特色题型练5 电解有机合成（word练习）-【创新教程】2025年高考化学大二轮专题增分方案（单选）

特色题型专练5　电解有机合成 1．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：H2＋2C2H5O－－2e－===2C2H5OH 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1 mol氨消耗1.5 mol Ca2＋ 解析：B　[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－反应生成C2H5OH，C2H5OH解离出氢离子和C2H5O－，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。A.由分析可知，H2在阳极上失去电子，故阳极区反应式为：H2＋2C2H5O－－2e－===2C2H5OH，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1 mol氨，不消耗Ca2＋，Ca2＋只是电解质导电，D错误。] 2．环氧乙烷(，简称EO，易溶于水)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。下列说法不正确的是(　　) A．装置中CH2===CH2和HClO发生了加成反应 B．阴极的电极反应为：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C．生成EO的反应为：HOCH2CH2Cl＋KOH―→KCl＋＋H2O D．分离EO和溶液b的操作是分液 解析：D　[由图可知，Pt电极上发生2Cl－－2e－===Cl2↑的氧化反应，Pt电极是电解池的阳极，Ni电极为阴极，阴极：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。氯气与水反应生成HCl和HClO，乙烯与HClO发生加成反应得到HOCH2CH2Cl；溶液a为KOH溶液，HOCH2CH2Cl在KOH溶液中水解，由于EO易溶于水，产物经过蒸馏得到环氧乙烷和KCl(溶液b)。A.根据分析，CH2===CH2和HClO发生了加成反应，A正确；B.根据分析，阴极的电极反应为：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；C.HOCH2CH2Cl在KOH溶液中水解，生成EO的反应为：HOCH2CH2Cl＋KOH―→KCl＋＋H2O，C正确；D.由于EO易溶于水，分离EO和溶液b的操作是蒸馏，D错误。] 3.电催化氧化甲烷制备高附加值化学品是一种有吸引力的直接利用天然气的方法。某大学王教授课题组利用CH4的CuO/V2O5催化氧化和CO2的Bi2O3催化还原耦合反应进行HCOOH的制备，工作原理如图所示。 下列有关说法错误的是(　　) A．N极的电极反应式：CH4－6e－＋2H2O===HCOOH＋6H＋ B．若有2NA个H＋通过质子交换膜，共产生15.3 g HCOOH C．CuO/V2O5和Bi2O3位置不可互换 D．若使用氢氧燃料电池为外加电源，则燃料电池的a极通入的是氢气 解析：B　[A.N极CH4发生氧化反应，电极反应式：CH4－6e－＋2H2O===HCOOH＋6H＋，A正确；B.若有2NA个H＋通过质子交换膜转移2 mol e－，阳极产生 mol HCOOH，根据阴极电极反应式：CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH，阴极产生1 mol HCOOH，共产生61.3 g HCOOH，B错误；C.N为阳极，M为阴极，CuO/V2O5和Bi2O3位置不可互换，C正确；D.若使用氢氧燃料电池为外加电源，则燃料电池的a极为负极，通入的是氢气，D正确。] 4．利用电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是(　　) A．a为电源负极 C．CO2在M极被还原 D．分离出的CO2从出口2排出 解析：C　[结合该电解池图示中的信息可知，M极发生的是由Q()转化为QH2()的过程，从分子组成上看，该过程中是一个加氢的过程，属于还原反应，故M极为阴极，则阴极的电极反应式为：＋2H2O＋2e－===＋2OH－，故与M极相连的a电极为负极，N极为阳极，发生失电子的氧化反应，则阳极的电极反应式为：－2e－===＋2H＋，b极为电源正极。由上述分析可知，a为电源负极，A正确；B.由上述分析可知，M极为阴极，电极反应式为＋2H2O＋2e－===＋2OH－，B正确；C.可知整个过程CO2并未被还原，CO2在M极上发生反应为：CO2＋OH－===HCO，C错误；D.M极上CO2发生反应为：CO2＋OH－===HCO，可知烟气中的CO2在M极上被电解液吸收，同时在电解过程中，NaHCO3溶液中的阴离子HCO向阳极N极移动，HCO结合N电极反应中所产生的H＋，即N极上发生的反应为：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，故分离出的CO2从出口2排出，D正确。] 5．近日，中国科学院院士课题组使用原子分散的Fe－N－C材料为催化剂，以草酸和硝酸盐或氮氧化物为原料(N2和CO2分别为氮源和碳源)，进行了电催化C－N偶联制备甘氨酸。原理如图所示(OA为HOOC—COOH，GX为HOOC—CHO，GC为HOOC—CH2OH)。下列叙述正确的是(　　) A．活化能：反应ⅱ>反应ⅲ B．在阳极区生成甘氨酸 C．OA→GX反应式为HOOC—COOH＋2H＋＋2e－===HOOC—CHO＋H2O D．反应ⅳ的原子利用率等于100% 解析：C　[A.活化能越小，反应越快，活化能：反应ⅱ<反应ⅲ，A项错误；B.以草酸和硝酸盐为原料合成H2NCH2COOH中，C、N的化合价都降低，发生了还原反应，故甘氨酸在阴极区生成，B项错误；C.根据题图可知，OA生成GX，同时有水生成，C项正确；D.反应ⅳ为OHC—COOH＋NH2OH―→HOOC—CHNOH＋H2O，原子利用率小于100%，D项错误。] 6．为减少CO2的排放，科研工作者利用 (Q)与 (QH2)电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法不正确的是(　　) A．b为电源正极 B．溶液中Q的物质的量保持不变 C．CO2在M极被还原 D．N极上的反应为－2e－===＋2H＋ 解析：C　[结合该电解池图示中的信息可知，M极发生的是由 (Q)转化为 (QH2)的过程，从分子组成上看，该过程中是一个加氢的过程，属于还原反应，故M极为阴极，则阴极的电极反应式为：＋2H2O＋2e－===＋2OH－，故与M相连的a电极为负极，b为电源正极，N为阳极，阳极的电极反应式为－2e－===＋2H＋，由此分析回答；由分析可知：a电极为负极，b为电源正极，A正确；B.结合阴极的电极反应式为：＋2H2O＋2e－===＋2OH－，阳极的电极反应式为－2e－===＋2H＋，可知该电解池中的总反应的方程式可表示为：H2OH＋＋OH－，在该电解池中Q相当于是反应的催化剂，结合该电解装置中气体可选择性通过膜电极、溶液不能通过，则溶液中Q的物质的量保持不变，B正确；C.M极为阴极，则阴极的电极反应式为：＋2H2O＋2e－===＋2OH－，可知整个过程CO2并未被还原，CO2在M极上发生反应为：CO2＋OH－===HCO，C错误；D.N为阳极，阳极的电极反应式为－2e－===＋2H＋，D正确。] 7．太阳能驱动NO和CO2制备CO(NH2)2的装置如图。下列说法不正确的是(　　) A．阳极区电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．溶液中电流从a极流向b极 C．阳极区中补充SO可提高制备效率 D．理论上，每生成标准状况下44.8 L O2时，阴极区溶液质量增加22 g 解析：D　[A.由图示信息可知阳极区OH－转化为氧气，电极反应为：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，故A正确；B.a电极为阳极，b电极为阴极，电解池的外电路：是与电源连接的电路，阳极发生氧化反应，失去电子使得电子通过电源外电路到电解池的阴极，这是电子的移动方向，电流的方向与电子运动的方向相反，所以外电路的电流是从阴极流向阳极，电解池的内电路：就是溶液里的电流方向，是从阳极流向阴极，溶液中电流从a极流向b极，故B正确；C.SO水解可产生OH－，使阳极区溶液呈碱性，提高阳极区OH－的浓度，从而可提高制备效率，故C正确；D.标准状况下44.8 L O2为2 mol，生成2 mol氧气转移8 mol电子，阴极区电极式为：CO2＋2NO＋18H＋＋16e－===CO(NH2)2＋7H2O，阴极区增加的重量为二氧化碳和转移的氢离子质量，44×0.5＋8＝30 g，故D错误。] 8．二氧化碳的再利用是实现温室气体减排的重要途径之一、在稀H2SO4溶液中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．左侧电极上的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．一段时间后，阴极区溶液质量会减少 D．若阴极只生成0.15 mol CO和0.25 mol C2H4，则电路中转移电子的物质的量为3.3 mol 解析：C　[根据装置图可知，左侧为电解池阳极，发生氧化反应，电解质溶液为稀硫酸，电极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，右端为电解池阴极，发生还原反应。A.根据分析可知，左侧为电解池阳极，发生氧化反应，电极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A正确；B.由电荷守恒可知，氢离子由左侧向右侧迁移，故离子交换膜为阳离子交换膜，B正确；C.氢离子迁移进入阴极区，发生的电极反应式为：2H＋＋CO2＋2e－===CO＋H2O、2H＋＋CO2＋2e－===HCOOH、12H＋＋2CO2＋12e－===C2H4＋4H2O、8H＋＋CO2＋8e－===CH4＋2H2O，根据电极反应式，二氧化碳和氢离子的质量大于生成的气体CO、CH4、C2H4的总质量，一段时间后，阴极区溶液质量会增加，C错误；D.二氧化碳生成CO时，碳元素化合价从＋4价降低至＋2价，二氧化碳生成C2H4时，碳元素化合价从＋4价降低至－2价，若阴极只生成0.15 mol CO和0.25 mol C2H4，则电路中转移电子的物质的量：0.15 mol×2＋0.25 mol×2×6＝3.3 mol，D正确。] 9．空气中CO2资源的利用具有重要意义。某小组通过电解吸收了CO2的KOH溶液的实验，得到相应的有机产物的法拉第效率[法拉第效率＝×100%]随电解电压的变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A．适当地增大电解电压，可以增大甲烷的产量 B．当电解电压为U1 V时，电解过程中含碳还原产物的法拉第效率为0，此时阴极主要的还原产物为H2 C．阴极由HCO生成CH4的电极反应式为10HCO＋8e－===CH4↑＋9CO＋3H2O D．当电解电压为U2 V时，电解生成的C2H4和HCOO－的物质的量之比为3∶1 解析：D　[A.由图可知，适当地增大电解电压，可以增大甲烷的法拉第效率，即增大甲烷的产量，故A正确；B.当电解电压为U1 V时，电解过程中含碳还原产物的法拉第效率为0，此时溶液中的水电离产生的氢离子得到电子生成氢气，故B正确；C.阴极由HCO生成CH4的电极反应式为10HCO＋8e－===CH4↑＋9CO＋3H2O，故C正确；D.当电解电压为U2 V时，电解过程中还原产物C2H4的法拉第效率为24%，还原产物HCOO－的法拉第效率为8%，电解过程中每生成1 mol C2H4转移12 mol电子，每生成1 mol HCOO－转移2 mol电子，故电解生成的C2H4和HCOO－的物质的量之比为∶＝1∶2，故D错误。] 10．以丙烯腈(CH2===CHCN)为原料，利用电解原理合成己二腈[CN(CH2)4CN]，可减少氮氧化物的排放，其总反应为：4CH2===CHCN＋2H2O―→2NC(CH2)4CN＋O2↑，电解过程会产生丙腈(C2H3CN)等副产物(已知：电流效率＝×100%)。下列说法正确的是(　　) A．电子的流向为电源b极→Pb电极→电解质溶液→PbO2­Ag2O电极→电源a极 B．Pb电极主要发生的电极反应式为：2CH2===CHCN＋2e－＋2H＋===CN(CH2)4CN C．工作一段时间后，PbO2­Ag2O电极附近pH增大 D．若PbO2­Ag2O电极产生33.6 L(标准状况)气体，Pb电极区生成了2.5 mol己二腈[CN(CH2)4CN]，则电流效率高于90% 解析：B　[A.电子不能在电解质溶液中传递，故A错误；B.CH2===CHCN在Pb极得电子生成NC(CH2)4CN，电极方程式为：2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－===NC(CH2)4CN，故B正确；C.PbO2为阳极，H2O在阳极失去电子得到O2，电极方程式为：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，pH减小，故C错误；D.阳极产生33.6 L(标准状况)O2，物质的量为1.5 mol，转移6 mol电子，Pb电极区生成了2.5 mol己二腈[CN(CH2)4CN]，得到5 mol电子，则电流效率＝×100%≈83.3%，故D错误。] 11．一种光电反应制备环氧化合物的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．Br－在M极发生氧化反应 B．可利用该原理由1­丁烯制 C．工作一段时间后溶液中Br－浓度基本不变 D．当有1 mol H2生成时，理论上外电路转移2 mol电子 解析：C　[A.M极上Br－转化为Br2，电极反应式为2Br－－2e－===Br2，A正确；B.若图中R为乙基，则为1­丁烯制的转化，B正确；C.该装置工作一段时间后，水被消耗，溶液中Br－浓度发生变化，C错误；D.N极发生反应2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，当有1 mol H2生成时，理论上外电路转移2 mol电子，D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $$