資源簡介

題型突破2　電解原理的應(yīng)用
1.(2024·山東卷)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,可實現(xiàn)高效制H2和O2,裝置如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.電極a連接電源負(fù)極
B.加入Y的目的是補充NaBr
C.電解總反應(yīng)式為Br-+3H2OBr+3H2↑
D.催化階段反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2
2.(2024·湖北卷)我國科學(xué)家設(shè)計了一種雙位點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·。下列說法錯誤的是(　　)
A.電解一段時間后陽極區(qū)c(OH-)減小
B.理論上生成1 mol H3N+CH2COOH雙極膜中有4 mol H2O解離
C.陽極總反應(yīng)式為2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H2↑+2H2O
D.陰極區(qū)存在反應(yīng)H2C2O4+2H++2e-===OHCCOOH+H2O
3.(2023·浙江1月選考)在熔融鹽體系中,通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi),電解裝置如圖,下列說法正確的是(　　)
A.石墨電極為陰極,發(fā)生氧化反應(yīng)
B.電極A的電極反應(yīng):8H++TiO2+SiO2+8e-===TiSi+4H2O
C.該體系中,石墨優(yōu)先于Cl-參與反應(yīng)
D.電解時,陽離子向石墨電極移動
4.(2023·遼寧卷)某無隔膜流動海水電解法制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。下列說法正確的是(　　)
A.b端電勢高于a端電勢
B.理論上轉(zhuǎn)移2 mol e-生成4 g H2
C.電解后海水pH下降
D.陽極發(fā)生:Cl-+H2O-2e-===HClO+H+
1.電解裝置及原理模型
2.陰、陽極放電離子判斷模型
3.提取“信息”書寫電解電極反應(yīng)式
(1)以鋁為陽極,在濃硫酸中電解,鋁表面形成氧化膜,陽極電極反應(yīng)式為2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+。
(2)離子液體是一種室溫熔融鹽,為非水體系。由有機陽離子、Al2C和AlC組成的離子液體作電解液時,可在鋼制品上鍍鋁。已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng),則電極反應(yīng)式為:
陽極: ;
陰極: 。
(3)根據(jù)“交換膜”利用“信息”書寫電極反應(yīng)式。
可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2,當(dāng)吸收液失去吸收能力時,可用電解法使吸收液再生而循環(huán)使用(電極均為石墨電極),并生成化工原料硫酸。其工作原理示意圖如下,
陽極: ;
陰極: 。
1.(2024·遼寧錦州模擬)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種綠色多功能新型水處理藥劑,可以以鐵為陽極按如圖裝置用電解法制備。其中,a電極有副反應(yīng)產(chǎn)物O2產(chǎn)生,下列說法錯誤的是(　　)
A.裝置工作時,b電極附近pH升高
B.陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C.裝置工作一段時間后,需向電解池中補充NaOH
D.當(dāng)外電路通過1 mol電子時,產(chǎn)生0.1 mol Fe,則副反應(yīng)產(chǎn)生1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2
2.(2024·浙江麗水模擬)氯堿工業(yè)能耗大,通過如圖改進的設(shè)計可大幅度降低能耗,下列說法不正確的是(　　)
A.電極A接電源正極,發(fā)生氧化反應(yīng)
B.電極B的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C.應(yīng)選用陽離子交換膜,在右室獲得濃度較高的NaOH溶液
D.改進設(shè)計中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓,減少能耗
3.(2024·山東東營質(zhì)檢)某研究小組設(shè)計了如圖所示的循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)光分解制氫。若循環(huán)系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時,電解池A中流入和流出的HI濃度分別為a mol·L-1和b mol·L-1,光催化反應(yīng)生成Fe3+的速率為c mol·min-1。下列說法錯誤的是(　　)
A.光催化反應(yīng)池中的反應(yīng):2Fe2++I22Fe3++2I-
B.電解池B中可采用陰離子交換膜
C.光電池將光能直接轉(zhuǎn)化成電能
D.循環(huán)系統(tǒng)中單位時間(min)內(nèi)流過的溶液體積V= L
4.(2024·江蘇南通質(zhì)檢)NH3是潛在儲氫載體,利用光伏電池電解氨制備氫氣的裝置如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.能量轉(zhuǎn)化:太陽能→電能→化學(xué)能
B.生成2 g H2時,有2 mol OH-由交換膜右側(cè)遷移至左側(cè)
C.陽極反應(yīng)式為2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O
D.電解一段時間后,交換膜兩側(cè)溶液pH都不變
5.(2024·山西運城二模)近日,美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校課題組使用錳-四苯基卟啉催化劑將電化學(xué)氧還原和水氧化進行配對,在兩個電極上生成活性錳-氧物種,從而將Ph2S轉(zhuǎn)化為Ph2SO。
下列敘述正確的是(　　)
A.a極電勢高于b極
B.a極反應(yīng):PMn(V)O+2e-+2H+===PMn(Ⅲ)+H2O
C.電路上轉(zhuǎn)移2 mol電子理論上生成1 mol Ph2SO
D.“PMn(V)O和PMn(Ⅲ)”總量幾乎不變
題型突破2　電解原理的應(yīng)用
1.(2024·山東卷)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,可實現(xiàn)高效制H2和O2,裝置如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.電極a連接電源負(fù)極
B.加入Y的目的是補充NaBr
C.電解總反應(yīng)式為Br-+3H2OBr+3H2↑
D.催化階段反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2
答案　B
解析　電極b上Br-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成Br,電極b為陽極,電極反應(yīng)為Br--6e-+3H2O===Br+6H+;則電極a為陰極,電極a的電極反應(yīng)為6H2O+6e-===3H2↑+6OH-;電解總反應(yīng)式為Br-+3H2OBr+3H2↑;催化循環(huán)階段Br被還原成Br-循環(huán)使用、同時生成O2,實現(xiàn)高效制H2和O2,即Z為O2。A.根據(jù)分析,電極a為陰極,連接電源負(fù)極,A項正確;B.根據(jù)分析電解過程中消耗H2O和Br-,而催化階段Br被還原成Br-循環(huán)使用,故加入Y的目的是補充H2O,維持NaBr溶液為一定濃度,B項錯誤;C.根據(jù)分析電解總反應(yīng)式為Br-+3H2OBr+3H2↑,C項正確;D.催化階段,Br元素的化合價由+5價降至-1價,生成1 mol Br-得到6 mol電子,O元素的化合價由-2價升至0價,生成1 mol O2失去4 mol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項正確。
2.(2024·湖北卷)我國科學(xué)家設(shè)計了一種雙位點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·。下列說法錯誤的是(　　)
A.電解一段時間后陽極區(qū)c(OH-)減小
B.理論上生成1 mol H3N+CH2COOH雙極膜中有4 mol H2O解離
C.陽極總反應(yīng)式為2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H2↑+2H2O
D.陰極區(qū)存在反應(yīng)H2C2O4+2H++2e-===OHCCOOH+H2O
答案　B
解析　根據(jù)題干信息可知,Cu電極所在的陽極區(qū)先后發(fā)生反應(yīng):HCHO+OH-HOCH2O-、HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O、[OCH2O]2--e-===HCOO-+H·,H·可轉(zhuǎn)化為H2,則陽極總反應(yīng)式為2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H2↑+2H2O,C正確;根據(jù)陽極總反應(yīng)可知,每消耗4個OH-,電路中通過2e-,根據(jù)電荷守恒,雙極膜中有2個OH-向陽極遷移,即陽極區(qū)c(OH-)減小,A正確;由題給信息知,陰極總反應(yīng)物為H2C2O4、HO—N+H3,總產(chǎn)物為H3N+CH2COOH,電極反應(yīng)式為H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+===H3N+CH2COOH+3H2O,每生成1 mol H3N+CH2COOH,電路中通過6 mol e-,雙極膜中需有6 mol H2O解離出6 mol H+向陰極遷移,B錯誤;雙極膜中H2O解離出的H+向陰極移動,因此H2C2O4在陰極Pb電極上轉(zhuǎn)化為OHCCOOH的反應(yīng)為H2C2O4+2H++2e-===OHCCOOH+H2O,D正確。
3.(2023·浙江1月選考)在熔融鹽體系中,通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi),電解裝置如圖,下列說法正確的是(　　)
A.石墨電極為陰極,發(fā)生氧化反應(yīng)
B.電極A的電極反應(yīng):8H++TiO2+SiO2+8e-===TiSi+4H2O
C.該體系中,石墨優(yōu)先于Cl-參與反應(yīng)
D.電解時,陽離子向石墨電極移動
答案　C
解析　由圖可知,電解時,石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO,發(fā)生氧化反應(yīng),為陽極,與電源正極相連,則電極A作陰極,TiO2和SiO2獲得電子產(chǎn)生電池材料(TiSi),電極反應(yīng)為TiO2+SiO2+8e-===TiSi+4O2-。A項,石墨電極為陽極,A錯誤;B項,電極A的電極反應(yīng)為TiO2+SiO2+8e-===TiSi+4O2-,B錯誤;C項,根據(jù)圖中信息可知,該體系中,石墨優(yōu)先于Cl-參與反應(yīng),C正確;D項,電解池中石墨電極為陽極,陽離子向陰極(電極A)移動,D錯誤。
4.(2023·遼寧卷)某無隔膜流動海水電解法制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。下列說法正確的是(　　)
A.b端電勢高于a端電勢
B.理論上轉(zhuǎn)移2 mol e-生成4 g H2
C.電解后海水pH下降
D.陽極發(fā)生:Cl-+H2O-2e-===HClO+H+
答案　D
解析　由圖可知,鈦網(wǎng)電極上在PRT的抑制下,Cl-放電生成HClO,電極反應(yīng)為Cl-+H2O-2e-===HClO+H+,故鈦網(wǎng)電極為陽極,a為正極,b為負(fù)極,鈦箔電極為陰極,該電極上水放電生成氫氣,電極反應(yīng)為2H2O+2e-===H2↑+2OH-,電解池總反應(yīng)為NaCl+H2ONaClO+H2↑,以此解題。A.由分析可知,a電極為正極,b電極為負(fù)極,則a端電勢高于b端電勢,A錯誤;B.右側(cè)電極上產(chǎn)生氫氣的電極方程式為:2H2O+2e-===H2↑+2OH-,則理論上轉(zhuǎn)移2 mol e-生成2 g H2,B錯誤;C.由分析知電解后得到NaClO溶液,水解呈堿性,溶液的pH升高,C錯誤;D.由圖可知,陽極上的電極反應(yīng)為:Cl-+H2O-2e-===HClO+H+,D正確。
命題立意:利用電解池工作原理不僅能制備某些物質(zhì),還有其他方面的應(yīng)用,試題通過電解裝置考查學(xué)生對電解原理的掌握程度,主要涉及陰、陽極及其電解產(chǎn)物的判斷,電極反應(yīng)式的書寫,離子移動方向的判斷,電解的簡單計算等必備知識。此類試題一般給出電解裝置圖示,需要學(xué)生結(jié)合電解原理,從微觀角度和宏觀角度進行綜合分析,考查學(xué)生信息獲取與加工、邏輯推理與論證能力。
1.電解裝置及原理模型
2.陰、陽極放電離子判斷模型
3.提取“信息”書寫電解電極反應(yīng)式
(1)以鋁為陽極,在濃硫酸中電解,鋁表面形成氧化膜,陽極電極反應(yīng)式為2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+。
(2)離子液體是一種室溫熔融鹽,為非水體系。由有機陽離子、Al2C和AlC組成的離子液體作電解液時,可在鋼制品上鍍鋁。已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng),則電極反應(yīng)式為:
陽極:Al-3e-+7AlC===4Al2C;
陰極:4Al2C+3e-===Al+7AlC。
(3)根據(jù)“交換膜”利用“信息”書寫電極反應(yīng)式。
可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2,當(dāng)吸收液失去吸收能力時,可用電解法使吸收液再生而循環(huán)使用(電極均為石墨電極),并生成化工原料硫酸。其工作原理示意圖如下,
陽極:HS-2e-+H2O===3H++S;
陰極:2H++2e-===H2↑(或2H2O+2e-===H2↑+2OH-)。
1.(2024·遼寧錦州模擬)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種綠色多功能新型水處理藥劑,可以以鐵為陽極按如圖裝置用電解法制備。其中,a電極有副反應(yīng)產(chǎn)物O2產(chǎn)生,下列說法錯誤的是(　　)
A.裝置工作時,b電極附近pH升高
B.陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C.裝置工作一段時間后,需向電解池中補充NaOH
D.當(dāng)外電路通過1 mol電子時,產(chǎn)生0.1 mol Fe,則副反應(yīng)產(chǎn)生1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2
答案　D
解析　a電極有副反應(yīng)產(chǎn)物O2生成,則a電極為電解池陽極,陽極主反應(yīng):Fe+8OH--6e-===Fe+4H2O,副反應(yīng):4OH--4e-===O2↑+2H2O,b電極為電解池陰極,陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===H2↑+2OH-,裝置工作時,陰極反應(yīng)生成OH-,故b電極附近pH升高,A正確;由A分析可知,B正確;主反應(yīng)的反應(yīng)方程式為Fe+2H2O+2OH-Fe+3H2↑,反應(yīng)消耗OH-,故需向電解池中補充NaOH,C正確;產(chǎn)生0.1 mol Fe時陽極主反應(yīng)放出0.6 mol電子,故陽極副反應(yīng)放出0.4 mol電子,生成0.1 mol O2,標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24 L,D錯誤。
2.(2024·浙江麗水模擬)氯堿工業(yè)能耗大,通過如圖改進的設(shè)計可大幅度降低能耗,下列說法不正確的是(　　)
A.電極A接電源正極,發(fā)生氧化反應(yīng)
B.電極B的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C.應(yīng)選用陽離子交換膜,在右室獲得濃度較高的NaOH溶液
D.改進設(shè)計中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓,減少能耗
答案　B
解析　A.電極A是氯離子變?yōu)槁葰?化合價升高,失去電子,是電解池陽極,因此電極A接電源正極,發(fā)生氧化反應(yīng),正確;B.電極B為陰極,通入氧氣,氧氣得到電子,其電極反應(yīng)式為2H2O+4e-+O2===4OH-,錯誤;C.右室生成氫氧根,應(yīng)選用陽離子交換膜,左邊的鈉離子進入到右邊,在右室獲得濃度較高的NaOH溶液,正確;D.改進設(shè)計中增大了氧氣的量,提高了電極B處的氧化性,通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓,減少能耗,正確。
3.(2024·山東東營質(zhì)檢)某研究小組設(shè)計了如圖所示的循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)光分解制氫。若循環(huán)系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時,電解池A中流入和流出的HI濃度分別為a mol·L-1和b mol·L-1,光催化反應(yīng)生成Fe3+的速率為c mol·min-1。下列說法錯誤的是(　　)
A.光催化反應(yīng)池中的反應(yīng):2Fe2++I22Fe3++2I-
B.電解池B中可采用陰離子交換膜
C.光電池將光能直接轉(zhuǎn)化成電能
D.循環(huán)系統(tǒng)中單位時間(min)內(nèi)流過的溶液體積V= L
答案　B
解析　由圖解剖析可知,題給的光催化反應(yīng)池中的反應(yīng)正確,A正確;由圖解剖析可知,電解池B中需要H+移動形成閉合回路,可采用質(zhì)子交換膜,B錯誤;光電池將光能直接轉(zhuǎn)化成電能,C正確;根據(jù)光催化反應(yīng)池中的反應(yīng)2Fe2++I22Fe3++2I-可知,生成Fe3+的速率等于生成I- 的速率,根據(jù)循環(huán)圖可知,生成的物質(zhì)的量等于減小的物質(zhì)的量,則1 min內(nèi)c mol·min-1×1 min=(a-b) mol·L-1×V,故單位時間(min)內(nèi)流過的溶液體積V= L,D正確。
4.(2024·江蘇南通質(zhì)檢)NH3是潛在儲氫載體,利用光伏電池電解氨制備氫氣的裝置如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.能量轉(zhuǎn)化:太陽能→電能→化學(xué)能
B.生成2 g H2時,有2 mol OH-由交換膜右側(cè)遷移至左側(cè)
C.陽極反應(yīng)式為2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O
D.電解一段時間后,交換膜兩側(cè)溶液pH都不變
答案　D
解析　光伏電池是太陽能轉(zhuǎn)化成電能,電解氨生成氮氣和氫氣過程中電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能,A正確;陰極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===2OH-+H2↑,陽極的電極反應(yīng)式為2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O,根據(jù)電荷守恒,OH-由右側(cè)向左側(cè)遷移,遷移OH-的物質(zhì)的量等于氫氣物質(zhì)的量的2倍,B正確、C正確;陽極區(qū)消耗的n(OH-)等于遷移到陽極區(qū)的n(OH-),但陽極上反應(yīng)生成水,c(OH-)變小,pH降低,陰極區(qū)水不斷被消耗,KOH的物質(zhì)的量不變,c(OH-)變大,溶液pH升高,D錯誤。
5.(2024·山西運城二模)近日,美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校課題組使用錳-四苯基卟啉催化劑將電化學(xué)氧還原和水氧化進行配對,在兩個電極上生成活性錳-氧物種,從而將Ph2S轉(zhuǎn)化為Ph2SO。
下列敘述正確的是(　　)
A.a極電勢高于b極
B.a極反應(yīng):PMn(V)O+2e-+2H+===PMn(Ⅲ)+H2O
C.電路上轉(zhuǎn)移2 mol電子理論上生成1 mol Ph2SO
D.“PMn(V)O和PMn(Ⅲ)”總量幾乎不變
答案　D
解析　該裝置為電解池,根據(jù)圖中轉(zhuǎn)化圖可知a極得電子,發(fā)生還原反應(yīng)為電解池的陰極,b極失電子,發(fā)生氧化反應(yīng)為電解池的陽極。A.根據(jù)圖中轉(zhuǎn)化圖可知a極得電子,發(fā)生還原反應(yīng),為電解池的陰極,b極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),為電解池的陽極,故電勢:a第一篇　新高考題型突破
板塊Ⅵ　電化學(xué)
題型突破選擇題　題型突破2　電解原理的應(yīng)用
真題導(dǎo)航
核心整合
模擬預(yù)測
1.(2024·山東卷)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,可實現(xiàn)高效制H2和O2,裝置如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.電極a連接電源負(fù)極
B.加入Y的目的是補充NaBr
C.電解總反應(yīng)式為Br-+3H2O Br+3H2↑
D.催化階段反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2
B
2.(2024·湖北卷)我國科學(xué)家設(shè)計了一種雙位點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·。下列說法錯誤的是(　　)
A.電解一段時間后陽極區(qū)c(OH-)減小
B.理論上生成1 mol H3N+CH2COOH雙極
膜中有4 mol H2O解離
C.陽極總反應(yīng)式為2HCHO+4OH--2e-===
2HCOO-+H2↑+2H2O
D.陰極區(qū)存在反應(yīng)H2C2O4+2H++2e-===OHCCOOH+H2O
B
3.(2023·浙江1月選考)在熔融鹽體系中,通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi),電解裝置如圖,下列說法正確的是(　　)
A.石墨電極為陰極,發(fā)生氧化反應(yīng)
B.電極A的電極反應(yīng):8H++TiO2+SiO2+8e-===TiSi+4H2O
C.該體系中,石墨優(yōu)先于Cl-參與反應(yīng)
D.電解時,陽離子向石墨電極移動
C
解析　由圖可知,電解時,石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO,發(fā)生氧化反應(yīng),為陽極,與電源正極相連,則電極A作陰極,TiO2和SiO2獲得電子產(chǎn)生電池材料(TiSi),電極反應(yīng)為TiO2+SiO2+8e-===TiSi+4O2-。A項,石墨電極為陽極,A錯誤;B項,電極A的電極反應(yīng)為TiO2+SiO2+8e-===TiSi+4O2-,B錯誤;C項,根據(jù)圖中信息可知,該體系中,石墨優(yōu)先于Cl-參與反應(yīng),C正確;D項,電解池中石墨電極為陽極,陽離子向陰極(電極A)移動,D錯誤。
4.(2023·遼寧卷)某無隔膜流動海水電解法制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。下列說法正確的是(　　)
A.b端電勢高于a端電勢
B.理論上轉(zhuǎn)移2 mol e-生成4 g H2
C.電解后海水pH下降
D.陽極發(fā)生:Cl-+H2O-2e-===HClO+H+
D
命題立意:利用電解池工作原理不僅能制備某些物質(zhì),還有其他方面的應(yīng)用,試題通過電解裝置考查學(xué)生對電解原理的掌握程度,主要涉及陰、陽極及其電解產(chǎn)物的判斷,電極反應(yīng)式的書寫,離子移動方向的判斷,電解的簡單計算等必備知識。此類試題一般給出電解裝置圖示,需要學(xué)生結(jié)合電解原理,從微觀角度和宏觀角度進行綜合分析,考查學(xué)生信息獲取與加工、邏輯推理與論證能力。
1.電解裝置及原理模型
2.陰、陽極放電離子判斷模型
3.提取“信息”書寫電解電極反應(yīng)式
(1)以鋁為陽極,在濃硫酸中電解,鋁表面形成氧化膜,陽極電極反應(yīng)式為__________________________________________________。
(2)離子液體是一種室溫熔融鹽,為非水體系。由有機陽離子、Al2C和AlC組成的離子液體作電解液時,可在鋼制品上鍍鋁。已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng),則電極反應(yīng)式為:
陽極:____________________________________________;
陰極:____________________________________________。
2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+
Al-3e-+7AlC===4Al2C
4Al2C+3e-===Al+7AlC
(3)根據(jù)“交換膜”利用“信息”書寫電極反應(yīng)式。
可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2,當(dāng)吸收液失去吸收能力時,可用電解法使吸收液再生而循環(huán)使用(電極均為石墨電極),并生成化工原料硫酸。其工作原理示意圖如下,
陽極:____________________________________;
陰極:____________________________________。
HS-2e-+H2O===3H++S
2H++2e-===H2↑(或2H2O+2e-===H2↑+2OH-)
1.(2024·遼寧錦州模擬)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種綠色多功能新型水處理藥劑,可以以鐵為陽極按如圖裝置用電解法制備。其中,a電極有副反應(yīng)產(chǎn)物O2產(chǎn)生,下列說法錯誤的是(　　)
A.裝置工作時,b電極附近pH升高
B.陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C.裝置工作一段時間后,需向電解池中補充
NaOH
D.當(dāng)外電路通過1 mol電子時,產(chǎn)生0.1 mol Fe,則副反應(yīng)產(chǎn)生1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2
D
2.(2024·浙江麗水模擬)氯堿工業(yè)能耗大,通過如圖改進的設(shè)計可大幅度降低能耗,下列說法不正確的是(　　)
A.電極A接電源正極,發(fā)生氧化反應(yīng)
B.電極B的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===H2↑
+2OH-
C.應(yīng)選用陽離子交換膜,在右室獲得濃度較
高的NaOH溶液
D.改進設(shè)計中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓,減少能耗
B
解析　A.電極A是氯離子變?yōu)槁葰?化合價升高,失去電子,是電解池陽極,因此電極A接電源正極,發(fā)生氧化反應(yīng),正確;B.電極B為陰極,通入氧氣,氧氣得到電子,其電極反應(yīng)式為2H2O+4e-+O2===4OH-,錯誤;C.右室生成氫氧根,應(yīng)選用陽離子交換膜,左邊的鈉離子進入到右邊,在右室獲得濃度較高的NaOH溶液,正確;D.改進設(shè)計中增大了氧氣的量,提高了電極B處的氧化性,通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓,減少能耗,正確。
3.(2024·山東東營質(zhì)檢)某研究小組設(shè)計了如圖所示的循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)光分解制氫。若循環(huán)系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時,電解池A中流入和流出的HI濃度分別為a mol·L-1和b mol·L-1,光催化反應(yīng)生成Fe3+的速率為c mol·min-1。下列說法錯誤的是(　　)
A.光催化反應(yīng)池中的反應(yīng):2Fe2++I2
2Fe3++2I-
B.電解池B中可采用陰離子交換膜
C.光電池將光能直接轉(zhuǎn)化成電能
D.循環(huán)系統(tǒng)中單位時間(min)內(nèi)流過的溶液體積V= L
B
4.(2024·江蘇南通質(zhì)檢)NH3是潛在儲氫載體,利用光伏電池電解氨制備氫氣的裝置如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.能量轉(zhuǎn)化:太陽能→電能→化學(xué)能
B.生成2 g H2時,有2 mol OH-由交換膜右側(cè)遷移至左側(cè)
C.陽極反應(yīng)式為2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O
D.電解一段時間后,交換膜兩側(cè)溶液pH都不變
D
解析　光伏電池是太陽能轉(zhuǎn)化成電能,電解氨生成氮氣和氫氣過程中電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能,A正確;陰極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===2OH-+H2↑,陽極的電極反應(yīng)式為2NH3+6OH--6e-===N2+6H2O,根據(jù)電荷守恒,OH-由右側(cè)向左側(cè)遷移,遷移OH-的物質(zhì)的量等于氫氣物質(zhì)的量的2倍,B正確、C正確;陽極區(qū)消耗的n(OH-)等于遷移到陽極區(qū)的n(OH-),但陽極上反應(yīng)生成水,c(OH-)變小,pH降低,陰極區(qū)水不斷被消耗,KOH的物質(zhì)的量不變,c(OH-)變大,溶液pH升高,D錯誤。
5.(2024·山西運城二模)近日,美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校課題組使用錳-四苯基卟啉催化劑將電化學(xué)氧還原和水氧化進行配對,在兩個電極上生成活性錳-氧物種,從而將Ph2S轉(zhuǎn)化為Ph2SO。
下列敘述正確的是(　　)
A.a極電勢高于b極
B.a極反應(yīng):PMn(V)O+2e-+2H+===
PMn(Ⅲ)+H2O
C.電路上轉(zhuǎn)移2 mol電子理論上生成1 mol Ph2SO
D.“PMn(V)O和PMn(Ⅲ)”總量幾乎不變
D
解析　該裝置為電解池,根據(jù)圖中轉(zhuǎn)化圖可知a極得電子,發(fā)生還原反應(yīng)為電解池的陰極,b極失電子,發(fā)生氧化反應(yīng)為電解池的陽極。A.根據(jù)圖中轉(zhuǎn)化圖可知a極得電子,發(fā)生還原反應(yīng),為電解池的陰極,b極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),為電解池的陽極,故電勢:a

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