第30講電解原理的綜合應用[課程標準]掌握電解原理在解決工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際應用。1．電解原理常見的考查點電解原理及應用是高考高頻考點，該類試題往往與生產(chǎn)、生活及新科技等相聯(lián)系，以裝置圖或流程圖為載體呈現(xiàn)，題材廣、信息新，題目具有一定難度。主要考查陰、陽極的判斷、電極反應式、電解反應方程式的書寫、溶液離子濃度變化及有關計算等。2．“5點”突破電解綜合應用題(1)分清陰、陽極，與電源正極相連的為陽極，與電源負極相連的為陰極，兩極反應為“陽氧陰還”。(2)剖析離子移向，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。(3)注意放電順序，正確判斷放電的微?；蛭镔|(zhì)。(4)出現(xiàn)介質(zhì)，正確判斷反應產(chǎn)物，酸性介質(zhì)不出現(xiàn)OH－，堿性介質(zhì)不出現(xiàn)H＋；不能想當然地認為金屬作陽極，電極產(chǎn)物為金屬陽離子。(5)注意得失電子守恒和電荷守恒，正確書寫電極反應式。一、利用電解原理制備物質(zhì)1．(2022·山東濰坊二模)科技工作者開發(fā)以乙醇為原料制備DDE()的電解裝置如圖所示。下列說法錯誤的是()A．電源的電極電勢：a＞bB．陽極電極反應式為：C2H5OH＋Cl－－2e－=C2H5OCl＋H＋C．乙醛為該轉(zhuǎn)化過程的催化劑D．每產(chǎn)生1molDDE，電路中通過2mole－C[A.電解池陽極連接電源正極，陰極連接電源負極，右側(cè)電極的電極反應為2H＋＋2e－=H2↑，則右側(cè)電極為陰極，故左側(cè)電極為陽極，a為正極，b為負極，電極電勢a＞b，A正確；B.左側(cè)電極為陽極，電極反應式為：C2H5OH＋Cl－－2e－=C2H5OCl＋H＋，B正確；C.由題圖可知，C2H5OCl先轉(zhuǎn)化為CH3CHO，CH3CHO再和C2H5OH反應生成水和DDE，則CH3CHO為中間產(chǎn)物，C錯誤；D.由題圖可知，產(chǎn)生1molDDE需要消耗1molCH3CHO，而1molCH3CH2OH轉(zhuǎn)化為1molCH3CHO需要轉(zhuǎn)移2mole－，每產(chǎn)生1molDDE，電路中通過2mole－，D正確。]2．(雙選)(2022·山東模擬預測)科學家利用多晶銅高效催化電解CO2制乙烯，原理如圖所示。已知：電解前后電解液濃度幾乎不變。下列說法錯誤的是()A．鉑電極產(chǎn)生的氣體是O2和CO2B．銅電極的電極反應式為2CO2＋12HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋12e－=C2H4＋12COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋4H2OC．通電過程中，溶液中HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))通過陰離子交換膜向右槽移動D．當電路中通過0.6mol電子時，理論上能產(chǎn)生標況下C2H41.12LBC[CO2制乙烯，碳的化合價降低，得電子，故多晶銅電極作電解池的陰極；陰極生成HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))經(jīng)陰離子交換膜進入陽極區(qū)，因電解前后電解液濃度幾乎不變，可判斷其與水一起失去電子生成O2和CO2。A.據(jù)分析，鉑電極產(chǎn)生的氣體是O2和CO2，A正確；B.銅電極CO2得電子生成乙烯，電極反應式為14CO2＋12e－＋8H2O=C2H4＋12HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，B錯誤；C.通電過程中，溶液中HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))向陽極移動，即通過陰離子交換膜向左槽移動，C錯誤；D.根據(jù)14CO2＋12e－＋8H2O=C2H4＋12HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，電路中通過0.6mol電子時理論上能產(chǎn)生0.05molC2H4，即標況下V＝nVm＝0.05mol×22.4L/mol＝1.12L，D正確。]學生用書第147頁二、利用電解原理處理污水3．三室式電滲析法處理含NH4NO3廢水的原理如圖所示，在直流電源的作用下，兩膜中間的NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))和NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。工作一段時間后，在兩極區(qū)均得到副產(chǎn)品NH4NO3。下列敘述正確的是()A．a(chǎn)極為電源負極，b極為電源正極B．c膜是陰離子交換膜，d膜是陽離子交換膜C．陰極電極反應式為2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2OD．當電路中通過2mol電子的電量時，陽極產(chǎn)生標準狀況下的O25.6LA[根據(jù)題意兩極均得到副產(chǎn)品NH4NO3可知，Ⅱ室廢水中的NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))移向Ⅰ室、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))移向Ⅲ室，根據(jù)電解過程中離子的移動方向可知，Ⅰ室石墨電極為陰極，Ⅲ室石墨電極為陽極。陰極所連的a極為電源負極，陽極所連的b極為電源正極，A項正確；c膜通過的是NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，故c膜應為陽離子交換膜，同理可知，d膜為陰離子交換膜，B項錯誤；陰極上H＋得電子生成氫氣，C項錯誤；陽極上OH－失電子生成氧氣，電極反應式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，當電路中通過1mol電子的電量時，陽極產(chǎn)生標準狀態(tài)下的O2體積為5.6L，D項錯誤。]4．MFC-電芬頓技術不需要外加能量即可發(fā)生，通過產(chǎn)生羥基自由基(·OH)處理有機污染物，可獲得高效的廢水凈化效果。其耦合系統(tǒng)原理示意圖如圖，下列說法中錯誤的是()A.標準狀況下，乙池中消耗22.4LO2時，可以產(chǎn)生2mol·OHB．甲池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能，其中a極上發(fā)生氧化反應C．電子移動方向為：a→Y，X→bD．乙池中生成羥基自由基的反應為Fe2＋＋H2O2＋H＋=Fe3＋＋H2O＋·OHA[A.乙池中Y電極上的反應為O2＋2H＋＋2e－=H2O2，之后再發(fā)生H2O2＋H＋＋Fe2＋=Fe3＋＋H2O＋·OH，當產(chǎn)生1mol羥基自由基時，需要1molH2O2，消耗1mol的O2。所以，標準狀況下，消耗22.4L的O2時，產(chǎn)生的是1mol的羥基自由基，A錯誤；B.甲池為原電池，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，是燃料電池，b極上氧氣被還原，為正極，a電極為負極，發(fā)生的是氧化反應，B正確；C.甲池為原電池，a電極為負極，b電極為正極。乙池為電解池，X電極為陽極，Y電極為陰極。串聯(lián)裝置中，電子由原電池負極流向電解池陰極，即a→Y，由電解池的陽極流向原電池正極，即X→b，C正確；D.乙池中Y極為陰極，電極反應式為O2＋2e－＋2H＋=H2O2，則生成·OH的反應為Fe2＋＋H2O2＋H＋=·OH＋Fe3＋＋H2O，D正確。]三、利用電解原理處理大氣污染5．SO2和NOx是主要大氣污染物，利用如圖裝置可同時吸收SO2和NO。下列有關說法錯誤的是()A．a(chǎn)極為直流電源的負極，與其相連的電極發(fā)生還原反應B．陰極得到2mol電子時，通過陽離子交換膜的H＋為2molC．吸收池中發(fā)生反應的離子方程式為：2NO＋2S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))D．陽極發(fā)生的反應式為SO2＋2e－＋2H2O=SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H＋D[A項，陰極發(fā)生還原反應，亞硫酸氫根離子得電子生成硫代硫酸根離子，a是直流電源的負極，正確；B項，陰極發(fā)生還原反應，電極反應式為：2HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2H2O，陰極得到2mol電子時，通過陽離子交換膜的H＋為2mol，正確；C項，硫代硫酸根離子與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應，生成氮氣，離子反應方程式為：2NO＋2S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，正確；D項，陽極發(fā)生失去電子的氧化反應，錯誤。]6．空氣污染物NO通常用含Ce4＋的溶液吸收，生成HNO2、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，再利用電解法將上述吸收液中的HNO2轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，同時生成Ce4＋，其原理如圖所示。下列說法正確的是()A．H＋由右室進入左室B．Ce4＋從電解槽的c口流出，且可循環(huán)使用C．陰極的電極反應式：2HNO2＋6H＋＋6e－=N2↑＋4H2OD．若用甲烷燃料電池作為電源，當消耗標準狀況下33.6L甲烷時，理論上可轉(zhuǎn)化HNO22molC[A項，根據(jù)電解原理，H＋由左室向右室移動，錯誤；B項，空氣污染物NO通常用含Ce4＋溶液吸收，生成HNO2、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，N的化合價升高，Ce4＋的化合價降低，然后對此溶液進行電解，又產(chǎn)生Ce4＋，根據(jù)電解原理，應在陽極上產(chǎn)生，即Ce4＋從a口流出，可循環(huán)使用，錯誤；C項，根據(jù)電解原理，陰極上得電子，化合價降低，HNO2轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，即轉(zhuǎn)化為N2，陰極電極反應式為2HNO2＋6H＋＋6e－=N2↑＋4H2O，正確；D項，3CH4～8HNO2～24e－，標準狀況下，33.6L甲烷參與反應轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為eq\f(33.6×8,22.4)mol＝12mol，理論上可轉(zhuǎn)化HNO2的物質(zhì)的量為eq\f(12,3)mol＝4mol，錯誤。]四、利用電解原理淡化海水7．雙極膜(BP)是陰、陽復合膜，在直流電的作用下，陰、陽膜復合層間的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。下列說法錯誤的是()學生用書第148頁A．陰極室發(fā)生的反應為2H＋＋2e－=H2↑B．M為陽離子交換膜，N為陰離子交換膜C．若去掉雙極膜(BP)，陽極室會有Cl2生成D.電路中每轉(zhuǎn)移1mol電子，兩極共得到0.5mol氣體D[陰極室氫離子得電子生成氫氣，發(fā)生的反應為2H＋＋2e－=H2↑，故A正確；陰極生成氫氧化鈉，鈉離子穿過M進入陰極室，所以M為陽離子交換膜，N為陰離子交換膜，故B正確；若去掉雙極膜(BP)，氯離子進入陽極室放電生成氯氣，故C正確；電路中每轉(zhuǎn)移1mol電子，陽極生成0.25mol氧氣、陰極生成0.5mol氫氣，兩極共得到0.75mol氣體，故D錯誤。]8．電滲析法淡化海水裝置示意圖如下，電解槽中陰離子交換膜和陽離子交換膜相間排列，將電解槽分隔成多個獨立的間隔室，海水充滿在各個間隔室中。通電后，一個間隔室的海水被淡化，而其相鄰間隔室的海水被濃縮，從而實現(xiàn)了淡水和濃縮海水分離。下列說法正確的是()A．離子交換膜b為陽離子交換膜B．各間隔室的排出液中，①③⑤⑦為淡水C．通電時，電極1附近溶液的pH值比電極2附近溶液的pH值變化明顯D．淡化過程中，得到的濃縮海水沒有任何使用價值B[由題圖分析可知，電極1為電解池陽極，氯離子放電生成氯氣，電極反應為2Cl－－2e－=Cl2↑，電極2為陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，電極反應為2H＋＋2e－=H2↑，離子交換膜a是陽離子交換膜，離子交換膜b是陰離子交換膜，A錯誤；結合陰、陽離子移動方向可知①③⑤⑦為淡水，B正確；由電極反應式可知，電極2附近溶液的pH值比電極1附近溶液pH值變化明顯，C錯誤；淡化過程中，得到的濃縮海水可以提取氯化鈉、鎂、鎳等，有使用價值，D錯誤。]真題演練明確考向1．(2022·海南卷)一種采用H2O(g)和N2(g)為原料制備NH3(g)的裝置示意圖如下。下列有關說法正確的是()A．在b電極上，N2被還原B．金屬Ag可作為a電極的材料C．改變工作電源電壓，反應速率不變D．電解過程中，固體氧化物電解質(zhì)中O2－不斷減少A[由裝置可知，b電極的N2轉(zhuǎn)化為NH3，N元素的化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應，因此b為陰極，電極反應式為N2＋3H2O＋6e－=2NH3＋3O2－，a為陽極，電極反應式為2O2－＋4e－=O2↑，據(jù)此分析解答；A.由分析可得，b電極上N2轉(zhuǎn)化為NH3，N元素的化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應，即N2被還原，A正確；B.a為陽極，若金屬Ag作a的電極材料，則金屬Ag優(yōu)先失去電子，B錯誤；C.改變工作電源的電壓，電流強度發(fā)生改變，反應速率也會改變，C錯誤；D.電解過程中，陰極電極反應式為N2＋3H2O＋6e－=2NH3＋3O2－，陽極電極反應式為2O2－＋4e－=O2，因此固體氧化物電解質(zhì)中O2－不會改變，D錯誤。]2．(2022·浙江6月選考)通過電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下列說法不正確的是()A．電極A為陰極，發(fā)生還原反應B．電極B的電極反應：2H2O＋Mn2＋－2e－=MnO2＋4H＋C．電解一段時間后溶液中Mn2＋濃度保持不變D．電解結束，可通過調(diào)節(jié)pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以獲得Li2CO3C[A.由電解示意圖可知，電極B上Mn2＋轉(zhuǎn)化為了MnO2，錳元素化合價升高，失電子，則電極B為陽極，電極A為陰極，得電子，發(fā)生還原反應，A正確；B.由電解示意圖可知，電極B上Mn2＋失電子轉(zhuǎn)化為了MnO2，電極反應式為：2H2O＋Mn2＋－2e－=MnO2＋4H＋，B正確；C.電極A為陰極，LiMn2O4得電子，電極反應式為：2LiMn2O4＋6e－＋16H＋=2Li＋＋4Mn2＋＋8H2O，依據(jù)得失電子守恒，電解池總反應為：2LiMn2O4＋4H＋=2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，反應生成了Mn2＋，Mn2＋濃度增大，C錯誤；D.電解池總反應為：2LiMn2O4＋4H＋=2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，電解結束后，可通過調(diào)節(jié)溶液pH將錳離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去，然后再加入碳酸鈉溶液，從而獲得碳酸鋰，D正確。]3．(2022·湖北卷)含磷有機物應用廣泛。電解法可實現(xiàn)由白磷直接制備Li[P(CN)2]，過程如圖所示(Me為甲基)。下列說法正確的是()A．生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移2mol電子B．陰極上的電極反應為：P4＋8CN－－4e－=4[P(CN)2]－C．在電解過程中CN－向鉑電極移動D．電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來自于LiOHD[A.石墨電極發(fā)生反應的物質(zhì)：P4→Li[P(CN)2]，化合價升高發(fā)生氧化反應，所以石墨電極為陽極，對應的電極反應式為：P4＋8CN－－4e－=4[P(CN)2]－，則生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移1mol電子，A錯誤；B.陰極上發(fā)生還原反應，應該得電子，則P4＋8CN－－4e－=4[P(CN)2]－為陽極發(fā)生的反應，B錯誤；C.石墨電極：P4→Li[P(CN)2]，發(fā)生氧化反應，為陽極，鉑電極為陰極，CN－應該向陽極移動，即移向石墨電極，C錯誤；D.由題圖可知HCN在陰極放電，產(chǎn)生CN－和H2，而HCN中的H來自LiOH，則電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來自于LiOH，D正確。]課時精練(三十)電解原理的綜合應用eq\a\vs4\al(\f(對應學生,用書P399))(本欄目內(nèi)容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！)1．(2022·廣東茂名模擬預測)當斯法是經(jīng)典的制鈉方法，電解熔鹽(氯化鈉和氯化鈣)裝置如圖所示。陽極為碳棒，陰極為圓柱形鋼，兩極間有交換膜隔開。下列敘述正確的是()A．氯化鈣作助熔劑，流程中存在反應：Ca＋2NaCl=2Na＋CaCl2B．金屬鈉的密度大于熔融混合鹽的密度，電解得到的鈉在下層C．每生成1mol氯氣，會有2molNa＋穿過鐵基交換膜D．電解槽中應通入CO2作保護氣，產(chǎn)品氯氣可用鋼瓶存放A[A.本裝置的目的是電解熔融氯化鈉，可以聯(lián)想電解鋁工業(yè)中的助熔劑冰晶石，加入氯化鈣的目的同樣為作助熔劑，少量Ca2＋在陰極也會放電，形成鈣單質(zhì)，在熔鹽中會發(fā)生Ca＋2NaCl=2Na＋CaCl2，選項A正確；B.金屬鈉在上部收集，所以猜想到鈉的密度小于混合鹽的密度，(另：鈉與水反應中可知，鈉的密度比水小，當然小于熔融鹽)，選項B不正確；C.若鐵基交換膜為陰膜，Na＋無法穿過，若鐵基交換膜為陽膜，透過的還有鈣離子，鈉離子的量無法計算，選項C不正確；D.鈉高溫與二氧化碳發(fā)生反應，應以惰性氣體作保護氣，如氖，氯氣(或液氯)常溫下與鐵不能反應(需要點燃)能用鋼瓶存放，選項D不正確。]2．H3BO3可以通過電解Na[B(OH)4]溶液的方法制備，其工作原理如圖。下列敘述錯誤的是()A．M室發(fā)生的電極反應式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋B．N室中：a%＜b%C．Ⅱ膜為陰膜，產(chǎn)品室發(fā)生反應的化學原理為強酸制弱酸D．理論上每生成1mol產(chǎn)品，陰極室可生成標準狀況下5.6L氣體D[A項，M室為陽極室，發(fā)生氧化反應，電極反應式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，正確；B項，N室為陰極室，溶液中由水電離的H＋得電子發(fā)生還原反應，生成H2，促進水的電離，溶液中OH－濃度增大，即a%＜b%，正確；C項，陽極室的H＋穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的[B(OH)4]－穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應生成H3BO3，則Ⅱ膜為陰膜，正確；D項，每生成1mol產(chǎn)品，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol，陰極室生成0.5molH2，其標準狀況下體積為11.2L，錯誤。]3．(2022·寧夏石嘴山模擬)電滲析法是海水淡化的常用方法之一。一種利用微生物對有機廢水進行處理的電化學裝置如圖所示，該裝置在廢水處理的同時還可以進行海水淡化。下列說法正確的是()A．該裝置工作時，化學能轉(zhuǎn)化為電能，M為正極B．X為陰離子交換膜，Y為陽離子交換膜C．M極電極反應式為CH3CHO＋10OH－－10e－=2CO2↑＋7H2OD．當有1molNa＋通過離子交換膜時，N極消耗的空氣體積約為26.7LB[由題圖可知，該裝置為原電池，是將化學能轉(zhuǎn)化為電能，電極N中氧氣發(fā)生還原反應，N作正極；電極M中甲醛發(fā)生氧化反應，M作負極，故A項錯誤；電極N中氧氣發(fā)生還原反應，電極反應式為5O2＋20e－＋10H2O=20OH－，生成陰離子，故鈉離子向N極移動，Y為陽離子交換膜，電極M中甲醛發(fā)生氧化反應，電極反應式為CH3CHO＋3H2O－10e－=2CO2↑＋10H＋，Cl－向M極移動，X為陰離子交換膜，故B項正確，C錯誤；N電極反應式為5O2＋20e－＋10H2O=20OH－，當有20molNa＋通過離子交換膜時，標準狀況消耗氧氣的體積為5×22.4L/mol，標準狀況，當有1molNa＋通過離子交換膜時，N極消耗的空氣體積約為5×5×eq\f(1,20)×22.4L＝28L，選項無標準狀況這一前提，故D項錯誤。]4．(2022·北京市八一中學二模)在直流電源作用下，雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－，利用雙極膜電解池產(chǎn)生強氧化性的羥基自由基(·OH)，處理含苯酚廢水和含SO2的煙氣的工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A．從膜b進入溶液的離子是H＋B．陰極電極反應式為O2＋2e－＋2H＋=2·OHC．每處理9.4g苯酚，理論上有2.8molH＋透過膜aD．若·OH只與苯酚和SO2反應，則參加反應的苯酚和SO2物質(zhì)的量之比為1∶14C[雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－，M極上O2得電子與H＋反應生成羥基自由基(·OH)，說明M極為陰極，連接電源的負極，M極上產(chǎn)生的羥基自由基將苯酚氧化生成CO2；N極為陽極，H2O解離產(chǎn)生的OH－失電子產(chǎn)生羥基自由基，羥基自由基將SO2氧化為SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。A.M極上O2得電子生成羥基自由基(·OH)，說明M極為陰極，電解池中陽離子移向陰極，則從膜b進入溶液的離子是H＋，A正確；B.M為陰極，陰極上O2得電子生成羥基自由基(·OH)，電極反應式為O2＋2e－＋2H＋=2·OH，B正確；C.每1mol苯酚轉(zhuǎn)化為CO2，轉(zhuǎn)移電子28mol，每處理9.4g苯酚即物質(zhì)的量n＝eq\f(m,M)＝eq\f(9.4g,94g/mol)＝0.1mol，理論上有2.8mol電子轉(zhuǎn)移，則有2.8molH＋透過膜b，C錯誤；D.若·OH只與苯酚和SO2反應，轉(zhuǎn)移電子數(shù)之比為28∶2，則參加反應的苯酚和SO2物質(zhì)的量之比為1∶14，D正確。]5．(2022·安徽蕪湖三模)天津大學研究團隊以KOH溶液為電解質(zhì)，CoP和Ni2P納米片為催化電極材料，電催化合成偶氮化合物()的裝置如圖所示(R代表烴基)。下列說法正確的是()A．CoP極連接直流電源的正極B．Ni2P電極反應式為RCH2NH2－4e－＋4OH－=RCN＋4H2OC．合成1mol偶氮化合物，需轉(zhuǎn)移4mol電子D．離子交換膜是陽離子交換膜B[A.CoP電極上硝基苯轉(zhuǎn)化為偶氮化合物，發(fā)生的是還原反應，為電解池的陰極，CoP極連接直流電源的負極，故A錯誤；B.Ni2P電極上是RCH2NH2失電子生成RCN，發(fā)生氧化反應，Ni2P為陽極，電極反應為：RCH2NH2－4e－＋4OH－=RCN＋4H2O，故B正確；C.CoP電極上硝基苯轉(zhuǎn)化為偶氮化合物，電極反應：2NO2＋8e－＋4H2O=NN＋8OH－，合成1mol偶氮化合物，要轉(zhuǎn)移8mol電子，故C錯誤；D.由Ni2P電極反應式可知，陽極上的反應會消耗OH－，陰極生成OH－，左端OH－通過陰離子交換膜移向右端，所以該離子交換膜是陰離子交換膜，故D錯誤。]6．(2022·遼寧二模)目前可采用“雙極膜組”電滲析法淡化海水，同時獲得副產(chǎn)品A和B。其模擬工作原理如圖所示。M和N為離子交換膜，在直流電作用下，雙極陰陽膜(BP)復合層間的H2O解離成H＋和OH－，作為H＋和OH－的離子源。下列說法正確的是()A．X電極為陰極，電極反應式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑B．M為陽離子交換膜，N為陰離子交換膜，BP膜作用是選擇性通過Cl－和Na＋C．電路中每生成標準狀況5.6L氣體a，理論上獲得副產(chǎn)品A和B各1molD．“雙極膜組”電滲析法也可應用于從鹽溶液(MX)制備相應的酸(HX)和堿(MOH)D[由BP雙極膜中H＋、OH－移動方向可知：X電極為電解池的陽極，電極反應式為：2Cl－－2e－=Cl2↑；Y電極為陰極，電極反應式為：2H＋＋2e－=H2↑，電解總反應為2H2O＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－。精制食鹽水中Na＋經(jīng)過M膜移向產(chǎn)品A室，與BP雙極膜中轉(zhuǎn)移過來的OH－結合生成NaOH，所以M膜為陽離子交換膜，精制食鹽水中Cl－經(jīng)過N膜移向產(chǎn)品B室，與BP雙極膜中轉(zhuǎn)移過來的H＋結合生成HCl，所以N膜為陰離子交換膜，據(jù)此分析解答。A.由以上分析知，X電極為電解池的陽極，電極反應式為：2Cl－－2e－=Cl2↑，Y電極為陰極，電極反應式為：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，A錯誤；B.由題意可知，精制食鹽水中Na＋經(jīng)過M膜移向產(chǎn)品A室，與BP雙極膜中轉(zhuǎn)移過來的OH－結合生成NaOH，所以M膜為陽離子交換膜，精制食鹽水中Cl－經(jīng)過N離子交換膜移向產(chǎn)品B室，與BP雙極膜中轉(zhuǎn)移過來的H＋結合生成HCl，所以N膜為陰離子交換膜，BP膜作用是選擇性通過H＋和OH－，B錯誤；C.陽極反應式為：2Cl－－2e－=Cl2↑，電路中每生成標況5.6L氣體Cl2，其物質(zhì)的量是0.25mol，轉(zhuǎn)移電子0.5mol，理論上獲得副產(chǎn)品A(NaOH溶液)和B(HCl溶液)各0.5mol，C錯誤；D.“雙極膜組”電滲析法從NaCl溶液獲得酸(HCl)和堿(NaOH)，由此推知：也可從MX溶液制備相應的酸(HX)和堿(MOH)，D正確。]7．(2022·新疆二模)電解合成1，2-二氯乙烷的實驗裝置如圖所示。下列說法中不正確的是()A．a(chǎn)為電源正極B．該裝置總反應為C．X、Y依次為陽離子交換膜、陰離子交換膜D．液相反應為CH2ＦCH2＋2CuCl2=ClCH2CH2Cl＋2CuCl(s)C[圖中電源b端所連電極發(fā)生反應2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，說明這一極為電解池的陰極，b為電源負極，NaCl溶液中的Na＋通過陽離子交換膜Y進入右側(cè)陰極區(qū)生成NaOH，NaCl溶液中的Cl－通過陰離子交換膜X進入左側(cè)陽極區(qū)發(fā)生反應CH2=CH2＋2Cl－－2e－=ClCH2CH2Cl。A.據(jù)分析可知Cl－在左側(cè)電極失電子被氧化，因此a所連電極為電解池的陽極，a為電源正極，A選項正確；B.該裝置中陽極反應式CuCl－e－=Cu2＋＋Cl－，陰極反應式2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，總反應式為CH2ＦCH2＋2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))ClCH2CH2Cl＋2NaOH＋H2，B選項正確；C.據(jù)題目分析可知X、Y依次為陰離子交換膜、陽離子交換膜，C選項錯誤；D．由物質(zhì)進出方向可知液相反應為CH2=CH2＋2CuCl2=ClCH2CH2Cl＋2CuCl(s)，D選項正確。]8．“碳中和”大背景下，一種利用Ag-Cu納米陰極將CO2電化學轉(zhuǎn)化為C2H4或C2H5OH的裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．M極應與外接電源的正極相連B．裝置中離子透過膜為陰離子透過膜C．裝置工作時，N極區(qū)SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的濃度不變(N極為石墨電極)D．M極生成乙醇的電極反應式為2CO2＋12H＋＋12e－=C2H5OH＋3H2OD[該裝置為電解池裝置，M極二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚁?、乙醇等，發(fā)生還原反應，故M極為陰極，N極為陽極。陰極反應：2CO2＋12H＋＋12e－=C2H5OH＋3H2O、2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O；陽極為水失電子生成氧氣和氫離子，故氫離子通過交換膜向左移動，為陽離子交換膜。A.M極為陰極，與外接電源的負極相連，A錯誤；B.由分析可知，為陽離子交換膜，B錯誤；C.陽極水失電子，氫離子向左遷移，水減少了，硫酸根離子濃度增大，C錯誤；D.由分析可知生成乙醇的電極反應為2CO2＋12H＋＋12e－=C2H5OH＋3H2O，D正確。]9．我國力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。某高校研究團隊提出，利用TiO2基催化劑光催化還原CO2轉(zhuǎn)化為甲醇，并利用產(chǎn)生的電能進一步電解制備新型高效凈水劑Na2FeO4，其原理如圖所示。下列說法正確的是()A．電極c為負極，發(fā)生還原反應B．電極d的電極反應式為2H2O＋4e－=O2↑＋4H＋C．Fe電極的電勢高于Cu電極的電勢D．離子交換膜n、m分別為陰、陽離子交換膜C[A.電極c上CO2轉(zhuǎn)化為甲醇其中C元素化合價降低，c為正極，A錯誤；B.電極d上水轉(zhuǎn)化為氧氣，O元素化合價升高，則d為負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，B錯誤；C.與電源負極相連的是電解池的陰極，則Cu為陰極，F(xiàn)e為陽極，則Fe電極的電勢高于Cu電極的電勢，C正確；D.Fe電極區(qū)發(fā)生的電極反應為Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H2O，中間室的OH－會通過離子交換膜m移向右室來平衡電荷，則m為陰離子交換膜，Cu電極區(qū)發(fā)生的電極反應為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，OH－濃度增大，中間室Na＋會通過離子交換膜n移向左室來平衡電荷，則n為陽離子交換膜，D錯誤。]10．(2022·廣東汕頭二模)研究微生物燃料電池不僅可以獲得高效能源，還能對工業(yè)污水等進行處理。利用微生物燃料電池處理含硫廢水并電解制備KIO3的原理如圖所示，下列說法正確的是()A．光照強度大小不影響KIO3的制備速率B．右側(cè)電池中K＋通過陽離子交換膜從P極移向Q極C．電極N處發(fā)生電極反應：S－6e－＋4H2O=SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋8H＋D．不考慮損耗，電路中每消耗1molO2，理論上Q極可制得342.4gKIO3C[A.光照強度大小影響單位時間內(nèi)生成氧氣的量，即影響電流強度，會影響KIO3的制備速率，故A錯誤；B.鉑電極P為陰極，鉑電極Q為陽極，陰極生成氫氧根離子，而陽極生成的IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))比消耗的OH－少，溶液中K＋通過陽離子交換膜從Q極移向P極，故B錯誤；C.N極為負極，硫氧化菌將FeSx氧化為S，硫再放電生成SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，負極電極反應式為S－6e－＋4H2O=SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋8H＋，故C正確；D.不考慮損耗，電路中每消耗1molO2，轉(zhuǎn)移電子為4mol，陽極反應式為I2＋12OH－－10e－=2IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋6H2O，可知生成KIO3為4mol×eq\f(1,5)＝0.8mol，理論上Q極可制得KIO3的質(zhì)量為0.8mol×214g/mol＝171.2g，故D錯誤。]11．電化學方法是化工生產(chǎn)及生活中常用的一種方法?；卮鹣铝袉栴}：(1)二氧化氯(ClO2)為一種黃綠色氣體，是國際上公認的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝如圖所示：①圖中用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2。產(chǎn)生ClO2的電極應連接電源的(填“正極”或“負極”)，對應的電極反應式為。②a極區(qū)pH(填“增大”“減小”或“不變”)。③圖中應使用(填“陰”或“陽”)離子交換膜。(2)電解K2MnO4溶液可制備KMnO4。工業(yè)上，通常以軟錳礦(主要成分是MnO2)與KOH的混合物在鐵坩堝(熔融池)中混合均勻，小火加熱至熔融，即可得到綠色的K2MnO4，其化學方程式為。用鎳片作陽極(鎳不參與反應)，鐵板為陰極，電解K2MnO4溶液可制備KMnO4。上述過程用流程圖表示如下：則D的化學式為；陽極的電極反應式為；陽離子遷移方向是。(3)電解硝酸工業(yè)的尾氣NO可制備NH4NO3，其工作原理如圖所示：①陰極的電極反應式為。②將電解生成的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，則通入的NH3與實際參加反應的NO的物質(zhì)的量之比至少為。解析：(1)①根據(jù)題意可知，Cl－放電生成ClO2的電極為陽極，接電源的正極。根據(jù)元素守恒，有水參加反應，同時生成H＋，電極反應式為Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋；②a極區(qū)為陰極區(qū)，電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陰極區(qū)OH－濃度增大，溶液的pH增大；③根據(jù)溶液中電荷守恒的規(guī)律，圖中應使用陽離子交換膜。(2)軟錳礦(主要成分是MnO2)與KOH小火加熱至熔融，得到K2MnO4，Mn元素化合價由＋4價升為＋6價，則空氣中的O2作氧化劑，化學方程式為2MnO2＋4KOH＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2K2MnO4＋2H2O；電解錳酸鉀溶液時，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，K＋通過陽離子交換膜由左側(cè)向右側(cè)遷移，所以D是氫氧化鉀溶液，陽極上MnOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))失電子生成MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))，電極反應式為MnOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－e－=MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))。(3)①由題圖可知，NO在陰極上得電子生成NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，電極反應式為NO＋5e－＋6H＋=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋H2O。②NO在陽極上失電子生成NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，電極反應式為NO－3e－＋2H2O=NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋4H＋，電解總反應式為8NO＋7H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))3NH4NO3＋2HNO3，故當實際參加反應的NO為8mol時，要將電解生成的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，還應通入2molNH3，則n(NH3)∶n(NO)＝2mol∶8mol＝1∶4。答案：(1)①正極Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋②增大③陽(2)2MnO2＋4KOH＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2K2MnO4＋2H2OKOHMnOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))－e－=MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))K＋通過陽離子交換膜由左側(cè)向右側(cè)遷移(3)①NO＋5e－＋6H＋=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋H2O②1∶412．(2022·北京模擬預測)回答下