充電時(shí)集流體A與外接電源的負(fù)極相連，A項(xiàng)正確；放電時(shí)，外電路通過(guò)a mol電子時(shí)，內(nèi)電路中有a mol Li＋通過(guò)LiPON薄膜電解質(zhì)從負(fù)極（電極A）遷移到正極（電極B），但是LiPON薄膜電解質(zhì)沒(méi)有損失Li＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)，電極B為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為L(zhǎng)i1－xCoO2＋xLi＋＋xe－＝LiCoO2，C項(xiàng)正確；電池放電時(shí)，嵌入在非晶硅薄膜中的鋰失去電子轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)i＋，正極上Li1－xCoO2得到電子和Li＋轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)iCoO2，故電池總反應(yīng)可表示為L(zhǎng)ixSi＋Li1－xCoO2Si＋LiCoO2，D項(xiàng)正確。
26.【答案】D
【解析】根據(jù)圖示可知，X連接的多孔電極的產(chǎn)物為H2和CO，是H2O與CO2的還原產(chǎn)物，可判斷在X連接的多孔電極上發(fā)生還原反應(yīng)，此電極為陰極，由此判斷X為電源的負(fù)極，A項(xiàng)正確；根據(jù)題意，電解質(zhì)為固體金屬氧化物時(shí)可以傳導(dǎo)O2－，故在陰極上發(fā)生的反應(yīng)為H2O＋2e－＝H2＋O2－，CO2＋2e－＝CO＋O2－，B項(xiàng)正確；根據(jù)電子守恒，陰極產(chǎn)生O2－時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)2O2－—4e—＝O2↑，消耗等量的O2－，因此電解過(guò)程中金屬氧化物電解質(zhì)中O2－的物質(zhì)的量不變，C項(xiàng)正確；根據(jù)電子守恒可知，陰極生成的H2和CO的物質(zhì)的量是陽(yáng)極生成的O2的物質(zhì)的量的2倍，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
27.【答案】B
【解析】根據(jù)圖示可知，在b電極上產(chǎn)生N2，N元素失去電子化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以b電極為陽(yáng)極，連接電源的正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電極a上產(chǎn)生H2，H元素得到電子化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，所以a電極為陰極，電極反應(yīng)式為2NH3+2e—＝H2+2NH2—，B項(xiàng)正確；電解過(guò)程中，陽(yáng)離子K+會(huì)向陰極區(qū)定向移動(dòng)，最終導(dǎo)致陰極附近K+濃度增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；每反應(yīng)產(chǎn)生1 mol H2，轉(zhuǎn)移2 mol電子，每反應(yīng)產(chǎn)生1 mol N2，轉(zhuǎn)移6 mol電子，故陰極產(chǎn)生H2與陽(yáng)極產(chǎn)生的N2的物質(zhì)的量的比是3:1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
28.【答案】（4）從右往左　（5）2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O
【解析】（4）由圖可知，通入NH3的電極上氮元素化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，為電解池的陽(yáng)極，則另一電極為陰極，電解過(guò)程中OH－移向陽(yáng)極，則從右往左移動(dòng)。
（5）陽(yáng)極NH3失電子被氧化成N2，結(jié)合堿性條件，電極反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O。
29.【答案】Fe電極 　Fe＋2＋H2↑[或Fe＋2C5H6＝Fe(C5H5)2＋H2↑]
水會(huì)阻礙中間物Na的生成，且水會(huì)電解生成OH－，進(jìn)一步與Fe2＋反應(yīng)生成Fe(OH)2
【解析】結(jié)合圖示電解原理可知，F(xiàn)e電極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2+，F(xiàn)e電極為陽(yáng)極；在陰極上有H2生成，故電解時(shí)的總反應(yīng)為Fe＋2＋H2↑或Fe＋2C5H6＝Fe(C5H5)2＋H2↑。結(jié)合相關(guān)反應(yīng)可知，電解制備需在無(wú)水條件下進(jìn)行，否則水會(huì)阻礙中間產(chǎn)物Na的生成，水電解生成OH－，OH－會(huì)進(jìn)一步與Fe2＋反應(yīng)生成Fe(OH)2，從而阻礙二茂鐵的生成。
30.【答案】（1）①正　②CO(NH2)2＋H2O－6e－＝N2↑＋CO2↑＋6H＋
（2）①負(fù)　陽(yáng)　②MnO－e－＝MnO
【解析】（1）B電極上逸出氫氣，發(fā)生還原反應(yīng)，故B電極為陰極，A電極為陽(yáng)極，A電極應(yīng)連接電源的正極，電極反應(yīng)式為CO(NH2)2＋H2O－6e－＝N2↑＋CO2↑＋6H＋。
（2）電解K2MnO4溶液制備KMnO4，則左側(cè)惰性電極是陽(yáng)極，a與電源的正極相連，b與電源的負(fù)極相連。電解時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)式為MnO－e－＝MnO，陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑，為保持陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)溶液呈電中性，陽(yáng)極區(qū)的K＋透過(guò)離子交換膜向陰極區(qū)遷移，故離子交換膜是陽(yáng)離子交換膜。第13講—電解原理及其應(yīng)用
知識(shí)重構(gòu)
1.電解原理
（1）構(gòu)建電解池模型（以惰性電極電解氯化銅溶液為例）
（2）電解池陰、陽(yáng)極的判斷方法
（3）放電順序
①陽(yáng)極放電順序：活性電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。
惰性電極一般指Pt、Au、石墨等，惰性電極不參與電極反應(yīng)；活性電極（除Au、Pt以外的金屬材料作電極），電極材料失電子，生成金屬陽(yáng)離子。S2－、I－、Br－、Cl－放電，產(chǎn)物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放電，則得到H2O和O2。
②陰極放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
若金屬陽(yáng)離子（Fe3＋除外）放電，則得到相應(yīng)金屬單質(zhì)；若H＋放電，則得到H2。
特別提醒：
放電順序本質(zhì)遵循氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即得（失）電子能力強(qiáng)的離子先放電。因氧化性、還原性強(qiáng)弱受外界因素（如試劑濃度、反應(yīng)溫度、溶液酸堿性等）的影響，放電順序并非一成不變，具體應(yīng)用時(shí)要結(jié)合試題情境加以分析。
（4）惰性電極電解電解質(zhì)溶液的產(chǎn)物判斷
2.電解原理的應(yīng)用
二、重溫經(jīng)典
（一）物質(zhì)制備
1.“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統(tǒng)電解水制“綠氫”陽(yáng)極電勢(shì)高、反應(yīng)速率緩慢的問(wèn)題，科技工作者設(shè)計(jì)耦合高效制的方法，裝置如圖所示。部分反應(yīng)機(jī)理為：。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A. 相同電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的1.5倍
B. 陰極反應(yīng)：2H2O+2e-=2OH-+H2↑
C.電解時(shí)OH-通過(guò)陰離子交換膜向b極方向移動(dòng)
D. 陽(yáng)極反應(yīng)：2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2↑
【解析】據(jù)圖示可知，b電極上HCHO 轉(zhuǎn)化為HCOO-，而HCHO 轉(zhuǎn)化為HCOO-為氧化反應(yīng)，所以b電極為陽(yáng)極，a電極為陰極，HCHO為陽(yáng)極反應(yīng)物，由反應(yīng)機(jī)理可知：反應(yīng)后生成的轉(zhuǎn)化為HCOOH。由原子守恒和電荷守恒可知，在生成HCOOH的同時(shí)還生成了H-，生成的HCOOH再與氫氧化鉀酸堿中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫氣，即2H--2e-=H2↑，陰極水得電子生成氫氣：2H2O-2e-=H2↑+2OH-。
【詳解】A．由以上分析可知，陽(yáng)極反應(yīng)：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，陰極反應(yīng)2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，陰、陽(yáng)兩極各生成1molH2，共2molH2，而傳統(tǒng)電解水：，轉(zhuǎn)移2mol電子，只有陰極生成1molH2，所以相同電量下理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的2倍，故A錯(cuò)誤；
B．陰極水得電子生成氫氣，陰極反應(yīng)為2H2O-2e-=H2↑+2OH-，故B正確；
C．由電極反應(yīng)式可知，電解過(guò)程中陰極生成OH-，負(fù)電荷增多，陽(yáng)極負(fù)電荷減少，要使電解質(zhì)溶液呈電中性，通過(guò)陰離子交換膜向陽(yáng)極移動(dòng)，即向b極方向移動(dòng)，故C正確；
D．由以上分析可知，陽(yáng)極反應(yīng)涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得陽(yáng)極反應(yīng)為：，故D正確；
答案選A。
2. 我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種雙位點(diǎn)電催化劑，用和電化學(xué)催化合成甘氨酸，原理如圖，雙極膜中解離的和在電場(chǎng)作用下向兩極遷移。已知在溶液中，甲醛轉(zhuǎn)化為，存在平衡。電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)為。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A. 電解一段時(shí)間后陽(yáng)極區(qū)減小
B. 理論上生成雙極膜中有解離
C. 陽(yáng)極總反應(yīng)式為
D. 陰極區(qū)存在反應(yīng)
【解析】在KOH溶液中HCHO轉(zhuǎn)化為HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O，Cu電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)為[OCH2O]2--e-=HCOO-+H ，H 結(jié)合成H2，Cu電極為陽(yáng)極；PbCu電極為陰極，首先HOOC—COOH在Pb上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH與HO—N+H3反應(yīng)生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。
【詳解】A．根據(jù)分析，電解過(guò)程中，陽(yáng)極區(qū)消耗OH-、同時(shí)生成H2O，故電解一段時(shí)間后陽(yáng)極區(qū)c(OH-)減小，A項(xiàng)正確；
B．根據(jù)分析，陰極區(qū)的總反應(yīng)為H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解離成1molH+和1molOH-，故理論上生成1molH3N+CH2COOH雙極膜中有6molH2O解離，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C．根據(jù)分析，結(jié)合裝置圖，陽(yáng)極總反應(yīng)為2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C項(xiàng)正確；
D．根據(jù)分析，陰極區(qū)的Pb上發(fā)生反應(yīng)H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D項(xiàng)正確；
答案選B。
3.（2024年山東卷13題 ）以不同材料修飾的pt為電極，一定濃度的NaBr溶液為電解液，采用電解和催化相結(jié)合的循環(huán)方式，可實(shí)現(xiàn)高效制H2和O2，裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A. 電極a連接電源負(fù)極
B. 加入Y的目的是補(bǔ)充
C. 電解總反應(yīng)式為
D. 催化階段反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比
【解析】電極b上Br-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成，電極b為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為Br- -6e-+3H2O=+6H+；則電極a為陰極，電極a的電極反應(yīng)為6H++6e-=3H2↑；電解總反應(yīng)式為Br-+3H2O+3H2↑；催化循環(huán)階段被還原成Br-循環(huán)使用、同時(shí)生成O2，實(shí)現(xiàn)高效制H2和O2，即Z為O2。
【詳解】A．根據(jù)分析，電極a陰極，連接電源負(fù)極，A項(xiàng)正確；
B．根據(jù)分析電解過(guò)程中消耗H2O和Br-，而催化階段被還原成Br-循環(huán)使用，故加入Y的目的是補(bǔ)充H2O，維持NaBr溶液為一定濃度，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C．根據(jù)分析電解總反應(yīng)式為Br-+3H2O+3H2↑，C項(xiàng)正確；
D．催化階段，Br元素的化合價(jià)由+5價(jià)降至-1價(jià)，生成1molBr-得到6mol電子，O元素的化合價(jià)由-2價(jià)升至0價(jià)，生成1molO2失去4mol電子，根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(O2) ∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D項(xiàng)正確；
答案選B。
4.（2024年湖南卷10題 ） 在KOH水溶液中，電化學(xué)方法合成高能物質(zhì)K4C6N16時(shí)，伴隨少量O2生成，電解原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A. 電解時(shí)，OH-向Ni電極移動(dòng)
B. 生成C6N164-的電極反應(yīng)：2C3N8H4+8OH--4e-=C6N164-+8H2O
C. 電解一段時(shí)間后，溶液pH升高
D. 每生成1mol H2的同時(shí)，生成0.5mol K4C6N16
【解析】由電解原理圖可知，Ni電極產(chǎn)生氫氣，作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為KOH水溶液，則電極反應(yīng)為：；Pt電極失去電子生成，作陽(yáng)極，電極反應(yīng)為：，同時(shí)，Pt電極還伴隨少量生成，電極反應(yīng)為：。
【詳解】A．由分析可知，Ni電極為陰極，Pt電極為陽(yáng)極，電解過(guò)程中，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，即向Pt電極移動(dòng)，A錯(cuò)誤；
B．由分析可知，Pt電極失去電子生成，電解質(zhì)溶液為KOH水溶液，電極反應(yīng)為：，B正確；
C．由分析可知，陽(yáng)極主要反應(yīng)為：，陰極反應(yīng)為：，則電解過(guò)程中發(fā)生的總反應(yīng)主要為：，反應(yīng)消耗，生成，電解一段時(shí)間后，溶液pH降低，C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)電解總反應(yīng)：可知，每生成1mol，生成0.5mol，但Pt電極伴隨少量生成，發(fā)生電極反應(yīng)：，則生成1molH2時(shí)得到的部分電子由OH-放電產(chǎn)生O2提供，所以生成小于0.5mol，D錯(cuò)誤；
故選B。
5.（2023年重慶卷12題 ）電化學(xué)合成是一種綠色高效的合成方法。如圖是在酸性介質(zhì)中電解合成半胱氨酸和煙酸的示意圖。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A. 電極a為陰極
B. H+從電極b移向電極a
C. 電極b發(fā)生的反應(yīng)為：
D. 生成3mol半胱氨酸的同時(shí)生成1mol煙酸
【解析】該裝置是電解池，電極b上3-甲基吡啶轉(zhuǎn)化為煙酸過(guò)程中‘加氧少氫’，發(fā)生氧化反應(yīng)，則b為陽(yáng)極，a為陰極，陰極電極反應(yīng)式為 +2e-+2H+=2 ；
【詳解】A．a(chǎn)極上硫元素化合價(jià)升高，a為陰極，A正確；
B．電解池中陽(yáng)離子移向陰極，則H+移向a電極，B正確；
C．電極b上3-甲基吡啶轉(zhuǎn)化為煙酸過(guò)程中發(fā)生氧化反應(yīng)，在酸性介質(zhì)中電極反應(yīng)式為： ，C正確；
D．根據(jù)電子守恒可得關(guān)系式： ~6e-~6 ，因此生成6mol半胱氨酸的同時(shí)生成煙酸，D錯(cuò)誤；
故選：D。
6.（2023年遼寧卷7題 ）某無(wú)隔膜流動(dòng)海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說(shuō)法正確的是( )
A. b端電勢(shì)高于a端電勢(shì)
B. 理論上轉(zhuǎn)移2mole-生成4gH2
C. 電解后海水pH下降
D. 陽(yáng)極發(fā)生：Cl-+H2O-2e-=HClO+H+
【分析】根據(jù)圖示，鈦網(wǎng)上海水中Cl-、H2O發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成HClO、O2，鈦網(wǎng)為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為Cl-+H2O-2e-=HClO+H+，鈦箔上生成H2，鈦箔上生成H2的電極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑，鈦箔為陰極，高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生，電解的主要總反應(yīng)為Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，以此解題。
【詳解】A．由分析可知，a為正極，b電極為負(fù)極，則a端電勢(shì)高于b端電勢(shì)，A錯(cuò)誤；
B．右側(cè)電極上產(chǎn)生氫氣的電極方程式為：2H++2e-=H2↑，則理論上轉(zhuǎn)移生成，B錯(cuò)誤；
C．由分析可知，電解的主要總反應(yīng)為Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，電解后海水中OH-濃度增大，pH上升，C錯(cuò)誤；
D．由圖可知，陽(yáng)極上的電極反應(yīng)為：，D正確；
故選D。
7.（2023年廣東卷16題 ）用一種具有“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實(shí)現(xiàn)大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時(shí)，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H+和OH-，有利于電解反應(yīng)順利進(jìn)行。下列說(shuō)法不正確的是( )
A．電解總反應(yīng)：KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH
B．每生成1mol NH3·H2O，雙極膜處有9 mol的H2O解離
C．電解過(guò)程中，陽(yáng)極室中KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變
D．相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)可提高氨生成速率
【解析】由信息大電流催化電解KNO3溶液制氨可知，在電極a處KNO3放電生成NH3，發(fā)生還原反應(yīng)，故電極a為陰極，電極方程式為NO3- +8e－+7H2O= NH3·H2O+9OH-，電極b為陽(yáng)極，電極方程式為4OH--4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜中的H＋移向電極a，OH－移向電極b。A項(xiàng)，由分析中陰陽(yáng)極電極方程式可知，電解總反應(yīng)為KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH，故A正確；B項(xiàng)，每生成1mol NH3·H2O，陰極得8mol e－，同時(shí)雙極膜處有8mol H+進(jìn)入陰極室，即有8mol的H2O解離，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電解過(guò)程中，陽(yáng)極室每消耗4mol OH-，同時(shí)有4mol OH-通過(guò)雙極膜進(jìn)入陽(yáng)極室，KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變，故C正確；D項(xiàng)，相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)具有更大的膜面積，有利于H2O被催化解離成H+和OH-，可提高氨生成速率，故D正確；故選B。
【答案】B
8.（2023年湖北卷10題 ）我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無(wú)Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為x mol·h -1。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．b電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．離子交換膜為陰離子交換膜
C．電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過(guò)PTFE膜
D．海水為電解池補(bǔ)水的速率為2x mol·h -1
【解析】由圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a電極與電源正極相連，為電解池的陽(yáng)極，b電極與電源負(fù)極相連，為電解池的陰極，陰極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH--4e-=O2↑+2H2O，電池總反應(yīng)為2H2O2H2↑+O2↑。A項(xiàng)，b電極反應(yīng)式為b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正確；B項(xiàng)，該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無(wú)Cl2生成且KOH濃度不變，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH--4e-=O2↑+2H2O，為保持OH-離子濃度不變，則陰極產(chǎn)生的OH-離子要通過(guò)離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換摸，故B正確；C項(xiàng)，電解時(shí)電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動(dòng)能高的水可穿過(guò)PTFE膜，為電解池補(bǔ)水，故C正確；D項(xiàng)，由電解總反應(yīng)可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率為x mol·h -1，則補(bǔ)水的速率也應(yīng)是x mol·h -1，故D錯(cuò)誤；故選D。
9.（2021年廣東卷16題）鈷（Co）的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．工作時(shí)，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B．生成1 mol Co，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少16 g
C．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變
D．電解總反應(yīng)：2Co2+＋2H2O2Co＋O2↑＋4H+
【答案】D
【解析】由裝置圖可知，水放電生成的H＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動(dòng)，使Ⅱ室中H＋濃度增大，溶液pH減小，Ⅰ室中消耗H2O，H2SO4的濃度增大，pH減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；陰極生成1 mol Co，陽(yáng)極有1 mol H2O放電，則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18 g，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若移除離子交換膜，Cl—的放電能力強(qiáng)于H2O，Cl—會(huì)在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cl2，則移除離子交換膜，石墨電極的電極反應(yīng)會(huì)發(fā)生變化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2+＋2H2O2Co＋O2↑＋4H+，D項(xiàng)正確。
10.（2020年山東卷）采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過(guò)電解法制備雙氧水的裝置如下圖所示。忽略溫度變化的影響，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．陽(yáng)極反應(yīng)為2H2O—4e—＝4H++O2↑
B．電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極室的pH未變
C．電解過(guò)程中，H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移
D．電解一段時(shí)間后，a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量
【答案】D
【解析】a極析出氧氣，氧元素的化合價(jià)升高，是電解池的陽(yáng)極，所以陽(yáng)極的反應(yīng)式是2H2O—4e—＝4H++O2↑，A項(xiàng)正確；電解時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)生的H+通過(guò)質(zhì)子交換膜移向陰極，所以電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極室的pH值不變，B項(xiàng)正確；H+通過(guò)質(zhì)子交換膜由陽(yáng)極（a極）移向陰極（b極），C項(xiàng)正確；電解時(shí)，陽(yáng)極的反應(yīng)為：2H2O—4e—＝4H++O2↑，陰極的反應(yīng)為：O2+2e—+2H+＝H2O2，總反應(yīng)為：O2+2H2O＝2H2O2，要消耗O2，即是a極生成的O2小于b極消耗的O2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
11.（2022年浙江卷）通過(guò)電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2，電解示意圖如下（其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過(guò)。電解過(guò)程中溶液的體積變化忽略不計(jì)）。下列說(shuō)法不正確的是（ ）
A．電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)
B．電極B的電極發(fā)應(yīng)：2H2O+Mn2+—2e—＝MnO2+4H+
C．電解一段時(shí)間后溶液中Mn2+濃度保持不變
D．電解結(jié)束，可通過(guò)調(diào)節(jié)pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以獲得Li2CO3
【答案】C
【解析】由電解示意圖可知，電極A上LiMn2O4轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)i+和Mn2+，錳元素的化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，電極A為陰極，A項(xiàng)正確；電極B上Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2，錳元素化合價(jià)升高，失電子，電極B為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為：2H2O+Mn2+—2e—＝MnO2+4H+，B項(xiàng)正確；電極A為陰極， LiMn2O4得電子，電極反應(yīng)式為：2LiMn2O4+6e—+16H+＝2Li+ + 4Mn2+ + 8H2O，依據(jù)得失電子守恒，電解池總反應(yīng)為：2LiMn2O4+4H+＝2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反應(yīng)生成了Mn2+，Mn2+濃度增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電解池總反應(yīng)為：2LiMn2O4+4H+＝2Li++Mn2++ 3MnO2+2H2O，電解結(jié)束后，可通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH將Mn2+轉(zhuǎn)化為沉淀除去，然后再加入Na2CO3溶液，從而獲得Li2CO3，D項(xiàng)正確。
12.（2021年八省聯(lián)考江蘇卷9題）利用電解法將CO2轉(zhuǎn)化為CH4的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．電解過(guò)程中，H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移
B．電極b上反應(yīng)為：CO2＋8HCO－8e－＝CH4＋8CO＋2H2O
C．電解過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
D．電解時(shí)Na2SO4溶液濃度保持不變
【答案】A
【解析】由a極生成O2可以判斷電極a為陽(yáng)極，電極b為陰極，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，則H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移，A項(xiàng)正確；電極b為陽(yáng)極，放電時(shí)CO2轉(zhuǎn)化為CH4，電極反應(yīng)為CO2＋8HCO＋8e－＝CH4＋8CO＋2H2O，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化形式是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電解過(guò)程中，陽(yáng)極消耗H2O，Na2SO4溶液的濃度增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
微粒遷移
13.（2024年甘肅卷7題） 某固體電解池工作原理如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A. 電極1的多孔結(jié)構(gòu)能增大與水蒸氣的接觸面積
B. 電極2是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：O2+4e- =2O2-
C. 工作時(shí)O2-從多孔電極1遷移到多孔電極2
D. 理論上電源提供2mole-能分解1mol H2O
【解析】多孔電極1上H2O(g)發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H2(g)，多孔電極1為陰極，電極反應(yīng)為2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔電極2上O2-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成O2(g)，多孔電極2為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為2O2--4e-=O2。
【詳解】A．電極1的多孔結(jié)構(gòu)能增大電極的表面積，增大與水蒸氣的接觸面積，A項(xiàng)正確；
B．根據(jù)分析，電極2為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：2O2--4e-=O2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C．工作時(shí)，陰離子O2-向陽(yáng)極移動(dòng)，即O2-從多孔電極1遷移到多孔電極2，C項(xiàng)正確；
D．根據(jù)分析，電解總反應(yīng)為2H2O(g)2H2+O2，分解2molH2O轉(zhuǎn)移4mol電子，則理論上電源提供2mol電子能分解1molH2O，D項(xiàng)正確；
答案選B。
14.（2022年廣東卷）以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過(guò)程中（ ）
A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg—2e—＝Mg2+
B．陰極上Al被氧化
C．在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽(yáng)極泥
D．陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化相等
【答案】C
【解析】根據(jù)電解原理可知，電解池中陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，主要反應(yīng)為Al—3e—＝Al3+，同時(shí)相對(duì)活潑的Mg也會(huì)被氧化，反應(yīng)式為Mg—2e—＝Mg2+，陰極發(fā)生的反應(yīng)為Al3++3e—＝Al，因此A項(xiàng)、B項(xiàng)均錯(cuò)誤。陽(yáng)極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽(yáng)極泥，C項(xiàng)正確；陽(yáng)極消耗了Al和Mg，Cu和Si形成陽(yáng)極泥，而陰極只有Al3+得電子生成Al，根據(jù)電子守恒及質(zhì)量守恒可知，陽(yáng)極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
15.（2014年新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷27題節(jié)選）H3PO2也可用電滲析法制備。“四室電滲析法”工作原理如圖所示（陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò)）：
①寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：________________________________________。
②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：___________________________________________。
③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有____________雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是____________________________________。
【答案】①2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋
②陽(yáng)極室的H＋通過(guò)陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO通過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2
③PO　H2PO或H3PO2在陽(yáng)極被氧化
【解析】①陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，在反應(yīng)中H2O 電離產(chǎn)生的OH－失去電子轉(zhuǎn)化成O2，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋。
②陽(yáng)極室中H2O放電產(chǎn)生H＋，H＋通過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室中的H2PO通過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者發(fā)生相互反應(yīng)：H＋＋H2PO＝H3PO2，獲得產(chǎn)品。
③如果撤去陽(yáng)膜，H2PO或H3PO2可能在陽(yáng)極被氧化，生成PO。
（三）能量轉(zhuǎn)化
16.（2021年遼寧卷）如圖，某液態(tài)金屬儲(chǔ)能電池放電時(shí)產(chǎn)生金屬化合物L(fēng)i3Bi。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．放電時(shí)，M電極反應(yīng)為Ni—2e—＝Ni2+
B．放電時(shí)，Li+由M電極向N電極移動(dòng)
C．充電時(shí)，M電極的質(zhì)量減小
D．充電時(shí)，N電極反應(yīng)為L(zhǎng)i3Bi+3e—＝3Li++Bi
【答案】B
【解析】由題干信息和電池結(jié)構(gòu)分析可知，放電時(shí)M極為負(fù)極，由于Li比Ni更活潑，電極反應(yīng)為：Li—e—＝Li+，A項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)離子導(dǎo)體中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，因此Li+由M電極向N電極移動(dòng)，B項(xiàng)正確；由二次電池的原理可知，充電時(shí)和放電時(shí)同一電極上發(fā)生的反應(yīng)互為逆過(guò)程，M電極的電極反應(yīng)為：Li++e—＝ Li，故電極質(zhì)量增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，N電極反應(yīng)為L(zhǎng)i3Bi—3e—＝3Li++Bi，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
17.（2022年廣東卷）科學(xué)家基于Cl2易溶于CCl4的性質(zhì)，發(fā)展了一種無(wú)需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲(chǔ)能設(shè)備（如圖）。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為：NaTi2(PO4)3+2Na++2e—＝Na3Ti2(PO4)3。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．充電時(shí)電極b是陰極
B．放電時(shí)NaCl溶液的pH減小
C．放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大
D．每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23g
【答案】C
【解析】由題中信息可知，充電時(shí)電極a上發(fā)生的反應(yīng)為還原反應(yīng)，因此電極a為陰極，則電極b為陽(yáng)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl——2e—＝Cl2↑，放電時(shí)電極反應(yīng)和充電時(shí)相反，兩個(gè)電極上的反應(yīng)均不涉及H+、OH—的變化，因此NaCl溶液的pH不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為生成Na+，正極反應(yīng)為Cl2+2e—＝2Cl—，反應(yīng)后Na+和Cl—濃度都增大，因此放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大，C項(xiàng)正確；充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl——2e—＝Cl2↑，陰極反應(yīng)為NaTi2(PO4)3+2Na++2e—＝Na3Ti2(PO4)3，由得失電子守恒可知，每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23g·mol—1×2mol＝46g，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
三、模型建構(gòu)
1.分析電解原理的思維模型
2.配平電極反應(yīng)式的思路方法
步驟1：運(yùn)用電子守恒，配平變價(jià)物質(zhì)的計(jì)量數(shù)和電子得失個(gè)數(shù)。
步驟2：運(yùn)用電荷守恒，配平H+或OH—等離子的計(jì)量數(shù)。
步驟3：運(yùn)用質(zhì)量守恒配平其他物質(zhì)的計(jì)量數(shù)，如H2O等。
特別提醒：
（1）書(shū)寫(xiě)電解池的電極反應(yīng)式時(shí)，可以用實(shí)際放電的離子表示，但書(shū)寫(xiě)電解池的總反應(yīng)時(shí)，H2O要寫(xiě)成分子式。如用惰性電極電解食鹽水時(shí)，若考慮陰極實(shí)際放電的離子為H＋，陰極反應(yīng)式可寫(xiě)作2H＋＋2e－＝H2↑，若考慮H＋來(lái)源于H2O，陰極反應(yīng)式應(yīng)寫(xiě)作2H2O＋2e－＝H2↑+2OH—。總反應(yīng)式務(wù)必寫(xiě)作2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
（2）運(yùn)用電荷守恒配平離子時(shí)，要考慮溶液的酸堿性環(huán)境。若溶液為強(qiáng)酸性環(huán)境，應(yīng)使用H＋調(diào)整電極反應(yīng)式使兩側(cè)的電荷數(shù)相等；若溶液為強(qiáng)堿性環(huán)境，則使用OH－進(jìn)行配平。以上兩種情況下，先確定離子的種類(lèi)，在確定離子在電極反應(yīng)式中的位置（反應(yīng)物中？還是生成物中？）。其他情況則先確定為在生成物中添加離子以調(diào)整電荷數(shù)，再判斷所需離子的種類(lèi)（H＋？還是OH－？）。還需要注意用多元酸酸式根離子調(diào)整電荷的情況。
專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練：
1. （2021·河北卷16題節(jié)選）CO2在堿性介質(zhì)中電還原為正丙醇（CH3CH2CH2OH）的電極反應(yīng)方程式為 。
2.以鋁材為陽(yáng)極，電解H2SO4溶液，在鋁材表面形成氧化膜
陽(yáng)極反應(yīng)式： ；
陰極反應(yīng)式： ；
總反應(yīng)方程式： 。
3. 用惰性電極電解飽和NaHSO4溶液可以制備過(guò)硫酸鈉Na2S2O8。已知在陽(yáng)極放電的離子主要為HSO，則陽(yáng)極反應(yīng)式為 。
4. 電化學(xué)干法氧化法脫除H2S的原理如圖所示。陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為
；陰極上COS發(fā)生的電極反應(yīng)為 。
【答案】
1. 3CO2＋18e－＋13H2O＝CH3CH2CH2OH＋18OH—
或12CO2＋18e－＋4H2O＝CH3CH2CH2OH＋9CO
2. 2Al－6e－＋3H2O＝Al2O3＋6H＋　6H＋＋6e－＝3H2↑　2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑
3. 2HSO－2e－＝S2O＋2H＋　
4. 2S2－－4e－＝S2　COS＋2e－＝S2－＋CO
四、名師導(dǎo)學(xué)
1.電解原理及其應(yīng)用的常見(jiàn)命題情境
電解原理在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用十分廣泛。解決此類(lèi)問(wèn)題，應(yīng)關(guān)注十大命題情境，包括金屬冶煉、無(wú)機(jī)物制備、有機(jī)物制備、電解精煉、資源回收利用、二次電池充電、能源存儲(chǔ)、海水淡化、廢水處理、二氧化碳轉(zhuǎn)化技術(shù)。
2.電解原理及其應(yīng)用的考查熱點(diǎn)
此類(lèi)試題的考點(diǎn)相對(duì)固定，考查熱點(diǎn)包括電極判斷、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)與正誤判斷、總反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)與正誤判斷、溶質(zhì)濃度變化、溶液pH變化、電極質(zhì)量變化、反應(yīng)現(xiàn)象描述、能量轉(zhuǎn)化形式、電子移動(dòng)方向、離子移動(dòng)方向、交換膜種類(lèi)、守恒計(jì)算等。
解題的起點(diǎn)在電極判斷；
解題的關(guān)鍵在電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)；
解題的難點(diǎn)在守恒計(jì)算。
考生要根據(jù)自己在以上考點(diǎn)中薄弱點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練，做到各個(gè)擊破。

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