重点强化练（五） 复杂电化学装置的综合分析(Word练习)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

**基本信息** 聚焦复杂电化学装置综合分析，通过基础判断与综合计算分层设计，构建从单一装置分析到多情境应用的知识巩固路径，培养化学观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础应用层|单一装置电极反应与离子迁移判断|结合工业制取Co、合成氨等具体装置，强化电极反应式书写与离子交换膜类型判断| |综合提升层|多装置电子守恒与跨膜离子计算|融入电渗析法富集锂、双膜三室电沉积等科研情境，深化电子转移与产物量综合计算|

重点强化练（五）　复杂电化学装置的综合分析 1.Co是磁性合金的重要材料，也是维生素重要的组成元素。工业上可用如下装置制取单质Co并获得副产品盐酸（A、B均为离子交换膜）。下列说法正确的是（　　） A．A为阴离子交换膜，B为阳离子交换膜 B．若产品室Δn=0.2 mol，阴极溶液质量减少13 g C．当电路中转移2 mol电子时，阴极产生标准状况下11.2 L O2 D．若去掉膜A，石墨电极的电极反应不变 2.科研工作者用金催化电极实现了常温、常压条件下合成氨，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A．电解过程中，H＋通过交换膜从右往左迁移 B．LiCF3SO3的主要作用是降低NH3的溶解度 C．金催化电极的电极反应式：N2＋6CH3OH－6e－2NH3＋6CH3O－ D．理论上合成1 mol NH3，左室Na2SO4溶液质量减少27 g 3.电渗析法可以富集盐湖卤水中的锂，原理如图所示，其中料液中主要含有Na＋、Li＋、Cl－、S。下列说法错误的是（　　） A．石墨电极a上的电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑ B．电解过程中，己室pH增大 C．Li＋富集室为乙室和丁室 D．每转移1 mol电子，经过C交换膜的离子小于1 mol 4.一种水性电解液Al－PbO2离子选择隔膜电池如图所示{KOH溶液中，Al3＋以［Al（OH）4］－的形式存在}。电池放电时，下列叙述正确的是（　　） A．27 g Al参与反应，有1 mol S从室2向室1迁移 B．负极的电极反应式为Al－3e－＋4OH－［Al（OH）4］－ C．一段时间后，室2溶液浓度一定会减小 D．电路上转移1 mol电子时，理论上PbO2电极质量净减32 g 5.电解精炼铜的废液中含大量Cu2＋和S，利用双膜三室电沉积法回收铜的装置如图。 （1）交换膜b为　　　　（填“阴”或“阳”）离子交换膜。 （2）阳极的电极反应式为　 　。 （3）若从浓缩室收集到1 L 0.5 mol•L－1的Na2SO4溶液，则阴极可回收　　　　g铜（不考虑副反应）。 6.（2026•河南南阳高二期中）电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。根据所学知识回答下列问题： （1）二氧化氯（ClO2）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、快速、安全的杀菌消毒剂，目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示： ①a极区溶液的pH　　　　（填“增大”“减小”或“不变”），图中离子交换膜应使用　　　　　　（填“阴”或“阳”）离子交换膜，电解池右口流出的NaCl浓度相较于初始浓度　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。 ②电解池左侧水中加入少量NaOH的目的为　　 　　。 （2）我国科学家设计了一种草酸（H2C2O4）和NH2OH偶联生产甘氨酸（NH2CH2COOH）的电解池，装置如图，图中双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。 ①电解一段时间后，阳极区溶液pH　　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。 ②阴极的电极反应式为　　。 ③理论上生成1 mol甘氨酸，双极膜中有　　　　mol H2O解离。 （3）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料（PET）碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。 ①阴极的电极反应式为　　。 ②阴极转化1 mol N，阳极将生成　　　　mol HOCH2COO－。 7.（2026•广州执信中学高二月考）Ⅰ．含磷酸及含磷酸盐是化工生产的重要产品。 （1）常见的含磷酸包括H3PO4、H3PO3、H3PO2。向均含有1 mol H3PO4、H3PO3、H3PO2的溶液中分别加入足量的氢氧化钠溶液，消耗NaOH的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol，则NaH2PO4、NaH2PO3、NaH2PO2中属于酸式盐的有　　　　（填化学式）。 Ⅱ．利用甲烷燃料电池电解可制备Ca（H2PO4）2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如下图所示： （2）甲烷燃料电池上a电极的电极反应式为　　 　　。 （3）A、B、C均为离子交换膜，其中属于阳离子交换膜的有　　　　（填“A”“B”或“C”）膜。 （4）a极上消耗标准状况下2.24 L甲烷，理论上产品室可新增　　　　mol Ca（H2PO4）2。 （5）电解池中阴极室的电极反应式为　　 　　。 （6）原料NaH2PO4可通过下图所示装置电解制备。已知H3PO4为中强酸。 ①电解池中阳极室的电极反应式为　　 　　。 ②若电解过程中有2NA个Na＋通过交换膜，则电解结束后a室增加的质量为　　　　g。 重点强化练（五）　复杂电化学装置的综合分析 1.B　由图可知，Co为阴极，电极反应式为Co2＋＋2e－Co，石墨为阳极，电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋；氯离子透过B膜进入产品室，故B膜为阴离子交换膜，阳极生成氢离子，氢离子透过A膜进入产品室，故A膜为阳离子交换膜，A错误；若产品室Δn（HCl）=0.2 mol，则有0.2 mol氯离子透过交换膜B进入产品室，析出Co 0.1 mol，阴极室质量减少0.1 mol×59 g•mol－1＋0.2 mol×35.5 g•mol－1=13 g，B正确；根据电子守恒可知，当电路中转移2 mol电子时，阳极产生O2的物质的量为=0.5 mol，标准状况下的体积为11.2 L，C错误；若去掉膜A，则阳极室的电解质溶液为硫酸和盐酸的混合溶液，此时石墨电极的电极反应为2Cl－－2e－Cl2↑，电极反应发生改变，D错误。 2.D　电解过程中，H＋向阴极移动，即H＋通过质子交换膜从左往右迁移，A错误；LiCF3SO3可以电离出自由移动的离子，主要作用是增强溶液导电性，B错误；金催化电极的电极反应式：N2＋6CH3OH＋6e－2NH3＋6CH3O－，C错误；理论上合成1 mol NH3，转移3 mol电子，则左室生成0.75 mol O2，还有3 mol H＋向阴极移动，则溶液质量减少（0.75×32＋3）g=27 g，D正确。 3.B　电极a与电源负极相连，为阴极，电极反应为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，A正确；石墨b与电源正极相连，是阳极，电极反应为2H2O－4e－4H＋＋O2↑，即电解过程中，己室H＋浓度增大，pH减小，B错误；丙室中阳离子移向乙室，阴离子移向丁室，戊室中阳离子移向丁室，阴离子移向己室，故Li＋富集室为乙室和丁室，C正确；由题干图示信息可知，C膜为阴离子交换膜，阴离子中含有S，根据电荷守恒可知，每转移1 mol电子，经过C交换膜的离子小于1 mol，D正确。 4.B　铝活动性较强，失去电子发生氧化反应为负极，负极反应为Al－3e－＋4OH－［Al（OH）4］－；氧化铅电极得到电子发生还原反应为正极，正极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SPbSO4＋2H2O；则放电过程中室1的钾离子向室2迁移、室3的硫酸根离子向室2迁移；27 g Al（为1 mol）参与反应，室1的钾离子向室2迁移，A错误；一段时间后，室2溶液浓度会变大，C错误；正极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SPbSO4＋2H2O，电路上转移1 mol电子时，理论上消耗0.5 mol PbO2、同时生成0.5 mol PbSO4，电极质量增加32 g，D错误。 5.（1）阴　（2）2Cl－－2e－Cl2↑　（3）25.6 解析：由题图可知，Na＋与S透过交换膜进入浓缩室，由离子移动方向可知左侧电极为阳极，右侧电极为阴极。（1）阴极区S通过交换膜b进入浓缩室，故交换膜b为阴离子交换膜。（2）左侧电极为阳极，电极上Cl－发生氧化反应生成Cl2，发生反应的电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑。（3）若浓缩室得到1 L 0.5 mol•L－1的Na2SO4溶液，则有0.4 mol S进入浓缩室，电路上有0.8 mol电子通过，可析出0.4 mol Cu，其质量为25.6 g。 6.（1）①增大　阳　减小　②增强导电能力 （2）①减小　②H2C2O4＋NH2OH＋6e－＋6H＋NH2CH2COOH＋3H2O　③6 （3）①N＋7H2O＋8e－NH3•H2O＋9OH－　②2 解析：（1）用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2，则Cl－失去电子被氧化产生ClO2，则产生ClO2的电极为阳极，应连接电源的正极，对应的电极反应式为Cl－－5e－＋2H2OClO2↑＋4H＋，即b电极连接电源正极作阳极；a电极连接电源负极为阴极，在a电极上水电离产生的H＋得到电子被还原为H2，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。（2）由图，该装置为电解池，右侧为阳极，阳极反应为甲醛失去电子被氧化为甲酸根离子，则反应为HCHO－2e－＋3OH－HCOO－＋2H2O；阴极的电极反应式为H2C2O4、NH2OH得到电子发生还原反应生成NH2CH2COOH和水，反应为H2C2O4＋NH2OH＋6e－＋6H＋NH2CH2COOH＋3H2O。（3）根据图示，电解时，左侧电极连接电源负极，为阴极区，发生还原反应，电极反应式为N＋7H2O＋8e－NH3•H2O＋9OH－；右侧电极连接电源正极，为阳极区，发生氧化反应，电极反应式为HOCH2CH2OH－4e－＋5OH－HOCH2COO－＋4H2O。阴极转化1 mol N，转移电子8 mol，此时阳极将生成2 mol HOCH2COO－。 7.（1）NaH2PO4、NaH2PO3　（2）CH4－8e－＋4O2－CO2＋2H2O　（3）AC　（4）0.4　（5）2H2O＋2e－H2↑＋2OH－　（6）①2Cl－－2e－Cl2↑　②44 解析：（1）向均含有1 mol的H3PO4、H3PO3、H3PO2的溶液中分别加入足量的氢氧化钠溶液，消耗NaOH的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol，说明H3PO4为三元酸，H3PO3为二元酸，H3PO2为一元酸，则NaH2PO4、NaH2PO3为酸式盐。（2）甲烷燃料电池中，通入甲烷的a电极为负极，根据装置可写出a电极的电极反应式为CH4－8e－＋4O2－CO2＋2H2O。（3）CaCl2溶液所在为阳极室，阳极室Cl－放电生成Cl2，钙离子通过A膜进入到产品室，因此A膜为阳离子交接膜，NaOH稀溶液所在为阴极室，H2O放电生成H2和OH－，原料室中钠离子通过C膜进入阴极室，因此C膜为阳离子交换膜，磷酸二氢根离子通过B膜进入产品室，因此B膜为阴离子交换膜。（4）a极上消耗标准状况下2.24 L甲烷，其物质的量为0.1 mol，根据电极反应式CH4－8e－＋4O2－CO2＋2H2O，则转移0.8 mol电子，因此有0.4 mol钙离子移向产品室生成Ca（H2PO4）2，即理论上产品室可新增0.4 mol Ca（H2PO4）2。（5）电解池中阴极是与电源负极相连，其电解质溶液为NaOH，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。（6）①该装置需要制备NaH2PO4，所以电解过程中钠离子要向左侧移动，则左侧为阴极，右侧为阳极，氯离子在阳极放电生成氯气，阳极室的电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑；②有2NA个Na＋通过交换膜，则电路中转移2 mol电子，a室生成1 mol氢气、b室生成1 mol氯气，a室增加的质量为23 g•mol－1×2 mol－2 g•mol－1×1 mol=44 g。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $