31第31讲　多池(或多室)电化学装置及分析-【优化指导】2026年化学一轮复习高中总复习·第1轮（浙江专版人教单选版）

课时提升训练(31)　多池(或多室)电化学装置及分析 1．我国科学家开发出一种双极制氢系统，在低电池电压下的KOH介质中，可将醛类物质电催化转化为相应的羧酸盐和氢气，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 (　　) A．泡沫铜与直流电源的正极相连 B．制得1 mol氢气，理论上外电路中迁移2 mol电子 C．高电压下不能实现双极制氢的原因可能是Cu被氧化从而使催化剂失活 D．泡沫铜电极上发生的反应可能为2RCHO＋4OH－－2e－===2RCOO－＋H2↑＋2H2O 答案：B 2．(2024·浙江温州十校联考)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 3．(2024·浙江A9协作体联考)1，2­二氯乙烷主要用作聚氯乙烯单体制取过程的中间体，用电有机合成法合成1，2­二氯乙烷的装置如图所示。下列说法正确的是 (　　) A．直流电源电极a为负极 B．X为阳离子交换膜，Y为阴离子交换膜 C．液相反应中，C2H4被氧化为1，2­二氯乙烷 D．该装置总反应为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ C　解析：由电解池装置图可知，左侧电极上CuCl被氧化为CuCl2，为电解池的阳极，则电极a为电源正极，A错误；溶液中Cl－经过阴离子交换膜X移向阳极，溶液中Na＋经过阳离子交换膜Y移向阴极，同时生成NaOH，故X为阴离子交换膜，Y为阳离子交换膜，B错误；液相反应中，C2H4与CuCl2反应生成1，2­二氯乙烷时碳元素化合价升高，发生氧化反应，即C2H4被CuCl2氧化为1，2­二氯乙烷，C正确；以NaCl溶液和乙烯为原料合成1，2­二氯乙烷中，CuCl循环使用，其实质是NaCl、H2O与CH2===CH2反应，故总反应为CH2===CH2＋2H2O＋2NaClH2↑＋2NaOH＋ClCH2CH2Cl，D错误。 4．如图甲、乙为相互串联的两个电解池。下列说法正确的是 (　　) A．甲池若为精炼铜的装置，A极材料是粗铜 B．Fe极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后石墨极附近变浅红色 D．若甲池为电镀铜的装置，阴极增重12.8 g，乙池阳极放出气体为4.48 L 答案：B 5．(2024·浙江杭州外国语学校适应考)乙醛酸(OHCCOOH)是非常重要的化工产品，利用双极膜(由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成，双极膜中间层中的水解离成H＋和OH－，并在直流电场作用下，分别向两极迁移)技术电解制备乙醛酸的装置如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.M为电源的负极 B．双极膜b为阴离子交换膜 C．电路中转移2 mol e－，最多可得到1 mol OHCCOOH D．Pb电极反应为HOOCCOOH＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O 答案：C 6．(2024·浙江杭州强基联盟联考)利用氢氧燃料电池，以镍、铁作电极电解NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4，其在浓碱中稳定存在)的装置如图所示。已知固体电解质是掺杂Y2O3的ZrO2晶体，在高温下能传导O2-。下列说法正确的是 (　　) A．电极b的电极反应为H2－2e－===2H＋ B．电极d的材料是铁电极，电极反应为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 C．理论上，固体电解质中每迁移0.3 mol O2-，可以制得16.6 g Na2FeO4 D．为提高Na2FeO4的产率，应使用阳离子交换膜 答案：C 7．双极膜(BP)是一种能将水分子解离成H＋和OH－的特殊离子交换膜。应用双极膜制取聚合硫酸铁净水剂 [Fe2(OH)n(SO4)3－n/2]m(PFS)的电化学装置如图所示。下列说法错误的是 (　　) A．M为阴离子交换膜，乙为OH－ B．电极a的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑ C．电流密度过大，会使PFS产品含量降低 D．若制得1 mol [Fe(OH)SO4]3，理论上转移的电子为2 mol 答案：D 8．在直流电源作用下，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。某科研人员利用双极膜(膜c、膜d)和离子交换膜高效制备H2SO4和NaOH，工作原理如图所示： 下列说法正确的是 (　　) A．电势：N电极＜M电极 B．膜c输出H＋，膜a、膜e为阴离子交换膜 C．N极电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ D．当电路中转移1 mol e－时，整套装置将制得1 mol H2SO4 答案：D 9．(2024·浙江名校联盟联考)以间硝基甲苯()为原料，采用间接成对电解合成间氨基苯甲酸()装置如图所示(离子交换膜只允许离子通过)，下列说法错误的是 (　　) A．电极A应与电源的负极相连 B．装置中的离子交换膜为阳离子交换膜 C．每生成1 mol 同时生成1 mol Ti4+ D．电解池工作时，理论上，阴极区电解质溶液pH升高 C　解析：由图可知，间硝基苯甲酸转化为间氨基苯甲酸，发生还原反应，故电极A为阴极，与电源负极相连，A正确；电解时，氢离子通过阳离子交换膜由阳极区进入阴极区，B正确；阴极区中Ti3+与间硝基苯甲酸在酸性条件下反应生成间氨基苯甲酸、Ti4+和水，离子方程式为＋6Ti3+＋6H＋―→＋6Ti4+＋2H2O，则每生成1 mol 同时生成6 mol Ti4+，C错误；阴极区中Ti3+与间硝基苯甲酸在酸性条件下反应生成间氨基苯甲酸、Ti4+和水，反应的离子方程式为＋6Ti3+＋6H＋―→＋6Ti4+＋2H2O，H＋通过阳离子交换膜由阳极区进入阴极区，则电解池工作时，理论上，H＋的物质的量不变，由于反应生成的水导致溶液体积增大，H＋的浓度减小，溶液pH升高，D正确。 10．认真观察下列装置，下列说法错误的是 (　　) A．装置B中PbO2上发生的电极反应为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O B．装置A中总反应的离子方程式为Cu＋2H＋Cu2+＋H2↑ C．若在装置D中生成0.2 mol Fe(OH)3，则消耗水的物质的量共为0.4 mol D．若装置E的目的是在Cu材料上镀银，则极板N的材料为Ag C　解析：装置B和C之间通过盐桥连接，形成原电池，PbO2作正极，发生还原反应，电极反应为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，A正确；装置A为电解池，Cu电极为阳极，电极反应为Cu－2e－===Cu2+，Pt电极为阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故装置A中总反应为Cu＋2H＋Cu2+＋H2↑，B正确；装置D中石墨为阴极，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，Fe电极为阳极，电极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2↓，随后被氧化生成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故装置D中生成0.2 mol Fe(OH)3时，消耗水的物质的量为0.4 mol＋0.1 mol＝0.5 mol，C错误；装置E中极板M为阴极，在Cu材料上镀银，应将Cu材料作阴极，Ag材料作阳极，AgNO3溶液作电解质溶液，故极板N的材料应为Ag，D正确。 11．(2024·浙江慈溪中学模拟)电解原理在生产、生活中有着重要的应用。请回答下列问题： (1)电解Na2CO3溶液制NaHCO3的原理如图所示。 ①电解初期，电解池中总反应的化学方程式为__________________________________ ______________________________________。 ②若电解过程中透过交换膜的Na＋为0.4 mol，则阳极收集到O2________L(标准状况)。 ③电解后期溶液中的含碳粒子逐渐减少，此阶段阳极反应为______________________ __________________________________________________。 (2)利用电化学方法可以将CO2有效地转化为HCOO－(其中碳元素的化合价为＋2)，装置如图所示。 装置工作时，阴极除有HCOO－生成外，还可能生成副产物降低电解效率。 已知：电解效率＝×100%。 ①副产物可能是________(写出一种即可)。 ②标准状况下，当阳极生成氧气体积为224 mL时，测得整个阴极区内的c(HCOO－)＝0.015 mol/L，电解效率为________(忽略电解前后溶液的体积变化)。 答案：(1)①4Na2CO3＋6H2O4NaHCO3＋4NaOH＋O2↑＋2H2↑　②2.24 ③4HCO－4e－===4CO2↑＋O2↑＋2H2O (2)①CO(或H2)　②75% 解析：(1)①根据图中进出物质变化、化合价变化，可判断电解初期阳极产生氧气，CO转变为HCO，阴极由水得电子产生氢气，则总反应的化学方程式为4Na2CO3＋6H2O4NaHCO3＋4NaOH＋O2↑＋2H2↑。②若电解过程中透过交换膜的Na＋为0.4 mol，即转移0.4 mol电子，产生0.1 mol O2，在标准状况下的体积为2.24 L。③电解后期溶液中的含碳粒子逐渐减少，则HCO转化为CO2，－2价的氧失电子生成氧气，阳极反应为4HCO－4e－===4CO2↑＋O2↑＋2H2O。 (2)①右侧Pt电极即阴极上的副产物会降低电解效率，阴极上CO2被还原，其还原产物还可能为CO或其他低价态碳元素的物质，或者溶液中水被还原生成氢气。②阳极水放电生成氧气，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，标准状况下224 mL氧气的物质的量为＝0.01 mol，转移0.04 mol电子，1个CO2转化为HCOO－转移2个电子，所以电解效率为×100%＝75%。 学科网（北京）股份有限公司 $$