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第四课时　电化学原理的综合应用
1.中国科学院功能纳米结构设计与组装重点实验室科研团队以“铆合”了纳米金属Ni催化剂的SrTiO3基陶瓷为电极，以固体氧化物为电解质，通过电解CO2制备CO，其原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.a接电源的负极
B.陶瓷电极A的电极反应式为CO2＋2e－CO＋O2－
C.该电解池工作时，固体电解质中O2－向电极B移动
D.可以用Fe作电极B，电极反应式为2O2－－4e－O2↑
2.用如图所示装置，可由乙二醛制备乙二酸，反应原理为＋2Cl2＋2H2O＋4HCl。
下列说法正确的是（　　）
A.该装置利用上述反应将化学能转化为电能
B.Pt1电极的反应为2H＋－2e－H2↑
C.盐酸除起增强溶液导电性的作用，还提供Cl－参与电极反应
D.理论上每得到0.1 mol乙二酸，将有0.2 mol H＋从右室迁移到左室
3.利用如图所示装置从海水中提取CO2（海水中无机碳主要以HC存在），有利于减少环境中温室气体的含量。下列说法正确的是（　　）
A.通电后，a室的pH增大
B.中间b室发生的反应：HC＋H＋CO2↑＋H2O，从而提取CO2
C.阴极反应为2H＋－2e－H2↑
D.当电路中通过1 mol电子时，会有22.4 L CO2气体产生
4.水产养殖户常用电解法净化鱼池中的水，其工作原理如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A.X极是电源的负极，发生氧化反应
B.工作过程中阴极区溶液的pH逐渐减小
C.当电路中转移10 mol e－时，Ⅱ极上产生22.4 L N2
D.Ⅰ极上的电极反应为C6H12O6－24e－＋6H2O6CO2↑＋24H＋
5.近年来，加“碘”食盐中添加较多的是碘酸钾（KIO3），碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极材料，以KI溶液为电解液，在一定条件下进行电解，反应的化学方程式为KI＋3H2OKIO3＋3H2↑。下列有关说法不正确的是（　　）
A.转移3 mol电子，理论上可制得107 g KIO3
B.电解时，石墨作阳极，不锈钢作阴极
C.阳极的电极反应为I－＋3H2O＋6e－I＋6H＋
D.电解过程中，电解液的pH几乎不变
6.用如图装置模拟人工肾脏的工作原理，电解生成的Cl2将尿素[CO（NH2）2]氧化成N2排出，则下列说法错误的是（　　）
A.电源的正极为b
B.尿素被氧化的化学方程式为CO（NH2）2＋3Cl2＋H2ON2＋CO2＋6HCl
C.电解结束后，阴极室溶液与电解前相比pH增大
D.阳极收集到4.48 L Cl2（标准状况）时，被氧化的尿素为4.0 g
7.利用反应6NO2＋8NH37N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B.为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜
C.电极A的反应式为2NH3－6e－N2＋6H＋
D.当有4.48 L NO2（标准状况）被处理时，转移电子的物质的量为0.8 mol
8.Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H＋浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.电解时只允许H＋通过离子交换膜
B.生成O2和H2的质量比为8∶1
C.电解一段时间后阴极区溶液OH－的浓度增大
D.CrO3的生成反应为Cr2＋2H＋2CrO3＋H2O
9.电有机合成反应温和高效，体系简单，环境友好。电解合成1，2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是（　　）
A.该装置工作时，NaCl溶液的浓度不断减小
B.液相反应中，C2H4 转变为1，2-二氯乙烷的同时，CuCl转变为CuCl2
C.该装置总反应为CH2CH2＋2H2O＋2NaClH2↑＋2NaOH＋ClCH2CH2Cl
D.离子交换膜X、Y分别为阴离子交换膜、阳离子交换膜
10.四室式电渗析法制备盐酸和NaOH溶液的装置如图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是（　　）
A.b、c分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜
B.通电后Ⅲ室中的Cl－透过c迁移至阳极区
C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ室中的溶液的pH均升高
D.电解反应为4NaCl＋6H2O4NaOH＋4HCl＋2H2↑＋O2↑
11.电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题：
（1）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为　　　　（填化学式）溶液，阳极电极反应式为　　　　　　　　，电解过程中Li＋向　　　　（填“A”或“B”）电极迁移。
（2）用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示（电极材料为石墨）。图中a极应连接电源的　　　　（填“正”或“负”）极，从C口流出的物质是　　　　，S放电的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
第四课时　电化学原理的综合应用
1.D　CO2转化为CO发生了还原反应，故陶瓷电极A为阴极，a应当与电源的负极相连，正确；阴极上的电极反应式为CO2＋2e－CO＋O2－，正确；该电解池工作时，固体电解质中O2－向阳极移动，电极B为阳极，所以O2－向电极B移动，正确；Fe为活泼金属，而电极B为阳极且该电极上应该生成O2，故不能用Fe作阳极，错误。
2.C　该装置是电解池，将电能转化为化学能，A错误；Pt1电极是阴极，电极反应为2H＋＋2e－H2↑，Pt2电极是阳极，电极反应为2Cl－－2e－Cl2↑，生成的Cl2氧化乙二醛，故每得到0.1 mol乙二酸，需0.2 mol Cl2，则电路中转移0.4 mol 电子，有0.4 mol H＋从右室迁移到左室，B、D错误。
3.B　a室为阳极，发生氧化反应，电极反应为2H2O－4e－4H＋＋O2↑，溶液的pH减小，A错误；氢离子通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：HC＋H＋CO2↑＋H2O，实现b室中提取CO2的目的，B正确；阴极发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，2H＋＋2e－H2↑，C错误；根据阳极反应2H2O－4e－4H＋＋O2↑可知，当电路中通过1 mol电子时，会有1 mol氢离子生成，进入b室，产生标准状况下22.4 L的CO2气体，本题没有给出气体所处的外界条件，无法计算出CO2气体的体积，D错误。
4.D　A项，X极连接的电极上，在微生物作用下，C6H12O6失去电子发生氧化反应生成CO2，为电解池的阳极，则X极是电源的正极，错误；B项，Ⅱ极为电解池的阴极，在微生物作用下，硝酸根离子在阴极上得到电子发生还原反应生成了氮气，电极反应为2N＋10e－＋12H＋N2↑＋6H2O，反应消耗H＋，阴极区溶液的pH逐渐增大，错误；C项，未明确是否为标准状况，无法计算Ⅱ极上产生N2的体积，错误；D项，Ⅰ极为电解池的阳极，在微生物作用下，C6H12O6在阳极上失去电子发生氧化反应生成CO2，电极反应为C6H12O6－24e－＋6H2O6CO2↑＋24H＋，正确。
5.C　根据反应的化学方程式：KI＋3H2OKIO3＋3H2↑可知，电解转移6 mol电子时，理论上可制得1 mol KIO3，即214 g，所以电解转移3 mol电子时，理论上可制得0.5 mol KIO3，即107 g KIO3，A正确；根据电池反应式知，阳极上碘离子放电生成碘酸根离子，则阳极应该为惰性电极石墨，阴极为铁（不锈钢），B正确；电解时，阴极上氢离子放电生成氢气，阳极上碘离子放电生成KIO3，电极反应为I－＋3H2O－6e－I＋6H＋，C错误；碘化钾和碘酸钾都是强酸强碱盐，其溶液都呈中性，电解过程中水参加反应，导致溶液浓度增大，但pH几乎不变，D正确。
6.C　阴极：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，阳极：2Cl－－2e－Cl2↑，根据题意知Cl2在右侧生成，将尿素氧化，则电源的正极为b，A项正确；尿素被Cl2氧化：3Cl2＋CO（NH2）2＋H2ON2＋CO2＋6HCl，B项正确；阴极电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，每转移2 mol电子，就会产生1 mol H2和2 mol OH－，这时就有2 mol H＋通过质子交换膜从阳极室移向阴极室，因此阴极室溶液的pH不会发生变化，C项错误；0.2 mol Cl2氧化CO（NH2）2的质量为×60 g·mol－1＝4.0 g，D项正确。
7.C　由反应6NO2＋8NH37N2＋12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则电极A为负极，电极B为正极，电流由正极经导线流向负极，A正确；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，B正确；电解质溶液呈碱性，则负极反应式为2NH3－6e－＋6OH－N2＋6H2O，C错误；当有4.48 L即0.2 mol NO2（标准状况）被处理时，转移电子的物质的量为0.2 mol×（4－0）＝0.8 mol，D正确。
8.A　根据左侧电极上生成O2知，左侧电极为阳极，发生反应：2H2O－4e－4H＋＋O2↑，右侧电极上生成H2，右侧电极为阴极，发生反应：2H2O＋2e－2OH－＋H2↑；生成O2和H2的物质的量之比为1∶2，其质量比为8∶1，B、C项正确；由题意知，左室中Na2Cr2O7随着H＋浓度增大转化为CrO3：Cr2＋2H＋2CrO3＋H2O，因此阳极生成的H＋不能通过离子交换膜，通过离子交换膜的是Na＋，A项错误，D项正确。
9.B　钠离子进入阴极区，氯离子进入阳极区，氯化钠浓度逐渐减小，A、D正确；CuCl2能将C2H4 氧化为1，2-二氯乙烷，B错误；以NaCl和CH2CH2为原料合成1，2-二氯乙烷中，CuClCuCl2CuCl，CuCl循环使用，其实质是NaCl、H2O与CH2CH2反应，所以总反应为CH2CH2＋2H2O＋2NaClH2↑＋2NaOH＋ClCH2CH2Cl，C正确。
10.D　由图中信息可知，左边电极与电源负极相连为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，阳离子向左定向移动，阳极上H2O放电生成O2和H＋，阴极上H2O放电生成H2和OH－；H＋透过c膜，Cl－透过b膜，二者在b、c之间的Ⅲ室形成盐酸，盐酸浓度变大，所以b、c分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；Na＋透过a膜，Ⅰ室内NaOH的浓度变大，所以a是阳离子交换膜，A、B两项均错误；电解一段时间后，Ⅰ中溶液的c（OH－）升高，pH升高，Ⅱ中为NaCl溶液，pH不变，Ⅲ中有HCl生成，故c（H＋）增大，pH减小，H2O放电生成O2，使水的量减小，c（H＋）增大，pH减小，C错误。
11.（1）LiOH　2Cl－－2e－Cl2↑　B
（2）负　硫酸　S－2e－＋H2OS＋2H＋
解析：（1）由题图可知，B极区生成H2，同时会生成LiOH，则B极区电解液为LiOH溶液；电极A为阳极，在阳极区LiCl溶液中的Cl－放电，电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑；电解过程中Li＋（阳离子）向B电极（阴极区）迁移。
（2）根据Na＋、S的移动方向可知，Na＋移向阴极区，a极应接电源负极，b极应接电源正极，阳极上亚硫酸根离子失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为S－2e－＋H2OS＋2H＋，阴极上水电离出的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，则从C口流出的物质是浓度较大的硫酸。
4 / 4第四课时　电化学原理的综合应用
课程 标准 1.利用电化学原理制备物质、处理污水和有害物质。 2.能够书写新情境下的电极反应式
分点突破（一）　电解原理在物质制备中的应用
　硼酸溶于水、酒精、甘油、醚类及香精油中，水溶液呈弱酸性。大量用于玻璃（光学玻璃、耐酸玻璃、耐热玻璃、绝缘材料用玻璃纤维）工业，可以改善玻璃制品的耐热、透明性能，提高机械强度，缩短熔融时间。H3BO3可以通过电解NaB（OH）4溶液的方法制备，其工作原理如图。
（1）M室发生的电极反应：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）N室中a％和b％的大小关系：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）b膜为　　　　离子交换膜（填“阴”或“阳”）。
（4）理论上每生成1 mol产品，阴极室可生成标准状况下气体的体积为　　　　。
1.电解原理常用于物质的制备，具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发的反应得以实现。工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。
2.多室电解池的分析思路
1.电解Na2SO4溶液制备NaOH和H2SO4的装置示意图如下。
下列说法不正确的是（　　）
A.Ⅰ区溶液pH下降
B.Ⅲ区发生电极反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－
C.理论上，每生成1 mol NaOH，同时生成0.5 mol H2SO4
D.离子交换膜a为阳离子交换膜
2.如图所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是（　　）
A.a是电源的负极
B.通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C.随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL（折合成标准状况下）
分点突破（二）　电有机合成
　教材资料卡片中提到许多有机化学反应包含电子的转移，使这些反应在电解池中进行时称为电有机合成。例如，制造尼龙-66的原料己二腈[NC（CH2）4CN]用量很大，传统上以乙炔和甲醛为原料经过很长路线才能合成己二腈。如改用电合成法，则先以丙烯为原料制备丙烯腈（CH2CHCN），再用丙烯腈电合成己二腈。已知电合成己二腈的总反应为2CH2CHCN＋H2ONC（CH2）4CN＋O2↑。
阳极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
阴极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
1.与其他有机合成相比，电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯净和生成效率高等优点。
2.有机化合物中化合价分析：氢元素显＋1价，氧元素显－2价，按照化合物中化合价的代数和为0求碳元素的化合价。
1.一种将CO2催化转化为C2H4的电化学装置如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.该装置工作过程中电能转化为化学能
B.铂电极发生的反应为2CO2＋12H＋＋12e－C2H4＋4H2O
C.工作过程中玻碳电极区生成的H＋通过质子交换膜向铂电极移动
D.每产生11.2 L O2时，理论上有2 mol H＋通过质子交换膜
2.医用口罩的外层喷有丙烯的聚合物聚丙烯。某科研机构在酸性条件下，用石墨棒作电极，将CO2转化为丙烯（CH2CH—CH3），原理如图所示。下列有关叙述正确的是（　　）
A.a为电源正极
B.左池的电极反应：3CO2－18e－＋18H＋CH2CH—CH3＋6H2O
C.H＋从右侧通过质子交换膜进入左侧
D.若制取过程中转移3 mol电子，则产生11.2 L丙烯
分点突破（三）　电解原理在环境保护中的应用
氮氧化物（NOx）会造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等危害，不仅破坏自然生态环境，而且严重危害人类健康。采用合适的还原剂能够实现烟气的高效脱硝。
（1）采用电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示（图中电极均为石墨电极）。
①直流电源的负极为　　　　（填“A”或“B”）；该电解装置应选择　　　　（填“阳”或“阴”）离子交换膜。
②若以处理NO2为模拟实验，阳极发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）含铈溶液可以处理大气中的氮氧化物，并可通过电解法再生。铈元素（Ce）常见的化合价有＋3价、＋4价。NO可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成N、N。可采用电解法将上述吸收液中的N转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，其原理如图所示。阴极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
在解答利用电解原理在物质制备、环境治理等方面的应用时，一看题目的信息，根据题干要求和信息推测反应物、生成物及存在形式，及该过程中化合价变化，从而推测在阴极或阳极上反应；二看介质，在电极反应的配平时，补加正确的离子。
1.电解降解法可用于治理水体硝酸盐污染，将N降解成N2的电解装置如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.电源的正极为b极
B.电解时H＋从膜右侧迁移到膜左侧
C.Ag-Pt电极反应为2H2O－4e－4H＋＋O2↑
D.若转移的电子数为1.204×1024，生成N2 5.6 g
2.用电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中发生反应：Cr2＋6Fe2＋＋14H＋2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr（OH）3形式除去。下列说法正确的是（　　）
A.电解过程中废水的pH会减小
B.阳极的电极反应式为Fe－3e－Fe3＋
C.电解后除Cr（OH）3沉淀外，还有Fe（OH）3沉淀生成
D.电路中每转移0.6 mol e－，最多有0.05 mol Cr2被氧化
1.如图为通过EFC剑桥法用固体二氧化钛（TiO2）生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2（阴极）中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法正确的是（　　）
A.阳极的电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑
B.阴极的电极反应式为TiO2＋4e－Ti＋2O2－
C.通电后，O2－、Cl－均向阴极移动
D.石墨电极的质量不发生变化
2.如图是一种电解处理污水的原理示意图，保持污水pH在5.0～6.0之间，通过电解生成的Fe（OH）3能吸附污水中的悬浮物而沉积，从而具有净水作用。已知：Fe电极上实际同时发生两个电极反应，其中一个电极反应生成一种无色气体。下列判断正确的是（　　）
A.装置Ⅰ的阴极产生气泡，可将污水中浮渣吹到液面，便于除去浮渣
B.装置Ⅰ为电解装置，阳极的电极反应有Fe－3e－Fe3＋、2H2O－4e－4H＋＋O2↑
C.装置Ⅱ为燃料电池装置，CH4为燃料，CO2为氧化剂
D.装置Ⅰ生成107 g Fe（OH）3时，装置Ⅱ消耗5.6 L CH4
3.为实现碳回收，我国科学家设计的用电化学法还原CO2制备草酸的装置如图所示。下列有关该装置的说法中错误的是（　　）
A.a、b分别为电源的负极、正极
B.电解装置左池发生的电极反应为2CO2＋2e－C2
C.为增强溶液导电能力，左池中可加入少量Na2C2O4溶液
D.右池电解质溶液为稀硫酸，发生的电极反应为2H2O－4e－O2↑＋4H＋
4.高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍（Ni）、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠（Na2FeO4）的装置如图所示，回答下列问题：
（1）若离子交换膜为阴离子交换膜，则OH－自　　　　（填“左”或“右”，下同）向　　　　移动。
（2）电解一段时间后，撤去离子交换膜，混合后的溶液与原溶液比较，pH　 　　（填“增大”或“减小”）。
第四课时　电化学原理的综合应用
【基础知识·准落实】
分点突破（一）
探究活动
　提示：（1）2H2O－4e－O2↑＋4H＋。
（2）N室为阴极室，溶液中水电离出的H＋得电子发生还原反应，生成H2，促进水的电离，溶液中OH－浓度增大，即a％＜b％。
（3）阳极室的H＋穿过阳离子交换膜扩散至产品室，原料室的B（OH穿过阴离子交换膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，则b膜为阴离子交换膜。
（4）每生成1 mol产品，转移电子1 mol，阴极室生成0.5 mol 氢气，其在标准状况下体积为11.2 L。
自主练习
1.D　Ⅰ区为阳极，电极反应为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，故pH下降，A正确；Ⅲ区为阴极，发生电极反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，B正确；根据电极反应分析可知，H＋的生成和OH－的生成与转移电子的关系：H＋～e－～OH－，故理论上每生成1 mol NaOH，同时生成0.5 mol H2SO4，C正确；钠离子通过离子交换膜b生成NaOH，b为阳离子交换膜，硫酸根离子通过离子交换膜a生成硫酸，a为阴离子交换膜，D错误。
2.C　通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，A正确；石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，B正确；随着电解的进行，铜离子在阴极得到电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，C错误；当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子为0.06 mol，根据阳极电极反应：2H2O－4e－O2↑＋4H＋，产生氧气为0.015 mol，体积为336 mL（折合成标准状况下），D正确。
分点突破（二）
探究活动
　提示：2H2O－4e－O2↑＋4H＋
2CH2CHCN＋2H＋＋2e－NC（CH2）4CN
自主练习
1.D　CO2催化还原转化为C2H4，同时水发生氧化反应生成氧气，反应中电能转化为化学能，A正确；铂电极上CO2得到电子发生还原反应生成乙烯，发生的反应为2CO2＋12H＋＋12e－C2H4＋4H2O，B正确；工作过程中玻碳电极发生的反应为2H2O－4e－4H＋＋O2↑，反应生成H＋，电解池中阳离子向阴极移动，故生成的H＋通过质子交换膜向铂电极移动，C正确；没有指明是否处于标准状况，不能确定生成氧气的物质的量，D错误。
2.C　左侧电极CO2转化为丙烯，碳元素由＋4价降低为－2价，故左侧电极为阴极，电极反应为3CO2＋18e－＋18H＋CH2CH—CH3＋6H2O，a极为负极，A、B错误；H＋通过质子交换膜从右侧进入左侧，C正确；不知是否为标准状况，无法计算丙烯的体积，D错误。
分点突破（三）
探究活动
　提示：（1）①A　阳　②NO2－e－＋H2ON＋2H＋
（2）2N＋8H＋＋6e－N2↑＋4H2O
自主练习
1.D　根据题意分析可知，Ag-Pt电极只能作阴极，b极为电源负极，A项错误；阳离子向阴极移动，故质子应是由左侧向右侧迁移，B项错误；阴极得到电子，C项错误；根据N原子守恒可知2N～N2～10e－，若转移电子数为1.204×1024即转移2 mol电子时，生成0.2 mol N2，N2的质量为5.6 g，D项正确。
2.C　阴极上H＋得到电子变为H2，H＋不断被消耗，则废水的pH会增大，A错误；阳极的电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，B错误；废水的pH会增大，电解后除Cr（OH）3沉淀外，还有Fe（OH）3沉淀生成，C正确；电路中每转移0.6 mol e－，则有0.3 mol Fe2＋生成，根据Cr2＋6Fe2＋＋14H＋2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，则最多有0.05 mol Cr2被还原，D错误。
【教学效果·勤检测】
1.B　电解池的阳极上发生O2－失电子的氧化反应，电极反应式为2O2－－4e－O2↑，A错误；电解池的阴极上发生TiO2得电子的还原反应，电极反应式为TiO2＋4e－Ti＋2O2－，B正确；电解池中，电解质里的阴离子O2－、Cl－均移向阳极，C错误；石墨电极会和阳极上产生的O2发生反应，产生CO、CO2气体，电极本身被消耗，质量减小，D错误。
2.A　装置Ⅱ为燃料电池，通入CH4的电极为负极，装置Ⅰ为电解装置，C电极为阴极，电极反应为2H＋＋2e－H2↑，有气泡产生，可将污水中浮渣吹到液面，A项正确；装置Ⅰ为电解装置，Fe电极为阳极，电极反应有Fe－2e－Fe2＋、2H2O－4e－4H＋＋O2↑，Fe2＋与O2、H2O反应生成Fe（OH）3，B项错误；该燃料电池正极的电极反应为2CO2＋O2＋4e－2C，故O2是氧化剂，C项错误；未指明是否为标准状况，故不能确定CH4的体积，D项错误。
3.B　左池发生CO2得电子被还原为H2C2O4的反应，M极作阴极，电解池阴极与电源负极相连，则a为电源的负极，b为电源的正极，A正确；左池发生的电极反应为2CO2＋2e－＋2H＋H2C2O4，B错误；为增强溶液导电能力，同时减少杂质，左池可加入少量Na2C2O4溶液，C正确；右池为电解池的阳极区，H2O失电子发生氧化反应生成O2和H＋，D正确。
4.（1）左　右　（2）减小
解析：（1）Fe为阳极，发生氧化反应，则其电极反应式为Fe－6e－＋8OH－Fe＋4H2O，若离子交换膜为阴离子交换膜，则OH－自左（阴极区）向右（阳极区）移动。（2）根据阳极电极反应式可知，随电解的进行，阳极区域pH降低；阴极电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，阴极区域pH增大；根据得失电子守恒可知OH－消耗的多，生成的少，电解一段时间后，撤去离子交换膜，混合后的溶液与原溶液比较，pH减小。
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第四课时　
电化学原理的综合应用
课程 标准 1.利用电化学原理制备物质、处理污水和有害物质。
2.能够书写新情境下的电极反应式
目 录
1、基础知识·准落实
2、教学效果·勤检测
3、学科素养·稳提升
基础知识·准落实
1
梳理归纳 高效学习
分点突破（一）　电解原理在物质制备中的应用
　硼酸溶于水、酒精、甘油、醚类及香精油中，水溶液呈弱酸性。大
量用于玻璃（光学玻璃、耐酸玻璃、耐热玻璃、绝缘材料用玻璃纤
维）工业，可以改善玻璃制品的耐热、透明性能，提高机械强度，缩
短熔融时间。H3BO3可以通过电解NaB（OH）4溶液的方法制备，其工
作原理如图。
（1）M室发生的电极反应： 　　。
提示：2H2O－4e－ O2↑＋4H＋。
（2）N室中 a ％和 b ％的大小关系： 　　。
提示：N室为阴极室，溶液中水电离出的H＋得电子发生还原反
应，生成H2，促进水的电离，溶液中OH－浓度增大，即 a ％＜ b
％。
（3）b膜为 　　离子交换膜（填“阴”或“阳”）。
提示：阳极室的H＋穿过阳离子交换膜扩散至产品室，原料室的
B（OH 穿过阴离子交换膜扩散至产品室，二者反应生成
H3BO3，则b膜为阴离子交换膜。
（4）理论上每生成1 mol产品，阴极室可生成标准状况下气体的体积
为 　　。
提示：每生成1 mol产品，转移电子1 mol，阴极室生成0.5 mol
氢气，其在标准状况下体积为11.2 L。
1. 电解原理常用于物质的制备，具有反应条件温和、反应试剂纯净和
生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发的反应得以实现。
工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的
选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离
子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、
提纯及电化学合成的目的。
2. 多室电解池的分析思路
1. 电解Na2SO4溶液制备NaOH和H2SO4的装置示意图如下。
下列说法不正确的是（　　）
A. Ⅰ区溶液pH下降
B. Ⅲ区发生电极反应：2H2O＋2e－
H2↑＋2OH－
C. 理论上，每生成1 mol NaOH，
同时生成0.5 mol H2SO4
D. 离子交换膜a为阳离子交换膜
解析： 　Ⅰ区为阳极，电极反应为2H2O－4e－ O2↑＋4H＋，故
pH下降，A正确；Ⅲ区为阴极，发生电极反应：2H2O＋2e－
H2↑＋2OH－，B正确；根据电极反应分析可知，H＋的生成和OH－的
生成与转移电子的关系：H＋～e－～OH－，故理论上每生成1 mol
NaOH，同时生成0.5 mol H2SO4，C正确；钠离子通过离子交换膜b
生成NaOH，b为阳离子交换膜，硫酸根离子通过离子交换膜a生成
硫酸，a为阴离子交换膜，D错误。
2. 如图所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶
解，下列判断错误的是（　　）
A. a是电源的负极
B. 通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C. 随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D. 当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL（折合成标准
状况下）
解析： 　通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石
墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，A
正确；石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，
所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，B正确；随着电解
的进行，铜离子在阴极得到电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度
变小，C错误；当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子为0.06
mol，根据阳极电极反应：2H2O－4e－ O2↑＋4H＋，产生氧气为
0.015 mol，体积为336 mL（折合成标准状况下），D正确。
分点突破（二）　电有机合成
　教材资料卡片中提到许多有机化学反应包含电子的转移，使这些反
应在电解池中进行时称为电有机合成。例如，制造尼龙-66的原料己
二腈[NC（CH2）4CN]用量很大，传统上以乙炔和甲醛为原料经过很
长路线才能合成己二腈。如改用电合成法，则先以丙烯为原料制备丙
烯腈（CH2 CHCN），再用丙烯腈电合成己二腈。已知电合成己
二腈的总反应为2CH2 CHCN＋H2O NC（CH2）4CN＋
O2↑。
阳极反应为 　　，
阴极反应为 　　。
提示：2H2O－4e－ O2↑＋4H＋
2CH2 CHCN＋2H＋＋2e－ NC（CH2）4CN
1. 与其他有机合成相比，电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯
净和生成效率高等优点。
2. 有机化合物中化合价分析：氢元素显＋1价，氧元素显－2价，按照
化合物中化合价的代数和为0求碳元素的化合价。
1. 一种将CO2催化转化为C2H4的电化学装置如图所示。下列说法错误
的是（　　）
A. 该装置工作过程中电能转化为化学能
B. 铂电极发生的反应为2CO2＋12H＋＋
12e－ C2H4＋4H2O
C. 工作过程中玻碳电极区生成的H＋通过质子交换膜向铂电极移动
D. 每产生11.2 L O2时，理论上有2 mol H＋通过质子交换膜
解析： 　CO2催化还原转化为C2H4，同时水发生氧化反应生成氧
气，反应中电能转化为化学能，A正确；铂电极上CO2得到电子发
生还原反应生成乙烯，发生的反应为2CO2＋12H＋＋12e－ C2H4
＋4H2O，B正确；工作过程中玻碳电极发生的反应为2H2O－4e－
4H＋＋O2↑，反应生成H＋，电解池中阳离子向阴极移动，故生
成的H＋通过质子交换膜向铂电极移动，C正确；没有指明是否处于
标准状况，不能确定生成氧气的物质的量，D错误。
2. 医用口罩的外层喷有丙烯的聚合物聚丙烯。某科研机构在酸性条件
下，用石墨棒作电极，将CO2转化为丙烯（CH2 CH—CH3），
原理如图所示。下列有关叙述正确的是（　　）
A. a为电源正极
B. 左池的电极反应：3CO2－18e－＋18H＋
CH2 CH—CH3＋6H2O
C. H＋从右侧通过质子交换膜进入左侧
D. 若制取过程中转移3 mol电子，则产生11.2 L丙烯
解析： 　左侧电极CO2转化为丙烯，碳元素由＋4价降低为－2价，
故左侧电极为阴极，电极反应为3CO2＋18e－＋18H＋ CH2
CH—CH3＋6H2O，a极为负极，A、B错误；H＋通过质子交换膜从
右侧进入左侧，C正确；不知是否为标准状况，无法计算丙烯的体
积，D错误。
分点突破（三）　电解原理在环境保护中的应用
氮氧化物（NO x ）会造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等危害，不
仅破坏自然生态环境，而且严重危害人类健康。采用合适的还原剂能
够实现烟气的高效脱硝。
（1）采用电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环
境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NO x 的装置如图所
示（图中电极均为石墨电极）。
①直流电源的负极为 　　（填“A”或“B”）；该电解装置应
选择 　　（填“阳”或“阴”）离子交换膜。
②若以处理NO2为模拟实验，阳极发生的电极反应为 　　　　。
提示：①A　阳　②NO2－e－＋H2O N ＋2H＋
（2）含铈溶液可以处理大气中的氮氧化物，并可通过电解法再生。
铈元素（Ce）常见的化合价有＋3价、＋4价。NO可以被含Ce4＋
的溶液吸收，生成N 、N 。可采用电解法将上述吸收液中
的N 转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，其原理如图所示。阴
极的电极反应式为 　　　　。
提示：2N ＋8H＋＋6e－ N2↑＋4H2O
在解答利用电解原理在物质制备、环境治理等方面的应用时，一看题
目的信息，根据题干要求和信息推测反应物、生成物及存在形式，及
该过程中化合价变化，从而推测在阴极或阳极上反应；二看介质，在
电极反应的配平时，补加正确的离子。
　　
1. 电解降解法可用于治理水体硝酸盐污染，将N 降解成N2的电解装
置如图所示。下列说法正确的是（　　）
A. 电源的正极为b极
B. 电解时H＋从膜右侧迁移到膜左侧
C. Ag-Pt电极反应为2H2O－4e－ 4H＋＋O2↑
D. 若转移的电子数为1.204×1024，生成N2 5.6 g
解析： 　根据题意分析可知，Ag-Pt电极只能作阴极，b极为电源
负极，A项错误；阳离子向阴极移动，故质子应是由左侧向右侧迁
移，B项错误；阴极得到电子，C项错误；根据N原子守恒可知2N
～N2～10e－，若转移电子数为1.204×1024即转移2 mol电子时，
生成0.2 mol N2，N2的质量为5.6 g，D项正确。
2. 用电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2 ）时，以铁板作阴、
阳极，处理过程中发生反应：Cr2 ＋6Fe2＋＋14H＋ 2Cr3＋＋
6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr（OH）3形式除去。下列说法正确的
是（　　）
A. 电解过程中废水的pH会减小
B. 阳极的电极反应式为Fe－3e－ Fe3＋
C. 电解后除Cr（OH）3沉淀外，还有Fe（OH）3沉淀生成
D. 电路中每转移0.6 mol e－，最多有0.05 mol Cr2 被氧化
解析： 　阴极上H＋得到电子变为H2，H＋不断被消耗，则废水的
pH会增大，A错误；阳极的电极反应式为Fe－2e－ Fe2＋，B错
误；废水的pH会增大，电解后除Cr（OH）3沉淀外，还有Fe
（OH）3沉淀生成，C正确；电路中每转移0.6 mol e－，则有0.3 mol
Fe2＋生成，根据Cr2 ＋6Fe2＋＋14H＋ 2Cr3＋＋6Fe3＋＋
7H2O，则最多有0.05 mol Cr2 被还原，D错误。
教学效果·勤检测
2
强化技能 查缺补漏
1. 如图为通过EFC剑桥法用固体二氧化钛（TiO2）生产海绵钛的装置
示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2（阴极）中的氧解离
进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法正确的是（　　）
A. 阳极的电极反应式为2Cl－－2e－
Cl2↑
B. 阴极的电极反应式为TiO2＋4e－
Ti＋2O2－
C. 通电后，O2－、Cl－均向阴极移动
D. 石墨电极的质量不发生变化
解析： 　电解池的阳极上发生O2－失电子的氧化反应，电极反应式
为2O2－－4e－ O2↑，A错误；电解池的阴极上发生TiO2得电子的
还原反应，电极反应式为TiO2＋4e－ Ti＋2O2－，B正确；电解
池中，电解质里的阴离子O2－、Cl－均移向阳极，C错误；石墨电极
会和阳极上产生的O2发生反应，产生CO、CO2气体，电极本身被消
耗，质量减小，D错误。
2. 如图是一种电解处理污水的原理示意图，保持污水pH在5.0～6.0之
间，通过电解生成的Fe（OH）3能吸附污水中的悬浮物而沉积，从
而具有净水作用。已知：Fe电极上实际同时发生两个电极反应，其
中一个电极反应生成一种无色气体。下列判断正确的是（　　）
A. 装置Ⅰ的阴极产生气泡，可将污水中浮渣吹到液面，便于除去浮渣
B. 装置Ⅰ为电解装置，阳极的电极反应有Fe－3e－ Fe3＋、2H2O－
4e－ 4H＋＋O2↑
C. 装置Ⅱ为燃料电池装置，CH4为燃料，CO2为氧化剂
D. 装置Ⅰ生成107 g Fe（OH）3时，装置Ⅱ消耗5.6 L CH4
解析： 　装置Ⅱ为燃料电池，通入CH4的电极为负极，装置Ⅰ为
电解装置，C电极为阴极，电极反应为2H＋＋2e－ H2↑，有
气泡产生，可将污水中浮渣吹到液面，A项正确；装置Ⅰ为电解
装置，Fe电极为阳极，电极反应有Fe－2e－ Fe2＋、2H2O－
4e－ 4H＋＋O2↑，Fe2＋与O2、H2O反应生成Fe（OH）3，B
项错误；该燃料电池正极的电极反应为2CO2＋O2＋4e－ 2C
，故O2是氧化剂，C项错误；未指明是否为标准状况，故不
能确定CH4的体积，D项错误。
3. 为实现碳回收，我国科学家设计的用电化学法还原CO2制备草酸的
装置如图所示。下列有关该装置的说法中错误的是（　　）
A. a、b分别为电源的负极、正极
B. 电解装置左池发生的电极反应为2CO2＋2e－ C2
C. 为增强溶液导电能力，左池中可加入少量Na2C2O4
溶液
D. 右池电解质溶液为稀硫酸，发生的电极反应为
2H2O－4e－ O2↑＋4H＋
解析： 　左池发生CO2得电子被还原为H2C2O4的反应，M极作阴
极，电解池阴极与电源负极相连，则a为电源的负极，b为电源的正
极，A正确；左池发生的电极反应为2CO2＋2e－＋2H＋ H2C2O4，B错误；为增强溶液导电能力，同时减少杂质，左池可加入少量Na2C2O4溶液，C正确；右池为电解池的阳极区，H2O失电子
发生氧化反应生成O2和H＋，D正确。
4. 高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍（Ni）、铁作电极电解
浓NaOH溶液制备高铁酸钠（Na2FeO4）的装置如图所示，回答下列
问题：
（1）若离子交换膜为阴离子交换膜，则OH－自 （填“左”或
“右”，下同）向 移动。
解析： Fe为阳极，发生氧化反应，则其电极反应式为Fe－6e－
＋8OH－ Fe ＋4H2O，若离子交换膜为阴离子交换
膜，则OH－自左（阴极区）向右（阳极区）移动。
左　
右　
（2）电解一段时间后，撤去离子交换膜，混合后的溶液与原溶液比
较，pH （填“增大”或“减小”）。
解析：根据阳极电极反应式可知，随电解的进行，阳极区域pH
降低；阴极电极反应式为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，阴极区
域pH增大；根据得失电子守恒可知OH－消耗的多，生成的少，
电解一段时间后，撤去离子交换膜，混合后的溶液与原溶液比
较，pH减小。
减小　
学科素养·稳提升
3
内化知识 知能升华
1. 中国科学院功能纳米结构设计与组装重点实验室科研团队以“铆
合”了纳米金属Ni催化剂的SrTiO3基陶瓷为电极，以固体氧化物为
电解质，通过电解CO2制备CO，其原理如图所示。下列说法错误的
是（　　）
A. a接电源的负极
B. 陶瓷电极A的电极反应式为CO2＋
2e－ CO＋O2－
C. 该电解池工作时，固体电解质中O2－向电极B移动
D. 可以用Fe作电极B，电极反应式为2O2－－4e－ O2↑
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解析： 　CO2转化为CO发生了还原反应，故陶瓷电极A为阴极，a
应当与电源的负极相连，正确；阴极上的电极反应式为CO2＋2e－
CO＋O2－，正确；该电解池工作时，固体电解质中O2－向阳极
移动，电极B为阳极，所以O2－向电极B移动，正确；Fe为活泼金
属，而电极B为阳极且该电极上应该生成O2，故不能用Fe作阳极，
错误。
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2. 用如图所示装置，可由乙二醛制备乙二酸，反应原理为
＋2Cl2＋2H2O ＋4HCl。
下列说法正确的是（　　）
A. 该装置利用上述反应将化学能转化为电能
B. Pt1电极的反应为2H＋－2e－ H2↑
C. 盐酸除起增强溶液导电性的作用，还提供Cl－参与电极反应
D. 理论上每得到0.1 mol乙二酸，将有0.2 mol H＋从右室迁移到左室
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解析： 　该装置是电解池，将电能转化为化学能，A错误；Pt1电
极是阴极，电极反应为2H＋＋2e－ H2↑，Pt2电极是阳极，电极
反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，生成的Cl2氧化乙二醛，故每得到0.1
mol乙二酸，需0.2 mol Cl2，则电路中转移0.4 mol 电子，有0.4 mol
H＋从右室迁移到左室，B、D错误。
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3. 利用如图所示装置从海水中提取CO2（海水中无机碳主要以HC
存在），有利于减少环境中温室气体的含量。下列说法正确的是
（　　）
A. 通电后，a室的pH增大
B. 中间b室发生的反应：HC ＋
H＋ CO2↑＋H2O，从而提取CO2
C. 阴极反应为2H＋－2e－ H2↑
D. 当电路中通过1 mol电子时，会有22.4 L CO2气体产生
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解析： 　a室为阳极，发生氧化反应，电极反应为2H2O－4e－
4H＋＋O2↑，溶液的pH减小，A错误；氢离子通过阳离子交换膜进入
b室，发生反应：HC ＋H＋ CO2↑＋H2O，实现b室中提取CO2
的目的，B正确；阴极发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，
2H＋＋2e－ H2↑，C错误；根据阳极反应2H2O－4e－ 4H＋＋
O2↑可知，当电路中通过1 mol电子时，会有1 mol氢离子生成，进入
b室，产生标准状况下22.4 L的CO2气体，本题没有给出气体所处的
外界条件，无法计算出CO2气体的体积，D错误。
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4. 水产养殖户常用电解法净化鱼池中的水，其工作原理如图所示。下
列说法中正确的是（　　）
A. X极是电源的负极，发生氧化反应
B. 工作过程中阴极区溶液的pH逐渐减小
C. 当电路中转移10 mol e－时，Ⅱ极上产生
22.4 L N2
D. Ⅰ极上的电极反应为C6H12O6－24e－＋6H2O 6CO2↑＋24H＋
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解析： 　A项，X极连接的电极上，在微生物作用下，C6H12O6失
去电子发生氧化反应生成CO2，为电解池的阳极，则X极是电源的
正极，错误；B项，Ⅱ极为电解池的阴极，在微生物作用下，硝酸根
离子在阴极上得到电子发生还原反应生成了氮气，电极反应为2N
＋10e－＋12H＋ N2↑＋6H2O，反应消耗H＋，阴极区溶液的
pH逐渐增大，错误；C项，未明确是否为标准状况，无法计算Ⅱ极
上产生N2的体积，错误；D项，Ⅰ极为电解池的阳极，在微生物作用
下，C6H12O6在阳极上失去电子发生氧化反应生成CO2，电极反应为
C6H12O6－24e－＋6H2O 6CO2↑＋24H＋，正确。
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5. 近年来，加“碘”食盐中添加较多的是碘酸钾（KIO3），碘酸钾在
工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极材料，以KI溶液为
电解液，在一定条件下进行电解，反应的化学方程式为KI＋
3H2O KIO3＋3H2↑。下列有关说法不正确的是（　　）
A. 转移3 mol电子，理论上可制得107 g KIO3
B. 电解时，石墨作阳极，不锈钢作阴极
C. 阳极的电极反应为I－＋3H2O＋6e－ I ＋6H＋
D. 电解过程中，电解液的pH几乎不变
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解析： 　根据反应的化学方程式：KI＋3H2O KIO3＋3H2↑可
知，电解转移6 mol电子时，理论上可制得1 mol KIO3，即214 g，所
以电解转移3 mol电子时，理论上可制得0.5 mol KIO3，即107 g
KIO3，A正确；根据电池反应式知，阳极上碘离子放电生成碘酸根
离子，则阳极应该为惰性电极石墨，阴极为铁（不锈钢），B正
确；电解时，阴极上氢离子放电生成氢气，阳极上碘离子放电生成
KIO3，电极反应为I－＋3H2O－6e－ I ＋6H＋，C错误；碘化
钾和碘酸钾都是强酸强碱盐，其溶液都呈中性，电解过程中水参加
反应，导致溶液浓度增大，但pH几乎不变，D正确。
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6. 用如图装置模拟人工肾脏的工作原理，电解生成的Cl2将尿素[CO
（NH2）2]氧化成N2排出，则下列说法错误的是（　　）
A. 电源的正极为b
B. 尿素被氧化的化学方程式为CO（NH2）2
＋3Cl2＋H2O N2＋CO2＋6HCl
C. 电解结束后，阴极室溶液与电解前相比
pH增大
D. 阳极收集到4.48 L Cl2（标准状况）时，被氧化的尿素为4.0 g
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解析： 　阴极：2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－，阳极：2Cl－－2e－
Cl2↑，根据题意知Cl2在右侧生成，将尿素氧化，则电源的正极
为b，A项正确；尿素被Cl2氧化：3Cl2＋CO（NH2）2＋H2O N2
＋CO2＋6HCl，B项正确；阴极电极反应式为2H2O＋2e－ H2↑＋
2OH－，每转移2 mol电子，就会产生1 mol H2和2 mol OH－，这时就
有2 mol H＋通过质子交换膜从阳极室移向阴极室，因此阴极室溶液
的pH不会发生变化，C项错误；0.2 mol Cl2氧化CO（NH2）2的质量
为 ×60 g·mol－1＝4.0 g，D项正确。
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7. 利用反应6NO2＋8NH3 7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现
有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，
装置如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A. 电流从右侧电极经过负载后流向左
侧电极
B. 为使电池持续放电，离子交换膜需
选用阴离子交换膜
C. 电极A的反应式为2NH3－6e－
N2＋6H＋
D. 当有4.48 L NO2（标准状况）被处理时，转移电子的物质的量为0.8
mol
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解析： 　由反应6NO2＋8NH3 7N2＋12H2O可知，反应中NO2
为氧化剂，NH3为还原剂，则电极A为负极，电极B为正极，电流由
正极经导线流向负极，A正确；原电池工作时，阴离子向负极移
动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，B正
确；电解质溶液呈碱性，则负极反应式为2NH3－6e－＋6OH－
N2＋6H2O，C错误；当有4.48 L即0.2 mol NO2（标准状况）被处理
时，转移电子的物质的量为0.2 mol×（4－0）＝0.8 mol，D正确。
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8. Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H＋浓度的增大会转化为CrO3。电解法制
备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A. 电解时只允许H＋通过离子交换膜
B. 生成O2和H2的质量比为8∶1
C. 电解一段时间后阴极区溶液OH－的浓度
增大
D. CrO3的生成反应为Cr2 ＋2H＋ 2CrO3＋H2O
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解析： 　根据左侧电极上生成O2知，左侧电极为阳极，发生反
应：2H2O－4e－ 4H＋＋O2↑，右侧电极上生成H2，右侧电极为
阴极，发生反应：2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑；生成O2和H2的物质
的量之比为1∶2，其质量比为8∶1，B、C项正确；由题意知，左室
中Na2Cr2O7随着H＋浓度增大转化为CrO3：Cr2 ＋2H＋ 2CrO3
＋H2O，因此阳极生成的H＋不能通过离子交换膜，通过离子交换膜
的是Na＋，A项错误，D项正确。
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9. 电有机合成反应温和高效，体系简单，环境友好。电解合成1，2-
二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是（　　）
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A. 该装置工作时，NaCl溶液的浓度不断减小
B. 液相反应中，C2H4 转变为1，2-二氯乙烷的同时，CuCl转变为
CuCl2
C. 该装置总反应为CH2 CH2＋2H2O＋2NaCl H2↑＋2NaOH＋
ClCH2CH2Cl
D. 离子交换膜X、Y分别为阴离子交换膜、阳离子交换膜
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解析： 　钠离子进入阴极区，氯离子进入阳极区，氯化钠浓度逐
渐减小，A、D正确；CuCl2能将C2H4 氧化为1，2-二氯乙烷，B错
误；以NaCl和CH2 CH2为原料合成1，2-二氯乙烷中，CuCl
CuCl2 CuCl，CuCl循环使用，其实质是NaCl、H2O与CH2
CH2反应，所以总反应为CH2 CH2＋2H2O＋2NaCl H2↑＋
2NaOH＋ClCH2CH2Cl，C正确。
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10. 四室式电渗析法制备盐酸和NaOH溶液的装置如图所示。a、b、c
为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，
阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是（　　）
A. b、c分别为阳离子交换膜、阴离子交
换膜
B. 通电后Ⅲ室中的Cl－透过c迁移至阳
极区
C. Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ室中的溶液的pH均升高
D. 电解反应为4NaCl＋6H2O 4NaOH＋4HCl＋2H2↑＋O2↑
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解析： 　由图中信息可知，左边电极与电源负极相连为阴极，右
边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，阳离子向左
定向移动，阳极上H2O放电生成O2和H＋，阴极上H2O放电生成H2
和OH－；H＋透过c膜，Cl－透过b膜，二者在b、c之间的Ⅲ室形成
盐酸，盐酸浓度变大，所以b、c分别为阴离子交换膜和阳离子交
换膜；Na＋透过a膜，Ⅰ室内NaOH的浓度变大，所以a是阳离子交换
膜，A、B两项均错误；电解一段时间后，Ⅰ中溶液的 c （OH－）升
高，pH升高，Ⅱ中为NaCl溶液，pH不变，Ⅲ中有HCl生成，故 c
（H＋）增大，pH减小，H2O放电生成O2，使水的量减小， c （H
＋）增大，pH减小，C错误。
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11. 电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题：
（1）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可
由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装
置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶
液。B极区电解液为 （填化学式）溶液，阳极电极反
应式为 ，电解过程中Li＋向 （填
“A”或“B”）电极迁移。
LiOH　
2Cl－－2e－ Cl2↑　
B　
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解析：由题图可知，B极区生成H2，同时会生成LiOH，则B
极区电解液为LiOH溶液；电极A为阳极，在阳极区LiCl溶液
中的Cl－放电，电极反应式为2Cl－－2e－ Cl2↑；电解过程
中Li＋（阳离子）向B电极（阴极区）迁移。
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（2）用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电
解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示（电
极材料为石墨）。图中a极应连接电源的 （填“正”或
“负”）极，从C口流出的物质是 ，S 放电的电极
反应式为 。
负　
硫酸　
S －2e－＋H2O S ＋2H＋　
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解析：根据Na＋、S 的移动方向可知，Na＋移向阴极区，a极
应接电源负极，b极应接电源正极，阳极上亚硫酸根离子失去电
子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为S －2e－＋
H2O S ＋2H＋，阴极上水电离出的氢离子得到电子发生
还原反应生成氢气，电极反应式为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH
－，则从C口流出的物质是浓度较大的硫酸。
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感谢欣赏
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