第六章 第2节 电解池的原理及应用-【5星学霸·高考白题】2026年高考化学一轮复习

第2节 电解》 ☑应用提优考点全面，能力提升|限时：30mim 1.(2025·四川雅安二模)许多有机化学反应包 含电子的转移，使这些反应在电解池中进 行时称为电有机合成。例如，以丙烯为原料 制备丙烯腈(CH,=CHCN),再用丙烯腈电合 成己二腈[NC(CH2),CN)]。如图所示为模 拟工业电合成己二腈的装置图，下列说法不 正确的是 ( 直流电源 CIL-CIICN NC(CH,4C八三南机地解质 稀硫酸 离子交换膜 A.丙烯腈在阴极发生还原反应 B.离子交换膜可以是质子交换膜 C.若阳极产生22.4L(标准状况下)X气体， 理论上阴极能生成1mol己二腈 D.与其他有机合成相比，电有机合成具有反 应条件温和、反应试剂纯净、生产效率高等 优点 2.(2024·广东汕头一模)用如图装置电解C0 制取CH4,温度控制在10℃左右，持续通入 CO2,电解前后HCO:物质的量基本不变。下 列说法正确的是 电源 多品 销电极 朋离子 交换膜 钓电极 持续通 入02 9 甲室 乙室 plI=8的KHCO,济液 第六章化学反应与电能学霸高春 的原理及应用 A.电解过程中HCO;的移动方向是甲室→ 乙室 B.甲室产生的气体只有O, C.乙室电极反应为9C02+8e+6H0= CH,+8HCO D.当乙室产生的气体体积为11.2L时，外电 路转移电子数为4N, 3.(2025·河南郑州二模)为从海水中提取锂， 某团队设计了如图所示的电解池。保持电源 正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与 4取下互换，电极2与3(Ag电极或AgCl电 极)取下互换，可实现锂的富集。 电解液 FePO. LiFcPO. 储液榕 电极1 电城2 电极3电极4 下列说法正确的是 A.a为电源的正极，电极电势a高于b B.装置中电极2应选择Ag电极，电极反应为 Ag-e=Ag' C.互换电极前后，与电源a极相连的电极所 发生的电极反应不同 D.理论上，电路通过1mdl电子时，有1moli 富集在右侧电解液中 4.(2025·广东茂名二模)如图是一种光电催化 装置，它可以将空气中捕获的C0,转化为各 种化工原料。下列说法正确的是 ) 电源 M区 075 学霸高春白题化学 A.工作时，H从N区移向M区 B.制备C0时，理论上生成1mol02同时，可 生成1molC0 C.制备CH,OH时，阴极区发生反应：CO2+ 6H*+6e=CH,OH+H,O D.制备HCOOH时，理论上每生成1molO2 的同时，阳极区溶液减少32g 5.(2025·甘肃庆阳二模)在碱性海水里直接电 解制氢的工作原理如图1所示。MO隔水薄 膜可以起到阻挡C与电极催化剂活性中心 接触的作用，电极A含有M金属催化剂，发 生的电极反应过程如图2所示，离子交换膜 选择性透过参与电极A反应的物质。下列说 法错误的是 n0水薄 离子文换 隔水界而 电规 电极BMu0,隔示落联 气依道道 H,0 海水泵 海水膜 海水 落饱水 蒸你水 海 图1 (0,g+H,0 M- +0 +0H T-(00TΠ 3M-(H 0I e -1-)- +(H IT.OO) 图2 A.电极A上发生的反应存在极性键的断裂 与生成 B.若去掉隔水薄膜，CI会在电极A处失去电 子生成Cl C.电解结束后，向电极B处所得溶液中加人 适量FeCl,溶液，溶液无浑浊现象 D.每当有标准状况下的0.1344L气体生 成时.就会转移0.008mol电子 6.(2025·吉林延边月考)我国科研工作者通过 将辛胺反应与二氧化碳反应耦合，实现了辛 腈的高选择性合成。下图是以氢氧燃料电池 为电源，以C02与辛胺为原料合成辛腈的工 作原理图（以KOH溶液为电解液，隔膜只允 许OH通过)。下列说法错误的是 () 辛喷 下CN 体 0 平胺 孙H 《电被 Y电极 A.气体A为氧气，气体B为氢气 B.X电极的电势比Y电极的低，X电极可能 有副产物0，生成 C.Y电极上的电极反应式为XxH+4OH 4e—+4H,0 D.每消耗标准状况下2.24L02时，会有 0.4 mol OH由X电极区移向Y电极区 7.化工废水中常常含有以二甲胺[(CH,),NH]为 代表的含氮有机物，可以通过电解法将二甲胺转 化为无毒无害的气体排放，装置如图所示。 处理后 的废水 二废水 加入一定造 l,0含少圣NaOD aC和\aOH 离于交换膜 反应原理：(i)C1在阳极转化为Cl2; (ⅱ)Cl,在碱性溶液中歧化为C10: (ⅲ)CI0将二甲胺氧化为N2、CO和H,0。 (1)写出电解池中阴极发生反应的方程 式： (2)电解池中选择阴离子交换膜而不选择阳 离子交换膜的原因是 (3)标准状况下，当阴极区收集到 6.72LH2时，阳极区收集到N2的体积 是 L。2.B解析：锰元素化合价降低，MO,被还原，应为原电池的正极，电 解质溶液为碱性才能与Z0共存，电极反应式为MO,+e+H,O —MnO(OH)+OH,A错误：Zn为原电池的负极，MnO2为正极，涂 在纸上的电极材料是Z和MnO2,B正确：由MmO2+e+H,0 MO(OH)+OH,每生成1 mol Mno(OH)转移1ml电子，电池中转 移N,个电子，C错误：Zm元素化合价升高，70是氧化产物.MnO 被还原，MnO(OH)是还原产物，D错误。 易错提醒 书写电池感反应式时，应注意正、负极电解质环境不同，H与O川 不能算单合并为H,0。 3.B解析：根据图中所示，锌电极中的Z在碱性溶液中失去电子生 成☑n(OH):,故锌电极为负极：NO在催化电极上发生反应转化为 NH1,N元素化合价降低，发生还原反应，催化电极为正极。根据电 池放电时，阴离子移向负极.阳离子移向正极，双极膜中的O州通过 M膜向负极移动，则M膜为阴离子交换膜，H酒过N膜向正极移 动，则N膜为阳离子交换膜。根据分析知，M膜是阴离子交换膜，N 膜是阳离子交换膜，A正确：催化电极是正极，锌电极是负极，因此 化电极上的电势比锌电极上的高，B错误：锌电极作负极，负极区的 反应式为Zn-2e+40日一Zn(0H).C正确：当双极腰中有 2molH20解离时，转移2we,同时会有2olH移向催化电 极（正极）区，正极电极反应式为NO;+8e+10H一NH+3H,0. 根据电极反应可知，转移2ml。,清耗2.5dH,则催化电极 区H净减少0.5mol,D正确。 4.C解析：放电时，Zm失电子，发生氧化反应，A正确。充电时，石墨 毡为阳极，与电湖正极相连，B正确。水和二氯甲烷的不互溶性和密 度差能够将正极与负极分隔开，故不能倒置，放电时，阴离子移向负 极，故P。移向水层，C错误。放电时，Za板每减轻6.5g.转移电子 的物质的量为0.2l.有0,2PF,移动到水层.故水层增重 0.2molx145g·m0'+6.5g=35.55,D正确。 5.D解析：结合分析，K闭合时，As0片失去电子生成H,As0,、As0片， 甲烧杯中的电极反应为3As0-6e+3H,0一2H3As0.+As0,A 错误：①中，加入NaO川溶液后，指针向左偏转，乙烧杯中溶液颜色变 浅，甲的石墨电极为正极，H,As0.A,0时得到电子生成A0,甲烧 杯中AO:的浓度增大.B错误：②中，加入Na3As0,固体后.指针向 右偏转，乙烧杯中溶液颜色变浅，说明A0片继续失去电子生 成H,A0,AO,结合①②现象.pH对AO于的氧化性的影响大于 AO的浓度对其氧化性的影响，C错误：根据上述实验推测，向甲 烧杯中加入少量Na1AO,固体，N1A01浓度增大，甲的石墨电极 为负极指针向右偏转，D正确 6.D解析：由分析可知，石墨1为负极，在碱性条件下过氧化氢被氧 化生成氧气和水：石墨2为正极，在酸性条件下过氧化氢被还原生成 水，电极反应说明过氧化氢在酸性环境中的氧化性强于碱性环境，A 正确：由分析可知，电池总反应为2H,0,+20H+2H一4且，0+ 0:T,B正确：由分析可知，石墨1为负极，电极反应式为H202- 2e+20H一2H0+02↑，则外电路通过0.4ml电子时.有 0,4m钾离子通过阳离子交换膜1进人中间室，则中间室生成硫酸 钾的质量为04m×2×174g·mo'=34.8g.C正确：由分折可知， 电池总反应为2H202+20H+2H一4H0+02「，该反应中H0 既是氧化剂又是还原剂.0，是氧化产物，则氧化性：H,0,>0,,即0， 的氧化性弱于H,O,,且过氧化氢分解会便反应物过氧化氢的物质 的量诚减小，所以H02分解产生的0，在石墨2电极也可以放 电，H202的分解会影响电池效率，D错误。 一学霸高考·白是 归纳总结 (口)含离子交换模电化学装置题的解题步霸 分清交换展类华：甲交操病于阳流子文换瓶、阴 第一岁 离-宁文换脱克发于文换茨中的临一种。到逆允许隔 种商子迈过变快说 第二步 写出电机反应式，树谢交校膜两侧离干的变化，掉 所可存变化，根搭电符平衡判偏了进移的方向 第步 分新交颜花的作川：庄江品站备中，交接萨的作川 主是是提高产品纯良，避免产物之网发生反应 (2)在原电池中应有高子交换，起到替代盘桥的作用，一方面柜 起到平衡电黄，导电的作用，另一方西能防止电解虎溶液中的离子 与电极直接反应，提高电流效率：在电解池中使用选择性离子交换 膜的主要目的是限制某些离子（或分子）的定向移动，攒免电解质 溶液中的离子或分子与电极产物反应，提高产品纯度或防止造成 危险等。 7.C解析： 小电极作正极，该极上邻装二税 哭物质符电子转化为第衣二盼类 M电极作负极，B,H 物质，电极反应式可知：邻苯二 在该极失电于发生 混类物质+4l'+4e一邻苯二险 氧化反应。电极反 类物质，射取02ml绑苯二阶类 应式为Bl+140 物质转移0.8mol电予，则膜a连过 12e=2B)5+10H.0 的氢复根离子为0.8mal,D正疏 电流计 披a 膜l 0B OH 30 H OH 希NO1溶液 H.O 稀硫破 HO起离为H和OH,氢虏予通过膜移向正机N 膜为阳离予变换脱：氢氧根离予通过脱a移向 贡极H,膜a为网予交族陕， 该装置为原电池装置。电流从正极流向负极，从高电势流向低电 势，因此电势：M电极<N电极，A正确：根据电极反应式和题变化电 荷（与电路中转移电于数相等），可知需要定期补充H,O和OH,C 错误。 第2节电解池的原理及成用 1.C解析：该装置为电解池，通过所给物质转化的关系，可知左侧阴极上 丙烯腈发生还原反应生成己二睛：2CH,=C1GN+2e+2— NC(CH2),CN,右侧为阳极，水失去电子发生氧化反应生成氧气和氢 离子：2,0-4e一4+02↑。由分析知，丙烯睛在阴极发生还 原反应生成己二腈，A正确：由分析知，阴极消耗氢离子，阳极生成的 氢离子移向阴极区.离子交换膜应该为质子交换膜，B正确：由分析 知，若阳极产生22.4L(标准我况下，为【m)X(氧气)气体，转移 4mol电子，理论上阴极能生成2l己二睛，C错误：在反应体系中， 电子转移和化学反应两个过程同时进行，在反应条件，生产效率，环 境保护等方面，都优于其他有机合成法，D正确。 2.C解析： ·化学·028一 帕电规为阳极，相 偶电极上CO,得电予转化为H】 极上HC0:失电予 ,电极为阴极，阴极上布HCO 生成C0,和02，电 生成，在阴极会产生碳酸氢根， 规反应为4HC-4+ 发生的电越反应为9C0+8c+6H0 =02↑+4C0↑+2H0, =CH,+8HC0,CE确a B督误。 电源 多品 铂电视 别辩子 们电极 交糗膜 持续道 入C0, 甲空 乙宝 =8的KICO,溶液 也解过程中电解质中的因离子向阳短移动，HCO由乙 室向甲室移动，A碍误：电解前后HC(上物质的兰基本 不变，电解时电解质滨液中KHG),物赏的章益本不变= 该装置为电解池装置，没有指明气体的状况.不能计算电子转移数 目，D错误 3.D解析：为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为FPO,+e+L 一iP0,则电极1为阴极，电极2为阳极，电极材料为Ag,电极 反应式为Ag-e+CT一A5C:电极3为阴极，电极材料为AsC,电 极反应式为AgC1+e一Ag+C,电极4为阳极，在电极4上发生氧 化反应：LFPO,-一FPO,+,实现了钾的高集。电极1为阴 极，因此a为电源的负极，为电源的正极，电极电势b高于“，A错 误：由分析可知.电极2为阳极，应选择Ag电极，海水中有C,则电 极2的电极反应式为Ag-e+C一AgC,B错误：电极4放电一 段时间后转化成为FPO,所以互换后电极4发生的反应与互换前 电极1发生的反应相同，C错误：根据电子守恒，电路中各处的电量 相等，所以理论上，电路通过1ml电子时，有1m©li富集在右侧 电解液中，D正确。 4.C解析：工作时，M区是阳极区，N区是阴极区，H从M区移向N 区，A错误：理论上生成1m0,同时，电路中转移4l电子，制备 C0时，C元素化合价由+4降低为+2，根据电子守恒，可生成2 C0,B错误：制各CH,OH时，二氧化碳在阴极区得电子生成甲醇，阴 极电极反应式为C0,+6H°+6e一CH,OH+H,0,C正确：制 备HCOOH时.理论上每生成1lO2的同时，电路中转移4ml电 子，有4l氢离子从M区移向N区，阳极区溶液减少36g,D错误 5.C解析：由图可知，电极A上发生反应40H-4e一2H,0+02↑， 存在氢氧极性键的断裂与氢氧极性键的生成，A正确：由图2可知， A为阳极，去掉MO,隔水薄膜，氯离子会在电极A(阳极)处失去电 子，发生氧化反应生成氯气，B正确：电极B为阴极，水放电发生还原 反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应为2H,0+2一20H +H,↑，则加入Fl,溶液会生成氢氧化铁沉淀，溶液变浑浊，C错 误：电解总反应为2H,0电0，↑+2H,↑，每当有标准状况下的 0.134411 0.1344L气体生成时，即生成a(02)= 2.4·mF3 0.002ml.转移0.008ml电子，D正确。 6.B解析：根据分析知，气体A为氧气，气体B为氢气，A正确：阳极！ 一学霸高考·白是 电势高于阴极，则X电极的电势比Y电极的低，X电极发生还原反 应，得到电子，不可能有刷产物O,生成，B错误：Y电极上发生辛胺 合成章腈的反应，电极反应式为入人H,+4OH一e 飞CN4H,0,C正确：每消耗标准状况下224L0,时.转移 0.4e,则会有0.4 mol OH由X电极（阴极）区移向Y电极（阳 板)区，D正确 7,(I)2H20+2e=20H+H2↑(2)需要阴极区产生的0H迁移 到阳极区维持阳极区的碱性(3)0.448 解析：(3)当阴极区收集到6.721（标准欢况下）H2时，氢气的物质 的量是0.3mal,转移0.6ml电子，根据电子得失守恒可知生成 0.3l氯气.产生0.3malC0,根据方程式15C10+2(CH,):NH+ 80H一N2T+4C0子+15C+11H,0,可知阳极区收集到N2的体 积（标准状况下）是0.02m0l×22.4L·m0=0.448L 第3节金属的腐蚀及防护 1.D解析：舰艇腐蚀是因为形成了原电池，A错误：海水中含有电解 质浓度大，腐蚀速度快，故图乙为海水环境下的腐蚀情况，图甲为淡 水环境下的腐蚀情况.B错误：S作正极被保护，电极反应式为0，+ 4e+2H,0一40H,e作负极，电极反应式为Fe-2e一F2”,C 错误：焊点附近用锌块打“补丁”，Zm比Fe活泼，Zm作负极，Fe作正 极被保护.可延缓商蚀，D正确。 2.A解析：根据图知，发生吸氧腐蚀，正极上0得电子和H0反应生 成0川，电极反应式为03+4e+2H,0一40川，A错误：失电子的 物质发生氧化反应.该反应中Cu失电子生成C2而发生氧化反应 B正确：潮湿的环境中有电解质溶液，易形成原电池而更易产生制 锈，C正确：明矾中铝离子水解生成A(OH),和H面使溶液呈酸性， 能和Cu,(OH),C中OH反应，所以明矾溶液能清除C4,(OH),C,D 正确。 3.D解析：温度超过一定范围.硫酸盐还原菌(SRB)活性下降，速率 减慢，B错误 碳作正极，电 极反应为 氧原子将46价 '+e=H, SRB生物脱 的硫酸根裤子 C错误 还原为-2价的 硫陈子，SRB 不作还原制 A错误， 碳素钢 总反应的化学方报式为8H+4F+S0=F=S+3Fr2+4H,0, D正残 4.C解析：水变红色说明反应生成氢氧根离子，蓝色沉淀是亚铁离子 和铁氛化钾溶液反应产生的，则说明铁钉在溶解有氧气的中性溶液 中发生了吸氧腐蚀：铁钉下端(B部位)铁失去电子被氧化为亚铁离 子被腐蚀：水中溶解氧从铁钉A段部位的碳上结合电子被还原为氢 氧银离子，氢氧根离子和亚铁离子结合成氢氧化亚铁，并进一步形 成铁锈。金属的腐蚀为金属原子失去电子被氧化变成离子的过程 已知铁钉A段部位周围的水变红色，则A端水中溶解氧从铁钉的碳 上结合电子被还原为氢氧根离子，为正极，铁钉下端(B都位)产生 蓝色沉淀，期B端铁失去电子生成亚铁离子被腐蚀，放铁钉下端(B 邮位)腐蚀最严重，A项错误：据分析，铁钉B部位是负极，电极反应 ·化学·029一