第3部分 16 热点专项练16 电解原理及应用（Word讲义）-【金版新学案】2026年高考化学大二轮专题复习与测试（广东专版）

热点专项练16　电解原理及应用 (时间：45分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1－5题，每题6分；6－8题，每题10分。 1.(2025·福建名校联盟一模)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 N＋8e－＋6H2ONH3↑＋9OH－ D.理论上每产生1 mol 转移2 mol e－ 答案：C 解析：右侧N→NH3，氮元素化合价降低，得到电子，催化电极b作阴极，电极反应式为N＋8e－＋6H2ONH3↑＋9OH－；左侧，苯甲胺被氧化，失去电子，催化电极a作阳极。根据分析可知，与电极a相连的电源是正极，与电极b相连的电源是负极，催化电极a的电极电势高于催化电极b，A错误；电解过程中阳极区的电极反应式：＋4OH－－4e－＋4H2O，阳极区的c(NaOH)减小，B错误；根据分析可知，催化电极b的反应式为N＋8e－＋6H2ONH3↑＋9OH－，C正确；根据阳极区的电极反应式：＋4OH－－4e－＋4H2O，理论上每产生1 mol ，转移4 mol e－，D错误。 2.(2025·大湾区二模)电渗析系统可从空气中大规模捕获CO2。以KOH溶液为基底溶液的CO2吸收系统工作原理如下图(a、b需接直流电源电极)。下列说法不正确的是(　　) A.a接直流电源的负极 B.M膜为阳离子交换膜 C.b上发生的电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ D.理论上每分离得到1 mol CO2，电路中转移n(e－)≤2 mol 答案：A 解析：该装置为电解池，根据钾离子移动方向可知，a电极为阳极，电极反应式为4OH－－4e－2H2O＋O2↑，b电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。由分析可知，a电极为阳极应接电源正极，A错误；由分析可知，M膜可让钾离子通过，则为阳离子交换膜，B正确；b电极为阴极，水在阴极发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，C正确；二氧化碳在碱溶液中转化为碳酸根或碳酸氢根，在分离器中分离出来后的氢氧化钾可循环使用，所以每分离得到1 mol CO2，电路中转移n(e－)≤2 mol，D正确。 3.(2025·广东汕头一模)Zn-Ni(OH)2碱性电池发展迅猛，某实验小组利用该电池实现电化学合成氨，装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A.N极为金属Zn，发生氧化反应 B.理论上若电解液传导6 mol H＋，最多可生成44.8 L NH3 C.不考虑其他因素，电池工作一段时间后需补充乙醇电解液 D.Q极电极反应式为N2＋2Li＋＋4H＋＋6e－2LiNH2 答案：D 解析：某实验小组利用Zn-Ni(OH)2碱性电池实现电化学合成氨，H2在P电极上失去电子生成H＋，P电极为阳极，Q电极为阴极，则M为负极，N为正极，以此解答。由分析可知，M为负极，则M极为金属Zn，A错误；未说明NH3所处的温度和压强，无法计算生成NH3的体积，B错误；该装置可实现电化学合成氨，由图可知，右侧电解池的总反应方程式为N2＋3H22NH3，若不考虑其他因素，则该装置反应前后，理论上乙醇的浓度不变，不需要补充乙醇电解液，C错误；Q电极为阴极，锂离子在阴极与氮气和C2H5OH解离出的氢离子反应生成氨基锂，电极方程式为N2＋2Li＋＋4H＋＋6e－2LiNH2，D正确。 4.(2025·广东省二模)一种固态氧化物电解池能电解CO2和H2O制备合成气(CO、H2)，其装置如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是(　　) A.a电极连接外接电源的负极 B.O2－从a电极移向b电极 C.b电极上CO2发生的反应为 CO2＋2e－CO＋O2－ D.生成的O2中的O元素均来自CO2 答案：C 解析：在a电极，O2－失电子生成O2，则a电极为阳极；在b电极，CO2得电子生成CO和O2－、H2O得电子生成H2和O2－，则b电极为阴极。由分析可知，a电极为阳极，连接外接电源的正极，A不正确；在电解池中，阴离子向阳极移动，a电极为阳极，则O2－从b电极移向a电极，B不正确；b电极上，CO2得电子生成CO和O2－，H2O得电子生成H2和O2－，则b电极上CO2发生的反应为CO2＋2e－CO＋O2－，C正确；在b电极，CO2得电子生成CO和O2－、H2O得电子生成H2和O2－，则生成的O2中的O元素来自CO2和H2O，D不正确。 5.(2025·安徽池州质量监测)我国科学家研究电化学降解甲醛，同时获得氢能源。原理如图所示，已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O。在n电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－HCOO－＋H·。下列说法错误的是(　　) A.m极与电源负极相连 B.电解时OH－通过阴离子交换膜向n极移动 C.电解过程中共制得0.5 mol氢气，理论上外电路上迁移1 mol电子 D.阳极总反应式为2HCHO－2e－＋4OH－2HCOO－＋2H2O＋H2↑ 答案：C 解析：在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，发生反应CH2O＋OH－HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O，n电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－HCOO－＋H·，由题图可知，甲醛进去，生成HCOO－，所以阳极总反应式为2HCHO－2e－＋4OH－2HCOO－＋2H2O＋H2↑，n电极和正极相连，失去电子，发生氧化反应，则m极与电源负极相连，得到电子，发生还原反应2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，据此解答。根据分析，可知m极与电源负极相连，故A正确；m极和n极之间为阴离子交换膜，所以电解时OH－向阳极移动，通过阴离子交换膜向n极移动，故B正确；根据分析可知，正负极都可以产生氢气，电解过程中共制得0.5 mol氢气，理论上外电路上迁移0.5 mol电子，故C错误；由上述分析可知，阳极总反应式为2HCHO－2e－＋4OH－2HCOO－＋2H2O＋H2↑，故D正确。 6.(2025·河北沧州质量监测)生物电芬顿系统是将生物(电活性微生物，弱酸、中性条件下活性高)电化学系统与芬顿氧化工艺耦合的新兴水处理技术，产生的活性中间体·OH在废水处理领域具有良好的应用前景。现用生物电芬顿系统处理含CN－废水，工作原理如图，下列叙述错误的是(　　) A.离子交换膜为质子交换膜 B.电解过程中a极区pH增大 C.b极电极反应式为O2＋2e－＋2H＋H2O2，还伴随反应：Fe2＋＋H2O2＋H＋Fe3＋＋·OH＋H2O D.若处理1 mol CN－，不考虑其他副反应，理论上电路中通过10 mol e－ 答案：B 解析：由题图可知，甲烷在a极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，a极为阳极，生成的氢离子通过质子交换膜由阳极区进入阴极区，b极为阴极，酸性条件下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成过氧化氢，反应生成的过氧化氢与Fe2＋反应生成羟基自由基，羟基自由基与溶液中的CN－反应生成氮气和二氧化碳。由分析可知，a极为电解池的阳极，水分子作用下甲烷在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，生成的氢离子通过质子交换膜由阳极区进入阴极区，故A正确；由分析可知，a极为电解池的阳极，a极电极反应为CH4－8e－＋2H2OCO2＋8H＋，同时有8 mol H＋通过质子交换膜移向b极，反应中消耗水，若a极电解液为弱酸性，则电解过程中a极区pH减小，故B错误；由分析可知，b极为阴极，酸性条件下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成过氧化氢，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋H2O2，反应生成的过氧化氢与Fe2＋反应生成羟基自由基，反应的离子方程式为Fe2＋＋H2O2＋H＋Fe3＋＋·OH＋H2O，故C正确；由分析可知，羟基自由基与溶液中的CN－反应生成氮气和二氧化碳，反应的离子方程式为2CN－＋10·OH＋2H＋2CO2↑＋N2↑＋6H2O，由方程式可得如下转化关系CN－～5·OH～5H2O2～10e－，则处理1 mol CN－时，不考虑其他副反应，理论上电路中通过电子的物质的量为10 mol，故D正确。 7.(2025·广东湛江二模)某碱性蚀刻液体系含Cl2、NH3·H2O、NH4Cl，可以通过蚀刻反应Cu(NH3)4Cl2＋Cu2Cu(NH3)2Cl蚀刻印制铜线路板，利用图示电解装置可以从蚀刻废液中直接回收单质铜，同时又将一价铜氧化成二价铜，使蚀刻液获得再生。下列说法不正确的是(　　) A.阳极室可以使蚀刻液获得再生 B.利用水泵循环多次电解蚀刻废液可以提高铜的回收率 C.阳极的电极反应为[Cu(NH3)2]＋－e－＋2NH3·H2O[Cu(NH3)4]2＋＋2H2O D.理论上外电路有1 mol电子移动时，阴极室的质量减少64 g(不考虑NH3的挥发) 答案：D 解析：由图示信息可知阳极的电极反应式为－e－＋2NH3·H2O[Cu(NH3)4]2＋＋2H2O，阴极的电极反应式为[Cu(NH3)2]＋＋e－＋2H2OCu＋2NH3·H2O，阳极室可以使蚀刻液获得再生，A正确；用水泵循环多次，有利于电解蚀刻废液完全反应，可以提高铜的回收率，B正确；结合分析，阳极的电极反应为[Cu(NH3)2]＋－e－＋2NH3·H2O[Cu(NH3)4]2＋＋2H2O，C正确；阳极的电极反应为[Cu(NH3)2]＋－e－＋2NH3·H2O[Cu(NH3)4]2＋＋2H2O，阴极的电极反应式为[Cu(NH3)2]＋＋e－＋2H2OCu＋2NH3·H2O，理论上外电路有1 mol电子移动时，阴极室有64 g Cu析出，但是阳膜处还有N迁移到阴极室，阴极室的质量减少量小于64 g，D不正确。 8.(2025·湖北部分高中协作体二模)间接电解法可对大气污染物NO进行无害化处理。其工作原理如图所示(质子膜只允许H＋通过)。下列有关说法错误的是(　　) A.电极b接电源正极，电解过程中附近溶液的pH增大 B.电极a的电极反应式为 2HS＋2e－＋2H＋S2＋2H2O C.电解过程中右侧Na2SO4的浓度增大 D.电解过程中有4 mol H＋通过质子膜时，可处理60 g NO 答案：A 解析：由装置可知电极b上水放电生成氧气，电极反应为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，生成的氢离子通过质子膜向电极a移动，电极b附近溶液的pH不变，故A错误；电极a上HS转化为S2，电极反应为2HS＋2e－＋2H＋S2＋2H2O，故B正确；由电极反应可知电极b上水放电生成氧气，反应生成的氢离子通过质子膜进入左侧，电解过程中损失水，则右侧Na2SO4的浓度增大，故C正确；由电极反应可知电解过程中有4 mol H＋通过质子膜时，电路中转移4 mol电子，则生成2 mol S2，S2与NO反应生成氮气和HS，反应方程式为2S2＋2NO＋2H2O4HS＋N2，2 mol S2可处理2 mol NO，质量为60 g，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $