2026届高三化学备考一轮复习　电解原理创新应用练习

　电解原理创新应用分类练习 类型一　电解与物质制备 1.利用电解原理制备无机物 1．(2025·黑龙江省双鸭山市建新中学高三上学期一模考试)利用电解原理，可将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．a为电解池阳极 B．电解后左侧电极室KOH溶液增大 C．阴极电极反应式为 D．电解过程中阴离子通过交换膜从右向左迁移 2. (2024海南卷，13)电解NH4HSO4溶液得到，是早期制备H2O2的重要步骤。某实验装置如图所示。电解过程流出液b中混有少量气泡。下列说法错误的是 A. 电解过程中阴极区的不断迁移到阳极区 B. 图中a代表H2 C. 回路中通过1mol电子产生0.5mol(NH4)2S2O8 D. 氧化成的电极反应为 3．(2025·四川省泸州市高三上学期第一次教学质量诊断性考试)据报道，我国科学家将钙钛矿晶格作为电催化的活性位点平台，用于氧还原选择性合成，其电化学装置如图所示。下列有关说法不正确的是 A．a极与外加电源的正极相连 B．由a极区通过质子交换膜移向b极区 C．相同条件下，消耗的与生成的体积比为1：1 D．该电解池的总反应为 4．(2025·湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学高三上学期第一次测评)我国科学家开发了如图所示的电化学装置，实现了的制备和废弃PET的回收利用。下列说法错误的是 A．溶液中移向电极B B．电极B的电势高于电极A的电势 C．阳极区发生的反应为： D．理论上每消耗，电极B消耗乙二醇 2.利用电解原理制备有机物 1．(2025·江西省重点中学盟校高三下第一次联考)电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示，下列说法错误的是 A．电池工作时，质子从左室通过质子交换膜到右室 B．阳极生成了，则阴极生成(标准状况下) C．在电极上难于发生析氢反应 D．左室溶液中硫酸物质的量不变 2．(2025·安徽省江淮十校高三上学期第一次联考)乙醛酸(OHC－COOH)是一种重要的化工中间体。工业上以乙二醛为原料制备乙醛酸的装置如图所示，通电后，阳极产物将乙二醛氧化为乙醛酸。已知乙醛酸的相对分子质量为74，下列说法正确的是 A．离子交换膜为阴离子交换膜 B．b极与外电源的正极相连 C．当外电路通过1mole－时，理论上最多可生成乙醛酸的质量为37g D．此装置中乙二醛被氧化的化学方程式：2＋O2→2 3．(2025·江苏省丹阳高级中学高三上学期一模考试)以苯甲醛为有机原料，在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应可制备苯甲酸。其阳极区反应过程如图所示。下列说法不正确的是 A．与反应，每生成转移 B．苯甲醛与反应的离子方程式为 C．制备苯甲酸的过程中，保持不变 D．含少量的苯甲酸粗品可用重结晶法提纯 4．(2025·福建省高三下学期名校联盟一模)我国科技工作者设计了成对电解的高效双功能电催化剂，实现了在电解池阴阳两极都得到高价值含氮化合物，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．催化电极a的电极电势低于催化电极b B．电解过程中阳极区的c(NaOH)不变 C．催化电极b的反应式为 D．理论上每产生1mol 转移 5．(2025·广东省深圳市建文教育集团高三上学期12月第一次模拟考试)碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]是一种具有发展前景的“绿色”化工产品，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示(加入两极的物质均是常温常压下的物质)。下列说法正确的是 A．B为直流电源正极 B．H+由石墨2极通过质子交换膜向石墨1极移动 C．石墨1极发生的电极反应为2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+ D．当石墨2极消耗22.4L O2时，质子交换膜有4mol H+通过 6．(2025·河北省保定市高三下学期一模)有机物参加的反应在日常生活和科学研究中扮演着重要的角色，不仅可以用于有机合成，还可以用于多种材料的改性和功能化设计。某科研小组以硝基苯为原料电催化合成的装置如图所示，M电极和N电极为覆盖催化剂的惰性电极，装置工作时定时将N电极室溶液转移至M电极室。下列说法正确的是 A．装置工作时，通过离子交换膜移向N极 B．阳极反应：2-4e-+4OH-=+4H2O C．装置工作时，阴离子交换膜两侧溶液的保持不变 D．转移相同电量，M电极消耗的和N电极产生的和相等 7．(2025·北京市海淀区高三一模考试)己二腈是合成尼龙-66的原料。可用电解丙烯腈的方法合成己二腈，装置示意图如下。 已知：阳/阴极反应物的还原/氧化性越强，电解所需电压越小，消耗的电能越少。 下列说法不正确的是 A．在阴极获得己二腈 B．制得己二腈的同时，阳极室中增加 C．制得己二腈的同时，理论上会产生(标况下) D．若要降低电解丙烯腈的能耗，可向阳极室中加入强还原剂 8．(2025·江苏省淮安市高三一模)电解CO2制甲酸或甲酸盐的原理如图所示。 ⑤阳离子交换膜左室产生的气体为 。 ⑥以一定流速持续通入CO2，一部分CO2在电极表面转化为HCOO-，电解一段时间后，阳离子交换膜右室中的KHCO3浓度增大，原因为 。 类型二　电解与“三废”治理 1．(2025·安徽省淮北市和淮南市2024-2025学年高三上学期第一质量检测)微生物电合成系统(MES)是一种新型的碳捕获生物技术，已知阴极副产物有乙醇、氢气。下列说法错误的是 A．电流的流向：由N电极经导线到M电极 B．生成的电极反应式为 C．离子交换膜为质子交换膜 D．每生成，同时生成 2．(2025·河南省新乡市高三下学期第一次模拟考试)科学家开发催化电极材料，实现电催化和硝酸盐在常温常压下合成尿素。电解质溶液为一定浓度溶液，在电极上生成，模拟装置如图所示。下列叙述错误的是 A．a极与电源负极连接，发生还原反应 B．气体X常用作助燃剂，b极表面pH降低 C．a极电极反应式： D．每生成，有由b极向a极迁移 3．(2025·山西省高三下学期模拟考试)我国科学家采用天然赤铁矿基电解系统能有效地将光伏废水中的转化为，主要是通过电极上的电子转移将还原为，而铁氧化还原过程在随后的转化为中起着关键作用，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极X应与电源的负极相连 B．反应过程中，阴极区溶液的pH升高，促进NH3的生成 C．α-Fe2O3电极上发生的电极反应为： D．若生成1mol(NH4)2SO4，理论上有8mol电子流入α-Fe2O3电极 4．(2025·湖南省郴州市高三上学期第一次教学质量监测)利用电解法脱除生活废水中的氮磷，其装置和脱除原理如下图所示。开始时，接电源正极，电解一段时间后将电源正负极交换，可转化为沉淀。 下列说法不正确的是 A．电解一段时间(正负极交换前)，溶液不变 B．若开始时接电源负极，则无法除去 C．若除去等物质的量的和，理论上电路中通过的电子数相同 D．除磷的电解反应为 5．(2025·山东省日照市高三下学期一模)硫酸盐还原菌(SRB)可以处理含Cu2+的硫酸盐酸性废水，同时实现有机废水的处理，原理如图所示，下列说法正确的是 A．若以铅蓄电池为电源，b为Pb电极 B．SO参与的电极反应为： C．电解一段时间后阳极区溶液的pH减小 D．标准状况下，产生2.24LCO2时，理论上可产生9.6gCuS 6．(2025·江西省景德镇市高三上学期第一次质量检测)生活污水中的氮和磷元素主要以铵盐、，和磷酸盐形式存在，可用铁、石墨作电极，用电解法去除。电解时：如图甲原理所示可进行除氮；翻转电源正负极，可进行除磷，原理是利用将转化为沉淀。下列说法正确的是 A．图乙中0~20min时石墨作阴极 B．工业除污时工作人员往污水中添加氯化钠的主要作用是为了增加溶液的导电性 C．除氮和磷时应都应该控制溶液pH值不能过低 D．图乙中20~40min铁电极产生的气体为 7．(2025·湖南省衡阳市衡阳县第一中学高三上学期一模考试)2024年我国科学家开发了一种质子交换膜()系统，可在催化剂(源自废铅酸电池)上将二氧化碳还原为甲酸，其电解原理如图1所示。同时减少碳酸盐沉淀的生成，有望高效实现向甲酸的转化，转化过程中的与电极电势关系如图2所示。下列有关说法错误的是 A．多孔层可以增大气体与催化剂的接触面积，有利于反应 B．外电路每转移电子，有的自右侧经过质子交换膜到左侧 C．在的条件下，可发生 D．时，可生成碳酸盐沉淀，不利于甲酸的生成 8．(2025·北京市顺义区高三一模)含铬废水对人体和环境的危害极大，某化学小组用电解法处理含废水，探究阳极材料、加入及加入硫酸对去除率（被还原成的百分率）的影响，相关实验如下。 实验 电极材料 阴极附近加入物质 去除率 Ⅰ 阳极：石墨；阴极：石墨 无 0.92% Ⅱ 阳极：石墨；阴极：石墨 1mL浓硫酸 12.7% Ⅲ 阳极：石墨；阴极：石墨 1mL浓硫酸10滴硫酸铁 20.8% Ⅳ 阳极：铁；阴极：石墨 1mL浓硫酸 57.3% 注：所有实验电压都为3V，工作时间都是30分钟 下列说法不正确的是 A．Ⅱ中的去除率比Ⅰ中大，可能是因为加入硫酸提高了的氧化性 B．Ⅲ中的去除率比Ⅱ中大，推测与更易在阴极放电有关 C．Ⅳ表明，原因之一是阳极生成参与还原，从而提高的去除率 D．若在Ⅳ电解池中增加阴离子交换膜，的去除率可能大于57.3% 9．(2025·北京市房山区高三下学期一模)通过电催化法将CO2和合成尿素[CO(NH2)2]，有助于解决含氮废水污染问题。电解原理如图所示。 ① 电极b是电解池的 极。 ② 电解过程中生成尿素的电极反应式是 。 10．(2025·江苏省兴化中学、高邮中学、泗洪中学三校高三上学期联合调研测试)电催化和合成尿素的装置如图-1，生成尿素的电极反应式为 。 电催化和合成尿素。先在阴极被还原为中间体CO，再与合成尿素。 已知：在阴极还能被还原为，其生成的趋势比生成CO的趋势更大。但实验数据说明，一定时间内，阴极产物中CO的物质的量大于，可能的原因为 。 11．(2025·江苏省南京航空航天大学苏州附属中学高三上学期一模)一种利用金属磷化物作为催化剂，实现CO2的捕集如下左图和CH3OH转化成甲酸钠工艺的示意图如下右图所示。 ①分解池中的化学反应方程式为 。阴极生成和一种气体，阳极电极反应方程式为 。 ②假设电流利用率为100%(即无副产物生成)，当电路中转移2 mole-时，阴极室质量增加 。 12．(2025·北京市东城区高三一模考试)用电解工艺可将油脂工业废水中有机磷转化为磷酸盐沉淀除去，示意图如下。 资料：时，，。 (1)有机磷可用(代表烃基或)表示，其中磷元素的化合价是 价。 (2)氧化池中有机磷发生氧化反应生成和。在 (填“铂”或“铁”)附近生成。 (3)有机磷被氧化的机理可能为：ⅰ．有机磷直接参与电极反应；ⅱ．电极反应产生的将有机磷氧化。做对比实验，结果如图。 结合图中信息判断有机磷被氧化的机理并写出推理过程： 。 (4)结合电极反应解释絮凝池除磷原理： 。 (5)相同条件下，向原废水中添加一定量有利于降低“出水”中的磷含量，原因是 。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 　电解原理创新应用分类练习 类型一　电解与物质制备 1.利用电解原理制备无机物 1．(2025·黑龙江省双鸭山市建新中学高三上学期一模考试)利用电解原理，可将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．a为电解池阳极 B．电解后左侧电极室KOH溶液增大 C．阴极电极反应式为 D．电解过程中阴离子通过交换膜从右向左迁移 【答案】B 【解析】电解池中，b电极上NH3失电子发生氧化反应生成N2，则电极b为阳极，A错误； 电极a为阴极，H2O在阴极上得电子生成H2，阴极反应式为，C错误；左侧区生成的OH-和从左侧区向右侧区移动的OH-的量相等，KOH物质的量不变，左侧电极室水减少，KOH溶液浓度增大，溶液pH增大，B正确；电解过程中阴离子移向阳极，故阴离子通过交换膜从左侧向右侧迁移，D错误。故选B。 2. (2024海南卷，13)电解NH4HSO4溶液得到，是早期制备H2O2的重要步骤。某实验装置如图所示。电解过程流出液b中混有少量气泡。下列说法错误的是 A. 电解过程中阴极区的不断迁移到阳极区 B. 图中a代表H2 C. 回路中通过1mol电子产生0.5mol(NH4)2S2O8 D. 氧化成的电极反应为 【答案】AC 【解析】图示装置中，与电源正极相连的电极为阳极，电解时，向阳极移动，但不能通过质子交换膜，A错误；与电源负极相连的电极为阴极，电极反应式为2H+＋2e－＝H2↑，a为氢气，B正确；电解过程中，流出液b中混有少量气泡，说明发生副反应2H2O－2e－＝O2↑＋4H+，则当回路中通过1mol电子产生的(NH4)2S2O8小于0.5mol，C错误；阳极区发生氧化反应，D正确。故选AC。 3．(2025·四川省泸州市高三上学期第一次教学质量诊断性考试)据报道，我国科学家将钙钛矿晶格作为电催化的活性位点平台，用于氧还原选择性合成，其电化学装置如图所示。下列有关说法不正确的是 A．a极与外加电源的正极相连 B．由a极区通过质子交换膜移向b极区 C．相同条件下，消耗的与生成的体积比为1：1 D．该电解池的总反应为 【答案】C 【解析】a极发生氧化反应，a极为阳极，与电源正极相连，故A正确；质子(H+)由阳极区向阴极区迁移，即由a极区通过质子交换膜移向b极区，B正确；b极反应式为，a极反应式为，转移相同电子时，消耗的与生成的体积比为2：1，C错误；由上述电极方程式可知，电池总反应为：，D正确。 4．(2025·湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学高三上学期第一次测评)我国科学家开发了如图所示的电化学装置，实现了的制备和废弃PET的回收利用。下列说法错误的是 A．溶液中移向电极B B．电极B的电势高于电极A的电势 C．阳极区发生的反应为： D．理论上每消耗，电极B消耗乙二醇 【答案】D 【解析】电极A中氧气转化双氧水，发生得到电子的还原反应，电极A是阴极，电极B是阳极，溶液中移向阳极即电极B，A正确；电极A是阴极，电极B是阳极，所以电极B的电势高于电极A的电势，B正确；电极B为阳极，电极反应为，C正确；阳极电极反应式为，理论上消耗转移6mol电子，则电极B消耗乙二醇的物质的量是1mol，质量是62g，D错误。故选D。 2.利用电解原理制备有机物 1．(2025·江西省重点中学盟校高三下第一次联考)电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示，下列说法错误的是 A．电池工作时，质子从左室通过质子交换膜到右室 B．阳极生成了，则阴极生成(标准状况下) C．在电极上难于发生析氢反应 D．左室溶液中硫酸物质的量不变 【答案】B 【解析】图示装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，电解池工作时，阳离子向阴极移动，即质子从左室通过质子交换膜移动到右室，A正确；阳极电极反应式为，当阳极生成了时转移12mol电子，阴极电极反应式为、，生成两种电极产物，故生成物质的量小于1mol，标况下体积小于22.4L，B错误；由题干信息可知，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，故在电极上难于发生析氢反应，C正确；左室发生的电极反应为，当转移4mol电子时，生成的4molH+通过离子交换膜向右侧移动，故左室硫酸物质的量不变，D正确。故选B。 2．(2025·安徽省江淮十校高三上学期第一次联考)乙醛酸(OHC－COOH)是一种重要的化工中间体。工业上以乙二醛为原料制备乙醛酸的装置如图所示，通电后，阳极产物将乙二醛氧化为乙醛酸。已知乙醛酸的相对分子质量为74，下列说法正确的是 A．离子交换膜为阴离子交换膜 B．b极与外电源的正极相连 C．当外电路通过1mole－时，理论上最多可生成乙醛酸的质量为37g D．此装置中乙二醛被氧化的化学方程式：2＋O2→2 【答案】C 【解析】通电后，阳极产物将乙二醛氧化为乙醛酸，结合装置图可知，阳极生成的Cl2将乙二醛氧化为乙醛酸，a为电源正极，与b电极相连的电极发生还原反应生成H2，b为电源负极。H+由左侧经离子交换膜进入右侧，离子交换膜为阳离子交换膜，A和B错误；与a电极相连的电极为阳极，电极反应式为，与b相连电极为阴极，电极反应式为，由电子守恒知，，则当外电路通过1mole－时，理论上最多可生成乙醛酸的质量为，C正确；氯气将乙二醛氧化为乙醛酸，自身被还原为氯离子，化学方程式为：＋H2O＋Cl2＋2HCl，D错误。故选C。 3．(2025·江苏省丹阳高级中学高三上学期一模考试)以苯甲醛为有机原料，在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应可制备苯甲酸。其阳极区反应过程如图所示。下列说法不正确的是 A．与反应，每生成转移 B．苯甲醛与反应的离子方程式为 C．制备苯甲酸的过程中，保持不变 D．含少量的苯甲酸粗品可用重结晶法提纯 【答案】C 【解析】阳极区发生的反应有：、、，根据，每生成1mol HBrO，理论上电路中转移1mol电子，A正确；苯甲醛与反应的离子方程式为，B正确；反应中存在，消耗2个Br-的同时，产生2个Br-，反应消耗水，增大，C错误；粗苯甲酸中混有可溶性杂质，先在较高温度下溶于水制成浓溶液，再降低温度，苯甲酸结晶析出，再通过重结晶法提纯，D正确。故选C。 4．(2025·福建省高三下学期名校联盟一模)我国科技工作者设计了成对电解的高效双功能电催化剂，实现了在电解池阴阳两极都得到高价值含氮化合物，其原理如图所示。下列说法正确的是 A．催化电极a的电极电势低于催化电极b B．电解过程中阳极区的c(NaOH)不变 C．催化电极b的反应式为 D．理论上每产生1mol 转移 【答案】C 【解析】左侧，被氧化，失去电子，作阳极，右侧，氮元素化合价降低，得到电子，作阴极，与相连的电源是正极，与相连的电源是负极，催化电极的电极电势低于催化电极，A错误；电解过程中阳极区的电极反应式:，阳极区的减小，B错误； 催化电极b的反应式为，C正确；根据阳极区的电极反应式:，理论上每产生转移，D错误。故选C。 5．(2025·广东省深圳市建文教育集团高三上学期12月第一次模拟考试)碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]是一种具有发展前景的“绿色”化工产品，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示(加入两极的物质均是常温常压下的物质)。下列说法正确的是 A．B为直流电源正极 B．H+由石墨2极通过质子交换膜向石墨1极移动 C．石墨1极发生的电极反应为2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+ D．当石墨2极消耗22.4L O2时，质子交换膜有4mol H+通过 【答案】C 【解析】石墨2为阴极，阴极与电源的负极相连，则B为直流电源负极，A错误；阳离子移向阴极，H+由石墨1极通过质子交换膜向石墨2极移动，B错误；石墨1为阳极，阳极电极反应为2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+，C正确；没有指明是标准状况下，不能计算质子交换膜通过的H+，D错误。故选C。 6．(2025·河北省保定市高三下学期一模)有机物参加的反应在日常生活和科学研究中扮演着重要的角色，不仅可以用于有机合成，还可以用于多种材料的改性和功能化设计。某科研小组以硝基苯为原料电催化合成的装置如图所示，M电极和N电极为覆盖催化剂的惰性电极，装置工作时定时将N电极室溶液转移至M电极室。下列说法正确的是 A．装置工作时，通过离子交换膜移向N极 B．阳极反应：2-4e-+4OH-=+4H2O C．装置工作时，阴离子交换膜两侧溶液的保持不变 D．转移相同电量，M电极消耗的和N电极产生的和相等 【答案】B 【解析】由图示电解池可知，电解池工作时，在N极发生还原反应生成，N极为阴极，M极为阳极，通过离子交换膜移向M极，A错误；M极为阳极，在阳极失去电子生成，电极反应式为2-4e-+4OH-= +4H2O，B正确；阴极电极方程式为+6e-+4H2O=+6OH-，当转移4mol电子时，阴离子交换膜右侧有4mol OH-进入左侧，同时左侧消耗4mol OH-，右侧生成4mol OH-，两侧OH-物质的量不变，但左侧生成了水，c(OH-)减小，pH减小；右侧消耗水，c(OH-)增大，pH增大，C错误；由阴、阳电极反应式可知，每转移相同电子，M电极消耗的大于N电极产生的，D错误。故选B。 7．(2025·北京市海淀区高三一模考试)己二腈是合成尼龙-66的原料。可用电解丙烯腈的方法合成己二腈，装置示意图如下。 已知：阳/阴极反应物的还原/氧化性越强，电解所需电压越小，消耗的电能越少。 下列说法不正确的是 A．在阴极获得己二腈 B．制得己二腈的同时，阳极室中增加 C．制得己二腈的同时，理论上会产生(标况下) D．若要降低电解丙烯腈的能耗，可向阳极室中加入强还原剂 【答案】B 【解析】用电解丙烯腈的方法合成己二腈过程中，C元素化合价降低，发生还原反应，则丙烯腈在阴极发生还原反应生成己二腈，A正确； 左侧电极为阴极，电极反应式为，右侧电极为阳极，电极反应式为，由电极反应式可知，制得己二腈时，阴极室消耗，阳极室生成通过质子交换膜向阴极移动，则阳极室中n不变，B错误；由电极反应式可知，制得己二腈时转移生成即产生(标况下)，C正确；根据已知信息：阳/阴极反应物的还原/氧化性越强，电解所需电压越小，消耗的电能越少；阳极室反应物具有还原性，发生氧化反应，则要降低电解丙烯腈的能耗，可向阳极室中加入强还原剂，D正确。故选B。 8．(2025·江苏省淮安市高三一模)电解CO2制甲酸或甲酸盐的原理如图所示。 ⑤阳离子交换膜左室产生的气体为 。 ⑥以一定流速持续通入CO2，一部分CO2在电极表面转化为HCOO-，电解一段时间后，阳离子交换膜右室中的KHCO3浓度增大，原因为 。 【答案】(1)6 (2)Fe2+ 2CO2+2H2OO2+2HCOOH 该过程的产物能作为催化剂加速该反应的进行 O2和CO2 随着反应的进行，电解池阴极室在消耗水的同时生成新的KHCO3，所以电解一段时间后阳离子交换膜右室中的KHCO3浓度增大 【解析】（1）由图-1可知，CO2中C的化合价为+4价，C2H4中C的化合价为-2价，1mol CO2反应时生成乙烯，碳原子得到6mol电子； （2）①由图-2可知，H2O在Pt/WO3表面失去电子被氧化生成O2，因此Fe3+在Pt/WO3表面得到电子被还原为Fe2+； ②由图-2可知，CO2、H2O在催化剂表面上生成了O2和HCOOH，因此其总反应为2CO2+2H2OO2+2HCOOH； ③结合反应规律与图像信息，可知X为Mn（OH）2； ④该过程的产物能作为催化剂催化该反应的进行，反应一段时间后产生甲酸的速率迅速上升； ⑤据题意可知，阳离子交换膜左室为阳极室，阳极室存在的反应有2H2O-4e- = O2↑ +4H+，H++= CO2↑ +H2O，阳极室产生的气体有 O2和CO2； ⑥阳离子交换膜右室，即电解池的阴极室发生的反应为2CO2+2e-+H2O  = HCOO-+，随着反应的进行，K+从左室移向右室，且溶剂 H2O逐渐减少，同时生成新的KHCO3，所以KHCO3浓度逐渐增大。 类型二　电解与“三废”治理 1．(2025·安徽省淮北市和淮南市2024-2025学年高三上学期第一质量检测)微生物电合成系统(MES)是一种新型的碳捕获生物技术，已知阴极副产物有乙醇、氢气。下列说法错误的是 A．电流的流向：由N电极经导线到M电极 B．生成的电极反应式为 C．离子交换膜为质子交换膜 D．每生成，同时生成 【答案】D 【解析】由图示电解池可知，H2O在M电极失去电子生成O2，M电极为阳极，CO2在N电极得到电子生成，N电极为阴极。故电流由N电极经导线到M电极，A正确； CO2在N电极得到电子生成，电极反应式为，B正确；N极电极方程式为，消耗，而M极生成，推知离子交换膜为质子交换膜，C正确；由题干信息知阴极副产物有乙醇、氢气，由电子守恒可知每生成，阴极生成小于小于0.5mol，即，D错误。故选D。 2．(2025·河南省新乡市高三下学期第一次模拟考试)科学家开发催化电极材料，实现电催化和硝酸盐在常温常压下合成尿素。电解质溶液为一定浓度溶液，在电极上生成，模拟装置如图所示。下列叙述错误的是 A．a极与电源负极连接，发生还原反应 B．气体X常用作助燃剂，b极表面pH降低 C．a极电极反应式： D．每生成，有由b极向a极迁移 【答案】D 【解析】由图示电解池可知，a极N元素化合价降低，a为阴极，发生还原反应，a接电源负极，A正确；b极为阳极，b极电极反应式为，气体X为，O2常作助燃剂，电极表面酸性增强，pH降低，B正确；a电极反应式为，a为解池的阴极，电极电极反应式为，C正确；的物质的量为0.5mol，为了维持电荷守恒，迁移数目等于电子转移数目，即生成时迁移，D错误。 故选D。 3．(2025·山西省高三下学期模拟考试)我国科学家采用天然赤铁矿基电解系统能有效地将光伏废水中的转化为，主要是通过电极上的电子转移将还原为，而铁氧化还原过程在随后的转化为中起着关键作用，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极X应与电源的负极相连 B．反应过程中，阴极区溶液的pH升高，促进NH3的生成 C．α-Fe2O3电极上发生的电极反应为： D．若生成1mol(NH4)2SO4，理论上有8mol电子流入α-Fe2O3电极 【答案】B 【解析】由题示电解池可知，电极X上H2O转化为O2发生氧化反应，电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，电极X为阳极，则应与电源的正极相连，A错误；反应过程中， α-Fe2O3电极发生的电极反应为+2H++2e-=H2O+，+8H++6e-=+2H2O，α-Fe2O3电极为阴极。阴极区生成，故阴极区溶液的pH升高，可促进NH3的生成，B正确，C错误；由转化为，即由+5价降低到-3价，若生成1mol(NH4)2SO4，理论上有2×8=16mol电子流入α-Fe2O3电极，D错误。故选B。 4．(2025·湖南省郴州市高三上学期第一次教学质量监测)利用电解法脱除生活废水中的氮磷，其装置和脱除原理如下图所示。开始时，接电源正极，电解一段时间后将电源正负极交换，可转化为沉淀。 下列说法不正确的是 A．电解一段时间(正负极交换前)，溶液不变 B．若开始时接电源负极，则无法除去 C．若除去等物质的量的和，理论上电路中通过的电子数相同 D．除磷的电解反应为 【答案】A 【分析】除氮时，阳极生成氯气，2Cl--2e-═Cl2；石墨作阴极，阴极电极反应式为2H++2e-═H2。 【解析】正负极交换前，电解一段时间，石墨做阳极，电极反应式为2Cl--2e-═Cl2，由图示信息可知，C12＋H2O=HCl+HClO，HClO将氧化为N2，Cl2被还原为Cl-，阴极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，电解的总反应为2+6H2ON2↑+3H2↑，c(H+)浓度增大，溶液pH减小，A错误；若开始时n接电源负极，石墨为阴极，铁棒为阳极，电极反应为Fe-2e-═Fe2+，不生成C12，不能除去，B正确；若除去和物质的的量均为amol，除氮时，电解的总反应为2+6H2ON2↑+3H2↑，1mol转化N2转移电子3amol；除磷时，Fe作阳极失电子，1mol转化为Fe3(PO4)2转移电子3amol，C正确；交换正负极后电解液呈酸性，除磷的电极反应为，D正确。故选A。 5．(2025·山东省日照市高三下学期一模)硫酸盐还原菌(SRB)可以处理含Cu2+的硫酸盐酸性废水，同时实现有机废水的处理，原理如图所示，下列说法正确的是 A．若以铅蓄电池为电源，b为Pb电极 B．SO参与的电极反应为： C．电解一段时间后阳极区溶液的pH减小 D．标准状况下，产生2.24LCO2时，理论上可产生9.6gCuS 【答案】B 【解析】由该电解池装置图可知，右侧石墨电极上发生反应：；则右侧石墨电极作阳极，左侧石墨电极为阴极，a为负极，b为正极，若以铅蓄电池为电源，b为PbO2电极，A错误；左侧石墨电极为阴极，SO在该电极得电子转化为CuS，电极反应为：，B正确；由阳极电极反应可知，每转移8mol电子时，阳极区生成7molH+，但为满足电荷守恒，同时有8molH+通过质子交换膜进入阴极区，则阳极区溶液中的c(H+)减小， pH增大，C错误；标准状况下产生2.24L(0.1mol)CO2转移0.4mol电子，阴极发生两个反应，除转化为CuS外，H+还转化为H2，由子守恒可知，阴极生成CuS小于0.05mol，质量为小于4.8g，D错误。故选B。 6．(2025·江西省景德镇市高三上学期第一次质量检测)生活污水中的氮和磷元素主要以铵盐、，和磷酸盐形式存在，可用铁、石墨作电极，用电解法去除。电解时：如图甲原理所示可进行除氮；翻转电源正负极，可进行除磷，原理是利用将转化为沉淀。下列说法正确的是 A．图乙中0~20min时石墨作阴极 B．工业除污时工作人员往污水中添加氯化钠的主要作用是为了增加溶液的导电性 C．除氮和磷时应都应该控制溶液pH值不能过低 D．图乙中20~40min铁电极产生的气体为 【答案】C 【解析】图乙中0~20min溶液pH降低，脱除的元素为氮元素，石墨做阳极，A错误； 添加氯化钠的主要作用是增大Cl-浓度，使Cl-转化为Cl2，Cl2溶于水生成HClO，HClO将氧化为N2，B错误；除氮时，pH值过低，平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO逆向移动，HClO浓度减小，氮的去除率降低，除磷时，pH值过低，H+浓度大，离子浓度减小，铁的去除率降低，除氮和磷时应都应该控制溶液pH值不能过低，C正确；图乙中20~40min溶液pH值增大，脱除的元素为磷元素，Fe做阳极失去电子生成Fe2+，D错误。故选C。 7．(2025·湖南省衡阳市衡阳县第一中学高三上学期一模考试)2024年我国科学家开发了一种质子交换膜()系统，可在催化剂(源自废铅酸电池)上将二氧化碳还原为甲酸，其电解原理如图1所示。同时减少碳酸盐沉淀的生成，有望高效实现向甲酸的转化，转化过程中的与电极电势关系如图2所示。下列有关说法错误的是 A．多孔层可以增大气体与催化剂的接触面积，有利于反应 B．外电路每转移电子，有的自右侧经过质子交换膜到左侧 C．在的条件下，可发生 D．时，可生成碳酸盐沉淀，不利于甲酸的生成 【答案】B 【解析】多孔材料具有许多微小的孔隙，这些孔隙可以增加催化剂与反应气体的接触面积，使得反应物分子更容易与催化剂活性位点接触，从而提高反应速率，有利于反应进行，A正确；由图可知，在正极得到电子生成，右侧为正极，左侧为负极，原电池中阳离子向正极移动，外电路每转移电子，有的自左侧经过质子交换膜到右侧，B错误；由图2可知，在正极得到电子生成了，电极反应式为，C正确；由图2可知，时，在正极得到电子生成了，可生成碳酸盐沉淀，不利于甲酸的生成，D正确。故选B。 8．(2025·北京市顺义区高三一模)含铬废水对人体和环境的危害极大，某化学小组用电解法处理含废水，探究阳极材料、加入及加入硫酸对去除率（被还原成的百分率）的影响，相关实验如下。 实验 电极材料 阴极附近加入物质 去除率 Ⅰ 阳极：石墨；阴极：石墨 无 0.92% Ⅱ 阳极：石墨；阴极：石墨 1mL浓硫酸 12.7% Ⅲ 阳极：石墨；阴极：石墨 1mL浓硫酸10滴硫酸铁 20.8% Ⅳ 阳极：铁；阴极：石墨 1mL浓硫酸 57.3% 注：所有实验电压都为3V，工作时间都是30分钟 下列说法不正确的是 A．Ⅱ中的去除率比Ⅰ中大，可能是因为加入硫酸提高了的氧化性 B．Ⅲ中的去除率比Ⅱ中大，推测与更易在阴极放电有关 C．Ⅳ表明，原因之一是阳极生成参与还原，从而提高的去除率 D．若在Ⅳ电解池中增加阴离子交换膜，的去除率可能大于57.3% 【答案】D 【解析】对比实验Ⅰ、Ⅱ，其它外界因素都相同，且溶液的酸性越强，的去除率越大，所以增加c(H+)有利于的去除，A正确；的还原电位高于H+和，在阴极更易得电子生成Fe2+，后者可在溶液中进一步还原，所以Ⅲ比Ⅱ去除率更高，B正确；Ⅳ采用铁作阳极时会溶出Fe2+，Fe2+同样可以把还原为，从而显著提高去除率，C正确；若在Ⅳ的装置中加阴离子交换膜，Fe2+不能阴离子交换膜，反而会削弱Fe2+与的接触与还原作用，通常不利于去除率进一步提高，D错误。故选D。 9．(2025·北京市房山区高三下学期一模)通过电催化法将CO2和合成尿素[CO(NH2)2]，有助于解决含氮废水污染问题。电解原理如图所示。 ① 电极b是电解池的 极。 ② 电解过程中生成尿素的电极反应式是 。 【答案】阳 CO2 + 2+ 18H+ + 16e- = CO(NH2)2 + 7H2O 【解析】①由图可知，水在b电极失去电子发生氧化反应生成氧气，故b是电解池的阳极，电极反应式为；②电解过程中CO2 和在阴极得到电子发生还原反应生成尿素，电极反应式为CO2 + 2+ 18H+ + 16e- = CO(NH2)2 + 7H2O； 10．(2025·江苏省兴化中学、高邮中学、泗洪中学三校高三上学期联合调研测试)电催化和合成尿素的装置如图-1，生成尿素的电极反应式为 。 电催化和合成尿素。先在阴极被还原为中间体CO，再与合成尿素。 已知：在阴极还能被还原为，其生成的趋势比生成CO的趋势更大。但实验数据说明，一定时间内，阴极产物中CO的物质的量大于，可能的原因为 。 【答案】CO2+2+18H++16e－=CO(NH2)2+7H2O 该条件下，CO2在阴极生成CO的速率比生成CH4的速率快 【解析】根据装置图可知，CO2、反应生成尿素，为还原反应，生成尿素的电极反应式为CO2+2+18H++16e－=CO(NH2)2+7H2O；已知：CO2在阴极还能被还原为CH4，其生成CH4的趋势比生成CO的趋势更大，即生成CH4反应的平衡常数比生成CO的反应的平衡常数更大。但实验数据说明，一定时间内，阴极产物中CO的物质的量大于CH4，可能的原因为该条件下，CO2在阴极生成CO的速率比生成CH4的速率快； 11．(2025·江苏省南京航空航天大学苏州附属中学高三上学期一模)一种利用金属磷化物作为催化剂，实现CO2的捕集如下左图和CH3OH转化成甲酸钠工艺的示意图如下右图所示。 ①分解池中的化学反应方程式为 。阴极生成和一种气体，阳极电极反应方程式为 。 ②假设电流利用率为100%(即无副产物生成)，当电路中转移2 mole-时，阴极室质量增加 。 【答案】(1)2KHCO3K2CO3+CO2↑+H2O CH3OH-4e-+5OH-=HCOO-+4H2O 132 g 【解析】①K2CO3吸收液吸收工业尾气中的CO2气体后转化为KHCO3，分解池中KHCO3分解反应的方程式为：2KHCO3K2CO3+CO2↑+H2O；CH3OH在阳极失去电子被氧化转化为，阳极的电极反应式为CH3OH-4e-+5OH-=HCOO-+4H2O； ②根据2CO2+2H2O+2e-=H2+2，吸收的CO2为n(CO2)=n(e-)=2 mol，生成的氢气为n(H2)=0.5n(e-)=1 mol，定向移动到阴极的Na+为n(Na+)=n(e-)=2 mol，阴极室增加的质量为m=m(CO2)+m(Na+)-m (H2)=2 mol×44 g/mol+2 mol×23 g/mol-l mol×2 g/mol=132 g； 12．(2025·北京市东城区高三一模考试)用电解工艺可将油脂工业废水中有机磷转化为磷酸盐沉淀除去，示意图如下。 资料：时，，。 (1)有机磷可用(代表烃基或)表示，其中磷元素的化合价是 价。 (2)氧化池中有机磷发生氧化反应生成和。在 (填“铂”或“铁”)附近生成。 (3)有机磷被氧化的机理可能为：ⅰ．有机磷直接参与电极反应；ⅱ．电极反应产生的将有机磷氧化。做对比实验，结果如图。 结合图中信息判断有机磷被氧化的机理并写出推理过程： 。 (4)结合电极反应解释絮凝池除磷原理： 。 (5)相同条件下，向原废水中添加一定量有利于降低“出水”中的磷含量，原因是 。 【答案】(1)+5 (2)铂 (3)涉及机理ⅱ，电解相同时间，未添加TBA的有机磷浓度更低；可能存在机理ⅰ，添加TBA的有机磷浓度随电解时间增加而下降 (4)阳极发生反应，与反应生成沉淀 (5)氧化池中，在絮凝池中将氧化为，更有利于降低(或氧化池中，氧化有机磷效果更好) 【解析】（1）有机磷中磷原子形成5个共价键，且非金属性：O＞P，故磷元素的化合价是+5价； （2）电解池中阳极发生氧化反应，氧化池中铂电极是阳极，在铂电极附近生成； （3）根据图中信息，电解相同时间，未添加TBA的有机磷浓度更低，而添加TBA的有机磷浓度随电解时间增加而下降，可知有机磷被氧化涉及机理ⅱ，电解相同时间，未添加TBA的有机磷浓度更低；可能存在机理ⅰ，添加TBA的有机磷浓度随电解时间增加而下降； （4）絮凝池中阳极发生反应，与反应生成沉淀； （5）向原废水中添加一定量，在氧化池中生成Cl2：，在絮凝池中将氧化为，更有利于降低(或氧化池中，氧化有机磷效果更好)。 学科网（北京）股份有限公司 $$