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课时3　电解池的工作原理及应用
1 下列化工生产原理错误的是(　　)
①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠　②将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁　③用电解法冶炼铝时，原料可选用氯化铝　④湿法炼铜是用锌和硫酸铜溶液反应置换出铜
A. ②③　　 B. ①③
C. ①②③　　 D. ②③④
2 在日常生活中，很多物品都离不开电镀，现将一块铜牌镀上一层银，装置如图所示，下列说法正确的是(　　)
A. 银片与电源的正极相连
B. 电镀一段时间后，AgNO3溶液的浓度会变小
C. 阴极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2+
D. 反应一段时间后，将电源反接，铜牌可以恢复到原来的状态
3 下图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法正确的是(　　)
A. 从E口逸出的气体是Cl2
B. 每生成22.4 L Cl2，同时产生2 mol NaOH
C. 从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
D. 依次用Na2CO3、NaOH、BaCl2、盐酸等试剂除去粗盐水中Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等离子
4 [2024南通启东期中]电解原理具有广泛的应用。下列装置不正确的是(　　)
甲 乙 丙　 丁
A. 用装置甲制取Cl2和NaOH溶液
B. 用装置乙在金属制品表面镀银
C. 用装置丙电解精炼粗铜
D. 用装置丁制取Na
5 [2024苏州期末]电解法制备H2O2的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 该装置工作时将化学能转化为电能
B. 电极b与电源负极相连接
C. 电解时a极电极反应式：O2＋2e－＋2H＋===H2O2
D. 电解生成2 mol H2O2时，理论上有4 mol H＋从a极室通过质子交换膜进入b极室
6 [2024徐州期末]我国科研工作者提出“铁铜(FeCu)双原子催化硝酸盐法”制氨，装置如题图所示。下列叙述正确的是(　　)
A. 直流电源的b极为负极
B. FeCu极的电极反应为NO＋6H2O＋8e－===NH3↑＋9OH－
C. 电解一段时间后，阳极区溶液pH不变
D. 每生成4.48 L O2，有0.4 mol SO向FeCu极迁移
7 [2024南通海安期末]用纳米Fe2O3作催化剂，常压下电化学合成氨的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 镍合金连接外接电源的负极
B. K＋从镍合金向Pt片运动
C. 镍合金上电极反应式为N2－6e－＋6H2O===2NH3＋6OH－
D. 反应中，每生成9.6 g O2同时得到 8.96 L NH3
8 病毒对消毒剂敏感，75%酒精、双氧水等均可灭活病毒。现有一种直接通过电化学合成H2O2的方法，装置如图。下列叙述错误的是(　　)
A. 该装置的工作原理是将化学能转化成电能
B. b极发生的电极反应为O2＋H2O＋2e－===HO＋OH－
C. 电池工作时，内部发生反应：HO＋OH－＋2H＋===H2O2＋H2O
D. 电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)
9 如下图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列说法正确的是(　　)
A. 甲池中负极上发生的反应为N2H4－4e－===N2＋4H＋
B. 乙池中石墨电极上发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
C. 甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小
D. 甲池中每消耗0.1 mol N2H4，乙池电极上则会析出6.4 g 固体
10 [2025南通期中]一种采用电解和催化相结合的循环方式实现高效制H2和O2的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 加入Y的目的是补充H2O
B. 电极a连接电源正极
C. 电极b表面发生的电极反应式为Br－－6e－＋3O2-===BrO
D. 催化阶段Z与Br－的物质的量之比为 2∶3
11 [2024扬州期末]利用电解技术回收利用废气中的CO2和SO2，原理示意图如图所示，下列说法正确的是(　　)
A. 装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
B. 装置b中左侧为电解池的阴极区
C. 装置b中右侧每消耗2.24 L CO2，电子转移的数目是0.2×6.02×1023
D. 装置b中的总反应为SO＋CO2＋H2OHCOOH＋SO
12 降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。
(1) 我国利用氯碱厂生产的H2作为电池燃料，再将电池应用于氯碱工业，原理如图，a、b、c、d均为石墨电极。
甲　　　　　　　　　乙
①a极为________(填“正”或“负”)极，c 极为________(填“阴”或“阳”)极。
②乙装置中电解饱和NaCl溶液的化学方程式为_________________________
______________________________；反应一段时间后，d极产生1 mol气体时，乙装置中转移电子________mol。
③下列说法正确的是________(填字母，下同)。
A. 甲装置可实现化学能向电能的转化
B. 甲装置中Na＋透过阳离子交换膜向a极移动
C. 乙装置中c极一侧流出的是浓盐水
④结合电极反应式解释d极区产生NaOH的原因：_______________________
______________________________________________________________________。
⑤实际生产中，阳离子交换膜的损伤会造成OH－迁移至阳极区，从而在电解池阳极能检测到O2，产生O2的电极反应式为________________________________；下列生产措施有利于提高Cl2产量、降低阳极O2含量的是________。
A. 使用Cl－浓度低的食盐水为原料
B. 定期检查并更换阳离子交换膜
C. 停产一段时间后，继续生产
(2) 降低氯碱工业能耗的另一种技术是“氧阴极技术”。通过向阴极区通入O2，避免水电离的H＋直接得电子生成H2，降低了电解电压，电耗明显减少。“氧阴极技术”的阴极反应为________________________________________________。
13 某课外活动小组用如图所示装置进行实验，试回答下列问题。
(1) 若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为____________________
_____________________________。
(2) 若开始时开关K与b极连接，则B极的电极反应式为__________________，总反应的离子方程式为_____________________________________。
(3) 若开始时开关K与b连接，下列说法正确的是________(填字母)。
A. 溶液中Na＋向A极移动
B. 从A极处逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝
C. 反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质溶液的浓度
D. 若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子
(4) 该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用惰性电极及如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应式为____________________________________。
②制得的氢氧化钾溶液从出口________(填字母)导出。
14 (1) [2025宿迁期中]电催化CO2合成尿素。向KNO3溶液中通CO2至饱和，在电极上生成CO(NH2)2原理如图所示。
①电极b是电解池________极。
②生成CO(NH2)2的电极反应式是_____________________________________。
(2) [2024连云港期末]工业上可用电解磷铁渣(主要含FeP等)制备FePO4，电解原理如图所示。
①a为直流电源的________极。
②生成FePO4的电极反应式为________________________________________。
(3) [2024苏州期中]电解法合成氨反应装置如图所示：
①写出a极电极反应式：_____________________________________________。
②电解装置中质子交换膜的作用为____________________________________
______________________________________________________________________。
③若b极产生的O2在一定条件下的体积为336 L，a极中通入相同条件下N2的总体积为672 L，则N2的转化率为________%(保留两位有效数字)。
(4) [2025南通期中]采用电解法将CO2转化为HCOO－的工作原理如图所示。
①阳极表面发生的电极反应式为______________________________________。
②若有1 mol H＋通过质子交换膜，则两极产生的HCOOH和HCOO－的物质的量之和为________mol。
(5) [2024南京江宁期末]CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，原理如图所示。
①a为电源的________(填“正”或“负”)极。
②电极A的反应式为________________________________________________，电极B生成乙烯和水的反应式为__________________________________________
______________________________________________________________________。
③若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗CH4和CO2的体积比为________。
课时3　电解池的工作原理及应用
1. D　钠是活泼金属，可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠，①正确；将钠加入氯化镁溶液中，钠先和水反应生成NaOH，氯化镁会和NaOH发生复分解反应，所以得不到镁单质，应采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，②错误；氯化铝熔融状态下不导电，故不能用电解熔融氯化铝的方法得到铝，③错误；湿法炼铜是用铁和硫酸铜溶液反应置换出铜，④错误。故选D。
2. A　银片与电源的正极相连，A正确；电镀过程中AgNO3溶液的浓度不变，B错误；铜作阴极，阴极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，C错误；Cu的活泼性比Ag强，将电源反接，铜牌作阳极，发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2+，故铜牌不能恢复到原来的状态，D错误。
3. C　右边是阴极区，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以从E口逸出的气体是H2，A错误；没有指明温度和压强，无法计算生成22.4 L Cl2的物质的量，B错误；为增强导电性，可从B口加入NaOH(增强导电性)的水溶液，C正确；粗盐提纯所加试剂的顺序中Na2CO3必须在BaCl2的后面，D错误。
4. A　电解饱和NaCl溶液，饱和NaCl溶液应从阳极进入，Cl2在阳极产生，且应选用阳离子交换膜，A错误；在金属制品表面镀银，Ag作阳极，与电源正极相连，金属制品作阴极，与电源负极相连，B正确；粗铜精炼时，粗铜作阳极，与电源正极相连，精铜作阴极，与电源负极相连，C正确；制取金属Na，用惰性电极电解熔融的NaCl，D正确。
5. C　该装置为电解池，工作时将电能转化为化学能，A错误；电极b上水转化为O2，发生氧化反应，作阳极，与电源正极相连，B错误；电解生成 2 mol H2O2时，理论上有4 mol H＋从b极室通过质子交换膜进入a极室，D错误。
6. B　由图可知，铁铜电极上NO被还原生成NH3，故铁铜电极为阴极，直流电源的b极为正极，阴极反应式为NO＋6H2O＋8e－===NH3↑＋9OH－，A错误，B正确；石墨电极反应式为4H2O－8e－===2O2↑＋8H＋，每转移8 mol电子，阴极上产生的8 mol OH－透过阴离子交换膜转移至阳极区与阳极上产生的8 mol H＋反应生成水，阳极区原来的n(H＋)不变，但溶液中水的量增多，故酸性减弱，溶液pH增大，C错误；未指明是否为标准状况，故无法计算O2的物质的量，SO迁移的物质的量也无法计算，D错误。
7. A　由图可知，Pt电极上OH－失去电子发生氧化反应生成O2：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Pt为阳极，镍合金为阴极，阴极上N2得到电子发生还原反应生成NH3：N2＋6e－＋6H2O===2NH3＋6OH－，A正确，C错误；阳离子向阴极移动，B错误；没有指明是在标准状况下，不确定生成的NH3的体积，D错误。
8. A　该装置是电解池，将电能转化为化学能，A错误；b电极为阴极，O2得电子生成HO，电极反应式为O2＋H2O＋2e－===HO＋OH－，B正确；装置中阴极生成HO、OH－，阳极生成H＋，所以电池工作时，内部生成的HO、OH－与H＋反应生成H2O2和H2O，C正确；b电极为阴极，电极反应式为O2＋H2O＋2e－===HO＋OH－，电路中通过2 mol电子，消耗1 mol O2，标准状况下的体积为22.4 L，D正确。
9. B　分析题图知，甲是燃料电池，乙是电解池，甲池中电解质溶液为氢氧化钾溶液，则负极不可能生成H＋，应该是N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，A错误。乙池中石墨电极是阳极，发生氧化反应，B正确。根据甲池总反应式知反应中生成了水，则氢氧化钾溶液的浓度变小，pH减小；乙池中阴极析出铜，阳极OH－放电，乙池的溶液pH减小，C错误。根据各个电极通过的电量相等知N2H4～2Cu，则甲池中消耗0.1 mol N2H4时，乙池电极上会析出12.8 g铜，D错误。
10. A　由图可知，b极溴元素化合价升高，失电子发生氧化反应，b极为阳极，电极反应式为Br－－6e－＋3H2O=== BrO＋6H＋，消耗水，Y为水，A正确；a极为阴极，接电源负极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，X为H2，B错误；O2-不能在水溶液中存在，C错误；循环阶段BrO被还原为Br－，同时生成O2，Z为O2，生成 1 mol O2转移 4 mol 电子，消耗1 mol BrO 转移6 mol电子，生成O2与Br－的物质的量之比为6∶4＝3∶2，D错误。
11. D　NaHCO3溶液能和SO2反应但不能和CO2反应， NaHCO3溶液不能吸收CO2，A错误；电解池中，左侧电极上SO失电子生成SO，该电极上失电子发生氧化反应，为阳极区，B错误；气体状态未知，无法计算转移电子的数目，C错误。
12. (1) ①负　阳　②2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　2　③A　④2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Na＋从c极区透过阳离子交换膜进入d极区，与OH－结合生成NaOH
⑤4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　B
(2) O2＋4e－＋2H2O===4OH－
13. (1) Fe－2e－===Fe2+
(2) 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(3) B
(4) ①2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　②D
14. (1) ①阳　②CO2＋2NO＋18H＋＋16e－===CO(NH2)2＋7H2O
(2) ①正　②FeP－8e－＋4H2O===FePO4＋8H＋
(3) ①N2＋6e－＋6H＋===2NH3　②为质子的迁移和输送提供通道，并且阻碍阴、阳两极产物接触　③33
(4) ①CH3OH＋H2O－4e－===HCOOH＋4H＋　②0.75 mol
(5) ①负　②CO2＋2e－===CO＋O2-　2CH4＋2O2-－4e－===C2H4＋2H2O　④6∶5

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