题型18 电解原理-【金版教程】2026年高考化学大二轮大考试题精选重组全书word

大考试题精选重组　化学 题型18　电解原理 1．(2025·河南卷，12)一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．Ⅱ为阳离子交换膜 B．电极a附近溶液的pH减小 C．电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4－＋e－===[Fe(CN)6]3－ D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收1 mol LiCl 答案：D 解析：由图可知，左侧为阴极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，右侧为阳极，电极反应为[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－，在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海水，钠离子透过膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠，氯离子透过膜Ⅱ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，锂离子透过膜Ⅲ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，在此处得到LiCl，则膜Ⅰ为阳离子交换膜，膜Ⅱ为阴离子交换膜，膜Ⅲ为阳离子交换膜。由分析可知，A、B、C错误；每脱除58.5 g NaCl，转移电子1 mol，有1 mol Li＋和1 mol Cl－分别透过离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到1 mol LiCl，D正确。 2．(2025·湖北卷，12)某电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂LiSO2CF3，能使失活的电池再生并延长寿命，且保持电池原结构。将LiSO2CF3注入电池后充电补锂，过程中[SO2CF3]－转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是(　　) A．[SO2CF3]－在阳极失去电子 B．生成气体中含有氟代烃 C．过程中铁元素的价态降低 D．[SO2CF3]－反应并离去是该电池保持原结构的原因 答案：C 解析：充电时，Li＋在阴极得电子生成Li嵌入负极材料，[SO2CF3]－在阳极失去电子生成气体离去，A正确；[SO2CF3]－在阳极失去电子，反应为2[SO2CF3]－－2e－===2SO2＋CF3—CF3，生成气体中含有氟代烃CF3—CF3，正(阳)极材料不参与反应，铁元素价态不变，B正确，C错误；由分析可知，[SO2CF3]－反应并离去可保持电池原结构，D正确。 3．(2025·甘肃卷，12)我国科研工作者设计了一种Mg­海水电池驱动海水(pH＝8.2)电解系统(如下图)。以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是(　　) A．将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 B．在外电路中，电子从电极1流向电极4 C．电极3的反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ D．理论上，每通过2 mol电子，可产生1 mol H2 答案：D 解析：由题图可知，左侧为原电池，右侧为电解池，电极1为负极，发生氧化反应，电极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2，电极2为正极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，右侧为电解池，电极3为阳极，产生氧气，电极4为阴极，产生氢气。根据分析可知，电极2和电极4均产生氢气，理论上，每通过2 mol电子，可产生2 mol H2，D错误。 4．(2025·河北卷，10)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCoO2(x<1)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LixCoO2再锂化为LiCoO2的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是(　　) A．LixCoO2电极上发生的反应：LixCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2 B．产生标准状况下5.6 L O2时，理论上可转化 mol的LixCoO2 C．再锂化过程中，SO向LixCoO2电极迁移 D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高 答案：B 解析：由装置图可知，该装置中有直流电源，为电解池，则LixCoO2(x<1)转化为LiCoO2过程中，Co元素化合价由＋(4－x)降为＋3，LixCoO2得电子发生还原反应，为阴极，电极反应式为LixCoO2＋(1－x)e－＋(1－x)Li＋===LiCoO2，Pt电极为阳极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。由分析知，A错误；SO应向阳极移动，即向Pt电极迁移，C错误；由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极产生H＋、消耗H2O，酸性增强，则阳极附近溶液pH降低，D错误。 5．(2025·云南卷，11)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H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。除硼原理：[B(OH)4]－＋H＋===B(OH)3＋H2O。下列说法错误的是(　　) A．Pt电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 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1 mol NaOH，同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3 答案：C 解析：由题图中氢离子和氢氧根离子的移向，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4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，则X膜为阴离子交换膜，Y膜为阳离子交换膜。由分析可知，A正确，C错误；水可微弱的电离出氢离子和氢氧根离子，在外加电场作用下，氢离子和氢氧根离子往两侧迁移，浓度降低，可促进双极膜中水的电离，B正确；Ⅳ室每生成1 mol NaOH，则转移1 mol电子，有1 mol氢离子移到Ⅱ室中，生成1 mol B(OH)3，D正确。 6．(2024·辽宁卷，12)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为： 下列说法错误的是(　　) A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍 B．阴极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C．电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动 D．阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑ 答案：A 解析：据图示可知，b电极上HCHO转化为HCOO－，而HCHO转化为HCOO－为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理 可知阳极反应：①HCHO＋OH－－e－―→HCOOH＋H2，②HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。由以上分析可知，转移2 mol电子时，阴、阳两极各生成1 mol H2，共2 mol H2，而传统电解水：2H2O2H2↑＋O2↑，转移2 mol电子，只有阴极生成1 mol H2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误。 7．(2024·甘肃卷，7)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。 8．(2024·湖南卷，10)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电解时，OH－向Ni电极移动 B．生成C6N的电极反应：2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6N＋8H2O C．电解一段时间后，溶液pH升高 D．每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16 答案：B 解析：由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，发生还原反应，作阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；Pt电极C3N8H4失去电子生成C6N，作阳极，电极反应为2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6N＋8H2O，同时，Pt电极还伴随少量O2生成，电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。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OH－向Pt电极移动，A错误；由分析可知，阳极主要反应为2C3N8H4－4e－＋8OH－===C6N＋8H2O，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应主要为2C3N8H4＋4OH－===C6N＋4H2O＋2H2↑，反应消耗OH－，生成H2O，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误；根据电解总反应2C3N8H4＋4OH－===C6N＋4H2O＋2H2↑可知，每生成1 mol H2，生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极还伴随少量O2生成，发生电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，则生成1 mol H2时生成的K4C6N16小于0.5 mol，D错误。 9．(2024·广东卷，16)一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是(　　) A．阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ B．阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高 C．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室溶液减少213 g D．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g 答案：C 解析：根据题意可知，此氯碱工艺的电解池可用于湿法冶铁，则右侧电极为阳极，Cl－放电产生氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑；左侧电极为阴极，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－；Na＋由阳极向阴极移动。由分析可知，理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，产生3 mol Cl2，同时有6 mol Na＋由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少3×71 g＋6×23 g＝351 g，C错误。 10．(2023·浙江6月选考，13)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2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH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 解析：电极B为阴极，氧气得电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B错误。 11．(2023·辽宁卷，7)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(　　) A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移2 mol e－生成4 g H2 C．电解后海水pH下降 D．阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋ 答案：D 解析：由题图可知，钛箔电极上有H2生成，H2O得电子发生还原反应，则b为电源负极，a为电源正极，a端电势高于b端电势，A错误；钛箔电极上每生成1 mol H2转移2 mol电子，则生成4 g (2 mol) H2理论上转移电子4 mol，B错误；阳极O2的产生被抑制，海水中Cl－发生反应：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，阴极发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，结合两极反应可知电解后海水pH升高，C错误，D正确。 12．(2023·湖北卷，10)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h－1。下列说法错误的是(　　) A．b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D．海水为电解池补水的速率为2x mol·h－1 答案：D 解析：由题图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑＋O2↑。由电解总反应可知，每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O，生成H2的速率为x mol·h－1，则补水的速率也应是x mol·h－1，D错误。 13．(2023·广东卷，16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是(　　) A．电解总反应：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH B．每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol的H2O解离 C．电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变 D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 答案：B 解析：由信息可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极反应式为NO＋8e－＋8H＋===NH3·H2O＋H2O＋OH－，电极b为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。每生成1 mol NH3·H2O，阴极得8 mol e－，同时双极膜处有8 mol H＋进入阴极室，即有8 mol的H2O解离，B错误。 1．(2025·湖南益阳安化三模)在微生物作用下将2，4­二氯苯酚电解脱氯降解为苯酚的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．电极a的电势比电极b的高 B．N极的电极反应式： C．H＋移动方向：M极→N极 D．当生成9.4 g苯酚时，理论上M电极区生成CO2的质量为8.8 g 答案：D 解析：在电极M上，CH3COOH失去电子生成CO2，发生氧化反应，为阳极；在电极N上，得到电子生成，发生还原反应，为阴极，则a为正极，b为负极，在电解池中，阳离子向阴极移动。M极的电极反应式为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋，N极的电极反应式为 ，根据M、N极的电极反应式可知，当生成9.4 g(0.1 mol)苯酚时，电路中转移0.4 mol e－，生成CO2的质量为4.4 g，D错误。 2．(2025·甘肃省高三高考诊断)近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(NO等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液中通入CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示(阴、阳极区溶液均为KNO3溶液)。下列说法错误的是(　　) A．电极X为直流电源的负极 B．氢离子通过质子交换膜向左移动 C．电解过程中，生成尿素的电极反应式为CO2＋2NO＋16e－＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O D．理论上电源每提供2 mol e－能生成1 mol氧气 答案：D 解析：电极a上NO转化为CO(NH2)2，N元素的化合价由＋5降为－3，则电极a为电解池的阴极，与直流电源的负极相连，故电极X为直流电源的负极，A正确；电解池中，阳离子向阴极移动，B正确；电解过程中，NO和CO2在电极a上反应生成CO(NH2)2，电极反应式为CO2＋2NO＋16e－＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O，C正确；电极b为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，则理论上电源每提供2 mol e－能生成0.5 mol氧气，D错误。 3．(2025·广东省广州市第六中学三模)如图是一种光电催化装置，它可以将空气中捕获的CO2转化为各种化工原料。下列说法正确的是(　　) A．工作时，H＋从N区移向M区 B．制备CO时，理论上生成1 mol O2的同时，可生成1 mol CO C．制备CH3OH时，阴极区发生反应：CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O D．制备HCOOH时，理论上每生成1 mol O2的同时，阳极区溶液减少32 g 答案：C 解析：根据图示，M区水失电子放出氧气，M区是阳极区，N极区是阴极区，H＋从M区移向N区，故A错误；理论上生成1 mol O2的同时，电路中转移4 mol电子，根据得失电子守恒，可生成2 mol CO，故B错误；制备CH3OH时，二氧化碳在阴极区得电子生成甲醇，阴极电极反应式为CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O，故C正确；制备HCOOH时，理论上每生成1 mol O2的同时，电路中转移4 mol电子，有4 mol氢离子从M区移向N区，阳极区溶液减少36 g，故D错误。 4．(2025·广州市高三调研测试)以不同材料修饰的Pt为电极，NaBr溶液为电解液，利用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，工作原理如图，下列说法正确的是(　　) A．电极a发生氧化反应 B．X和Y分别是O2和H2 C．电极b发生反应Br－－6e－＋3H2O===BrO＋3H2↑ D．每消耗1 mol BrO最多产生1.5 mol Y 答案：D 解析： 由离子方程式2BrO2Br－＋3O2↑，可知BrO与O2(Y)存在关系BrO～1.5O2，D正确。 5．(2025·武汉市武昌区高三质量检测)我国科学家以NO和乙醛酸为原料，通过如图所示装置合成甘氨酸()。双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。下列说法错误的是(　　) A．电极a连接电源的负极，且电极a的电势比电极b的电势低 B．存在反应HON===CHCOOH＋4H＋＋4e－===H2NCH2COOH＋H2O C．理论上生成1 mol甘氨酸，双极膜有10 mol H＋向电极a迁移 D．理论上相同时间电极消耗NO和OH－的物质的量之比为10∶1 答案：D 解析：结合电极a上乙醛酸转化为甘氨酸可知，电极a上发生得氢失氧的还原反应，则电极a为阴极，连接电源负极，电极b为阳极，则电极a的电势比电极b的电势低，A正确；电极a发生还原反应，结合装置图可知，存在反应HON===CHCOOH＋4H＋＋4e－===H2NCH2COOH＋H2O，B正确；生成1 mol甘氨酸时，硝酸根离子得到8 mol电子，乙醛酸中C的平均化合价由＋2降低为＋1，1 mol乙醛酸得到2 mol电子，则电极a上发生的总反应为11H＋＋4H2O，故理论上每生成1 mol甘氨酸，转移10 mol e－，双极膜有10 mol H＋向电极a迁移，C正确；阳极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，结合阴极的电极反应式及得失电子守恒可知，相同时间内，电极消耗硝酸根离子和氢氧根离子的物质的量之比为1∶10，D错误。 6．(2025·湖南省邵阳市三模)电化学合成是对环境友好的合成方法，以对硝基苯甲酸()为原料，采用惰性电极电解法合成对氨基苯甲酸 ()的装置如图。下列说法正确的是(　　) A．N极电势高于M极电势 B．该离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解一段时间后，阳极室的pH不变 D．若直流电源用铅酸蓄电池，则每生成0.1 mol对氨基苯甲酸，铅酸蓄电池负极质量增加28.8 g 答案：D 解析：根据图示，N极I2得电子发生还原反应生成I－，N极是阴极，则直流电源b端为负极、a端为正极，电解池M极为阳极。由分析可知，N极为阴极，M极为阳极，故N极电势低于M极电势，A错误；M极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成对氨基苯甲酸的反应消耗H＋，且阳离子移向阴极区，故该离子交换膜为阳离子交换膜，B错误；由分析可知，阳极室中反应消耗H2O，产生H＋，则电解一段时间后，阳极室的H2SO4浓度增大，pH减小，C错误；由分析可知，每生成0.1 mol对氨基苯甲酸，电路上转移0.6 mol电子，若直流电源用铅酸蓄电池，则铅酸蓄电池负极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4(s)，故质量增加×96 g/mol＝28.8 g，D正确。 13 学科网（北京）股份有限公司 $