2024高考化學(xué)二輪突破-專題11電解原理及應(yīng)用

專題11電解原理及應(yīng)用【核心考點(diǎn)梳理】考點(diǎn)一電解池的工作原理電解池的工作原理2．電極上離子放電順序(1)陰極：與電極材料無關(guān)。氧化性強(qiáng)的先放電，放電順序：eq\o(→,\s\up11(Ag＋Fe3＋Cu2＋H＋酸Fe2＋Zn2＋H＋水Al3＋Mg2＋Na＋Ca2＋K＋),\s\do4(得到電子由易到難))(2)陽極：若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。若是惰性電極作陽極，放電順序：eq\o(→,\s\up11(活潑電極>S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子＞F－),\s\do4(失去電子由易到難))[微點(diǎn)撥]①放電指的是電極上的得、失電子。②活性電極指的是除去Au、Pt以外的金屬，惰性電極指的是Pt、Au、C電極，不參與電極反應(yīng)。③陰極材料若為金屬電極，一般是增強(qiáng)導(dǎo)電性但不參與反應(yīng)。3．惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）陽極反應(yīng)式：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－=H2↑(還原反應(yīng))總反應(yīng)方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2.電解精煉銅(1)電極材料：陽極為粗銅；陰極為純銅。(2)電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽極：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－=Cu。(4)陽極泥的形成：在電解過程中，活動(dòng)性位于銅之后的銀、金等雜質(zhì)，難以在陽極失去電子變成陽離子而溶解，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部，形成陽極泥。3.電鍍圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問題：(1)鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽極。(2)電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽極：Ag－e－=Ag＋；陰極：Ag＋＋e－=Ag。(4)特點(diǎn)：陽極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變?？键c(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)1.化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍2.析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析）類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負(fù)極Fe－2e－=Fe2＋正極2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應(yīng)式Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍3.金屬的防護(hù)(1)電化學(xué)防護(hù)。①犧牲陽極的陰極保護(hù)法—原電池原理a．負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；b．正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。②外加電流的陰極保護(hù)法—電解原理a．陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；b．陽極：惰性金屬或石墨。(2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。(3)加防護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法?？键c(diǎn)四離子交換膜在電化學(xué)裝置中的應(yīng)用1.常見的離子交換膜種類允許通過的離子及移動(dòng)方向說明陽離子交換膜陽離子→移向電解池的陰極或原電池的正極陰離子和氣體不能通過陰離子交換膜陰離子→移向電解池的陽極或原電池的負(fù)極陽離子和氣體不能通過質(zhì)子交換膜質(zhì)子→移向電解池的陰極或原電池的正極只允許H＋通過2.離子交換膜的功能(1)選擇性透過離子，平衡電荷，形成閉合回路(2)隔離某些分子和離子，防止副反應(yīng)——氯堿工業(yè)(3)應(yīng)用于制備物質(zhì)、分離物質(zhì)等【解題模型】三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如下圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場(chǎng)的作用下，兩膜中間的Na＋和SOeq\o\al(2－,4)可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。判斷ab、cd是什么交換膜；判斷離子的遷移方向；書寫電極反應(yīng)式；判斷電極產(chǎn)物。①弄清是原電池還是電解池，電極有外接電源→電解池；n→陽極，m→陰極②根據(jù)電極判斷離子的移動(dòng)方向和交換膜的種類Na＋→通過ab→陰極?ab是陽離子交換膜SOeq\o\al(2－,4)→通過cd→陽極?cd是陰離子交換膜③根據(jù)放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式陰極，陽離子競爭放電，放電順序：H＋>Na＋，陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；陽極，陰離子競爭放電，放電順序：OH－>SOeq\o\al(2－,4)，陽極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。④根據(jù)電極反應(yīng)式和離子移動(dòng)方向確定電極反應(yīng)物陰極H＋放電生成H2，剩余OH－與遷移過來的Na＋生成NaOH；陽極OH－放電生成O2，剩余H＋與遷移過來的SOeq\o\al(2－,4)生成H2SO4。【真題回顧練】1．（2021·廣東真題）鈷()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。下列說法正確的是A．工作時(shí)，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大B．生成，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少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)：【答案】D【解析】由圖可知，該裝置為電解池，石墨電極為陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，Ⅰ室中陽離子電荷數(shù)大于陰離子電荷數(shù)，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動(dòng)，鈷電極為陰極，鈷離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鈷，電極反應(yīng)式為Co2++2e-=Co，Ⅲ室中陰離子電荷數(shù)大于陽離子電荷數(shù)，氯離子過陰離子交換膜由Ⅲ室向Ⅱ室移動(dòng)，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。A．由分析可知，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動(dòng)，使Ⅱ室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯(cuò)誤；B．由分析可知，陰極生成1mol鈷，陽極有1mol水放電，則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18g，故B錯(cuò)誤；C．若移除離子交換膜，氯離子的放電能力強(qiáng)于水，氯離子會(huì)在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，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，故C錯(cuò)誤；D．由分析可知，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+，故D正確；故選D。2．（2021·海南真題）液氨中存在平衡：。如圖所示為電解池裝置，以的液氨溶液為電解液，電解過程中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C．電解過程中，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【答案】B【解析】A．根據(jù)圖示可知：在b電極上產(chǎn)生N2，N元素化合價(jià)升高，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以b電極為陽極，連接電源的正極，A錯(cuò)誤；B．電極a上產(chǎn)生H2，H元素化合價(jià)降低得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，所以a電極為陰極，電極反應(yīng)式為：，B正確；C．電解過程中，陰極附近產(chǎn)生，使附近溶液中陰離子濃度增大，為維持溶液電中性，陽離子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錯(cuò)誤；D．每反應(yīng)產(chǎn)生1molH2，轉(zhuǎn)移2mol電子，每反應(yīng)產(chǎn)生1molN2，轉(zhuǎn)移6mol電子，故陰極產(chǎn)生H2與陽極產(chǎn)生的N2的物質(zhì)的量的比是3:1，D錯(cuò)誤；選B。3．（2021·遼寧真題）利用(Q)與電解轉(zhuǎn)化法從煙氣中分離的原理如圖。已知?dú)怏w可選擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯(cuò)誤的是A．a(chǎn)為電源負(fù)極 B．溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變C．在M極被還原 D．分離出的從出口2排出【答案】C【解析】由題干信息可知，M極發(fā)生的是由Q轉(zhuǎn)化為的過程，該過程是一個(gè)還原反應(yīng)，故M極為陰極，電極反應(yīng)為：+2H2O+2e-=+2OH-，故與M極相連的a電極為負(fù)極，N極為陽極，電極反應(yīng)為：-2e-=+2H+，b極為電源正極，據(jù)此分析解題。A．由分析可知，a為電源負(fù)極，A正確；B．由分析可知，根據(jù)電子守恒可知，溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變，B正確；C．由分析可知，整個(gè)過程CO2未被還原，在M極發(fā)生反應(yīng)為CO2+OH-=，C錯(cuò)誤；D．由題干信息可知，M極上CO2發(fā)生反應(yīng)為：CO2+OH-=被吸收，向陽極移動(dòng)，N極上發(fā)生的反應(yīng)為：+H+=H2O+CO2↑，故分離出的從出口2排出，D正確；故答案為：C。4．（2021·天津真題）如下所示電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，下列判斷錯(cuò)誤的是A．a(chǎn)是電源的負(fù)極B．通電一段時(shí)間后，向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色C．隨著電解的進(jìn)行，CuCl2溶液濃度變大D．當(dāng)完全溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體336mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)【答案】C【解析】通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，說明石墨電極Ⅱ?yàn)殛枠O，則電源b為正極，a為負(fù)極，石墨電極Ⅰ為陰極，據(jù)此解答。A．由分析可知，a是電源的負(fù)極，故A正確；B．石墨電極Ⅱ?yàn)殛枠O，通電一段時(shí)間后，產(chǎn)生氧氣和氫離子，所以向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色，故B正確；C．隨著電解的進(jìn)行，銅離子在陰極得電子生成銅單質(zhì)，所以CuCl2溶液濃度變小，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)完全溶解時(shí)，消耗氫離子為0.06mol，根據(jù)陽極電極反應(yīng)式，產(chǎn)生氧氣為0.015mol，體積為336mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，故D正確；故選C。5．（2021·湖北真題）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。下列說法錯(cuò)誤的是A．電解時(shí)只允許H+通過離子交換膜B．生成O2和H2的質(zhì)量比為8∶1C．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：Cr2O+2H+=2CrO3+H2O【答案】A【解析】根據(jù)左側(cè)電極上生成，右側(cè)電極上生成，知左側(cè)電極為陽極，發(fā)生反應(yīng)：，右側(cè)電極為陰極，發(fā)生反應(yīng)：；由題意知，左室中隨著濃度增大轉(zhuǎn)化為，因此陽極生成的不能通過離子交換膜。A．由以上分析知，電解時(shí)通過離子交換膜的是，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，由陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，知生成和的物質(zhì)的量之比為1∶2，其質(zhì)量比為8∶1，B項(xiàng)正確；C．根據(jù)陰極反應(yīng)知，電解一段時(shí)間后陰極區(qū)溶液的濃度增大，C項(xiàng)正確：D．電解過程中陽極區(qū)的濃度增大，轉(zhuǎn)化為，D項(xiàng)正確。故選A。6．（2020.1·浙江真題）在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，下列說法不正確的是（）離子交換膜A．電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣B．離子交換膜為陽離子交換膜C．飽和NaCl從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出D．OH-遷移的數(shù)量等于導(dǎo)線上通過電子的數(shù)量【答案】D【解析】氯堿工業(yè)中的總反應(yīng)為2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氯堿工業(yè)中Cl2為氧化產(chǎn)物，所以電極A為陽極，電極B為陰極，據(jù)此作答。A．根據(jù)分析可知電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，故A正確；B．陽極發(fā)生的方程式為：2Cl--2e-═Cl2↑，陰極：2H2O+2e-═H2↑+2OH-；為了防止生成的氯氣與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，氫氧化鈉要從d口流出，所以要防止OH-流向陽極即電極A，該離子交換膜為陽離子交換膜，故B正確；C．根據(jù)B選項(xiàng)的分析可知飽和NaCl從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出，故C正確；D．因?yàn)橛须x子交換膜的存在，OH-不發(fā)生遷移，故D錯(cuò)誤；故答案為D。7．（2020·山東真題）采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過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，下列說法錯(cuò)誤的是A．陽極反應(yīng)為B．電解一段時(shí)間后，陽極室的pH未變C．電解過程中，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，做電解池的陽極，b極通入氧氣，生成過氧化氫，氧元素的化合價(jià)降低，被還原，做電解池的陰極。A．依據(jù)分析a極是陽極，屬于放氧生酸性型的電解，所以陽極的反應(yīng)式是2H2O-4e-=4H++O2↑，故A正確，但不符合題意；B．電解時(shí)陽極產(chǎn)生氫離子，氫離子是陽離子，通過質(zhì)子交換膜移向陰極，所以電解一段時(shí)間后，陽極室的pH值不變，故B正確，但不符合題意；C．有B的分析可知，C正確，但不符合題意；D．電解時(shí)，陽極的反應(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，要消耗氧氣，即是a極生成的氧氣小于b極消耗的氧氣，故D錯(cuò)誤，符合題意；故選：D?！灸M仿真練】1．（2022·陜西寶雞·一模）光電池在光照條件下可產(chǎn)生電壓，如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)光能的充分利用。雙極膜復(fù)合層間的H2O能解離為H+和OH－，且雙極膜能實(shí)現(xiàn)H+和OH－的定向通過。下列說法的不合理的是A．該裝置工作時(shí)涉及光能、化學(xué)能及電能的轉(zhuǎn)化B．光照過程中陽極區(qū)溶液中的n(OH－)基本不變C．再生池中的反應(yīng)為2V2++2H+2V3++H2↑D．陽極生成1molO2時(shí)，理論上雙極膜共解離出離子數(shù)4NA個(gè)【答案】D【解析】A．在光照條件下光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能，電解池中電能又轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，因此該裝置工作時(shí)涉及光能、化學(xué)能及電能的轉(zhuǎn)化，故A正確；B．光照過程中，陽極反應(yīng)消耗氫氧根，雙極性膜可將水解離為氫離子和氫氧根，氫氧根移向陽極發(fā)生放電，則陽極區(qū)溶液中的n(OH－)基本不變，故B正確；C．根據(jù)圖中信息得到再生池中的反應(yīng)為2V2++2H+2V3++H2↑，故C正確；D．陽極生成1molO2時(shí)，則轉(zhuǎn)移4mol電子和消耗4molOH－，由于陽極區(qū)溶液中的n(OH－)基本不變，理論上雙極膜共解離出4molOH－和4molH+即離子數(shù)8NA個(gè)，故D錯(cuò)誤。綜上所述，答案為D。2．（2022·山東濟(jì)南·一模）采用電滲析法可以從含NH4H2PO4和(NH4)2HPO4的廢水中回收NH3·H2O和H3PO4，電解裝置如圖所示。下列說法正確的是A．X電極應(yīng)連電源的正極B．M口處回收產(chǎn)生的濃氨水C．隔膜ab為陽離子交換膜，隔膜cd為陰離子交換膜D．電解一段時(shí)間后，產(chǎn)生的NH3·H2O和H3PO4物質(zhì)的量相等【答案】C【解析】【分析】由題干圖示可知，左側(cè)電極室通入的稀氨水，說明左側(cè)電極室的產(chǎn)品為NH3·H2O，說明廢水中的通過離子交換膜ab進(jìn)入左側(cè)電極室，故ab為陽離子交換膜，然后+OH-=NH3·H2O，說明X電極的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，則X電極為陰極，與電源的負(fù)極相連，右側(cè)電極室的產(chǎn)品為H3PO4，即廢水中的、經(jīng)過離子交換膜cd進(jìn)入右側(cè)電極室，與H+結(jié)合成H3PO4，即cd為陰離子交換膜，Y電極為陽極，電極反應(yīng)式為：2H2O-4e-=O2↑+4H+，據(jù)此分析解題?！驹斀狻緼．由分析可知，X電極應(yīng)連電源的負(fù)極做陰極，A錯(cuò)誤；B．由分析可知，M口處回收產(chǎn)生的濃H3PO4，B錯(cuò)誤；C．由分析可知，隔膜ab為陽離子交換膜，隔膜cd為陰離子交換膜，C正確；D．根據(jù)電子守恒可知，陰極產(chǎn)生的OH-和陽極產(chǎn)生的H+的數(shù)目相等，但由于+OH-=NH3·H2O、+H+=H3PO4、+2H+=H3PO4，故電解一段時(shí)間后，產(chǎn)生的NH3·H2O和H3PO4物質(zhì)的量不相等，D錯(cuò)誤；故答案為：C。3．（2022·福建寧德·一模）我國科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種表面鋰摻雜的錫納米粒子催化劑可提高電催化制甲酸鹽的產(chǎn)率，同時(shí)釋放電能，實(shí)驗(yàn)原理如圖所示。下列說法不正確的是A．充電時(shí)，電極周圍升高B．放電時(shí)，每生成，轉(zhuǎn)移個(gè)電子C．使用催化劑或者均能有效減少副產(chǎn)物的生成D．使用催化劑，中間產(chǎn)物更不穩(wěn)定【答案】B【解析】A．根據(jù)裝置圖，充電時(shí)，外電路電子流向Zn電極，即Zn電極反應(yīng)式為Zn(OH)+2e-=Zn+4OH-，c(OH-)增大，pH增大，故A說法正確；B．根據(jù)裝置圖可知，放電時(shí)，右側(cè)電極反應(yīng)式為CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-，生成1molHCOO-時(shí)，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為2mol，故B說法錯(cuò)誤；C．根據(jù)圖像可知，在使用催化劑Sn和s-SnLi生成CO時(shí)活化能大，活化能大反應(yīng)速率慢，且CO能量比HCOOH能量高，能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定，因此使用催化劑Sn和s-SnLi可以減少副產(chǎn)物CO的生成，故C說法正確；D．根據(jù)圖像可知，使用催化劑s-SnLi，中間產(chǎn)物能量高，不穩(wěn)定，故D說法正確；答案為B。4．（2022·安徽六安·模擬預(yù)測(cè)）羥基白由基(OH)是自然界中氧化性僅次于氟的氧化劑。我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種能將苯酚氧化為CO2、H2O的原電池-電解池組合裝置(如圖所示)，該裝置能實(shí)現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位一體。下列說法錯(cuò)誤的是A．b極為負(fù)極，d極為陽極B．b電極區(qū)每產(chǎn)生3molCO2，C電極區(qū)溶液質(zhì)量減輕14gC．d電極的電極反應(yīng)式：H2O-e-=OH-+H+D．左側(cè)裝置中M、N為離子交換膜，工作時(shí)如果NaCl溶液濃度降低，則M為陽離子交換膜【答案】B【解析】【分析】根據(jù)電池裝置圖可知，左側(cè)為原電池裝置，a電極上重鉻酸根離子得到電子，化合價(jià)降低，生成氫氧化鉻，a電極是正極。b電極上苯酚生成二氧化碳，碳元素的化合價(jià)升高，被氧化，b電極是負(fù)極?！驹斀狻緼．根據(jù)以上分析可知，c電極是陰極，d是陽極，A正確；B．b電極上電極反應(yīng)式為為C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+，每產(chǎn)生3molCO2轉(zhuǎn)移14mol電子，c電極區(qū)雖然產(chǎn)生14g氫氣，但會(huì)有14molH+從d電極區(qū)擴(kuò)散到c電極區(qū)，故質(zhì)量不變，B錯(cuò)誤；C．右側(cè)裝置為電解裝置，d是陽極，結(jié)合圖示，電極反應(yīng)中產(chǎn)生羥基自由基(·OH)和H+，沒有生成氧氣，正確的電極反應(yīng)式為H2O-e-=·OH+H+，C正確。D．a(chǎn)為正極，原電池中陽離子向正極移動(dòng)，故M為陽離子交換膜，D正確。故選B。5．（2022·廣東茂名·模擬預(yù)測(cè)）已知在水溶液中發(fā)生如下變化：。一種電解法制備硼酸的裝置如圖所示。假設(shè)電解過程中，溶液不溢出電解池。下列有關(guān)說法正確的是A．m電極接電源負(fù)極B．制得1mol時(shí)，n電極產(chǎn)生11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C．b＜aD．外電路轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，理論上右室溶液質(zhì)量增加22g【答案】D【解析】【分析】由題干電解池裝置中Na+的移動(dòng)方向可知，m為陽極，電極反應(yīng)為：2H2O-4e-=4H++O2↑，n為陰極，電極反應(yīng)為：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，據(jù)此分析解題。【詳解】A．由分析可知，m電極為陽極，故應(yīng)該接電源正極，A錯(cuò)誤；B．由題干信息可知，m為陽極，電極反應(yīng)為：2H2O-4e-=4H++O2↑，然后H++=H3BO3，故制得1mol時(shí)，同時(shí)釋放出0.5molNa+，根據(jù)電荷守恒可知，電路上轉(zhuǎn)移0.5mol電子，根據(jù)電子守恒可知，n電極產(chǎn)生0.25molH2，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.25mol×22.4L/mol=5.6L，B錯(cuò)誤；C．由分析可知，Na+流入陰極室，陰極室電解水流向OH-，即陰極室中NaOH的濃度將增大，故b＞a，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)電子守恒可知，外電路轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，有1molNa+流入右室，同時(shí)釋放出0.5molH2，故理論上右室溶液質(zhì)量增加1mol×23g/mol-0.5mol×2g/mol=22g，D正確；故答案為：D。6．（2022·陜西周至·一模）中科院研制出了雙碳雙離子電池，以石墨(Cn)和中間相炭微粒球(MCMB)為電極，電解質(zhì)溶液為含有KPF6的有機(jī)溶液，其充電示意圖如圖所示。其反應(yīng)機(jī)理為：充電時(shí)，電解液中的鉀離子運(yùn)動(dòng)到中間相碳微粒球負(fù)極表面，并嵌入至石墨層中，同時(shí)六氟磷酸根陰離子插層到正極石墨中；放電時(shí)，鉀離子從負(fù)極石墨層中脫出，同時(shí)正極石墨中的六氟磷酸根脫嵌回到電解液中。下列說法正確的是A．放電時(shí)石墨電極的電勢(shì)比MCMB電極電勢(shì)低B．當(dāng)轉(zhuǎn)移電子1mol時(shí)，參與反應(yīng)的K+與PF的物質(zhì)的量共1molC．放電時(shí)正極反應(yīng)式是Cn(PF6)x+xe—-=Cn+xPFD．充電時(shí)MCMB電極發(fā)生氧化反應(yīng)【答案】C【解析】【分析】由圖可知，充電時(shí)，與直流電源正極相連的石墨電極是電解池的陽極，PF陰離子在Cn作用下失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cn(PF6)x，MCMB電極為陰極，鉀離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鉀；放電時(shí)石墨電極為原電池的正極，Cn(PF6)x在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cn、PF離子，MCMB電極為負(fù)極，鉀在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鉀離子，電池放電時(shí)的總反應(yīng)為Cn(PF6)x+xK=Cn+xKPF6?！驹斀狻緼．正極電勢(shì)比負(fù)極高，由分析可知，放電時(shí)石墨電極為原電池的正極，MCMB電極為負(fù)極，則放電時(shí)石墨電極電勢(shì)比MCMB電極電勢(shì)高，故A錯(cuò)誤；B．由分析可知，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子1mol時(shí)，參與反應(yīng)的K+的物質(zhì)的量和PF離子的物質(zhì)的量共2mol，故B錯(cuò)誤；C．由分析可知，放電時(shí)石墨電極為原電池的正極，Cn(PF6)x在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cn、PF離子，電極反應(yīng)式為Cn(PF6)x+xe—-=Cn+xPF，故C正確；D．由分析可知，充電時(shí)MCMB電極為陰極，鉀離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鉀，故D錯(cuò)誤；故選C。7．（2021·重慶巴蜀中學(xué)高三月考）下圖為工業(yè)上電化學(xué)法對(duì)煤脫硫處理的模擬裝置圖。下列說法不正確的是A．石墨Ⅰ上發(fā)生氧化反應(yīng)，電源a為正極B．電流由石墨Ⅰ經(jīng)電解質(zhì)混合溶液回到石墨2C．脫硫的總反應(yīng)：D．若12g被處理時(shí)，溶液中變化的數(shù)目為【答案】D【解析】A．由圖可知，石墨Ⅰ上Mn2+發(fā)生氧化反應(yīng)生成Mn3+，此電極為陽極，因此電源a為正極，故A正確；B．裝置內(nèi)的電流由a流出，經(jīng)石墨Ⅰ→電解質(zhì)混合液→石墨I(xiàn)I回到電源b極，故B正確；C．由圖可知，脫硫過程中Mn3+被還原為Mn2+，F(xiàn)eS2被氧化為Fe3+、，每有1molMn3+參加反應(yīng)，得到1mol電子，每有1molFeS2參加反應(yīng)，失去15mol電子，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒、溶液呈酸性以及原子守恒可知反應(yīng)的離子方程式為，故C正確；D．12g的物質(zhì)的量為=0.1mol，由C項(xiàng)可知，反應(yīng)生成1.6molH+，而陰極上會(huì)消耗H+生成H2，因此溶液中H+變化數(shù)目小于1.6NA，故D錯(cuò)誤；綜上所述，說法不正確的是D項(xiàng)，故答案為D。8．（2021·重慶·高三月考）下圖為劍橋法用固體二氧化鈦()生產(chǎn)海綿鈦的裝置示意圖，其原理是在較低的陰極電位下，(陰極)中氧解離進(jìn)入熔鹽，陰極最后只剩下純鈦。下列說法中正確的是A．陽極的電極反應(yīng)式為B．陰極的電極反應(yīng)式為C．通電后，、均向陰極移動(dòng)D．石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化【答案】B【解析】由圖可知，該裝置為電解池，高純二氧化鈦為電解池的陰極，二氧化鈦在較低的陰極電位下發(fā)生得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鈦和氧離子，電極反應(yīng)式為，石墨電極為陽極，氧離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，電極反應(yīng)式為，放電生成的氧氣與石墨電極共熱反應(yīng)生成一氧化碳、二氧化碳。A．由分析可知，石墨電極為電解池的陽極，氧離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，電極反應(yīng)式為，故A錯(cuò)誤；B．由分析可知，，高純二氧化鈦為電解池的陰極，二氧化鈦在較低的陰極電位下發(fā)生得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鈦和氧離子，電極反應(yīng)式為，故B正確；C．通電后，陰離子、均移向陽極，故C錯(cuò)誤；D．由分析可知，放電生成的氧氣與石墨電極共熱反應(yīng)生成一氧化碳、二氧化碳，電極質(zhì)量減輕，故D錯(cuò)誤；故選。9．（2021·湖南·雅禮中學(xué)高三月考）羥基自由基()是自然界中氧化性僅次于氟的氧化劑。我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種能將苯酚氧化為、的原電池-電解池組合裝置(如圖)，該裝置能實(shí)現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位一體。下列說法正確的是A．電池工作時(shí)，b電極附近pH增加B．a(chǎn)極每單個(gè)參與反應(yīng)，通過質(zhì)子交換膜的H+數(shù)理論上有6NA個(gè)C．d極區(qū)苯酚被氧化的化學(xué)方程式為D．右側(cè)裝置中，每轉(zhuǎn)移0.7mol電子，c、d兩極共產(chǎn)生氣體11.2L【答案】C【解析】a電極上被還原為，所以a電極為原電池的正極，則d電極為電解池陽極，b為原電池的負(fù)極，c為電解池的陰極。A．電池工作時(shí)，b為負(fù)極，苯酚失電子被氧化為，電極反應(yīng)式為，生成氫離子，所以pH減小，A錯(cuò)誤；B．a(chǎn)電極上被還原為，所以有1個(gè)參與反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移6個(gè)電子，根據(jù)電荷守恒可知通過質(zhì)子交換膜的數(shù)理論上有6個(gè)，B錯(cuò)誤；C．羥基自由基對(duì)有機(jī)物有極強(qiáng)的氧化能力，苯酚被氧化為、，根據(jù)電子守恒和元素守恒可得化學(xué)方程式為，C正確；D．未注明溫度和壓強(qiáng)，無法確定氣體體積，D錯(cuò)誤。故選C。10．（2021·江蘇常州·高三期中）我國學(xué)者以熔融的NaOH—KOH作電解質(zhì)，在Fe2O3/AC催化條件下，以N2和H2O為原料氣，在250℃、常壓條件下成功實(shí)現(xiàn)電催化合成氨，其裝置如下圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是A．電極a應(yīng)連接電源負(fù)極B．電極b上的反應(yīng)為N2+6H2O+6e-=2NH3+6OH-C．反應(yīng)過程中，OH-由b極區(qū)向a極區(qū)遷移D．該電催化合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為2N2+6H2O4NH3+3O2【答案】A【解析】該裝置為電解池，介質(zhì)為堿性，反應(yīng)為N2和H2O合成氨，由N元素化合價(jià)從0降低至-3，則N2在陰極得電子，電極反應(yīng)式為N2+6H2O+6e-=2NH3+6OH-，另一種元素是O元素化合價(jià)從-2升高為0價(jià)，電解反應(yīng)式為4OH--4e-=2H2O+O2；A．由反應(yīng)物是N2和H2O，則原料氣進(jìn)的是N2，根據(jù)分析，N2在陰極得電子，則b為電源負(fù)極，a為電源正極，A錯(cuò)誤；B．電極b為N2在陰極得電子，電極反應(yīng)式為N2+6H2O+6e-=2NH3+6OH-，B正確；C．電解池中陰離子移向陽極，a為陽極，則OH-由b極區(qū)向a極區(qū)遷移，C正確；D．由陰極反應(yīng)：2N2+12H2O+12e-=4NH3+12OH-，陽極反應(yīng)：12OH--12e-=6H2O+3O2，總反應(yīng)為陽極加上陰極，即該電催化合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為2N2+6H2O4NH3+3O2，D正確；故選：A。11．（2021·江蘇鎮(zhèn)江·高三期中）最近我國科學(xué)家以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，該合成的原理如下圖所示。下列說法正確的是A．Ni2P電極與電源負(fù)極相連B．In/In2O3-x電極上可能有副產(chǎn)物O2生成C．離子交換膜為陽離子選擇性交換膜D．在Ni2P電極上發(fā)生的反應(yīng)為：CH3(CH2)7NH2-4e-＋4OH-=CH3(CH2)6CN＋4H2O【答案】D【解析】A．Ni2P電極為陽極，與電源正極相連，即b為電源的正極，A錯(cuò)誤；B．In/In2O3-x電極為陰極，陰極主反應(yīng)為CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-同時(shí)H2O也可能發(fā)生得電子的反應(yīng)生成H2，不可能生成O2，B錯(cuò)誤；C．陰極主反應(yīng)為CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-，陽極反應(yīng)為：CH3(CH2)6CH2NH2+40H--4e-=CH3(CH2)6CN+4H2O，需要?dú)溲醺x子移動(dòng)，故應(yīng)用陰離子交換膜，C錯(cuò)誤；D．由圖可知，Ni2P電極為陽極，CH3(CH2)7NH2→CH3(CH2)6CN，陽極反應(yīng)為：CH3(CH2)6CH2NH2+40H--4e-=CH3(CH2)6CN+4H2O，D正確；故選D。12．（2021·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三月考）某科研團(tuán)隊(duì)利用連續(xù)閉合的電化學(xué)—化學(xué)反應(yīng)循環(huán)實(shí)現(xiàn)氮還原的原理示意圖如圖所示，其中Fe-TiO2作為氮還原的催化劑，則下列說法正確的是A．氫離子由A電極經(jīng)過質(zhì)子交換膜移向B電極B．電解液中POM2轉(zhuǎn)化為POM1的過程為還原反應(yīng)C．A電極的電勢(shì)高于B電極D．該電池生成3mol氧氣時(shí)可還原標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氮?dú)?4.8L【答案】D【解析】由圖可知右邊裝置為電解池裝置，B電極表面發(fā)生2H2O-4e-=O2↑+4H+，為陽極；A電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)。A．B為電解池陽極，A電極為電解池陰極，電解池中陽離子由陽極移向陰極，故氫離子由B電極經(jīng)過質(zhì)子交換膜移向A電極，A錯(cuò)誤；B．A電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為，故電解液中轉(zhuǎn)化為的過程為氧化反應(yīng)，B錯(cuò)誤；C．A電極為陰極，與電源負(fù)極相連，B電極為陽極，與電源正極相連，故A電極電勢(shì)低于B電極，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)得失電子守恒，有3O2~12e-~2N2陽極生成3mol轉(zhuǎn)移12mol，可還原2mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為44.8L，D正確；故選D。13．（2021·江蘇連云港·高三期中）鈷(Co)合金廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷和回收鹽酸的裝置圖。下列說法正確的是A．a(chǎn)為直流電源負(fù)極B．X膜為陽離子交換膜C．移除兩交換膜后，兩電極上發(fā)生的反應(yīng)都不變D．每生成1molCo，I室溶液質(zhì)量理論上減少16g【答案】B【解析】由圖可知，與電源正極a相連的石墨電極為電解池的陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，氫離子通過陽離子交換膜由I室進(jìn)入Ⅱ室，與電源負(fù)極b相連的鈷電極為陰極，鈷離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鈷，氯離子通過陰離子交換膜由Ⅲ室進(jìn)入Ⅱ室，在Ⅱ室可以得到鹽酸。A．由分析可知，a為直流電源正極，故A錯(cuò)誤；B．由分析可知，X膜為陽離子交換膜，故B正確；C．移除兩交換膜后，放電能力強(qiáng)于水的氯離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，電極反應(yīng)發(fā)生改變，故C錯(cuò)誤；D．由分析可知，I室溶液減少的質(zhì)量為氧氣和氫離子質(zhì)量之和，實(shí)際上是減少水的質(zhì)量，則每生成1mol鈷，I室溶液質(zhì)量理論上減少18g，故D錯(cuò)誤；故選B。14．（2021·湖南·雅禮中學(xué)高三月考）國際社會(huì)高度贊揚(yáng)中國在應(yīng)對(duì)新冠肺炎疫情時(shí)所采取的措施。疫情防控中要對(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。下列說法不正確的是A．c為電源的正極，在b極區(qū)流出的Y溶液是濃鹽酸B．電解池a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為C．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6：1D．當(dāng)有0.3mol陰離子通過離子交換膜時(shí)，二氧化氯發(fā)生器中產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12L【答案】AC【解析】由圖可知，右側(cè)裝置為電解池，a極為電解池的陽極，在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成，電極反應(yīng)式為，b為電解池陰極，氫離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成，電極反應(yīng)式為，則c為直流電源的正極，d為負(fù)極；a極生成的進(jìn)入左側(cè)的二氧化氯發(fā)生器中與發(fā)生如下氧化還原反應(yīng)。A．由分析可知，c為直流電源的正極，b為電解池陰極，氫離子得到電子生成，電極反應(yīng)式為，在b極區(qū)流出的Y溶液是稀鹽酸，故A錯(cuò)誤；B．由分析可知，a極為電解池的陽極，在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成，電極反應(yīng)式為，故B正確；C．由分析可知，二氧化氯發(fā)生器中發(fā)生的反應(yīng)為，其中作氧化劑，作還原劑，氧化劑與還原劑之比為1:6，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)有0.3mol陰離子通過離子交換膜時(shí)，說明b電極消耗0.3mol，由得失電子數(shù)目守恒可知，轉(zhuǎn)移0.3mol電子時(shí)，二氧化氯發(fā)生器中生成0.05mol在標(biāo)準(zhǔn)狀況下其體積為1.12L，故D正確；故選AC。15.（2021·遼寧省八省聯(lián)考）在潮濕的深層土壤中，鋼管主要發(fā)生厭氧腐蝕，有關(guān)厭氧腐蝕的機(jī)理有多種，其中一種理論為厭氧細(xì)菌(該厭氧細(xì)菌最佳生存環(huán)境在pH為7~8之間)可促使與反應(yīng)生成，加速鋼管的腐蝕，其反應(yīng)原理如圖所示。下列說法正確的是()A.正極的電極反應(yīng)式為B.的反應(yīng)可表示為C.酸性條件下，厭氧菌失去活性，鋼管不易被腐蝕D.管道上刷富鋅油漆可以延緩管道的腐蝕【答案】BD【解析】根據(jù)示意圖分析，正極上水發(fā)生還原反應(yīng)生成，電極反應(yīng)式為，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在厭氧細(xì)菌的催化作用下反應(yīng)生成和，離子反應(yīng)式為，B項(xiàng)正確；根據(jù)題意，硫酸鹽厭氧菌在弱堿性條件下活性高，電化學(xué)腐蝕速率快，酸性條件下，雖然厭氧菌會(huì)失去活性，但鐵會(huì)發(fā)生析氫腐蝕，仍然會(huì)加速鋼管的腐蝕，C項(xiàng)錯(cuò)誤；管道上刷富鋅油漆后，因?yàn)殇\比鐵活潑，所以腐蝕鋅保護(hù)鐵，可以延緩管道的腐蝕，D項(xiàng)正確。16．（2021·浙江臺(tái)州·一模）如圖為2021年新研發(fā)的車載雙電極鎳氫電池，放電時(shí)a、c電極的反應(yīng)物為吸附了氫氣的稀土合金，可表示為MH；充電時(shí)b、d電極的反應(yīng)物為吸附的，下列敘述正確的是A．a(chǎn)、b為電池負(fù)極，c、d為電池正極B．圖示顯示的是電池充電的過程，c極上的反應(yīng)可表示為C．隔膜中的電解液可為KOH溶液，放電時(shí)外電路每通過1mol電子，該電池正極共增重2gD．充電時(shí)電子的流動(dòng)路徑為外接電源負(fù)極→a、d→外接電源正極，而a→b、b→c、c→d的導(dǎo)電過程均借助離子遷移完成【答案】C【解析】A．由OH-離子的移動(dòng)方向可知，a為負(fù)極，c為負(fù)極，d為正極，A錯(cuò)誤；B．圖中顯示的是原電池放電的過程，放電時(shí)a，c電極的反應(yīng)物為吸附了氫氣的稀土合金，即放電時(shí)，反應(yīng)物為MH→生成物為M(s)和H2O，c極：MH+OH--e-=M+H2O，B錯(cuò)誤；C．正極：NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-，轉(zhuǎn)移1mol電子，固體由NiO(OH)→Ni(OH)2質(zhì)量變化為1g，轉(zhuǎn)移1mol電子，b，d電極各增加1g，共增加2g，C正確；D．充電時(shí)為電解池：電子的流動(dòng)方向：電源負(fù)極→a；d→電源正極；b→c的導(dǎo)電過程為銅箔中的電子移動(dòng)完成，D錯(cuò)誤；故選C。17．（2021·河南·高三期中）中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所課題組基于二氧化碳和甲酸的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種可逆的水系金屬—二氧化碳二次電池，放電時(shí)工作原理如圖所示。下列有關(guān)電池放電時(shí)的說法錯(cuò)誤的是A．N極發(fā)生還原反應(yīng)B．電子由N極流出經(jīng)導(dǎo)線流入M極C．N極的電極反應(yīng)式為D．若電路中流過個(gè)電子，則理論上M極有3.25g鋅參加反應(yīng)【答案】B【解析】由圖可知，放電時(shí)，M極為二次電池的負(fù)極，鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子，雙極膜中產(chǎn)生的氫氧根離子移向負(fù)極區(qū)，N極為正極，二氧化碳在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成甲酸，雙極膜中產(chǎn)生的氫離子移向正極區(qū)。A．由分析可知，N極為二次電池的正極，二氧化碳在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成甲酸，故A正確；B．由分析可知，放電時(shí)，M極為二次電池的負(fù)極，N極為正極，電子由負(fù)極M極流出經(jīng)導(dǎo)線流入正極N極，故B錯(cuò)誤；C．由