内容正文:
第一篇
题型研究
追根溯源
专题四 电化学基础
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
1
(1)电解原理及其规律。
(2)利用电解原理进行金属精炼、电镀、物质制备、废水处理、海水淡化等工业应用。
(3)隔膜在电化学装置中的选择与应用。
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
2
消除盲点 弥补知识短板
(1)电解池中阴极电势高于阳极电势。 ( )
(2)用Cu作电极电解稀硫酸,阳极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+。 ( )
(3)电解饱和食盐水制NaOH,应选阴离子交换膜。 ( )
(4)电解精炼粗铜,粗铜作阳极。 ( )
×
×
×
√
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
3
(5)用Pt电极电解NaCl和CuSO4的混合液,阴极首先生成Cu。 ( )
(6)用Pt电极电解AgNO3溶液,电解的离子方程式为4Ag++4OH-4Ag+O2↑+2H2O。 ( )
√
×
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
根据如图所示电解装置,回答下列问题:
(1)若A为KCl,则阴极反应式为____________________________,
电解总反应的离子方程式为__________________________________。
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-
(2)若A为CuSO4,则阳极反应式为_________________________。
一段时间后复原可以加的物质为________。
(3)若A为Cu(NO3)2和NaCl,则开始反应的阴、阳极反应式分别为
__________________,___________________。
2H2O-4e-===O2↑+4H+
CuO
Cu2++2e-===Cu
2Cl--2e-===Cl2↑
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
(4)若Pt1改为Cu,A为CuSO4,则阳极反应式为________________,阴极反应式为__________________。
(5)若A为AgNO3,当析出10.8 g Ag时,生成的O2的体积为________L(标准状况)。
Cu-2e-===Cu2+
Cu2++2e-===Cu
0.56
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
(1)关于电解池的电极判断要注意:接电源的负极、电子流入或电流流出、发生还原反应的为阴极,反之为阳极。
(2)关于电极反应及产物的判断要注意电极材料(阳极)是否为金属活性电极,确定电极反应是电极本身参与反应还是介质中的粒子参与反应。
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
1.电解池工作原理模型图
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
2.放电顺序
(1)阳离子在阴极上的放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>……
(2)阴离子在阳极上的放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>……
(3)当阳极是金属(Au、Pt除外)电极时,溶液中的离子不再放电而是金属失电子生成金属阳离子。
(4)微粒的放电顺序受温度、浓度、电压、电极材料等因素的影响。
发散思维
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专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
3.常见隔膜
种类 允许通过的离子及移动方向 说明
阳离子
交换膜 阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极 阴离子和气体不能通过
阴离子
交换膜 阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极 阳离子和气体不能通过
质子
交换膜 质子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H+通过
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
[注] 双极膜:是一种新型离子交换膜,其膜主体可分为阴离子选择层、阳离子选择层和中间界面层,水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中,水电离产生H+和OH-,可在电场的作用下快速迁移到两侧溶液中,为膜两侧的半反应提供各自理想的pH条件。
发散思维
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专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
发散思维 拓展答题视野
1.(2025·湖北卷,T15)某电化学制冷系统的装置如图所示。[Fe(H2O)6]3+和[Fe(H2O)6]2+在电极上发生相互转化,伴随着热量的吸收或释放,经由泵推动电解质溶液的循环流动(①→②→③→④→①)实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热,其他区域绝热。下列描述错误的是( )
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
√
A.阴极反应为[Fe(H2O)6]3++e-===[Fe(H2O)6]2+
B.已知②处的电解液温度比①处的低,可推断[Fe(H2O)6]2+比[Fe(H2O)6]3+稳定
C.多孔隔板可以阻止阴极区和阳极区间的热交换
D.已知电子转移过程非常快,物质结构来不及改变。热效应主要来自电子转移后[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+离子结构的改变
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
B [由题图可知,左侧电极发生反应[Fe(H2O)6]2+-e-===[Fe(H2O)6]3+,则左侧为阳极,右侧电极反应为[Fe(H2O)6]3++e-===[Fe(H2O)6]2+,则右侧电极为阴极,据此解答。由分析可知,阴极反应为[Fe(H2O)6]3++e-===[Fe(H2O)6]2+,A正确;已知②处的电解液温度比①处的低,则可推断[Fe(H2O)6]3++e-===[Fe(H2O)6]2+是吸热过程,因此[Fe(H2O)6]3+的能量更低,更稳定,B错误;多孔隔板可以阻止两电极区的溶液对流,可阻止热交换,C正确;题干明确指出电子转移过程非常快,物质结构来不及改变,这意味着电子转移(即氧化还原反应)本身不会直接导致结构变化,热效应实际上来源于电子转移完成后,新生成的[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化,D正确。]
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
2.(2025·河南卷,T12)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
√
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
D [由题图可知,电极a为阴极,电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-,电极b为阳极,电极反应为[Fe(CN)6]4--e-===[Fe(CN)6]3-。为实现海水的淡化,海水中Na+应通过离子交换膜Ⅰ进入最左侧,为以LiCl形式回收锂元素,海水中Cl-应通过离子交换膜Ⅱ向右侧迁移,Li+应通过离子交换膜Ⅲ向左侧迁移,故离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜,A错误;由阴极反应知,电极a附近溶液的pH增大,B错误;由上述分析知,C错误;每脱除58.5 g(1 mol)NaCl,溶液中有1 mol Na+、1 mol Cl-和1 mol Li+迁移,所以可回收1 mol LiCl,D正确。]
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
3.(2024·湖南卷,T10)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C6的电极反应:
2C3N8H4+8OH--4e-===C6+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
√
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
B [由题中电解原理图可知,Ni电极产生氢气,作阴极,发生还原反应,电解质溶液为KOH溶液,则电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-;Pt电极C3N8H4失去电子生成C6,作阳极,电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-===C6+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,阴离子向阳极移动,即OH-向Pt电极移动,A错误;由分析可知,电解过程中发生的总反应主要为2C3N8H4+4OH-C6+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-C6+4H2O+2H2↑可知,每生成
1 mol H2,生成0.5 mol K4C6N16,但Pt电极伴随少量O2生成,发生电极反应:4OH--4e-===O2↑+2H2O,则生成K4C6N16的物质的量小于0.5 mol,D错误。]
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
衍生命题
根据此题条件,请回答下列问题:
(1)装置中生成O2和H2的电极反应式分别为
_________________________、_________________________。
(2)若Ni电极生成0.3 mol H2,Pt电极生成0.05 mol O2,则生成C6的物质的量为________mol。
4OH--4e-===O2↑+2H2O
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
0.1
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
4.(2024·黑吉辽卷,T12)“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( )
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
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↑
√
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
A [据题图可知,b极上HCHO 转化为HCOO-,而HCHO 转化为HCOO-为氧化反应,所以b极为阳极,a极为阴极,HCHO为阳极
反应物,由反应机理
可知,阳极区发生反应:①HCHO+OH--e-===HCOOH+H2↑,②HCOOH+OH-===HCOO-+H2O,则阳极反应:2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑,阴极反应:2H2O+2e-===H2↑
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
+2OH-,即转移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,故A错误;阴极区水得电子生成氢气,阴极反应:2H2O+2e-===H2↑+2OH-,故B正确;由电极反应式可知,电解过程中阴极生成OH-,负电荷增多,阳极负电荷减少,要使电解质溶液呈电中性,OH-通过阴离子交换膜向阳极移动,即向b极方向移动,故C正确;由以上分析可知,阳极反应:2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑,故D正确。]
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
同源类题
(2025·东北三省联考)自由基电解法可将有机物自由基和CO2反应转化为羧酸,已知芳香烃 可断裂成 和 两个自由基,其电解装置如图所示。下列说法正确的是( )
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
A. 分子中有1个手性碳原子
B.电源a端电势高于b端
C.当电路中通过1 mol电子时,右侧电极室溶液的质量减少9 g
D.左侧电极室的电极反应式之一为 +CO2+2e-+2H+===
√
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
C [由题图可知,CO2通入左侧电极,发生还原反应,则左侧电极为阴极,右侧电极为阳极。手性碳原子是指与四个各不相同的原子或原子团相连的碳原子, 分子中没有手性碳原子,A错误;左侧电极为阴极,右侧电极为阳极,电源a端为负极,b端为正极,则电源a端电势低于b端,B错误;右侧电极为阳极,电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,当电路中通过1 mol电子时,生成0.25 mol O2,同时有1 mol H+通过阳离子交换膜进入左室,质量
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
又减少1 g,所以右侧电极室溶液的质量减少9 g,C正确;自由基电解法可将有机物自由基和CO2反应转化为羧酸,左侧电极反应式为
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
1.新型电解装置的分析思路
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
2.三方法突破电化学计算
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
3.利用隔膜电解海水的原理分析模型
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
[说明] (1)离子交换膜的定量关系
外电路转移的电子数=阴、阳离子迁移的电荷数。
(2)离子交换膜的功能
①原电池中一般是“单膜(正、负极之间)”。主要作用是隔离正、负极区域的某些粒子,防止其发生反应;或防止某些粒子在电极表面沉淀析出,导致电极活性降低。
②电解池中很多时候是“双膜”或“多膜”。多膜会把整个电解池分割成若干不同的“室”,比如有“阳极室”“阴极室”“产品室”等。其主要作用是控制离子的移动以获得所需的产品或达到除杂、提纯等目的。
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
1.(2025·邯郸三模)一学者在酸性电解液中以顺丁烯二酸和2-甲基呋喃为目标产物,成功构建糠醛发散成对电化学转化体系(如图)。下列说法错误的是( )
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
A.电极a的电势低于电极b
B.离子交换膜应选用质子交换膜
C.电路中转移4 mol e-时,两极消耗等量的糠醛
D.电极b的电极反应式为 -8e-+4H2O=== +CO2↑+8H+
√
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
C [糠醛在电极a发生还原反应,电极a的电极反应式为 +4e-+4H+=== +H2O,电极a为阴极;糠醛在电极b发生氧化反应,电极b的电极反应式为 -8e-+4H2O=== +CO2↑+8H+,电极b为阳极。电极b上发生氧化反应,为阳极,电极a上发生还原反应,为阴极,电极a的电势低于电极b,A正确;电极a消耗质子,电极b生成质子,因此离子交换膜选用质子交换膜效果较好,B正确;根据得失电子守恒,a、b电极消耗的糠醛的物质的量为2∶1,与转移电子数无关,C错误;据分析,电极b的电极反应式为
-8e-+4H2O=== +CO2↑+8H+,D正确。]
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
2.(2025·广州模拟)一种厌氧氨氧化菌生物电解池处理生活含氮废水的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.与导电碳布相连的一极为电源的负极
B.反应一段时间后,阴极区和阳极区溶液的pH均减小
C.理论上每将2 mol N处理为N2,阳极区溶液质量减少28 g
D.若该电池在高温下工作,其处理废水的效率会下降
√
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
C [左侧电极上N转化为NH2OH,N2H4转化为N2,N元素化合价升高,左侧为阳极,阳极总反应为2N-6e-===N2↑+8H+,右侧为阴极,电极反应为[Fe(CN)6]3-+e-===[Fe(CN)6]4-。导电碳刷作阳极,故导电碳布是阴极,与导电碳布相连的一极为电源的负极,A正确;阳极总反应为2N-6e-===N2↑+8H+,转移电子数目与迁移到右侧阴极区的H+数目相等,因此随着反应进行,阳极区氢离子浓度增大,pH减小,阴极反应为[Fe(CN)6]3-+e-===[Fe(CN)6]4-,转移电子数目与迁移过来的H+数目相等,因此随着反应进行,阴极区氢离子浓度增大,pH减小,B正确;理论上每将2 mol N处理为N2,转移6 mol电子,生成1 mol N2(28 g),同时有6 mol H+(6 g)迁移到右侧阴极区,因此阳极区溶液质量减少28 g+6 g=34 g,C不正确;若该电池在高温下工作,厌氧氨氧化菌的催化效果降低甚至失去活性,其处理废水的效率会下降,D正确。]
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
3.(2025·开封三模)摄取一定量的溴酸盐会使人出现恶心、腹泻等症状。某科研团队设计在RuCu/CNT上电催化处理Br的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.电子流向:M→P→电解质溶液→R→N
B.P极上的电极反应式为Br+6e-+6H+
===Br-+3H2O
C.若电源为铅蓄电池,则N极为Pb电极
D.每处理1 mol Br,理论上阳极区溶液质量减少48 g
√
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
B [由题图可知,P电极上,Br得到电子,被还原为Br-,发生还原反应,故P电极为阴极,则R电极为阳极,外电源M极为负极,N极为正极,阳极上水失去电子,被氧化为氧气。电子不能经过电解质溶液,A错误;P电极上发生还原反应,电极反应式为Br+6e-+6H+===Br-+3H2O,B正确;N为正极,若电源为铅蓄电池,则N极为PbO2电极,Pb电极是负极,C错误;每处理1 mol Br,电路上转移电子的物质的量为6 mol,则理论上阳极区释放出1.5 mol O2,同时有6 mol H+经过质子交换膜由阳极区进入阴极区,故溶液质量减少1.5 mol×32 g·mol-1+6 mol×
1 g·mol-1=54 g,D错误。]
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
4.(2025·长春模拟)利用CH4燃料电池作电源电解法制备Ca(H2PO4)2,其装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A.a极反应:CH4-8e-+4O2-===CO2+2H2O
B.A膜为阳离子交换膜,B膜和C膜为阴离子交换膜
C.该装置工作时还可得到产物NaOH、H2、Cl2
D.a极通入2.24 L(标准状况)甲烷,阳极室Ca2+的物质的量减少0.4 mol
√
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
B [CH4燃料原电池中,甲烷失电子在负极发生氧化反应,所以a极为负极,通入氧气的b极为原电池的正极;与电源的正极相连接的电极为电解池的阳极,在阳极区氯离子放电,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,电解池中阳离子移向阴极,阴离子移向阳极,则A膜应为阳离子交换膜;磷酸二氢根离子由原料室通过B膜进入产品室,所以B膜为阴离子交换膜;阴极附近氢离子放电生成氢气,氢氧根离子浓度增大,结合钠离子生成氢氧化钠,则C膜也应为阳离子交换膜,且总电路中得失电子守恒、电荷守恒。由分析可知,A膜和C膜均为阳离子交换膜,B膜为阴离子交换膜,B不正确。]
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
章末综合测评(一) 动量守恒定律
专题数智作业(十五)
选择题突破 电解原理及其应用(含隔膜应用)
(分值:35分)
(每小题5分,每小题有一个或两个选项符合题目要求)
1.(2025·石家庄模拟)高纯镓是制备第三代半导体的重要原料,其化学性质与铝相似。如图为工业精炼镓的装置示意图。下列说法不正确的是( )
题号
2
1
3
4
5
6
7
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
41
A.阴极的电极反应为Ga+2H2O+3e-===Ga+4OH-
B.电解过程中,阳极室中OH-的物质的量减小
C.电路中每转移3 mol电子,理论上粗镓熔融液减少70 g
D.电解后粗镓中的Zn、Fe以离子形式进入NaOH溶液中
题号
2
1
3
4
5
6
7
√
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
D [电解精炼法提纯镓时,粗镓熔融液在阳极上失电子,即铂电极Ⅰ作阳极,铂电极Ⅱ作阴极,电解池中的阴、阳极分别与电源的负、正极相接,即M为电源负极,N为电源正极,阳极上活动性强的金属Zn、Ga失电子进入溶液中,镓离子与溶液中的氢氧根离子结合生成Ga,然后Ga在阴极得电子生成镓,阳极反应为Ga-3e-+4OH-===2H2O+Ga,阴极反应为2H2O+Ga+3e-===Ga+4OH-。电解后粗镓中的Zn失电子以离子形式进入粗镓熔融液,而不是NaOH溶液中,Fe的金属活动性比Ga弱,不发生反应,D不正确。]
题号
2
1
3
4
5
6
7
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
√
2.(2025·六盘水一模)采用电解法电解葡萄糖(C6H12O6)溶液可同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7),电解原理如图所示。已知双极膜中水解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。下列说法错误的是( )
A.M极与电源的负极相连
B.双极膜产生的OH-会移向N极
C.阴极的电极反应:C6H12O6+2e-+2H+===C6H14O6
D.每生成1 mol山梨醇,理论上共消耗1 mol葡萄糖
题号
2
1
3
4
5
6
7
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
44
D [由题图可知,M极葡萄糖被还原为山梨醇,为阴极,电极反应式为C6H12O6+2e-+2H+===C6H14O6,N极溴离子失电子被氧化为溴单质,为阳极,电极反应式为2Br--2e-===Br2,在碱性环境下葡萄糖被Br2氧化成葡萄糖酸,则阳极区制备葡萄糖酸的总反应为C6H12O6-2e-+2OH-===C6H12O7+H2O。M极为阴极,与电源的负极相连,A正确;双极膜产生的OH-会移向阳极,即N极,B正确;M极葡萄糖被还原为山梨醇,为阴极,电极反应式为C6H12O6+2e-+2H+=== C6H14O6,C正确;根据上述分析和得失电子守恒可知,每生成1 mol山梨醇,转移2 mol电子,理论上共消耗2 mol葡萄糖,D错误。]
题号
2
1
3
4
5
6
7
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
3.(2025·黑龙江九师联盟4月联考)某研究团队构建了一种钌基染料敏化光阳极,以LiBr为电子传输中介,以水为氧源,实现了对烯烃的高效高选择性光电催化环氧化。电化学装置如图所示:
下列说法错误的是( )
A.添加LiBr的目的只是增强电解质溶液的导电性
B.电子由FTO极经外电路流向Pt极
C.阳极区能发生反应 +Br2+H2O―→ +2Br-+2H+
D.标准状况下,Pt极收集2.24 L气体时,有0.2 mol e-转移
√
题号
2
1
3
4
5
6
7
发散思维
消除盲点
专题数智作业
选择题突破2 电解原理及其应用(含隔膜应用)
46
A [由题图可知,光照射到染料分子,释放出电子,发生氧化反应,FTO极为阳极,Pt极为阴极。溴化锂是强电解质,起两个作用:一是增强电解质溶液的导电性;二是提供溴离子,产生溴单质,利用溴单质氧化 制 ,A错误;电子由阳极(FTO极)流出,经外电路流向阴极(Pt极),B正确;在阳极区溴单质参与反应制备环氧烷:
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式为2H++2e-===H2↑,标准状况下,2.24 L H2的物质的量为0.1 mol,生成0.1 mol H2时有0.2 mol e-转移,D正确。]
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4.(2025·淄博模拟)科学家为消除酸性工业废水中甲醛的危害,利用驱动耦合电催化实现了CO2与HCHO转化为高附加值的产品HCOOH。如图是耦合电催化反应系统原理图示。
下列有关说法不正确的是( )
A.Cu管负载Cu纳米绒电极为阳极
B.反应过程中H+从左极室向右极室移动
C.电路中通过2 mol电子时,在装置中可生成1 mol HCOOH
D.阳极的电极反应式为HCHO+H2O-2e-===HCOOH+2H+
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题号
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AC [b连接的左侧电极区域内加入HCHO生成HCOOH,C元素化合价升高,此电极为阳极,连接电源正极(b),电极反应式为HCHO+H2O-2e-===HCOOH+2H+,则右侧电极为阴极,连接电源负极(a),电极反应式为CO2+2H++2e-===HCOOH。Cu管负载Cu纳米绒电极为阴极,A不正确;反应过程中阳离子H+从阳极向阴极移动,即从左极室向右极室移动,B正确;电路中通过2 mol电子时,在装置中可生成2 mol HCOOH,C不正确;根据分析可知,阳极的电极反应式为HCHO+H2O-2e-===HCOOH+2H+,D正确。]
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5.(2025·巴中一诊)电解法制取苯甲酸甲酯的相关原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.a为直流电源的正极,电子流向:b→N→M→a
B.M极的电极反应为SO2+2Br--2e-===SO2Br2
C.生成22.4 L H2时,理论上可得136 g苯甲酸甲酯
D.SO2+Na2SO3⥫⥬Na2S2O5属于氧化还原反应
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B [由Pt电极(N)上H+得电子生成H2可知,N 极为阴极,接电源负极b,则石墨电极(M)为阳极,接电源正极a。外电路中电子应从阳极M流向电源正极a,再经电源内部到负极b,最后到阴极N,电子不能经过电解质溶液,A错误;在阳极M上,SO2发生失电子的反应生成SO2Br2,其电极反应式为SO2+2Br--2e-===SO2Br2,B正确;H2的状态未知,不能根据H2的体积计算H2的物质的量和苯甲酸甲酯的质量,C错误;反应SO2+Na2SO3⥫⥬Na2S2O5中硫元素的化合价均为+4,无化合价变化,故该反应不属于氧化还原反应,D错误。]
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6.(2025·黄山质检)二氧化碳电化学甲烷化技术在能源储存、温室气体减排和可持续发展方面具有重要意义。如图装置中双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列有关说法错误的是( )
A.电极a连接直流电源正极
B.电极b的反应式为CO2+8H++8e-===CH4+2H2O
C.电池工作时,Cl-不能透过双极膜向电极a迁移
D.每生成1 mol甲烷,双极膜处有4 mol的H2O解离
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D [电解池右侧是CO2得电子生成CH4,发生还原反应,b为阴极,电极反应式为CO2+8e-+8H+===CH4+2H2O,左侧电极a为阳极,发生氧化反应,双极膜解离出的H+向阴极移动,OH-向阳极移动。根据阴极反应式CO2+8H++8e-===CH4+2H2O可知,每生成1 mol甲烷,有8 mol电子通过电路,双极膜处有8 mol的H2O解离,D错误。]
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7.(2025·聊城一模)为了从海水中提取锂,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,将甲池、乙池电极两两互换,在乙池中实现锂的富集。下列说法正确的是( )
A.膜a为阴离子交换膜
B.电极1应与电极3互换
C.电极4连接电源的负极
D.理论上,电路中通过1 mol电子时,乙池中电解液质量增加42.5 g
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D [保持电源正负极不变,每运行一段时间后,将甲池、乙池电极两两互换,在乙池中实现锂的富集,说明电极1的电极反应式为Li++e-+FePO4===LiFePO4,电极1为阴极,则电极2、3、4分别是阳极、阴极、阳极,电极4上发生的电极反应为LiFePO4-e-===Li++FePO4。由于电极1上电极反应需要消耗锂离子,所以膜a为阳离子交换膜,A错误;电极1应与电极4互换,B错误;电极4为阳极,所以电极4连接电源的正极,C错误;乙池中,电极3的电极反应式为AgCl+e-===Ag+Cl-,电极4的电极反应式为LiFePO4-e-===Li++FePO4,理论上,电路中通过1 mol电子时,乙池中电解液增加的质量相当于
1 mol LiCl的质量,其质量为1 mol×42.5 g·mol-1=42.5 g,D正确。]
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