专题精准强化10 电解原理及应用-【创新教程】2027年高考化学大二轮专题增分方案课时作业

专题精准强化10 电解原理及 1.环氧乙烷(0 )可用于生产乙二醇。电 化学合成环氧乙烷( )的装置如图 所示： 电源 CH,=CH, KBr溶液■KC溶液 阳离子交换膜 Br2,H2O 已知：CH2=CH HOCH2CH2Br OH O 下列说法错误的是 ) A.Pt电极接电源正极 B.制备1mol环氧乙烷，Ni电极区产生 2 mol H, C.Pt电极区的反应方程式为：CH2一CH +Br2+H,O-HOCH,CH,Br+HBr D.电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混 合才可得到环氧乙烷 2.硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成 对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的 主要成分（酸性）及反应过程如图所示。 二丁基-N-羟基胺 情性电极1 惰性电极2 下列说法错误的是 A.惰性电极2为阳极 B.反应前后WO/WO数量不变 C.阴极电极反应式：O2十2e+2H2O H2O2+20H D.外电路通过1mol电子，可得到1mol水 3.以锂硫电池（电池的总反应为2Li十xS一 Li2S)为电源，电解含(NH4),SO4的废水制 备硫酸和化肥的原理如图（不考虑其他杂质 离子的反应)。下列说法正确的是() 锂硫电池 ◆a b。 石墨 石墨 1 膜2 含NH,},S0.水 稀Hs0 -- 稀H6PO M室 原料室 N室 1 ⑧错题序号： 应用 @错因分析： A.a为锂硫电池的负极 B.电解池中膜2是阳离子交换膜 C.锂硫电池每消耗2.8g锂，理论上M室 产生1.12L气体（标准状况） D.电解一段时间后，原料室中溶液的pH会 下降 4.内酯Y可以由X通过电解合成，并可在一 定条件下转化为Z,转化路线如下： 催化剂 下列说法不正确的是 A.X→Y的反应在电解池阳极发生 B.Y→Z的反应类型是加成反应 C.在催化剂作用下Z可与甲醛发生反应 D.等物质的量的X、Y、Z与足量NaOH溶液 反应，消耗的n(NaOH)之比为1：2：2 5.工业生产产生的氨逸到空气中会造成污染， 科学家采用石墨烯作电极材料设计了一种 新型绿色处理尾气中NH3的方案，主要包 括电化学过程和化学过程，如图所示。下列 说法正确的是 () 电源 ●-● H204 质子交换膜 A.M极接直流电源的负极，发生氧化反应 B.N极的电极反应式为2NH3-6e N2+6H+ C.当电解质溶液中传导0.3mole时，有 0.3molH+穿过质子交换膜 D.若用铅酸蓄电池作电源，当电源负极增 重4.8g时，M极消耗1.12L(折合成标 准状况)O2 6.我国科技工作者设计了一种电解装置，能将 甘油(C3HO3)和二氧化碳转化为甘油醛 (C3HO3)和合成气(CO和H2),原理如图 示，下列说法错误的是 9 C0、H 催化电极a 催化电极b 甘油(CHO)。 阴离子 交换膜 甘油醛(CH0) NaCO溶液 C02、H0(g) A.催化电极b与电源负极相连 B.电解时催化电极a附近的pH增大 C.电解时阴离子透过交换膜向a极迁移 D.生成合成气时电极上发生还原反应 7.利用不同氢源(D,O和HCHO)在两个Pd 膜电极上同时对同一有机物进行双边加氢 的原理如图所示（以NaOH溶液为电解质 溶液，一H可用H表示)。下列说法正确 的是 ) 阴离子交换膜 +D D+OD HCOO+H HCHO-O A.电子的流向：电源负极→M极→电解质 溶液→N极→电源正极 B.电解一段时间后，阳极室溶液pH升高 C.消耗1mol ,有4mol阴离子 通过交换膜 D.若无论电解多久N极区产物中也不会有 D H ,则存在反应： D H,N HCHO+2OD-e-HCOO+H +D2O 8.天津大学化学团队以CO2和辛胺为原料实 现了甲酸和辛腈的高选择性合成，装置工作 原理如图（隔膜a只允许OH通过，右池反 应无气体生成)。下列说法错误的是( 电源 C02 LO CN HCOO 隔膜a CO: NH:- 辛胺 In/In20: 15 A.NiP电极的电势比In/In2O3-z电极的高 B.阴极发生的电极反应为CO2+2e+ H,O-HCOO+OH C.电解过程中，OH由In/In2O3-x电极区 向Ni2P电极区迁移 D.当电路中有2mol电子转移时，阳极区液 体质量增加10g(不考虑气体的溶解) 9.从废水中回收钠的装置如图所示，辅助电极 材料可选择性吸附Na+转化为NaMO2,脱 出Na*转化为Na1-Mo,(M为过渡金属)。 下列说法错误的是 ( 电源2 电源1 nb 辅助电 秀 02 电 02 H2O 2 产品室 中间室 NaOH Na*废水 Na2SO 稀溶液 稀溶液 A.交换膜a、b应选用阳离子交换膜 B.吸附Na+时应接通电源2，关闭电源1 C.脱出Na时中间室电极反应式为 NaMO2-xe-Na_MO2+xNa+ D.理论上，产品室每生成8 g NaOH,惰性 电极1上生成O2体积为1.12L(标准 状况) 10.镓(Ga)的化学性质与铝相似，电解精炼法 提纯镓的原理如图。已知三种金属活动性 顺序为Zn>Ga>Fe。下列说法错误的是 () 外电源 M-O 粗Ga (含有Zn、Fe、Cu杂质) NaOH溶液 A.阳极泥的主要成分是铁和铜 B.若电压过高，阴极可能会产生H2导致 电解效率下降 C.电子流向为N极→粗Ga→NaOH(aq) →高纯Ga→M极 D.阴极反应为[Ga(OH)4]-十3e Ga+40HLi2S中的硫被氧化，不是单质硫直接被氧化，B错误； C.由题中信息可知，固态电解质LBPSI中，I十/L2/L通 过氧化还原反应相互转化，可加速硫的固-固转化反应， C正确；D.MOFs衍生的三维碳纳米笼(HCNC)负载硫 (S。)作正极，其具有高比表面积，能吸附多硫化物并提 供电子传导路径，D正确。] 8.B[放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明MnO2转化为 M2+,化合价降低，发生还原反应，为原电池的正极，由 于电解质溶液为MSO4溶液，故电解质应为酸性溶液， 正极反应为：MnO2+2e+4H一Mn2++2H2O;则 电极I为原电池负极，MnS失去电子生成S和Mn+,负 极反应为：MnS-2e—S+Mn2+。 A.由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ 为阳极，A正确；B.由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极， 正极反应为：MnO2+2e十4H一Mn2++2H2O,反 应消耗H,溶液的pH升高，B错误；C.由分析可知，放 电时电极I为原电池负极，负极反应为：MnS一2e S十Mn+,C正确：D.根据放电时负极反应，可知充电时 阴极反应为S十Mn2+十2e—MnS,每消耗l6gS,即 0.5molS,转移1mol电子，根据题意可知，能提供的理 论容量为26.8A·h,D正确。] 专题精准强化10电解原理及应用 Br2,H2O 1.B[由题给信息：“CH2一CH2 HO-CH2- CH,BrOH0”可知，在Pt电极，Br失电子生成 Br2,然后与水反应的产物再与CH2CH2发生反应，所 以Pt电极为阳极，Ni电极为阴极，水分子在阴极得到电 子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，钾离子通过阳 离子交换膜进入阴极区，电解完成后，将阳极区和阴极 区溶液混合，HOCH,CH2Br在碱性条件下发生消去反 应生成环氧乙烷。由分析可知，与直流电源正极相连的 铂电极为电解池的阳极，故A正确；由题意可知，生成 1mol环氧乙烷需要消耗1mol澳，则由得失电子守恒可 知，阴极上生成氢气的物质的量为1mol,故B错误；由 题给转化关系可知，与直流电源正极相连的铂电极为电解 池的阳极，溴离子在阳极失去电子发生氧化反应生成渙，通 入的乙烯与涣、水反应生成HOCH2CH2Br,Pt电极区的 反应方程式为：CH2=CH2十Br2十H2O→ HOCH,CH,Br+HBr,故C正确：由分析可知，电解完成 后，将阳极区和阴极区溶液混合，HOCH2CH2Br在碱性 条件下发生消去反应生成环氧乙烷，故D正确。] 2.C[惰性电极1,1mol氧气得到2mol电子生成1mol H2O2,则惰性电极1为阴极，惰性电极2上Br失去电 子被氧化为Br2,为阳极，WO2/WO循环反应， WO/WO数量不变，然后结合得失电子守恒解答。 惰性电极2，Br被氧化为Br2,惰性电极2为阳极，故A 正确；WO/WO循环反应，反应前后WO/WO 数量不变，故B正确；总反应为氧气把二丁基-N羟基胺 氧化为硝酮，lmol二丁基-N-羟基胺失去2molH原子 生成1ol硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消 耗1mol氧气，可得到2mol硝酮，故C错误；外电路通 过1mol电子，消耗0.5molO2,根据C选项分析消耗 1mol氧气，得到2mol电子生成2molH2O,因此外电路 通过1mol电子，可得到1mol水，故D正确。] 3.B[电解含(NH4)2SO4的废水制备硫酸和化肥，由题 25 练习册参考答案 图可知，左侧石墨为阳极，电极反应式为2H20一4e —O2个十4H十，硫酸根离子透过膜1向左侧迁移，右 侧石墨为阴极，电极反应式为2H+十2e一H2个，铵 根离子透过膜2向右侧迁移，a极为正极，b极为负极，电 极反应式为Li-e一Li计，据此作答。A.左侧石墨为 阳极，故a极为正极，故A错误；B.硫酸根离子透过膜1 向左侧迁移，故膜1为阴离子交换膜，铵根离子透过膜2 向右侧迁移，故膜2为阳离子交换膜，故B正确；C.b极 为负极，电极反应式为Li一e一Li,锂硫电池每消耗 2.8g即0.4mol锂，转移电子0.4mol,阳极(M室)生成 0.1mol氧气，标准状况下体积为2.24L,故C错误；D. 电解一段时间后，原料室中硫酸铵浓度减小，溶液中氢 离子浓度减小，溶液pH增大，故D错误。] 4.B[A.X→Y的过程是一个失H的过程，是氧化反应， 在电解池中，阳极发生氧化反应，故A正确；B.Y→Z的 反应是一个酯交换反应，通式为RCOOR'十R"OH→ RCOOR”+R'OH,是一个取代反应，故B错误；C.Z分子 中含有酚羟基，邻对位有氢原子，在催化剂作用下Z可 与甲醛发生缩聚反应生成高聚物，故C正确；D.X含羧 基能和氢氧化钠按1：1反应，Y含酯基、水解后产生羧 基和酚羟基，Y能和氢氧化钠按1：2反应，Z含酯基和 酚羟基、能和氢氧化钠按1：2反应，等物质的量的X、 Y、Z与足量NaOH溶液反应，消耗的n(NaOH)之比为 1:2:2,故D正确。] 5.B[图中的电化学过程涉及电解池原理，NH3在N极 被氧化为N2,则N极为阳极，阳极式为2NH3一6e N2十6H+;M极为阴极，Fe3+在阴极得到电子被还原为 Fe+,阴极式为Fe3+十e一Fe2+,M极产生的Fe2+可 再被氧气氧化为Fe3+,反应的离子方程式为4Fe2+十O2 十4H一4Fe3+十2H20。A.结合分析知，Fe3+在M 极得到电子被还原为Fe2+,则M极为电解池的阴极，接 直流电源的负极，发生还原反应，A项错误；B.N极为阳 极，电极反应式为2NH3一6e=N2十6H,B项正确； C.电子可从导线通过，电解质溶液不能传导电子，C项 错误；D.若用铅酸蓄电池作电源，电源负极的反应式为 Pb-2e+SO一PbSO4,负极增重4.8g时，参与反 应的SO为0.05mol,电路中转移电子0.1mol,结合 M极电极反应式Fe3+十e一Fe2+知，M极产生的 Fe2+为0.1mol,再根据4Fe2++O2+4Ht一4Fe3++ 2H2O知，反应消耗的O2为0.025mol,其标准状况下的 体积为0.025mol×22.4L/mol=0.56L,D项错误。] 6.B[由题图可知，该装置为电解池，与直流电源负极相 连的催化电极b为阴极，二氧化碳和水在阴极得到电子 发生还原反应生成一氧化碳和氢气，催化电极a为阳极， 碳酸根离子作用下甘油在阳极失去电子发生氧化反应 生成甘油醛和碳酸氢根离子。A.由分析可知，与直流电 源负极相连的催化电极b为阴极，故A正确；B.由分析 可知，催化电极a为阳极，碳酸根离子作用下甘油在阳极 失去电子发生氧化反应生成甘油醛和碳酸氢根离子，电 极反应式为C3HO3-2e+2CO—C3HO3十 2HCO?,碳酸根离子在溶液中的水解程度大于碳酸氢根 离子，则催化电极a附近溶液的pH减小，故B错误；C 由分析可知，与直流电源负极相连的催化电极b为阴 极，催化电极a为阳极，则电解时阴离子透过交换膜向阳 极a极迁移，故C正确；D.与直流电源负极相连的催化 电极b为阴极，二氧化碳和水在阴极得到电子发生还原 化学 反应生成一氧化碳和氢气，故D正确。] 7.D[由图可知，M为阴极，右侧N为阳极，N电极反应 式为HCHO-e+2OH=HCOO+H+H2O,M 极反应为D2O十e一OD十D;两极的 H2N 均被加H还原，当1mol 被加氢还原，则 H2N 相当于阴阳两极各有0.5mol 被还原，需 H2N 要H或D的物质的量为0.5mol×4=2mol,根据电极 反应式可知，转移电子2mol;A.电子在外电路移动，而 不会进入内电路，A错误；B.由分析中的电极反应可知， 当转移1mol电子时，阳极消耗2mol氢氧根离子，同时 会有1mol氢氧根从阴极通过离子交换膜向阳极移动， 且阳极还会生成水，则阳极室氢氧根离子浓度降低，PH 降低，B错误；C.由分析可知，1mol H2N 2mole,若消耗1mol ,转移电子2mol, H2N 对应的阴离子交换膜转移2mol阴离子，C错误；D.中间 是阴离子交换膜，导致左侧产生的OD,会进入右侧溶 液参与放电，若无论电解多久N极产物中也不会含有 D D D ∠H,说明产生的H来自于HCHO,即 D H,N 反应为HCHO+2OD-e一HCO0+H+D,O,D 正确。] 8.D[由题图中In/In2O3-x电极上CO2→HCOO可知， CO2发生得电子的还原反应，In/In2Og-z电极为阴极，阴 极反应为：CO2+2e+H2O一HCO0+OH,则 N2P电极为阳极，辛胺在阳极上发生失电子的氧化反应 生成辛腈，电极反应为CH(CH2)6CH2NH2+4OH 4eCH3(CH2)CN+4H2O,据此分析解答。 A.根据分析，Ni2P电极为阳极，连接电源的正极，电势 比In/In2Og-x电极的高，A正确；B.In/1nOg-x电极为阴 极，阴极反应为：CO2十2e+H2O一HCO0+OH, B正确；C.电解过程中，阴离子向阳极移动，则OH由 n/InO3-电极区向Ni2P电极区迁移，C正确；D.阳极 上发生失电子的氧化反应生成辛腈，电极反应为CH (CH2)CH2 NH2 +40H--4e-CH3 (CH2)CN+ 4H2O,当电路中有2mol电子转移时，阳极区液体质量 增加2mol氢氧根离子的质量，为2mol×17g/mol= 34g,D错误。] 9.B[废水回收钠的工作原理为第一步接通电源1，与直 流电源正极相连的惰性电极1为阳极，水在阳极失去电 子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为： 2H2O一4e一O2个十4H,中间室辅助电极为阴极， Na1-xMO2在阴极得到电子发生还原反应生成NaMO2, 阴极电极反应式为Na1-:MO2十xNa+十xe一 NMO2,钠离子通过阳离子交换膜由阳极室进入阴极 26 室；第二步接通电源2，与直流电源正极相连的中间室辅 助电极为阳极，NaMO2在阳极失去电子发生氧化反应 生成Na1-zMO2,阳极电极反应式为NaMO2一xe Na1-zMO2十xNa+,惰性电极2为阴极，水分子作用下 氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，阴 极电极反应式为2H20十O2十4e一4OH,钠离子通 过阳离子交换膜由中间室进入产品室，从而达到使废水 中的钠离子最终以氢氧化钠的形式被回收的目的，据此 分析； A.根据分析可知，交换膜a、b应选用阳离子交换膜，A 正确；B.吸附Na时，Na1-MO2在阴极得到电子发生 还原反应生成NaMO2,阴极电极反应式为Na1-MO2+ xNa+十xe一NaMO2,应接通“电源1”，B错误；C.脱 出钠时，NaMO2转化为Na1-zMO2,M元素化合价升高， 发生氧化反应，电极反应式为NaMO2一xe Na1-zMO2十xNa+,C正确；D.惰性电极2为阴极，水分 子作用下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧 根离子，电极反应式2H2O+O2+4e一4OH,钠离 子通过阳离子交换膜由中间室进入产品室，生成8g(即 0.2mol)NaOH,转移0.2mol电子，惰性电极1上发生 反应2H2O一4e—O2个十4H+,根据得失电子守恒， 生成O2的物质的量为0.05mol,标准状况下体积为 0.05mol×22.4L/mol=1.12L,D正确。] l0.C[A.该装置为电解池，粗Ga为阳极，Ga的化学性质 与Al相似，且活动性：ZnGa>Fe,则电解时Zn、Ga失 去电子，故阳极泥的主要成分是铁和铜，A正确；B.若 电压过高，溶液中的H可能在阴极得到电子生成H2, 从而导致电解效率下降，B正确；C.电解池装置中，电 子不能通过电解质溶液，正确的流向为粗G→N极，M 极→高纯G,C错误；D.该电解池装置的电解质溶液为 NaOH溶液，故阳极主要的电极反应式为Ga十4OH 一3e=[Ga(OH),」，阴极的电极反应式为 [Ga(OH)4]+3e—Ga+4OH,D正确.] 专题精准强化11电化学中的多室、多地装置 1.B[由题图可知，Q极硫元素失去电子发生氧化反应， 为原电池负极，P极氧气得到电子发生还原反应生成水， 为正极；由氢离子移动方向可知，N极为阴极，连接原电 池负极Q极，则M为阳极，连接原电池正极P极；由分 析可知，M电极接太阳能电池的P电极，A正确；根据得 失电子守恒，双极膜产生的氢离子与N极消耗的氢离子 量相同，故V室内溶液pH不会减小，B错误；装置可分 离废水中的Co2+和Ni+,由题图可知，N2+、Co2+通过b 膜迁移到Ⅲ室，N2+和乙酰丙酮反应而Co2+不反应，故 b为阳离子交换膜；Ⅲ室为碱性，故氢离子不能通过ab 膜进入Ⅲ室，故a为阴离子交换膜，C正确；硫元素化合 价由一1变为十6生成硫酸根离子，SO7e,双极膜 上水电离出的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气， H2O~H+~e;根据得失电子守恒可知，每生成1mol SO,理论上双极膜至少解离7molH2O,D正确。] 2.B[在直流电源作用下高效制备GCOOH和NaOH,由 题图可知，M极为阴极，电极反应式为2H2O十2e H2个十2OH;②室葡萄糖酸钠溶液中钠离子透过膜a 向①室迁移，葡萄糖酸根离子透过膜b向③室迁移，故 膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜；水解离出的 氢离子经过膜c向③室迁移，膜c为阳离子交换膜，N极 为阳极，电极反应为2H20-4e一02个十4H;⑤室