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专题微练11　电解原理及应用
　
1.我国学者首次开发出一种耦合H2O2生成和废弃PET高值化反应过程的电化学合成系统,装置如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.溶液中OH-移向电极B
B.电极B的电势高于电极A的电势
C.理论上消耗3 mol O2,电极B消耗乙二醇124 g
D.阳极区发生的反应为HOCH2CH2OH-6e-+8OH-2HCOO-+6H2O
2.工业上在600 ℃时电解含40% NaCl和60% CaCl2的混合电解液制取金属钠的电解槽如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.使用混合电解液是为了降低NaCl熔点
B.网状隔膜用于防止生成的Cl2和Na相互反应
C.理论上,每转移1 mol e-,生成1 mol Cl2
D.若用串联的铅酸电池组电解NaCl制取Na,则PbO2极接石墨极
3.(2024·河北名校联考)汞阴极法电解饱和食盐水制取NaOH的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.电解室中可使用铜棒做阳极
B.电解室中汞阴极的反应为Na++e-Na
C.解汞室中的反应为吸热反应
D.两室联合生产的总反应为2NaCl2Na+Cl2↑
4.(2024·湖南九校二模)高锰酸钾是一种常用的强氧化剂,在临床医学上可以用作消毒剂,可以杀菌止痛。如图是电化学法制备高锰酸钾的装置图。下列说法正确的是(　　)
A.中间的离子交换膜是阴离子交换膜
B.每转移1 mol电子,Y极放出112 mL气体
C.X极的电极反应式为+e-
D.当转移2 mol电子时,氧化产物与还原产物的物质的量比为2∶1
5.我国科学家设计的间接电化学氧化法可同时去除烟气中的SO2和NO2,原理如图。下列说法正确的是(　　)
A.H+通过质子交换膜向m电极移动
B.NO2发生的反应:NO2+Ce4++H2O+Ce3++2H+
C.n电极的电极反应式:H2O+2e-H2↑+2OH-
D.若产生22.4 L H2(标准状况下),则气—液吸收柱中处理了64 g SO2
6.(2024·武汉二模)钙介导下电化学合成氨的原理如图所示,已知钙元素的转化途径为Ca2+→Ca→CaxNyHz→Ca2+。
下列说法正确的是(　　)
A.阴极区的反应式为H2-2e-+2C2H5O-2C2H5OH
B.理论上每产生17 g NH3消耗3 mol C2H5OH
C.钙离子在该合成氨过程中的作用是活化N2
D.电解质溶液可换为含有少量乙醇的水溶液
7.(2024·T8联考)科学家开发了一种在纳米尖端上溴自由基介导的无膜电合成环氧氯丙烷的方法,装置如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.M极与电源的正极连接
B.阴极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑
C.一段时间后,n(Br-)不断减少
D.合成总反应为+H2O+H2↑
8.(2024·沧衡八校二模)利用电解原理可以实现环氧化合物的选择性电氢化。下列说法正确的是(　　)
A.a电极与电源负极连接
B.4.48 L H2参与反应时有0.4 mol H+向b极迁移
C.一段时间后,a极区电解质溶液的pH升高
D.b极反应式为+2e-+2H+
9.(2024·湖南高中联盟适应性考试)以甲苯为原料通过间接氧化法可制得苯甲醛、苯甲酸等物质,反应原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.阳极的电极反应式为2Cr3+-6e-+7H2OCr2+14H+
B.电解结束后,阴极区溶液的pH保持不变
C.酸性Cr2溶液将甲苯氧化为苯甲醛的离子方程式为2Cr2+16H++33+4Cr3++11H2O
D.甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离
10.(2024·石家庄质检)电有机合成是一种应用广泛的新型有机合成方法。某种3 氯 4 氨基苯酚的电有机合成装置如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.b与外接电源的正极相连
B.Pb电极的电极反应式: Pb-2e-Pb2+
C.电解一段时间后,阴、阳两极室中电解质溶液的质量均增大
D.理论上每生成1 mol ,电路中转移4 mol e-
11.某电化学锂富集装置如图,工作步骤如下:Ⅰ.向MnO2所在腔室通入海水,启动电源乙,使海水中Li+进入MnO2结构形成LixMn2O4;Ⅱ.关闭电源乙和海水通道,启动电源甲,同时向电极a上通入O2。下列说法错误的是(　　)
A.电极b与电源乙的正极相连
B.步骤Ⅰ时,腔室2中的Na+进入MnO2所在腔室
C.步骤Ⅱ时,阳极的电极反应式为LixMn2O4-xe-xLi++2MnO2
D.在电极a上每消耗5.6 L O2(标准状况下),腔室1质量增加7 g
12.(2024·太原一模)我国科学家通过电化学耦合丙酮酸和硝酸钾,在PdCu纳米珠线(PdCuNBWs)的催化作用下合成了丙氨酸,其工作原理示意图如下。下列说法错误的是(　　)
A.X极上发生氧化反应,与电源的正极相连
B.阴极反应:++11H++10e-+4H2O
C.该工艺可将污水中的硝酸盐转化为氨基酸,实现变废为宝
D.该离子交换膜为阴离子交换膜
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案
专题微练11　电解原理及应用
1.C　解析　电极A中氧气转化双氧水,发生得到电子的还原反应,电极A是阴极,电极B是阳极,所以溶液中OH-移向阳极即电极B,A项正确;电极A是阴极,电极B是阳极,所以电极B的电势高于电极A的电势,B项正确;阳极电极反应式为HOCH2CH2OH-6e-+8OH-2HCOO-+6H2O,理论上消耗3 mol O2,此时转移6 mol电子,则电极B消耗乙二醇的物质的量是1 mol,质量是62 g,C项错误;阳极发生的反应为HOCH2CH2OH-6e-+8OH-2HCOO-+6H2O,D项正确。
2.C　解析　CaCl2和NaCl混合可降低NaCl的熔点,A项正确;网状隔膜用于隔离阳极产物与阴极产物,防止Cl2与Na发生反应,B项正确;阳极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,故转移1 mol e-,理论上生成0.5 mol Cl2,C项错误;PbO2作为铅酸电池的正极,应与石墨阳极连接,D项正确。
3.B　解析　电解室中若使用铜棒作阳极,则发生反应Cu-2e-Cu2+,因此不可使用铜棒作阳极,A项错误;电解室中汞阴极的反应为Na++e-Na,B项正确;解汞室中的钠与水的反应为放热反应,C项错误;电解室内总反应为2NaCl2Na+Cl2↑,解汞室反应为2Na+2H2O2NaOH+H2↑,两室联合生产的总反应为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,D项错误。
4.D　解析　由根据装置图可知,X极由K2MnO4制备KMnO4,发生氧化反应,故电极X为阳极,则电极Y为阴极,阴极发生还原反应2H2O+2e-2OH-+H2↑,则K+向Y极移动,故离子交换膜为阳离子交换膜,A项错误; 气体的体积与温度和压强有关,未注明温度和压强条件,B项错误;X为阳极,发生氧化反应,K2MnO4被氧化为KMnO4,电极反应式为-e-Mn,C项错误;X极由K2MnO4生成KMnO4,每生成1 mol KMnO4转移1 mol电子,Y极发生还原反应2H2O+2e-2OH-+H2↑,每生成1 mol H2转移2 mol电子,故转移相等物质的量的电子时,氧化产物与还原产物的物质的量的比值为2∶1,D项正确。
5.B　解析　m为阳极,H+通过质子交换膜向阴极(电极n)移动,A项错误;NO2被Ce4+氧化为,离子方程式为NO2+Ce4++H2O+Ce3++2H+,B项正确;n为阴极,电极反应式为2H++2e-H2↑,C项错误;n极电极反应式为2H++2e-H2↑,若产生22.4 L H2(标准状况下),转移电子数为2 mol,SO2被Ce4+氧化为,反应的离子方程式为SO2+2Ce4++2H2OS+2Ce3++4H+,当转移2 mol电子时,消耗1 mol SO2,质量为64 g,但实际上SO2、NO2同时与Ce4+反应,因此处理的SO2小于64 g,D项错误。
6.C　解析　与直流电源正极相连的左侧电极为电解池的阳极,氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子,氢离子与C2H5O-结合生成乙醇,反应式为H2-2e-+2C2H5O-2C2H5OH,A项错误;电解总反应为钙离子和乙醇催化作用下氮气和氢气电解生成氨气,则阴极区生成氨气时,催化剂乙醇的量没有变化,B项错误;电解总反应为钙离子和乙醇催化作用下氮气和氢气电解生成氨气,则钙离子的作用是活化氮气,C项正确;钙能与水反应生成氢氧化钙和氢气,所以电解质溶液不能换为含有少量乙醇的水溶液,D项错误。
7.C　解析　阴离子氢氧根离子移向阳极,则M为阳极,与正极相连,A项正确;阴极上水电离出的阳离子H+得到电子,2H2O+2e-2OH-+H2↑,B项正确;阳极反应中溴离子相当于催化剂,一段时间后,溴离子数目基本保持不变,C项错误;观察图示可知,反应物为3 氯丙烯、水,产物为H2、环氧氯丙烷,D项正确。
8.D　解析　a电极上H2失去电子变为H+,为阳极,与电源正极连接,A项错误;没有指定“标准状况”,不能计算H2的物质的量,B项错误;a极反应式为H2-2e-2H+,生成的H+通过质子交换膜转移至b极区,a极区电解质溶液pH不变,C项错误;b极为阴极,环氧化合物发生还原反应,电极反应式为+2e-+2H+,D项正确。
9.D　解析　由图可知,左侧Pt电极为阳极,右侧Pt电极为阴极,阳极的电极反应式为2Cr3+-6e-+7H2OCr2+14H+,A项正确;阴极的电极反应式为2H++2e-H2↑,阴极区每消耗2 mol H+,同时就有2 mol H+从阳极区通过质子交换膜进入阴极区,阴极区溶液的c(H+)保持不变,故电解结束后,阴极区溶液的pH保持不变,B项正确;酸性Cr2溶液将甲苯氧化为苯甲醛,还原产物为Cr3+,离子方程式为2Cr2+16H++33+4Cr3++11H2O,C项正确;甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物是互溶的液体,不可以通过分液的方法分离,D项错误。
10.D　解析　b是阴极,b与外接电源的负极相连,A项错误;a是阳极,Pb电极的电极反应式为 Pb-2e-+PbSO4,B项错误;转移2 mol电子,阳极室有1 mol 转化为PbSO4沉淀,同时有2 mol H+移入阴极室,电解一段时间后,阳极室中电解质溶液的质量减小,C项错误;阴极发生反应+4e-+4H++H2O,理论上每生成1 mol ,电路中转移4 mol e-,D项正确。
11.D　解析　启动电源乙,使海水中Li+进入MnO2结构形成LixMn2O4,MnO2中锰元素的化合价降低,作阴极,与电源乙的负极相连,电极反应式为2MnO2+xLi++xe-LixMn2O4;电极b作阳极,连接电源乙的正极,A项正确;步骤Ⅰ时,MnO2中锰元素的化合价降低,作阴极,腔室2中的Na+向阴极移动,进入MnO2所在腔室,B项正确;步骤Ⅱ时,阳极的LixMn2O4失去电子变为Li+和MnO2,电极反应式为LixMn2O4-xe-xLi++2MnO2,C项正确;电极a为阴极,电极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-,每消耗5.6 L O2(标准状况下)即0.25 mol O2,转移电子数为1 mol,即有1 mol Li+进入腔室1,腔室1增重0.25 mol×32 g·mol-1+1 mol×7 g·mol-1=15 g,D项错误。
12.D　解析　X电极上H2O生成氧气发生氧化反应,为阳极,与外接电源正极相连,A项正确;阴极发生还原反应,电极反应式为++11H++10e-+4H2O,B项正确;该工艺可将污水中的硝酸盐转化为氨基酸,实现变废为宝,C项正确;该离子交换膜为阳离子交换膜,H+可以通过,D项错误。(共30张PPT)
专题微练11　电解原理及应用
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1.我国学者首次开发出一种耦合
H2O2生成和废弃PET高值化反应
过程的电化学合成系统，装置如
图所示，下列说法错误的是(　　)
A.溶液中OH-移向电极B
B.电极B的电势高于电极A的电势
C.理论上消耗3 mol O2，电极B消耗乙二醇124 g
D.阳极区发生的反应为HOCH2CH2OH-6e-+8OH-===2HCOO-+6H2O
电极A中氧气转化双氧水，发生得到电子的还原反应，电极A是阴极,电极B是阳极，所以溶液中OH-移向阳极即电极B，A项正确；电极A是阴极，电极B是阳极，所以电极B的电势高于电极A的电势，B项正确；阳极电极反应式为HOCH2CH2OH-6e-+8OH-===
2HCOO-+6H2O，理论上消耗3 mol O2，此时转移6 mol电子，则电极B消耗乙二醇的物质的量是1 mol,质量是62 g,C项错误;阳极发生的反应为HOCH2CH2OH-6e-+8OH-===2HCOO-+6H2O,D项正确。
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2.工业上在600 ℃时电解含40%
NaCl和60% CaCl2的混合电解液
制取金属钠的电解槽如图所示，
下列说法错误的是(　　)
A.使用混合电解液是为了降低NaCl
熔点
B.网状隔膜用于防止生成的Cl2和Na相互反应
C.理论上，每转移1 mol e-，生成1 mol Cl2
D.若用串联的铅酸电池组电解NaCl制取Na，则PbO2极接石墨极
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CaCl2和NaCl混合可降低NaCl的熔点，A项正确；网状隔膜用于隔离阳极产物与阴极产物，防止Cl2与Na发生反应，B项正确；阳极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑，故转移1 mol e-，理论上生成0.5 mol Cl2,C项错误；PbO2作为铅酸电池的正极，应与石墨阳极连接，D项正确。
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4.(2024·湖南九校二模)高锰酸钾是一种常用的强氧化剂，在临床医学上可以用作消毒剂，可以杀菌止痛。如图是电化学法制备高锰酸钾的装置图。下列说法正确的是(　　)
A.中间的离子交换膜是阴离子交换膜
B.每转移1 mol电子，Y极放出112 mL气体
C.X极的电极反应式为+e-===
D.当转移2 mol电子时，氧化产物与还原产物的物质的量比为2∶1
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由根据装置图可知，X极由K2MnO4制备KMnO4，发生氧化反应，故电极X为阳极，则电极Y为阴极，阴极发生还原反应2H2O+2e-===2OH-+H2↑，则K+向Y极移动,故离子交换膜为阳离子交换膜,A项错误； 气体的体积与温度和压强有关,未注明温度和压强条件，B项错误；X为阳极，发生氧化反应，K2MnO4被氧化为KMnO4，电极反应式为-e-===Mn，C项错误；X极由K2MnO4生成KMnO4，每生成1 mol KMnO4转移1 mol电子，Y极发生还原反应
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2H2O+2e-===2OH-+H2↑，每生成1 mol H2转移2 mol电子，故转移相等物质的量的电子时，氧化产物与还原产物的物质的量的比值为2∶1，D项正确。
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5.我国科学家设计的间接电化学氧
化法可同时去除烟气中的SO2和
NO2，原理如图。下列说法正确的
是(　　)
A.H+通过质子交换膜向m电极移动
B.NO2发生的反应：NO2+Ce4++H2O===+Ce3++2H+
C.n电极的电极反应式：H2O+2e-===H2↑+2OH-
D.若产生22.4 L H2(标准状况下)，则气—液吸收柱中处理了64 g SO2
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m为阳极，H+通过质子交换膜向阴极(电极n)移动，A项错误；NO2被Ce4+氧化为，离子方程式为NO2+Ce4++H2O===+Ce3++
2H+，B项正确；n为阴极，电极反应式为2H++2e-===H2↑，C项错误；n极电极反应式为2H++2e-===H2↑，若产生22.4 L H2(标准状况下)，转移电子数为2 mol，SO2被Ce4+氧化为，反应的离子方程式为SO2+2Ce4++2H2O===S+2Ce3++4H+,当转移2 mol电子时,消耗1 mol SO2，质量为64 g，但实际上SO2、NO2同时与Ce4+反应,因此处理的SO2小于64 g，D项错误。
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6.(2024·武汉二模)钙介导下电化
学合成氨的原理如图所示，已知
钙元素的转化途径为Ca2+→Ca→
CaxNyHz→Ca2+。
下列说法正确的是(　　)
A.阴极区的反应式为H2-2e-+2C2H5O-===2C2H5OH
B.理论上每产生17 g NH3消耗3 mol C2H5OH
C.钙离子在该合成氨过程中的作用是活化N2
D.电解质溶液可换为含有少量乙醇的水溶液
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与直流电源正极相连的左侧电极为电解池的阳极，氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子，氢离子与C2H5O-结合生成乙醇,反应式为H2-2e-+2C2H5O-===2C2H5OH，A项错误；电解总反应为钙离子和乙醇催化作用下氮气和氢气电解生成氨气，则阴极区生成氨气时，催化剂乙醇的量没有变化，B项错误；电解总反应为钙离子和乙醇催化作用下氮气和氢气电解生成氨气，则钙离子的作用是活化氮气，C项正确；钙能与水反应生成氢氧化钙和氢气,所以电解质溶液不能换为含有少量乙醇的水溶液，D项错误。
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阴离子氢氧根离子移向阳极，则M为阳极,与正极相连，A项正确;阴极上水电离出的阳离子H+得到电子，2H2O+2e-===2OH-+H2↑，B项正确；阳极反应中溴离子相当于催化剂，一段时间后，溴离子数目基本保持不变，C项错误；观察图示可知，反应物为3-氯丙烯、水，产物为H2、环氧氯丙烷，D项正确。
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9.(2024·湖南高中联盟适应性考试)以甲
苯为原料通过间接氧化法可制得苯甲醛、
苯甲酸等物质，反应原理如图所示。下
列说法错误的是(　　)
A.阳极的电极反应式为2Cr3+-6e-+7H2O
===Cr2+14H+
B.电解结束后，阴极区溶液的pH保持不变
C.酸性Cr2溶液将甲苯氧化为苯甲醛的离子方程式为
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由图可知，左侧Pt电极为阳极，右侧Pt电极为阴极，阳极的电极反应式为2Cr3+-6e-+7H2O===Cr2+14H+，A项正确；阴极的电极反应式为2H++2e-===H2↑，阴极区每消耗2 mol H+，同时就有2 mol H+
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10.(2024·石家庄质检)电有机合成是一种应用广泛的新型有机合成方法。某种3-氯-4-氨基苯酚的电有机合成装置如图所示，下列说法正确的是(　　)
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b是阴极，b与外接电源的负极相连，A项错误；a是阳极，Pb电极
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11.某电化学锂富集装置如图，工作步骤如下：Ⅰ.向MnO2所在腔室通入海水，启动电源乙，使海水中Li+进入MnO2结构形成LixMn2O4；Ⅱ.关闭电源乙和海水通道，启动电源甲，同时向电极a上通入O2。下列说法错误的是(　　)
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A.电极b与电源乙的正极相连
B.步骤Ⅰ时，腔室2中的Na+进入MnO2所在腔室
C.步骤Ⅱ时，阳极的电极反应式为LixMn2O4-xe-===xLi++2MnO2
D.在电极a上每消耗5.6 L O2(标准状况下)，腔室1质量增加7 g
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启动电源乙，使海水中Li+进入MnO2结构形成LixMn2O4，MnO2中锰元素的化合价降低，作阴极，与电源乙的负极相连，电极反应式为2MnO2+xLi++xe-===LixMn2O4；电极b作阳极，连接电源乙的
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正极，A项正确；步骤Ⅰ时，MnO2中锰元素的化合价降低，作阴极，腔室2中的Na+向阴极移动，进入MnO2所在腔室，B项正确；步骤Ⅱ时，阳极的LixMn2O4失去电子变为Li+和MnO2，电极反应式为LixMn2O4-xe-===xLi++2MnO2，C项正确；电极a为阴极，电极反应式为2H2O+O2+4e-===4OH-，每消耗5.6 L O2(标准状况下)即0.25 mol O2，转移电子数为1 mol，即有1 mol Li+进入腔室1，腔室1增重0.25 mol×32 g·mol-1+1 mol×7 g·mol-1=15 g，D项错误。
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12.(2024·太原一模)我国科学家通过电化学耦合丙酮酸和硝酸钾，在PdCu纳米珠线(PdCuNBWs)的催化作用下合成了丙氨酸，其工作原理示意图如下。下列说法错误的是(　　)
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