专题05 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用（重难点训练） 化学鲁科版2019选择性必修1

专题05 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用 建议时间：25分钟 突破一 有关电解的计算 1. 用石墨电极电解100 mL H2SO4和CuSO4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到 2.24 L气体(标准状况)，原混合溶液中Cu2＋的物质的量浓度为(　　) A．1 mol·L－1 B．2 mol·L－1 C．3 mol·L－1 D．4 mol·L－1 2.有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一段时间，测得电极增重总和2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为(　　) A．4∶1 B．1∶1 C．4∶3 D．3∶4 突破二 氯碱工业 3．氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图所示的装置来制取（两电极均为惰性电极），下列说法不正确的是 A．c出口为高浓度的烧碱溶液 B．电池工作时，左侧电极室的向右侧电极室移动 C．阳极发生的电极反应为 D．每生成0.1，此时转移的电子的物质的量为0.2 4.氯碱工业的装置如图所示，下列说法错误的是 A．E、F电极上产生的气体分别为氯气和氢气 B．装置中的离子交换膜为阴离子交换膜 C．溶液M、N分别为NaCl稀溶液和NaOH浓溶液 D．总反应的离子方程式为 突破三 电镀与电解精炼 5.若要在铜片上镀银时，下列叙述中错误的是(　　) ①将铜片接在电源的正极　②将银片接在电源的正极　③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag　④在银片上发生的反应是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液　⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液 A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥ 6.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性：Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍 突破四 电化学中的膜技术 7.二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图，下列有关叙述正确的是(　　) A.该装置能实现化学能100%转化为电能 B.电子移动方向：a极→b极→质子交换膜→a极 C.a电极的电极反应式为：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ D.当b电极消耗22.4 L O2时，质子交换膜有4 mol H＋通过 8.一种水性电解液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)存在]。电池放电时，Ⅱ区的K2SO4溶液浓度变大，下列叙述错误的是(　　) A.电池放电时，转移2 mol e－正极质量减少32 g B.Ⅰ区与Ⅱ区之间的离子交换膜为阴离子交换膜 C.Zn电极反应：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) D.Ⅲ区的K＋通过隔膜向Ⅱ区迁移 突破五 多池串联装置 9.室温下，如图装置电解一段时间，当某极析出0.32 g Cu时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分别为(溶液足量，体积均为100 mL且电解前后溶液体积变化忽略不计)(　　) A．13、7、1 B．12、7、2 C．1、7、13 D．7、13、1 10.某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和NaCl溶液的实验，装置如下图所示，下列说法正确的是(　　) A.甲烷燃料电池工作时，负极的电极反应为：CH4－8e－＋10OH－===7H2O＋CO B.电极b上得到的是Cl2 C.标准状况下，每个电池通入1 L CH4且完全反应，理论上最多能得到8 L H2 D.若将电极a的石墨棒换成Fe棒，NaCl溶液中发生的总反应式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 建议时间：15分钟 11.如图为直流电源电解稀硫酸钠溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是(　　) A．电极a附近呈红色，电极b附近呈蓝色 B．电极a附近呈蓝色，电极b附近呈红色 C．逸出气体的体积，电极a 的小于电极b的 D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出具有刺激性气味的气体 12.利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是(　　) A．b为直流电源的正极 B．将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变 C．阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋ D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室 13.用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.2 mol Cu(OH)2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移电子的物质的量为(　　) A．0.4 mol B．0.5 mol C．0.6 mol D．0.8 mol 14.用石墨作电极电解1 000 mL硝酸钾和硝酸铜的混合溶液，当通电一段时间后，两极都收集到112 mL气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为1 000 mL，则电解后溶液的pH为(　　) A．4 B．3 C．2 D．1 15. 利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移 B．电极b上的反应为CO2＋8HCO－8e－===CH4＋8CO＋2H2O C．电解过程中化学能转化为电能 D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变 16.利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解LiCl溶液制备LiOH，装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电极B连接电源正极 B.A极区电解液为LiCl溶液 C.阳极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D.每生成1 mol H2，有1 mol Li＋通过该离子交换膜 17.某科研小组研究采用BMED膜堆(示意图如下)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H＋和OH－。下列说法错误的是(　　) A.电极a连接电源的正极 B.B为阳离子交换膜 C.电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生 D.Ⅱ口排出的是淡水 18.H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应原理为2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－632 kJ·mol－1。如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是(　　) A．电极a为电池的正极 B．电极b上发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．电路中每流过4 mol电子，电池内部释放632 kJ热能 D．每17 g H2S参与反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区 19.电解法处理氮氧化物生产HNO3或硝酸盐有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。 电解NO制备NH4NO3原理如图1所示： (1)阳极为_________(填“X”或“Y”)，Y的电极反应式为_____________________________________。 (2)为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为________________。 (3)用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可制备硝酸。电解时NO2发生反应的电极反应式为_______________________________________________________________。 (4)若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________ mol。 20.如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题： (1)a为电源的________(填“正”或“负”)极，C池是________池。A池阳极的电极反应为____________________________，C池阴极的电极反应为_______________________________________。 (2)如果B槽中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为________。 (3)如果A池溶液是200 mL足量的食盐水(设电解过程溶液体积不变)，则通电5 min后，溶液的pH为______。 建议时间：15分钟 21．（2025·全国卷）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。 电解时，下列说法错误的是 A．阳极区下降 B．从阴极区向阳极区迁移 C．阴极发生反应 D．阴极转化，阳极将生成 22．（2025·云南卷）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 23．（2025·河北卷）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置，其示意图如下： 已知：参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A．电极上发生的反应： B．产生标准状况下时，理论上可转化的 C．再锂化过程中，向电极迁移 D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高 24．（2024·湖南卷）在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是 A．电解时，向Ni电极移动 B．生成的电极反应： C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成的同时，生成 25．（2023·浙江卷）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是    A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为： C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 26．（2021·全国乙卷卷）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。 下列叙述错误的是 A．阳极发生将海水中的氧化生成的反应 B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的 C．阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气 D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理 27．（2021·天津卷）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是 A．a是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D．当完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下) 28．（2024·重庆卷）(四乙基铅)能提高汽油的辛烷值，可电解合成。电解池的阳极为，阴极为碳钢，电解液为溶有格氏试剂()的有机体系。 ①阳极上生成的电极反应式为 。 ②为了实现阴极产物的循环利用，电解一段时间后，需在阴极区不断加入适量的，其原理是 。 ③为减少铅污染，被限制使用。是一种潜在替代品，其电解合成的原理如图所示(为催化剂)。总反应化学方程式为 ；外电路转移电子时，理论上可生成的物质的量为 。 29．（北京卷）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示 (1)溶液A的溶质是 ； (2)电解饱和食盐水的离子方程式是 (3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 (4)电解所用的盐水需精制。去除有影响的、，，，[＞]。 精致流程如下（淡盐水和溶液A来电解池）： ①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是 。 ②过程Ⅰ中将转化为N2的离子方程式是 ③的溶解度比的小，过程Ⅱ中除去的离子有 ④经过程Ⅲ处理，要求盐水中c 中剩余的含量小于5mg /L，若盐水b中的含量是7.45 mg /L，则处理10m3盐水b，至多添加10%溶液 kg（溶液体积变化忽略不计）。 30．（新课标卷）粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极 (填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为 ；若粗铜中还含有Au､Ag､Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为 。    1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 有关电解的计算及在物质制备、工业生产中的应用 建议时间：25分钟 突破一 有关电解的计算 1. 用石墨电极电解100 mL H2SO4和CuSO4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到 2.24 L气体(标准状况)，原混合溶液中Cu2＋的物质的量浓度为(　　) A．1 mol·L－1 B．2 mol·L－1 C．3 mol·L－1 D．4 mol·L－1 【答案】A 【解析】根据题设条件，阴极：首先Cu2＋＋2e－===Cu，然后2H＋＋2e－===H2↑；阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。由于阴极上收集到H2，说明Cu2＋已完全放电，根据得失电子守恒，阴极上Cu2＋、H＋得电子总数应等于阳极上H2O失电子总数。放出0.1 mol H2得到0.2 mol电子，放出0.1 mol O2失去0.4 mol电子，所以Cu2＋放电，得到0.2 mol电子，c(Cu2＋)＝＝1 mol·L－1。 2.有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一段时间，测得电极增重总和2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为(　　) A．4∶1 B．1∶1 C．4∶3 D．3∶4 【答案】C 【解析】串联电路中，相同时间内各电极得电子或失电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少，只要判断出生成何种气体及生成一定物质的量该气体所得失电子的物质的量，就可以通过得失电子守恒判断气体体积之比。第一个烧杯中放出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧杯中放出O2。在有1 mol电子转移时，生成的气体的物质的量分别是0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol和0.25 mol。所以共放出有色气体(Cl2)0.5 mol＋0.5 mol＝1 mol，无色气体(O2和H2)0.5 mol＋0.25 mol＝0.75 mol。 突破二 氯碱工业 3．氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图所示的装置来制取（两电极均为惰性电极），下列说法不正确的是 A．c出口为高浓度的烧碱溶液 B．电池工作时，左侧电极室的向右侧电极室移动 C．阳极发生的电极反应为 D．每生成0.1，此时转移的电子的物质的量为0.2 【答案】C 【分析】电解精制盐水，阳极阴离子Cl-失电子发生氧化反应生成Cl2，阴极H+得电子发生还原反应生成H2，Na+透过阳离子膜向阴极移动； 【解析】A．阴极H+得电子发生还原反应生成H2，Na+透过阳离子膜向阴极移动，因此阴极产生氢氧化钠，则c出口为高浓度的烧碱溶液，A正确；B．电解池中阳离子向阴极移动，因此电池工作时，左侧电极室的Na+向右侧电极室移动，B正确；C．阳极阴离子Cl-失电子发生氧化反应生成Cl2，阳极发生的电极反应为2Cl-－2e-=Cl2↑，C错误；D．氢离子得到电子转化为氢气，每生成0.1molH2，此时转移的电子的物质的量为0.2mol，D正确；故选C。 4.氯碱工业的装置如图所示，下列说法错误的是 A．E、F电极上产生的气体分别为氯气和氢气 B．装置中的离子交换膜为阴离子交换膜 C．溶液M、N分别为NaCl稀溶液和NaOH浓溶液 D．总反应的离子方程式为 【答案】B 【分析】从图中可以看出，右侧流入NaOH稀溶液，流出的溶液N为浓NaOH，则F电极为阴极，E电极为阳极。 【解析】A．从分析可知，E电极为阳极，F电极为阴极，则E、F电极上产生的气体分别为氯气和氢气，A正确；B．为了在右侧得到纯净的NaOH溶液，离子交换膜应允许Na+透过，则装置中的离子交换膜为阳离子交换膜，B错误；C．电解池工作时，Cl-在E极(阳极)失电子，Na+透过离子交换膜进入F电极(阴极)，则溶液M、N分别为NaCl稀溶液和NaOH浓溶液，C正确；D．在阳极Cl-失电子生成Cl2，H2O在阴极得电子生成H2和OH-，总反应的离子方程式为，D正确；故选B。 突破三 电镀与电解精炼 5.若要在铜片上镀银时，下列叙述中错误的是(　　) ①将铜片接在电源的正极　②将银片接在电源的正极　③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag　④在银片上发生的反应是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液　⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液 A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥ 【答案】C 【解析】电镀原理，若在铜片上镀银时，铜作电解池的阴极与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银；银作电解池的阳极和电源正极相连，银失电子发生氧化反应生成银离子；电解质溶液为硝酸银溶液。铜片应接在电源的负极上，故①错误；银片应接在电源的正极上，故②正确；在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag，故③正确；在银片上发生的反应是Ag－e－===Ag＋，故④错误；用硫酸铜溶液作电镀液，阴极析出铜，故⑤错误；需用硝酸银溶液作电镀液，故⑥正确。 6.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性：Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍 【答案】D 【解析】电解精炼镍时，粗镍作阳极，纯镍作阴极，电解质溶液中含有Ni2＋，则阳极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，阴极电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，因此，电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2＋、Ni2＋、Zn2＋，电解槽底部的阳极泥中只有铜和铂，没有锌、铁、镍。 突破四 电化学中的膜技术 7.二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图，下列有关叙述正确的是(　　) A.该装置能实现化学能100%转化为电能 B.电子移动方向：a极→b极→质子交换膜→a极 C.a电极的电极反应式为：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ D.当b电极消耗22.4 L O2时，质子交换膜有4 mol H＋通过 【答案】C 【解析】A项，化学能转化为热能和电能，不可能100%转化为电能，错误；B项，电子不能经过电解质溶液，所以电子由a极b极，错误；C项，a为负极，发生氧化反应，电极反应式为CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋，正确；D项，气体所处状况不知，无法由体积求物质的量，所以通过H＋的物质的量无法求出，错误。 8.一种水性电解液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)存在]。电池放电时，Ⅱ区的K2SO4溶液浓度变大，下列叙述错误的是(　　) A.电池放电时，转移2 mol e－正极质量减少32 g B.Ⅰ区与Ⅱ区之间的离子交换膜为阴离子交换膜 C.Zn电极反应：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) D.Ⅲ区的K＋通过隔膜向Ⅱ区迁移 【答案】A 【解析】Zn电极为负极，Zn失电子产物与电解质反应，生成Zn(OH)，同时K＋透过离子交换膜向Ⅱ区移动；正极为MnO2，MnO2得电子产物与电解质反应，生成Mn2＋等，同时SO透过离子交换膜向Ⅱ区移动。A.电池放电时，正极反应为：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，转移2 mol e－，正极质量减轻87 g，A错误；B.由分析可知，电极反应发生时，Ⅰ区SO透过离子交换膜向Ⅱ区移动，则Ⅰ区与Ⅱ区之间的离子交换膜为阴离子交换膜，B正确；C.Zn电极，Zn失电子产物与电解质反应，生成Zn(OH)，则电极反应式为：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)，C正确；D.由分析可知，电极反应发生时，Ⅲ区的K＋透过离子交换膜向Ⅱ区迁移，D正确。 突破五 多池串联装置 9.室温下，如图装置电解一段时间，当某极析出0.32 g Cu时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分别为(溶液足量，体积均为100 mL且电解前后溶液体积变化忽略不计)(　　) A．13、7、1 B．12、7、2 C．1、7、13 D．7、13、1 【答案】A 【解析】n(Cu)＝＝0.005 mol，由电极反应Cu2＋＋2e－===Cu可知转移电子为 0.01 mol，电解时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液电解方程式分别为2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑、2H2O2H2↑＋O2↑、2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。Ⅰ中生成0.01 mol OH－，c(OH－)＝＝0.1 mol·L－1，pH＝13；Ⅱ中实质是电解水，溶液仍然呈中性，溶液的pH＝7；Ⅲ中生成0.01 mol H＋，c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，pH＝1，故A正确。 10.某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和NaCl溶液的实验，装置如下图所示，下列说法正确的是(　　) A.甲烷燃料电池工作时，负极的电极反应为：CH4－8e－＋10OH－===7H2O＋CO B.电极b上得到的是Cl2 C.标准状况下，每个电池通入1 L CH4且完全反应，理论上最多能得到8 L H2 D.若将电极a的石墨棒换成Fe棒，NaCl溶液中发生的总反应式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 【答案】A 【解析】A.甲烷燃料电池工作时，负极甲烷失电子被氧化，电极反应为： CH4－8e－＋10OH－===7H2O＋CO，A选项正确；B.b连接通入CH4的燃料电池的负极，b为阴极，H2O中H＋在此得电子被还原为H2，B选项错误；C.根据电子得失守恒可知CH4～CO～8e－～4H2，所以标准状况下，每个电池通入 1 L CH4且完全反应，理论上最多能得到 4 L H2，C选项错误；D.若将a的石墨换成Fe棒，则Fe作为活性电极自身失电子被氧化，发生反应Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2，D选项错误。 建议时间：15分钟 11.如图为直流电源电解稀硫酸钠溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是(　　) A．电极a附近呈红色，电极b附近呈蓝色 B．电极a附近呈蓝色，电极b附近呈红色 C．逸出气体的体积，电极a 的小于电极b的 D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出具有刺激性气味的气体 【答案】B 【解析】电极a为阴极，H2O电离出的H＋放电，促进H2O的电离平衡向右移动，c(OH－)增大，石蕊溶液变蓝色；电极b为阳极，H2O电离出的OH－放电，c(H＋)增大，石蕊溶液变红色，A项不正确，B项正确；电极a产生H2，电极b产生O2，H2的体积是O2体积的2倍，故C、D项不正确。 12.利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是(　　) A．b为直流电源的正极 B．将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变 C．阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋ D．电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室 【答案】C 【解析】二氧化硫被氧化为硫酸根离子，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极与电源正极相连，则b为电源负极，故A错误；将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式发生改变，故B错误；阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，故C正确；电解时，阳离子移向阴极，所以H＋由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室，故D错误。 13.用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.2 mol Cu(OH)2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移电子的物质的量为(　　) A．0.4 mol B．0.5 mol C．0.6 mol D．0.8 mol 【答案】D 【解析】将Cu(OH)2改写为CuO·H2O，根据CuO·H2O知，阳极上OH－放电生成O2，阴极上Cu2＋和H＋放电生成Cu和H2，根据氧原子守恒得n(O2)＝n[Cu(OH)2]＝0.2 mol，则转移电子的物质的量为0.2 mol×4＝0.8 mol，故D正确。 14.用石墨作电极电解1 000 mL硝酸钾和硝酸铜的混合溶液，当通电一段时间后，两极都收集到112 mL气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为1 000 mL，则电解后溶液的pH为(　　) A．4 B．3 C．2 D．1 【答案】C 【解析】阳极产生氧气0.005 mol，阴极产生氢气0.005 mol。由2H2O2H2↑＋O2↑可知，阴极产生0.005 mol氢气时，阳极产生氧气0.002 5 mol；由2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑可知，产生n(H＋)＝(0.005 mol－0.002 5 mol)×4＝0.01 mol，c(H＋)＝0.01 mol·L－1，pH＝2。 15. 利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移 B．电极b上的反应为CO2＋8HCO－8e－===CH4＋8CO＋2H2O C．电解过程中化学能转化为电能 D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变 【答案】A 【解析】由a极生成O2可以判断电极a为阳极，电极b为阴极，阳离子向阴极迁移，则H＋由a极区向b极区迁移，故A正确；电极b上的反应为CO2＋8HCO＋8e－===CH4＋8CO＋2H2O，故B错误；电解过程中电能转化为化学能，故C错误；电解时OH－比SO更容易失去电子，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，Na2SO4溶液的浓度增大，故D错误。 16.利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解LiCl溶液制备LiOH，装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电极B连接电源正极 B.A极区电解液为LiCl溶液 C.阳极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D.每生成1 mol H2，有1 mol Li＋通过该离子交换膜 【答案】B 【解析】由题意知，电解LiCl溶液制备LiOH，由于电极B生成氢气，A与B用阳离子交换膜隔开，所以B为阴极，B极区为LiOH溶液，A极区为LiCl溶液，A项错误，B项正确；阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，C项错误；每生成1 mol H2，有2 mol Li＋通过该离子交换膜，D项错误。 17.某科研小组研究采用BMED膜堆(示意图如下)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H＋和OH－。下列说法错误的是(　　) A.电极a连接电源的正极 B.B为阳离子交换膜 C.电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生 D.Ⅱ口排出的是淡水 【答案】B 【解析】根据题干信息确定该装置为电解池，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，所以电极a为阳极，连接电源的正极，A正确；水在双极膜A解离后，氢离子吸引阴离子透过B膜到左侧形成酸，B为阴离子交换膜，B错误；电解质溶液采用Na2SO4溶液，电解时生成氢气和氧气，可避免有害气体的产生，C正确；海水中的阴、阳离子透过两侧交换膜向两侧移动，淡水从Ⅱ口排出，D正确。 18.H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应原理为2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－632 kJ·mol－1。如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是(　　) A．电极a为电池的正极 B．电极b上发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．电路中每流过4 mol电子，电池内部释放632 kJ热能 D．每17 g H2S参与反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区 【答案】D 【解析】由2H2S＋O2===S2＋2H2O得出负极H2S失电子发生氧化反应，则电极a为电池的负极，故A错误；正极O2得电子发生还原反应，所以电极b上发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故B错误；电路中每流过4 mol电子，则消耗1 mol氧气，但该装置将化学能转化为电能，所以电池内部几乎不放出热能，故C错误；每17 g即＝0.5 mol H2S参与反应，则消耗0.25 mol氧气，则根据O2＋4H＋＋4e－===2H2O可知，有1 mol H＋经质子膜进入正极区，故D正确。 19.电解法处理氮氧化物生产HNO3或硝酸盐有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。 电解NO制备NH4NO3原理如图1所示： (1)阳极为_________(填“X”或“Y”)，Y的电极反应式为_____________________________________。 (2)为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为________________。 (3)用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可制备硝酸。电解时NO2发生反应的电极反应式为_______________________________________________________________。 (4)若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________ mol。 【答案】(1)Y　NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋　(2)NH3　(3)NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋ (4)0.1 【解析】(1)电解NO制备NH4NO3时，在阳极上NO失电子发生氧化反应，电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋。 (2)在阳极上获得硝酸，为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充氨。 (3)根据图2知，电解时，左室中电极上氢离子放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上通入的是NO2，生成的是硝酸，所以阳极上NO2失电子和水生成硝酸，电极反应式为NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋。 (4)n(NO2)＝0.1 mol，阳极反应式为NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋，有0.2 mol氢离子生成，因为有0.1 mol硝酸生成，则有0.1 mol氢离子进入阴极室。 20.如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题： (1)a为电源的________(填“正”或“负”)极，C池是________池。A池阳极的电极反应为____________________________，C池阴极的电极反应为_______________________________________。 (2)如果B槽中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为________。 (3)如果A池溶液是200 mL足量的食盐水(设电解过程溶液体积不变)，则通电5 min后，溶液的pH为______。 【答案】(1)负　电解　2Cl－－2e－===Cl2↑　Ag＋＋e－===Ag　(2)0.025 mol·L－1　(3)13 【解析】(1)根据已知条件通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，说明电极5作阴极，Ag＋放电，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，转移电子的物质的量为0.02 mol，同时可知电极6作阳极，与电源的正极相连。则a是负极，b是正极，电极1、3、5作阴极，电极2、4、6作阳极。(2)B槽中电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若转移0.02 mol电子时只收集到O2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO4～O2～4e－可得n(O2)＝0.005 mol，体积为112 mL(标准状况)＜224 mL，说明溶质CuSO4已耗完，然后电解水。设整个过程消耗CuSO4 x mol，H2O y mol，则有2x＋2y＝0.02，x＋y＝0.01，解得x＝y＝0.005，则c(CuSO4)＝ 0.025 mol·L－1。(3)由于A池中电解液足量，A池中只发生反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根据关系式NaOH～e－，生成的n(NaOH)＝0.02 mol，则c(NaOH)＝＝0.1 mol·L－1，即溶液的pH＝13。 建议时间：15分钟 21．（2025·全国卷）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。 电解时，下列说法错误的是 A．阳极区下降 B．从阴极区向阳极区迁移 C．阴极发生反应 D．阴极转化，阳极将生成 【答案】D 【分析】根据图示，电解时，左侧电极连接电源负极，为阴极区，发生还原反应，电极反应式为：；右侧电极连接电源正极，为阳极区，发生氧化反应，电极反应式为：。 【详解】A．根据分析，阳极区消耗了，下降，A正确； B．阴极区生成了，阳极区消耗了，按照离子移动方向，从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移，B正确； C．根据分析阴极发生还原反应，电极反应式为：，C正确； D．阴极转化，转移，此时阳极将生成，D错误； 故选D。 22．（2025·云南卷）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 【答案】C 【分析】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为：，阴极发生的反应为：，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极反向移动，据此解答。 【详解】A．由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为：，A正确； B．水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，降低了浓度，可促进双极膜中水的电离，B正确； C．由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极反向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阴离子交换膜，C错误； D．Ⅳ室每生成，则转移1mol电子，有1mol氢离子移到Ⅱ室中，生成，D正确； 故选C。 23．（2025·河北卷）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置，其示意图如下： 已知：参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A．电极上发生的反应： B．产生标准状况下时，理论上可转化的 C．再锂化过程中，向电极迁移 D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高 【答案】B 【分析】由装置图可知，该装置中有直流电源，为电解池，则 转化为过程中，Co元素化合价由降为+3，得电子发生还原反应，为阴极，电极反应式为，Pt电极为阳极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为，据此回答。 【详解】A．由分析知，电极上发生的反应：，A错误； B．由电极反应式可知，产生标准状况下5.6L(即0.25 mol) 时转移1 mol 电子，理论上转化的，B正确； C．为阴离子，应向阳极移动，即向Pt电极迁移，C错误； D．由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极产生、消耗，酸性增强，则阳极附近pH降低，D错误； 故选B。 24．（2024·湖南卷）在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是 A．电解时，向Ni电极移动 B．生成的电极反应： C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成的同时，生成 【答案】B 【分析】由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，作阴极，发生还原反应，电解质溶液为KOH水溶液，则电极反应为：；Pt电极失去电子生成，作阳极，电极反应为：，同时，Pt电极还伴随少量生成，电极反应为：。 【详解】A．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，即向Pt电极移动，A错误； B．由分析可知，Pt电极失去电子生成，电解质溶液为KOH水溶液，电极反应为：，B正确； C．由分析可知，阳极主要反应为：，阴极反应为：，则电解过程中发生的总反应主要为：，反应消耗，生成，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误； D．根据电解总反应：可知，每生成1mol，生成0.5mol，但Pt电极伴随少量生成，发生电极反应：，则生成1molH2时得到的部分电子由OH-放电产生O2提供，所以生成小于0.5mol，D错误； 故选B。 25．（2023·浙江卷）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是    A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为： C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 【答案】B 【详解】A．电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确； B．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：，故B错误； C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的溶液，故C正确； D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。 综上所述，答案为B。 26．（2021·全国乙卷卷）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。 下列叙述错误的是 A．阳极发生将海水中的氧化生成的反应 B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的 C．阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气 D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理 【答案】D 【分析】海水中除了水，还含有大量的Na+、Cl-、Mg2+等，根据题干信息可知，装置的原理是利用惰性电极电解海水，阳极区溶液中的Cl-会优先失电子生成Cl2，阴极区H2O优先得电子生成H2和OH-，结合海水成分及电解产物分析解答。 【详解】A．根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确； B．设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH-在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确； C．因为H2是易燃性气体，所以阴极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确； D．阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D错误。 故选D。 27．（2021·天津卷）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是 A．a是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D．当完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下) 【答案】C 【分析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，据此解答。 【详解】A．由分析可知，a是电源的负极，故A正确； B．石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确； C．随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误； D．当完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式，产生氧气为0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D正确； 故选C。 28．（2024·重庆卷）(四乙基铅)能提高汽油的辛烷值，可电解合成。电解池的阳极为，阴极为碳钢，电解液为溶有格氏试剂()的有机体系。 ①阳极上生成的电极反应式为 。 ②为了实现阴极产物的循环利用，电解一段时间后，需在阴极区不断加入适量的，其原理是 。 ③为减少铅污染，被限制使用。是一种潜在替代品，其电解合成的原理如图所示(为催化剂)。总反应化学方程式为 ；外电路转移电子时，理论上可生成的物质的量为 。 【答案】 阴极得到电子发生还原反应生成镁单质：，在阴极区不断加入适量的，发生反应，实现阴极产物的循环利用 0.5 【详解】①电解池的阳极为，阳极上Pb失去电子发生氧化反应生成，电极反应式为。 ②阴极得到电子发生还原反应生成镁单质：，在阴极区不断加入适量的，发生反应，实现阴极产物的循环利用； ③由图，A极二氧化碳得到电子发生还原生成CO和：，CO和再和Pt2+反应生成：，则总反应为二氧化碳和甲醇反应生成和水：；反应中电子转移为，则外电路转移电子时，理论上可生成的物质的量为0.5。 29．（北京卷）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示 (1)溶液A的溶质是 ； (2)电解饱和食盐水的离子方程式是 (3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 (4)电解所用的盐水需精制。去除有影响的、，，，[＞]。 精致流程如下（淡盐水和溶液A来电解池）： ①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是 。 ②过程Ⅰ中将转化为N2的离子方程式是 ③的溶解度比的小，过程Ⅱ中除去的离子有 ④经过程Ⅲ处理，要求盐水中c 中剩余的含量小于5mg /L，若盐水b中的含量是7.45 mg /L，则处理10m3盐水b，至多添加10%溶液 kg（溶液体积变化忽略不计）。 【答案】(1)NaOH (2) (3)Cl2与水的反应为Cl2+H2OHCl+HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出 (4) Mg(OH)2 Ca2+和 1.76 【分析】盐水中加入氢氧化钠溶液和镁离子生成氢氧化镁沉淀，盐泥a中含有氢氧化镁、泥沙等；淡盐水中氯气能和铵根离子发生氧化还原反应生成氮气和氯离子；盐水a加入碳酸钡和硫酸根离子、钙离子生成硫酸钡沉淀、碳酸钙沉淀得到盐泥b；淡盐水中氯气和氢氧化钠生成的次氯酸钠具有强氧化性，盐水b中加入亚硫酸钠和次氯酸钠反应生成硫酸钠和氯化钠，盐水c最终制得精制盐水； 【详解】（1）装置图中氯气和氢气生成的位置判断，生成氯气的电极为阳极，故左边电极为阳极，右边电极为阴极；溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气，氢氧根离子浓度增大，溶液A为NaOH溶液； （2）电解饱和食盐水，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，氢离子在阴极得到电子生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大生成氢氧化钠，反应的离子方程式：； （3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3的作用是促使化学平衡Cl2+H2OHCl+HClO向左移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出，故答案为Cl2与水的反应为Cl2+H2OHCl+HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出； （4）①由分析可知，过程I是将Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀除去，即盐泥a中除泥沙外，还含有的物质是Mg(OH)2； ②将转化为N2的氧化剂是Cl2，对应的离子方程式是； ③过程II是利用沉淀溶解平衡原理，将溶液中的Ca2+和分别转化为CaCO3和BaSO4沉淀除去； ④NaClO与Na2SO3溶液反应的化学方程式为：，若盐水b中NaClO的含量是7.45mg/L，10m3盐水b含有次氯酸钠7.45mg/L×10×103L÷1000g/mg=74.5g，则处理10m3盐水b时至少需要10% Na2SO3溶液 ×126g/mol÷10%=1260g=1.26kg ；若盐水c中剩余Na2SO3的含量为5mg/L，10m3盐水含有亚硫酸钠5mg/L×10×103L÷1000g/mg=50g，则还需添加10% Na2SO3溶液=500g=0.5kg，因此至多添加10% Na2SO3溶液的质量为1.26kg+0.5kg=1.76kg。 30．（新课标卷）粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极 (填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为 ；若粗铜中还含有Au､Ag､Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为 。    【答案】Cu2++2e-= Cu Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2+的形式进入电解质溶液中 【分析】粗铜应该放在阳极，c是阳极；d是阴极，发生还原反应 Cu2++2e-=Cu；粗铜中的Au、Ag在电解槽中的下方，以单质形式沉积在c（阳极）下方；Fe以Fe2+的形式进入电解液中。 【详解】①在粗铜的电解过程中，粗铜板作阳极，应是图中电极c； ②在电极d为阴极，发生的电极反应式为Cu2++2e-=Cu； ③若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，Au、Ag的活泼性弱于铜，所以Au、Ag以单质形式沉积在阳极下方，铁比铜活泼，会失电子生成Fe2+，Fe2+氧化性弱于Cu2+，所以Fe以Fe2+形式进入电解液中。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$