歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！專練33電解池原理及應(yīng)用一、單項(xiàng)選擇題1.[2022·廣東卷]以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過程中（）A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg－2e－=Mg2＋B.陰極上Al被氧化C．在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽(yáng)極泥D．陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化相等2.[2022·全國(guó)乙卷]Li-O2電池比能量高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好應(yīng)用前景。近年來，科學(xué)家研究了一種光照充電Li-O2電池（如圖所示）。光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子（e－）和空穴（h＋），驅(qū)動(dòng)陰極反應(yīng)（Li＋＋e－=Li）和陽(yáng)極反應(yīng)（Li2O2＋2h＋=2Li＋＋O2）對(duì)電池進(jìn)行充電。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．充電時(shí)，電池的總反應(yīng)Li2O2=2Li＋O2B．充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)C．放電時(shí)，Li＋從正極穿過離子交換膜向負(fù)極遷移D．放電時(shí)，正極發(fā)生反應(yīng)O2＋2Li＋＋2e－=Li2O23.[2021·遼寧卷]利用（Q）與（QH2）電解轉(zhuǎn)化法從煙氣中分離CO2的原理如圖。已知?dú)怏w可選擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．a(chǎn)為電源負(fù)極B．溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變C．CO2在M極被還原D．分離出的CO2從出口2排出4.[2021·天津卷]如圖所示電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，下列判斷錯(cuò)誤的是（）A．a(chǎn)是電源的負(fù)極B．通電一段時(shí)間后，向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色C．隨著電解的進(jìn)行，CuCl2溶液濃度變大D．當(dāng)0.01molFe2O3完成溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體336mL（折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下）5.[2021·廣東卷]鈷（Co）的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是（）A．工作時(shí)，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B．生成1molCo，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少16gC．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D．電解總反應(yīng)：2Co2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Co＋O2↑＋4H＋6.[2021·浙江1月]鎳鎘電池是二次電池，其工作原理示意圖如下（L為小燈泡，K1、K2為開關(guān)，a、b為直流電源的兩極）。下列說法不正確的是（）A．?dāng)嚅_K2、合上K1，鎳鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式：化學(xué)能→電能B．?dāng)嚅_K1、合上K2，電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)C．電極B發(fā)生氧化反應(yīng)過程中，溶液中KOH濃度不變D．鎳鎘二次電池的總反應(yīng)式：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(KN*,\s\up11(放電),\s\do4(充電))Cd（OH）2＋2Ni（OH）27.[2021·全國(guó)乙卷]沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會(huì)阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問題，通常在管道口設(shè)置一對(duì)惰性電極（如圖所示），通入一定的電流。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．陽(yáng)極發(fā)生將海水中的Cl－氧化生成Cl2的反應(yīng)B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClOC．陰極生成的H2應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋安全地排入大氣D．陽(yáng)極表面形成的Mg（OH）2等積垢需要定期清理8.[素材創(chuàng)新]O3是一種常見的綠色氧化劑，可由臭氧發(fā)生器電解稀硫酸制得，原理如圖。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．電極a為陰極B．a(chǎn)極的電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．電解一段時(shí)間后b極周圍溶液的pH下降D．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，當(dāng)有5.6LO2反應(yīng)時(shí)，收集到O2和O3混合氣體4.48L，O3的體積分?jǐn)?shù)為80%9.[情境創(chuàng)新]雙極膜（BPM）是陰、陽(yáng)復(fù)合膜，在直流電的作用下，陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的H2O解離成H＋和OH－，作為H＋和OH－離子源。利用雙極膜電滲析法電解食鹽水可獲得淡水、NaOH和HCl，其工作原理如圖所示，M、N為離子交換膜。下列說法不正確的是（）A．相同條件下，不考慮氣體溶解，陰極得到氣體體積是陽(yáng)極兩倍B．電解過程中Na＋向左遷移，N為陰離子交換膜C．若去掉雙極膜（BPM），陽(yáng)極室會(huì)有Cl2生成D．電解結(jié)束后，陰極附近溶液酸性明顯增強(qiáng)10.在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O—CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如圖所示。下列說法不正確的是（）A．X是電源負(fù)極B．陰極的電極反應(yīng)式是H2O＋2e－=H2＋O2－，CO2＋2e－=CO＋O2－C．總反應(yīng)可表示為H2O＋CO2eq\o(=,\s\up7(通電))H2＋CO＋O2D．陰、陽(yáng)兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1二、不定項(xiàng)選擇題11.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。下列說法正確的是（）A．氯堿工業(yè)中，X電極上的反應(yīng)式是4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B．電解精煉銅時(shí)，Z溶液中的Cu2＋濃度變小C．在鐵片上鍍銅時(shí)，Y是純銅D．制取金屬鎂時(shí)，Z是熔融的氯化鎂12.[2021·全國(guó)甲卷]乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－，并在直流電場(chǎng)作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是（）A．KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用B．陽(yáng)極上的反應(yīng)式為：＋2H＋＋2e－→＋H2OC．制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1mol電子D．雙極膜中間層中的H＋在外電場(chǎng)作用下向鉛電極方向遷移13.[2022·山西平遙高三測(cè)試]電解尿素[CO（NH2）2]的堿性溶液制氫氣的裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．為增強(qiáng)導(dǎo)電性，可用金屬銅作陽(yáng)極B．電解過程中陰、陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量之比為1∶3C．陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為CO（NH2）2－6e－＋8OH－=COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))＋N2↑＋6H2O14.[2022·四川威遠(yuǎn)中學(xué)月考]高鐵酸鹽在能源環(huán)保領(lǐng)域有廣泛用途。用鎳（Ni）、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鈉（Na2FeO4）的裝置如圖所示。下列說法正確的是（）A.鐵是陽(yáng)極，電極反應(yīng)為Fe－2e－＋2OH－=Fe（OH）2↓B．電解一段時(shí)間后，鎳電極附近溶液的pH減小C．每制得1molNa2FeO4，理論上可以產(chǎn)生67.2L氣體D．若離子交換膜為陰離子交換膜，則電解結(jié)束后左側(cè)溶液中含有FeOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))[HT]三、非選擇題[HT]15.Ⅰ.氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。離子交換膜法電解食鹽水的裝置如圖所示，圖中的離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過。（1）A為____________極，X、Y分別是__________、______________。`（2）離子交換膜的作用是_______________________________________________、______________________________________________________________________。`（3）a、b、c、d加入或取出的物質(zhì)分別是________________、___________________、___________________、___________________。Ⅱ.實(shí)驗(yàn)室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2（亞氯酸鈉）為原料，通過以下過程制備ClO2。電解時(shí)的陰極反應(yīng)式為___________________，陽(yáng)極反應(yīng)式為___________________，電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。`專練33電解池原理及應(yīng)用1．C陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原，A項(xiàng)、B項(xiàng)錯(cuò)誤；由金屬活動(dòng)性順序可知，Mg、Al在陽(yáng)極失電子，離子進(jìn)入電解液，Cu金屬活動(dòng)性弱，則陽(yáng)極泥主要含Si、Cu，C項(xiàng)正確；陰極Al3＋得電子生成Al單質(zhì)，陽(yáng)極上Mg、Al均失電子變成離子進(jìn)入電解液中，故陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化不相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．C根據(jù)題給電池裝置圖并結(jié)合陰、陽(yáng)極電極反應(yīng)可知，充電時(shí)，電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2=2Li＋O2，A項(xiàng)正確；由題干中光照時(shí)陰、陽(yáng)極反應(yīng)可知，充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)，B項(xiàng)正確；放電時(shí)題給裝置為原電池，陽(yáng)離子（Li＋）向正極遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)題給裝置圖可知，放電時(shí)正極上O2得電子并與Li＋結(jié)合生成Li2O2，即O2＋2Li＋＋2e－=Li2O2，D項(xiàng)正確。3．C根據(jù)電解池工作原理示意圖，可知M極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Q＋2H2O＋2e－=QH2＋2OH－，則M極為陰極，a為電源負(fù)極，A正確；N極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為QH2－2e－=Q＋2H＋，由上述分析可知，溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變，B正確；結(jié)合題意和電極反應(yīng)式可知，CO2沒有參與電極反應(yīng)，CO2在M極沒有被還原，C錯(cuò)誤；煙氣中含有的CO2在M極上與生成的OH－結(jié)合生成的HCOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))，HCOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))向陽(yáng)極移動(dòng)，在N極上與生成的H＋結(jié)合又生成CO2，故分離出的CO2從出口2排出，D正確。4．C由通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成可知此電極發(fā)生氧化反應(yīng)：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，則石墨電極Ⅱ?yàn)殛?yáng)極，b為電源正極，a為電源負(fù)極，A正確；石墨電極Ⅱ上發(fā)生放氧生酸的反應(yīng)，通電一段時(shí)間后，石墨電極Ⅱ附近的溶液顯酸性，滴加石蕊溶液出現(xiàn)紅色，B正確；石墨電極Ⅰ上Cu2＋放電：Cu2＋＋2e－=Cu，Cu2＋被還原為單質(zhì)Cu，CuCl2溶液中Cu2＋濃度逐漸減小，在電解池中，陰離子移向陽(yáng)極，Cl－通過陰離子交換膜移向中間室，CuCl2溶液中Cl－濃度逐漸減小，則隨著電解的進(jìn)行，CuCl2溶液濃度變小，C錯(cuò)誤；陽(yáng)極附近產(chǎn)生的H＋穿過質(zhì)子交換膜與Fe2O3反應(yīng)，存在反應(yīng)關(guān)系：Fe2O3～6H＋～1.5O2，當(dāng)0.01molFe2O3完全溶解時(shí)，產(chǎn)生0.015molO2，折合標(biāo)準(zhǔn)狀況下，生成氣體的體積為336mL，D正確。5．D石墨電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，H＋通過陽(yáng)離子交換膜由Ⅰ室進(jìn)入Ⅱ室，右側(cè)Co電極為陰極，電極反應(yīng)式為Co2＋＋2e－=Co，Cl－通過陰離子交換膜由Ⅲ室進(jìn)入Ⅱ室，與H＋結(jié)合生成鹽酸。由上述分析知，Ⅰ室中水放電使硫酸濃度增大，Ⅱ室中生成鹽酸，故Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均減小，A錯(cuò)誤；生成1molCo時(shí)，轉(zhuǎn)移2mol電子，Ⅰ室有0.5molO2（即16g）逸出，有2mol（即2g）H＋通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入Ⅱ室，則Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少18g，B錯(cuò)誤；移除兩交換膜后，石墨電極上的電極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，C錯(cuò)誤；根據(jù)上述分析可知，電解時(shí)生成了O2、Co、H＋，則電解總反應(yīng)為2Co2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Co＋O2↑＋4H＋，D正確。6．C斷開K2、合上K1，發(fā)生的是原電池反應(yīng)，所以能量轉(zhuǎn)化形式為化學(xué)能→電能，A說法正確；斷開K1、合上K2，發(fā)生的是電解池反應(yīng)，電極A與電源負(fù)極相連，為陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，B說法正確；當(dāng)發(fā)生電解反應(yīng)時(shí)，電極B是陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Ni（OH）2＋2OH－－2e－=2NiOOH＋2H2O，根據(jù)電極反應(yīng)式可知溶液中KOH濃度降低，C說法錯(cuò)誤；根據(jù)題給裝置圖中物質(zhì)的變化過程可得總反應(yīng)式為Cd＋2NiOOH＋2H2OCd（OH）2＋2Ni（OH）2，D說法正確。7．D海水中含有較大濃度的Cl－，通電后Cl－能在陽(yáng)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成Cl2，A項(xiàng)正確；電解過程中陰極區(qū)有NaOH生成，陽(yáng)極上生成的Cl2與陰極區(qū)生成的NaOH反應(yīng)可得到NaClO，B項(xiàng)正確；H2具有可燃性，故應(yīng)及時(shí)排入大氣，以免出現(xiàn)意外，C項(xiàng)正確；陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，生成的OH－與海水中的Mg2＋結(jié)合形成Mg（OH）2，故Mg（OH）2主要在陰極上形成，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8．D電極b上生成O2和O3，則電極b上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，則電極b為陽(yáng)極，電極a為陰極，A項(xiàng)正確；電極a的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，B項(xiàng)正確；電極b上H2O失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2、O3和H＋，故電解一段時(shí)間后b極周圍溶液的pH下降，C項(xiàng)正確；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，當(dāng)有5.6L氧氣參加反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移電子1mol，設(shè)收集到氧氣xmol，臭氧ymol，則有x＋y＝0.2，4x＋6y＝1，解得x＝y(tǒng)＝0.1，故O3的體積分?jǐn)?shù)為50%，D項(xiàng)錯(cuò)誤。9．D陰極得到的氣體為氫氣，陽(yáng)極得到的氣體為氧氣，根據(jù)電解水的原理知，陰極得到氣體體積是陽(yáng)極兩倍，A項(xiàng)正確；電解過程中Na＋向陰極移動(dòng)，即向左遷移，Cl－向右遷移，故N為陰離子交換膜，B項(xiàng)正確；若去掉雙極膜（BPM），陽(yáng)極上會(huì)發(fā)生2Cl－－2e－=Cl2↑，陽(yáng)極室會(huì)有Cl2生成，C項(xiàng)正確；陰極上氫離子放電，故附近溶液酸性不會(huì)明顯增強(qiáng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。10．D由圖可知，X極產(chǎn)物H2與CO分別為H2O與CO2的還原產(chǎn)物，可判斷在X極上發(fā)生還原反應(yīng)，由此判斷X極為電源的負(fù)極，A項(xiàng)正確；根據(jù)題意可知，電解質(zhì)為固體金屬氧化物，可傳導(dǎo)O2－，故在陰極上發(fā)生的反應(yīng)為H2O＋2e－=H2＋O2－、CO2＋2e－=CO＋O2－，B項(xiàng)正確；根據(jù)電極產(chǎn)物及B項(xiàng)發(fā)生的電極反應(yīng)可知，該電解池的總反應(yīng)化學(xué)方程式為H2O＋CO2eq\o(=,\s\up7(通電))H2＋CO＋O2，C項(xiàng)正確；根據(jù)C項(xiàng)的電解總反應(yīng)化學(xué)方程式可知，陰、陽(yáng)兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。11．BD氯堿工業(yè)中陽(yáng)極是Cl－放電生成Cl2；電解精煉銅時(shí)陽(yáng)極上粗銅溶解，陰極上Cu2＋放電析出Cu，由于粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，溶液中Cu2＋濃度變小；鐵片上鍍銅時(shí)，陰極應(yīng)該是鐵片，陽(yáng)極是純銅。12．D根據(jù)圖示，石墨電極一側(cè)發(fā)生反應(yīng)2Br－－2e－=Br2、OHC—CHO＋Br2＋H2O→HOOC—CHO＋2HBr，總反應(yīng)為OHC—CHO－2e－＋H2O=HOOC—CHO＋2H＋，因此石墨電極為陽(yáng)極，KBr不只是起到電解質(zhì)的作用，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)陽(yáng)極總反應(yīng)OHC—CHO－2e－＋H2O=HOOC—CHO＋2H＋、陰極反應(yīng)HOOC—COOH＋2e－＋2H＋=HOOC—CHO＋H2O，可得總反應(yīng)式為OHC—CHO＋HOOC—COOH=2HOOC—CHO，故制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了2mol電子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)陰極（鉛電極）反應(yīng)，雙極膜中間層中的H＋在外電場(chǎng)作用下向陰極（鉛電極）遷移，D項(xiàng)正確。13．AB如用金屬銅作電解池的陽(yáng)極，則電極本身會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，不能達(dá)到電解尿素的目的，故A錯(cuò)誤；根據(jù)得失電子守恒，電解過程中陰極產(chǎn)生的H2和陽(yáng)極產(chǎn)生的N2的物質(zhì)的量之比為3∶1，故B錯(cuò)誤；陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，故C正確；陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)得到N2，故D正確。14．D鐵