第20讲 电解原理及其应用-2027年高考化学一轮复习专项训练

**基本信息** 聚焦电解原理及应用，通过多样化情境题构建从基础原理到综合应用的知识网络，强化科学思维与问题解决能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础原理|1-5题|电极判断/离子移动/反应分析|以电解池构成→电极反应→离子迁移为逻辑链，覆盖放电/充电基本原理| |综合应用|6-12题|CO₂转化/金属制备/环保工艺|从单一电解到多过程协同（如电解-催化），体现物质转化与能量变化观念| |计算与推理|13-14题|电子转移/产物分析/误差讨论|基于守恒思想，关联电极反应式书写与实际工业应用，培养科学探究能力|

第20讲　电解原理及其应用 一、 选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1 [2026南通海安期中]一种高容量水系电池如图，以酸性MnSO4溶液作电解质溶液，放电时，电极Ⅱ上MnO2减少。下列说法正确的是(　　) A. 充电时电极Ⅰ发生氧化反应 B. 放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C. 放电时电子由电极Ⅱ经外电路流向电极Ⅰ D. 理论上充电时每转移2 mol e－，电极Ⅰ质量增加55 g 2 [2026镇江一中等校期初]利用太阳能电池电解NH3得到高纯H2的装置如图。下列说法正确的是(　　) A. 电解时K＋由a极区向b极区迁移 B. 电解时b极区溶液中n(OH－)增多 C. 电极a上的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O D. 外电路每通过0.01 mol电子，电极b上产生0.01 mol H2 3 [2025常州中学期中]一种浓差电池的放电原理是利用电解质溶液的浓度不同而产生电流。某浓差电池装置示意图如图所示，该电池使用前将开关K先与a连接一段时间后再与b连接。下列说法正确的是(　　) A. 交换膜应当选择阳离子交换膜 B. K与b连接时，电极A的质量相比于K与a相连时，质量会减轻 C. K与b连接时，电极B上发生的反应为Cu－2e－===Cu2+ D. K与b连接时，电极A发生还原反应 4 [2025南通期中]一种采用电解和催化相结合的循环方式实现高效制H2和O2的装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A. 加入Y的目的是补充H2O B. 电极a连接电源正极 C. 电极b表面发生的反应为Br－－6e－＋3O2-===BrO D. 催化阶段Z与Br－的物质的量之比为2∶3 5 [2025徐州期中]利用电解法可使 Fe2(SO4)3转化成FeSO4, 加入甲醇能提高FeSO4产率， 装置如图所示。下列有关说法不正确的是(　　) A. 电解时Fe3+在阴极放电 B. 可用酸性KMnO4溶液检验有Fe2+生成 C. 反应中每生成1 mol HCHO，转移电子数约为2×6.02×1023 D. 生成的HCHO具有还原性，能防止Fe2+被氧化 6 [2025南师附中期中]回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。下列说法不正确的是(　　) A. m极为电源正极 B. 电解过程中，双极膜中产生的H＋移向右侧，产生的OH－移向左侧 C. 装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2 D. 装置b中，每当有标准状况下22.4 L CO2参与反应时，CO2可得到2 mol电子 7 [2026南通海安期初]我国科学家以Sn/Pt材料作电极，0.1 mol/L NaHCO3溶液作电解液，电解CO2制备HCOO－的装置如图。下列说法正确的是(　　) A. 该装置将化学能转化为电能 B. Pt电极区产生的气体只有O2 C. 电解CO2过程中每消耗1 mol CO2转移电子数为2×6.02×1023 D. 电解过程中Na＋通过阳离子交换膜从左室移向右室 8 [2025苏州期末]冶金废水(主要含CaCl2)通过“电解碳化”制备CaCO3的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　) A. M极上产生黄绿色气体 B. 电解前后，N极区溶液的pH基本不变 C. 电解总反应为CaCl2＋H2O＋CO2CaCO3↓＋H2↑＋Cl2↑ D. 1 mol Ca2+通过阳离子交换膜时，理论上共产生44.8 L的气体 9 [扬州期末]电解法制备Na2FeO4的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A. M为电源的负极 B. 阳极上的电极反应式为Fe－6e－＋4H2O===FeO＋8H＋ C. 阴离子交换膜应能允许OH－通过而能阻止FeO的扩散 D. 理论上每转移0.1 mol e－，阴极上会产生1.12 L气体 10 [2025天一中学、海安中学等联考]最新研究发现，金属钙可用于电化学驱动将N2还原为NH3，反应原理如图所示。已知：电解质溶液由Ca(BH4)2和少量C2H5OH溶于有机溶剂形成。下列说法正确的是(　　) A. 电解时，H2发生还原反应 B. 过程Ⅱ生成NH3的离子方程式：3Ca＋N2＋6C2H5OH===2NH3↑＋3Ca2+＋6C2H5O－ C. 理论上电解一段时间后C2H5OH浓度逐渐增大 D. 推测用H2O代替C2H5OH更有利于生成NH3 11 [2025南通、泰州等七市二调]一种以NaOH为介质电催化还原CO2的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A. 电解池工作时，OH－由右室通过隔膜向左室移动 B. M为电解池的阳极 C. N电极上发生的反应：CH3(CH2)7NH2＋4e－＋4OH－===CH3(CH2)6CN＋4H2O D. 电路中通过2 mol e－时，理论上有1 mol CO2被还原 12 [苏北四市期末]CO2通过电催化法可生成C2H5OH，c­NC、i­NC是可用于阴极电极的两种电催化剂，其表面发生转化原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A. i­NC电极发生氧化反应 B. 合成过程中CO2作为还原剂 C. 合成过程中用i­NC作电极催化剂更利于生成C2H5OH D. c­NC电极上发生反应：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O 二、 非选择题 13 [2025南通、泰州等八市三调]电解水制氢时，阳极析氧反应需较高电压，研究其反应机理并运用协同制氢的方法来降低能耗、提升产氢效率具有重要意义。 (1) 以KOH为电解液，Pt作电极，阴极析氢反应可能经历两步。第二步反应为H2O＋e－＋*H===OH－＋H2↑(*H表示吸附态氢原子)。写出第一步的电极反应式：_______________________________。 (2) 碱性条件下阳极负载的催化剂表面可能的反应机理如图甲所示。 甲 ①步骤3中M化合价________(填“升高”“降低”或“不变”)。 ②M可能为________(填字母)。 A. Mg　　　B. Al　　　C. Ni　　　D. Cr ③电解过程中，若阴极有H2扩散到催化剂表面，可能会导致催化剂催化效率下降甚至失去活性，其原因是____________________________________________。 (3) 利用甘油()协同制氢可降低电解时所需电压，节约制氢成本。 ①在阳极区添加一定量的甘油，电解一段时间后，阳极得到含碳产物的物质的量分别为CH3OH 0.03 mol、HCOO－ 0.6 mol，理论上阴极产生H2的物质的量为________。 ②用与分别进行电催化协同制氢。对电解后的含碳产物进行表征，所得的NMR(核磁共振氢谱)分别如图乙、图丙所示。电催化协同制氢所得含碳产物有______________________________。 乙 丙 ③电解时，若电压过大，甘油的转化率会降低，其原因是__________________ ______________________________________________________________________。 14 (1) [2026扬州期中]工业上用CH4制合成气(CO和H2)，再脱碳制氢，具有良好的前景。合成气电化学脱碳制氢的原理如图所示。该装置中固体酸膜能传导H＋。 ①写出阳极CO转化为CO2的电极反应式：_____________________________。 ②实验测得，阳极区气体中CO2的量大于阳极上电化学反应产生CO2的量，原因是________________________________________________________________。 (2) [2026淮安淮阴中学期中]电解CO2制甲酸或甲酸盐的原理如图所示。 ①阳离子交换膜左室产生的气体为____________。 ②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________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3) [2025南通启东中学月考]工业上还可用电催化CO2制甲醇实现资源综合利用，图示装置(假设电解质溶液均呈酸性)工作时，阳极的电极反应式为________ ___________________________，若阴极只生成甲醇，则每转移6 mol电子时，阴极室溶液质量增加________g。 (4) [2025苏州期末]将沉钕后过滤所得的滤液(含FeSO4、H2SO4)电解可获得铁。为提高阴极的电解效率，可加入少量具有还原性的弱酸盐柠檬酸钠，其作用是____________________________________________________________________。 1 D　 2 C 3 B　 4 A　 5 B　 6 C 7 D　 8 D 9 C 10 B　 11 D　 12 D　 13 (1) H2O＋e－===*H＋OH－　(2) ①不变　②CD　③H2将金属氧化物还原为金属单质，改变了催化剂结构，催化活性下降　(3) ①0.78 mol　②CH3OH、13CH3OH、H13COO－、HCOO－　③电压过大时，水和甘油在阳极催化剂表面竞争放电 14 (1) ①CO－2e－＋H2O===CO2＋2H＋　②阳极区还发生反应CO＋H2O===CO2＋H2(或CO与H2O发生反应生成CO2、H2)　(2) ①O2、CO2　②增大　(3) 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　50　(4) 柠檬酸根离子与H＋结合，减少H＋在阴极放电；防止Fe2+被氧化为Fe3+ 学科网（北京）股份有限公司 $