专题四 选择题专攻2 电解原理的多方面应用-【步步高·大二轮专题复习】2025年高考化学复习讲义课件(广东专用)(课件PPT+word教案)

电解原理的多方面应用 专题四 选择题专攻2 盘点核心知识 01 1.电解池模型 3 2.对比掌握电解规律(阳极为惰性电极) 电解类型 电解质实例 溶液复原物质 电解水 NaOH、H2SO4或Na2SO4 水 电解电解质 HCl或CuCl2 原电解质 放氢生碱 NaCl HCl气体 放氧生酸 CuSO4或AgNO3 CuO或Ag2O 4 注意　电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2+完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2+完全放电之后，溶液中H+继续放电，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。 5 3.电解原理的基本应用 (1)电解饱和食盐水(氯碱工业) 阳极反应式： (氧化反应)。 阴极反应式： 　　　　　　　　　　　　。 总反应方程式：　　 　　　　　　　　　　　　　。 2Cl--2e-===Cl2↑ 2H2O+2e-===H2↑+2OH- 2NaCl+2H2O　　2NaOH+H2↑+Cl2↑ 6 (2)电解精炼铜 电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。 电解质溶液：含Cu2+的盐溶液。 阳极反应：Zn-2e-===Zn2+、Fe-2e-===Fe2+、Ni-2e-===Ni2+、Cu-2e-=== Cu2+。 阴极反应：Cu2++2e-===Cu。 阳极泥的形成：在电解过程中，活动性位于铜之后的银、金等杂质，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。 7 (3)电镀：如图为金属表面镀银的工作示意图。镀件作阴极，镀层金属银作阳极。电解质溶液是AgNO3等含镀层金属阳离子的盐溶液。 电极反应：阳极Ag-e-===Ag+；阴极Ag++e-===Ag。 特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。 8 4.金属的电化学腐蚀与防护 9 (1)牺牲阳极法 被保护的金属作原电池的正极(阴极)，活泼金属作原电池的负极(阳极)，阳极要定期更换。 10 (2)外加电流法 将被保护的金属与电源负极相连，作电解池的阴极，另一附加电极与电源正极相连，作电解池的阳极。 11 精练高考真题 02 考向一　金属的腐蚀与防护 1.(2024·广东，5)我国自主设计建造的浮式生产储油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 A.钢铁外壳为负极 B.镶嵌的锌块可永久使用 C.该法为外加电流法 D.锌发生反应：Zn-2e-===Zn2+ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 由于金属活动性Zn>Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，故A错误； Zn失去电子，发生氧化反应：Zn-2e-===Zn2+，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，故B错误、D正确； 该方法为牺牲阳极法，故C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2.(2022·广东，11)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3% NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是 A.加入AgNO3溶液产生沉淀 B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现 C.加入KSCN溶液无红色出现 D.加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，锌作原电池的负极，铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成。氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A不符合题意； 淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质生成，故B不符合题意； 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 KSCN溶液可检测铁离子的存在，上述过程中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，故C不符合题意； K3[Fe(CN)6]溶液是用于检测Fe2+的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，故D符合题意。 9 10 3.(2024·浙江6月选考，13)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图： 下列说法正确的是 A.图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生 　反应：O2+4e-+2H2O===4OH- C.图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高 　对钢闸门的防护效果 D.图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时， 　钢闸门、阳极均不发生化学反应 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，失去电子被氧化，图2为外加电流法，辅助阳极通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，A不正确； 图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H+放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生反应：O2+4e-+2H2O=== 4OH-，B正确； 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 图2为外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好，腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确； 图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe-2e-===Fe2+的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲或辅助阳极均发生了氧化反应，D不正确。 6 7 8 9 10 考向二　电解制备物质 4.(2024·广东，16)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图)，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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH-，右侧电极为阳极，溶液为饱和食盐水，Cl-放电产生氯气，电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑，中间为阳离子交换膜， Na+由阳极向阴极移动，A、B正确； 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，阴极室物质最多增加6×23 g=138 g，C错误、D正确。 9 10 5.(2023·广东，13)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形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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 根据题图分析，U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A错误； 左侧生成氯气，氯气遇水生成HClO，具有漂白性，B错误； b处出现蓝色，发生反应：Cl2+2KI===I2 +2KCl，说明还原性：I->Cl-，C错误； 断开K1，立刻闭合K2，此时构成氢氯燃料电池，形成电流，电流表发生偏转，D正确。 9 10 6.(2022·广东，10)以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中 A.阴极发生的反应为Mg-2e-===Mg2+ B.阴极上Al被氧化 C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥 D.阳极和阴极的质量变化相等 1 2 3 4 5 √ 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 该题中以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电子生成Al单质，从而实现Al的再生，A、B错误； 阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确； 因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据得失电子守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。 6 7 8 9 10 7.(2023·广东，16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A.电解总反应：KNO3+3H2O=== 　NH3·H2O+2O2↑+KOH B.每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处 　有9 mol的H2O解离 C.电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变 D.相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 1 2 3 4 5 √ 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 由大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极反应式为+8e-+9H+===NH3·H2O+2H2O， 电极b为阳极，电极反应式为4OH--4e-===O2↑+2H2O，电解总反应为KNO3+3H2O===NH3·H2O+2O2↑+KOH，故A正确； 每生成1 mol NH3·H2O，阴极得8 mol e-，同时双极膜处有8 mol H+进入阴极室，即有8 mol的H2O解离，故B错误； 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 电解过程中，阳极室每消耗4 mol OH-，同时有4 mol OH-通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确； 相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H+和OH-，可提高氨生成速率，故D正确。 9 10 8.(2021·广东，16)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是 A.工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大 B.生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g C.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变 D.电解总反应：2Co2++2H2O　 　2Co+O2↑+4H+ 1 2 3 4 5 √ 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 由题图分析可知，水放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误； 阴极生成1 mol钴，阳极有1 mol水放电，则 Ⅰ室溶液质量减少18 g，故B错误； 若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误； 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O　　 　　　2Co+O2↑+4H+，故D正确。 9 10 考向三　电解处理污染 9.(2024·贵州，11)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应：HC+H2O===HC+2H++2e-，HC+H2O===HC+H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。 下列说法错误的是 A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能 　→化学能 B.阴极反应式为O2+2H++2e-===H2O2 C.光阳极每消耗1 mol H2O，体系中生成2 mol H2O2 D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化 　性和还原性 1 2 3 4 5 √ 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 该装置利用光能提供能量转化为电能，在电解池中将电能转化为化学能，A正确； 由图可知，阴极上O2和H+得电子生成H2O2，电极反应式为O2+2H++2e-===H2O2，B正确； 光阳极上水失电子生成O2和H+，电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑，每消耗1 mol H2O，转移2 mol电子，由阴极反应式O2+2H++2e-===H2O2知，体系中生成1 mol H2O2，C错误； 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 由Mn(Ⅳ)和H2O2转化为Mn(Ⅱ)过程中，锰元素化合价降低，则H2O2中O元素化合价升高，H2O2表现还原性，由Mn(Ⅱ)转化为Mn(Ⅳ)时，锰元素化合价升高，则H2O2中O元素化合价降低，H2O2表现氧化性，D正确。 6 7 8 9 10 10.(2023·北京，5)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的 　水解程度大于的电离程度 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+CO2+H2O　　 HCOOH+ 1 2 3 4 5 √ 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 SO2是酸性氧化物，废气中SO2排放到大气中会形成硫酸型酸雨，故A正确； 装置a中溶液的溶质为NaHCO3，溶液显碱性，说明的水解程度大于其电离程度，故B正确； 装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，NaHCO3溶液不能吸收CO2，故C错误。 6 7 8 9 10 题型突破练 03 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C B D C A D D D 题号 9 10 11 　12 答案 C D C 　B 1.(2024·南粤名校高三联考)城镇的地下空间中常有金属管道运输系统和地铁铁轨等。当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置，下列说法不正确的是 A.钢铁上发生还原反应 B.若导线与Mg块连接，为牺牲阳极法 C.若外接电源，导线应连接外接电源的正极 D.导线与Zn块连接也可保护钢铁输水管 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 为防止钢铁输水管腐蚀，可通过牺牲阳极法或外加电流法对其保护，钢铁输水管作正极或阴极，发生还原反应，A正确； Mg、Zn为活泼金属，可作为牺牲阳极， 则将Mg或Zn与钢铁输水管相连是用牺牲阳极法保护钢铁输水管，B、D正确； 若导线连接电源正极，则钢铁输水管作阳极被氧化，C错误。 9 10 11 12 8 答案 2.(2024·佛山高三质量检测)某实验小组利用如图装置探究电化学法保护铁制品的原理。反应一段时间后，下列说法错误的是 A.装置A利用的是牺牲阳极法 B.取a处溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液， 　有蓝色沉淀 C.向c处滴加几滴酚酞溶液，变红 D.在d处上方放置湿润的淀粉⁃KI试纸，试纸变蓝 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 装置A中，锌的活泼性较强，作负极，电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，铁作正极，电极反应式为2H2O+4e-+O2===4OH-，在装置B中，C作阳极，电极反应式为 2Cl--2e-===Cl2↑，铁作阴极，电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑。在a处不会生成Fe2+，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不会产生蓝色沉淀，B错误； 在c处有OH-生成，加几滴酚酞溶液，变红，C正确； 在d处有Cl2生成，在上方放置湿润的淀粉⁃KI试纸，试纸变蓝，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 3.(2024·广州市天河区高三综合测试)航母山东舰采用模块制造再焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。下列分析正确的是 A.舰艇腐蚀是因为形成了电解池 B.图甲是海水环境下的腐蚀情况 C.腐蚀时负极反应为Fe-3e-===Fe3+ D.焊点附近可用锌块打“补丁”延缓腐蚀 √ 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 由图可知，该腐蚀过程是因为形成了原电池，Fe比Sn活泼，Fe作负极，电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，Sn作 正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，故A、C错误； 海水中含有电解质浓度大，腐蚀速度快，故乙为海水环境下的腐蚀情况，甲为淡水环境下的腐蚀情况，故B错误； 焊点附近用锌块打“补丁”，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe作正极被保护，可延缓腐蚀，故D正确。 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3的食盐水   放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈   1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 4.(2024·揭阳高三下学期二模)某同学进行以下实验： 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 下列说法正确的是 A.腐蚀过程中有H2生成 B.边缘处红色说明：Fe-3e-===Fe3+ C.反应后中心区域溶液的pH>7 D.反应过程中化学能完全转化为电能 √ 1 2 3 4 5 6 7 生铁片发生吸氧腐蚀，没有H2生成，电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，正极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，所以边缘处为红色，A、B错误； 生铁片发生吸氧腐蚀，反应后中心区域溶液呈碱性，pH>7，C正确； 吸氧腐蚀放热，化学能不能完全转化为电能，D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 5.(2024·江门高三模拟)高氯酸(HClO4)是制备导弹和火箭的固体推进剂高氯酸铵(NH4ClO4)的原料之一，如图为一种惰性电极电解高纯次氯酸制备高氯酸的模拟装置。下列有关说法不正确的是 A.b为电源的正极 B.电极M处发生氧化反应 C.H+从左到右穿过质子交换膜 D.电极N的电极反应式：2H++2e-===H2↑ √ 1 2 3 4 5 6 7 M极次氯酸失去电子发生氧化反应得到高氯酸，M为阳极、N为阴极，a为正极、b为负极，A错误、B正确； 电解池中阳离子向阴极迁移，故H+从左到右穿过质子交换膜，C正确； N为阴极，电极反应式：2H++2e-===H2↑，D正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 6.(2024·汕头高三二模)资源再利用有利于保护生态，某实验小组研究电催化CO2和含氮废水()在常温常压下合成尿素，即向一定浓度的KNO3溶液中通入CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。下列有关说法错误的是 A.离子交换膜为质子交换膜 B.电极b发生氧化反应，为电解池的阳极 C.每消耗44 g CO2，理论上可在b处得到4 mol O2 D.电极a的电极反应式为2N+CO2-16e-+18H+ 　===CO(NH2)2+7H2O √ 1 2 3 4 5 6 7 根据装置图可知，该离子交换膜只允许氢离子通过，为质子交换膜，A正确； 从图中可知，a电极上端通入CO2，H+移动到a电极参与反应，硝酸根离子转化为CO(NH2)2， 其电极反应式为2N+CO2+16e-+18H+===CO(NH2)2+7H2O，D错误； 44 g CO2物质的量为1 mol，当电极a区消耗1 mol CO2时，转移16 mol电子，电极b生成4 mol O2，C正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 7.(2024·大湾区普通高中高三联合模拟)利用双极膜电解含有的溶液，使HC转化成碳燃料，实现了CO2还原流动。电解池如图所示，双极膜中水电离的H+和OH-在电场作用下可以向两极迁移。下列说法不正确的是 A.银网电极与电源负极相连 B.双极膜b侧应该用质子交换膜 C.阴极电极反应为HC+2e-+3H+===CO↑ 　+2H2O D.双极膜中有0.1 mol H2O电离，则阳极附近理论上产生0.05 mol O2 √ 1 2 3 4 5 6 7 根据示意图，右侧HC生成CO，发生还原反应，为阴极区，即Ag网为阴极，与电源的负极相连，阴极的反应式为HC+2e-+3H+===CO↑+2H2O；Ni网为阳极，电极反应式为4OH--4e-===O2↑+2H2O，双极膜 中H+向右侧移动，即b侧为质子交换膜，OH-向左侧移动，a侧为阴离子交换膜。根据阳极反应式，产生0.05 mol O2会消耗0.2 mol OH-，双极膜中有0.2 mol H2O电离，故D错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 8.(2024·广州高三下学期二模)一种金属钠电极配合运用钠离子及氯离子交换膜设计的氧化还原液流装置能够实现海水的淡化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A.a为电源负极 B.N为氯离子交换膜，M为钠离子交换膜 C.充电时，总反应式为Na+　 　Na+ 　+ D.放电时，每转移2 mol电子，理论上Ⅱ池溶液质量增加117 g √ 1 2 3 4 5 6 7 由图知，[Fe(CN)6]4-移向左侧电极，失电子得到[Fe(CN)6]3-，所以左侧电极为阳极，右侧为阴极，则a为电源正极，b为电源负极，阳极反应式：[Fe(CN)6]4--e-===[Fe(CN)6]3-，阴极反应式：Na++e-===Na。钠离子向阴极移动，氯离子向阳极移动，所以M为氯离子交换膜，N为钠离子交换膜，B错误； 充电时总反应为Na++[Fe(CN)6]4-　　　Na+[Fe(CN)6]3-，C错误； 放电时，每转移2 mol电子，理论上有2 mol钠离子、2 mol氯离子进入Ⅱ池，所以溶液质量增加(2×23+2×35.5) g=117 g，D正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 9.(2024·佛山高三质量检测)畜禽废水中含大量N、P元素，通过电解形成MgNH4PO4·6H2O沉淀(鸟粪石)进行回收。用如图装置模拟该过程，其中含P微粒共有1 mol。下列说法错误的是 A.阳极反应有：Mg-2e-+N++6H2O 　===MgNH4PO4·6H2O B.若电路中转移1.98 mol e-，则溶液中剩 　余含P微粒为0.01 mol C.强酸或强碱环境更有利于去除氮、磷元素 D.鸟粪石可用作缓释肥，实现变废为宝 √ 1 2 3 4 5 6 7 结合图和题意分析，Mg电极为阳极，电极反应式为Mg-2e-+N++ 6H2O===MgNH4PO4·6H2O，惰性电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e- === 2OH-+H2↑，若电路中转移1.98 mol e-，则消耗的n(P)=0.99 mol，则溶液中剩余含P微粒为1 mol-0.99 mol=0.01 mol，B正确； 强酸性环境下，P会生成H3PO4，强碱性环境下，N会生成NH3·H2O，不利于去除氮、磷元素，C错误； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 鸟粪石通过沉淀溶解平衡可逐渐转化为可溶性的铵根离子和磷酸根离子，提供N和P，故可用作缓释肥，实现变废为宝，D正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 √ 10.(2024·惠州高三模拟)环氧乙烷(　　 )可用于生产乙二醇。电化学合成 环氧乙烷(　 　 )的装置如图所示。 已知： 下列说法正确的是 A.Pt电极接电源负极 B.制备1 mol环氧乙烷，Ni电极区产生2 mol H2 C.Pt电极区发生的反应为 D.电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混合才可得到环氧乙烷 1 2 3 4 5 6 7 铂电极上溴离子失去电子发生氧化反应生成溴，则铂电极为阳极，接电源正极，通入的乙烯与溴、水反应生成HOCH2CH2Br，镍电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原 反应生成氢气和氢氧根离子，钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区，电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混合，HOCH2CH2Br在碱性条件下发生取代反应生成环氧乙烷。生成1 mol环氧乙烷需要消耗1 mol溴，则由得失电子守恒可知，阴极上生成氢气的物质的量为1 mol，故B错误； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 阳极区发生的反应为2Br--2e-===Br2、CH2==CH2+Br2+H2O—→HOCH2CH2Br +HBr，故C错误。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 11.(2024·南粤名校高三联考)我国科学家设计如图所示的光电催化体系，该体系利用双极膜可实现大电流催化电解制H2O2，同时能实现烟气脱硫。 下列说法不正确的是 A.电解总反应：2OH-+SO2+O2　　　S+H2O2 B.每生成1 mol H2O2，双极膜处有2 mol H2O解离 C.电解过程中，阳极室中OH-的物质的量不因反应 　而改变 D.理论上每生成1.5 mol H2O2，可以实现烟气脱1.5NA个SO2 √ 1 2 3 4 5 6 7 左侧电极为SO2转化为S的过程，为阳极，其电极反应式为4OH-+SO2-2e-===+2H2O， 右侧为阴极，其电极反应式为2H++O2+2e-=== H2O2，总反应为2OH-+SO2+O2　 　S+ H2O2，A正确； 每生成1 mol H2O2，阴极得到2 mol电子，同时双极膜处有2 mol H+进入阴极室，即有2 mol H2O解离，B正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 电解过程中，阳极室每消耗4 mol OH-生成1 mol ，则有2 mol OH-通过膜b进入阳极室，OH-的物质的量减少，C错误； 每生成1.5 mol H2O2，消耗1.5 mol SO2，即实现烟气脱SO2的物质的量为1.5 mol，即1.5NA，D正确。 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 8 答案 12.(2024·江门等5地高三模拟)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。下列说法正确的是 A.每转移1 mol e-，生成1 mol环氧氯丙烷 B.电解一段时间后，装置中OH-的物质的量不变 C.若X为Br，则可电解制备环氧溴丙烷 D.该装置工作时需不断补充X- √ 1 2 3 4 5 6 7 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-===HO·，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1 mol e-，生成0.5 mol环氧氯丙烷，A错误； 由得失电子守恒可知，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-，但是在溶液的后续反应中，HX会中和1个OH-，所以OH-数目不变，B正确； 9 10 11 12 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 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错误； 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错误。 9 10 11 12 8 答案 本课结束 THANKS $$ 电解原理的多方面应用 1.电解池模型 2.对比掌握电解规律(阳极为惰性电极) 电解类型 电解质实例 溶液复原物质 电解水 NaOH、H2SO4或Na2SO4 水 电解电解质 HCl或CuCl2 原电解质 放氢生碱 NaCl HCl气体 放氧生酸 CuSO4或AgNO3 CuO或Ag2O 注意　电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2+完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2+完全放电之后，溶液中H+继续放电，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。 3.电解原理的基本应用 (1)电解饱和食盐水(氯碱工业) 阳极反应式：2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应)。 阴极反应式：2H2O+2e-===H2↑+2OH-。 总反应方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。 (2)电解精炼铜 电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。 电解质溶液：含Cu2+的盐溶液。 阳极反应：Zn-2e-===Zn2+、Fe-2e-===Fe2+、Ni-2e-===Ni2+、Cu-2e-===Cu2+。 阴极反应：Cu2++2e-===Cu。 阳极泥的形成：在电解过程中，活动性位于铜之后的银、金等杂质，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。 (3)电镀：如图为金属表面镀银的工作示意图。镀件作阴极，镀层金属银作阳极。电解质溶液是AgNO3等含镀层金属阳离子的盐溶液。 电极反应：阳极Ag-e-===Ag+；阴极Ag++e-===Ag。 特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。 4.金属的电化学腐蚀与防护 (1)牺牲阳极法 被保护的金属作原电池的正极(阴极)，活泼金属作原电池的负极(阳极)，阳极要定期更换。 (2)外加电流法 将被保护的金属与电源负极相连，作电解池的阴极，另一附加电极与电源正极相连，作电解池的阳极。 考向一　金属的腐蚀与防护 1.(2024·广东，5)我国自主设计建造的浮式生产储油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是(　　) A.钢铁外壳为负极 B.镶嵌的锌块可永久使用 C.该法为外加电流法 D.锌发生反应：Zn-2e-===Zn2+ 答案　D 解析　由于金属活动性Zn>Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，故A错误；Zn失去电子，发生氧化反应：Zn-2e-===Zn2+，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，故B错误、D正确；该方法为牺牲阳极法，故C错误。 2.(2022·广东，11)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3% NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是(　　) A.加入AgNO3溶液产生沉淀 B.加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现 C.加入KSCN溶液无红色出现 D.加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成 答案　D 解析　将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，锌作原电池的负极，铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成。氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A不符合题意；淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质生成，故B不符合题意；KSCN溶液可检测铁离子的存在，上述过程中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，故C不符合题意；K3[Fe(CN)6]溶液是用于检测Fe2+的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，故D符合题意。 3.(2024·浙江6月选考，13)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图： 下列说法正确的是(　　) A.图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2+4e-+2H2O===4OH- C.图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果 D.图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应 答案　B 解析　图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，失去电子被氧化，图2为外加电流法，辅助阳极通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，A不正确；图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H+放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生反应：O2+4e-+2H2O===4OH-，B正确；图2为外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好，腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确；图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe-2e-===Fe2+的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲或辅助阳极均发生了氧化反应，D不正确。 考向二　电解制备物质 4.(2024·广东，16)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图)，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　左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH-，右侧电极为阳极，溶液为饱和食盐水，Cl-放电产生氯气，电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑，中间为阳离子交换膜，Na+由阳极向阴极移动，A、B正确；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，阴极室物质最多增加6×23 g=138 g，C错误、D正确。 5.(2023·广东，13)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形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　根据题图分析，U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A错误；左侧生成氯气，氯气遇水生成HClO，具有漂白性，B错误；b处出现蓝色，发生反应：Cl2+2KI===I2+2KCl，说明还原性：I->Cl-，C错误；断开K1，立刻闭合K2，此时构成氢氯燃料电池，形成电流，电流表发生偏转，D正确。 6.(2022·广东，10)以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中(　　) A.阴极发生的反应为Mg-2e-===Mg2+ B.阴极上Al被氧化 C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥 D.阳极和阴极的质量变化相等 答案　C 解析　该题中以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电子生成Al单质，从而实现Al的再生，A、B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据得失电子守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。 7.(2023·广东，16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是(　　) A.电解总反应：KNO3+3H2O===NH3·H2O+2O2↑+KOH B.每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol的H2O解离 C.电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变 D.相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 答案　B 解析　由大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极反应式为+8e-+9H+===NH3·H2O+2H2O，电极b为阳极，电极反应式为4OH--4e-===O2↑+2H2O，电解总反应为KNO3+3H2O===NH3·H2O+2O2↑+KOH，故A正确；每生成1 mol NH3·H2O，阴极得8 mol e-，同时双极膜处有8 mol H+进入阴极室，即有8 mol的H2O解离，故B错误；电解过程中，阳极室每消耗4 mol OH-，同时有4 mol OH-通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H+和OH-，可提高氨生成速率，故D正确。 8.(2021·广东，16)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是(　　) A.工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大 B.生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g C.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变 D.电解总反应：2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+ 答案　D 解析　由题图分析可知，水放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；阴极生成1 mol钴，阳极有1 mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18 g，故B错误；若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+，故D正确。 考向三　电解处理污染 9.(2024·贵州，11)一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应：HC+H2O===HC+2H++2e-，HC+H2O===HC+H2O2。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。 下列说法错误的是(　　) A.该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能 B.阴极反应式为O2+2H++2e-===H2O2 C.光阳极每消耗1 mol H2O，体系中生成2 mol H2O2 D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性 答案　C 解析　该装置利用光能提供能量转化为电能，在电解池中将电能转化为化学能，A正确；由图可知，阴极上O2和H+得电子生成H2O2，电极反应式为O2+2H++2e-===H2O2，B正确；光阳极上水失电子生成O2和H+，电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑，每消耗1 mol H2O，转移2 mol电子，由阴极反应式O2+2H++2e-===H2O2知，体系中生成1 mol H2O2，C错误；由Mn(Ⅳ)和H2O2转化为Mn(Ⅱ)过程中，锰元素化合价降低，则H2O2中O元素化合价升高，H2O2表现还原性，由Mn(Ⅱ)转化为Mn(Ⅳ)时，锰元素化合价升高，则H2O2中O元素化合价降低，H2O2表现氧化性，D正确。 10.(2023·北京，5)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的水解程度大于的电离程度 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+CO2+H2OHCOOH+ 答案　C 解析　SO2是酸性氧化物，废气中SO2排放到大气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；装置a中溶液的溶质为NaHCO3，溶液显碱性，说明的水解程度大于其电离程度，故B正确；装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，NaHCO3溶液不能吸收CO2，故C错误。 题型突破练　[分值：50分] (选择题1~5题，每小题3分，6~12题，每小题5分，共50分) 1.(2024·南粤名校高三联考)城镇的地下空间中常有金属管道运输系统和地铁铁轨等。当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计了如图所示的装置，下列说法不正确的是(　　) A.钢铁上发生还原反应 B.若导线与Mg块连接，为牺牲阳极法 C.若外接电源，导线应连接外接电源的正极 D.导线与Zn块连接也可保护钢铁输水管 答案　C 解析　为防止钢铁输水管腐蚀，可通过牺牲阳极法或外加电流法对其保护，钢铁输水管作正极或阴极，发生还原反应，A正确；Mg、Zn为活泼金属，可作为牺牲阳极，则将Mg或Zn与钢铁输水管相连是用牺牲阳极法保护钢铁输水管，B、D正确；若导线连接电源正极，则钢铁输水管作阳极被氧化，C错误。 2.(2024·佛山高三质量检测)某实验小组利用如图装置探究电化学法保护铁制品的原理。反应一段时间后，下列说法错误的是(　　) A.装置A利用的是牺牲阳极法 B.取a处溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀 C.向c处滴加几滴酚酞溶液，变红 D.在d处上方放置湿润的淀粉⁃KI试纸，试纸变蓝 答案　B 解析　装置A中，锌的活泼性较强，作负极，电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，铁作正极，电极反应式为2H2O+4e-+O2===4OH-，在装置B中，C作阳极，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑，铁作阴极，电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑。在a处不会生成Fe2+，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不会产生蓝色沉淀，B错误；在c处有OH-生成，加几滴酚酞溶液，变红，C正确；在d处有Cl2生成，在上方放置湿润的淀粉⁃KI试纸，试纸变蓝，D正确。 3.(2024·广州市天河区高三综合测试)航母山东舰采用模块制造再焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对焊接金属材料的影响，结果如图所示。下列分析正确的是(　　) A.舰艇腐蚀是因为形成了电解池 B.图甲是海水环境下的腐蚀情况 C.腐蚀时负极反应为Fe-3e-===Fe3+ D.焊点附近可用锌块打“补丁”延缓腐蚀 答案　D 解析　由图可知，该腐蚀过程是因为形成了原电池，Fe比Sn活泼，Fe作负极，电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，Sn作正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，故A、C错误；海水中含有电解质浓度大，腐蚀速度快，故乙为海水环境下的腐蚀情况，甲为淡水环境下的腐蚀情况，故B错误；焊点附近用锌块打“补丁”，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe作正极被保护，可延缓腐蚀，故D正确。 4.(2024·揭阳高三下学期二模)某同学进行以下实验： 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈 下列说法正确的是(　　) A.腐蚀过程中有H2生成 B.边缘处红色说明：Fe-3e-===Fe3+ C.反应后中心区域溶液的pH>7 D.反应过程中化学能完全转化为电能 答案　C 解析　生铁片发生吸氧腐蚀，没有H2生成，电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，正极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，所以边缘处为红色，A、B错误；生铁片发生吸氧腐蚀，反应后中心区域溶液呈碱性，pH>7，C正确；吸氧腐蚀放热，化学能不能完全转化为电能，D错误。 5.(2024·江门高三模拟)高氯酸(HClO4)是制备导弹和火箭的固体推进剂高氯酸铵(NH4ClO4)的原料之一，如图为一种惰性电极电解高纯次氯酸制备高氯酸的模拟装置。下列有关说法不正确的是(　　) A.b为电源的正极 B.电极M处发生氧化反应 C.H+从左到右穿过质子交换膜 D.电极N的电极反应式：2H++2e-===H2↑ 答案　A 解析　M极次氯酸失去电子发生氧化反应得到高氯酸，M为阳极、N为阴极，a为正极、b为负极，A错误、B正确；电解池中阳离子向阴极迁移，故H+从左到右穿过质子交换膜，C正确；N为阴极，电极反应式：2H++2e-===H2↑，D正确。 6.(2024·汕头高三二模)资源再利用有利于保护生态，某实验小组研究电催化CO2和含氮废水()在常温常压下合成尿素，即向一定浓度的KNO3溶液中通入CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A.离子交换膜为质子交换膜 B.电极b发生氧化反应，为电解池的阳极 C.每消耗44 g CO2，理论上可在b处得到4 mol O2 D.电极a的电极反应式为2N+CO2-16e-+18H+===CO(NH2)2+7H2O 答案　D 解析　根据装置图可知，该离子交换膜只允许氢离子通过，为质子交换膜，A正确；从图中可知，a电极上端通入CO2，H+移动到a电极参与反应，硝酸根离子转化为CO(NH2)2，其电极反应式为2N+CO2+16e-+18H+===CO(NH2)2+7H2O，D错误；44 g CO2物质的量为1 mol，当电极a区消耗1 mol CO2时，转移16 mol电子，电极b生成4 mol O2，C正确。 7.(2024·大湾区普通高中高三联合模拟)利用双极膜电解含有HC的溶液，使HC转化成碳燃料，实现了CO2还原流动。电解池如图所示，双极膜中水电离的H+和OH-在电场作用下可以向两极迁移。下列说法不正确的是(　　) A.银网电极与电源负极相连 B.双极膜b侧应该用质子交换膜 C.阴极电极反应为HC+2e-+3H+===CO↑+2H2O D.双极膜中有0.1 mol H2O电离，则阳极附近理论上产生0.05 mol O2 答案　D 解析　根据示意图，右侧HC生成CO，发生还原反应，为阴极区，即Ag网为阴极，与电源的负极相连，阴极的反应式为HC+2e-+3H+===CO↑+2H2O；Ni网为阳极，电极反应式为4OH--4e-===O2↑+2H2O，双极膜中H+向右侧移动，即b侧为质子交换膜，OH-向左侧移动，a侧为阴离子交换膜。根据阳极反应式，产生0.05 mol O2会消耗0.2 mol OH-，双极膜中有0.2 mol H2O电离，故D错误。 8.(2024·广州高三下学期二模)一种金属钠电极配合运用钠离子及氯离子交换膜设计的氧化还原液流装置能够实现海水的淡化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.a为电源负极 B.N为氯离子交换膜，M为钠离子交换膜 C.充电时，总反应式为Na+Na++ D.放电时，每转移2 mol电子，理论上Ⅱ池溶液质量增加117 g 答案　D 解析　由图知，[Fe(CN)6]4-移向左侧电极，失电子得到[Fe(CN)6]3-，所以左侧电极为阳极，右侧为阴极，则a为电源正极，b为电源负极，阳极反应式：[Fe(CN)6]4--e-===[Fe(CN)6]3-，阴极反应式：Na++e-===Na。钠离子向阴极移动，氯离子向阳极移动，所以M为氯离子交换膜，N为钠离子交换膜，B错误；充电时总反应为Na++[Fe(CN)6]4-Na+[Fe(CN)6]3-，C错误；放电时，每转移2 mol电子，理论上有2 mol钠离子、2 mol氯离子进入Ⅱ池，所以溶液质量增加(2×23+2×35.5) g=117 g，D正确。 9.(2024·佛山高三质量检测)畜禽废水中含大量N、P元素，通过电解形成MgNH4PO4·6H2O沉淀(鸟粪石)进行回收。用如图装置模拟该过程，其中含P微粒共有1 mol。下列说法错误的是(　　) A.阳极反应有：Mg-2e-+N++6H2O===MgNH4PO4·6H2O B.若电路中转移1.98 mol e-，则溶液中剩余含P微粒为0.01 mol C.强酸或强碱环境更有利于去除氮、磷元素 D.鸟粪石可用作缓释肥，实现变废为宝 答案　C 解析　结合图和题意分析，Mg电极为阳极，电极反应式为Mg-2e-+N++6H2O===MgNH4PO4·6H2O，惰性电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑，若电路中转移1.98 mol e-，则消耗的n(P)=0.99 mol，则溶液中剩余含P微粒为1 mol-0.99 mol=0.01 mol，B正确；强酸性环境下，P会生成H3PO4，强碱性环境下，N会生成NH3·H2O，不利于去除氮、磷元素，C错误；鸟粪石通过沉淀溶解平衡可逐渐转化为可溶性的铵根离子和磷酸根离子，提供N和P，故可用作缓释肥，实现变废为宝，D正确。 10.(2024·惠州高三模拟)环氧乙烷()可用于生产乙二醇。电化学合成环氧乙烷()的装置如图所示。 已知： 下列说法正确的是(　　) A.Pt电极接电源负极 B.制备1 mol环氧乙烷，Ni电极区产生2 mol H2 C.Pt电极区发生的反应为 D.电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混合才可得到环氧乙烷 答案　D 解析　铂电极上溴离子失去电子发生氧化反应生成溴，则铂电极为阳极，接电源正极，通入的乙烯与溴、水反应生成HOCH2CH2Br，镍电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区，电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混合，HOCH2CH2Br在碱性条件下发生取代反应生成环氧乙烷。生成1 mol环氧乙烷需要消耗1 mol溴，则由得失电子守恒可知，阴极上生成氢气的物质的量为1 mol，故B错误；阳极区发生的反应为2Br--2e-===Br2、CH2CH2+Br2+H2OHOCH2CH2Br+HBr，故C错误。 11.(2024·南粤名校高三联考)我国科学家设计如图所示的光电催化体系，该体系利用双极膜可实现大电流催化电解制H2O2，同时能实现烟气脱硫。 下列说法不正确的是(　　) A.电解总反应：2OH-+SO2+O2S+H2O2 B.每生成1 mol H2O2，双极膜处有2 mol H2O解离 C.电解过程中，阳极室中OH-的物质的量不因反应而改变 D.理论上每生成1.5 mol H2O2，可以实现烟气脱1.5NA个SO2 答案　C 解析　左侧电极为SO2转化为S的过程，为阳极，其电极反应式为4OH-+SO2-2e-===S+2H2O，右侧为阴极，其电极反应式为2H++O2+2e-===H2O2，总反应为2OH-+SO2+O2S+H2O2，A正确；每生成1 mol H2O2，阴极得到2 mol电子，同时双极膜处有2 mol H+进入阴极室，即有2 mol H2O解离，B正确；电解过程中，阳极室每消耗4 mol OH-生成1 mol S，则有2 mol OH-通过膜b进入阳极室，OH-的物质的量减少，C错误；每生成1.5 mol H2O2，消耗1.5 mol SO2，即实现烟气脱SO2的物质的量为1.5 mol，即1.5NA，D正确。 12.(2024·江门等5地高三模拟)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。下列说法正确的是(　　) A.每转移1 mol e-，生成1 mol环氧氯丙烷 B.电解一段时间后，装置中OH-的物质的量不变 C.若X为Br，则可电解制备环氧溴丙烷 D.该装置工作时需不断补充X- 答案　B 解析　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-===HO·，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1 mol e-，生成0.5 mol环氧氯丙烷，A错误；由得失电子守恒可知，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-，但是在溶液的后续反应中，HX会中和1个OH-，所以OH-数目不变，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错误；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错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$