4.2.5电解池的计算 同步精练- 2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

4.2.5电解池的计算同步精练— 2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1 1、一种新型的利用双极膜电化学制备氨装置如图所示，已知在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并分别向两极迁移，下列说法正确的是 A．电极m与电源正极相连 B．双极膜中的移向电极n C．电解一段时间后，右池溶液不变 D．每生成，双极膜中有水解离 2、用石墨电极电解CuCl2溶液如下图所示，Cu2+向左侧电极迁移。下列分析正确的是 A．通电时阴极极板增重 B．通电使CuCl2发生电离 C．a端所连电极上发生氧化反应 D．常温下，电路中每转移时2mole-得到22.4LCl2 3、以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法正确的是 A．燃料电池工作时，正极反应式为O2+4H+−4e−=2H2O B．a极是铁，b极是铜时，能达到铁上镀铜的目的 C．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化相同 D．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为2:7 4、用一种新型H2O2液态燃料电池(乙池)电解催化氮气制备铵盐和硝酸盐(甲池)的工作原理示意图如下(c、d均为石墨电极)。下列说法正确的是 A．乙池中若生成15molm气体，则甲池a、b两极共消耗8molN2 B．甲池中H+从b极区通过质子交换膜转移至a极区 C．一段时间后，乙池中c电极区的pH增大 D．甲池a极反应式为：N2＋12OH--10e-=2＋6H2O 5、相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如下图所示装置是利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得、、和。下列说法不正确的是 A．a电极的电极反应式为 B．电池放电过程中，电极上的电极反应式为 C．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜 D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得 6、已知高能锂离子电池的总反应为，以为电解质，用该电池为电源电解处理含镍废水并回收单质Ni的实验装置如图所示(实验结束后，b室中NaCl溶液浓度变大)。下列说法不正确的是 A．碳棒为阳极，有电子从碳棒经导线流向FeS B．离子交换膜m为阳离子交换膜 C．当Li电极质量减轻7g时，b室离子数将增加1mol D．若与电源连接时将电极接反，某一电极易发生腐蚀 7、氧化铋()作为镍/铋电池的负极材料，因其理论容量高、易制备而受到广泛关注。如图为该电池的示意图，下列说法正确的是 A．放电时，从电极a移向电极b B．放电时，总反应为 C．充电时，电子从电源负极→电极a→电极b→电源正极 D．充电时，电路中转移1mol电子，阳极质量减少17g 8、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．阳极产生 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351 g D．理论上每消耗 1 mol Fe2O3， 阴极室溶液最多增加138 g 9、积极稳妥推进碳达峰碳中和具有重大意义，一种利用电解原理捕获CO2的装置如图所示。捕获CO2时，在石墨电极表面转化为，下列说法不正确的是 A．Ni和Fe均是第四周期第VIII族元素 B．工作时，镀镍铁网与外接电源的负极相连 C．石墨电极上发生氧化反应 D．标准状况下，理论上每生成1mol的同时会生成11.2LH2 10、下图是一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置示意图。下列说法正确的是 A．石墨电极反应式为 B．A膜为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜 C．电解过程中，甲池需要不断补充，丙池需要不断补充 D．电解过程中，导线中每通过电子，甲池质量减少 11、研究人员利用电化学原理吸收废气中的，其工作原理如下图所示。 下列说法正确的是（  ） A．a电极为阳极，c电极为负极 B．b电极的电极反应式为： C．反应一段时间后，c极区溶液pH增大 D．每吸收，理论上可以得到 12、以一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，电极材料为，装置如图所示。下列说法错误的是 A．电极a端溶液的pH增大 B．与电极b相连的是电源正极 C．催化反应阶段，产物物质的量之比 D．为维持电解池离子浓度的稳定，加入的应为 13、回答下列问题： (1)下图装置通电一段时间后，乙烧杯中电极质量增加。 ①直流电源M为_______极。 ②乙烧杯中电解足量硫酸铜溶液的总离子方程式为：_______，停止通电，要使乙烧杯中电解质溶液恢复到电解前状态，可加入_______(填化学式)。 ③停止电解，取出电极，洗涤、干燥、称量、电极增重，甲烧杯中产生的气体(忽略气体溶解)标准状况下总体积为_______。 (2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，下图为工作示意图。通过控制开关连接或，可交替得到和。 ①制时，连接_______，产生的电极反应式是_______。 ②改变开关连接方式，可得。 ③写出制时电极3的电极反应式_______。 (3)研究表明可以用电解法以为氨源直接制备，其原理示意图如下。 ①电极a表面生成的电极反应式：_______。 ②研究发现：转化可能的途径为。电极a表面还发生iii．。iii的存在，有利于途径ⅱ，原因是_______。 ③人工固氮是高能耗的过程，结合分子结构解释原因_______，此方法为的直接利用提供了一种新的思路。 14、如下图所示，其中甲池的总反应为，请回答下列问题： (1)甲池中负极的电极反应式为 。 (2)丙池中总反应的离子方程式为 。 (3)当乙池中极质量增加时，甲池中理论上消耗的体积为 （标准状况）。 (4)反应一段时间后，断开开关，下列物质能使乙池恢复到反应前的浓度的是 （填字母）。 a．    b．    c． (5)若丙池中电极不变，将其溶液换成滴有酚酞的溶液，开关闭合一段时间后，极附近观察到的现象是 。 (6)若用丙池模拟铁制品表面镀铜，需要更换电极，则铁制品应放在 （填“”或“”）电极。 15、镍氢电池广泛用于油电混合动力汽车，该电池材料的回收利用也成为研究热点。 Ⅰ．某品牌镍氢电池的总反应为，其中，为吸附了氢原子的储氢合金。图为该电池放电时的工作原理示意图。 (1)混合动力车上坡时利用电池放电提供能源。 ①电极B是 填“正极”或“负极”。 ②正极的电极反应式为 。 (2)混合动力车下坡时利用动能回收给电池充电，结合化学用语说明此时电极附近的变化(忽略溶液体积变化)： 。 (3)已知：储氢能力=，若该电池储氢合金的储氢能力为1120，则10cm3储氢合金中的氢完全反应，转移的电子数为 mol。 Ⅱ．该品牌废旧镍氢电池回收过程中，金属镍的转化过程如图。转化过程中所用和溶液通过电解溶液获得，装置如图2。 (4)图中，电解池的阳极为 填“C”或“D”。 (5)结合化学用语，说明产生的反应池及其原理： 。 (6)回收该品牌废旧镍氢电池过程中，在阴极收集到气体标准状况下，理论上最多可回收得到摩尔质量为的质量为 。 详解答案 1、D 由图可知，酸性条件下硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成氨气和水，电极反应式为NO+8e-+9H+=NH3↑+3H2O，电极m为电解池的阴极，双极膜中的氢氧根离子移向电极n，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电极n为阳极。 A．由分析可知，与直流电源负极相连的电极m为电解池的阴极，A错误； B．由分析可知，双极膜中的氢离子移向电极m，B错误； C．由分析可知，双极膜中的氢氧根离子移向电极n，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，反应生成水，因此c(OH-)减小，溶液减小，C错误； D．由得失电子数目守恒可知，生成时，消耗0.8mol电子，因此有0.8molH+移向左侧，双极膜中消耗0.8mol水，双极膜中解离水的质量为0.8mol×18g/mol=14.4g，D正确； 故选D。 2、A 由题干信息Cu2+向左侧电极迁移可知，左侧为阴极，右侧为阳极，故a为电源的负极，b为电源的正极，左侧阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，右侧阳极的电极反应为：2Cl- -2e-=Cl2↑，据此分析解题。 A．由分析可知，通电时阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，则该电极极板增重，A正确； B．电解质的电离是在水分子或受热熔融条件下，而不需要通电，B错误； C．由分析可知，a为电源的负极，a端所连电极即阴极上发生还原反应，C错误； D．常温下不是标准状况，则电路中每转移时2mole-得到1molCl2，但其体积大于22.4L，D错误； 故答案为：A。 3、B 电池工作时，O2转化为H2O，由O元素的价态变化，可确定通入O2的电极为正极，通入乙烷的电极为负极；右侧电池为电解池，a电极为阴极，b电极为阳极。 A．燃料电池工作时，通入O2的电极为正极，O2得电子产物与电解质反应生成H2O，正极反应式为O2+4H++4e−=2H2O，A不正确；B．往铁上镀铜，则右侧电池为电镀池，铜应作阳极，铁应作阴极，则a极为阴极，应是铁，b极是阳极，应是铜，B正确；C．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，但由于粗铜中混有铁、锌、金、银等杂质，在电解过程中，Fe、Zn等失电子，而溶液中只有Cu2+在阴极得电子，且粗铜中的金、银会形成阳极泥，所以两极质量变化不相同，C不正确；D．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体为O2，电池中消耗乙烷，依据得失电子守恒可建立如下关系式：7O2——28e-——2C2H6，二者的体积之比等于物质的量之比，则为7:2，D不正确；故选B。 4、A 由图可知，甲池为电解池，a极氮元素价态升高失电子，故a极为阳极，电极反应为：N2-10e-+6H2O=2+12H+，b极为阴极，电极反应为：N2+8H++6e-=2，故H2O2液态燃料电池（乙池）中，c极为负极，过氧化氢失电子生成氧气，电极反应为：H2O2-2e-=O2↑+2H+，d极为正极，电极反应为：H2O2+2e-+2H+=2H2O，据此分析作答。 A．由分析可知，乙池中若生成15molm气体即O2，电路上转移电子为30mol，则甲池a、b两极共消耗N2为()=8mol，A正确；B．由分析可知，甲池中a为阳极，b为阴极，故甲池中H+从a极区通过质子交换膜转移至b极区，B错误；C．由分析可知，c极为负极，过氧化氢失电子生成氧气，电极反应为：H2O2-2e-=O2↑+2H+，故一段时间后，乙池中c电极区的pH减小，C错误；D．由分析可知，甲池a极反应式为：N2-10e-+6H2O=2+12H+，D错误；故答案为：A。 5、C 浓差电池中，左侧溶液中Cu2+浓度大，离子的氧化性强，所以Cu (1)电极为正极、电极上发生得电子的还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu。Cu (2)电极为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，电解槽中a电极为阴极、b电极为阳极。阳极上水失电子生成O2和H+，电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+；阴极上水发生得电子的还原反应生成H2，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则钠离子通过离子交换膜c生成NaOH，为阳离子交换膜，硫酸根通过离子交换膜d生成硫酸、为阴离子交换膜，据此分析解答。 A．根据上述分析可知：电解槽中a电极为阴极，水得电子发生了还原反应生成H2，其电极反应为2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-，故A正确；B．根据上述分析可知：浓差电池中，Cu (1)电极为正极，正极上Cu2+得电子生成Cu，其电极反应为：Cu2++2e-=Cu，故B正确；C．根据上述分析可知：a极附近生成NaOH、b极附近生成H2SO4，所以钠离子通过离子交换膜c生成NaOH，为阳离子交换膜；硫酸根通过离子交换膜d生成硫酸、d为阴离子交换膜，C错误；D．电池从开始工作到停止放电，溶液中Cu2+浓度变为1.5 mol/L，正极上析出Cu的物质的量n(Cu)=(2.5-1.5) mol/L×2 L=2 mol，正极反应为Cu2++2e-=Cu，阴极反应为4H2O＋4e-=2H2↑＋4OH-，根据电子守恒有Cu~2e-~2NaOH，电解池理论上生成NaOH的物质的量n(NaOH) =2n(Cu)=4 mol，则m(NaOH)=nM=4 mol×40 g/mol=160 g，故D正确；故答案：C。 6、C 由反应FeS+2Li=Fe+Li2S可知，Li被氧化，应为原电池的负极，FeS被还原生成Fe，为正极反应，用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni，则镀镍铁棒为阴极，发生还原反应，连接原电池负极，碳棒为阳极，连接电源的正极，发生氧化反应，据此分析解答。 A．原电池中Li为负极，FeS为正极，则碳棒连接电源正极为阳极，外电路中，电子由负极Li流向正极FeS，故A正确；B．电解过程中为平衡a、c中的电荷，a中的Na+和c中的Cl-分别通过阳离子膜和阴离子膜移向b中，使b室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，即膜m为阳离子交换膜，故B正确；C．锂电极反应Li-e-=Li+，当Li电极质量减轻7g时，即转移1mol e-时，b室离子数增加2mol，故C错误；D．若与电源连接时将电极接反，则镀镍铁棒做阳极，活泼金属会失去电子而易发生腐蚀，故D正确；故选：C 7、B 在氧化铋()作为镍/铋电池负极材料的可充电电池中，放电过程相当原电池，电极a为负极，失去电子，发生电极反应为：；电极b为正极，得到电子，发生的电极反应为：。充电过程中相当电解池，电极a为阴极，得到电子，发生的电极反应：；电极b为阳极，失去电子，发生的电极反应为：。 A．放电时，电极a为负极（失电子被氧化为），原电池中阴离子向负极移动，应移向电极a，而非从a移向b，A错误； B．放电时，负极（，失）反应为： ，正极（，得）反应为，总反应为，B正确； C．充电时为电解池，电子从电源负极→阴极（a），阳极（b）→电源正极，电子不能通过电解质溶液，“电极a→电极b”不存在，C错误； D．充电时阳极（b：）反应为，转化为，质量增加17 g（比多），D错误； 故答案选B。 8、D 根据题干所给信息，该装置为基于氯碱工艺且能够湿法冶铁的电解池，因此左侧电极室为阴极室，发生Fe2O3的还原反应，电极反应为；右侧电极室为阳极室，发生Cl-氧化为Cl2的反应，电极反应为：。同时Na+通过阳离子交换膜向阴极迁移，在左侧电极室得到NaOH溶液，据此作答。 A．根据分析，右侧阳极发生氧化反应，饱和食盐水中Cl-放电生成Cl2， A正确； B．阴极区发生还原反应，Fe2O3被还原为Fe，生成OH-，则OH-浓度逐渐升高，B正确； C．消耗1 mol Fe2O3时转移6 mol e-，阳极反应消耗6 mol Cl-生成3 mol Cl2，同时6 mol Na+通过阳离子交换膜移向阴极，则阳极室溶液减少的质量为，C正确； D．消耗1 mol Fe2O3时转化为2 mol Fe，即3 mol O进入电解质溶液，同时从阳极室迁移得到6 mol Na⁺，因此阴极室溶液增加的质量为，D错误； 故答案选D。 9、D 该装置利用电解原理捕捉，含等的混合气体进入吸收罐，与溶液反应，电解池中，阴极（镀镍铁网）处得电子生成，阳极（石墨电极）发生特定物质的氧化转化，阴离子交换膜可让阴离子定向移动，维持电荷平衡，加液口用于补充相关溶液。通过电解过程，实现的捕获及转化，整体为碳减排相关的电解装置。 A．Ni和Fe均为第四周期第Ⅷ族元素，故A正确； B．镀镍铁网上产生，镀镍铁网应为阴极，与外接电源负极相连，故B正确； C．石墨电极为阳极，发生氧化反应，故C项正确； D．每生成1mol会转移2mol，标准状况下理论上产生22.4L，故D不正确； 故选D。 10、B 该装置为电解池，甲池中得电子产生，故棒为阴极，a极为负极，b极为正极，石墨电极为阳极，阳极上水失电子产生氧气；阴离子硫酸根离子向阳极移动，故A膜为阴离子交换膜，阳离子氢离子向阴极移动，故B膜为阳离子交换膜，乙池中硫酸浓度增大。 A．石墨电极上水失电子产生氧气，酸性条件下电极反应式为，A错误； B．根据分析可知，A膜为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜，B正确； C．电解过程中，甲池得电子产生，硫酸根离子移向乙池，需要不断补充，丙池水失电子产生氧气且氢离子定向移动到乙池，不需要补充，C错误； D．电解过程中，导线中每通过电子，甲池减少，质量减少，D错误； 故答案选B 11、B 由图可知，左侧为原电池，锌电极a为负极，电极反应式为：，惰性电极b为正极，电极反应式为：；右侧为电解池，惰性电极c与电源正极相连，为阳极，电极反应式为：，氢离子经过质子交换膜移向惰性电极d，惰性电极d与电源负极相连，为阴极，电极反应式为：，由此答题； A．由分析知，a电极为负极，c电极为阳极，A 错误； B．由分析知，b电极的电极反应式为：，B 正确； C．电极c电极反应式为，即每转移电子，生成，同时有通过质子交换膜进入d极区，但c极区溶液中的水被消耗，溶液中浓度增大，因此减小，C 错误； D．根据电子守恒，吸收转移电子，而生成需要电子，故每吸收，理论上可以得到，D 错误； 故答案选B。 12、C A．在b电极上，变为，化合价升高，发生氧化反应，b作阳极，所以a作阴极，发生还原反应。该装置用于制和，则X应为，电极反应式为，由此可知电解过程中，电极a端附近溶液的pH增大，A正确； B．b电极为阳极，与正极相连，B正确； C．催化阶段，分解生成和，配平反应：，因此，C错误； D． 总反应为，过程消耗水，因此补充Y为可维持离子浓度稳定，D正确； 故选C。 13、(1) 正 或 112 (2) (3) 反应iii生成将氧化成更易转化成 中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程 （1）①乙烧杯中电极质量增加，Cu为阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，则左侧石墨电极为阳极，连接电源的正极，即M端为正极，N端为负极； ②乙烧杯电解硫酸铜溶液，根据上述分析可知，左侧的石墨为阳极，电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，Cu为阴极，电极反应为Cu2++2e-=Cu，电解的总反应为； 在电解过程中，铜从溶液中析出和氧气从体系中逸出，溶液为硫酸，故加入CuO或CuCO3使电解质复原； ③取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.32g，则生成Cu的物质的量为，转移的电子的物质的量为0.005mol×2=0.01mol，甲烧杯产生气体的电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，根据电子守恒可知n(H2)=0.005mol，标准状况下的体积为0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL。 （2）①制H2时，水电离出的H+在阴极得电子生成H2，则应连接K1。产生H2的电极方程式是2H2O+2e-=H2↑+2OH-。 ③连接K2时，电极2为阳极，水电离出的氢氧根离子放电生成氧气，电极3上NiOOH得电子生成Ni(OH)2，电极3发生：NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-。 （3）①由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为； ②反应iii生成，将氧化成，更易转化成。 ③中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程 14、(1) (2) (3) (4) (5)溶液变红，有气泡产生 (6) 根据电池结构可知甲池是甲醇燃料电池，左边Pt电极为负极，右边Pt电极为正极，进而推出乙、丙池为电解池，A、C为阳极，B、D为阴极。 （1）甲池为原电池。负极上CH3OH失去电子在碱性条件下生成，电极反应式为：； （2）丙池是电解池，电解CuCl2溶液，总反应的离子方程式为：； （3）乙池中B极上发生Ag++e-=Ag，4.32gAg的物质的量为，电路中的电子转移为0.04mol，甲池中O2参与的反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，则参加反应的O2是物质的量为0.01mol，标准状况下的体积为0.01mol×22.4L/mol=0.224L； （4）乙池的总反应的离子方程式为4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+，减少的元素是Ag和O元素，加入Ag2O能使溶液恢复到反应前的浓度，答案选c； （5）若丙池中电极不变，将其溶液换成滴有酚酞的NaCl溶液，总反应的离子方程式为：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-，D极为阴极，阴极上生成H2气体和OH-，现象是：溶液变红，有气泡产生； （6）铁上镀铜，铁做阴极，铜做阳极，含有Cu2+的溶液做电解质溶液，铁制品应该放在阴极D电极上。 15、(1) 正极 H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH- (2)充电时M得电子生成MH，电极方程式为：H2O+M+e-=MH+OH-，此时电极A附近的氢氧根浓度增大，pH变大 (3)1 (4)C (5)电极C为该电解池的阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-= O2↑+4H+，生成H+，同时通过阴离子交换膜进入甲池，产生H2SO4； (6)27.9 （1）由电池中电子流向可知，电极A是负极，B为正极； 镍氢电池的总反应为，正极NiOOH得电子发生还原反应，电极方程式为：H2O+NiOOH+e-=Ni(OH)2+OH-。 （2）电池充电时A是阴极，由可知，充电时M得电子生成MH，电极方程式为：H2O+M+e-=MH+OH-，此时电极A附近的氢氧根浓度增大，pH变大； （3）由储氢能力=得出：1120==，=100 g/L，10cm3储氢合金中H2的质量为100×10-3L×10g/L=1g，转移电子的物质的量为； （4）电解池中阳离子向阴极移动，由Na+的流向可知，电极D为阴极，电极C为阳极； （5）电极C为该电解池的阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-= O2↑+4H+，生成H+，同时通过阴离子交换膜进入甲池，产生H2SO4； （6）电解过程中，H2O在阴极得到电子生成H2，电极方程式为：2H2O+2e-= H2↑+2OH-，在阴极收集到H2的体积为6.72L(标准状况下)，物质的量为，转移电子0.6mol，阳极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+，生成0.6molH+，可以生成0.3molH2SO4，0.3molH2SO4与Ni反应得到0.3mol的NiSO4，最终得到0.3molNi(OH)2，质量为0.3mol×93g/mol=27.9g。 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