专题突破卷08 化学反应与能量（二）-2025年高考化学一轮复习考点通关卷（江苏专用）

专题突破卷08 化学反应与能量（二） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考点01 电解池、金属的腐蚀与防护 考点02 交换膜在电化学中的应用 一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一项是符合题目要求的） 1．下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是( ) A．图甲、乙中钢闸门均为电子输入的一端 B．图甲、乙中钢闸门上均主要发生反应：2H＋＋2e－===H2↑ C．图甲是外加电流法，图乙是牺牲阳极法 D．图丙中铜板打上铁铆钉后，铜板易被腐蚀 2．在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图所示。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的电极反应式：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2O C．该体系中，石墨优先于Cl－参与反应 D．电解时，阳离子向石墨电极移动 3．近年来电化学还原二氧化碳的课题吸引了大批研究者的关注，其中将双极膜应用于二氧化碳制备甲醇过程中的电解原理如图所示。已知：双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，在直流电场的作用下，双极膜间H2O解离成H＋和OH－，并向两极迁移。下列说法错误的是(　　) A．a膜为阴离子交换膜 B．电解过程中KOH溶液的浓度逐渐降低 C．催化电极上的电极反应式为CO2＋6HCO＋6e－===CH3OH＋6CO＋H2O D．双极膜内每消耗18 g水，理论上石墨电极上产生11.2 L O2(标准状况) 4．一种电解法制备Na2FeO4的装置如图所示。下列说法正确的是( ) A．电解时化学能转化为电能 B．电解时应将铂电极与直流电源正极相连 C．电解过程中转移2 mol e－，理论上可获得标准状况下的H2 11.2 L D．电解时铁电极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O 5．用电解法对酸性含氯氨氮废水进行无害化处理的过程如图所示。下列说法正确的是( ) A．DSA电极与外接电源的负极连接 B．Cl－发生的电极反应为 Cl－＋H2O－2e－===ClO－＋2H＋ C．降解过程中应该控制条件避免发生反应② D．1 mol HO·和足量NH3反应，转移的电子数约为2×6.02×1023 6．一种无需离子交换膜的新型氯流电池可用作储能设备(如图所示)，充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法不正确的是　( ) A．充电时，电极b是阴极 B．充电时，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加46 g C．放电时，NaCl溶液的浓度增大 D．放电时，电极b的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－ 7．我国科研团队在 CO2电化学还原反应机理的研究上取得新突破，明确了 CO2电化学还原反应的控速步骤为 CO2吸附过程。CO2电化学还原法中采用 TiO2纳米管作电解池工作电极，惰性电极作辅助电极，以一定流速通入 CO2，测得 CO2生成 CO 的产率接近 80%。下列说法不正确的是( ) A．辅助电极与电源正极相连 B．工作电极上主要发生的电极反应为CO2＋2HCO＋2e－===CO＋2CO＋H2O C．电解一段时间后，阳离子交换膜左侧溶液的浓度不变 D．TiO2纳米管的使用是 CO 产率较高的关键 8．利用电化学原理控制反应条件能将CO2电催化还原为HCOOH，电解过程中还伴随着析氢反应，反应过程原理的示意图如图。下列有关说法正确的是( ) A．玻碳电极发生还原反应 B．铂电极发生的电极反应为4H＋＋CO2＋4e－===HCOOH＋H2 C．电池工作时，电流由玻碳电极经电解质溶液到铂电极 D．当电路中转移1 mol e－时，阳极室溶液的质量减少8 g 9．现有一种安全、高效的双极制氢系统，该系统能够从阳极低电压醛氧化和阴极析氢反应中得到氢气，Cu为阳极催化剂，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．电压越高，阳极制氢速率越快 B．电解过程中，阴极室的pH不变 C．阳极发生的主要电极反应为2R—CHO－2e－＋4OH－===2R—COO－＋H2↑＋2H2O D．制得1 mol氢气，理论上有2 mol OH－透过交换膜 10．通过下列方法可分别获得H2和O2： ①通过电解获得NiOOH和H2(如图)； ②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。 下列说法正确的是( ) A．电解后KOH溶液的物质的量浓度减小 B．电解时，阳极电极反应式：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O C．电解的总反应：2H2O2H2↑＋O2↑ D．电解过程中转移4 mol电子，理论上可获得22.4 L O2 11．二氧化氯(ClO2为黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备ClO2的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．c为电源的正极，在b极区流出的Y溶液中HCl的物质的量浓度增大 B．电解池a极上发生的电极反应式为 NH－6e－＋3Cl－===NCl3＋4H＋ C．二氧化氯发生器内，发生的氧化还原反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶6 D．反应后，二氧化氯发生器中溶液的pH增大 12．FeCl3溶液吸收H2S气体后的再生过程可降解酸性污水中的硝酸盐，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a为电解池的阴极 B．溶液M中含有大量的Fe2＋、Cl－、H＋ C．电极b上的反应为 2NO＋10e－＋6H2O===N2↑＋12OH－ D．随着电解进行，H＋移向阴极区，故阴极区pH减小 13．目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之一。某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质分别呈酸性和碱性，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是(　　) A．正极电解质呈酸性 B．放电时，锌板上的电极反应式为 Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－ C．放电时，每转移1 mol 电子，中间室内的溶液中将减少1 mol NaCl D．储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极 14．最近我国科学家提出一种有机电极(PTQ/HQ)与无机电极(MnO2)组成的二次电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) 　　 A．放电时，a极为电池的正极 B．充电时，氢离子从左室迁移向右室 C．放电时，b极反应为Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋ D．充电时，每生成1 mol HQ转移4 mol电子 15．HOOCCH2CH2COOH和 (简写为ClC6H4CHO)可用如图电解装置合成。双极膜由阴、阳离子交换膜复合而成，工作时双极膜内H2O解离成H＋和OH－，并在电场作用下向两侧迁移。已知阳极区、阴极区溶液起始均为酸性。下列说法正确的是(　　) A．电解时双极膜内的OH－移向阴极区 B．石墨电极上的反应式：HOOCCH===CHCOOH＋2H＋＋2e－―→HOOCCH2CH2COOH C．钛电极可以用铁电极代替 D．每生成2 mol Mn2＋，同时可获得1 mol ClC6H4CHO 二、非选择题（本题包括4小题，共55分） 16.（14分）回答下列问题： (1) 电解法脱硫用NaOH吸收后SO2，所得NaHSO3溶液经电解后可制取Na2S2O4溶液，反应装置如图1所示。电解时每有1 mol S2O生成，则有　　mol H＋透过质子交换膜。 图1 (2) 选择合适的电极材料，可通过电解法将模拟氨氮废水全部转化为N2。电解时，阳极发生多个电极反应。保持恒定电流电解相同时间，测得溶液初始pH对氨氮去除率及溶液中c(·OH)的关系如图2所示。 ①写出电解时阳极生成·OH的电极反应式：　　 。 ②初始pH从12增大到13时，溶液中c(·OH)减小的可能原因是　　 。 图2 (3) H2O2在Fe2＋、Cu2＋的存在下生成具有强氧化性的·OH(羟基自由基)，·OH可将有机物氧化降解。EF－H2O2－FeOx法可用于水体中有机污染物降解，其反应机理如图3所示。阳极的电极反应式为　 　，X微粒的化学式为　 　，阴极附近Fe2＋参与反应的离子方程式为　 　。 图3 (4) CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图4所示。若生成的C2H4和C2H6的物质的量之比为1∶1，则阳极的电极反应式为　　。 图4 17.（14分）回答下列问题： (1)工业上用亚硫酸钠溶液作吸收液脱除烟气中的SO2。吸收后的溶液用双阳离子交换膜电解技术可使吸收液再生，工作原理如图1所示(电极均为惰性电极)。 图1 ①气体b的化学式为________。 ②电解时，阴极上的电极反应式为_____________________________________________。 (2)利用电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图2所示。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。写出电解时膜电极b上所发生的电极反应式：____________________________________________。 (3)①·OH是一种重要的活性基团，·OH容易发生淬灭。·OH可用于脱除苯酚生成CO2。·OH的电子式为　 　。 图5 ②利用电化学氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH，装置如图5所示。a极生成H2O2，H2O2进一步将b极产物氧化且有·OH生成，实现高效处理含苯酚废水。写出a极的电极反应式：　 　。生成·OH的离子方程式为　 　。 18．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题： (1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示： ①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为_____________________ _____________________________________________________________________________。 ②a极区pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ③图中应使用________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。 (2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为________________________________________________________________________。 用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下： 则D的化学式为________；阳极的电极反应式为__________________________；阳离子迁移方向是____________________________。 (3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3，其工作原理如图所示： ①阴极的电极反应式为___________________________________________________。 ②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为________________。 19．电解原理在化学工业中有广泛应用。 (1)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。 b极的电极反应式为_______________________________________________________。 (2)电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验。 ①写出电解时NO2发生反应的电极反应式__________________________________。 ②若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________ mol。 (3)SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。 ①a是直流电源的________极。 ②已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，阴极的电极反应为_____________ ___________________________________________________________。 ③用离子方程式表示吸收NO的原理__________________________________________。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题突破卷08 化学反应与能量（二） （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 考点01 电解池、金属的腐蚀与防护 考点02 交换膜在电化学中的应用 一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一项是符合题目要求的） 1．下列关于金属腐蚀和保护的说法正确的是( ) A．图甲、乙中钢闸门均为电子输入的一端 B．图甲、乙中钢闸门上均主要发生反应：2H＋＋2e－===H2↑ C．图甲是外加电流法，图乙是牺牲阳极法 D．图丙中铜板打上铁铆钉后，铜板易被腐蚀 【答案】A 【解析】钢闸门被保护，为电子输入的一端，A正确；电解质溶液是海水，海水呈弱碱性，图甲是原电池，发生吸氧腐蚀，O2在钢闸门上得电子：O2＋2H2O ＋4e－===4OH－，图乙是电解池，H2O在钢闸门上得电子：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B错误；图甲有活泼金属，是牺牲阳极法，图乙有外接电源，是外加电流法，C错误；铁比铜活泼，铁作原电池的负极，故铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀，D错误。 2．在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图所示。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的电极反应式：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2O C．该体系中，石墨优先于Cl－参与反应 D．电解时，阳离子向石墨电极移动 【答案】C 【解析】由图可知，在外加电源下，石墨电极上的C转化为CO，发生失电子的氧化反应，故石墨电极为阳极，A错误；A电极作阴极，TiO2和SiO2得到电子生成TiSi，电极反应式：TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－，B错误；由图可知，石墨电极上有CO生成，无Cl2生成，故该体系中，石墨优先于Cl－参与反应，C正确；电解时，阳离子向阴极(A电极)移动，D错误。 3．近年来电化学还原二氧化碳的课题吸引了大批研究者的关注，其中将双极膜应用于二氧化碳制备甲醇过程中的电解原理如图所示。已知：双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，在直流电场的作用下，双极膜间H2O解离成H＋和OH－，并向两极迁移。下列说法错误的是(　　) A．a膜为阴离子交换膜 B．电解过程中KOH溶液的浓度逐渐降低 C．催化电极上的电极反应式为CO2＋6HCO＋6e－===CH3OH＋6CO＋H2O D．双极膜内每消耗18 g水，理论上石墨电极上产生11.2 L O2(标准状况) 【答案】D 【解析】石墨电极有O2生成，发生氧化反应，催化电极上CO2―→CH3OH，发生还原反应，故石墨电极为阳极，催化电极为阴极。石墨电极为电解池的阳极，催化电极为阴极，根据阴离子向阳极移动可知，OH－离子通过a膜移向左室，故a膜为阴离子交换膜，A正确；电解过程中，阳极区的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阳极区生成H2O，KOH溶液的浓度逐渐降低，B正确；催化电极为阴极，CO2发生得电子的还原反应生成CH3OH，阴极电极反应式为CO2＋6HCO＋6e－===CH3OH＋6CO＋H2O，C正确；双极膜内每消耗18 g水，移向左室的OH－为1 mol ，石墨电极上有1 mol OH－放电，由4OH－－4e－===O2↑＋2H2O可知，生成0.25 mol O2，标准状况下体积为0.25 mol×22.4 L/mol＝5.6 L，D错误。 4．一种电解法制备Na2FeO4的装置如图所示。下列说法正确的是( ) A．电解时化学能转化为电能 B．电解时应将铂电极与直流电源正极相连 C．电解过程中转移2 mol e－，理论上可获得标准状况下的H2 11.2 L D．电解时铁电极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O 【答案】D 【解析】电解时电能转化成化学能，A错误；铂电极为阴极，将铂电极与直流电源负极相连，B错误；阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，转移2 mol电子时，生成1 mol氢气，标准状况下氢气的体积为22.4 L，C错误。 5．用电解法对酸性含氯氨氮废水进行无害化处理的过程如图所示。下列说法正确的是( ) A．DSA电极与外接电源的负极连接 B．Cl－发生的电极反应为 Cl－＋H2O－2e－===ClO－＋2H＋ C．降解过程中应该控制条件避免发生反应② D．1 mol HO·和足量NH3反应，转移的电子数约为2×6.02×1023 【答案】C 【解析】由“NH3―→N2、Cl－―→Cl2”可知，DSA电极上发生的是失电子的氧化反应，故DSA为阳极，与外接电源的正极连接，A错误；Cl－在DSA电极上转化为Cl2，故Cl－发生的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，B错误；N2对环境无污染，反应②生成NO，降解过程中应该控制条件避免发生反应②，C正确；反应过程中，1 mol HO·可得到1 mol电子，故转移电子数约为6.02×1023，D错误。 6．一种无需离子交换膜的新型氯流电池可用作储能设备(如图所示)，充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法不正确的是　( ) A．充电时，电极b是阴极 B．充电时，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加46 g C．放电时，NaCl溶液的浓度增大 D．放电时，电极b的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－ 【答案】A 【解析】充电时，电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，则电极a是阴极，电极b是阳极，A错误；由得失电子守恒知，充电时，电极b生成1 mol Cl2，转移2 mol 电子，电极a上增加的质量为反应的Na＋的质量，理论上增加46 g，B正确；放电时，电极a为原电池的负极：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，电极b为正极：Cl2＋2e－===2Cl－，NaCl溶液的浓度增大，C、D正确。 7．我国科研团队在 CO2电化学还原反应机理的研究上取得新突破，明确了 CO2电化学还原反应的控速步骤为 CO2吸附过程。CO2电化学还原法中采用 TiO2纳米管作电解池工作电极，惰性电极作辅助电极，以一定流速通入 CO2，测得 CO2生成 CO 的产率接近 80%。下列说法不正确的是( ) A．辅助电极与电源正极相连 B．工作电极上主要发生的电极反应为CO2＋2HCO＋2e－===CO＋2CO＋H2O C．电解一段时间后，阳离子交换膜左侧溶液的浓度不变 D．TiO2纳米管的使用是 CO 产率较高的关键 【答案】C 【解析】由CO2―→CO知，CO2得电子发生还原反应，工作电极为阴极，与电源负极相连；惰性电极为阳极，与电源正极相连，A正确；工作电极为阴极，主要发生的电极反应为CO2＋2HCO＋2e－===CO＋2CO＋H2O，B正确；阳极反应式为4HCO－4e－===4CO2↑＋O2↑＋2H2O，隔膜为阳离子交换膜，K＋通过阳离子交换膜移向右侧，故左侧KHCO3溶液浓度降低，C错误；CO2电化学还原反应的控速步骤为CO2吸附过程，TiO2纳米管的使用可以增大吸附的接触面积，是CO产率较高的关键，D正确。 8．利用电化学原理控制反应条件能将CO2电催化还原为HCOOH，电解过程中还伴随着析氢反应，反应过程原理的示意图如图。下列有关说法正确的是( ) A．玻碳电极发生还原反应 B．铂电极发生的电极反应为4H＋＋CO2＋4e－===HCOOH＋H2 C．电池工作时，电流由玻碳电极经电解质溶液到铂电极 D．当电路中转移1 mol e－时，阳极室溶液的质量减少8 g 【答案】C 【解析】玻碳电极上，H2O失去电子生成O2，发生氧化反应，A错误；铂电极上，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，同时伴随着析氢反应：2H＋＋2e－===H2↑，B错误；根据物质的转化可知，玻碳电极为阳极，铂电极为阴极，故电池工作时，电流由玻碳电极经电解质溶液到铂电极，C正确；由2H2O－4e－===4H＋＋O2↑知，转移1 mol电子时，消耗0.5 mol H2O，逸出0.25 mol O2，同时有1 mol H＋经质子交换膜迁移到铂电极区，故阳极质量减少0.5 mol×18 g/mol＝9 g，D错误。 9．现有一种安全、高效的双极制氢系统，该系统能够从阳极低电压醛氧化和阴极析氢反应中得到氢气，Cu为阳极催化剂，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．电压越高，阳极制氢速率越快 B．电解过程中，阴极室的pH不变 C．阳极发生的主要电极反应为2R—CHO－2e－＋4OH－===2R—COO－＋H2↑＋2H2O D．制得1 mol氢气，理论上有2 mol OH－透过交换膜 【答案】C 【解析】阳极上OH－也可能放电，故电压越高，阳极制氢速率不一定越快，A错误；阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，产生的OH－移向阳极，但溶剂水减少，KOH的浓度增大，故电解一段时间后，阴极室的pH增大，B错误；铜电极为阳极，主要电极反应为2R—CHO＋4OH－－2e－===2R—COO－＋H2↑＋2H2O，C正确；阴、阳极上均产生H2，制得1 mol H2，转移1 mol电子，故理论上有1 mol OH－透过交换膜，D错误。 10．通过下列方法可分别获得H2和O2： ①通过电解获得NiOOH和H2(如图)； ②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。 下列说法正确的是( ) A．电解后KOH溶液的物质的量浓度减小 B．电解时，阳极电极反应式：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O C．电解的总反应：2H2O2H2↑＋O2↑ D．电解过程中转移4 mol电子，理论上可获得22.4 L O2 【答案】B 【解析】阴极上，水得电子被还原为H2，阳极上，Ni(OH)2失电子被氧化为NiOOH，电解过程总反应为2Ni(OH)22NiOOH＋H2↑，电解后KOH溶液的物质的量浓度不变，A、C错误；未指明是否为标准状况下，故无法计算生成O2的体积，D错误。 11．二氧化氯(ClO2为黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备ClO2的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．c为电源的正极，在b极区流出的Y溶液中HCl的物质的量浓度增大 B．电解池a极上发生的电极反应式为 NH－6e－＋3Cl－===NCl3＋4H＋ C．二氧化氯发生器内，发生的氧化还原反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶6 D．反应后，二氧化氯发生器中溶液的pH增大 【答案】A 【解析】b极上生成氢气，电解池中氢离子移向阴极，则b极为阴极，连接电源负极，a极为阳极，生成NCl3，电极反应式为NH－6e－＋3Cl－===NCl3＋4H＋，电解池中，总反应的离子方程式为NH＋2H＋＋3Cl－NCl3＋3H2↑，NCl3和次氯酸钠溶液反应生成NH3、ClO2、NaCl、NaOH。a极为阳极，故c极为电源的正极，氯离子通过阴离子交换膜进入左边，盐酸变稀，在b极区流出的Y溶液中HCl的物质的量浓度减小，A错误；电解池a极上发生的电极反应式为NH－6e－＋3Cl－===NCl3＋4H＋，B正确；二氧化氯发生器中，发生反应：3H2O＋NCl3＋6NaClO2===6ClO2↑＋NH3↑＋3NaCl＋3NaOH，其中NCl3作氧化剂，NaClO2作还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶6，C正确；反应中产生OH－，二氧化氯发生器中溶液的pH增大，D正确。 12．FeCl3溶液吸收H2S气体后的再生过程可降解酸性污水中的硝酸盐，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a为电解池的阴极 B．溶液M中含有大量的Fe2＋、Cl－、H＋ C．电极b上的反应为 2NO＋10e－＋6H2O===N2↑＋12OH－ D．随着电解进行，H＋移向阴极区，故阴极区pH减小 【答案】B 【解析】a极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋，a为电解池的阳极，A错误；FeCl3和H2S反应生成FeCl2、S、HCl，溶液M中含有大量的Fe2＋、Cl－、H＋，B正确；电极b上硝酸根离子得电子生成氮气，电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，C错误；随着电解进行，阴极消耗H＋，阴极区pH增大，D错误。 13．目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之一。某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质分别呈酸性和碱性，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是(　　) A．正极电解质呈酸性 B．放电时，锌板上的电极反应式为 Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－ C．放电时，每转移1 mol 电子，中间室内的溶液中将减少1 mol NaCl D．储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极 【答案】C 【解析】根据图示可知，放电时，锌板为负极，Zn失去电子，发生氧化反应；碳纸为正极，Fe3＋得电子，发生还原反应；充电时，锌板为阴极，[Zn(OH)4]2－得电子，发生还原反应，碳纸为阳极，Fe2＋失去电子，发生氧化反应。碳纸为正极，由于Fe3＋、Fe2＋与OH－会反应产生Fe(OH)3、Fe(OH)2沉淀，故正极电解质应呈酸性，A正确；放电时，锌板为负极，锌板上Zn失去电子发生氧化反应，电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，B正确；放电时，负极反应式为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，正极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，当反应转移1 mol 电子时，左侧负极附近的溶液中阴离子负电荷的物质的量减少1 mol ，右侧正极附近溶液中阳离子的正电荷的物质的量减少1 mol ，为维持电荷守恒，就会有1 mol Na＋通过阳离子交换膜进入中间室内，右侧有1 mol Cl－通过阴离子交换膜进入中间室内，导致中间室内的溶液中将增加1 mol NaCl，C错误；放电时碳纸电极为正极，则在充电时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极，作阳极，发生氧化反应，D正确。 14．最近我国科学家提出一种有机电极(PTQ/HQ)与无机电极(MnO2)组成的二次电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) 　　 A．放电时，a极为电池的正极 B．充电时，氢离子从左室迁移向右室 C．放电时，b极反应为Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋ D．充电时，每生成1 mol HQ转移4 mol电子 【答案】D 【解析】由图可知，放电时，有机电极为负极，HQ－4e－===PTQ＋4H＋，故锰元素的化合价降低，得电子，无机电极(MnO2)为正极，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，则充电时，有机电极(PTQ/HQ)为阴极，电极反应式为PTQ＋4H＋＋4e－===HQ，无机电极为阳极，电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋。放电时，a极为有机电极，为电池的负极，A错误；充电时，左侧为阴极室，右侧为阳极室，故氢离子从右侧阳极室迁移向左侧阴极室，B错误；放电时，b极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，C错误；阴极上发生的电极反应式为PTQ＋4H＋＋4e－===HQ，充电时，每生成1 mol HQ转移4 mol电子，D正确。 15．HOOCCH2CH2COOH和 (简写为ClC6H4CHO)可用如图电解装置合成。双极膜由阴、阳离子交换膜复合而成，工作时双极膜内H2O解离成H＋和OH－，并在电场作用下向两侧迁移。已知阳极区、阴极区溶液起始均为酸性。下列说法正确的是(　　) A．电解时双极膜内的OH－移向阴极区 B．石墨电极上的反应式：HOOCCH===CHCOOH＋2H＋＋2e－―→HOOCCH2CH2COOH C．钛电极可以用铁电极代替 D．每生成2 mol Mn2＋，同时可获得1 mol ClC6H4CHO 【答案】B 【解析】石墨电极上HOOCCH===CHCOOH得电子发生还原反应生成HOOCCH2CH2COOH，则石墨电极为阴极，钛电极为阳极。电解时，阴离子向阳极区移动，则OH－移向阳极区，A错误；石墨电极上HOOCCH===CHCOOH得电子发生还原反应生成HOOCCH2CH2COOH，B正确；钛电极为阳极，若用铁电极代替，铁在阳极失电子发生氧化反应，且阳极区溶液为酸性，铁会被腐蚀，C错误；阳极室发生的反应为4Mn3＋＋ClC6H4CH3＋H2O===4Mn2＋＋ClC6H4CHO＋4H＋，由反应式可知，每生成2 mol Mn2＋，同时可获得0.5 mol ClC6H4CHO，D错误。 二、非选择题（本题包括4小题，共55分） 16.（14分）回答下列问题： (1) 电解法脱硫用NaOH吸收后SO2，所得NaHSO3溶液经电解后可制取Na2S2O4溶液，反应装置如图1所示。电解时每有1 mol S2O生成，则有　　mol H＋透过质子交换膜。 图1 (2) 选择合适的电极材料，可通过电解法将模拟氨氮废水全部转化为N2。电解时，阳极发生多个电极反应。保持恒定电流电解相同时间，测得溶液初始pH对氨氮去除率及溶液中c(·OH)的关系如图2所示。 ①写出电解时阳极生成·OH的电极反应式：　　 。 ②初始pH从12增大到13时，溶液中c(·OH)减小的可能原因是　　 。 图2 (3) H2O2在Fe2＋、Cu2＋的存在下生成具有强氧化性的·OH(羟基自由基)，·OH可将有机物氧化降解。EF－H2O2－FeOx法可用于水体中有机污染物降解，其反应机理如图3所示。阳极的电极反应式为　 　，X微粒的化学式为　 　，阴极附近Fe2＋参与反应的离子方程式为　 　。 图3 (4) CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图4所示。若生成的C2H4和C2H6的物质的量之比为1∶1，则阳极的电极反应式为　　。 图4 【答案】(1) 2 (2) OH－－e－===HO· 溶液初始pH过大时，HO·不稳定，易分解生成O2和H2O (3) Fe－2e－===Fe2＋ ·O H2O2＋H＋＋Fe2＋===Fe3＋＋H2O＋·OH (4) 4CH4＋3O2－－6e－===C2H4＋C2H6＋3H2O 【解析】(1) 由图可知，电极A为阳极，电极B为阴极，阴极反应式为2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O，故电解时，每有1 mol S2O生成，即有2 mol H＋透过质子交换膜。(3) 由图可知，O2得到电子变为X，故X微粒的化学式为·O。 17.（14分）回答下列问题： (1)工业上用亚硫酸钠溶液作吸收液脱除烟气中的SO2。吸收后的溶液用双阳离子交换膜电解技术可使吸收液再生，工作原理如图1所示(电极均为惰性电极)。 图1 ①气体b的化学式为________。 ②电解时，阴极上的电极反应式为_____________________________________________。 (2)利用电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图2所示。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。写出电解时膜电极b上所发生的电极反应式：____________________________________________。 (3)①·OH是一种重要的活性基团，·OH容易发生淬灭。·OH可用于脱除苯酚生成CO2。·OH的电子式为　 　。 图5 ②利用电化学氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH，装置如图5所示。a极生成H2O2，H2O2进一步将b极产物氧化且有·OH生成，实现高效处理含苯酚废水。写出a极的电极反应式：　 　。生成·OH的离子方程式为　 　。 【答案】(1) ①SO2　②2HSO＋2e－===H2↑＋2SO　(2) －2e－＋2HCO―→＋2CO2↑＋2H2O　 (3)·H O2＋2H＋＋2e－===H2O2 Fe2＋＋H2O2＋H＋===Fe3＋＋H2O＋·OH 【解析】(1) 用双阳离子交换膜电解，Ⅲ是阳极区，Ⅲ中的氢离子透过阳离子交换膜进入Ⅱ，H＋和SO反应放出SO2气体，所以气体b的化学式为SO2；根据图示，电解时阴极上HSO得电子生成SO和氢气，阴极电极反应式为2HSO＋2e－===H2↑＋SO。(2) b极由转化为，该过程为氧化过程，失去电子，且生成CO2，说明碳酸氢钠参与反应，电解时膜电极b上所发生的电极反应式：－2e－＋2HCO―→＋2CO2↑＋2H2O。 18．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题： (1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示： ①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为_____________________ _____________________________________________________________________________。 ②a极区pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ③图中应使用________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。 (2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为________________________________________________________________________。 用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下： 则D的化学式为________；阳极的电极反应式为__________________________；阳离子迁移方向是____________________________。 (3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3，其工作原理如图所示： ①阴极的电极反应式为___________________________________________________。 ②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为________________。 【答案】(1)①正极　Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋　②增大　③阳 (2)2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O　KOH　MnO42-－e－===MnO4-　K＋由阳离子交换膜左侧向右侧迁移　(3)①NO＋5e－＋6H＋===NH4+＋H2O　②1∶4 【解析】(1)①根据题意可知，Cl－放电生成ClO2的电极为阳极，接电源的正极。根据元素守恒，有水参加反应，同时生成H＋，电极反应式为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋；②a极区为阴极区，电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区OH－浓度增大，溶液的pH增大；③根据溶液中电荷守恒的规律，图中应使用阳离子交换膜。(2)软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH小火加热至熔融，得到K2MnO4，Mn元素化合价由＋4价升为＋6价，则空气中的O2作氧化剂，化学方程式为2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O；电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，K＋通过阳离子交换膜由左侧向右侧迁移，所以D是氢氧化钾溶液，阳极上MnO42-失电子生成MnO4-，电极反应式为MnO42-－e－===MnO42-。(3)①由图示可知，NO在阴 极上得电子生成NH4+，电极反应式为NO＋5e－＋6H＋===NH4+＋H2O；②NO在阳极上失电子生成NO3-，电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO3-＋4H＋，电解总反应式为8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，故当实际参加反应的NO为8 mol时，要将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，还应通入2 mol NH3，则n(NH3)∶n(NO)＝2 mol∶8 mol＝1∶4。 19．电解原理在化学工业中有广泛应用。 (1)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。 b极的电极反应式为_______________________________________________________。 (2)电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验。 ①写出电解时NO2发生反应的电极反应式__________________________________。 ②若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________ mol。 (3)SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。 ①a是直流电源的________极。 ②已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，阴极的电极反应为_____________ ___________________________________________________________。 ③用离子方程式表示吸收NO的原理__________________________________________。 【答案】(1)SO32-－2e－＋H2O===SO42-＋2H＋ (2)①NO2－e－＋H2O===NO3-＋2H＋　②0.1 (3)①负 ②2HSO3-＋2H＋＋2e－===S2O42-＋2H2O ③2NO＋2S2O42-＋2H2O===N2＋4HSO 【解析】(1)SO32-失去电子被氧化成SO42-，电极反应式为SO32-－2e－＋H2O===SO42-＋2H＋。(2)①据图知，电解时，左室中电极上水放电生成氢气，则左室为阴极室，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，右室为阳极室，阳极通入的是含氮氧化物，生成的是硝酸，阳极反应式为NO2－e－＋H2O===NO3-＋2H＋；②根据阴、阳两极反应式知若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，线路中转移0.1 mol电子，阴极区生成的OH－为0.1 mol，为维持电荷守恒，则通过阳离子交换膜的H＋为0.1 mol。(3)①与b极相连的电极上SO2→H2SO4，硫元素化合价升高，发生氧化反应，该电极是阳极，b为正极，则a是负极；②已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，溶液显酸性，所以阴极的电极反应式为2HSO3-＋2H＋＋2e－===S2O42-＋2H2O；③吸收NO的原理是NO与S2O42-反应生成氮气和HSO3-，离子方程式为2NO＋2S2O42-＋2H2O===N2＋4HSO3-。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$