2025届高三化学二轮复习 选择题专练11：电解原理的多方面应用

电解原理的多方面应用 1.(2024·吉林高三模拟)环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如图，一定条件下，反应物按一定流速通过该装置。 已知：电解效率η(B)=×100%。 下列说法正确的是(　　) A.电极1应与电源正极相连，离子交换膜应为阴离子交换膜 B.若η(EO)=100%，则溶液c的溶质为KCl C.不考虑各项损失，理论上生成2 g气体A，可得到产品EO 88 g D.每生成1 mol EO，理论上电路中转移电子数为NA 2.(2024·东北三省高三下学期三校二模联考)我国科学家设计的间接电化学氧化法可同时去除烟气中的SO2和NO2，原理如图。下列说法不正确的是(　　) A.H+通过质子交换膜向n电极移动 B.NO2发生的反应：NO2+Ce4++H2O===+Ce3++2H+ C.n电极的电极反应式：2H++2e-===H2↑ D.若产生22.4 L H2(标准状况下)，则气⁃液吸收柱中处理了64 g SO2 3.(2024·贵阳高三下学期适应性测试)双极膜是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成的，其内层为水层，装置工作时水层中的H2O解离成H+和OH-，分别向两侧发生迁移。CO2电化学还原法制备甲醇的电解原理如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是(　　) A.电极A是电源的负极 B.OH-穿过b膜进入右室溶液 C.催化电极的电极反应：CO2-6e-+6H+===CH3OH+H2O D.当催化电极生成64 g甲醇时，左侧电极室质量增加108 g 4.(2024·贵州省六校联盟高三联考)实验室模拟工业上用“双极室成对电解法”，生产乙醛酸(HOOC—CHO)，原理如图所示，该装置中M、N均为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸。下列说法正确的是(　　) A.以铅酸蓄电池作为直流电源进行电解，M极接Pb电极 B.阴极区溶液pH下降 C.N电极上的电极反应式：HOOC—COOH+2e-+2H+===HOOC—CHO+H2O D.若有2 mol H+通过质子交换膜并完全参与反应，则电解生成的乙醛酸为1 mol 5.(2024·福建省名校联盟全国优质校高三大联考)光伏电池驱动的甲醛废水转化装置及MnO2的晶胞结构如图。下列说法不正确的是(　　) A.阴极发生的总电极反应式为2CO2+12e-+12H+===C2H4+4H2O B.每生成11.2 L(标准状况下)C2H4时，阳极生成CO2的数目为3NA C.晶胞中灰球为Mn原子 D.晶胞中灰球处于白球构成的八面体空隙中 6.(2024·北京市西城区高三统一测试)双极膜可用于电解葡萄糖(C6H12O6)溶液同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7)。电解原理示意如图(忽略副反应)。已知：在电场作用下，双极膜可将水解离，在两侧分别得到H+和OH-。 注：R为—C5H11O5。 下列说法不正确的是(　　) A.右侧的电极与电源的正极相连 B.阴极的电极反应：C6H12O6+2e-+2H+===C6H14O6 C.一段时间后，阳极室的pH增大 D.每生成1 mol山梨醇，理论上同时可生成1 mol葡萄糖酸 7.(2024·北京市丰台区高三综合练习)用电解法从含MnSO4废水中提取Mn和H2SO4的原理如图所示，阴极室中加入适量(NH4)2SO4。 已知：ⅰ.电解时，适当减慢反应速率，有利于得到致密的金属锰。 ⅱ.电解效率η(B)=×100%。 下列说法不正确的是(　　) A.阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+ B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.阴极室产生的NH3可与Mn2+形成配合物，c(Mn2+)降低，利于形成致密的金属锰 D.若η(Mn)=80%，当析出1 mol Mn时，产生O2的体积为8.96 L(标准状况) 8.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.CO2在M极被还原 C.溶液中Q的物质的量保持不变 D.N极上的反应为-2e-===+2H+ 9.(2024·安徽淮北市高三第一次质量检测)利用废旧锂电池中LiMn2O4制备MnO2的装置如图所示，下列说法错误的是(　　) A.电极A为阴极 B.电极B发生的反应为Mn2+-2e-+2H2O===MnO2↓+4H+ C.LiMn2O4中的Mn元素转移到了MnO2中 D.Mn2+和H+的迁移方向相同 10.(2024·安徽黄山高三模拟)一种用3⁃氯丙烯()电解合成环氧氯丙烷()的装置如图所示。该装置无需使用隔膜，且绿色高效，图中X为Cl或Br，工作时X-和OH-同时且等量放电。下列说法错误的是(　　) A.电解一段时间后，装置中OH-物质的量不变 B.每转移2 mol e-，生成1 mol环氧氯丙烷 C.若X为Br，也可电解制得环氧氯丙烷 D.该装置工作时不需要补充X- 11.(2024·湖南邵阳市高三模拟)ClO2是一种高效、安全的消毒用品。某电解法制备ClO2的装置如图，有关说法错误的是(　　) A.与a相连的电极上发生氧化反应 B.电解过程中转移2 mol电子时，有2 mol Cl-通过离子交换膜进入阳极区 C.整个生产过程中，理论上得到两种气体产物ClO2和H2的体积比为1∶2 D.“二氧化氯发生器”中生成的X溶液的主要溶质为NaCl和NaOH 12.(2024·辽宁鞍山市高三第二次质量监测)工业上通过电解NaCl⁃CaCl2共熔物制取金属Na的装置如图所示，已知在电解过程中会产生一定量的金属Ca，下列说法错误的是(　　) A.b电极为阳极 B.添加CaCl2的目的之一是降低电解质体系的熔点 C.阴极反应：Na++e-===Na；Ca2++2e-===Ca D.为防止生成的Na与Cl2接触，阴、阳两极之间应用钢板隔开 答案精析 1.B　[电极1电解氯化钾溶液产生氯气，氯气与水反应得次氯酸，乙烯与次氯酸反应，故电极1为阳极，应与电源正极相连，如果离子交换膜为阴离子交换膜，电极2电解水产生的氢氧根离子进入电极室1会影响次氯酸生成，故应是电极室1中钾离子进入电极室2，离子交换膜为阳离子交换膜，A错误；若η(EO)=100%，则HOCH2CH2Cl与溶液b中的KOH恰好反应：HOCH2CH2Cl+KOH===KCl+H2O+，则溶液c的溶质为KCl，B正确；气体A是阴极产生的氢气，2 g气体A即1 mol，转移电子2 mol，对应电极1产生氯气1 mol，生成HOCH2CH2Cl的物质的量为1 mol，则产品EO也为1 mol，质量为44 g，C错误；每生成1 mol EO，需要1 mol氯气，理论上电路中转移电子数为2NA，D错误。] 2.D　[m为阳极，H+通过质子交换膜向阴极(n电极)移动，故A正确；NO2被Ce4+氧化为，离子方程式为NO2+Ce4++H2O===+Ce3++2H+，故B正确；n极电极反应式为2H++2e-===H2↑，若产生22.4 L H2(标准状况下)，转移电子2 mol，SO2被Ce4+氧化为，反应的离子方程式为SO2+2Ce4++2H2O===S+2Ce3++4H+，当转移2 mol电子时，消耗1 mol SO2，质量为64 g，但实际上SO2、NO2同时与Ce4+反应，因此处理的SO2小于64 g，故C正确、D错误。] 3.D　[由图可知，左侧电极-2价氧失去电子发生氧化反应，为电解池的阳极，右侧电极二氧化碳得到电子发生还原反应，为电解池的阴极，以此解题。右侧电极为阴极，左侧电极为阳极，在电解池中阴离子向阳极移动，则OH-穿过a膜进入左室溶液，B错误；催化电极为阴极，电极反应为CO2+6e-+6H+===CH3OH+H2O，64 g甲醇的物质的量为2 mol，此时转移12 mol电子，左侧电极有如下对应关系：O2~4e-~4OH-~Δm(36)，则当转移12 mol电子时，左侧电极室质量增加×36 g=108 g，C错误，D正确。] 4.C　[该装置M为阳极、N为阴极，铅酸蓄电池中Pb电极为负极，以铅酸蓄电池作为直流电源进行电解，N极接Pb电极，故A错误；N为阴极，阴极发生反应HOOC—COOH+2e-+2H+===HOOC—CHO+H2O，消耗氢离子，阴极区溶液pH升高，故B错误、C正确；M为阳极，阳极反应式为OHC—CHO-2e-+H2O===HOOC—CHO+2H+，N为阴极，电极反应式为HOOC—COOH+2e-+2H+===HOOC—CHO+H2O，若有2 mol H+通过质子交换膜并完全参与反应，阴极、阳极各生成1 mol乙醛酸，则电解生成的乙醛酸为2 mol，故D错误。] 5.B　[由图可知，右侧电极上二氧化碳转化为CO，CO最终转化为乙烯，C元素化合价降低，发生还原反应，则右侧电极为阴极，左侧电极为阳极，阳极甲醛失电子生成HCOOH，HCOOH继续失电子生成二氧化碳，据此分析解答。由上述分析可知阴极发生的总电极反应式为2CO2+12e-+12H+===C2H4+4H2O，故A正确；晶胞中灰球位于顶角和体心，个数为8×+1=2，白球位于面上和体内，个数为4×+2=4，结合MnO2的化学式可知灰球为Mn，故C正确；以体心灰球为观察对象，可知其周围有4个白球位于面上，2个白球位于体内，灰球处于白球构成的八面体空隙中，故D正确。] 6.C　[左边电极葡萄糖被还原为山梨醇，为阴极，右边电极溴离子失电子被氧化为溴，为阳极，与电源正极相连，故A正确；左边电极为阴极，葡萄糖中的醛基被还原，电极反应式：C6H12O6+2e-+2H+===C6H14O6，故B正确；阳极室中还发生：H2O+Br2+RCHO===RCOOH+2H++2Br-，电解一段时间后，溶液pH减小，故C错误；制备山梨醇的反应为C6H12O6+2e-+2H+===C6H14O6，制备葡萄糖酸的总反应为C6H12O6-2e-+H2O===C6H12O7+2H+，根据得失电子守恒可知每生成1 mol山梨醇，理论上同时可生成1 mol葡萄糖酸，故D正确。] 7.D　[根据图示，阳极放出氧气，阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+，故A正确；电解过程中，阴极室硫酸根离子移向阳极室生成硫酸，所以离子交换膜为阴离子交换膜，故B正确；电解时，适当减慢反应速率，有利于得到致密的金属锰，阴极室产生的NH3可与Mn2+形成配合物，c(Mn2+)降低，有利于形成致密的金属锰，故C正确；若η(Mn)=80%，当析出1 mol Mn时，转移电子=2.5 mol，阳极发生反应：2H2O-4e-===O2↑+4H+，产生O2的体积为×22.4 L·mol-1=14 L，故D错误。] 8.B　[结合该电解池图示中的信息可知，M极发生的是由转化为的反应，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电极为电源负极，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。由阴极的电极反应式可知整个过程CO2并未被还原，CO2在M极上发生的反应为CO2+OH-===，B错误；结合阴极和阳极的电极反应式可知，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，C、D正确。] 9.C　[由图可知，该装置为电解池，电极A与直流电源负极相连为阴极，酸性条件下，LiMn2O4在阴极得到电子发生还原反应生成锰离子，电极反应式为LiMn2O4+3e-+8H+===Li++2Mn2++4H2O，电极B为阳极，锰离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰，电极反应式为2H2O+Mn2+-2e-===MnO2+4H+，则电解的总反应方程式为2LiMn2O4+4H+2Li++Mn2++3MnO2+2H2O。由上述电解的总反应方程式知LiMn2O4中的Mn元素转移到了MnO2和Mn2+中，故C错误；电解池中阳离子移向阴极，Mn2+和H+的迁移方向相同，都向阴极移动，故D正确。] 10.A　[由图可知，右电极上H2O被还原生成H2，即右电极作阴极，则左电极作阳极，阳极上X-和OH-同时且等量放电：X--e-===X·、OH--e-===·OH；由装置原理图可知，每生成1个环氧氯丙烷，阳极上消耗1个OH-，阴极上生成2个OH-，反应消耗1个，还剩1个OH-，则电解一段时间后，装置中OH-的物质的量增大，A错误；由装置原理图可知，阳极上X-和OH-各失去1个电子，即转移2个电子，就生成1个环氧氯丙烷，则每转移2 mol e-，生成1 mol环氧氯丙烷，B正确；由装置原理图可知，X为Cl或Br，电解制备产物均为环氧氯丙烷，C正确；由装置原理图可知，每生成1个环氧氯丙烷，阳极上先消耗1个X-，最终生成环氧氯丙烷时又释放1个X-，即X-为可循环离子，则该装置工作时无需补充X-，D正确。] 11.C　[图中右室生成H2，发生还原反应，b连接电解池的阴极，b为电源负极，则a连接电解池的阳极，发生氧化反应，故A正确；电解池中阴离子向阳极移动，则电解过程中转移2 mol电子时，有2 mol Cl-通过离子交换膜进入阳极区，故B正确；阴极反应式为2H++2e-===H2↑，阳极反应式为+3Cl--6e-===NCl3+4H+，每转移6个电子，生成1个NCl3，3个H2，二氧化氯发生器中发生反应的化学方程式为NCl3+6NaClO2+3H2O===6ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH，每转移6个电子，生成6个ClO2，则整个生产过程中，理论上得到两种气体产物ClO2和H2的物质的量比为2∶1，故C错误、D正确。] 12.D　[依据图示可知，b电极出口有Cl2，故b为阳极，电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑，则a为阴极，电极反应为Na++e-===Na。添加CaCl2的目的是降低电解质熔点，节省能源，同时减少单质钠的挥发；增大密度，使得被还原出的密度较低的液态钠单质能漂浮在混合盐之上，易于分离得到产物，B正确；电解过程中会产生一定量的金属Ca，说明部分钙离子会在阴极放电，C正确；为了防止生成的Na与Cl2接触，阴、阳两极应该用离子交换膜，以保持两极区电解质的电中性，不能使用钢板，D错误。] 学科网（北京）股份有限公司 $$