4.2.6电解制备物质和电解法治理污染同步精练— 2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

4.2.6电解制备物质和电解法治理污染同步精练— 2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1 考点1电解制备物质 考点2电解法治理污染 考点1电解制备物质 1、在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图，下列说法正确的是( ) A．石墨电极为阴极，发生氧化反应 B．电极A的电极反应：8H++TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2O C．该体系中，石墨优先于Cl-参与反应 D．电解时，阳离子向石墨电极移动 2、科学家研究发现可以用电解法以N2直接制备HNO3，下图为其原理示意图。下列说法正确的是( ) A．电极b与电源的正极相连，H2O发生还原反应 B．通过质子交换膜从右向左移动 C．电极a消耗0.1mol的N2时，电极b生成11.2L氢气 D．电极a表面生成NO3-的电极反应式为：N2+6H2O-10e-=NO3-+12H+ 3、利用如图所示装置模拟电解在工业生产的应用，下列说法正确的是 A．若要在铁片上镀铜，Z为溶液 B．若要在铁片上镀铜，X、Y分别为纯铜和铁片 C．若Z是饱和溶液，电解一段时间后，Y电极析出少量的 D．若Z是饱和溶液，X电极首先发生的电极反应式是： 4、下列用惰性电极电解不同物质的电极反应式中，错误的是 A．电解饱和食盐水    阴极： B．电解溶液    阴极： C．电解熔融    阳极： D．电解溶液    阳极： 5、用电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中发生反应：，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法正确的是 A．电解过程中废水的pH会减小 B．阳极反应方程式为 C．电解后除Cr(OH)3沉淀外，还有Fe(OH)3沉淀生成 D．电路中每转移0.6mole−，最多有0.2molCr2O被氧化 6、研究表明以N2为氮源电解可直接制备HNO3，其原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．a为电源负极 B．电解一段时间后，阴极区溶液pH降低 C．电解时阳极电极反应式为N2＋6H2O＋10e-=2＋12H＋ D．若转移1 mol电子，可获得标准状况下11.2 L H2 7、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：。下列说法不正确的是 A．阴极反应：2H2O + 2e- = 2OH-+ H2↑ B．电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动 C．阳极反应：2HCHO-2e-+ 2H2O =2HCOO-+ 4H++H2↑ D．相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍 8、一种电解制取的装置如图所示。下列说法正确的是 A．电极b与直流电源的正极相连 B．透过阳离子交换膜由a极区移至b极区 C．电极a上发生的反应为： D．电解过程中每转移2mol电子，可获得 9、研究发现，金属钙可用于电化学驱动将还原为，原理如图所示。已知：电解质溶液由和溶于有机溶剂形成。下列说法不正确的是 A．电解时在阳极发生氧化反应 B．生成的离子方程式： C．理论上电解一段时间后浓度基本不变 D．用代替更有利于生成 10、用石墨作阳极，钛网作阴极，熔融CaF2⁃CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原TiO2制备金属Ti。下列叙述正确的是(　　) A.该电池工作过程中，O2-向阴极移动 B.将熔融CaF2⁃CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的 C.TiO2在阴极放电 D.制备金属钛前后CaO的量不变 11、基于水煤气转化反应：CO+H2O===H2+CO2，通过电化学装置制备纯氢的原理示意图如图。下列说法错误的是(　　) A.a为电源负极 B.阴极电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑ C.使用阴离子交换膜能使乙室中c(OH-)保持不变 D.该装置中氧化反应和还原反应分别在两极进行，利于制得高纯度氢气 12、以Pt为电极，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H2和O2，装置如图所示。下列说法不正确的是( ) A．X为H2，Y为NaBr，Z为O2 B．电极b连接电源正极 C．电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑ D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z) ：n(Br-)=3∶2 13、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，下列说法不正确的是( ) A．电解时，OH-向Pt电极移动 B．生成C6N164-的电极反应：2C3N8H4+8OH--4e-=C6N164-＋8H2O C．电解一段时间后，溶液pH降低 D．每生成11.2 L H2(标况下)的同时，生成0.25molK4C6N16 考点2电解法治理污染 14、微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图1所示，并利用此电池为电源模拟电化学降解NO3-，其原理如图2所示。下列说法不正确的是( ) A．电解过程中，Pt电极为电解池的阳极 B．燃料电池工作时，电极A的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O C．燃料电池工作时，电子由B极经电解质溶液流向A极 D．理论上，图1中每生成1molCO2，图2中生成标准状况下N2的体积是8.96L 15、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．废气中SO2排放到大气中会形成酸雨 B．装置a中溶液显碱性的原因是HCO3-的水解程度大于HCO3-的电离程度 C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2 D．装置中的总反应为SO32-+CO2+H2OHCOOH+SO42- 17、用电解法处理含铬废水(主要含有Cr2O72-)时，以铁板作阴、阳极，发生反应Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，铬以Cr(OH)3的形式除去，下列说法不正确的是( ) A．阴极反应为Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O B．电解过程中废水的pH逐渐增大 C．电解过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D．电路中每转移12mol电子，最多有1molCr2O72-被还原 18、通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( ) A．Pt电极作正极，发生还原反应 B．O2-由Pt电极向NiO电极移动 C．NiO电极上的电极反应为：NO+O2--2e-=NO2 D．O2-迁移的数量等于导线上通过电子的数量 19、科研工作者利用如图所示装置除去废水中的尿素[CO(NH2)2]。下列说法错误的是( ) A．b为直流电源的负极 B．工作时，废水中NaCl的浓度保持不变 C．工作时，H+由M极区通过质子交换膜移向N极区 D．若导线中通过6mol电子，理论上生成1mol N2 详解答案 1、 C 由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，则电极A作阴极，TiO2和SiO2获得电子产生电池材料(TiSi)，电极反应为TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-。A项，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，A错误；B项，电极A的电极反应为TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-，B错误；C项，根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于Cl-参与反应，C正确；D项，电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动，D错误；故选C。 2、 D a极上N2失去电子被氧化为NO3-，a为阳极，电极反应为：N2+6H2O-10e-=NO3-+12H+，连接正极；b极上H2O得到电子被还原为H2，即b极为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，应与电源负极相连。A．电极b与电源的负极相连，H2O发生还原反应，A错误；B．阳离子移向阴极，故H+通过质子交换膜从左向右移动，B错误；C．未注明气体状态，无法计算，C错误；D．根据分析，电极a表面生成NO3-的电极反应式为：N2+6H2O-10e-=NO3-+12H+，D正确；故选D。 3、 B A． 若要在铁片上镀铜，应该使Fe片与电源负极连接作阴极；铜片与电源正极连接作作阳极，Z为CuSO4溶液，故A错误； B． 若要在铁片上镀铜，则阳极X为Cu，阴极Y为铁片，故B正确； C． 若Z是饱和溶液，由于离子的放电能力：H+＞Na+，所以电解时阴极Y上会产生H2，故电解一段时间后，Y电极不会析出金属Na，故C错误； D． 若Z是饱和溶液，且X为惰性电极时，由于离子放电顺序：Cl-＞OH-，阳极X电极首先是Cl-放电产生Cl2，故阳极X发生的电极反应式是2Cl--2e-=Cl2↑，故D错误； 故选B。 4、 A A．电解饱和食盐水阴极水电离出的氢离子放电，即，A错误； B．电解溶液阴极铜离子得电子生成铜单质，电极反应正确，B正确； C．电解熔融阳极氯离子放电生成氯气，电极反应正确，C正确； D．电解溶液阳极氢氧化钠电离的氢氧根放电生成氧气，电极反应正确，D正确； 故选A。 5、 C 铁板作阴、阳极，阳极电极反应式：；阴极电极反应式：，阳极产生的与溶液中反应， ；可将转化为，溶液的碱性增强，会生成Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀，达到除去铬的目的，据此分析。 A．由反应式可知，处理过程中消耗氢离子，溶液的酸性减弱，溶液pH增大，A错误； B．电解时，铁板作阳极，电极反应式为：，B错误； C．阴极发生还原反应，溶液中的氢离子得到电子，氢离子的物质的量减少，同时，氢氧根离子物质的量增大，根据反应： ，可知反应过程有生成，与氢氧根离子结合会产生Fe(OH)3沉淀，C正确； D．根据电极反应式：，当转移电子0.6mol生成0.3mol，再根据反应的离子方程式得关系式，6 ~ ，则参与反应的的物质的量为为0.05mol，中铬元素的化合价由+6价变为+3价，故被还原，且被还原的的物质的量为0.05mol，D错误； 故本题选C。 6、 D 从图中可以看出，在左侧电极，N2失电子产物与电解质反应生成等，则此电极为阳极，电极反应式为N2＋6H2O-10e-=2＋12H＋，H+透过质子交换膜进入右侧电极区；在右侧电极，H+得电子生成H2等，则右侧电极为阴极。从而得出与左侧阳极相连的a电极为正极，b电极为负极。 A．由分析可知，a为电源正极，A不正确；B．电解反应发生时，阴极发生反应2H++2e-=H2↑，但同时左侧电极产生的H+不断进入右侧电极区，溶液pH不变，B不正确；C．电解时，左侧电极为阳极，N2失电子产物与电解质反应生成等，依据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，可得出阳极电极反应式为N2＋6H2O-10e-=2＋12H＋，C不正确；D．依据阴极反应式2H++2e-=H2↑，若转移1 mol电子，可获得0.5molH2，其在标准状况下的体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2 L，D正确；故选D。 7、 C 据图示可知，b电极上HCHO转化为HCOO-，而HCHO转化为HCOO-为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理可知：反应后生成的转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H-，生成的HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应生成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。 A．阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，A正确；B．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，通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，B正确；C．由以上分析可知，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得阳极反应为：，C错误；D．由以上分析可知，阳极反应：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下理论产量是传统电解水的2，D正确；故选C。 8、B 本题考查电解池工作原理，b极区生成H2，为H2O得电子生成，故电极b为阴极，与直流电源的负极相连，电极a与直流电源的正极相连为阳极。 A．经分析，电极b作阴极，与直流电源的负极相连，A错误；B．阳离子透过阳离子交换膜向阴极移动，故透过阳离子交换膜由a极区移至b极区，B正确；C．电极a上发生的反应为：，C错误；D．H2体积未指明温度和压强，无法计算体积，D错误；故答案为B。 9、 D 该装置为电解池，氢气转化为氢离子，通入H2的电极为阳极，N2最终转化为NH3，通入N2的电极为阴极。 A．根据分析，通入H2的电极为阳极，在阳极发生氧化反应，A正确；B．由图可知，生成的离子方程式：，B正确；C．在电解池中，存在着C2H5OHC2H5O-、C2H5O-C2H5OH的循环，且消耗量等于生成量，理论上电解一段时间后C2H5OH浓度基本不变，C正确；D．钙与水反应，不能用代替，D错误；故选D 10、 D 由题图可知，石墨为阳极，电极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑，O2-向阳极移动，钛网作阴极，电极反应式为2Ca2++4e-===2Ca，然后发生反应2Ca+TiO2===Ti+2CaO，则制备金属钛前后CaO的总量不变，A、C错误，D正确；将熔融CaF2⁃CaO换成Ca(NO3)2溶液，阴极上H+放电，无法得到金属Ca，B错误。 11、C 甲电极发生还原反应为阴极，a为电源负极，A正确；甲电极为阴极，电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑，B正确；阳极的电极反应为CO+4OH--2e-===C+2H2O，若使用阴离子交换膜，OH-从甲池向乙池迁移，甲池OH-生成的速度小于乙池消耗的速度，故乙池c(OH-)减小，C错误；H2在阴极生成，CO2在阳极产生且在乙池被吸收变成C，因此该装置利于制得高纯度氢气，D正确。 12、A 电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成BrO3-，电极b为阳极，电极反应为Br--6e-+3H2O=BrO3-+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H2↑；电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑；催化循环阶段BrO3-被还原成Br-循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。A项，电解过程中消耗H2O和Br-，而催化阶段被还原成Br-循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，Y为H2O，电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H2↑，X为H2，催化循环阶段BrO3-被还原成Br-循环使用、同时生成Z为O2，A错误；B项，电极b为阳极，连接电源正极，B正确；C项，电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2↑，C正确；D项，催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成1mol Br-得到6mol电子，O元素的化合价由-2价升至0价，生成1molO2失去4mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2) ：n(Br-)=6∶4=3∶2，D正确；故选A。 13、D 由电解装置图可知，Ni电极产生H2，则Ni为阴极，电极反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-；Pt为阳极，电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-=C6N164-＋8H2O，以及副反应4OH--4e-=O2↑＋2H2O。A项，电解时，OH-向阳极移动，Pt电极为阳极，A正确；A项，生成C6N164-的电极反应为2C3N8H4+8OH--4e-=C6N164-＋8H2O，B正确；C项，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，阳极主反应为2C3N8H4+8OH--4e-=C6N164-＋8H2O。根据电子守恒，当电路中通过4mol电子时，若只发生主反应，则阴极生成4 molOH-，而阳极消耗8molOH-，净消耗4 molOH-，导致溶液pH降低，C正确；D项，阳极还伴随有氧气的生成，故生成标况下11.2 L的氢气，生成的K4C6N16的物质的量小于0.25 mol，D错误；故选D 14、C 图1(微生物燃料电池)：葡萄糖在负极(B)氧化为CO2，电极反应式为：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑＋24H+，O2在正极(A)还原为H2O，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O，实现化学能转电能。图2(电解池)：利用燃料电池供电，NO3-在阴极(Ag-Pt电极)被还原为N2，电极反应式为：2NO3-+12H++10e-=N2↑＋6H2O。A项，图2中NO3-在阴极(Ag-Pt电极)被还原为N2，故Pt电极为阳极，连接电源正极，A不符合题意；A项，燃料电池正极(A)发生还原反应，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-=2H2O，B不符合题意；C项，燃料电池工作时，电子只能通过导线(用电器)传递，不能通过电解质溶液(溶液中靠离子导电)，C符合题意；D项，图1中每生成1molCO2，转移电子数目为4 NA，根据串联电路中得失电子相等，此时图2中生成，标准状况下N2的体积是，D不符合题意；故选C。 15、C A项，SO2是酸性氧化物，废气中SO2排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；B项，装置a中溶液的溶质为NaHCO3，溶液显碱性，说明HCO3-的水解程度大于电离程度，故B正确；C项，装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，CO2与NaHCO3溶液不反应，不能吸收CO2，故C错误；D项，由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为SO32-+CO2+H2OHCOOH+SO42-，故D正确；故选C。 17、A 用电解法处理含铬废水(主要含有Cr2O72-)时，以铁板作阴、阳极，阳极铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，亚铁离子发生反应：Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，阴极氢离子得到电子发生还原反应：2H＋＋2e-=H2↑，反应消耗氢离子，使得溶液酸性减弱，导致铬以Cr(OH)3的形式除去。A项，阴极电极反应式为2H＋＋2e-=H2↑，A错误；B项，电解过程中消耗H+，使得废水的pH逐渐增大，B正确；C项，反应Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O生成铁离子在pH上升后会有Fe(OH)3生成，C正确；D项，阳极铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子：Fe-2e-=Fe2+，电路中通过12mol电子时，生成6 molFe2+，Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，则会消耗1molCr2O72-，D正确；故选A。 18、D 通入氧气的Pt电极，氧气得到电子，发生还原反应，则Pt电极为正极，NiO极为原电池的负极。A项，结合分析可知，Pt电极作正极，发生还原反应，A正确；A项，结合分析可知，NiO极为原电池的负极，Pt极为原电池的正极，原电池中阴离子向负极移动，则O2-由Pt电极向NiO电极移动，B正确；C项，结合分析可知，NiO电极为负极，则NiO电极的电极反应式为NO+O2--2e-=NO2，C正确；D项，根据NO+O2--2e-=NO2分析，每转移2mol电子，有1mol O2-迁移到负极，即O2-迁移的数量不等于导线上通过电子的数量，D错误；故选D。 19、B A项，由图知，N极区生成H2，N极作阴极，故b为直流电源的负极，A项正确；项，工作时，阳极区的反应为6Cl--6e-=3Cl2↑、3Cl2+CO(NH2)2+H2O=6Cl-+6H++CO2+N2，因消耗水而使废水中NaCl的浓度增大，B项错误；C项，工作时，H+由M极区通过质子交换膜移向N极区，C项正确；D项，由阳极区发生的反应知，若导线中通过6mol电子，理论上生成1 mol N2，D项正确；故选B 学科网（北京）股份有限公司 $