资源简介 (共86张PPT)第37讲 电解原理创新应用第八章 化学反应与能量1.深化对电解原理及规律的理解，提升应用电解原理综合分析解决实际问题的能力。2.熟知电解原理创新试题的呈现方式及问题设置，总结解答此类问题的一般方法及规律。复习目标内容索引重点强化考教衔接课时测评1.电解原理常见的考查点电解原理及应用是高考高频考点，该类试题往往与生产、生活及新科技等相联系，以装置图或流程图为载体呈现，题材广、信息新，题目具有一定难度。主要考查阴、阳极的判断、电极反应式及电解反应方程式的书写、溶液离子浓度变化及有关计算等。必备知识 整合2.“5点”突破电解综合应用题(1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(注意离子交换膜会限制某些离子的移动方向)(3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。(4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金属阳离子。(5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。考向1 电解原理在无机物制备中的应用1.(2024·湖南卷)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是A.电解时，OH－向Ni电极移动B.生成C6的电极反应：2C3N8H4＋8OH——4e－C6＋8H2OC.电解一段时间后，溶液pH升高D.每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16关键能力 提升√由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，作阴极，发生还原反应，电解质溶液为KOH水溶液，则电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－；Pt电极C3N8H4失去电子生成C6，作阳极，电极反应为2C3N8H4＋8OH——4e－C6＋8H2O，同时，Pt电极还伴随少量O2生成，电极反应为4OH——4e－O2↑＋2H2O。Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即OH－向Pt电极移动，A错误；Pt电极C3N8H4失去电子生成C6，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为2C3N8H4＋8OH——4e－C6＋8H2O，B正确；阳极主要反应为2C3N8H4－4e－＋8OH－C6＋8H2O，阴极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，则电解过程中发生的总反应主要为2C3N8H4＋4OH－C6＋4H2O＋2H2↑，反应消耗OH－，生成H2O，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误；根据电解总反应：2C3N8H4＋4OH－C6＋4H2O＋2H2↑可知，每生成1 mol H2，生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极伴随少量O2生成，则生成1 mol H2时得到的部分电子由OH－放电产生O2提供，所以生成K4C6N16的物质的量小于0.5 mol，D错误。2.含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是A.生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2 mol电子B.阴极上的电极反应为P4＋8CN——4e－4[P(CN)2]－C.在电解过程中CN－向铂电极移动D.电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH√由题意及题图分析知，石墨电极为阳极，对应的电极反应式为P4＋8CN——4e－4[P(CN)2]－，则生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1 mol电子，A错误；阴极上发生还原反应，应该得电子，电极反应式为2HCN＋2e－H2↑＋2CN－，B错误；石墨电极为阳极，铂电极为阴极，CN－应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；由题中所给图示可知HCN在阴极放电，产生CN－和H2，而HCN中的H来自于LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D正确。考向2 电解原理在有机合成方面的应用3.(2024·湖北卷)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2——e－HCOO－＋H·。下列说法错误的是A.电解一段时间后阳极区c(OH－)减小B.理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离C.阳极总反应式为2HCHO＋4OH——2e－2HCOO－＋H2↑＋2H2OD.阴极区存在反应H2C2O4＋2H＋＋2e－CHOCOOH＋H2O√在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O－：HCHO＋OH－HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2——e－HCOO－＋H·，H·结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC－COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC－COOH：H2C2O4＋2e－＋2H＋OHC－COOH＋H2O，OHC－COOH与HO－N＋H3反应生成HOOC－CH N－OH：OHC－COOH＋HO－N＋H3HOOC－CH N－OH＋H2O＋H＋，HOOC－CH N－OH发生得电子的还原反应转化成H3N＋CH2COOH：HOOC－CHN－OH＋4e－＋5H＋H3N＋CH2COOH＋H2O。电解过程中，阳极区消耗OH－、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH－)减小，A项正确；阴极区的总反应为H2C2O4＋HO－N＋H3＋6e－＋6H＋ H3N＋CH2COOH＋3H2O，H＋由双极膜中H2O解离提供，故理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离，B项错误；结合装置图，阳极总反应为2HCHO－2e－＋4OH－2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C项正确；阴极区的Pb上发生反应H2C2O4＋2e－＋2H＋OHC－COOH＋H2O，D项正确。4.(2024·福建三明适应性测试)乙醛酸(HOOCCHO)是有机合成的重要中间体。工业上以乙二醛(OHCCHO)和乙二酸(HOOCCOOH)为原料，用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图所示。该装置中阴、阳两极均为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极生成的物质反应生成乙醛酸。下列说法错误的是A.M极与直流电源的正极相连B.N极上的电极反应式为HOOCCOOH＋2e－＋2H＋HOOCCHO＋H2OC.电解一段时间后，N极附近溶液的pH变小D.若有2 mol H＋通过质子交换膜，则该装置中生成2 mol乙醛酸√由题图中H＋的移动方向可知，M极为电解池的阳极，与电源正极相连，A正确；N极为阴极，乙二酸在阴极的电极反应式为HOOCCOOH＋2e－＋2H＋HOOCCHO＋H2O，同时通过质子交换膜从阳极移入与转移电子数相同数目H＋，放电时N极区n(H＋)不变，但生成水，故溶液pH增大，B正确、C错误；若有2 mol氢离子通过质子交换膜，阴极和阳极各生成1 mol乙醛酸，则装置中生成2 mol乙醛酸，D正确。考向3 电解与分离、提纯5.(2024·辽宁抚顺联考)工业上，常用电渗析法淡化海水。某小组模拟淡化海水原理，设计如图所示装置。已知锂电池电池反应为xLi＋Li1－xMn2O4LiMn2O4。下列叙述错误的是A.M极为阳极，膜2为阳离子交换膜B.锂离子电池放电时，负极的电极反应为Li－e－Li＋C.基态锰原子中有15种不同运动状态的电子D.N极收集到11.2 L气体(标准状况)时理论上转移1 mol电子√由题干信息可知，电极M与锂离子电池的正极相连，是阳极，电极反应为2Cl——2e－Cl2↑，电极N与锂离子电池的负极相连，是阴极，电极反应为2H＋＋2e－H2↑，阳离子由M极移向N极，阴离子由N极移向M极，即膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜，A正确；锂电池电池反应为xLi＋Li1－xMn2O4LiMn2O4，故放电时，负极的电极反应式为Li－e－Li＋，B正确；已知Mn是25号元素，其核外有25个电子，基态锰原子中有25种不同运动状态的电子，C错误；N极电极反应为2H＋＋2e－H2↑，故N极收集到11.2 L气体(标准状况)时理论上转移电子的物质的量为×2＝1 mol，D正确。6.我国科学家以石墨烯壳层封装钴镍纳米粒子的“铠甲”催化剂作电极，实现了合成气中H2S杂质的高效去除，其工作原理如图所示。下列说法错误的是A.x为电源负极，阴极区溶液的pH增大B.为同时实现氢气和硫粉的分离与回收，隔膜为阳离子交换膜C.阳极的电极反应式为H2S－2e－S↓＋2H＋D.通电一段时间后，阴极区的溶液可以补充到阳极区，实现电解液的再生√据题图可知与电源y连接的电极上H2S发生氧化反应转化为S，所以y为电源正极，x为电源负极，阴极发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，所以阴极区溶液的pH增大，A正确；为实现氢气和硫单质的分离，隔膜应为阳离子交换膜，Na＋通过该膜由阳极移向阴极，B正确；阳极发生氧化反应，电极反应式为H2S＋2C－2e－S↓＋2HC，C错误；通电一段时间后，阴极区得到氢氧化钠溶液，阳极区得到NaHCO3，NaHCO3溶液与NaOH溶液反应生成Na2CO3，所以将阴极区溶液补充到阳极区可实现电解液的再生，D项正确。考向4 电解与“三废”治理7.(2021·辽宁卷)利用 (Q)与 (QH2)电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是A.a为电源负极B.溶液中Q的物质的量保持不变C.CO2在M极被还原D.分离出的CO2从出口2排出√由题干信息可知，M极发生的是由 (Q)转化为 (QH2)的还原反应，故M极为阴极，电极反应式为 ＋2H2O＋2e－＋2OH－，故与M极相连的a电极为负极，N极为阳极，电极反应式为 －2e－＋2H＋，b极为电源正极。由分析可知，溶液中Q的物质的量保持不变，B正确；CO2在M极发生的反应为CO2＋OH－HC，C错误；在M极上生成的HC向阳极移动，在N极上发生反应为HC＋H＋H2O＋CO2↑，故分离出的CO2从出口2排出，D正确。8.(2024·湖南衡阳联考)用“吸收－电解”循环法脱除烟气中的SO2，可减少对大气的污染。室温下，电解液K再生的装置如图所示，其中电解液的pH随n(S)∶n(HS)变化的关系见下表，下列对此判断正确的是A.当电解液呈中性时溶液中：c(Na＋)＞c(S)＞c(HS)＞c(OH－)B.再生液M吸收SO2主要反应的离子方程式为SO2＋OH－HSC.HS在b极发生的电极反应式为HS＋H2O－2e－S＋3H＋D.若产生标准状况下2.24 L气体N，则d膜上共通过0.2 mol阳离子电解液 pHK 9∶91 6.2L 1∶1 7.2M 91∶9 8.2√根据装置图，阴离子通过c膜向a极移动，可知a极为阳极，发生的反应为HS－2e－＋H2OS＋3H＋；b极为阴极，发生的反应为2H＋＋2e－H2↑，气体N为H2。n(S)∶n(HS)＝9∶91时，电解液pH＝6.2，n(S)∶n(HS)＝1∶1时，电解液pH＝7.2，由此推知当电解液呈中性时，c(HS)＞c(S)，A项错误；M吸收SO2主要发生的反应为S＋SO2＋H2O2HS，B项错误；若产生标准状况下2.24 L气体N(0.1 mol H2)，阴极消耗0.2 mol H＋，减少0.2 mol正电荷，需要补充0.2 mol正电荷以达到平衡，则d膜上会通过0.2 mol阳离子，D项正确。考向5 应用电解原理储能9.(2022·广东卷)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，研发了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是A.充电时电极b是阴极B.放电时NaCl溶液的pH减小C.放电时NaCl溶液的浓度增大D.每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g√由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，作阴极，则电极b是阳极，故A错误；放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－NaTi2(PO4)3＋2Na＋可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应为Cl2＋2e－2Cl－，反应后Na＋和Cl－浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；充电时阳极反应为2Cl——2e－Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g/mol×2 mol＝46 g，故D错误。10.锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所示：下列说法错误的是A.放电时，N极为正极B.放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小C.充电时，M极的电极反应为Zn2＋＋2e－ZnD.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过√返回重点强化16多池、多室电化学装置3重点精讲一、多池串联的两大模型及原理分析模型一 外接电源与电解池的串联(如图)A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。模型二 原电池与电解池的串联(如图)甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。二、多室装置的分析 为实现特定功能需求，在电化学装置中增加离子交换膜，将原电池或电解池分隔成两个或多个相对独立的室。1.离子交换膜的分类和应用2.分析某室质量变化的关键分析某室质量的变化，既要考虑该区(或该电极)的化学反应，又要考虑通过“交换膜”的离子带来的质量变化。3强化训练1.(2022·山东卷改编)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2＋，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法错误的是A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C.乙室电极反应为LiCoO2＋2H2O＋e－Li＋＋Co2＋＋4OH－D.若甲室Co2＋减少200 mg，乙室Co2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移√电池工作时，左边装置中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体：CH3COO——8e－＋2H2O2CO2↑＋7H＋，Co2＋在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3COO－失去电子后，H＋、金属阳离子通过阳膜移向甲室，甲室溶液pH减小，A正确；对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2＋，同时得到Li＋，电极反应为LiCoO2＋e－＋4H＋Li＋＋Co2＋＋2H2O，C错误；依据电子守恒，乙室消耗的H＋比负极CH3COO－反应产生的H＋多，因而需补充盐酸，B正确；根据得失电子守恒，可知没有进行溶液转移时，乙室Co2＋增加的质量是甲室Co2＋减少质量的2倍，而实际二者倍数为＝1.5＜2，故此时已进行过溶液转移，D正确。2.(2024·湖北重点中学联考)污水资源化利用既可以缓解水的供需矛盾，又可以减少水污染。化学工作者提出采用电解法除去工业污水中的NaCN，其原理如图所示，通电前先向污水中加入适量食盐并调整其pH维持碱性(CN－不参与电极反应)。下列说法正确的是A.b为电源的负极B.隔膜Ⅰ为阴离子交换膜C.X为H2，电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－D.当生成2.24 L N2时，电路中通过1 mol电子√右侧氯离子放电得到次氯酸根离子，次氯酸根离子再氧化CN－为氮气，所以右侧电极为阳极，b为电源的正极，故A错误；a为电源的负极，左侧电极为阴极，发生反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，阴离子增加，污水中的钠离子会通过隔膜Ⅰ进入左侧，形成浓氢氧化钠溶液，所以隔膜Ⅰ为阳离子交换膜，故B错误、C正确；生成的2.24 L N2未标明条件，无法求得电路中通过电子的物质的量，故D错误。3.电渗析法淡化海水的装置如图所示，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列，将电解槽分隔成多个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中。通电后，一个间隔室的海水被淡化，而其相邻间隔室的海水被浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是A.离子交换膜b为阳离子交换膜B.各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水C.通电时，电极1附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显D.淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值√分析题图可知，电极1为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极2为阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，离子交换膜a是阳离子交换膜，离子交换膜b为阴离子交换膜，结合阴、阳离子移向可知，各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水，A错误、B正确；通电时，阳极电极反应：2Cl——2e－Cl2↑，阴极电极反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的pH变化明显，C错误；淡化过程中，得到的浓缩海水可以提取氯化钠、镁、溴等，有使用价值，D错误。4.我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是A.电极电势：Zn/ZnO电极＜MoS2电极B.Zn/ZnO电极的反应式为Zn－2e－＋2OH－ZnO＋H2OC.电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小D.电子流向：Zn/ZnO电极→负载→MoS2电极√由题意及装置图可知，Zn/ZnO电极为负极，MoS2电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确；正极区消耗的H＋源于双极膜解离出的H＋，且产生的NH3会部分溶解，所以正极区溶液的pH不会减小，C错误；电子流向：负极→负载→正极，D正确。5.二十大报告明确了生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO-空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。回答下列问题：(1)甲池在放电过程中的负极反应为_______________________________。甲池在放电过程中，负极上一氧化氮失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子，电极反应为NO＋2H2O－3e－N＋4H＋。NO＋2H2O－3e－N＋4H＋(2)乙池中通入废气SO2的电极为 极，乙池总反应的离子方程式为 /_________ 。阳5SO2＋2NO＋8H2O2N＋5S＋8H＋乙池中通入废气SO2的电极连接电源的正极，为阳极；阳极二氧化硫发生氧化反应生成硫酸根离子，阴极一氧化氮发生还原反应生成铵根离子，电池总反应的离子方程式为5SO2＋2NO＋8H2O2N＋5S＋8H＋。(3)b为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L－1的盐酸时，M室中的溶液的质量变化为 (溶液体积变化忽略不计)。阴减少18 g丙中阳极上水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通过a膜进入浓缩室；N室中氯离子通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸，故b为阴离子交换膜。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L－1盐酸时，迁移过来的氢离子为4 L×(0.6 mol·L－1－0.1 mol·L－1)＝2 mol；2H2O－4e－4H＋＋O2↑，则转移2 mol电子，阳极反应1 mol水，M室中溶液的质量变化为减少1 mol×18 g·mol－1＝18 g。(4)若在标准状况下，甲池有5.6 L O2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为 L。15.68乙池中SO2转化为硫酸根离子、NO转化为铵根离子；若标准状况下，甲池有5.6 L O2(为0.25 mol)参加反应，根据得失电子守恒可知，O2～4e－～2SO2～NO，则乙池中处理废气(SO2和NO)共0.7 mol，总体积为15.68 L。返回考教衔接5高考真题溯源 在电解原理的应用中，命题专家一般以文字描述与反应原理示意图相结合的形式设题，结合社会热点，充分体现出化学学科推动科技发展和人类社会进步的重要作用。这类试题的模型往往来源于教材，但又高于教材，学生必须掌握电解池的实质才能正确解答。真题链接——高考这样考 逻辑推理与论证①在电解池中，阴极得电子，发生还原反应；阳极失电子，发生氧化反应。由装置图可知，电极b发生氧化反应，为阳极，则电极a为阴极。②在电解池中，阳离子移向阴极。③电极b为阳极，发生氧化反应，失电子。④根据得失电子守恒可得关系式：√溯本求源—— 教材这样写溯本求源—— 教材这样写 教材相关知识1.在有机反应中，去氧或加氢的反应为还原反应，加氧或去氢的反应为氧化反应。2.写电极反应式时注意电解池中各室电解装置所处的环境条件，即酸性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋，有机环境中一般为O2－。3.在电化学原理中，电路中转移的电子数是相等的。返回课 时 测 评1.(2024·黑吉辽卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为下列说法错误的是A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍B.阴极反应：2H2O＋2e－2OH－＋H2↑C.电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动D.阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－2HCOO－＋2H2O＋H2↑√据题图可知，b电极上HCHO 转化为HCOO－，而HCHO 转化为HCOO－为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理 可知：阴极水得电子生成氢气：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。阳极反应：①HCHO＋OH——e－HCOOH＋H2，②HCOOH＋OH－HCOO－＋H2O，阴极反应2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，即转移2 mol电子时，阴、阳两极各生成1 mol H2，共2 mol H2，而传统电解水：2H2O2H2↑＋O2↑，转移2 mol电子，只有阴极生成1 mol H2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，故A错误、B正确；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH－，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，OH－通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确；阳极反应涉及：①HCHO＋OH——e－HCOOH＋H2，②HCOOH＋OH－HCOO－＋H2O，由(①＋②)×2得阳极反应为2HCHO－2e－＋4OH－2HCOO－＋2H2O＋H2↑，故D正确。2.(2024·福州重点中学联考)以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如下：上述装置工作时，下列有关说法正确的是A.乙池电极接电池正极，气体X为H2B.Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池C.NaOH溶液Z的浓度比NaOH溶液Y的小D.甲池中发生反应：4OH——4e－2H2O＋O2↑√乙池电极为电解池阴极，和电源负极连接，溶液中氢离子放电生成氢气，A项错误；电解池中阳离子移向阴极，钠离子移向乙池，B项错误；阴极附近氢离子放电破坏了水的电离平衡，电极附近氢氧根离子浓度增大，NaOH溶液Y的浓度比NaOH溶液Z的大，C项正确；放出氧气的电极为阳极，电解质溶液中氢氧根离子放电生成氧气，氢离子浓度增大，碳酸根离子结合氢离子生成碳酸氢根离子，则电极反应为4C＋2H2O－4e－4HC＋O2↑，D项错误。3.利用废料Ce2O3制备Ce(SO4)2的工作原理如图，下列说法不正确的是A.电极b为阴极，发生还原反应B.电解总反应方程式：Ce2O3＋8H＋2Ce4＋＋3H2O＋H2↑C.离子交换膜为阴离子交换膜D.X可以是H2SO4溶液√由题意可知，由Ce2O3制备Ce(SO4)2，Ce化合价升高，Ce2O3作阳极，酸性条件下三氧化二铈在阳极失去电子发生氧化反应生成铈离子和水，电极b为阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，则X为硫酸溶液，铈离子通过阳离子交换膜由阳极室移向阴极室，电解的总反应方程式为Ce2O3＋8H＋2Ce4＋＋3H2O＋H2↑，C错误。4.(2025·四川资阳模拟)科研工作者利用双功能催化剂实现了室温条件下电催化联合制备氨气和硝酸。下列说法错误的是A.X端为化学电源的负极B.b极的电极反应为N2＋6H2O－10e－2N＋12H＋C.理论上a、b电极消耗N2速率相等D.离子交换膜可以是质子交换膜√因为a电极氮元素化合价降低，氮气得电子，所以a极为阴极，X端为化学电源的负极，A正确；理论上a、b电极得失电子数相等，但a极上1 mol N2得到6 mol电子，b极上1 mol N2失去10 mol电子，所以消耗N2速率不相等，C错误；离子交换膜可以是质子交换膜，b极产生的质子通过交换膜进入a极区，D正确。5.(2024·福建三明适应性测试)环氧乙烷(C2H4O)常用于医用消毒，一种制备方法为使用惰性电极电解KCl溶液，用Cl－交换膜将电解液分为阴极区和阳极区，其中一区持续通入乙烯；电解结束，移出交换膜，两区溶液混合发生反应：HOCH2CH2Cl＋OH－Cl－＋H2O＋C2H4O。下列说法错误的是A.乙烯应通入阴极区B.移出交换膜前存在反应：Cl2＋H2OHCl＋HClOC.使用Cl－交换膜阻止OH－通过，可使Cl2生成区的pH逐渐减小D.制备过程的总反应为H2C CH2＋H2OH2＋C2H4O√环氧乙烷的制备原理：Cl－在阳极失电子生成Cl2，Cl2与水发生反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO，HClO与乙烯发生加成反应生成HOCH2CH2Cl；阴极区发生反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，电解结束，移出交换膜，两区溶液混合发生反应： HOCH2CH2Cl＋OH－Cl－＋H2O＋C2H4O。根据分析可知阳极区会生成HCl，使用Cl－交换膜阻止OH－通过，HCl的浓度不断增大，pH逐渐减小，故C正确；根据分析可知该反应过程中KCl并没有被消耗，实际上是水、乙烯反应，总反应为H2C CH2＋H2OH2＋C2H4O，故D正确。6.(2022·重庆卷)硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。下列说法错误的是A.惰性电极2为阳极B.反应前后W、W数量不变C.消耗1 mol氧气，可得到1 mol硝酮D.外电路通过1 mol电子，可得到1 mol水√惰性电极2处Br－被氧化为Br2，为阳极，故A正确；W、W循环反应，反应前后W、W数量不变，故B正确；总反应为氧气把二丁基-N-羟基胺氧化为硝酮，1 mol二丁基-N-羟基胺失去2 mol H原子生成1 mol硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1 mol氧气，可得到2 mol硝酮，故C错误；外电路通过1 mol电子时生成0.5 mol H2O2，H2O2最终生成水，根据氧原子守恒，可得到1 mol水，故D正确。7.科学家采用电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质)，有价值的蛋白质回收率达到98％，工作原理如图所示：下列说法错误的是A.膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜B.膜1、膜2孔径不大于半透膜孔径C.a极的电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑D.每转移2 mol电子，理论上乳清质量减少58.5 g√a极区的稀氢氧化钠溶液变为浓氢氧化钠溶液，说明a极区生成了氢氧化钠，即钠离子通过膜1向a极区迁移，膜1为阳离子交换膜；同理，氯离子通过膜2向b极区迁移，膜2为阴离子交换膜，A项正确；提纯蛋白质，不能让蛋白质(胶体粒子)通过膜1、膜2，所以膜1、膜2孔径应不大于半透膜孔径，B项正确；a极为阴极，发生还原反应：2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，C项正确；每转移2 mol电子，结合电极反应和电荷守恒可知，理论上乳清减少的质量为2 mol NaCl的质量，即质量减少117 g，D项错误。8.(2024·广东梅州一模)电解法常用于分离提纯物质，某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置(如图)，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液进行回收利用(已知：2Cr＋2H＋Cr2＋H2O)，下列说法不正确的是A.阴极室生成的物质为NaOH和H2B.阳极的电极反应是2H2O－4e－4H＋＋O2↑C.a离子交换膜为阳离子交换膜D.当外电路中转移2 mol电子时，阳极室可生成1 mol Cr2√电解时，阳极上水中的OH－放电：2H2O－4e－O2↑＋4H＋，浆液中的Cr通过阴离子交换膜向阳极移动，从而从浆液中分离出来，因存在2Cr＋2H＋Cr2＋H2O，则分离后含铬元素的粒子是Cr、Cr2；阴极上水中的H＋放电：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，混合物浆液中的钠离子通过阳离子交换膜进入阴极，故阴极反应生成氢气和NaOH；电解时，每转移2 mol电子，阳极区生成2 mol H＋，由于2Cr＋2H＋Cr2＋H2O为可逆反应，阳极室生成的Cr2小于1 mol，D错误。9.用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是A.阴极的电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－B.阳极的电极反应式为Cl－＋2OH——2e－ClO－＋H2OC.电解时使用锂钒氧化物二次电池(V2O5＋xLiLixV2O5)作电源，电池充电时a电极的电极反应为LixV2O5－xe－V2O5＋xLi＋D.除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O√阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，两种气体为CO2和N2，该反应在碱性环境中发生，反应的离子方程式不应出现H＋，D项错误。10.羟基自由基(·OH)具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基(·OH)处理含苯酚废水和含甲醛废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。下列说法错误的是A.M极为阴极，电极反应：O2＋2e－＋2H＋2·OHB.双极膜中H2O解离出的OH－透过膜a向N极移动C.每处理6.0 g甲醛，理论上有0.4 mol H＋透过膜bD.通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6∶7√M电极通入O2，发生反应生成自由基·OH，电极反应为O2＋2e－＋2H＋2·OH，M作阴极，A正确；N为阳极，电解时阴离子向阳极移动，所以OH－透过膜a向N极移动，B正确；1 mol甲醛生成1 mol CO2转移4 mol电子，1 mol 苯酚生成6 mol CO2转移28 mol电子，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6∶7，D正确。11.通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是A.电极A为阴极，发生还原反应B.电极B的电极反应：2H2O＋Mn2＋－2e－MnO2＋4H＋C.电解一段时间后溶液中Mn2＋浓度保持不变D.电解结束，可通过调节pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3√由题干中电解示意图可知，电极B上Mn2＋转化为MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；由题干中电解示意图可知，电极B上Mn2＋失电子转化为MnO2，电极反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－MnO2＋4H＋，B正确；电极A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应式为LiMn2O4＋3e－＋8H＋Li＋＋2Mn2＋＋4H2O，根据得失电子守恒，电解池总反应为2LiMn2O4＋4H＋2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，反应生成了Mn2＋，Mn2＋浓度增大，C错误；电解池总反应为2LiMn2O4＋4H＋2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确。12.电-Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，反应原理如图所示。电解产生的H2O2与Fe2＋发生反应生成的羟基自由基(·OH)能氧化降解有机污染物。下列说法错误的是A.电源的A极为负极B.与电源B极相连电极的电极反应式为H2O－e－H＋＋·OHC.Fenton反应为H2O2＋Fe2＋Fe(OH)2＋＋·OHD.每消耗2.24 L O2(标准状况)，整个电解池中理论上可产生的·OH为0.2 mol√根据题图，三价铁离子在左端电极得到电子转化为亚铁离子，发生还原反应，左端电极为阴极，则A为电源负极，B为电源正极，右端电极为阳极。根据上述分析，电源的A极为负极，故A正确；与电源B极相连的电极为阳极，根据题图，水在阳极上失电子产生羟基自由基(·OH)，电极反应式为H2O－e－H＋＋·OH，故B正确；电解产生的H2O2与Fe2＋发生反应生成的羟基自由基(·OH)，由题图装置可知，H2O－e－H＋＋·OH，Fe3＋＋e－Fe2＋，O2＋2e－＋2H＋H2O2，则Fenton反应为H2O2＋Fe2＋Fe(OH)2＋＋·OH，故C正确；每消耗1 mol O2，阴极共得到3 mol e－，其中1 mol O2得2 mol e－生成1 mol H2O2，1 mol Fe3＋得1 mol e－生成1 mol Fe2＋，H2O2与Fe2＋发生Fenton反应：H2O2＋Fe2＋Fe(OH)2＋＋·OH，故阴极生成1 mol·OH，阳极失去3 mol e－，由反应H2O－e－H＋＋·OH可知，阳极生成3 mol·OH，故整个电解池共产生4 mol·OH。因此当消耗2.24 L O2(标准状况)时，整个电解池中理论上产生·OH为0.4 mol，故D错误。13.(4分)工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染，模拟工艺如图所示，写出电解时铁电极发生的电极反应： 。随后，铁电极附近有无色气体产生，写出有关反应的离子方程式：_____ _ _______________________________。Fe－2e－Fe2＋2N＋ 8H＋＋6Fe2＋N2↑＋6Fe3＋＋4H2O根据电解原理，阳离子向阴极移动，由题给装置图可知，A为电源的正极，B为电源的负极，铁作阳极，电极反应为Fe－2e－Fe2＋；N在酸性条件下具有强氧化性，能将Fe2＋氧化，本身被还原成N2，其反应的离子方程式为2N＋8H＋＋6Fe2＋N2↑＋6Fe3＋＋4H2O。14.(10分)按要求回答下列问题。(1)有人研究了用电化学方法把CO2转化为CH3OH，其原理如图1所示：则图中A电极接电源 极。已知B电极为惰性电极，则在水溶液中，该极的电极反应为_________________________________。负2H2O－4e－4H＋＋O2↑(2)以连二亚硫酸盐(S2)为还原剂脱除烟气中的NO，并通过电解再生，装置如图2所示。阴极的电极反应为_________________________________，电解槽中的隔膜为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。2S＋4H＋＋2e－S2＋2H2O阳阴极上亚硫酸根离子得电子生成S2，电极反应为2S＋4H＋＋2e－S2＋2H2O，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，右侧的氢离子通过离子交换膜进入左侧，所以电解池中的隔膜为阳离子交换膜。(3)甲醛超标会危害人体健康，需对甲醛进行含量检测及污染处理。某甲醛气体传感器的工作原理如图3所示，b极的电极反应为))________________________________，当电路中转移4×10－4 mol电子时，传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为 mg。HCHO－4e－＋H2OCO2＋4H＋3由题图3可知，甲醛气体传感器为原电池原理，b极为负极，甲醛发生氧化反应生成CO2，电极反应为HCHO－4e－＋ H2OCO2＋4H＋；由反应式可知，当电路中转移4×10－4 mol电子时，传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为×30 g·mol－1＝3×10－3 g＝3 mg。15.(10分)回答下列问题。(1)氢碘酸也可以用“电解法”制备，装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－；A、B为离子交换膜。①B膜最佳应选择 。Na＋交换膜从题图上看，右端的BPM膜和B膜之间产生NaOH，BPM膜提供OH－，B膜最好是Na＋交换膜；②阳极的电极反应式是 。2H2O－4e－O2↑＋4H＋阳极附近溶液为硫酸溶液，水电离出的氢氧根离子失电子，故阳极的电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋；③少量的I－因浓度差通过BPM膜，若撤去A膜，其缺点是_______________________ _____ ___。I－会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板A膜应为阳离子交换膜，阳极产生的H＋透过A膜和少量的I－反应得到少量的HI，若撤去A膜，I－会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板。(2)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH，使处理含苯酚(C6H5OH)废水更加高效，装置如图所示。已知a极主要发生的反应是O2生成H2O2，然后在电解液中产生·OH并迅速与苯酚反应。①b极连接电源的 极(填“正”或“负”)。正a极主要发生的反应是O2生成H2O2，O元素化合价降低，得到电子，发生还原反应，则a电极为阴极，与电源负极相接，所以b电极为阳极，与电源正极相接；②a极的电极反应式为____________________________。O2＋2e－＋2H＋H2O2 a电极为阴极，O2得到电子生成H2O2，电解质溶液显酸性，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋H2O2；返回③除电极反应外，电解液中主要发生的反应方程式有__________________ 。C6H6O＋28·OH6CO2↑＋17H2O返回H2O2分解产生·OH，化学方程式为H2O22·OH，·OH与苯酚反应生成无毒的氧化物，该氧化物为CO2，反应的化学方程式为C6H6O＋28·OH6CO2↑＋17H2O。返回第37讲 电解原理创新应用【复习目标】 1.深化对电解原理及规律的理解，提升应用电解原理综合分析解决实际问题的能力。2.熟知电解原理创新试题的呈现方式及问题设置，总结解答此类问题的一般方法及规律。1.电解原理常见的考查点电解原理及应用是高考高频考点，该类试题往往与生产、生活及新科技等相联系，以装置图或流程图为载体呈现，题材广、信息新，题目具有一定难度。主要考查阴、阳极的判断、电极反应式及电解反应方程式的书写、溶液离子浓度变化及有关计算等。2.“5点”突破电解综合应用题(1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(注意离子交换膜会限制某些离子的移动方向)(3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。(4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金属阳离子。(5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。电解原理在无机物制备中的应用1.(2024·湖南卷)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是( )A.电解时，OH－向Ni电极移动B.生成C6的电极反应：2C3N8H4＋8OH——4e－C6＋8H2OC.电解一段时间后，溶液pH升高D.每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16答案：B解析：由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，作阴极，发生还原反应，电解质溶液为KOH水溶液，则电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－；Pt电极C3N8H4失去电子生成C6，作阳极，电极反应为2C3N8H4＋8OH——4e－C6＋8H2O，同时，Pt电极还伴随少量O2生成，电极反应为4OH——4e－O2↑＋2H2O。Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即OH－向Pt电极移动，A错误；Pt电极C3N8H4失去电子生成C6，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为2C3N8H4＋8OH——4e－C6＋8H2O，B正确；阳极主要反应为2C3N8H4－4e－＋8OH－C6＋8H2O，阴极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，则电解过程中发生的总反应主要为2C3N8H4＋4OH－C6＋4H2O＋2H2↑，反应消耗OH－，生成H2O，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误；根据电解总反应：2C3N8H4＋4OH－C6＋4H2O＋2H2↑可知，每生成1 mol H2，生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极伴随少量O2生成，则生成1 mol H2时得到的部分电子由OH－放电产生O2提供，所以生成K4C6N16的物质的量小于0.5 mol，D错误。2.含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是( )A.生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2 mol电子B.阴极上的电极反应为P4＋8CN——4e－4[P(CN)2]－C.在电解过程中CN－向铂电极移动D.电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH答案：D解析：由题意及题图分析知，石墨电极为阳极，对应的电极反应式为P4＋8CN——4e－4[P(CN)2]－，则生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1 mol电子，A错误；阴极上发生还原反应，应该得电子，电极反应式为2HCN＋2e－H2↑＋2CN－，B错误；石墨电极为阳极，铂电极为阴极，CN－应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；由题中所给图示可知HCN在阴极放电，产生CN－和H2，而HCN中的H来自于LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D正确。电解原理在有机合成方面的应用3.(2024·湖北卷)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2——e－HCOO－＋H·。下列说法错误的是( )学生用书 第213页A.电解一段时间后阳极区c(OH－)减小B.理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离C.阳极总反应式为2HCHO＋4OH——2e－2HCOO－＋H2↑＋2H2OD.阴极区存在反应H2C2O4＋2H＋＋2e－CHOCOOH＋H2O答案：B解析：在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O－：HCHO＋OH－HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2——e－HCOO－＋H·，H·结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC－COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC－COOH：H2C2O4＋2e－＋2H＋OHC－COOH＋H2O，OHC－COOH与HO－N＋H3反应生成HOOC－CHN－OH：OHC－COOH＋HO－N＋H3HOOC－CHN－OH＋H2O＋H＋，HOOC－CHN－OH发生得电子的还原反应转化成H3N＋CH2COOH：HOOC－CHN－OH＋4e－＋5H＋H3N＋CH2COOH＋H2O。电解过程中，阳极区消耗OH－、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH－)减小，A项正确；阴极区的总反应为H2C2O4＋HO－N＋H3＋6e－＋6H＋ H3N＋CH2COOH＋3H2O，H＋由双极膜中H2O解离提供，故理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离，B项错误；结合装置图，阳极总反应为2HCHO－2e－＋4OH－2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C项正确；阴极区的Pb上发生反应H2C2O4＋2e－＋2H＋OHC－COOH＋H2O，D项正确。4.(2024·福建三明适应性测试)乙醛酸(HOOCCHO)是有机合成的重要中间体。工业上以乙二醛(OHCCHO)和乙二酸(HOOCCOOH)为原料，用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图所示。该装置中阴、阳两极均为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极生成的物质反应生成乙醛酸。下列说法错误的是( )A.M极与直流电源的正极相连B.N极上的电极反应式为HOOCCOOH＋2e－＋2H＋HOOCCHO＋H2OC.电解一段时间后，N极附近溶液的pH变小D.若有2 mol H＋通过质子交换膜，则该装置中生成2 mol乙醛酸答案：C解析：由题图中H＋的移动方向可知，M极为电解池的阳极，与电源正极相连，A正确；N极为阴极，乙二酸在阴极的电极反应式为HOOCCOOH＋2e－＋2H＋HOOCCHO＋H2O，同时通过质子交换膜从阳极移入与转移电子数相同数目H＋，放电时N极区n(H＋)不变，但生成水，故溶液pH增大，B正确、C错误；若有2 mol氢离子通过质子交换膜，阴极和阳极各生成1 mol乙醛酸，则装置中生成2 mol乙醛酸，D正确。电解与分离、提纯5.(2024·辽宁抚顺联考)工业上，常用电渗析法淡化海水。某小组模拟淡化海水原理，设计如图所示装置。已知锂电池电池反应为xLi＋Li1－xMn2O4LiMn2O4。下列叙述错误的是( )A.M极为阳极，膜2为阳离子交换膜B.锂离子电池放电时，负极的电极反应为Li－e－Li＋C.基态锰原子中有15种不同运动状态的电子D.N极收集到11.2 L气体(标准状况)时理论上转移1 mol电子答案：C解析：由题干信息可知，电极M与锂离子电池的正极相连，是阳极，电极反应为2Cl——2e－Cl2↑，电极N与锂离子电池的负极相连，是阴极，电极反应为2H＋＋2e－H2↑，阳离子由M极移向N极，阴离子由N极移向M极，即膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜，A正确；锂电池电池反应为xLi＋Li1－xMn2O4LiMn2O4，故放电时，负极的电极反应式为Li－e－Li＋，B正确；已知Mn是25号元素，其核外有25个电子，基态锰原子中有25种不同运动状态的电子，C错误；N极电极反应为2H＋＋2e－H2↑，故N极收集到11.2 L气体(标准状况)时理论上转移电子的物质的量为×2＝1 mol，D正确。6.我国科学家以石墨烯壳层封装钴镍纳米粒子的“铠甲”催化剂作电极，实现了合成气中H2S杂质的高效去除，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )A.x为电源负极，阴极区溶液的pH增大B.为同时实现氢气和硫粉的分离与回收，隔膜为阳离子交换膜C.阳极的电极反应式为H2S－2e－S↓＋2H＋D.通电一段时间后，阴极区的溶液可以补充到阳极区，实现电解液的再生答案：C解析：据题图可知与电源y连接的电极上H2S发生氧化反应转化为S，所以y为电源正极，x为电源负极，阴极发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，所以阴极区溶液的pH增大，A正确；为实现氢气和硫单质的分离，隔膜应为阳离子交换膜，Na＋通过该膜由阳极移向阴极，B正确；阳极发生氧化反应，电极反应式为H2S＋2C－2e－S↓＋2HC，C错误；通电一段时间后，阴极区得到氢氧化钠溶液，阳极区得到NaHCO3，NaHCO3溶液与NaOH溶液反应生成Na2CO3，所以将阴极区溶液补充到阳极区可实现电解液的再生，D项正确。电解与“三废”治理7.(2021·辽宁卷)利用(Q)与(QH2)电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是( )学生用书 第214页A.a为电源负极B.溶液中Q的物质的量保持不变C.CO2在M极被还原D.分离出的CO2从出口2排出答案：C解析：由题干信息可知，M极发生的是由(Q)转化为(QH2)的还原反应，故M极为阴极，电极反应式为＋2H2O＋2e－＋2OH－，故与M极相连的a电极为负极，N极为阳极，电极反应式为－2e－＋2H＋，b极为电源正极。由分析可知，溶液中Q的物质的量保持不变，B正确；CO2在M极发生的反应为CO2＋OH－HC，C错误；在M极上生成的HC向阳极移动，在N极上发生反应为HC＋H＋H2O＋CO2↑，故分离出的CO2从出口2排出，D正确。8.(2024·湖南衡阳联考)用“吸收－电解”循环法脱除烟气中的SO2，可减少对大气的污染。室温下，电解液K再生的装置如图所示，其中电解液的pH随n(S)∶n(HS)变化的关系见下表，下列对此判断正确的是( )电解液 n(S)∶n(HS) pHK 9∶91 6.2L 1∶1 7.2M 91∶9 8.2A.当电解液呈中性时溶液中：c(Na＋)＞c(S)＞c(HS)＞c(OH－)B.再生液M吸收SO2主要反应的离子方程式为SO2＋OH－HSC.HS在b极发生的电极反应式为HS＋H2O－2e－S＋3H＋D.若产生标准状况下2.24 L气体N，则d膜上共通过0.2 mol阳离子答案：D解析：根据装置图，阴离子通过c膜向a极移动，可知a极为阳极，发生的反应为HS－2e－＋H2OS＋3H＋；b极为阴极，发生的反应为2H＋＋2e－H2↑，气体N为H2。n(S)∶n(HS)＝9∶91时，电解液pH＝6.2，n(S)∶n(HS)＝1∶1时，电解液pH＝7.2，由此推知当电解液呈中性时，c(HS)＞c(S)，A项错误；M吸收SO2主要发生的反应为S＋SO2＋H2O2HS，B项错误；若产生标准状况下2.24 L气体N(0.1 mol H2)，阴极消耗0.2 mol H＋，减少0.2 mol正电荷，需要补充0.2 mol正电荷以达到平衡，则d膜上会通过0.2 mol阳离子，D项正确。应用电解原理储能9.(2022·广东卷)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，研发了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是( )A.充电时电极b是阴极B.放电时NaCl溶液的pH减小C.放电时NaCl溶液的浓度增大D.每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g答案：C解析：由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，作阴极，则电极b是阳极，故A错误；放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－NaTi2(PO4)3＋2Na＋可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应为Cl2＋2e－2Cl－，反应后Na＋和Cl－浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；充电时阳极反应为2Cl——2e－Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g/mol×2 mol＝46 g，故D错误。10.锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所示：下列说法错误的是( )A.放电时，N极为正极B.放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小C.充电时，M极的电极反应为Zn2＋＋2e－ZnD.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过答案：B学生用书 第215页一、多池串联的两大模型及原理分析模型一 外接电源与电解池的串联(如图)A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。模型二 原电池与电解池的串联(如图)甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。二、多室装置的分析 为实现特定功能需求，在电化学装置中增加离子交换膜，将原电池或电解池分隔成两个或多个相对独立的室。1.离子交换膜的分类和应用2.分析某室质量变化的关键分析某室质量的变化，既要考虑该区(或该电极)的化学反应，又要考虑通过“交换膜”的离子带来的质量变化。1.(2022·山东卷改编)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2＋，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法错误的是( )A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C.乙室电极反应为LiCoO2＋2H2O＋e－Li＋＋Co2＋＋4OH－D.若甲室Co2＋减少200 mg，乙室Co2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移答案：C解析：电池工作时，左边装置中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体：CH3COO——8e－＋2H2O2CO2↑＋7H＋，Co2＋在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3COO－失去电子后，H＋、金属阳离子通过阳膜移向甲室，甲室溶液pH减小，A正确；对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2＋，同时得到Li＋，电极反应为LiCoO2＋e－＋4H＋Li＋＋Co2＋＋2H2O，C错误；依据电子守恒，乙室消耗的H＋比负极CH3COO－反应产生的H＋多，因而需补充盐酸，B正确；根据得失电子守恒，可知没有进行溶液转移时，乙室Co2＋增加的质量是甲室Co2＋减少质量的2倍，而实际二者倍数为＝1.5＜2，故此时已进行过溶液转移，D正确。2.(2024·湖北重点中学联考)污水资源化利用既可以缓解水的供需矛盾，又可以减少水污染。化学工作者提出采用电解法除去工业污水中的NaCN，其原理如图所示，通电前先向污水中加入适量食盐并调整其pH维持碱性(CN－不参与电极反应)。下列说法正确的是( )学生用书 第216页A.b为电源的负极B.隔膜Ⅰ为阴离子交换膜C.X为H2，电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－D.当生成2.24 L N2时，电路中通过1 mol电子答案：C解析：右侧氯离子放电得到次氯酸根离子，次氯酸根离子再氧化CN－为氮气，所以右侧电极为阳极，b为电源的正极，故A错误；a为电源的负极，左侧电极为阴极，发生反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，阴离子增加，污水中的钠离子会通过隔膜Ⅰ进入左侧，形成浓氢氧化钠溶液，所以隔膜Ⅰ为阳离子交换膜，故B错误、C正确；生成的2.24 L N2未标明条件，无法求得电路中通过电子的物质的量，故D错误。3.电渗析法淡化海水的装置如图所示，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列，将电解槽分隔成多个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中。通电后，一个间隔室的海水被淡化，而其相邻间隔室的海水被浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是( )A.离子交换膜b为阳离子交换膜B.各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水C.通电时，电极1附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显D.淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值答案：B解析：分析题图可知，电极1为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极2为阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，离子交换膜a是阳离子交换膜，离子交换膜b为阴离子交换膜，结合阴、阳离子移向可知，各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水，A错误、B正确；通电时，阳极电极反应：2Cl——2e－Cl2↑，阴极电极反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的pH变化明显，C错误；淡化过程中，得到的浓缩海水可以提取氯化钠、镁、溴等，有使用价值，D错误。4.我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是( )A.电极电势：Zn/ZnO电极＜MoS2电极B.Zn/ZnO电极的反应式为Zn－2e－＋2OH－ZnO＋H2OC.电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小D.电子流向：Zn/ZnO电极→负载→MoS2电极答案：C解析：由题意及装置图可知，Zn/ZnO电极为负极，MoS2电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确；正极区消耗的H＋源于双极膜解离出的H＋，且产生的NH3会部分溶解，所以正极区溶液的pH不会减小，C错误；电子流向：负极→负载→正极，D正确。5.二十大报告明确了生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO-空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。回答下列问题：(1)甲池在放电过程中的负极反应为 。(2)乙池中通入废气SO2的电极为 极，乙池总反应的离子方程式为 。(3)b为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L－1的盐酸时，M室中的溶液的质量变化为 (溶液体积变化忽略不计)。(4)若在标准状况下，甲池有5.6 L O2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为 L。答案：(1)NO＋2H2O－3e－N＋4H＋(2)阳 5SO2＋2NO＋8H2O2N＋5S＋8H＋ (3)阴 减少18 g (4)15.68解析：(1)甲池在放电过程中，负极上一氧化氮失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子，电极反应为NO＋2H2O－3e－N＋4H＋。(2)乙池中通入废气SO2的电极连接电源的正极，为阳极；阳极二氧化硫发生氧化反应生成硫酸根离子，阴极一氧化氮发生还原反应生成铵根离子，电池总反应的离子方程式为5SO2＋2NO＋8H2O2N＋5S＋8H＋。(3)丙中阳极上水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通过a膜进入浓缩室；N室中氯离子通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸，故b为阴离子交换膜。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L－1盐酸时，迁移过来的氢离子为4 L×(0.6 mol·L－1－0.1 mol·L－1)＝2 mol；2H2O－4e－4H＋＋O2↑，则转移2 mol电子，阳极反应1 mol水，M室中溶液的质量变化为减少1 mol×18 g·mol－1＝18 g。(4)乙池中SO2转化为硫酸根离子、NO转化为铵根离子；若标准状况下，甲池有5.6 L O2(为0.25 mol)参加反应，根据得失电子守恒可知，O2～4e－～2SO2～NO，则乙池中处理废气(SO2和NO)共0.7 mol，总体积为15.68 L。学生用书 第217页高考真题溯源 在电解原理的应用中，命题专家一般以文字描述与反应原理示意图相结合的形式设题，结合社会热点，充分体现出化学学科推动科技发展和人类社会进步的重要作用。这类试题的模型往往来源于教材，但又高于教材，学生必须掌握电解池的实质才能正确解答。真题链接—— 高考这样考 [考题] (2023·重庆卷)电化学合成是一种绿色高效的合成方法。下图是酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是( ) A.电极a为阴极① B.从电极b移向电极a C.电极b发生的反应③为 D.生成3 mol半胱氨酸④的同时生成1 mol烟酸 逻辑推理与论证 ①在电解池中，阴极得电子，发生还原反应；阳极失电子，发生氧化反应。由装置图可知，电极b发生氧化反应，为阳极，则电极a为阴极。 ②在电解池中，阳离子移向阴极。 ③电极b为阳极，发生氧化反应，失电子。 ④根据得失电子守恒可得关系式： 答案：D溯本求源—— 教材这样写 [教材] (人教版选择性必修1 “资料卡片”) 电有机合成 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。电合成己二腈的反应如下。 阳极：H2O－2e－O2↑＋2H＋ 阴极：2CH2CHCN＋2H＋＋2e－NC(CH2)4CN 总反应：2CH2CHCN＋H2ONC(CH2)4CN＋O2↑ 与其他有机合成相比，电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点。 教材相关知识 1.在有机反应中，去氧或加氢的反应为还原反应，加氧或去氢的反应为氧化反应。 2.写电极反应式时注意电解池中各室电解装置所处的环境条件，即酸性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋，有机环境中一般为O2－。 3.在电化学原理中，电路中转移的电子数是相等的。课时测评37 电解原理创新应用(时间：45分钟 满分：60分)(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)选择题1－12题，每小题3分，共36分。1.(2024·黑吉辽卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为。下列说法错误的是( )A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍B.阴极反应：2H2O＋2e－2OH－＋H2↑C.电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动D.阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－2HCOO－＋2H2O＋H2↑答案：A解析：据题图可知，b电极上HCHO 转化为HCOO－，而HCHO 转化为HCOO－为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理可知：阴极水得电子生成氢气：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。阳极反应：①HCHO＋OH——e－HCOOH＋H2，②HCOOH＋OH－HCOO－＋H2O，阴极反应2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，即转移2 mol电子时，阴、阳两极各生成1 mol H2，共2 mol H2，而传统电解水：2H2O2H2↑＋O2↑，转移2 mol电子，只有阴极生成1 mol H2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，故A错误、B正确；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH－，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，OH－通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确；阳极反应涉及：①HCHO＋OH——e－HCOOH＋H2，②HCOOH＋OH－HCOO－＋H2O，由(①＋②)×2得阳极反应为2HCHO－2e－＋4OH－2HCOO－＋2H2O＋H2↑，故D正确。2.(2024·福州重点中学联考)以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如下：上述装置工作时，下列有关说法正确的是( )A.乙池电极接电池正极，气体X为H2B.Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池C.NaOH溶液Z的浓度比NaOH溶液Y的小D.甲池中发生反应：4OH——4e－2H2O＋O2↑答案：C解析：乙池电极为电解池阴极，和电源负极连接，溶液中氢离子放电生成氢气，A项错误；电解池中阳离子移向阴极，钠离子移向乙池，B项错误；阴极附近氢离子放电破坏了水的电离平衡，电极附近氢氧根离子浓度增大，NaOH溶液Y的浓度比NaOH溶液Z的大，C项正确；放出氧气的电极为阳极，电解质溶液中氢氧根离子放电生成氧气，氢离子浓度增大，碳酸根离子结合氢离子生成碳酸氢根离子，则电极反应为4C＋2H2O－4e－4HC＋O2↑，D项错误。3.利用废料Ce2O3制备Ce(SO4)2的工作原理如图，下列说法不正确的是( )A.电极b为阴极，发生还原反应B.电解总反应方程式：Ce2O3＋8H＋2Ce4＋＋3H2O＋H2↑C.离子交换膜为阴离子交换膜D.X可以是H2SO4溶液答案：C解析：由题意可知，由Ce2O3制备Ce(SO4)2，Ce化合价升高，Ce2O3作阳极，酸性条件下三氧化二铈在阳极失去电子发生氧化反应生成铈离子和水，电极b为阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，则X为硫酸溶液，铈离子通过阳离子交换膜由阳极室移向阴极室，电解的总反应方程式为Ce2O3＋8H＋2Ce4＋＋3H2O＋H2↑，C错误。4.(2025·四川资阳模拟)科研工作者利用双功能催化剂实现了室温条件下电催化联合制备氨气和硝酸。下列说法错误的是( )A.X端为化学电源的负极B.b极的电极反应为N2＋6H2O－10e－2N＋12H＋C.理论上a、b电极消耗N2速率相等D.离子交换膜可以是质子交换膜答案：C解析：因为a电极氮元素化合价降低，氮气得电子，所以a极为阴极，X端为化学电源的负极，A正确；理论上a、b电极得失电子数相等，但a极上1 mol N2得到6 mol电子，b极上1 mol N2失去10 mol电子，所以消耗N2速率不相等，C错误；离子交换膜可以是质子交换膜，b极产生的质子通过交换膜进入a极区，D正确。5.(2024·福建三明适应性测试)环氧乙烷(C2H4O)常用于医用消毒，一种制备方法为使用惰性电极电解KCl溶液，用Cl－交换膜将电解液分为阴极区和阳极区，其中一区持续通入乙烯；电解结束，移出交换膜，两区溶液混合发生反应：HOCH2CH2Cl＋OH－Cl－＋H2O＋C2H4O。下列说法错误的是( )A.乙烯应通入阴极区B.移出交换膜前存在反应：Cl2＋H2OHCl＋HClOC.使用Cl－交换膜阻止OH－通过，可使Cl2生成区的pH逐渐减小D.制备过程的总反应为H2CCH2＋H2OH2＋C2H4O答案：A解析：环氧乙烷的制备原理：Cl－在阳极失电子生成Cl2，Cl2与水发生反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO，HClO与乙烯发生加成反应生成HOCH2CH2Cl；阴极区发生反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，电解结束，移出交换膜，两区溶液混合发生反应： HOCH2CH2Cl＋OH－Cl－＋H2O＋C2H4O。根据分析可知阳极区会生成HCl，使用Cl－交换膜阻止OH－通过，HCl的浓度不断增大，pH逐渐减小，故C正确；根据分析可知该反应过程中KCl并没有被消耗，实际上是水、乙烯反应，总反应为H2CCH2＋H2OH2＋C2H4O，故D正确。6.(2022·重庆卷)硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。下列说法错误的是( )A.惰性电极2为阳极B.反应前后W、W数量不变C.消耗1 mol氧气，可得到1 mol硝酮D.外电路通过1 mol电子，可得到1 mol水答案：C解析：惰性电极2处Br－被氧化为Br2，为阳极，故A正确；W、W循环反应，反应前后W、W数量不变，故B正确；总反应为氧气把二丁基-N-羟基胺氧化为硝酮，1 mol二丁基-N-羟基胺失去2 mol H原子生成1 mol硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1 mol氧气，可得到2 mol硝酮，故C错误；外电路通过1 mol电子时生成0.5 mol H2O2，H2O2最终生成水，根据氧原子守恒，可得到1 mol水，故D正确。7.科学家采用电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质)，有价值的蛋白质回收率达到98％，工作原理如图所示：下列说法错误的是( )A.膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜B.膜1、膜2孔径不大于半透膜孔径C.a极的电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑D.每转移2 mol电子，理论上乳清质量减少58.5 g答案：D解析：a极区的稀氢氧化钠溶液变为浓氢氧化钠溶液，说明a极区生成了氢氧化钠，即钠离子通过膜1向a极区迁移，膜1为阳离子交换膜；同理，氯离子通过膜2向b极区迁移，膜2为阴离子交换膜，A项正确；提纯蛋白质，不能让蛋白质(胶体粒子)通过膜1、膜2，所以膜1、膜2孔径应不大于半透膜孔径，B项正确；a极为阴极，发生还原反应：2H2O＋2e－2OH－＋H2↑，C项正确；每转移2 mol电子，结合电极反应和电荷守恒可知，理论上乳清减少的质量为2 mol NaCl的质量，即质量减少117 g，D项错误。8.(2024·广东梅州一模)电解法常用于分离提纯物质，某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置(如图)，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液进行回收利用(已知：2Cr＋2H＋Cr2＋H2O)，下列说法不正确的是( )A.阴极室生成的物质为NaOH和H2B.阳极的电极反应是2H2O－4e－4H＋＋O2↑C.a离子交换膜为阳离子交换膜D.当外电路中转移2 mol电子时，阳极室可生成1 mol Cr2答案：D解析：电解时，阳极上水中的OH－放电：2H2O－4e－O2↑＋4H＋，浆液中的Cr通过阴离子交换膜向阳极移动，从而从浆液中分离出来，因存在2Cr＋2H＋Cr2＋H2O，则分离后含铬元素的粒子是Cr、Cr2；阴极上水中的H＋放电：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，混合物浆液中的钠离子通过阳离子交换膜进入阴极，故阴极反应生成氢气和NaOH；电解时，每转移2 mol电子，阳极区生成2 mol H＋，由于2Cr＋2H＋Cr2＋H2O为可逆反应，阳极室生成的Cr2小于1 mol，D错误。9.用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是( )A.阴极的电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－B.阳极的电极反应式为Cl－＋2OH——2e－ClO－＋H2OC.电解时使用锂钒氧化物二次电池(V2O5＋xLiLixV2O5)作电源，电池充电时a电极的电极反应为LixV2O5－xe－V2O5＋xLi＋D.除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O答案：D解析：阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，两种气体为CO2和N2，该反应在碱性环境中发生，反应的离子方程式不应出现H＋，D项错误。10.羟基自由基(·OH)具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基(·OH)处理含苯酚废水和含甲醛废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。下列说法错误的是( )A.M极为阴极，电极反应：O2＋2e－＋2H＋2·OHB.双极膜中H2O解离出的OH－透过膜a向N极移动C.每处理6.0 g甲醛，理论上有0.4 mol H＋透过膜bD.通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6∶7答案：C解析：M电极通入O2，发生反应生成自由基·OH，电极反应为O2＋2e－＋2H＋2·OH，M作阴极，A正确；N为阳极，电解时阴离子向阳极移动，所以OH－透过膜a向N极移动，B正确；1 mol甲醛生成1 mol CO2转移4 mol电子，1 mol 苯酚生成6 mol CO2转移28 mol电子，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6∶7，D正确。11.通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是( )A.电极A为阴极，发生还原反应B.电极B的电极反应：2H2O＋Mn2＋－2e－MnO2＋4H＋C.电解一段时间后溶液中Mn2＋浓度保持不变D.电解结束，可通过调节pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3答案：C 解析：由题干中电解示意图可知，电极B上Mn2＋转化为MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；由题干中电解示意图可知，电极B上Mn2＋失电子转化为MnO2，电极反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－MnO2＋4H＋，B正确；电极A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应式为LiMn2O4＋3e－＋8H＋Li＋＋2Mn2＋＋4H2O，根据得失电子守恒，电解池总反应为2LiMn2O4＋4H＋2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，反应生成了Mn2＋，Mn2＋浓度增大，C错误；电解池总反应为2LiMn2O4＋4H＋2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确。12.电-Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，反应原理如图所示。电解产生的H2O2与Fe2＋发生反应生成的羟基自由基(·OH)能氧化降解有机污染物。下列说法错误的是( )A.电源的A极为负极B.与电源B极相连电极的电极反应式为H2O－e－H＋＋·OHC.Fenton反应为H2O2＋Fe2＋Fe(OH)2＋＋·OHD.每消耗2.24 L O2(标准状况)，整个电解池中理论上可产生的·OH为0.2 mol答案：D解析：根据题图，三价铁离子在左端电极得到电子转化为亚铁离子，发生还原反应，左端电极为阴极，则A为电源负极，B为电源正极，右端电极为阳极。根据上述分析，电源的A极为负极，故A正确；与电源B极相连的电极为阳极，根据题图，水在阳极上失电子产生羟基自由基(·OH)，电极反应式为H2O－e－H＋＋·OH，故B正确；电解产生的H2O2与Fe2＋发生反应生成的羟基自由基(·OH)，由题图装置可知，H2O－e－H＋＋·OH，Fe3＋＋e－Fe2＋，O2＋2e－＋2H＋H2O2，则Fenton反应为H2O2＋Fe2＋Fe(OH)2＋＋·OH，故C正确；每消耗1 mol O2，阴极共得到3 mol e－，其中1 mol O2得2 mol e－生成1 mol H2O2，1 mol Fe3＋得1 mol e－生成1 mol Fe2＋，H2O2与Fe2＋发生Fenton反应：H2O2＋Fe2＋Fe(OH)2＋＋·OH，故阴极生成1 mol·OH，阳极失去3 mol e－，由反应H2O－e－H＋＋·OH可知，阳极生成3 mol·OH，故整个电解池共产生4 mol·OH。因此当消耗2.24 L O2(标准状况)时，整个电解池中理论上产生·OH为0.4 mol，故D错误。13.(4分)工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染，模拟工艺如图所示，写出电解时铁电极发生的电极反应： 。随后，铁电极附近有无色气体产生，写出有关反应的离子方程式： 。答案：Fe－2e－Fe2＋ 2N＋8H＋＋6Fe2＋N2↑＋6Fe3＋＋4H2O解析：根据电解原理，阳离子向阴极移动，由题给装置图可知，A为电源的正极，B为电源的负极，铁作阳极，电极反应为Fe－2e－Fe2＋；N在酸性条件下具有强氧化性，能将Fe2＋氧化，本身被还原成N2，其反应的离子方程式为2N＋8H＋＋6Fe2＋N2↑＋6Fe3＋＋4H2O。14.(10分)按要求回答下列问题。(1)有人研究了用电化学方法把CO2转化为CH3OH，其原理如图1所示：则图中A电极接电源 极。已知B电极为惰性电极，则在水溶液中，该极的电极反应为 。(2)以连二亚硫酸盐(S2)为还原剂脱除烟气中的NO，并通过电解再生，装置如图2所示。阴极的电极反应为 ，电解槽中的隔膜为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。(3)甲醛超标会危害人体健康，需对甲醛进行含量检测及污染处理。某甲醛气体传感器的工作原理如图3所示，b极的电极反应为 ，当电路中转移4×10－4 mol电子时，传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为 mg。答案：(1)负 2H2O－4e－4H＋＋O2↑(2)2S＋4H＋＋2e－S2＋2H2O 阳(3)HCHO－4e－＋H2OCO2＋4H＋ 3解析：(2)阴极上亚硫酸根离子得电子生成S2，电极反应为2S＋4H＋＋2e－S2＋2H2O，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，右侧的氢离子通过离子交换膜进入左侧，所以电解池中的隔膜为阳离子交换膜。(3)由题图3可知，甲醛气体传感器为原电池原理，b极为负极，甲醛发生氧化反应生成CO2，电极反应为HCHO－4e－＋ H2OCO2＋4H＋；由反应式可知，当电路中转移4×10－4 mol电子时，传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为×30 g·mol－1＝3×10－3 g＝3 mg。15.(10分)回答下列问题。(1)氢碘酸也可以用“电解法”制备，装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－；A、B为离子交换膜。①B膜最佳应选择 。②阳极的电极反应式是 。③少量的I－因浓度差通过BPM膜，若撤去A膜，其缺点是 。(2)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH，使处理含苯酚(C6H5OH)废水更加高效，装置如图所示。已知a极主要发生的反应是O2生成H2O2，然后在电解液中产生·OH并迅速与苯酚反应。①b极连接电源的 极(填“正”或“负”)。②a极的电极反应式为 。③除电极反应外，电解液中主要发生的反应方程式有 。答案：(1)①Na＋交换膜 ②2H2O－4e－O2↑＋4H＋ ③I－会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板 (2)①正 ②O2＋2e－＋2H＋H2O2 ③C6H6O＋28·OH6CO2↑＋17H2O解析：(1)①从题图上看，右端的BPM膜和B膜之间产生NaOH，BPM膜提供OH－，B膜最好是Na＋交换膜；②阳极附近溶液为硫酸溶液，水电离出的氢氧根离子失电子，故阳极的电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋；③A膜应为阳离子交换膜，阳极产生的H＋透过A膜和少量的I－反应得到少量的HI，若撤去A膜，I－会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板。(2)①a极主要发生的反应是O2生成H2O2，O元素化合价降低，得到电子，发生还原反应，则a电极为阴极，与电源负极相接，所以b电极为阳极，与电源正极相接；②a电极为阴极，O2得到电子生成H2O2，电解质溶液显酸性，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋H2O2；③H2O2分解产生·OH，化学方程式为H2O22·OH，·OH与苯酚反应生成无毒的氧化物，该氧化物为CO2，反应的化学方程式为C6H6O＋28·OH6CO2↑＋17H2O。学生用书 第218页 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第37讲 电解原理创新应用.docx 第37讲 电解原理创新应用.pptx
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