主题8 高频考点2 电解原理-【金版教程】2025年高考化学大二轮专题复习冲刺方案全书Word（不定项版）

大二轮专题复习冲刺方案　化学 电解原理 [典例1]　(2024·山东卷)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．电极a连接电源负极 B．加入Y的目的是补充NaBr C．电解总反应式为Br－＋3H2OBrO＋3H2↑ D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br－)＝3∶2 答案：B 解析：电极b上Br－发生失电子的氧化反应转化成BrO，电极b为阳极，电极反应为Br－－6e－＋3H2O===BrO＋6H＋；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H＋＋6e－===3H2↑；电解总反应式为Br－＋3H2OBrO＋3H2↑；催化循环阶段BrO被还原成Br－循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。根据分析电解过程中消耗H2O和Br－，而催化阶段BrO被还原成Br－循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B错误。 [典例2]　(2023·北京卷)回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。 下列说法不正确的是(　　) A．废气中SO2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HCO的水解程度大于HCO的电离程度 C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2 D．装置b中的总反应为SO＋CO2＋H2OHCOOH＋SO 答案：C 解析： 装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，CO2与NaHCO3溶液不反应。 1．电解池的工作原理 2．电极反应式的书写 (1)根据各元素化合价变化，找出电子得失的数目。 (2)根据两极反应原理 阴极：＋ne－，元素化合价降低，发生还原反应。 放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋。 阳极：－ne－，元素化合价升高，发生氧化反应。 放电顺序：活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－。 (3)电解质：注意两极产物能否与电解质继续反应。 (4)遵循离子方程式的书写原则 ①拆写 ②守恒 3．电解计算破题“3方法” 1．(2024·贵阳市高三摸底)电解催化CO2还原为乙烯能缓解碳排放引发的温室效应，还将成为获得重要化工原料的补充形式，原理如图所示(a、b均为惰性电极)。下列说法正确的是(　　) A．B为电源负极 B．H＋从左边透过阳离子交换膜到右边 C．电解一段时间后，阳极区溶液的c(OH－)增大 D．阴极反应为2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O 答案：D 解析：二氧化碳得电子生成乙烯，发生还原反应，所以a为阴极，b为阳极，则B为电源正极，A错误；电解池中阳离子从阳极向阴极移动，故H＋从右边向左边移动，B错误；由题图知，阳极发生反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阳极区溶液中c(OH－)减小，C错误。 2．(2024·南京六校高三联合调研)电催化还原CO2制备高附加值化学品是实现碳中和的有效方法之一。一种采用金属有机框架(MOF)催化剂电催化还原CO2为CO的装置原理如图所示。下列有关叙述正确的是(　　) A．装置图中外电路箭头方向表示电流的方向 B．电极b的电极反应式为CO2－2e－＋2H＋===CO＋H2O C．电极a上生成1 mol O2时，理论上可还原标准状况下44.8 L CO2 D．选用合适的催化剂，该装置也无法将CO2转化为CH4、CH3OH等 答案：C 解析：由题图可知a极发生失电子的氧化反应，则外电路箭头方向表示电子流动的方向，A错误；电极b为阴极，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，B错误；由a电极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋可知，生成1 mol O2转移4 mol电子，理论上可还原2 mol即标准状况下44.8 L CO2，C正确；b极发生还原反应，则选用合适的催化剂，该装置可将CO2转化为CH4、CH3OH等，D错误。 专题作业 [三年真题集训] 1．(2024·广东卷)一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是(　　) A．阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ B．阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高 C．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室溶液减少213 g D．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g 答案：C 解析：根据题意可知，此氯碱工艺的电解池可用于湿法冶铁，则右侧电极为阳极，Cl－放电产生氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑；左侧电极为阴极，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－；Na＋由阳极向阴极移动。由分析可知，理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，产生3 mol Cl2，同时有6 mol Na＋由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少3×71 g＋6×23 g＝351 g，C错误。 2．(2024·甘肃卷)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B．电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－===2O2－ C．工作时O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2 D．理论上电源提供2 mol e－能分解1 mol H2O 答案：B 解析：多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O＋4e－===2H2↑＋2O2－；多孔电极2上O2－发生失电子的氧化反应，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2－－4e－===O2↑，B错误。 3．(2024·湖南卷)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电解时，OH－向Ni电极移动 B．生成C6N的电极反应：2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6N＋8H2O C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16 答案：B 解析：由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，发生还原反应，作阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；Pt电极C3N8H4失去电子生成C6N，作阳极，电极反应为2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6N＋8H2O，同时，Pt电极还伴随少量O2生成，电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。由分析可知，Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即OH－向Pt电极移动，A错误；由分析可知，阳极主要反应为2C3N8H4－4e－＋8OH－===C6N＋8H2O，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应主要为2C3N8H4＋4OH－===C6N＋4H2O＋2H2↑，反应消耗OH－，生成H2O，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误；根据电解总反应：2C3N8H4＋4OH－===C6N＋4H2O＋2H2↑可知，每生成1 mol H2，生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极还伴随少量O2生成，发生电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，则生成1 mol H2时生成的K4C6N16小于0.5 mol，D错误。 4．(2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2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2 mol e－生成4 g H2 C．电解后海水pH下降 D．阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋ 答案：D 解析：由题图可知，钛箔电极上有H2生成，H2O得电子发生还原反应，则b为电源负极，a为电源正极，a端电势高于b端电势，A错误；钛箔电极上每生成1 mol H2(即2 g)转移2 mol电子，B错误；阳极发生反应：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，阴极发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，结合两极反应可知电解后海水中pH升高，C错误，D正确。 5．(2023·浙江1月选考)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，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：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：由题图知，石墨电极为阳极，阳极反应：C－2e－＋O2－===CO↑，A错误；该电解池的电解质为熔融盐，不存在H＋，电极A的电极反应：TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－，B错误；根据阳极上生成CO知，石墨优先于Cl－参与反应，C正确；石墨电极为阳极，阴离子O2－向石墨电极移动，D错误。 6．(2023·广东卷)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K1，一段时间后(　　) A．U型管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2 B．a处布条褪色，说明Cl2具有漂白性 C．b处出现蓝色，说明还原性：Cl－>I－ D．断开K1，立刻闭合K2，电流表发生偏转 答案：D 解析：闭合K1，形成电解池，电解饱和食盐水，左侧为阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，右侧为阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。根据分析，U型管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A错误；左侧生成氯气，氯气遇到水生成的HClO具有漂白性，使a处布条褪色，B错误；b处出现蓝色，发生Cl2＋2KI===I2＋2KCl，说明还原性：I－>Cl－，C错误。 7．(2022·海南高考)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。下列有关说法正确的是(　　) A．在b电极上，N2被还原 B．金属Ag可作为a电极的材料 C．改变工作电源电压，反应速率不变 D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少 答案：A 解析：由装置图可知，N2在b电极转化为NH3，N元素的化合价降低，得电子发生还原反应，因此b电极为阴极，电极反应式为N2＋3H2O＋6e－===2NH3＋3O2－，a电极为阳极，电极反应式为2O2－－4e－===O2；由分析可知A正确；a电极为阳极，若金属Ag作a电极的材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，反应速率会发生改变，C错误；电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不会改变，D错误。 8．(2022·重庆高考)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．消耗1 mol氧气，可得到1 mol硝酮 D．外电路通过1 mol电子，可得到1 mol水 答案：C 解析：阳极区反应为2Br－－2e－===Br2、Br2＋ 2HBr；阴极区反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O2、H2O2＋WO===H2O＋WO，＋WO＋H2O；制备硝酮的总反应为＋2H2O。惰性电极2上Br－转化为Br2，发生氧化反应，为阳极，A正确；由总反应可知，反应前后WO/WO数量不变，B正确；根据总反应知，消耗1 mol氧气，可得到2 mol硝酮，C错误；根据阴极区反应知，外电路通过1 mol电子，可得到1 mol水，D正确。 [一年模拟演练] ※每小题有1个或2个选项符合题意 9．(2024·最新模拟)利用电化学原理治理硝酸盐污水中的NO(如图所示)。下列说法不正确的是(　　) A．直流电源电极：A为正极，B为负极 B．电解过程，溶液中质子从Pt电极向Ag­Pt电极移动 C．在阳极发生的电极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ D．当转移2 mol电子时，阴极室质量减少5.6 g 答案：D 解析：根据题图知，硝酸根离子得电子发生还原反应生成N2，则Ag­Pt电极为阴极，Pt电极为阳极。连接阳极Pt电极的A为电源正极，B为电源负极，A正确；电解质溶液中质子向阴极移动，所以电解过程中质子从Pt电极向Ag­Pt电极移动，B正确；阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当转移2 mol电子时，产生2 mol H＋进入阴极室，阴极电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，当转移2 mol电子时，阴极室中放出0.2 mol N2(质量为5.6 g)，同时有2 mol H＋(质量为2 g)进入，因此，阴极室质量减少3.6 g，C正确，D错误。 10．(2024·最新模拟)利用下图的电化学装置，可实现对CO2的固定。下列说法错误的是(　　) A．ClO向a电极移动 B．a电极的电极反应式为＋CO2＋2e－===＋F－ C．电解过程中有H＋生成 D．b电极的Pt用Cu代替后总反应不变 答案：AD 解析：由题图可知，a电极和CO2得电子，发生还原反应，为阴极，则b为阳极，发生氧化反应，电解池中ClO向阳极即b电极移动，故A错误；a电极和CO2得电子，电极反应式为＋CO2＋2e－===＋F－，故B正确；b为阳极，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故C正确；b电极为阳极，Pt用Cu代替后，Cu失去电子生成Cu2＋，故D错误。 11．(2024·最新模拟)ClO2是国家卫健委专家推荐的高效、安全的消毒用品。某电解法制备ClO2的装置如图，下列有关说法正确的是(　　) A．离子交换膜为阳离子交换膜 B．生成NCl3和H2的物质的量之比为3∶1 C．发生器中生成的X溶液的主要溶质为NaCl和NaOH D．a电极为电源的正极 答案：CD 解析：装置图右侧b极产生氢气，说明发生还原反应，b连接的电极为阴极，b为电源负极，则a连接的电极为阳极。NH4Cl在阳极失电子生成NCl3，NCl3和NaClO2溶液在二氧化氯发生器中发生反应生成ClO2。由以上分析知b连接的电极为阴极，则a连接的电极为阳极，溶液中的Cl－通过离子交换膜移向左侧，则离子交换膜为阴离子交换膜，A错误，D正确；电解池总反应为NH＋2H＋＋3Cl－NCl3＋3H2↑，则生成NCl3与H2的物质的量之比为1∶3，B错误；NCl3与NaClO2溶液反应的化学方程式为NCl3＋6NaClO2＋3H2O===6ClO2↑＋NH3↑＋3NaCl＋3NaOH，则发生器中生成的X溶液的主要溶质为NaCl和NaOH，C正确。 12．(2024·最新模拟)高纯镓(Ga)是制备第三代半导体的一种中间体，其化学性质与铝相似。工业精炼镓的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．铂电极Ⅰ接直流电源正极 B．电解过程中OH－由右室移向左室 C．铂电极Ⅱ上发生反应：GaO＋2H2O＋3e－===Ga＋4OH－ D．导线中通过3 mol e－时，理论上生成高纯镓的质量等于70 g 答案：B 解析：铂电极Ⅰ上Ga失电子生成Ga3＋，发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，A正确；电解过程中OH－向阳极移动，由左室移向右室，B错误；铂电极Ⅱ上GaO得电子生成Ga，发生还原反应，电极反应式为GaO＋3e－＋2H2O===Ga＋4OH－，C正确；由电极反应GaO＋3e－＋2H2O===Ga＋4OH－可知，导线中通过3 mol e－时，理论上生成1 mol高纯镓，质量为70 g，D正确。 12 学科网（北京）股份有限公司 $$