专题1 第2单元 第3课时 电解池的工作原理-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1创新导学案全书Word（苏教版2019）

化学 选择性必修1 SJ 第3课时　电解池的工作原理 1.认识化学能与电能的相互转化。2.会描述电解池的工作原理、能正确书写电极反应式。3.建立电解过程的思维模型，理解电解的规律，会判断电解产物。4.能利用电解原理提出物质转化的方案。 1．电解 (1)定义：在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 (2)能量转化特点：将电能转化为化学能。 2．电解池 (1)定义：将电能转化为化学能的装置。 (2)电极及电极反应 阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。 阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应。 (3)构成条件 ①具有直流电源；②两个电极(阴极、阳极)；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。 3．电解原理 (1)电解熔融态氯化钠 电解装置 电解过程分析 ①氯化钠在高温下熔融并发生电离，生成可自由移动的Na＋和Cl－ ②通电后离子的运动 阳离子：Na＋移向阴极 阴离子：Cl－移向阳极 ③电极上发生的变化(电极反应) 阴极：2Na＋＋2e－===2Na，还原反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，氧化反应 总反应式 2NaCl2Na＋Cl2↑ (2)电解CuCl2溶液 电解装置 电解过程分析 通电前 存在微粒 Cu2＋、Cl－、H＋和OH－ 微粒运动 自由移动 通电后 微粒运动 Cu2＋、H＋移向阴极 Cl－、OH－移向阳极 电极反应 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，还原反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，氧化反应 总反应 CuCl2Cu＋Cl2↑ 　判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)电解池是把化学能转化为电能的装置。(　　) (2)电解质溶液导电的过程为物理过程。(　　) (3)电解池的阴极是指和直流电源负极相连的电极。(　　) (4)电解池在工作时，阴极上发生氧化反应。(　　) (5)某些不能自发的氧化还原反应，可以通过电解来实现。(　　) (6)用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na＋＋e－===Na。(　　) (7)用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为4OH－ －4e－===O2↑＋2H2O。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√　(7)× 知识点一　电解池的工作原理 1．电解池工作原理分析 接通外接电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，在该过程中电解质溶液(或熔融电解质)中的阳离子按氧化性由强到弱的顺序在阴极上得电子，发生还原反应，阴离子(或阳极金属)按还原性由强到弱的顺序在阳极上失电子，发生氧化反应。 2．电解池中电解产物的判断 (1)阳极产物的判断 先看电极材料，如果是活性电极(除Au、Pt以外的金属电极都是活性电极)，则电极材料失去电子，被溶解；如果是惰性电极(如石墨、Au、Pt等电极)，根据阴离子的放电顺序判断。 阴离子的放电顺序及产物： 。 (2)阴极产物的判断 直接根据阳离子的放电顺序判断。 阳离子的放电顺序及产物： 。 3．电解总反应方程式的书写 (1)通过最小公倍数法使两个电极反应式的得失电子数目相等。 (2)把两个电极反应式相加，消去相同项，并注明条件“通电”。 (3)若是水电离出的H＋(或OH－)得(或失)电子，在总反应方程式中应是H2O参与反应，如惰性电极电解NaCl溶液的总反应为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。 4．电解原理题的解题思路 以惰性电极电解Cu(NO3)2溶液为例 1．根据金属活动性顺序表，不能发生反应：Cu＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑，但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四组电极和电解液中，能实现该反应最为恰当的一组是(　　) A B C D 阳极 石墨棒 Cu Cu Cu 阴极 石墨棒 石墨棒 Fe Pt 电解液 CuSO4溶液 Na2SO4溶液 H2SO4溶液 H2O 答案：B 2.如图所示是电解稀盐酸的装置，其中c、d为石墨电极。试回答下列问题： (1)a电极为________，b电极为________。 (2)c电极为________，电极反应式为__________，发生了______反应。d电极为________，电极反应式为______________，发生了________反应。 (3)电解过程中，氢离子向________(填“阴”或“阳”，下同)极移动，氯离子向________极移动。电解总方程式为____________________。 答案：(1)正极　负极 (2)阳极　2Cl－－2e－===Cl2↑　氧化　阴极　2H＋＋2e－===H2↑　还原 (3)阴　阳　2HClH2↑＋Cl2↑ 知识点二　电解规律 用惰性电极电解电解质溶液时，根据电解的对象和电解产物的不同可将电解分成四大类型。 1．电解水型：含氧酸(H2SO4、HNO3等)溶液、强碱(NaOH、KOH等)溶液、活泼金属的含氧酸盐(Na2SO4、KNO3等)溶液的电解属于电解水型，即相当于电解水。 (1)电极反应 电解质(水溶液) 电极反应式 含氧酸(如H2SO4) 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑ 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 强碱(如NaOH) 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4) 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 总反应：2H2O2H2↑＋O2↑ (2)电解后溶液pH的变化 电解后，水减少，电解质溶液浓度增大，溶液的酸碱性也相应改变。例如，电解稀硫酸后，硫酸溶液浓度增大，酸性增强，pH减小。电解稀NaOH溶液后，NaOH溶液浓度增大，碱性增强，pH增大。电解稀Na2SO4溶液后，Na2SO4溶液浓度增大，但溶液还是显中性，pH不变。 (3)溶液的复原：对于这一类型的电解，要使电解质溶液复原，只需加适量水即可。 2．电解溶质型：无氧酸(如HCl、HBr等，但HF除外)溶液、不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2等，但氟化物除外)溶液的电解过程中，只有溶质被电解，水并未减少，故它们属于电解溶质型。 (1)无氧酸溶液的电解：以电解HCl溶液为例来说明情况。 ①电极反应 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应：2HClH2↑＋Cl2↑ ②电解后溶液pH的变化 电解后，HCl不断减少，无氧酸溶液的浓度减小，溶液的酸性减弱，pH增大，但室温下，不会大于7。 (2)不活泼金属的无氧酸盐溶液的电解：以电解CuCl2溶液为例来说明情况。 电极反应 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应：CuCl2Cu＋Cl2↑ (3)溶液的复原：对于这一类型的电解，加适量溶质可使电解后的溶液恢复原状态。 3．放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶液的电解，如NaCl溶液、KBr溶液的电解，就属于这一类型。以NaCl溶液的电解为例来说明情况。 (1)电极反应 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (2)电解后溶液pH的变化 因电解反应后有碱生成，故溶液的碱性增强，pH增大。 (3)溶液的复原：要使电解后的溶液恢复原状，通入适量HCl气体即可。 4．放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解属于这一类型。如CuSO4溶液、AgNO3溶液的电解等。以CuSO4溶液的电解为例来说明情况。 (1)电极反应 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 总反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑ (2)电解后溶液pH的变化 因电解反应后有酸生成，故溶液酸性增强，pH减小。 (3)溶液的复原：要使电解后的溶液恢复原状，可向溶液中加入适量CuO或CuCO3，但加Cu(OH)2不行，因Cu(OH)2与生成的硫酸反应后使水量增加。 3．用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是(　　) ①电解稀硫酸　②电解Cu(NO3)2溶液　③电解KOH溶液　④电解NaCl溶液 A．电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大 B．②中电解一段时间后，向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复到电解前的情况 C．③中阳极消耗OH－，故溶液浓度变小 D．④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2∶1 答案：B 解析：①、②中电解后溶液酸性增强，pH减小，A错误；②中反应为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，故加入适量CuO固体可使溶液恢复到电解前的情况，B正确；③中反应为2H2O2H2↑＋O2↑，故KOH浓度增大，C错误；④中反应为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－，阴极产生H2，阳极产生Cl2，二者物质的量之比为1∶1，D错误。 4．为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H＋、Cu2＋、Na＋、SO、Cl－5种离子中两两恰当的组成电解质，按下列要求进行电解： (1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是____________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是____________。 (2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是____________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是____________。 (3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是____________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是____________。 答案：(1)HCl、CuCl2　HCl、CuCl2　 (2)Na2SO4、H2SO4　H2O (3)CuSO4、NaCl　CuO(或CuCO3)、HCl 本课总结 自我反思：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 随堂提升 1．下列关于如图所示装置的叙述正确的是(　　) A．甲、乙装置中的锌片都作负极 B．甲、乙装置中溶液内的H＋都在铜片上被还原 C．甲、乙装置中锌片上发生的反应都是还原反应 D．甲装置中铜片上有气泡生成，乙装置中铜片质量减小 答案：D 2．如图装置中发生反应的离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，下列说法错误的是(　　) A．a、b不可能是同种材料的电极 B．该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸 C．该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸 D．该装置可看作是铜－锌原电池，电解质溶液是稀硫酸 答案：A 3．用惰性电极进行电解，下列说法正确的是(　　) A．电解稀硫酸，实质是电解水，故溶液浓度不变 B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液浓度减小 C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D．电解足量氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 答案：D 4．如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．Y为阴极，发生还原反应 B．X为正极，发生氧化反应 C．Y与滤纸接触处有氧气生成 D．X与滤纸接触处变红 答案：A 解析：从题图中可以看出，左边的装置为原电池而右边的装置为电解池。根据原电池原理，较活泼的一极作原电池的负极，所以Zn为负极，Cu为正极。再根据电解原理，Y与Zn片相连为阴极，X与Cu片相连为阳极，Y极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)；X极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(氧化反应)。Y极上H＋放电，同时产生了OH－，呈碱性，使酚酞溶液呈红色。 5．图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是(　　) a极板 b极板 X电极 Z A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 正极 CuCl2 答案：A 解析：电解CuSO4溶液，溶液中Cu2＋在阴极得电子生成铜单质，若X电极为负极，则a极作阴极，a极板质量增加，在b极溶液中的OH－放电生成O2，A符合题意；电解NaOH溶液的实质为电解水，产物为O2和H2，B不符合题意；电解AgNO3溶液，若X电极为正极，则a极作阳极，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，a极板质量减小，C不符合题意；电解CuCl2溶液，若X电极为正极，在b极板上Cu2＋得到电子生成Cu，在a极板上Cu失电子生成Cu2＋，a极板质量减小，D不符合题意。 6．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　) A．AgNO3溶液(AgNO3) B．NaOH溶液(NaOH) C．KCl溶液(KCl) D．CuSO4溶液(CuO) 答案：D 解析：电解AgNO3溶液的反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，所以应当加入适量Ag2O，A不符合题意；电解NaOH溶液实质是电解水，应加水，B不符合题意；电解KCl溶液的反应式为2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，应通入适量HCl气体，C不符合题意。 课时作业 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有(　　) ①2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑ ②Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑ ③2Cl－＋2H＋H2↑＋Cl2↑ ④2H2O2H2↑＋O2↑ A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．②④ 答案：D 解析：由题意知，溶液中CuSO4和NaCl的物质的量之比为1∶3，得n(Cu2＋)∶n(Cl－)＝1∶3。根据离子的放电顺序，阳离子：Cu2＋>H＋>Na＋，阴离子：Cl－>OH－>SO，知溶液电解过程可分为三个阶段：第一阶段电解CuCl2溶液：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑，第二阶段电解NaCl溶液：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－，第三阶段电解水：2H2O2H2↑＋O2↑，故②④正确。 2.某学习小组用如图所示装置进行相关电解实验，下列说法正确的是(　　) A．该装置中电子移动方向：外接电源负极→石墨1→X溶液→石墨2→外接电源正极 B．若X是Na2SO4，电解一段时间后，向U形管两端滴入酚酞溶液，只有石墨1电极附近的溶液呈红色 C．若X是AgNO3，电解一段时间后，电解液的氧化性减弱 D．若X是NaOH，石墨2的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 答案：B 解析：电子不能经过电解质溶液，故该装置中电子移动方向为外接电源负极→石墨1、石墨2→外接电源正极，A错误；若X是Na2SO4，则石墨1上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，石墨2上的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故电解一段时间后，向U形管两端滴入酚酞溶液，只有石墨1电极附近的溶液呈红色，B正确；若X是AgNO3，则石墨1上电极反应为Ag＋＋e－===Ag，石墨2上电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，电解一段时间后，电解液由AgNO3变为HNO3和AgNO3的混合液，由于HNO3的氧化性强于AgNO3，则电解液的氧化性增强，C错误；若X是NaOH，石墨2即阳极发生氧化反应，该电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，D错误。 3．光电池在光照条件下可产生电压，如图所示装置可实现光能的充分利用。双极膜复合层间的H2O能解离为H＋和OH－，且双极膜能实现H＋和OH－的定向通过。下列说法正确的是(　　) A．该装置将光能最终转化为电能 B．再生池中的反应为2V2＋＋2H2O===2V3＋＋2OH－＋H2↑ C．当阳极生成33.6 L O2时，电路中转移电子数为6NA D．光照过程中阳极区溶液中的n(OH－)基本不变 答案：D 4．用图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示转移电子的物质的量，下列叙述正确的是(　　) A．E的纵坐标可表示反应过程中生成Cu的物质的量或反应消耗H2O的物质的量 B．Cu极上的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C．F的纵坐标可表示反应过程中生成H2SO4的物质的量 D．电解后溶液的pH增大 答案：A 解析：该电解池中，Cu极(阴极)的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，C极(阳极)的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，B错误；电解后有硫酸生成，溶液的pH减小，D错误；由乙图可看出转移4 mol电子时，E的纵坐标由0 mol→2 mol，F的纵坐标由0 mol→1 mol，则E的纵坐标可表示生成H2SO4的物质的量、生成Cu的物质的量或反应消耗H2O的物质的量，F的纵坐标表示生成氧气的物质的量，A正确，C错误。 5．(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。 6．如图装置甲为甲烷和O2构成的燃料电池示意图，电解质为KOH溶液，装置乙为电解饱和MgCl2溶液的装置，其中乙装置中X为阳离子交换膜。用该装置进行实验，反应开始后观察到Fe电极附近出现白色沉淀。下列说法中正确的是(　　) A．甲、乙中电解质溶液的pH都增大 B．理论上甲中每消耗22.4 L CH4(标准状况下)，乙中产生4 mol Cl2 C．乙中电解MgCl2溶液的总反应为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ D．甲中A处通入CH4，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 答案：B 解析：甲中反应为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，反应消耗OH－，溶液的pH减小，乙中反应为2Cl－＋Mg2＋＋2H2OCl2↑＋H2↑＋Mg(OH)2↓，故A、C错误；根据关系式：CH4～4Cl2～8e－，理论上甲中每消耗22.4 L(标准状况下)(即1 mol)CH4，乙中产生4 mol Cl2，故B正确；Fe电极附近出现的白色沉淀为氢氧化镁，表明Fe电极上是H＋放电，则可知Fe作阴极，则甲中右侧铂电极为负极，即B处通入CH4，故D错误。 7．Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H＋浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．电解时只允许H＋通过离子交换膜 B．生成O2和H2的质量比为8∶1 C．电解一段时间后阴极区溶液OH－的浓度增大 D．CrO3的生成反应为Cr2O＋2H＋===2CrO3＋H2O 答案：A 解析：根据左侧电极上生成O2，右侧电极上生成H2，知左侧电极为阳极，发生反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，右侧电极为阴极，发生反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑；由题意知，左室中Na2Cr2O7随着H＋浓度增大转化为CrO3：Cr2O＋2H＋===2CrO3＋H2O，因此阳极生成的H＋不能通过离子交换膜。由以上分析知，电解时通过离子交换膜的是Na＋，A错误。 8．如图是CO2经电催化还原为CH4的装置示意图。下列说法不正确的是(　　) A．该过程是电能转化为化学能的过程 B．铜电极的电极反应式为CO2＋8HCO＋8e－===CH4＋8CO＋2H2O C．一段时间后，①池中n(KHCO3)不变 D．一段时间后，②池中溶液的pH一定下降 答案：C 解析：由于①池溶液中的碳酸氢根离子被消耗，故一段时间后，碳酸氢钾的物质的量减少，C错误。 9.用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液得到乙烯可实现碳中和，其原理如图所示(设NA为阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是(　　) A．Y为电源负极 B．b电极上的电极反应式：2CO2＋12e－＋8H2O===C2H4＋12OH－ C．当交换膜中通过0.4NA个离子时，生成的氧气在标准状况下的体积为1.12 L D．制备1 mol乙烯时，a电极区域溶液质量减少108 g 答案：D 解析：b电极上CO2转化为C2H4，发生得电子的还原反应，则b为阴极，连接的X为电源负极，Y为电源正极，a为阳极，H＋通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区。由上述分析可知，A错误；b电极上CO2转化为乙烯，电解质溶液呈酸性，则b电极上的电极反应式为2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O，B错误；阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当交换膜中通过0.4NA个氢离子时，转移0.4 mol电子，生成0.1 mol氧气，其在标准状况下的体积为2.24 L，C错误；根据2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O，制备1 mol乙烯时，转移12 mol电子，a电极上析出3 mol O2，同时有12 mol H＋通过阳离子交换膜进入b极区，a电极区域溶液质量减少32 g·mol－1×3 mol＋1 g·mol－1×12 mol＝108 g，D正确。 10．(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： 石墨电极为阳极，A错误；该电解池的电解质为熔融盐，不存在H＋，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。 11．电解法处理含有Cl－、NO的酸性废水，其工作原理及电极b中铁的化合物的催化机理如图所示，H表示氢原子。下列说法错误的是(　　) A．电极b接电源负极 B．处理1 mol NO，电路中转移5 mol e－ C．HClO在阳极生成：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋ D．H＋与NO反应的电极反应式为10H＋＋NO＋8e－===NH＋3H2O 答案：B 解析：由题图知，电极b上硝酸根离子转变为铵根离子，N元素化合价从＋5降低到－3，则处理1 mol NO，电路中转移8 mol e－，B错误。 12．一种自生酸和碱的电化学回收体系如图所示。PO表示H2PO等含磷微粒，HAP为 Ca10(PO4)6(OH)2(M＝1004 g·mol－1)，Ⅱ室中溶质只有一种。下列说法错误的是(　　) A．a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 B．吸收室的溶质可以用于制作肥料 C．理论上当电路中通过0.14 mol电子，脱盐室质量减少9.94 g D．理论上当电路中通过0.14 mol电子，阴极增重10.04 g 答案：D 解析：由Ⅰ室电极产生O2，Ⅲ室电极产生H2可知，左侧为阳极，右侧为阴极，Ⅰ室产生H＋进入Ⅱ室，为了保证Ⅱ室溶液呈电中性，脱盐室中硫酸根离子进入Ⅱ室，Ⅱ室物质X为硫酸，则Na＋通过c膜进入Ⅲ室，故a膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，c膜为阳离子交换膜；Ⅱ室硫酸泵入吸收室用于吸收NH3。根据上述分析，A正确；硫酸吸收氨气生成硫酸铵，可以用于制作肥料氮肥，B正确；脱盐室中钠离子进入Ⅲ室、硫酸根离子进入Ⅱ室，则理论上当电路中通过0.14 mol电子，脱盐室减少0.07 mol Na2SO4，质量减少9.94 g，C正确；Ⅲ室电极为阴极，电极反应式2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，转移0.14 mol电子，共生成0.14 mol氢氧根离子，氢氧根离子除了生成羟基磷灰石，还要与铵根离子反应，根据6H2PO＋14OH－＋10Ca2＋===Ca10(PO4)6(OH)2↓＋12H2O，当参与反应的OH－少于0.14 mol，生成的羟基磷灰石少于0.01 mol，0.01 mol羟基磷灰石为10.04 g，故阴极增重小于10.04 g，D错误。 二、非选择题 13．如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。 (1)①b为电源的________(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)极。 ②Z池中e为________极。 ③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d________e(填“→”或“←”)。 (2)①写出c极上反应的电极反应式：____________________________________。 ②写出Y池中总反应的化学方程式：______________________________________。 ③写出Z池中e极上反应的电极反应式：__________________________________。 答案：(1)①负　②阳　③←　 (2)①2Cl－－2e－===Cl2↑ ②2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ ③Cu－2e－===Cu2＋ 解析：d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应式分别为Cu2＋＋2e－===Cu、Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。 14．Ⅰ.一种以甲醇和二氧化碳为主要原料，利用SnO2(mSnO2/CC)和CuO纳米片(CuONS/CF)作催化电极，电化学法制备甲酸的工作原理如图1所示(已知电解时甲醇难在电极上直接放电)： (1)加入NaCl溶液的作用是___________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)阴极的电极反应式是______________________________________________________ _____________________________________________________________________________。 (3)若有1 mol H＋通过质子交换膜时，该装置内生成HCOO－和HCOOH共计________mol。 Ⅱ.一种基于铜基金属簇催化剂电催化还原CO2制备甲醇的装置如图2所示。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图3所示。 (4)b电极生成CH3OH的电极反应式为______________________________________。 (5)控制电压为0.8 V，电解时转移电子的物质的量为________mol。 答案：(1)Cl－在阳极上放电生成Cl2，Cl2将CH3OH氧化为HCOOH (2)2CO2＋2e－＋H2O===HCOO－＋HCO (3)0.75 (4)CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O　(5)2.8 解析：(3)若有1 mol H＋通过质子交换膜时，则转移电子的物质的量为1 mol，阳极上生成0.25 mol HCOOH，阴极上生成0.5 mol HCOO－，所以该装置内生成HCOO－和HCOOH共计0.75 mol。 (5)由图3知，控制电压为0.8 V时，阴极生成0.2 mol C2H5OH和0.2 mol H2，阴极的电极反应式为2CO2＋12e－＋12H＋===C2H5OH＋3H2O、2H＋＋2e－===H2↑，电解时转移电子的物质的量为0.2 mol×12＋0.2 mol×2＝2.8 mol。 20 学科网（北京）股份有限公司 $$