专题03 电能转化为化学能——电解（期中专项训练）高二化学上学期鲁科版

专题03 电能转化为化学能——电解 题型1电解池及其判断 题型2电解规律（重点） 题型3氯碱工业（重点） 题型4电镀和电解精炼（重点） 题型5 电解的创新应用（难点） 题型6 离子交换膜的应用（难点） 题型7 电解的计算（难点） 题型8 多池串联（难点） 题型1 电解池及其判断 易错提醒： 构成条件 ①直流电源；②两个电极；③闭合回路；④电解质溶液或熔融电解质 电 极 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 离子流向 阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极 电子流向 从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极 1.【电解池及其判断】关于电解池的构成，下列说法错误的是 A．必须有两个电极，且电极需与电源连接 B．电解质可以是熔融状态，也可以是水溶液 C．无需形成闭合回路，只要有电源即可 D．直流电源是电解池工作的必要条件 2.【电解池及其判断】下列装置中，属于电解池的是 A．锌铜原电池（稀硫酸作电解质） B．接通直流电源的 U 形管（内装熔融 NaCl，插入两个石墨电极） C．导线连接的铜片和铁片（浸入蔗糖溶液） D．未接电源的 CuCl2溶液（插入两个石墨棒） 3.【电解池及其判断】如图所示，装置连接好后，电流计指针发生了偏转，下列说法中正确的是    A．锌是负极 B．两个铜片上均发生氧化反应 C．石墨作阴极 D．两个番茄及相关电极均构成了原电池 4.【电解池及其判断】下列有关电解池的说法正确的是(　　) A．在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极 B．电解任何物质阳极上失电子数与阴极上得电子数相等 C．电解氯化铜溶液时在阴极上有气体生成 D．电解NaCl、CuCl2两种溶液参加反应的物质是相同的 题型2 电解规律 易错提醒： 惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。 (1)阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。 (2)实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。 (3)实质为放氢气生碱型(或电解盐酸，此处无H＋不合理)，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。 1.【电解规律及其应用】为减少火力发电时SO2的排放，可采用电解法去除燃煤中的FeS2杂质，总反应方程式为： FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++2SO+15Mn2++16H+原理如图。下列说法错误的是 A．石墨A为阳极 B．石墨B上产生气体的电极反应式为 C．电解一段时间后，溶液的酸性会减弱 D．当外电路通过时，理论上能处理 2.【电解规律及其应用】近日，科学家将Co-MOF掺入纳米棒，用于海水的光电催化分解，旨在制氢的同时合成HClO，如图所示。 下列说法正确的是 A．该装置工作时，电能转化为光能 B．a极上发生还原反应 C．在a极区滴加酚酞溶液，最终变红色 D．b极反应式为 3.【电解规律及其应用】研究表明，具有层状晶体结构用作电极材料可以同时去除海水中的和，从而可应用于海水淡化。在A电极通过首次放电部分转化为Bi，在使用过程中存在Bi、BiOCl、三种物质。另一电极B为，装置如图所示，下列说法正确的是 A．首次放电使海水淡化 B．放电时A电极附近pH减小 C．充电时向B电极迁移 D．充电时A电极上发生了反应： 4.【电解规律及其应用】电催化氮气制备铵盐和硝酸盐的原理如图所示。下列说法正确的是 A．a极反应式为： B．电解一段时间，两电极区的pH均减小 C．电解过程中从b极通过质子交换膜转移至a极 D．相同时间内，a、b两极消耗的物质的量之比为5：3 题型3 氯碱工业 1.【氯碱工业】氯碱工业的主要反应是电解饱和食盐水，以下说法错误的是 A．阳极产物是 B．溶液中的水未发生氧化还原反应 C．阴极附近滴加酚酞变红色 D．由于水的存在，电极上不可能析出金属钠 2.【氯碱工业】一种基于氯碱工艺的节能新工艺是将电解池与NO—空气燃料电池相结合，可用于湿法冶铁的研究，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a极为阳极，发生氧化反应 B．阴极区溶液的保持不变 C．d极为负极，其电极反应式为 D．理论上每生成气体，可得到2.8gFe 3.【氯碱工业】如图是工业电解饱和食盐水的原理示意图，下列有关说法不正确的是(　　) A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气 B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过 C．装置中发生反应的离子方程式为Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D．该装置将电能转化为化学能 题型4 电镀和电解精炼 1.【电镀和电解精练】下列有关电化学装置或原理说法正确的是 A．装置①的总反应式： B．装置②中Cu电极上有大量气体产生 C．电解精炼铜时，阳极质量变化与阴极质量变化相等 D．在铁质物体表面镀铜时，电解质溶液可使用 2.【电镀和电解精练】利用如图装置进行“铁件镀铜”实验，观察到阴极表面产生无色气体，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，经检验，电解液中有Fe2+。下列分析或说法不正确的是 A．阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e- = H2↑ B．Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少 C．向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成血红色 D．电镀完成后，阳极减少的质量等于阴极增加的质量 3.【电镀和电解精练】用铁棒和铜棒作为电极，模拟在铁棒上镀铜，实验装置如图所示，下列判断正确的是(　　) A．溶液中阳离子移向b电极发生还原反应 B．铜棒的材质必须用纯铜 C．电解一段时间后加Cu(OH)2固体使溶液恢复原来的浓度 D．该实验过程中电解质溶液的pH会不断减小 4.【电镀和电解精练】粗铜中含有Fe、Zn、Ni等杂质，用如图装置精炼铜。下列有关说法正确的是(　　) A．a是粗铜、b是纯铜 B．反应前后 CuSO4溶液的浓度保持不变 C．阴极电极反应为 Cu2＋＋2e－===Cu D．电解过程中，a、b两极质量的变化量一直相等 题型5 电解的创新应用 1.【电解的创新应用】我国科研人员利用电化学将硝酸盐污染物转化为具有高附加值的氨，为硝酸盐废水处理提供有效途径，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极a连接直流电源的正极 B．电极b的反应有 C．阳极区产生与阴极区消耗的物质的量相等 D．若废水酸性较强，则电极b生成，且易发生析氢副反应 2.【电解的创新应用】科研人员采用如图装置处理污水中的(经测定污水中含量为)，原理是利用将还原成。下列说法错误的是 A．该装置将电能转化为化学能 B．右侧电极连接电源负极 C．阳极区附近发生反应： D．完全处理3kg该污水，理论上阳极区溶液质量增重308g 3.【电解的创新应用】可再生能源驱动的电催化硝酸还原反应是一种很有前途的去除地下水中硝酸盐的技术。某电催化硝酸还原反应的电氯化机理如图。下列说法错误的是 A．电能属于二次能源 B．M极与电源的负极相连 C．生成，理论上电路中转移6mol电子 D．N极的电极反应式为 4.【电解的创新应用】电解法制取同时可获得氢气，反应为，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．阳极反应式为 B．电解过程中阴极区pH不变 C．电解过程中向左室迁移 D．每制备1 mol 交换膜有6 mol阴离子定向移动 题型6 离子交换膜的应用 易错提醒： 第一步，分清离子交换膜的类型，判断允许哪种离子通过离子交换膜。 第二步，写出电极反应式，判断离子交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷守恒判断离子迁移方向。 第三步，分析离子交换膜的作用。在产品制备中，离子交换膜的作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 1.【离子交换膜的应用】我国科学家通过超低电位下电催化硝酸盐与甲醇在复合电极上反应，其原理如图，其中离子交换膜只允许通过。下列说法错误的是 A．反应过程中和在电极b上被氧化 B．阳极区的反应包括： C．理论上每生成，就有通过离子交换膜 D．溶液在反应过程中保持不变 2.【离子交换膜的应用】中国科学家设计如图装置实现的转化，可有效解决温室效应及能源问题，其总反应为(忽略气体在溶液中的溶解及溶液的体积变化，催化电极均为惰性电极)。下列说法错误的是 A．太阳能电池电极电势：A极<B极 B．电极Ⅱ的电极反应式为 C．理论上每消耗22.4 L ，左室溶液质量就增重18 g D．电解时，的移动方向：催化电极Ⅱ→质子交换膜→催化电极Ⅰ 3.【离子交换膜的应用】某课题组工作者设计了一套装置，实现了电还原制备甲酸盐，其原理如图所示。 下列说法正确的是 A．电极a可与铅酸蓄电池的电极相连 B．阴极区的反应式为 C．阳离子交换膜能替换为阴离子交换膜 D．理论上每生成1mol ，同时会消耗44g 4.【离子交换膜的应用】运用生物电催化技术可实现CO2到甲烷的转化，稀H2SO4做电解液，其电解原理如图所示。下列说法错误的是 A．电势：a>b B．电解过程中，b电极附近pH降低 C．若产生标准状况下1.12 L的CH4，则理论上导线中通过的电子为0.4 mol D．若处理的有机物为CH3COOH，则a电极的电极反应式为： 题型7 电解的计算 易错提醒： (1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。 (2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。 (3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。 电解计算时常用的定量关系为4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。 1.【电解的计算】硬水除垢可以让循环冷却水系统稳定运行。某科研团队改进了主动式电化学硬水处理技术，原理如图所示（其中R为有机物）。下列说法正确的是 A．电极B上总反应式为 B．处理过程中可循环利用 C．处理后的水垢主要沉降在阳极附近 D．当外电路通过时，电极A上产生气体 2.【电解的计算】近日，科学家在耦合Ce介导的Cu多孔碳电极上太阳能自驱动直接电催化还原产生无的氨，如图所示。下列叙述正确的是 A．a极为阴极，b极发生还原反应 B．上述装置最终将太阳能转化成电能 C．b极的电极反应式为 D．标准状况下，逸出11.2 L干燥的X气体时转移1 mol电子 3.【电解的计算】成对电解可提高电化学合成的电子经济性。在含特殊催化剂的电极上电解，两极同时得到的电解池工作原理如图所示： 下列说法正确的是 A．A为电源的正极 B．阴极反应式： C．电解结束后，阳极区的小于1：7 D．电解过程中，当转移1mol电子时，理论上生成1mol 4.【电解的计算】一种利用电化学驱动硝酸盐产氨的工作原理如图。下列说法正确的是 A．电极X与电源的正极相连 B．电解一段时间后，左侧电极室溶液的碱性增强 C．电子流动方向：负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极 D．若完全转化为，则理论上生成的 题型8 多池串联 1.【多池串联】一种用双极膜电渗析法处理废水，并回收和的装置如图所示(双极膜中解离的和在电场作用下分别向两极迁移)。下列说法错误的是 A．电极为阴极 B．Ⅲ室中，膜为阳离子交换膜 C．Ⅴ室中反应： D．处理废水中，可制得 2.【多池串联】电解硫酸钠溶液制取某电池材料的前驱体，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．b电极电势低于a B．交换膜B为阳离子交换膜 C．通电一段时间后，Ⅰ室pH降低 D．当Ⅲ室产生0.2 mol 时，理论上Ⅰ室中质量减少3.2 g 3.【多池串联】我国科技工作者开发出多孔氮磷掺杂碳材料用于肼氧化辅助的节能制氢技术，以燃料电池供电的该制氢技术的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．工作原理图中的箭头表示电流方向 B．H+透过质子交换膜进入电极b室内 C．甲为制氢的电解装置，乙为肼的燃料电池 D．反应过程中装置乙的电解质溶液的pH增大 4.【多池串联】以浓差电池(电解质溶液浓度不同形成的电池)为电源，石墨为电极将转化为较高纯度的装置如图所示(已知：浓差电池停止工作时阴离子交换膜两侧溶液浓度相等)。下列说法错误的是 A．Ag(2)电极电势高于Ag(I)电极电势 B．电极A上发生的电极反应为 C．工作时，B电极附近溶液的pH增大 D．生成0.5 mol 时，丁室电解质溶液质量增加108 g 1 / 1学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 电能转化为化学能——电解 题型1电解池及其判断 题型2电解规律（重点） 题型3氯碱工业（重点） 题型4电镀和电解精炼（重点） 题型5 电解的创新应用（难点） 题型6 离子交换膜的应用（难点） 题型7 电解的计算（难点） 题型8 多池串联（难点） 题型1 电解池及其判断 易错提醒： 构成条件 ①直流电源；②两个电极；③闭合回路；④电解质溶液或熔融电解质 电 极 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 离子流向 阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极 电子流向 从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极 1.【电解池及其判断】关于电解池的构成，下列说法错误的是 A．必须有两个电极，且电极需与电源连接 B．电解质可以是熔融状态，也可以是水溶液 C．无需形成闭合回路，只要有电源即可 D．直流电源是电解池工作的必要条件 【答案】C 【分析】电解池的构成需满足以下条件：①两个电极（阳极和阴极）并与电源连接；②电解质（熔融或溶液）；③闭合回路；④直流电源。 【解析】必须有两个电极，且电极需与电源连接，满足条件①，故A不选；电解质可以是熔融状态，也可以是水溶液，能电离成自由移动的离子，在电极上发生氧化还原反应，符合条件②，故B不选；闭合回路是电流导通和反应发生的必要条件，仅有电源无法驱动电解，不符合条件③，故C选；直流电源是电解池工作的必要条件，符合条件，故D不选；故选C。 2.【电解池及其判断】下列装置中，属于电解池的是 A．锌铜原电池（稀硫酸作电解质） B．接通直流电源的 U 形管（内装熔融 NaCl，插入两个石墨电极） C．导线连接的铜片和铁片（浸入蔗糖溶液） D．未接电源的 CuCl2溶液（插入两个石墨棒） 【答案】B 【分析】电解池的构成需满足以下条件：①两个电极（阳极和阴极）并与电源连接；②电解质（熔融或溶液）；③闭合回路；④直流电源。 【解析】锌铜原电池（稀硫酸作电解质），能发生自发反应，无外接电源，故A不符；明确外接直流电源，熔融NaCl导电，石墨为惰性电极，符合电解池定义，故B符合；导线连接的铜片和铁片（浸入蔗糖溶液），因蔗糖不导电，无法形成有效反应，故C不符；无外接电源，且两电极材料相同，无法构成电解池，故D不符；故选B。 3.【电解池及其判断】如图所示，装置连接好后，电流计指针发生了偏转，下列说法中正确的是    A．锌是负极 B．两个铜片上均发生氧化反应 C．石墨作阴极 D．两个番茄及相关电极均构成了原电池 【答案】A 【解析】装置中依据活泼性差别判断，锌为原电池负极，选项A正确‘’原电池中铜电极发生还原反应，右装置是电解池，铜电极上发生还原反应，选项B错误；石墨和原电池正极相连做电解池的阳极，选项C错误；左装置是原电池，右装置是电解池，选项D错误；故选A。 4.【电解池及其判断】下列有关电解池的说法正确的是(　　) A．在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极 B．电解任何物质阳极上失电子数与阴极上得电子数相等 C．电解氯化铜溶液时在阴极上有气体生成 D．电解NaCl、CuCl2两种溶液参加反应的物质是相同的 【答案】B 【解析】在电解池中与外接电源负极相连的电极是阴极，电解池中的阳极是与电源正极相连的极，故A错误；因为阴阳两极得失电子守恒，所以电解任何物质阳极上失电子数与阴极上得电子数相等，故B正确；电解氯化铜溶液，阳极上生成氯气，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极上生成铜，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，故C错误；电解NaCl溶液时，参加的物质是氯化钠和水，电解CuCl2溶液时，参加反应的物质只有氯化铜，所以电解NaCl、CuCl2两种溶液参加反应的物质不相同，故D错误；故选B。 题型2 电解规律 易错提醒： 惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。 (1)阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。 (2)实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。 (3)实质为放氢气生碱型(或电解盐酸，此处无H＋不合理)，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。 1.【电解规律及其应用】为减少火力发电时SO2的排放，可采用电解法去除燃煤中的FeS2杂质，总反应方程式为： FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++2SO+15Mn2++16H+原理如图。下列说法错误的是 A．石墨A为阳极 B．石墨B上产生气体的电极反应式为 C．电解一段时间后，溶液的酸性会减弱 D．当外电路通过时，理论上能处理 【答案】C 【分析】在电解时，与电源正极相连的电极为阳极，与电源负极相连的电极为阴极。根据图示可知：在电解时，在A（阳极）上Mn2+失去电子变为Mn3+，电极反应式为：Mn2+-e-=Mn3+，发生氧化反应；在B（阴极上），溶液中的H+得到电子被还原产生H2，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，结合总反应判断溶液中c(H+)的变化，据此分析； 【解析】Mn2+在石墨A处失去电子生成Mn3+（氧化反应），故石墨A为阳极，A正确；石墨B为阴极，发生还原反应，溶液中H⁺得电子生成H2，电极反应式为2H++2e-=H2↑，B正确；结合题中信息可知，处理1 mol FeS2生成16 mol H⁺（来自反应FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++15Mn2++2SO+16H+），阴极每转移15 mol e⁻消耗15 mol H⁺，净生成1 mol H⁺，H+浓度增大，酸性增强，C错误；FeS2中Fe由+2→+3（失1e⁻），S由-1→+6（每个S失7e⁻，2个S共失14e⁻），1 mol FeS2共失15 e⁻。外电路通过1 mole⁻时，处理FeS2的物质的量为mol，质量为mol×120 g/mol=8 g，D正确；故选C。 2.【电解规律及其应用】近日，科学家将Co-MOF掺入纳米棒，用于海水的光电催化分解，旨在制氢的同时合成HClO，如图所示。 下列说法正确的是 A．该装置工作时，电能转化为光能 B．a极上发生还原反应 C．在a极区滴加酚酞溶液，最终变红色 D．b极反应式为 【答案】D 【分析】a电极连接光伏电池正极，为阳极，氯离子被氧化生成氯气，氯气与水反应生成次氯酸，b电极为阴极，氢离子被还原生成氢气，据此解答。 【解析】该装置有光伏电池，光伏电池将光能转化为电能，驱动电解反应，能量转化为光能→电能→化学能，并非电能转化为光能，A错误；a极区Cl-转化为Cl2，Cl元素化合价从-1升高到0，发生氧化反应，B错误；a极发生Cl-氧化生成Cl2，Cl2与水反应生成HCl和HClO（Cl2+H2O⇌HCl+HClO），溶液呈酸性，滴加酚酞溶液不变红，C错误；b极H+得电子生成H2，发生还原反应，电极反应式书写正确，D正确；故选D。 3.【电解规律及其应用】研究表明，具有层状晶体结构用作电极材料可以同时去除海水中的和，从而可应用于海水淡化。在A电极通过首次放电部分转化为Bi，在使用过程中存在Bi、BiOCl、三种物质。另一电极B为，装置如图所示，下列说法正确的是 A．首次放电使海水淡化 B．放电时A电极附近pH减小 C．充电时向B电极迁移 D．充电时A电极上发生了反应： 【答案】D 【解析】首次放电时，A电极仅部分转化为Bi，这属于电极材料的“激活”过程，并非真正将海水中的去除，此时可能未形成对海水中的有效吸收，无法实现海水淡化，A错误；放电时A电极为正极，发生得电子生成Bi的还原反应：，反应消耗，导致附近浓度减小，增大，B错误；充电时装置为电解池，A电极作阳极，原电池正极接电源正极，阴离子（）向阳极（A电极）迁移，而非B电极，C错误；充电时A电极为阳极，Bi（0价）被氧化为BiOCl（Bi为价），失去3个电子，反应式为，电荷、元素均守恒，D正确；故选D。 4.【电解规律及其应用】电催化氮气制备铵盐和硝酸盐的原理如图所示。下列说法正确的是 A．a极反应式为： B．电解一段时间，两电极区的pH均减小 C．电解过程中从b极通过质子交换膜转移至a极 D．相同时间内，a、b两极消耗的物质的量之比为5：3 【答案】A 【分析】由图示可知，a极为阳极，失电子，电极反应式为：N2+6H2O-10e-=2NO+12H+，b极为阴极，得电子，电极反应式为：N2+6e-+8H+=2NH，据此分析； 【解析】根据分析可知，a极反应式为：，A正确；由图示可知，a极为阳极，失电子，电极反应式为：N2+6H2O-10e-=2NO+12H+，b极为阴极，得电子，电极反应式为：N2+6e-+8H+=2NH，则阳极区酸性增强、pH减小，阴极区酸性减弱、pH增大，B错误；a极为阳极、b极为阴极，电解过程中H+从a极通过质子交换膜转移至b极，C错误；a极为阳极，电极反应式为：N2+6H2O-10e-=2NO+12H+，b极为阴极，电极反应式为：N2+6e-+8H+=2NH，依据得失电子守恒，转移30mol电子时阴极、阳极消耗氮气的物质的量分别为5mol、3mol，即a、b两极消耗N2的物质的量之比为3:5，D错误；故选A。 题型3 氯碱工业 1.【氯碱工业】氯碱工业的主要反应是电解饱和食盐水，以下说法错误的是 A．阳极产物是 B．溶液中的水未发生氧化还原反应 C．阴极附近滴加酚酞变红色 D．由于水的存在，电极上不可能析出金属钠 【答案】B 【分析】电解饱和食盐水，方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，阳极氯离子失去电子生成氯气，电极反应为2Cl--2e-=Cl2 ↑，阴极为溶液中水电离的氢离子得电子生成氢气，同时生成氢氧根离子，发生反应：2H2O+2e- = H2↑+2OH-，据此解答。 【解析】根据分析，阳极产物是，A项正确；阴极为溶液中水电离的氢离子得电子生成氢气，同时生成氢氧根离子，发生反应：2H2O+2e- = H2↑+2OH-，水发生氧化还原反应，B项错误；阴极为溶液中水电离的氢离子得电子生成氢气，同时生成氢氧根离子，发生反应：2H2O+2e- = H2↑+2OH-，因此阴极溶液呈碱性，则向阴极附近溶液中滴加酚酞时，溶液变红，C项正确；阴极上放电的是溶液中的阳离子，与电极材料无关。金属活动性顺序表中越排在后面的，其离子的氧化性越强，越易得到电子(注意Fe3+在Cu2+后面)而放电，其放电顺序为：K+<Ca2+<Na+<Al3+<(水中)H+<Zn2+<Fe2+<Sn4+< Pb2+<H+<Cu2+<Fe3+<Ag+，由于水的存在，电极上不可能析出金属钠，D项正确；故选B。 2.【氯碱工业】一种基于氯碱工艺的节能新工艺是将电解池与NO—空气燃料电池相结合，可用于湿法冶铁的研究，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a极为阳极，发生氧化反应 B．阴极区溶液的保持不变 C．d极为负极，其电极反应式为 D．理论上每生成气体，可得到2.8gFe 【答案】C 【分析】NO-空气燃料电池中，通入NO的多孔碳棒d电极为负极，通入O2的多孔碳棒c电极为正极，则b电极为阳极，b电极的电极反应：，a电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应：，中间为阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极，据此分析判断。 【解析】结合分析可知，b极为阳极，发生氧化反应，A错误；结合分析可知，a电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应：，阴极区溶液中浓度逐渐升高，pH增大，B错误；结合分析可知，d为负极，该电极NO失去电子，生成硝酸，电解质溶液为酸性，电极反应为：，C正确；结合分析可知，X为氯气，则每生成气体，转移电子，结合阴极电极反应式可知，此时可以生成，质量为，D错误；故选C。 3.【氯碱工业】如图是工业电解饱和食盐水的原理示意图，下列有关说法不正确的是(　　) A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气 B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过 C．装置中发生反应的离子方程式为Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D．该装置将电能转化为化学能 【答案】C 【解析】由题图看出①处的物质为电解池阳极产生的氯气，②处的物质为电解池阴极产生的氢气，A对；该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过，能防止氯气与碱反应，且在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液，B对；电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑，C错；电解池是将电能转化为化学能的装置，D对。 题型4 电镀和电解精炼 1.【电镀和电解精练】下列有关电化学装置或原理说法正确的是 A．装置①的总反应式： B．装置②中Cu电极上有大量气体产生 C．电解精炼铜时，阳极质量变化与阴极质量变化相等 D．在铁质物体表面镀铜时，电解质溶液可使用 【答案】A 【分析】装置①为原电池，反应中铜失去电子被氧化、为负极，C不活泼作正极，铁离子被还原生成亚铁离子，电池总反应为；装置②为电解池，Cu与电源正极相连作阳极，活性电极Cu优先失电子被氧化为铜离子，C电极作阴极。 【解析】据分析，装置①为原电池，总反应为，A正确；装置②为电解池，Cu与电源正极相连作阳极，活性电极Cu优先失电子被氧化为铜离子，无气体产生，B错误；电解精炼铜时，阳极（粗铜）溶解的金属有Cu及比Cu活泼的杂质（如Zn、Fe等），阴极只析出Cu，因杂质摩尔质量与Cu不同，阳极质量减少量与阴极质量增加量不相等，C错误；铁质物体表面镀铜时，电解质溶液需含铜离子，阴极发生反应为： Cu2++2e-=Cu，不能使用硫酸铁，D错误；故选A。 2.【电镀和电解精练】利用如图装置进行“铁件镀铜”实验，观察到阴极表面产生无色气体，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，经检验，电解液中有Fe2+。下列分析或说法不正确的是 A．阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e- = H2↑ B．Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少 C．向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成血红色 D．电镀完成后，阳极减少的质量等于阴极增加的质量 【答案】D 【分析】该装置为电解池，Cu作阳极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，Fe作阴极，根据题意，阴极表面产生无色气体，说明发生了反应2H++2e-=H2↑，Cu2+氧化性强于H+，故电极反应为：Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，经检验，电解液中有Fe2+，说明阴极上有Cu析出，可与Fe形成局部原电池反应，正极反应为：2H++2e-=H2↑，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，则Cu覆盖Fe表面越多，该电池反应越弱。 【解析】根据分析，阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e- = H2↑，A正确；根据分析，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，即Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少，B正确；根据分析，电解液中有Fe2+，故向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成血红色，C正确；根据分析，阳极电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，根据电子守恒可知，电镀完成后，阳极减少的质量大于阴极增加的质量，D错误；故选D。 3.【电镀和电解精练】用铁棒和铜棒作为电极，模拟在铁棒上镀铜，实验装置如图所示，下列判断正确的是(　　) A．溶液中阳离子移向b电极发生还原反应 B．铜棒的材质必须用纯铜 C．电解一段时间后加Cu(OH)2固体使溶液恢复原来的浓度 D．该实验过程中电解质溶液的pH会不断减小 【答案】A 【解析】用电解原理模拟在铁棒上镀铜，则铁为阴极，铜为阳极，即a电极为Cu，b电极为Fe，阴极上铜离子得电子析出铜单质。电解过程中，a电极为阳极、b电极为阴极，溶液中阳离子Cu2＋移向b电极发生还原反应生成铜，故A正确；电镀时镀层金属为阳极，a电极即铜棒常常用纯铜，但也可用铜合金，故B错误；电镀铜时，铜在阳极失去电子进入溶液中，溶液中的铜离子在阴极得电子生成铜，理论上溶液中离子的种类和浓度不变，pH不变，电解一段时间后不需要加Cu(OH)2固体使溶液恢复原来的浓度，故C、D错误。 4.【电镀和电解精练】粗铜中含有Fe、Zn、Ni等杂质，用如图装置精炼铜。下列有关说法正确的是(　　) A．a是粗铜、b是纯铜 B．反应前后 CuSO4溶液的浓度保持不变 C．阴极电极反应为 Cu2＋＋2e－===Cu D．电解过程中，a、b两极质量的变化量一直相等 【答案】C 【解析】电解精炼铜时，粗铜为阳极，纯铜为阴极，b为阳极，a为阴极，A错误；电解精炼铜时，粗铜为阳极，比金属铜活泼的金属锌、铁、镍会先于金属铜失电子，纯铜为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，所以反应前后CuSO4溶液的浓度降低，电解初期，阳极质量减少的量与阴极质量增加的量不相等，B、D错误，C正确。 题型5 电解的创新应用 1.【电解的创新应用】我国科研人员利用电化学将硝酸盐污染物转化为具有高附加值的氨，为硝酸盐废水处理提供有效途径，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极a连接直流电源的正极 B．电极b的反应有 C．阳极区产生与阴极区消耗的物质的量相等 D．若废水酸性较强，则电极b生成，且易发生析氢副反应 【答案】C 【分析】由图可知，H2O在电极a失去电子生成O2，电极a为阳极，电极b为阴极，以此解答。 【解析】电极a发生氧化反应，为阳极，连接直流电源的正极，A正确；电极b为阴极，硝酸根得到电子生成氨气，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，B正确；H2O在电极a失去电子生成O2，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，转移相同物质的量电子时，阳极区产生与阴极区消耗的物质的量不相等，C错误；若废水酸性较强，则电极b反应有，且易发生副反应，D正确；故选C。 2.【电解的创新应用】科研人员采用如图装置处理污水中的(经测定污水中含量为)，原理是利用将还原成。下列说法错误的是 A．该装置将电能转化为化学能 B．右侧电极连接电源负极 C．阳极区附近发生反应： D．完全处理3kg该污水，理论上阳极区溶液质量增重308g 【答案】D 【分析】该装置有直流电源，属于电解池，右侧电极处产生，得电子被还原生成，为阴极，阴极连接电源负极，左侧电极为阳极，发生失电子的氧化反应，生成的将还原为，发生反应为。 【解析】该装置有直流电源，属于电解池，电解池将电能转化为化学能，A正确；右侧电极产生，得电子被还原生成，为阴极，阴极连接电源负极，B正确；左侧电极为阳极，发生失电子的氧化反应，生成的将还原为，发生反应为，C正确；3kg污水中质量为，， 阳极区反应， 反应时，进入阳极区的 （电路中转移12mol），从阳极区逸出的为，同时有 通过阳离子交换膜进入阴极区，理论上阳极区溶液质量增重，D错误；故选D。 3.【电解的创新应用】可再生能源驱动的电催化硝酸还原反应是一种很有前途的去除地下水中硝酸盐的技术。某电催化硝酸还原反应的电氯化机理如图。下列说法错误的是 A．电能属于二次能源 B．M极与电源的负极相连 C．生成，理论上电路中转移6mol电子 D．N极的电极反应式为 【答案】C 【分析】电催化硝酸还原反应的电氯化机理如图所示，N电极上氯离子失电子发生氧化反应生成氯气，为电解池的阳极，电极反应：2Cl--2e-=Cl2↑；M极为电解池阴极，NO变为NH，铵根离子和次氯酸发生氧化还原反应生成氮气，据此分析判断。 【解析】二次能源是由一次能源经过加工转换以后得到的能源，电能需通过其他能源转化获得，属于二次能源，A正确；M极发生NO转化为NH的还原反应，为阴极，阴极与电源负极相连，B正确；NO中N为+5价，NH中N为-3价，生成1molN2时，2molN原子从+5价变为-3价，共得到2×8=16mol电子，理论上电路转移16mol电子，C错误；N极发生Cl⁻转化为Cl2的氧化反应，为阳极，电极反应式为2Cl⁻-2e⁻=Cl2↑，D正确；故选C。 4.【电解的创新应用】电解法制取同时可获得氢气，反应为，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．阳极反应式为 B．电解过程中阴极区pH不变 C．电解过程中向左室迁移 D．每制备1 mol 交换膜有6 mol阴离子定向移动 【答案】B 【分析】Fe是阳极，在碱性条件下失去电子生成，电极反应式为，Ni是阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴离子交换膜允许OH-从阴极向阳极移动； 【解析】根据装置图及总反应方程式可知，Fe为阳极，电极反应式为，A正确；阴极区电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，当阴极区产生2个OH-的同时有2个OH-通过阴离子交换膜进入阳极区，但是阴极消耗了水，所以电解过程中阴极区pH增大，B错误；根据电解原理可知，电解过程中阴离子向阳极移动，OH-向左室迁移，C正确；根据电极反应式可知，每制备1 mol Na2FeO4，外电路需要转移6 mol电子，D正确；故选B。 题型6 离子交换膜的应用 易错提醒： 第一步，分清离子交换膜的类型，判断允许哪种离子通过离子交换膜。 第二步，写出电极反应式，判断离子交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷守恒判断离子迁移方向。 第三步，分析离子交换膜的作用。在产品制备中，离子交换膜的作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 1.【离子交换膜的应用】我国科学家通过超低电位下电催化硝酸盐与甲醇在复合电极上反应，其原理如图，其中离子交换膜只允许通过。下列说法错误的是 A．反应过程中和在电极b上被氧化 B．阳极区的反应包括： C．理论上每生成，就有通过离子交换膜 D．溶液在反应过程中保持不变 【答案】D 【分析】由图可知，a电极上得到电子发生还原反应生成氨气，为电解池的阴极，电极反应：，b电极为电解池的阳极，电极反应为：。阳极区发生反应：、，据此回答。 【解析】电极b为阳极（甲醇氧化为，C化合价升高），阳极发生氧化反应。Cu（0价）可被氧化为CuO（+2价），（+1价）可被氧化为Cu(OH)2（+2价），二者在阳极b上被氧化，A正确；阳极区甲醇（）氧化为HCHO（C从-2→0），图示显示存在CuO与的反应：（CuO中被还原为0价），该反应为阳极区过程之一，B正确；生成1mol ，C从-2→+2，转移4 mol e⁻。离子交换膜允许OH⁻通过，OH⁻向阳极迁移以平衡电荷，转移4 mol e⁻需4 mol 迁移，C正确；总反应为，消耗OH⁻，KOH溶液中减小，pH降低，D错误；故选D。 2.【离子交换膜的应用】中国科学家设计如图装置实现的转化，可有效解决温室效应及能源问题，其总反应为(忽略气体在溶液中的溶解及溶液的体积变化，催化电极均为惰性电极)。下列说法错误的是 A．太阳能电池电极电势：A极<B极 B．电极Ⅱ的电极反应式为 C．理论上每消耗22.4 L ，左室溶液质量就增重18 g D．电解时，的移动方向：催化电极Ⅱ→质子交换膜→催化电极Ⅰ 【答案】C 【分析】根据图示可知，反应原理为电解池原理，总反应为CO2+NaClCO+NaClO，则催化电极I附近CO2被还原为CO，为电解池的阴极，催化电极II附近NaCl转化为NaClO，为电解池的阳极，据此分析； 【解析】催化电极Ⅰ中CO2→CO（C化合价+4→+2，还原反应）为阴极，连接电源负极（A极）；催化电极Ⅱ中Cl-→ClO-（Cl化合价-1→+1，氧化反应）为阳极，连接电源正极（B极）。电源正极电势高于负极，故A极电势<B极，A正确；电极Ⅱ为阳极，Cl-发生氧化反应生成ClO-，Cl元素从-1价升至+1价，失2e-，结合H2O提供O原子，配平得：Cl--2e-+H2O=ClO-+2H+，B正确；“22.4LCO2”未指明标准状况，无法确定其物质的量，不能计算溶液增重，C错误；电解池中阳离子（H+）向阴极移动，阴极为催化电极Ⅰ，故H+移动方向：催化电极Ⅱ→质子交换膜→催化电极Ⅰ，D正确；故选C。 3.【离子交换膜的应用】某课题组工作者设计了一套装置，实现了电还原制备甲酸盐，其原理如图所示。 下列说法正确的是 A．电极a可与铅酸蓄电池的电极相连 B．阴极区的反应式为 C．阳离子交换膜能替换为阴离子交换膜 D．理论上每生成1mol ，同时会消耗44g 【答案】D 【分析】电极a上二氧化碳得到电子被还原为甲酸根离子、为阴极，电极b上氯离子失去电子被氧化为氯气、为阳极； 【解析】电极a为阴极，应连接电源负极；铅酸蓄电池中PbO2为正极，故电极a不能与PbO2电极相连，A错误；阴极区电解液为KOH溶液（碱性环境），反应式中不能出现H+，正确阴极反应为，B错误；阳离子交换膜允许阳离子（如K⁺）移向阴极维持电荷平衡，若换为阴离子交换膜，阴离子（如OH⁻、HCOO⁻）可能移向阳极导致产物损失或电荷失衡，C错误；阳极反应：，生成1mol Cl2转移2mol e⁻；阴极CO2→HCOO⁻，C的价态从+4→+2，每mol CO2得2e⁻，故转移2mol e⁻时消耗1mol CO2（44g），D正确；故选D。 4.【离子交换膜的应用】运用生物电催化技术可实现CO2到甲烷的转化，稀H2SO4做电解液，其电解原理如图所示。下列说法错误的是 A．电势：a>b B．电解过程中，b电极附近pH降低 C．若产生标准状况下1.12 L的CH4，则理论上导线中通过的电子为0.4 mol D．若处理的有机物为CH3COOH，则a电极的电极反应式为： 【答案】B 【分析】结合电解原理示意图分析可知，b电极发生反应，即b电极为阴极，则a电极为阳极，发生氧化反应，据此分析结合选项解题。 【解析】由分析可知，a为电解池的阳极，b为电解池的阴极，故电势a>b，A正确；由分析可知，电解过程中，b电极发生的反应消耗了H+，故b电极附近pH升高，B错误；标准状况下1.12 LCH4物质的量为=0.05 mol，故理论上导线中通过的电子的物质的量为0.05 mol×8=0.4 mol，C正确；由分析可知，a电极为阳极，发生氧化反应，故若处理的有机物为CH3COOH，则a电极的电极反应式为：，D正确；故选B。 题型7 电解的计算 易错提醒： (1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。 (2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。 (3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。 电解计算时常用的定量关系为4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。 1.【电解的计算】硬水除垢可以让循环冷却水系统稳定运行。某科研团队改进了主动式电化学硬水处理技术，原理如图所示（其中R为有机物）。下列说法正确的是 A．电极B上总反应式为 B．处理过程中可循环利用 C．处理后的水垢主要沉降在阳极附近 D．当外电路通过时，电极A上产生气体 【答案】B 【分析】电极B为阴极，水放电产生氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；A为阳极，氯离子放电产生氯气，电极反应：；氯气与水的反应为可逆反应，次氯酸将有机物R氧化生成CO2，同时H2O放电生成O2，电极反应：，据此分析； 【解析】根据分析，电极B为阴极，发生还原反应，阴极主要是水得电子生成H2和OH⁻（2H2O+2e-=H2↑+2OH-），生成的OH⁻与Mg2+结合为Mg(OH)2，与反应生成，进而生成CaCO3，总反应式为，A错误；阳极产生氯气，氯气与水反应生成次氯酸和HCl，HClO能将有机物氧化为二氧化碳和水，HClO自身被还原为氯离子，Cl-可以循环利用，B正确；硬水中存在镁离子、钙离子和碳酸氢根离子，阴极放电产生氢氧根离子，氢氧根离子与镁离子结合生成氢氧化镁，氢氧根离子与碳酸氢根离子生成碳酸根离子，钙离子与碳酸根离子结合生成碳酸钙，氢氧化镁和碳酸钙主要沉降在阴极附近，C错误；A极氯离子放电生成氯气转化为HClO再与有机物反应放出CO2，同时水也放电生成氧气，由于未给出有机物且未给出氯离子和水在电极A上放电的比例，因此无法计算产生气体的物质的量，D错误；故选B。 2.【电解的计算】近日，科学家在耦合Ce介导的Cu多孔碳电极上太阳能自驱动直接电催化还原产生无的氨，如图所示。下列叙述正确的是 A．a极为阴极，b极发生还原反应 B．上述装置最终将太阳能转化成电能 C．b极的电极反应式为 D．标准状况下，逸出11.2 L干燥的X气体时转移1 mol电子 【答案】C 【分析】该装置将太阳能转化为电能以驱动非自发的化学反应，其工作原理为电解，在b极上，氮气转化为氨气，其中N的化合价降低，发生还原反应，为电解池阴极，那么a极为阳极。 【解析】电解池中，在b极转化为，N元素化合价降低被还原，故b极为阴极（发生还原反应），则a极为阳极（发生氧化反应），A错误；该装置“太阳能自驱动”，太阳能先转化为电能（光伏板），电能再驱动电解反应转化为化学能（生成），最终能量为化学能，而非电能，B错误；b极为阴极，被还原为，N元素从0价降为-3价，每个得。碱性环境（KOH）中，反应物为和，产物为和，配平得电极反应式：，C正确；a极为阳极，碱性条件下氧化生成（X气体），阳极反应为,标准状况下11.2 L（0.5 mol），转移电子为0.5 mol×4=2 mol，而非1 mol，D错误；故选C。 3.【电解的计算】成对电解可提高电化学合成的电子经济性。在含特殊催化剂的电极上电解，两极同时得到的电解池工作原理如图所示： 下列说法正确的是 A．A为电源的正极 B．阴极反应式： C．电解结束后，阳极区的小于1：7 D．电解过程中，当转移1mol电子时，理论上生成1mol 【答案】D 【分析】在含特殊催化剂的电极上电解，两极同时得到的电解池，根据装置图可知氧掺杂碳纳米管电极上是得电子生成，氧掺杂碳纳米管电极是阴极；在镍掺杂钛氧化物电极上是失电子生成，镍掺杂钛氧化物电极是阳极。 【解析】氧掺杂碳纳米管电极上是得电子生成，氧掺杂碳纳米管电极是阴极，连接电源负极，A为负极，A错误；氧掺杂碳纳米管电极上是得电子生成，氧掺杂碳纳米管电极是阴极，电解质溶液是和混合溶液，阴极反应式为，B错误；阳极反应，故阳极区的大于1：7，C错误；电解过程中，当转移1mol电子时，阴极生成0.5mol，阳极生成0.5mol，共1mol，D正确；故选D。 4.【电解的计算】一种利用电化学驱动硝酸盐产氨的工作原理如图。下列说法正确的是 A．电极X与电源的正极相连 B．电解一段时间后，左侧电极室溶液的碱性增强 C．电子流动方向：负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极 D．若完全转化为，则理论上生成的 【答案】B 【分析】根据工作原理装置图，可以确定阴极为得到电子转变为，电极反应式；阳极电极反应，据此分析。 【解析】左侧电极室中转化为NH3，N元素化合价从+5降低到-3，发生还原反应，故电极X为阴极，应与电源负极相连，A错误；左侧阴极反应为得电子生成NH3，反应式可能为（或生成NH3·H2O），生成OH-使左侧溶液碱性增强，B正确；电子只能在导线中流动，不能通过电解质溶液（溶液中为离子导电），电子流动方向应为“负极→阴极，阳极→正极”，C错误；阴极生成1molNH3转移8mol电子（N：+5→-3，得8e-），阳极生成1molCl2转移2mol电子（2Cl-→Cl2，失2e-）。由电子守恒：8n(NH3)=2n(Cl2)，则n(NH3):n(Cl2)=1:4，D错误；故选B。 题型8 多池串联 1.【多池串联】一种用双极膜电渗析法处理废水，并回收和的装置如图所示(双极膜中解离的和在电场作用下分别向两极迁移)。下列说法错误的是 A．电极为阴极 B．Ⅲ室中，膜为阳离子交换膜 C．Ⅴ室中反应： D．处理废水中，可制得 【答案】D 【解析】电极a产生，得电子生成为还原反应，故电极a为阴极，A正确；Ⅲ室为废水，需通过X膜进入Ⅱ室生成，X膜允许阳离子通过，为阳离子交换膜，B正确；电极b为阳极，Ⅴ室中双极膜解离的OH⁻在阳极放电生成，反应为，C正确；含2 mol ，进入Ⅱ室与结合生成2 mol ，而非1 mol，D错误；故选D。 2.【多池串联】电解硫酸钠溶液制取某电池材料的前驱体，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．b电极电势低于a B．交换膜B为阳离子交换膜 C．通电一段时间后，Ⅰ室pH降低 D．当Ⅲ室产生0.2 mol 时，理论上Ⅰ室中质量减少3.2 g 【答案】D 【分析】由图可知，前驱体在Ⅲ 室生成，则Ⅱ室的金属阳离子进入Ⅲ 室，交换膜B为阳离子交换膜，则右侧纯钛电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-，OH-与金属阳离子结合得到前驱体，为保持电荷守恒，交换膜A为阴离子交换膜，左侧石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+，所以电解过程实际上是电解水。 【解析】电源正极电势高于负极，石墨电极连接a，纯钛电极连接b，前驱体在Ⅲ 室生成，纯钛电极为阴极（连接电源负极b），a为正极，b为负极，故b电极电势低于a，A正确；根据分析，Ⅲ 室需Ni2+、Co2+、Mn2+与OH-结合生成前驱体，金属阳离子应从Ⅱ室移向Ⅲ 室（阴极），则交换膜B允许阳离子通过，为阳离子交换膜，B正确；根据分析，Ⅰ室石墨电极为阳极，发生反应2H2O-4e-=O2+4H+，生成H+使溶液酸性增强，pH降低，C正确；根据化学式，生成0.2 mol前驱体需0.4 mol OH-，对应转移0.4 mol电子。阳极反应生成0.1 mol O2（质量3.2g），但Ⅱ室中的会通过交换膜A移向Ⅰ室（维持电中性），0.2 mol （质量19.2 g）移入，故Ⅰ室质量增加19.2 g-3.2 g=16 g，D错误；故选D。 3.【多池串联】我国科技工作者开发出多孔氮磷掺杂碳材料用于肼氧化辅助的节能制氢技术，以燃料电池供电的该制氢技术的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．工作原理图中的箭头表示电流方向 B．H+透过质子交换膜进入电极b室内 C．甲为制氢的电解装置，乙为肼的燃料电池 D．反应过程中装置乙的电解质溶液的pH增大 【答案】B 【分析】甲中肼为原料，双氧水为氧化剂，所以甲为肼的燃料电池，乙为制氢的电解装置，N2H4失去电子，发生氧化反应生成N2，则电子c作阳极，H2O发生还原反应生成H2，d作阴极，以此分析； 【解析】由乙装置中N2H4→N2可知，电极c为阳极，则题给工作原理图中的箭头表示电子移动方向，A错误；是阳离子，移向电池正极，故透过质子交换膜进入电极b室内，B正确；由“燃料电池供电的制氢技术的工作原理”可知，甲中肼为原料，双氧水为氧化剂，所以甲为肼的燃料电池，乙为制氢的电解装置，C错误；由图解分析可知，电极c的电极反应式为，电极d的电极反应式为，则电解池总反应式为，故反应过程中装置乙的电解质溶液的pH基本不变，D错误；故选B。 4.【多池串联】以浓差电池(电解质溶液浓度不同形成的电池)为电源，石墨为电极将转化为较高纯度的装置如图所示(已知：浓差电池停止工作时阴离子交换膜两侧溶液浓度相等)。下列说法错误的是 A．Ag(2)电极电势高于Ag(I)电极电势 B．电极A上发生的电极反应为 C．工作时，B电极附近溶液的pH增大 D．生成0.5 mol 时，丁室电解质溶液质量增加108 g 【答案】D 【分析】浓差电池最终交换膜两侧AgNO3溶液浓度相等，交换膜为阴离子交换膜，即通过离子交换膜移向左侧，左侧溶液增大，右侧减小，所以丁池中Ag(1)溶解，增大，丙池中Ag+得电子生成Ag析出，即Ag(2)电极为正极，Ag(1)电极为负极，负极反应式为，正极反应式为，电解池中A电极为阳极，B电极为阴极，阳极上NH3发生失电子的氧化反应生成N2，阴极上H2O发生得电子的还原反应生成H2，据此分析回答。 【解析】根据分析可知，Ag(2)电极为正极，Ag(1)电极为负极，即Ag(2)电极电势高于Ag(l)电极电势，A正确；根据分析，电解池中A电极为阳极，阳极上NH3发生失电子的氧化反应生成N2，电极反应：，B正确；B电极为阴极，发生还原反应：2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-，电解池中阴离子移向阳极，每生成2mol，转移2mol电子，同时有2mol从甲池移动到乙池，但反应消耗了水，故B极中的NaOH的浓度升高，溶液的pH增大，C正确；生成0.5mol H2转移1mol电子，丁室中，负极Ag(1) Ag – e- = Ag+，溶解1mol Ag，质量为108g，同时丙室1mol （质量62g）通过阴离子交换膜进入丁室，丁室溶液质量增加108g + 62g = 170g，D错误；故选D。 1 / 1学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $