课下巩固检测练18 电解原理的分析与应用-【正禾一本通】2025年高考化学高三二轮专题复习高效讲义（新教材，双选版）

[课下巩固检测练(十八)]　电解原理的分析与应用 __________________________________________________________________ (每小题5分) 1．双极膜是一种离子交换复合膜，在直流电场作用下能将中间层的水分子解离成H＋和OH－，并分别向两极迁移。用双极膜电解制备金属钴，工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．电极a接电源的正极 B．电解过程中溶液中的透过阴离子交换膜向左移动 C．当电路中转移2 mol电子时，阳极产生22.4 L H2(标准状况) D．电解池工作时，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小 解析：选C。电解池中阳离子向阴极移动，则电极b是阴极，电极a是阳极，电极a接电源的正极，故A正确；电解池中阴离子向阳极移动，电解过程中溶液中的透过阴离子交换膜向左移动，故B正确；当电路中转移2 mol电子时，阳极氢氧根离子失电子生成0.5 mol O2，故C错误；电解池工作时，通过阴离子交换膜向左移动与氢离子结合生成硫酸，阴离子交换膜与双极膜之间的溶液的pH减小，故D正确。 2．(2024·山西晋中模拟)工业上用电解乙烯的方法制取环氧乙烷()，中间隔膜为阴离子交换膜，电极B上生成环氧乙烷，电解质溶液均为食盐水，其电解工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．电极A为阳极 B．左侧电解池电解一段时间后溶液的pH降低 C．电极B发生的电极反应只有2ClCH2CH2OH＋2e－===2＋H2↑＋2Cl－ D．乙烯生成ClCH2CH2OH的反应类型为加成反应 解析：选C。由图示可知电极A上，氯离子失电子生成HClO，则电极A为阳极，电极B为阴极，电极B上发生反应2ClCH2CH2OH＋2e－===2＋H2↑＋2Cl－，A正确；左侧电极发生反应：Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋，溶液pH降低，B正确；电极B上还可能发生2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C错误；乙烯与HClO反应生成ClCH2CH2OH，该反应属于加成反应，D正确。 3．(2024·江西九江模拟)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N2＋6e－＋6H＋===2NH3 D．4.48 L H2发生氧化反应时转移0.4 mol电子 解析：选C。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； 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； M极上N2发生还原反应生成NH3，即反应式为N2＋6e－＋6H＋===2NH3，C正确；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。 4．(双选)(2024·北京三模)利用双极膜电解Na2SO4制备NaOH，捕集烟气中CO2，制备NaHCO3。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H2O解离，提供H＋和OH－。 下列说法正确的是(　　) A．阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ为阳离子交换膜 C．电路中转移2 mol电子时共产生4 mol NaOH D．该装置总反应的方程式为4H2O2H2↑＋O2↑＋2H＋＋2OH－ 解析：选AC。由图知，与电源负极相连的阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，与电源正极相连的阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，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为阴离子交换膜，双极膜处氢离子向左移动，氢氧根向右移动，钠离子通过阳离子交换膜向左移动，硫酸根通过阴离子交换膜向右移动，A正确、B错误；电解过程中有两处生成NaOH，由电子守恒，电路中转移2 mol电子时共产生4 mol NaOH，C正确；由阴极和阳极电解反应式得，该装置总反应的方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，D错误。 5．(2024·湖北高考)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为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·。下列说法错误的是(　　) A．电解一段时间后阳极区c(OH－)减小 B．理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离 C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O D．阴极区存在反应H2C2O4＋2H＋ ＋2e－===CHOCOOH＋H2O 解析：选B。根据题干信息可知，Cu电极所在的阳极区先后发生反应：HCHO＋OH－⥫⥬HOCH2O－、HOCH2O－＋OH－⥫⥬[OCH2O]2-＋H2O、[OCH2O]2-－e－===HCOO－＋H·，H·可转化为H2，则阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C正确；根据阳极总反应可知，每消耗4个OH－，电路中通过2e－，根据电荷守恒，双极膜中有2个OH－向阳极迁移，即阳极区c(OH－)减小，A正确；由题给信息知，阴极总反应物为H2C2O4、NH2OH，总产物为H3N＋CH2COOH，电极反应式为H2C2O4＋NH2OH＋6e－＋7H＋===H3N＋CH2COOH＋3H2O，每生成1 mol H3N＋CH2COOH，电路中通过6 mol e－，双极膜中需有6 mol H2O解离出6 mol H＋向阴极迁移，B错误；双极膜中H2O解离出H＋向阴极移动，因此H2C2O4在阴极Pb电极上转化为OHCCOOH的反应为H2C2O4＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O，D正确。 6．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/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 解析：选C。惰性电极2上Br－被氧化为Br2，惰性电极2为阳极，故A正确；总反应为2H2O，/循环反应，反应前后/数量不变，故B正确；总反应为氧气把二丁基­N­羟基胺氧化为硝酮，1 mol二丁基­N­羟基胺失去2 mol H原子生成1 mol硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1 mol氧气，可得到2 mol硝酮，故C错误；外电路通过1 mol电子，生成0.5 mol H2O2，H2O2最终生成水，根据氧原子守恒，可得到1 mol水，故D正确。 7．(2024·广西等级考适应性测试)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．向b电极移动 B．a电极的电极反应式为 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 解析：选D。如图可知，a电极和CO2得电子，发生还原反应，a为阴极，则b为阳极发生氧化反应，水放电生成O2和H＋。电解池阳极吸引阴离子，向b电极移动，A正确；b为阳极发生氧化反应，水放电生成O2和H＋，C正确；b电极为阳极，Pt用Cu代替后，Cu放电生成Cu2+，D错误。 8．(2024·广东三模)库仑测硫仪可测定烟气中SO2的含量，其原理如下图。检测前，电解质溶液中保持定值，电解池不工作。将a L含SO2、O2、N2的待测气体通入电解池后，SO2溶解并将I－3还原，测硫仪便立即进行电解直到回到原定值。已知：电路中转移1 mol e－时所消耗的电量为f库仑。下列说法正确的是(　　) A．电解时，M接电源的负极 B．检测前后，电解池内溶液的pH保持不变 C．电解消耗的电量为b库仑，待测气体中SO2的含量为g·L-1 D．若待测气体中O2能将部分I－氧化为，测定结果会偏高 解析：选C。由于通入SO2气体以后可以把还原，当打破I－和平衡以后，测硫仪便立即进行电解，将I－氧化为(失去电子)，故与M极相连的Pt为阳极，与N极相连的Pt为阴极，所以M极接电源正极，A错误；通入混合气体后，发生反应SO2＋＋2H2O===3I－＋＋4H＋，产生H＋，电解时，要消耗H＋产生氢气，pH要发生变化，B错误；根据反应过程关系：SO2～～～2e－，电解消耗电量为b库仑，设SO2的含量为x mol，＝，解得x＝ mol，＝(g/L)，C正确；若待测气体中O2能将部分I－氧化为，则测硫仪氧化的I－的量减少，电解消耗的电荷量减少，测定结果偏低，D错误。 9．(双选)(2024·安徽六安模拟)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(e－)和空穴(h＋)，下列有关说法正确的是(　　) A．光催化装置中溶液的c(H＋)减小 B．整套装置转移0.2 mol e－，光催化装置生成2.24 L气体 C．电催化装置阳极电极反应式：4OH－＋4h＋===2H2O＋O2↑ D．离子交换膜为阴离子交换膜 解析：选AC。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，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，氢氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和水，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。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正确；未指明气体是否处于标准状况，不能用Vm＝22.4 L/mol计算，B错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$