暑假作业14 掌握电解原理及其应用金属腐蚀与防护-【暑假分层作业】2024年高二化学暑假培优练（2025届一轮复习通用）

限时练习：60min 完成时间： 月 日 天气： 暑假作业14 掌握电解原理及其应用 金属腐蚀与防护 【知识梳理】 1、 知识结构 1.电解池的工作原理 2.电子和离子的移动方向（惰性电极） 3.交换膜的分类与应用 二、 核心知识 （一）、电解原理 1.电解与电解池 （1）电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 （2）电解池：将电能转化为化学能的装置。 （3）电解池的构成条件 ①有与直流电源相连的两个电极； ②电解质溶液（或熔融盐）； ③形成闭合回路。 2.电解原理 3.电极上离子放电顺序 指的是在电极上的得、失电子 （1）阴极：与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序： （2）阳极（与电极材料有关） ①活性电极作阳极（除Au、Pt以外的金属），则活性电极本身失去电子，发生氧化反应如Cu－2e－===Cu2＋，Fe－2e－===Fe2＋。 ②惰性电极作阳极（Pt、Au、石墨碳棒） 离子的放电顺序为 4.惰性电极电解电解质溶液的四种类型 （1）放H2生碱型：（以NaCl为例）阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－； （2）电解电解质型：（以CuCl2为例）阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； （3）电解水型：（以H2SO4为例）阳极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋； （4）放O2生酸型：（以CuSO4为例）总离子方程式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ （二）、电解原理的应用 1.氯碱工业 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑（氧化反应）；阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－（或2H＋＋2e－===H2↑）（还原反应）； 总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 装置 离子交换膜电解槽 阳极 钛网（涂有钛、钌等氧化物涂层） 阴极 碳钢网 阳离子 交换膜 ①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过 ②将电解槽隔成阳极室和阴极室 2.电镀与电解精炼 电镀 电解精炼铜 示意图 电极反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋， Cu－2e－===Cu2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度不变 CuSO4溶液的浓度变小 注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥。 3.电冶金 利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 （1）冶炼钠：2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑ 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na。 （2）冶炼镁：MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑（3）冶炼铝：2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑ （三）、金属的腐蚀和防护 1.金属的腐蚀 （1）金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生氧化反应。 （2）金属腐蚀的类型：①化学腐蚀与电化学腐蚀，a.化学腐蚀：金属与接触到的物质直接反应而造成的腐蚀。 b.电化学腐蚀：不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应而造成的腐蚀。 ②析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例） 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强（pH≤4.3） 水膜酸性很弱或呈中性 电极 反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反 应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2 联系 吸氧腐蚀更普遍 铁锈的形成：4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，2Fe（OH）3===Fe2O3·xH2O（铁锈）＋（3－x）H2O。 2.金属的防护 （1）电化学防护 （2）改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。 （3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 （四）.常见的离子交换膜 种类 允许通过的离子及移动方向 说明 阳离子交换膜 阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极 阴离子和气体不能通过 阴离子交换膜 阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极 阳离子和气体不能通过 质子交换膜 质子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H＋通过 双极膜 膜内水电离出H＋和OH- H＋移向阴极，OH-移向阳极 【思维方法】 1.判断金属腐蚀快慢的方法 对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀；外界条件相同时，电解质浓度越大，金属腐蚀越快 对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢 强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中；活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快 2.电化学综合计算的三种常用方法 （1）根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例关系进行计算。 （2）根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中电解的分阶段计算。 （3）根据关系式计算：根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 【思维模型】 1.电解池电极反应式的书写模型 2.“串联”类装置的解题思维模型 3.电化学综合计算思维模型 1.（2024·河南·模拟预测）全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能系统，工作原理如图。当完成储能时，右端储液罐溶液为紫色。下列说法错误的是 离子种类 颜色 黄色 蓝色 绿色 紫色 A．放电时，正极颜色由黄色→蓝色 B．放电时，由电极A→电极B C．充电时，总反应为 D．充电时，阳极反应为 【答案】B 【分析】当完成储能时，右端储液罐溶液为紫色，则放电时，右侧为负极发生氧化反应，电极反应式为，左侧为正极，电极反应式为，充电时，左侧为阳极、右侧为阴极； 【详解】A．放电时，正极电极反应式为，则正极颜色由黄色→蓝色，A正确； B．放电时阳离子向正极移动，则由电极B→电极A，B错误； C．充电时，总反应与放电总反应相反，结合分析可知，反应为，C正确； D．充电时，阳极发生氧化反应，反应为，D正确；故选B。 2．（2024·河北唐山·二模）一种新型富含氧空位的双功能催化剂，可对空气电池的充放电过程双向催化。电池的工作原理及催化路径如图所示。表示R基团在催化剂表面的吸附态。下列说法错误的是 A．充电时，b极与直流电源的正极相连 B．放电时(标准状况)参与反应，有由a极区移向b极区 C．充电过程中a极的电极反应为 D．充电时决速步反应为，氧空位提供更多反应位点，降低了反应的活化能 【答案】B 【详解】A．根据空气电池分析，放电时，锌失去电子，作负极即a为负极，b为正极，则充电时，b极与直流电源的正极相连，故A正确； B．根据，则放电时(标准状况物质的量为0.5mol)参与反应，有2mol电子转移，则有由b极区移向a极区，故B错误； C．放电过程中a极的电极反应为，则充电过程中a极的电极反应为，故C正确； D．决速步反应是指活化能最高的一步，由图可以看出充电过程中活化能最大的是，催化剂从O上吸附到OH上的反应为，氧空位提供更多反应位点，降低了反应的活化能，故D正确。 综上所述，答案为A。 3．（2024·广西贺州·一模）电致变色材料在飞机的舷窗和智能太阳镜等方面具有广泛应用。一种新一代集电致变色功能和储能功能于一体的电子器件的工作原理如图所示，放电时该器件的透光率逐渐增强。下列说法正确的是 A．放电时，移向b极 B．充电时，b极接外电源的正极 C．充电时，b极的电极反应： D．放电时，电路中转移电子时，a极质量减少7g 【答案】C 【分析】该电池放电时器件的透光率逐渐增强，说明a电极由FePO4转化为透明的LiFePO4，铁的化合价降低发生还原反应，则a电极为正极、b电极为负极。 【详解】A．放电时，阳离子移向正极，向a极移动，A错误； B．充电时，正极接电源正极，负极接电源负极，b为负极接外加电源负极，B错误； C．充电时，正b为负极接外加电源负极，此时b为阴极，得到电子发生还原反应生成，反应为，C正确； D．放电时，a电极为正极，FePO4得到电子发生还原生成LiFePO4，此时a极质量增大，D错误；故选C。 4．（2024·陕西安康·模拟预测）利用电解法将污染性气体转化为溶液的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解时，当有2mol透过质子交换膜，则电极Y增重96g B．在电极b上的反应式为 C．电解过程中，由a极区向b极区迁移 D．电解时溶液的浓度保持不变 【答案】D 【分析】通过电解法可知此电池为电解池，由a极生成O2可以判断，a极上水放电发生氧化反应生成氧气，a极为阳极，则b为阴极，电极b上二氧化氮得到电子发生还原反应生成铵根离子；则为铅酸蓄电池正极，为铅酸蓄电池的负极。 【详解】A．电解时，当有透过质子交换膜时，电路中转移电子，铅酸蓄电池的电极发生反应：，有转化为，电极增重96g，A正确； B．在阴极(电极b)上发生还原反应，电极反应式为，B正确； C．电解装置中，阳离子移动方向为阳极阴极，故由极区透过质子交换膜向极区迁移，C正确；   D．由于电解池左室相当于电解水，则电解时溶液的浓度逐渐增大，D错误；故选D。 5．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）水系双离子电池原理如图所示，下列有关叙述正确的是 A．放电时，电极a作电源的正极，Cu3(PO4)2发生氧化反应最终变为Cu B．充电时，水系电池中，a电极附近溶液的pH增大 C．充电时，b电极上的电极反应式为 D．当0.5mol Cu3(PO4)2完全放电时，则b电极质量减轻69g 【答案】D 【分析】由图可知，放电时为原电池，a极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu、发生得电子的还原反应，b极上Na0.44MnO2→Na0.44-xMnO2、发生失电子的氧化反应，则a极为正极、b极为负极，负极反应式为Na0.44MnO2-xe-═Na0.44-xMnO2+xNa+，充电时为电解池，原电池的正负极分别与电源的正负极相接，即a极为阳极、b极为阴极，阴阳极反应与负正极反应相反，据此分析解答。 【详解】A．放电时为原电池，a极为正极、b极为负极，Cu3(PO4)2发生还原反应最终变为Cu，故A错误； B．充电时为电解池，a极为阳极、b极为阴极，阳极电极反应式为：，阳极附近的碱性减弱，故B错误； C．充电时为电解池，a极为阳极、b极为阴极，阴极反应式为：，故C错误； D．放电时为原电池，a极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu，则0.5molCu3(PO4)2完全放电时，转移电子3mol，有3molNa+发生迁移，则b电极质量减轻3mol×23g/mol=69g，故D正确；故选D。 6．（2024·广西南宁·二模）一种利用金属磷化物作为催化剂，将CH3OH转化成甲酸钠的电化学示意图如下，阴极生成和一种气体。下列说法错误的是 A．b为电源正极 B．Na+由右侧室向左侧室移动 C．阴极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-=2HCO+H2↑ D．理论上，当电路中转移时，阴极室质量增加134g 【答案】D 【分析】由CH3OH制取HCOONa，C元素由-2价升高到+2价，则右侧电极为阳极，b电极为正极；左侧电极为阴极，a为负极。 【详解】A．由分析可知，右侧为阳极，电极发生氧化反应，与电源正极相连，则b为电源正极，A正确； B．阴极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-=2HCO+H2↑，阳极的电极反应式为，根据电极反应式的离子消耗与生成情况可知，由阳极向阴极移动，即由右侧室向左侧室移动，B正确； C．由B选项可知，阴极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-=2HCO+H2↑，C正确； D．当电路中转移2mole-时，根据，吸收n(CO2)=n(e-)=2mol，生成n(H2)=1mol，定向移动到阴极的n(Na+)=n(e-)=2mol，则阴极室增加的质量m=m(CO2)+m(Na+)-m(H2)=2mol×44g/mol+2mol×23g/mol-1mol×2g/mol=132g，D错误；故选D。 7．（2024·陕西商洛·模拟预测）水系光电化学(PEC)电池利用光子打破稳定的化学键，是人工光合作用的重要途径。以光电极作阳极，可提高电池效率和“光子经济性”，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电子流向：负极→阴极→阳极→正极 B．光电极与铅蓄电池的Pb电极相连 C．阳极区总反应式为 D．生成11.2L(标准状况下)的同时消耗108g苯甲醇 【答案】C 【分析】 右侧电极H2O得电子生成H2，右侧为阴极，则左侧为阳极，左侧H2O在电极上转化为羟基，羟基与作用转化为，据此分析解答。 【详解】A．电解池中电子流向为由负极流向阴极，再由阳极流向正极，电子不能在溶液中流动，即不能由阴极流向阳极，故A错误； B．由以上分析可知左侧光电极作阳极，应与铅蓄电池的正极相连，而铅蓄电池中PbO2作正极，故B错误； C．由以上分析阳极区总反应式为：，故C正确； D．阴极电极反应为：；生成11.2L(标准状况下)即生成0.5mol，转移电子1mol，结合阳极区电极反应式，此时消耗0.5mol苯甲醇，质量为54g，故D错误；故选：C。 8．（2024·河北·二模）氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐，利用双极膜（M、N）将水解离成、，还可以浓缩溶液（图中进、出气通道及部分反应均省略）。下列说法正确的是 A．a端的电势比b端高 B．M、N分别为阴、阳离子交换膜 C．相同时间内X、Y电极上消耗的氮气质量比为5∶3 D．阴极室的总反应为 【答案】C 【分析】由已知信息可知，氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐，根据图给示意图可知，左侧氮气转化为，为阴极；右侧氮气转化为，为阳极。 【详解】A．由图可知，X极氮气发生还原反应，即X为阴极，a与电源负极相连，所以a端电势比b端低，故A项错误； B．根据题干信息可推知，左侧制备铵盐，所以透过M膜进入阴极室，故M为阳离子交换膜，同理可得N为阴离子交换膜，故B项错误； C．X极上氮元素从0价降低至－3价，Y极上氮元素从0价升高至+5价，由得失电子守恒可得，X、Y电极上消耗的氮气质量比为5∶3，故C项正确； D．阴极室发生的总反应中应有生成，故D项错误；故选C。 9．（2024·山西·模拟预测）偶氮苯()可用于染料的制造和用作橡胶促进剂。现以和为催化电极材料，以相同物质的量浓度的KOH溶液为电解质，电催化合成偶氮苯的装置如图所示(R代表烃基)。下列说法正确的是 A．CoP电极上反应为 B．电极电势a极高于b极 C．偶氮苯分子中C原子和N原子的杂化类型不相同 D．电路中通过4mol电子时，右边电极室的溶液质量减少68g 【答案】A 【分析】 由图可知，与直流电源正极相连的电极b为电解池的阳极，碱性条件下RCH2NH2在阳极失去电子发生氧化反应生成RCN，电极反应式为RCH2NH2—4e—+4OH—=RCN+4H2O，电极a为阴极，在阴极得到电子发生还原反应生成和水，电极反应式为。 【详解】 A．根据分析可知，CoP电极上反应为，故A正确； B．a为阴极，b为阳极，阳极电势高于阴极，故B错误； C．偶氮苯分子中C原子的杂化类型为sp2， N原子的杂化类型为sp2，杂化类型相同，故C错误； D．电路中通过4mol电子时，有4mol H2O生成，右边电极室的溶液质量应该增加，故D错误；故选A。 10．（2024·江西赣州·二模）利用可再生能源驱动耦合电催化HCHO氧化与CO2还原，同步实现CO2与HCHO高效转化为高附加值的化学产品，可有效消除酸性工业废水中的甲醛，减少碳排放，实现碳中和。耦合电催化反应系统原理如图所示。 下列说法正确的是 A．电源a极为正极，通过质子交换膜从右侧移向左侧 B．阳极的电极反应式为： C．外电路转移时，理论上可消除废水中0.5molHCHO D．电解生成1molHCOOH，理论上可消耗标准状况下 【答案】C 【分析】由题干电解池装置图可知，碳纸负载MnO2纳米片中HCHO转化为HCOOH，发生氧化反应，故为阳极，电极反应为：HCHO+H2O-2e-=HCOOH+2H+，即电源b电极为正极，Cu箔负载Cu纳米绒为阴极，发生还原反应，电极反应为：CO2+2H++2e-=HCOOH，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，电源b电极为正极，电源a极为负极，H+通过质子交换膜从左侧阳极区移向右侧阴极区，A错误； B．由分析可知，阳极发生氧化反应，阳极的电极反应式为：HCHO+H2O-2e-=HCOOH+2H+，B错误； C．由分析可知，阳极区发生的电极反应为：HCHO+H2O-2e-=HCOOH+2H+，根据电子守恒可知，外电路转移时，理论上可消除废水中0.5molHCHO，C正确； D．由题干信息可知，阳极区生成HCOOH，阴极区也能生成HCOOH，结合电极反应式HCHO+H2O-2e-=HCOOH+2H+、CO2+2H++2e-=HCOOH可知，电解生成1molHCOOH，理论上可消耗0.5molCO2，则其标准状况下的体积为：0.5mol×22.4L/mol=11.2L，D错误；故答案为：C。 11．（2024·四川绵阳·模拟预测）以锂硫电池(电池的总反应为)为电源，电解含的废水制备硫酸和化肥的原理如图(不考虑其他杂质离子的反应)。下列说法正确的是 A．a为锂硫电池的负极 B．电解池中膜2是阳离子交换膜 C．锂硫电池每消耗2.8g锂，理论上M室产生1.12L气体(标准状况) D．电解一段时间后，原料室中溶液的pH会下降 【答案】B 【分析】电解含的废水制备硫酸和化肥，由图可知，左侧石墨为阳极，电极反应式为2H2O－4e－＝O2↑+4H+，硫酸根离子透过膜1向左侧迁移，右侧石墨为阴极，电极反应式为2H++2e－＝H2↑，铵根离子透过膜2向右侧迁移，a极为正极，b极为负极，电极反应式为Li－e－＝Li+，据此作答。 【详解】A．左侧石墨为阳极，故a极为正极，故A错误； B．硫酸根离子透过膜1向左侧迁移，故膜1为阴离子交换膜，铵根离子透过膜2向右侧迁移，故膜2为阳离子交换膜，故B正确； C．b极为负极，电极反应式为Li－e－＝Li+，锂硫电池每消耗2.8g即0.4mol锂，转移电子0.4mol，阳极（M室）生成0.1mol氧气，标况下体积为2.24L，故C错误； D．电解一段时间后，原料室中硫酸铵浓度减小，溶液中氢离子浓度减小，溶液pH增大，故D错误； 故选B。 12．（2024·重庆·三模）为尽快实现碳中和，科研小组设计了电化学方法吸收转化空气中的，将其转化为可利用的有机物质．下列有关说法正确的是 A．该装置能将化学能转化为电能 B．a极为阴极，双极膜中的阳离子向a极移动 C．阴极的电极反应式： D．理论上消耗，生成标准状况下的X 【答案】D 【详解】A．该装置有外电源，是电解池，将电能转化为化学能，A错误； B．由图知，b电极CO2转化为C3H6，碳元素化合价降低，得电子，故b为阴极，a为阳极，B错误； C．b为阴极，CO2得电子转化为C3H6，电解质溶液中有碳酸氢根参与反应，电极反应式为3CO2+18+18e-=C3H6+18+6H2O，C错误； D．由阴极电极反应式，消耗22gCO2，即0.5molCO2参与反应，转移电子3mol，阳极生成O2，氧元素从-2价变为0价，生成1mol氧气转移电子4mol，故0.5molCO2参与反应生成O2 0.75mol，标准状况下体积为16.8L，D正确；本题选D。 13．（2023·广西·模拟预测）某品牌净水器净水原理如图所示，当接通电源打开开关时，发现装自来水的烧杯中一电极附近迅速出现大量气泡，同时有绿色和红褐色浑浊物产生，而装纯净水的烧杯中没有任何变化。已知：常温下三种水样的电导率数据如表。 水样 自来水 蒸馏水 纯净水 电导率（） 639 44 2.2 下列说法中正确的是 A．两烧杯中Al片作阳极，Fe片作阴极 B．纯净水中加入食盐不会出现同样的产生浑浊和气泡的现象 C．自来水中出现的浑浊物可能含有 D．如果水质电解器的电极都换成石墨电极，一定会出现同样的现象 【答案】C 【详解】A．自来水却冒出气泡并生成灰绿色或红棕色的沉淀，说明Fe失电子生成亚铁离子，与水电离的氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，其被氧化生成灰绿色物质或氢氧化铁红棕色沉淀，故两烧杯中Al片作阴极，Fe片作阳极，A错误； B．如果向纯净水中加入食盐，通电后也会出现相同的现象，B错误； C．根据A选项的分析可知，自来水中出现的浑浊物可能含有Fe(OH)3，C正确； D．如果自来水中含有，会出现红褐色沉淀，但与之前的现象也不完全相同，D错误；答案选C。 14．（2024·山东·模拟预测）利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是 A．乙室的Ag电极电势高于甲室 B．Cl电极的反应为 C．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜 D．当乙室Ag电极的质量增加时，理论上NaCl溶液减少 【答案】C 【分析】该装置左侧为浓差原电池，右侧为电解池，实现海水淡化装置，甲室电极发生，该电极为负极，乙室的电极发生，该电极为正极，故Cl电极为阳极，C2电极为阴极，溶液中阳离子移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，从而模拟实现海水淡化。 【详解】A．由上述分析可知，乙室的电极为正极，故电势高于甲室，A正确； B．Cl电极为阳极，电极反应为，B正确； C．溶液中阳离子移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，C错误； D．乙室的电极发生，增加为生成的的质量，物质的量为，转移电子0.2mol，理论上NaCl溶液移向阳极室的为0.2mol，移向阴极室的为0.2mol，故质量减少，D正确；答案选C。 15．（2024·安徽·三模）三维电极法：是在传统的电解槽两电极之间填充粒状或碎屑状材料，填充的粒子电极表面能带电，成为新的一极(第三极)。如图为用三维电极法处理氨氮废水的原理图，石墨板作为阴、阳极，自制活性炭为填充材料，电解一定浓度的、与NaCl的酸性混合溶液来进行模拟。下列选项中不正确的是 A．m电极为电解池阳极 B．n电极上的反应为： C．该装置生成大量氧化性更强的·OH，·OH去除的离子方程式 D．相比于传统的二维电极反应系统，三维电极的提高了电流效率，粒子电极表面会生成许多强氧化性物质，氧化效率高 【答案】B 【分析】m电极上H2O发生失电子的氧化反应转化成、Cl-发生失电子的氧化反应转化成Cl2，m电极为电解池的阳极，n电极为电解池的阴极，n电极上O2发生得电子的还原反应转化成。 【详解】A．根据分析，m电极为电解池的阳极，A项正确； B．n电极上O2发生得电子的还原反应转化成，由于混合溶液呈酸性，故n电极的电极反应为O2+2e-+2H+=2，B项错误； C．由图可知，该装置生成大量氧化性更强的，将氧化成N2，则被还原成H2O，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为6+2=N2↑+6H2O+2H+，C项正确； D．三维电极法是在传统的电解槽两电极之间填充粒状或碎屑状材料，填充的粒子电极表面能带电，成为新的一极(第三极)，结合图示可知，相比于传统的二维电极反应系统，三维电极的电极比表面积增大，粒子间距小，提高了电流效率，粒子电极表面会生成许多强氧化性物质，氧化效率高，D项正确；答案选B。 1.（2024·全国·模拟预测）电化学技术去除污水中的，是一项具有应用前景的技术。电还原的部分过程如图所示(ad表示吸附状态)，已知除了过程a外，其他过程均有参加。下列叙述正确的是 A．污水处理过程中，可用金属铁作阳极 B．电还原的过程发生在阴极区 C．若最终产物为N2，则整个过程表示为 D．理论上发生过程d1和过程d2都能有效降低水中总氮浓度 【答案】B 【详解】A．在电还原过程有H+参加，金属铁与H+反应溶解，因此不能用金属铁作阳极，A错误； B．经过电还原过程生成N2和，化合价由+5价降低为0价和-3价，即在阴极区得电子发生电还原反应，B正确； C．若最终产物为N2，则整个过程表示为，C错误； D．理论上发生过程d1产生N2气体，能有效降低水中总氮浓度，过程d2产生，仍存在与水溶液中，不能降低水中总氮浓度，D错误；故选B。 2．（2024·湖南·二模）近日，石河子大学化学化工学院陈龙教授团队开发催化电极实现甲醇制氢，如图所示，下列叙述错误的是 A．电极a与电源的负极连接 B．每生成（标准状况）气体X时转移电子 C．电极b的反应式为 D．电解总反应为 【答案】B 【分析】电极b上CH3OH失去电子变为HCOO-，电极b为阳极，电极反应式为，电极a为阴极，水得到电子变为H2，电极反应式为。 【详解】A．电极a为阴极，与电源负极连接，故A正确； B．（标准状况）气体物质的量为0.1mol，根据电极反应式可知，转移电子物质的量为0.2mol，故B错误； C．电极b上CH3OH失去电子变为HCOO-，电极反应式为，故C正确； D．阳极电极反应式为，阴极电极反应式为，即总反应式为：，故D正确；故选B。 3．（2024·黑龙江牡丹江·一模）硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分(酸性)及反应过程如图所示。 下列说法错误的是 A．惰性电极2为阳极 B．反应前后WO/WO数量不变 C．阴极电极反应式：O2+2e-+2H2O=H2O2+2OH- D．外电路通过1mol电子，可得到1mol水 【答案】C 【分析】惰性电极1，1mol氧气得到2mol电子生成1mol H2O2，则惰性电极1为阴极，惰性电极2上Br-失去电子被氧化为Br2，为阳极，循环反应，数量不变，然后结合得失电子守恒解答。 【详解】A．惰性电极2，Br-被氧化为Br2，惰性电极2为阳极，故A正确； B．循环反应，反应前后数量不变，故B正确； C．总反应为氧气把二丁基-N-羟基胺氧化为硝酮，1mol二丁基-N-羟基胺失去2molH原子生成1mol硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1mol氧气，可得到2mol硝酮，故C错误； D．外电路通过1mol电子，消耗0.5molO2，根据C选项分析消耗1mol氧气，得到2mol电子生成2molH2O，因此外电路通过1mol电子，可得到1mol水，故D正确；故答案为：C。 4．（2024·安徽合肥·三模）环氧乙烷()可用于生产乙二醇。电化学合成环氧乙烷()的装置如图所示： 已知： 下列说法错误的是 A．Pt电极接电源正极 B．制备1mol环氧乙烷，Ni电极区产生2molH2 C．Pt电极区的反应方程式为：CH2=CH2+Br2+H2O→HOCH2CH2Br D．电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混合才可得到环氧乙烷 【答案】B 【分析】 由题给信息：“ ”可知，在Pt电极，Br-失电子生成Br2，然后与水反应的产物再与CH2=CH2发生反应，所以Pt电极为阳极，Ni电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区，电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混合，HOCH2CH2Br在碱性条件下发生取代反应生成环氧乙烷。 【详解】A．由分析可知，与直流电源正极相连的铂电极为电解池的阳极，故A正确； B．由题意可知，生成1mol环氧乙烷需要消耗1mol溴，则由得失电子数目守恒可知，阴极上生成氢气的物质的量为1mol，故B错误； C．由题给转化关系可知，与直流电源正极相连的铂电极为电解池的阳极，溴离子在阳极失去电子发生氧化反应生成溴，通入的乙烯与溴、水反应生成HOCH2CH2Br，Pt电极区的反应方程式为：CH2=CH2+Br2+H2O→HOCH2CH2Br，故C正确； D．由分析可知，电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混合，HOCH2CH2Br在碱性条件下发生取代反应生成环氧乙烷，故D正确；故选B。 5．（2024·河北沧州·三模）由辛二腈制备巴豆腈（2－丁烯腈，即，非气态）的原理如下图所示，下列说法正确的是 已知：电流效率。 A．催化电极与电源负极相连，电势：催化电极催化电极 B．电子移动方向：催化电极电源催化电极阴离子交换膜催化电极 C．催化电极上发生反应： D．若催化电极上生成气体时，催化电极生成气体，则电流效率约为 【答案】C 【分析】电解池中催化电极a为阳极，发生反应： ；催化电极为阴极，发生反应：。 【详解】A．根据分析，催化电极a为阳极，与电源正极相连，则电势：催化电极催化电极b，A错误； B．电子不经过内电路，因此电子移动方向：催化电极电源催化电极，B错误； C．催化电极为阴极，发生反应：，C正确； D．由可知，催化电极上生成气体时，电解池转移电子的物质的量为14mol。催化电极a上发生主反应：（反应中2mol对应气体），催化电极上发生副反应：（副反应中对应气体），设主、副反应生成的气体分别为、，则①，②，解方程组可知，因此，电流效率，D错误。答案选C。 6．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）铁碳微电解技术是处理酸性废水的一种工艺，装置如图所示。若上端口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性中间体羟基自由基(·OH)；若上端口关闭，可得到强还原性中间体氢原子(·H)。下列说法错误的是 A．鼓入空气生成羟基自由基的反应为： B．生成1mol强还原性中间体氢原子时转移了1mol电子 C．若处理含酚类的酸性废水，则上端口应关闭 D．处理含的酸性废水后，体系pH升高 【答案】C 【分析】由题意可知，若上端口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性中间体羟基自由基(·OH)，反应为；若上端口关闭，可得到强还原性中间体氢原子(·H)，反应为，故自由基均为阴极产物，据此回答， 【详解】A．由分析知，鼓入空气生成羟基自由基的反应为：，A正确； B．由反应为可知，生成1mol强还原性中间体氢原子时转移了1mol电子，B正确； C．除去含酚类的酸性废水，需要氧化性的物质，所以上端口需要打开，可生成羟基自由基氧化酚类，C错误； D．在酸性条件下具有强氧化性，需要还原剂，所以需要上端口需要关闭，可得到强还原性中间体氢原子(·H)和反应，需要消耗氢离子，则体系的pH升高，D正确； 故选C。 7．（2024·河南·三模）我国科学家开发了一种新型催化电极，该催化剂能实现在碱性介质中高选择性地使糠醛生成糠醇(如图)。下列叙述正确的是 A．电极a与电源负极连接 B．生成0.1molX时有0.2mol向b极区迁移 C．b极上电极反应式为 D．随着反应进行，电解质溶液中KOH总物质的量不断增大 【答案】C 【分析】根据醛基变为羟基可知，a极为阳极，b极为阴极。据此分析解答。 【详解】A．电极a为阳极与电源正极连接，A项错误； B．a电极为阳极，水在阳极失电子生成氧气，则X为，生成0.1mol转移0.4mol电子，则向a极区迁移0.4mol，B项错误； C．b极上得电子生成，电子方程式为：，C项正确； D．总反应为：2+2H2O2+O2，从总反应看KOH的总物质的量保持不变，D项错误；故选：C。 8．（2024·山东·二模）钙(锂)介导电化学合成氨低能耗，效率高，是合成氨研究的热点领域，以下为该装置示意图，下列有关说法正确的是 A．阴极区反应： B．此装置降低合成氨能耗的主要原因是钙或锂等金属能高效解离氮气形成相应的氮化物 C．含少量乙醇的水溶液会使该装置生产效率提高 D．整个装置每生成1mol氨消耗1.5mol 【答案】B 【分析】由图可知，通入氢气的电极为阳极，氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子，氢离子与C2H5O-离子反应生成C2H5OH，C2H5OH解离出氢离子和C2H5O-离子，通入氮气的电极为阴极，钙离子在阴极得到电子生成钙，钙与氮气反应生成Ca3N2，Ca3N2与氢离子反应生成Ca2+和氨气，则阴极的电极反应式为Ca2++2e-=Ca，N2+3Ca= Ca3N2，Ca3N2+6H+=3Ca2++2NH3，电解的总反应方程式为N2+3H22NH3，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，H2在阳极上失去电子，故阳极区反应式为：，A错误； B．由分析可知，此装置降低合成氨能耗的主要原因是钙或锂等金属能高效解离氮气形成相应的氮化物，B正确； C．由于水能与Ca直接反应，故含少量乙醇的水溶液不会使该装置生产效率提高反而降低，C错误； D．由分析可知，电解的总反应方程式为N2+3H22NH3，故整个装置每生成1mol氨，不消耗Ca2+，Ca2+只是电解质导电，D错误；故答案为：B。 9．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）为实现的资源化利用与电能储存，设计如图所示的三室隔膜电解装置(阴极室中注入溶有大量且含有少量水的有机复合电解液)，该装置将还原为CO，同时得到副产物和碳酸氢盐。下列说法错误的是 A．离子交换膜a为阴离子交换膜 B．阳极反应式： C．浓度：食盐水1>食盐水2 D．每通过2mol，消耗22.4L 【答案】D 【分析】阴极CO2得电子转化为CO，电极反应式为，阳极失电子转化为Cl2，电极反应式为，装置要得到副产物Cl2和碳酸氢盐，故阴极产生的碳酸氢根离子和阳极电解液中的钠离子进入中间室，则a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜。 【详解】A．根据分析可知，阴极产生的碳酸氢根离子进入中间室，则a为阴离子交换膜，A正确； B．根据分析可知，阳极反应式：，B正确； C．由于阳极区产生氯气消耗氯离子且钠离子向中间室迁移，故氯化钠浓度减小，浓度：食盐水1>食盐水2，C正确； D．根据电极反应：，每通过2mol，消耗标准状况下67.2L，D错误； 答案选D。 10．（2024·安徽六安·模拟预测）Adv. Mater.报道我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，光照时，光催化电极产生电子()和空穴()，下列有关说法正确的是 A．光催化装置中溶液的增大 B．整套装置转移0.2mol，光催化装置生成2.24L气体 C．电催化装置阳极电极反应式： D．离子交换膜为阴离子交换膜 【答案】C 【分析】由图可知，电催化装置中，与直流电源负极相连的左侧电极为电解池的阴极，碘三离子在阴极得到电子发生还原反应生成碘离子，右侧电极为阳极，水电离出的氢氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和水，破坏水的电离平衡产生的氢离子透过阳离子交换膜移向阴极；光催化装置中，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，碘离子得到空穴发生氧化反应生成碘三离子。 【详解】A．由分析可知，光催化装置中，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，溶液中的氢离子浓度减小，A错误； B．未指明气体是否处于标准状况，不能用气体摩尔体积计算，B错误； C．右侧电极为阳极，水电离出的氢氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和水，电极反应：，C正确； D．由分析可知，电催化装置中，右侧电极为阳极，水电离出的氢氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和水，破坏水的电离平衡产生的氢离子透过阳离子交换膜移向阴极，D错误； 答案选C。 11．（2024·湖北·模拟预测）中科院研究人员使用水、碳酸酯两相电解液通过电化学固—液反应器将Na嵌入到合成，反应器中发生反应的离子方程式为(0≤x≤1)，下列说法正确的是 A．合成总反应可以表示为 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．阳极区采用水相，的作用是增强导电性 D．理论上，当电路转移0.2mol电子时，此时固体中钠铁个数比为1：5 【答案】A 【分析】由图可知，与直流电源负极相连的铁电极为电解池的阴极，碘三离子在阴极得到电子发生还原反应生成碘离子，电极反应式为I+2e—=3I—，钠电极为阳极，金属钠在阳极失去电子发生氧化反应生成钠离子，电极反应式为Na—e—=Na+，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，放电生成的碘化钠进入反应器中与FePO4反应生成NaxFePO4和NaI3，合成总反应可以表示为。 【详解】A．由分析可知，合成总反应可以表示为，故A正确； B．由分析可知，合成NaxFePO4过程中，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，故B错误； C．金属钠能与水反应生成氢氧化钠和氢气，所以阳极区不能采用水相，故C错误； D．当电路转移0.2mol电子时，放电生成0.2mol钠离子，但无法确定参与反应FePO4的物质的量，所以无法依据反应器中的反应方程式确定x的值，不能计算固体中钠铁个数比，故D错误；故选A。 12．（2024·湖南永州·三模）苯酚作为质子穿梭剂可用于高效连续性催化合成氨，电解装置中使用LiBF4的四氢呋喃有机电解液。下列说法错误的是 已知法拉第效率(FE)的定义： A．a接电源的正极 B．电解过程中，Pt电极区生成了Li和LiNxHy C．N2与生成NH3的总电极反应式为：N2＋6＋6e-=6＋2NH3 D．若生成NH3的法拉第效率为75%，则生成1mol氨气，消耗H2为1.5mol 【答案】D 【详解】A．PtAu电极H2失电子转化为H+，阳极失电子，故a接电源正极，A正确； B．根据所给生成按氨气的电极反应，Pt电极区生成了Li和LiNxHy，B正确； C．N2生成NH3，N元素化合价0变为-3，故1分子N2参与反应共得6个电子，H来源于苯酚的传递，总电极反应式为N2＋6＋6e-=6＋2NH3，C正确； D．法拉第效率为75%是指生成1mol氨气，需要转移3mol电子，则通过电极的电子物质的量为4mol，由于PtAu电极法拉第效率未知，消耗H2无法计算，D错误； 本题选D。 13．（2024·黑龙江哈尔滨·三模）羟基自由基具有很强的氧化性，能将苯酚氧化为和。我国科学家开发出如图所示装置，能实现制备氢气、处理含苯酚废水二位一体。下列说法正确的是 A．d电极的电极反应式： B．再生池中发生的反应： C．a为电源负极，m为阴离子交换膜，能增强导电性 D．气体X与Y在相同条件下的体积比为 【答案】A 【分析】c电极发生反应V3++e-=V2+，得电子被还原，所以c是阴极，a是负极，b是正极，d是阳极，结合图示，电极反应中产生羟基自由基(·OH)和H+，没有生成氧气，电极反应： 。据此分析作答。 【详解】A．根据分析，d电极的电极反应式：，A正确； B．题中所给反应未配平，B错误； C．根据分析，a为电源负极，比起纯水，能增强溶液的导电性，d电极的电极反应式：，产生的H+经阳离子交换膜移向阴极，故 m为阳离子交换膜，C错误； D．根据，产生1mol气体H2，需要消耗V2+2mol，对应c电极发生反应V3++e-=V2+，则转移电子数为2mol，根据，则产生的为2mol，根据反应，生成CO2为mol，所以两种气体体积比为1∶=7∶3，D错误； 故选A。 14．（23-24高三下·浙江杭州·阶段练习）科学家在电极表面沉积非晶态以高选择性合成，装置及阴极转化过程如题图所示。阴极区溶液酸化后可得。下列说法正确的是[已知：选择性，*表示吸附在表面的原子] A．阴极生成的反应式为： B．参与阴极反应，共转移电子 C．电解后，阳极室溶液中的增大 D．形成吸附态有利于键断裂 【答案】D 【分析】如图所示，左边为阴极区，发生还原反应阴极反应，右边为阳极区，电解氢氧化钾，如此作答即可。 【详解】A．碱性环境，氢离子不存在，阴极反应，故A错误； B．阴极反应，参与阴极反应，可知共转移电子，故B错误； C．电解后，阴极氢氧根增多，根据电荷守恒，所以钾离子要向左移动，阳极区电解氢氧化钾生成水，阳极室溶液中的减小，故C错误； D．由阴极反应可知，形成吸附态生成，有利于键断裂，故D正确；答案选D。 15.（2024·北京·三模）利用双极膜电解制备，捕集烟气中，制备。电解原理如图所示： 已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的解离，提供和。 下列说法正确的是 A．阴极反应式： B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ阳离子交换膜 C．电路中转移电子时共产生 D．该装置总反应的方程式为 【答案】A 【分析】由图知，与电源负极相连的阴极的电极反应式为，与电源正极相连的阳极的电极反应式为，钠离子通过离子交换膜Ⅰ移向阴极，故Ⅰ为阳离子交换膜，硫酸根通过离子交换膜Ⅱ向右移动，故Ⅱ阴离子交换膜，双极膜处氢离子向左移动，氢氧根享有移动，钠离子通过氧离子交换膜向左移动，硫酸根通过阴离子交换膜向右移动，据此回答. 【详解】A．由分析知，阴极反应式：，A正确； B．由分析知，Ⅰ为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，B错误； C．由分析知，电解过程中有两处生成，由电子守恒，电路中转移电子时共产生，C错误； D．由阴极和阳极电解反应式得，该装置总反应的方程式为，D错误； 故选A。 1．（2024·全国·高考真题）科学家使用研制了一种可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是 A．充电时，向阳极方向迁移 B．充电时，会发生反应 C．放电时，正极反应有 D．放电时，电极质量减少，电极生成了 【答案】C 【分析】Zn具有比较强的还原性，具有比较强的氧化性，自发的氧化还原反应发生在Zn与MnO2之间，所以电极为正极，Zn电极为负极，则充电时电极为阳极、Zn电极为阴极。 【详解】A．充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即向阴极方向迁移，A不正确； B．放电时，负极的电极反应为，则充电时阴极反应为Zn2++2e-=Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确； C．放电时电极为正极，正极上检测到和少量，则正极上主要发生的电极反应是，C正确； D．放电时，Zn电极质量减少0.65g（物质的量为0.010mol），电路中转移0.020mol电子，由正极的主要反应可知，若正极上只有生成，则生成的物质的量为0.020mol，但是正极上还有生成，因此，的物质的量小于0.020mol，D不正确； 综上所述，本题选C。 2．（2024·湖北·高考真题）我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用和电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡。电极上发生的电子转移反应为。下列说法错误的是 A．电解一段时间后阳极区减小 B．理论上生成双极膜中有解离 C．阳极总反应式为 D．阴极区存在反应 【答案】B 【分析】在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-=HCOO-+H∙，H∙结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。 【详解】A．根据分析，电解过程中，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH-)减小，A项正确； B．根据分析，阴极区的总反应为H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解离成1molH+和1molOH-，故理论上生成1molH3N+CH2COOH双极膜中有6molH2O解离，B项错误； C．根据分析，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C项正确； D．根据分析，阴极区的Pb上发生反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D项正确；答案选B。 3．（2024·吉林·高考真题）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B．阴极反应： C．电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D．阳极反应： 【答案】A 【分析】 据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-，而HCHO 转化为HCOO-为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理可知：反应后生成的转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H-，生成的HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应生成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O-2e-=H2↑+2OH-。 【详解】A．由以上分析可知，阳极反应：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下理论产量是传统电解水的2倍，故A错误； B．阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O-2e-=H2↑+2OH-，故B正确； C．由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确； D．由以上分析可知，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得阳极反应为：，故D正确；答案选A。 4．（2023·广东·高考真题）利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合，一段时间后    A． U型管两侧均有气泡冒出，分别是和 B． B．a处布条褪色，说明具有漂白性 C． b处出现蓝色，说明还原性： D． D．断开，立刻闭合，电流表发生偏转 【答案】D 【分析】闭合，形成电解池，电解饱和食盐水，左侧为阳极，阳极氯离子失去电子生成氯气，电极反应为2Cl-—2e-=Cl2↑，右侧为阴极，阴极电极反应为2H++2e-=H2↑，总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，据此解答。 【详解】A．根据分析，U型管两侧均有气泡冒出，分别是和，A错误； B．左侧生成氯气，氯气遇到水生成HClO，具有漂白性，则a处布条褪色，说明HClO具有漂白性，B错误； C．b处出现蓝色，发生Cl2+2KI=I2+2KCl，说明还原性：，C错误； D．断开，立刻闭合，此时构成氢氯燃料电池，形成电流，电流表发生偏转，D正确；故选D。 5．（2023·北京·高考真题）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。    下列说法不正确的是 A．废气中排放到大气中会形成酸雨 B．装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度 C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的和 D．装置中的总反应为 【答案】C 【详解】A．是酸性氧化物，废气中排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确； B．装置a中溶液的溶质为，溶液显碱性，说明的水解程度大于电离程度，故B正确； C．装置a中溶液的作用是吸收气体，与溶液不反应，不能吸收，故C错误； D．由图可知一个电极亚硫酸根失电子生成硫酸根，另一个极二氧化碳和水转化为甲酸，装置b中总反应为，故D正确；选C。 6．（2023·浙江·高考真题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是    A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为： C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 【答案】B 【详解】A．电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确； B．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：，故B错误； C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的溶液，故C正确； D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。综上所述，答案为B。 7．（2023·湖北·高考真题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是    A．b电极反应式为 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D．海水为电解池补水的速率为 【答案】D 【分析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑+O2↑，据此解答。 【详解】A．b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确； B．该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确； C．电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确； D．由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为，则补水的速率也应是，故D错误；答案选D。 8．（2023·辽宁·高考真题）某无隔膜流动海水电解法制的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是 A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移生成 C．电解后海水下降 D．阳极发生： 【答案】D 【分析】根据图示，钛网上海水中Cl-、H2O发生失电子的氧化反应生成HClO、O2，钛网为阳极，电极反应式为Cl-+H2O-2e-=HClO+H+，钛箔上生成H2，钛箔上生成H2的电极反应为2H++2e-=H2↑，钛箔为阴极，高选择性催化剂PRT可抑制O2产生，电解的主要总反应为Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，以此解题。 【详解】A．由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误； B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移生成，B错误； C．由分析可知，电解的主要总反应为Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，电解后海水中OH-浓度增大，pH上升，C错误； D．由图可知，阳极上的电极反应为：，D正确；故选D。 9．（2023·全国·高考真题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是      A．析氢反应发生在电极上 B．从电极迁移到电极 C．阴极发生的反应有： D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况) 【答案】C 【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。 【详解】A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误； B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误； C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C正确； D．水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；答案选C。 10．（2023·浙江·高考真题）在熔融盐体系中，通过电解和获得电池材料，电解装置如图，下列说法正确的是 A．石墨电极为阴极，发生氧化反应 B．电极A的电极反应： C．该体系中，石墨优先于参与反应 D．电解时，阳离子向石墨电极移动 【答案】C 【分析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，则电极A作阴极，和获得电子产生电池材料，电极反应为。 【详解】A．在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，选项A错误； B．电极A的电极反应为，选项B错误； C．根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于参与反应，选项C正确； D．电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动，选项D错误；答案选C。 11．（2024·江西·模拟预测）利用电化学原理合成氨的装置如图所示，科学家研究表明，Ag、Hg、Pt和Au等能促进氮气合成氨。下列叙述正确的是 A．该装置可将电能全部转化成化学能 B．N极可选择铜、锌等材料 C．M极反应式为 D．4.48L H2发生氧化反应时转移0.4mol电子 【答案】C 【分析】该装置属于电解池，M极氮元素化合价降低发生还原反应，即为阴极；N极氢元素化合价升高发生氧化反应，即为阳极，据此回答。 【详解】A．该装置为电解池，电能主要转化成化学能，还有部分转化为其他形式能量如热能等，A错误； B．N极为阳极，氢气在阳极上发生氧化反应，应选择惰性材料作阳极，而铜、锌作阳极时会优先发生氧化反应，B错误； C．M极上N2发生还原反应生成NH3，即反应式为，C正确； D．H2没有指明“标准状况”，不能根据氢气体积计算转移电子的物质的量，D错误； 故选C。 12.（2024·山东淄博·三模）一种自生酸和碱的电化学回收体系如图所示。表示等含磷微粒，为。下列说法错误的是 A．a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 B．X为，将其泵入吸收室用于吸收 C．当电路中通过电子，阴极增重 D．Ⅲ室可发生反应： 【答案】C 【分析】由I室电极产生O2，III室电极产生H2可知，左侧为阳极，右侧为阴极，I室产生H+进入II室溶液，为了保证II室溶液电中性，脱盐室中硫酸根离子进入II室，II室物质X为硫酸，故a膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，II室硫酸泵入吸收室用于吸收NH3，脱盐室中硫酸根经过b膜进入II室，则Na+通过c膜进入III室，c膜为阳离子交换膜。 【详解】A．根据分析，a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，A正确； B．根据分析可知，II室物质X为硫酸，硫酸泵入吸收室用于吸收NH3，B正确； C．III室电极为阴极，电极反应式，转移0.14mol电子，共生成0.14mol，除了生成羟基磷灰石，还要与铵根反应，根据，当参与反应的OH-少于0.14mol，生成的羟基磷灰石少于0.01mol，0.01mol羟基磷灰石为10.04g，故阴极增重小于10.04g，C错误； D．III室要生成羟基磷灰石，根据得失电子守恒及电荷守恒：，D正确；答案选C。 13．（2023·北京·高考真题-片段）尿素合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。 (3)近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。    ①电极是电解池的 极。 ②电解过程中生成尿素的电极反应式是 。 【答案】（3）阳 【详解】（3）①电极b上发生失电子生成的氧化反应，是电解池的阳极。②a极硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性环境可分析出电极反应式为。答案为阳极；； 14． （2023·江苏·高考真题-片段）空气中含量的控制和资源利用具有重要意义。 (3)催化电解吸收的KOH溶液可将转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图乙所示。    其中，，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 ①当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，阴极主要还原产物为 (填化学式)。 ②当电解电压为时，阴极由生成的电极反应式为 。 ③当电解电压为时，电解生成的和的物质的量之比为 (写出计算过程)。 【答案】(3) H2 或 每生成1mol转移12mole-，每生成1mol转移2mole-，故电解生成的和的物质的量之比为 （3）当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，说明二氧化碳为得电子，为氢离子得电子变成氢气。当电解电压为时，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可知碱性条件下阴极由生成的电极反应式为或。当电解电压为时，电解过程中还原产物的为24%，还原产物的为8%，每生成1mol转移12mole-，每生成1mol转移2mole-，故电解生成的和的物质的量之比为。 15．（2024·浙江·高考真题-片段）通过电化学、热化学等方法，将转化为等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。请回答： (1)某研究小组采用电化学方法将转化为，装置如图。电极B上的电极反应式是 。 【答案】(1) 【详解】（1）①电极B是阴极，则电极反应式是； ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 限时练习：60min 完成时间： 月 日 天气： 暑假作业14 掌握电解原理及其应用 金属腐蚀与防护 【知识梳理】 1、 知识结构 1.电解池的工作原理 2.电子和离子的移动方向（惰性电极） 3.交换膜的分类与应用 二、 核心知识 （一）、电解原理 1.电解与电解池 （1）电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 （2）电解池：将电能转化为化学能的装置。 （3）电解池的构成条件 ①有与直流电源相连的两个电极； ②电解质溶液（或熔融盐）； ③形成闭合回路。 2.电解原理 3.电极上离子放电顺序 指的是在电极上的得、失电子 （1）阴极：与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序： （2）阳极（与电极材料有关） ①活性电极作阳极（除Au、Pt以外的金属），则活性电极本身失去电子，发生氧化反应如Cu－2e－===Cu2＋，Fe－2e－===Fe2＋。 ②惰性电极作阳极（Pt、Au、石墨碳棒） 离子的放电顺序为 4.惰性电极电解电解质溶液的四种类型 （1）放H2生碱型：（以NaCl为例）阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－； （2）电解电解质型：（以CuCl2为例）阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； （3）电解水型：（以H2SO4为例）阳极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋； （4）放O2生酸型：（以CuSO4为例）总离子方程式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ （二）、电解原理的应用 1.氯碱工业 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑（氧化反应）；阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－（或2H＋＋2e－===H2↑）（还原反应）； 总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 装置 离子交换膜电解槽 阳极 钛网（涂有钛、钌等氧化物涂层） 阴极 碳钢网 阳离子 交换膜 ①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过 ②将电解槽隔成阳极室和阴极室 2.电镀与电解精炼 电镀 电解精炼铜 示意图 电极反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋， Cu－2e－===Cu2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度不变 CuSO4溶液的浓度变小 注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥。 3.电冶金 利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 （1）冶炼钠：2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑ 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na。 （2）冶炼镁：MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑（3）冶炼铝：2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑ （三）、金属的腐蚀和防护 1.金属的腐蚀 （1）金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生氧化反应。 （2）金属腐蚀的类型：①化学腐蚀与电化学腐蚀，a.化学腐蚀：金属与接触到的物质直接反应而造成的腐蚀。 b.电化学腐蚀：不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应而造成的腐蚀。 ②析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例） 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强（pH≤4.3） 水膜酸性很弱或呈中性 电极 反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反 应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2 联系 吸氧腐蚀更普遍 铁锈的形成：4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，2Fe（OH）3===Fe2O3·xH2O（铁锈）＋（3－x）H2O。 2.金属的防护 （1）电化学防护 （2）改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。 （3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 （四）.常见的离子交换膜 种类 允许通过的离子及移动方向 说明 阳离子交换膜 阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极 阴离子和气体不能通过 阴离子交换膜 阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极 阳离子和气体不能通过 质子交换膜 质子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H＋通过 双极膜 膜内水电离出H＋和OH- H＋移向阴极，OH-移向阳极 【思维方法】 1.判断金属腐蚀快慢的方法 对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀；外界条件相同时，电解质浓度越大，金属腐蚀越快 对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢 强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中；活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快 2.电化学综合计算的三种常用方法 （1）根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例关系进行计算。 （2）根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中电解的分阶段计算。 （3）根据关系式计算：根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 【思维模型】 1.电解池电极反应式的书写模型 2.“串联”类装置的解题思维模型 3.电化学综合计算思维模型 1.（2024·河南·模拟预测）全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能系统，工作原理如图。当完成储能时，右端储液罐溶液为紫色。下列说法错误的是 离子种类 颜色 黄色 蓝色 绿色 紫色 A．放电时，正极颜色由黄色→蓝色 B．放电时，由电极A→电极B C．充电时，总反应为 D．充电时，阳极反应为 2．（2024·河北唐山·二模）一种新型富含氧空位的双功能催化剂，可对空气电池的充放电过程双向催化。电池的工作原理及催化路径如图所示。表示R基团在催化剂表面的吸附态。下列说法错误的是 A．充电时，b极与直流电源的正极相连 B．放电时(标准状况)参与反应，有由a极区移向b极区 C．充电过程中a极的电极反应为 D．充电时决速步反应为，氧空位提供更多反应位点，降低了反应的活化能 3．（2024·广西贺州·一模）电致变色材料在飞机的舷窗和智能太阳镜等方面具有广泛应用。一种新一代集电致变色功能和储能功能于一体的电子器件的工作原理如图所示，放电时该器件的透光率逐渐增强。下列说法正确的是 A．放电时，移向b极 B．充电时，b极接外电源的正极 C．充电时，b极的电极反应： D．放电时，电路中转移电子时，a极质量减少7g 4．（2024·陕西安康·模拟预测）利用电解法将污染性气体转化为溶液的原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解时，当有2mol透过质子交换膜，则电极Y增重96g B．在电极b上的反应式为 C．电解过程中，由a极区向b极区迁移 D．电解时溶液的浓度保持不变 5．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）水系双离子电池原理如图所示，下列有关叙述正确的是 A．放电时，电极a作电源的正极，Cu3(PO4)2发生氧化反应最终变为Cu B．充电时，水系电池中，a电极附近溶液的pH增大 C．充电时，b电极上的电极反应式为 D．当0.5mol Cu3(PO4)2完全放电时，则b电极质量减轻69g 6．（2024·广西南宁·二模）一种利用金属磷化物作为催化剂，将CH3OH转化成甲酸钠的电化学示意图如下，阴极生成和一种气体。下列说法错误的是 A．b为电源正极 B．Na+由右侧室向左侧室移动 C．阴极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-=2HCO+H2↑ D．理论上，当电路中转移时，阴极室质量增加134g 7．（2024·陕西商洛·模拟预测）水系光电化学(PEC)电池利用光子打破稳定的化学键，是人工光合作用的重要途径。以光电极作阳极，可提高电池效率和“光子经济性”，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电子流向：负极→阴极→阳极→正极 B．光电极与铅蓄电池的Pb电极相连 C．阳极区总反应式为 D．生成11.2L(标准状况下)的同时消耗108g苯甲醇 8．（2024·河北·二模）氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐，利用双极膜（M、N）将水解离成、，还可以浓缩溶液（图中进、出气通道及部分反应均省略）。下列说法正确的是 A．a端的电势比b端高 B．M、N分别为阴、阳离子交换膜 C．相同时间内X、Y电极上消耗的氮气质量比为5∶3 D．阴极室的总反应为 9．（2024·山西·模拟预测）偶氮苯()可用于染料的制造和用作橡胶促进剂。现以和为催化电极材料，以相同物质的量浓度的KOH溶液为电解质，电催化合成偶氮苯的装置如图所示(R代表烃基)。下列说法正确的是 A．CoP电极上反应为 B．电极电势a极高于b极 C．偶氮苯分子中C原子和N原子的杂化类型不相同 D．电路中通过4mol电子时，右边电极室的溶液质量减少68g 10．（2024·江西赣州·二模）利用可再生能源驱动耦合电催化HCHO氧化与CO2还原，同步实现CO2与HCHO高效转化为高附加值的化学产品，可有效消除酸性工业废水中的甲醛，减少碳排放，实现碳中和。耦合电催化反应系统原理如图所示。 下列说法正确的是 A．电源a极为正极，通过质子交换膜从右侧移向左侧 B．阳极的电极反应式为： C．外电路转移时，理论上可消除废水中0.5molHCHO D．电解生成1molHCOOH，理论上可消耗标准状况下 11．（2024·四川绵阳·模拟预测）以锂硫电池(电池的总反应为)为电源，电解含的废水制备硫酸和化肥的原理如图(不考虑其他杂质离子的反应)。下列说法正确的是 A．a为锂硫电池的负极 B．电解池中膜2是阳离子交换膜 C．锂硫电池每消耗2.8g锂，理论上M室产生1.12L气体(标准状况) D．电解一段时间后，原料室中溶液的pH会下降 12．（2024·重庆·三模）为尽快实现碳中和，科研小组设计了电化学方法吸收转化空气中的，将其转化为可利用的有机物质．下列有关说法正确的是 A．该装置能将化学能转化为电能 B．a极为阴极，双极膜中的阳离子向a极移动 C．阴极的电极反应式： D．理论上消耗，生成标准状况下的X 13．（2023·广西·模拟预测）某品牌净水器净水原理如图所示，当接通电源打开开关时，发现装自来水的烧杯中一电极附近迅速出现大量气泡，同时有绿色和红褐色浑浊物产生，而装纯净水的烧杯中没有任何变化。已知：常温下三种水样的电导率数据如表。 水样 自来水 蒸馏水 纯净水 电导率（） 639 44 2.2 下列说法中正确的是 A．两烧杯中Al片作阳极，Fe片作阴极 B．纯净水中加入食盐不会出现同样的产生浑浊和气泡的现象 C．自来水中出现的浑浊物可能含有 D．如果水质电解器的电极都换成石墨电极，一定会出现同样的现象 14．（2024·山东·模拟预测）利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是 A．乙室的Ag电极电势高于甲室 B．Cl电极的反应为 C．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜 D．当乙室Ag电极的质量增加时，理论上NaCl溶液减少 15．（2024·安徽·三模）三维电极法：是在传统的电解槽两电极之间填充粒状或碎屑状材料，填充的粒子电极表面能带电，成为新的一极(第三极)。如图为用三维电极法处理氨氮废水的原理图，石墨板作为阴、阳极，自制活性炭为填充材料，电解一定浓度的、与NaCl的酸性混合溶液来进行模拟。下列选项中不正确的是 A．m电极为电解池阳极 B．n电极上的反应为： C．该装置生成大量氧化性更强的·OH，·OH去除的离子方程式 D．相比于传统的二维电极反应系统，三维电极的提高了电流效率，粒子电极表面会生成许多强氧化性物质，氧化效率高 1.（2024·全国·模拟预测）电化学技术去除污水中的，是一项具有应用前景的技术。电还原的部分过程如图所示(ad表示吸附状态)，已知除了过程a外，其他过程均有参加。下列叙述正确的是 A．污水处理过程中，可用金属铁作阳极 B．电还原的过程发生在阴极区 C．若最终产物为N2，则整个过程表示为 D．理论上发生过程d1和过程d2都能有效降低水中总氮浓度 2．（2024·湖南·二模）近日，石河子大学化学化工学院陈龙教授团队开发催化电极实现甲醇制氢，如图所示，下列叙述错误的是 A．电极a与电源的负极连接 B．每生成（标准状况）气体X时转移电子 C．电极b的反应式为 D．电解总反应为 3．（2024·黑龙江牡丹江·一模）硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分(酸性)及反应过程如图所示。 下列说法错误的是 A．惰性电极2为阳极 B．反应前后WO/WO数量不变 C．阴极电极反应式：O2+2e-+2H2O=H2O2+2OH- D．外电路通过1mol电子，可得到1mol水 4．（2024·安徽合肥·三模）环氧乙烷()可用于生产乙二醇。电化学合成环氧乙烷()的装置如图所示： 已知： 下列说法错误的是 A．Pt电极接电源正极 B．制备1mol环氧乙烷，Ni电极区产生2molH2 C．Pt电极区的反应方程式为：CH2=CH2+Br2+H2O→HOCH2CH2Br D．电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混合才可得到环氧乙烷 5．（2024·河北沧州·三模）由辛二腈制备巴豆腈（2－丁烯腈，即，非气态）的原理如下图所示，下列说法正确的是 已知：电流效率。 A．催化电极与电源负极相连，电势：催化电极催化电极 B．电子移动方向：催化电极电源催化电极阴离子交换膜催化电极 C．催化电极上发生反应： D．若催化电极上生成气体时，催化电极生成气体，则电流效率约为 6．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）铁碳微电解技术是处理酸性废水的一种工艺，装置如图所示。若上端口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性中间体羟基自由基(·OH)；若上端口关闭，可得到强还原性中间体氢原子(·H)。下列说法错误的是 A．鼓入空气生成羟基自由基的反应为： B．生成1mol强还原性中间体氢原子时转移了1mol电子 C．若处理含酚类的酸性废水，则上端口应关闭 D．处理含的酸性废水后，体系pH升高 7．（2024·河南·三模）我国科学家开发了一种新型催化电极，该催化剂能实现在碱性介质中高选择性地使糠醛生成糠醇(如图)。下列叙述正确的是 A．电极a与电源负极连接 B．生成0.1molX时有0.2mol向b极区迁移 C．b极上电极反应式为 D．随着反应进行，电解质溶液中KOH总物质的量不断增大 8．（2024·山东·二模）钙(锂)介导电化学合成氨低能耗，效率高，是合成氨研究的热点领域，以下为该装置示意图，下列有关说法正确的是 A．阴极区反应： B．此装置降低合成氨能耗的主要原因是钙或锂等金属能高效解离氮气形成相应的氮化物 C．含少量乙醇的水溶液会使该装置生产效率提高 D．整个装置每生成1mol氨消耗1.5mol 9．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）为实现的资源化利用与电能储存，设计如图所示的三室隔膜电解装置(阴极室中注入溶有大量且含有少量水的有机复合电解液)，该装置将还原为CO，同时得到副产物和碳酸氢盐。下列说法错误的是 A．离子交换膜a为阴离子交换膜 B．阳极反应式： C．浓度：食盐水1>食盐水2 D．每通过2mol，消耗22.4L 10．（2024·安徽六安·模拟预测）Adv. Mater.报道我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，光照时，光催化电极产生电子()和空穴()，下列有关说法正确的是 A．光催化装置中溶液的增大 B．整套装置转移0.2mol，光催化装置生成2.24L气体 C．电催化装置阳极电极反应式： D．离子交换膜为阴离子交换膜 11．（2024·湖北·模拟预测）中科院研究人员使用水、碳酸酯两相电解液通过电化学固—液反应器将Na嵌入到合成，反应器中发生反应的离子方程式为(0≤x≤1)，下列说法正确的是 A．合成总反应可以表示为 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．阳极区采用水相，的作用是增强导电性 D．理论上，当电路转移0.2mol电子时，此时固体中钠铁个数比为1：5 12．（2024·湖南永州·三模）苯酚作为质子穿梭剂可用于高效连续性催化合成氨，电解装置中使用LiBF4的四氢呋喃有机电解液。下列说法错误的是 已知法拉第效率(FE)的定义： A．a接电源的正极 B．电解过程中，Pt电极区生成了Li和LiNxHy C．N2与生成NH3的总电极反应式为：N2＋6＋6e-=6＋2NH3 D．若生成NH3的法拉第效率为75%，则生成1mol氨气，消耗H2为1.5mol 13．（2024·黑龙江哈尔滨·三模）羟基自由基具有很强的氧化性，能将苯酚氧化为和。我国科学家开发出如图所示装置，能实现制备氢气、处理含苯酚废水二位一体。下列说法正确的是 A．d电极的电极反应式： B．再生池中发生的反应： C．a为电源负极，m为阴离子交换膜，能增强导电性 D．气体X与Y在相同条件下的体积比为 14．（23-24高三下·浙江杭州·阶段练习）科学家在电极表面沉积非晶态以高选择性合成，装置及阴极转化过程如题图所示。阴极区溶液酸化后可得。下列说法正确的是[已知：选择性，*表示吸附在表面的原子] A．阴极生成的反应式为： B．参与阴极反应，共转移电子 C．电解后，阳极室溶液中的增大 D．形成吸附态有利于键断裂 15.（2024·北京·三模）利用双极膜电解制备，捕集烟气中，制备。电解原理如图所示： 已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的解离，提供和。 下列说法正确的是 A．阴极反应式： B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ阳离子交换膜 C．电路中转移电子时共产生 D．该装置总反应的方程式为 1．（2024·全国·高考真题）科学家使用研制了一种可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是 A．充电时，向阳极方向迁移 B．充电时，会发生反应 C．放电时，正极反应有 D．放电时，电极质量减少，电极生成了 2．（2024·湖北·高考真题）我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用和电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡。电极上发生的电子转移反应为。下列说法错误的是 A．电解一段时间后阳极区减小 B．理论上生成双极膜中有解离 C．阳极总反应式为 D．阴极区存在反应 3．（2024·吉林·高考真题）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B．阴极反应： C．电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D．阳极反应： 4．（2023·广东·高考真题）利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合，一段时间后    A． U型管两侧均有气泡冒出，分别是和 B． B．a处布条褪色，说明具有漂白性 C． b处出现蓝色，说明还原性： D． D．断开，立刻闭合，电流表发生偏转 5．（2023·北京·高考真题）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。    下列说法不正确的是 A．废气中排放到大气中会形成酸雨 B．装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度 C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的和 D．装置中的总反应为 6．（2023·浙江·高考真题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是    A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为： C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 7．（2023·湖北·高考真题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是    A．b电极反应式为 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D．海水为电解池补水的速率为 8．（2023·辽宁·高考真题）某无隔膜流动海水电解法制的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是 A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移生成 C．电解后海水下降 D．阳极发生： 9．（2023·全国·高考真题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是      A．析氢反应发生在电极上 B．从电极迁移到电极 C．阴极发生的反应有： D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况) 10．（2023·浙江·高考真题）在熔融盐体系中，通过电解和获得电池材料，电解装置如图，下列说法正确的是 A．石墨电极为阴极，发生氧化反应 B．电极A的电极反应： C．该体系中，石墨优先于参与反应 D．电解时，阳离子向石墨电极移动 11．（2024·江西·模拟预测）利用电化学原理合成氨的装置如图所示，科学家研究表明，Ag、Hg、Pt和Au等能促进氮气合成氨。下列叙述正确的是 A．该装置可将电能全部转化成化学能 B．N极可选择铜、锌等材料 C．M极反应式为 D．4.48L H2发生氧化反应时转移0.4mol电子 12.（2024·山东淄博·三模）一种自生酸和碱的电化学回收体系如图所示。表示等含磷微粒，为。下列说法错误的是 A．a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 B．X为，将其泵入吸收室用于吸收 C．当电路中通过电子，阴极增重 D．Ⅲ室可发生反应： 13．（2023·北京·高考真题-片段）尿素合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。 (3)近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。    ①电极是电解池的 极。 ②电解过程中生成尿素的电极反应式是 。 14． （2023·江苏·高考真题-片段）空气中含量的控制和资源利用具有重要意义。 (3)催化电解吸收的KOH溶液可将转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图乙所示。    其中，，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 ①当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，阴极主要还原产物为 (填化学式)。 ②当电解电压为时，阴极由生成的电极反应式为 。 ③当电解电压为时，电解生成的和的物质的量之比为 (写出计算过程)。 15．（2024·浙江·高考真题-片段）通过电化学、热化学等方法，将转化为等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。请回答： (1)某研究小组采用电化学方法将转化为，装置如图。电极B上的电极反应式是 。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$