高頻考點(diǎn)24-電解池的工作原理及應(yīng)用(解析版)

高頻考點(diǎn)24電解池工作原理及應(yīng)用1．（2022·廣東卷）以熔融鹽為電解液，以含和等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)的再生。該過程中（）A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為 B．陰極上被氧化C．在電解槽底部產(chǎn)生含的陽極泥 D．陽極和陰極的質(zhì)量變化相等1.CA．陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實(shí)際上Mg在陽極失電子生成Mg2+，A錯(cuò)誤；B．Al在陽極上被氧化生成Al3+，B錯(cuò)誤；C．陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；D．因?yàn)殛枠O除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會(huì)形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯(cuò)誤；故選C。2．（2022·湖北卷）含磷有機(jī)物應(yīng)用廣泛。電解法可實(shí)現(xiàn)由白磷直接制備，過程如圖所示(為甲基)。下列說法正確的是（）A．生成，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移電子B．陰極上的電極反應(yīng)為：C．在電解過程中向鉑電極移動(dòng)D．電解產(chǎn)生的中的氫元素來自于2.DA．石墨電極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)：P4→化合價(jià)升高發(fā)生氧化反應(yīng)，所以石墨電極為陽極，對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為：，則生成，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移電子，A錯(cuò)誤；B．陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)該得電子，為陽極發(fā)生的反應(yīng)，B錯(cuò)誤；C．石墨電極：P4→發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，鉑電極為陰極，應(yīng)該向陽極移動(dòng)，即移向石墨電極，C錯(cuò)誤；D．由所給圖示可知HCN在陰極放電，產(chǎn)生和，而HCN中的H來自，則電解產(chǎn)生的中的氫元素來自于，D正確；故選D。3．（2021·全國乙卷）沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會(huì)阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率，為解決這一問題，通常在管道口設(shè)置一對(duì)惰性電極(如圖所示)，通入一定的電流。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．陽極發(fā)生將海水中的氧化生成的反應(yīng)B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的C．陰極生成的應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋安全地排入大氣D．陽極表面形成的等積垢需要定期清理3.DA．根據(jù)分析可知，陽極區(qū)海水中的Cl-會(huì)優(yōu)先失去電子生成Cl2，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；B．設(shè)置的裝置為電解池原理，根據(jù)分析知，陽極區(qū)生成的Cl2與陰極區(qū)生成的OH-在管道中會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有強(qiáng)氧化性，可氧化滅殺附著的生物，B正確；C．因?yàn)镠2是易燃性氣體，所以陰極區(qū)生成的H2需及時(shí)通風(fēng)稀釋，安全地排入大氣，以排除安全隱患，C正確；D．陰極的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，會(huì)使海水中的Mg2+沉淀積垢，所以陰極表面會(huì)形成Mg(OH)2等積垢需定期清理，D錯(cuò)誤。故選D。4．（雙選）（2022·湖南·邵陽市第一中學(xué)三模）高礦化度礦井水節(jié)能脫鹽新技術(shù)是利用有機(jī)物(C8H18)和水作電極反應(yīng)物的電解池，借助離子交換膜進(jìn)行離子交換脫鹽，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法中正確的是（）A．每脫除1molNaCl，外電路轉(zhuǎn)移電子為2molB．反應(yīng)過程中陽極室的pH變小C．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每消耗11.2L氧氣，電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2molD．負(fù)極反應(yīng)的電極反應(yīng)方程式為C8H18+16H2O-50e-=8CO2+50H+4.BCA．由兩極反應(yīng)可知，每轉(zhuǎn)移1mol電子，有1mol鈉離子透過陽離子交換膜向右遷移，同時(shí)有1mol氯離子透過陰離子交換膜向左遷移，故脫除1molNaCl，轉(zhuǎn)移1mol電子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．a(chǎn)極為陽極，電極反應(yīng)式為C8H18+16H2O-50e-=8CO2+50H+，生成氫離子，pH減小，選項(xiàng)B正確；C．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，每消耗11.2L即0.5mol氧氣，電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.5mol4=2mol，選項(xiàng)C正確；D．b極為陰極，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；答案選BC。5．（2022·浙江·高三開學(xué)考試）某研究小組設(shè)計(jì)了如圖所示的制備裝置，其中雙極膜是陰、陽兩側(cè)復(fù)合膜，層間的能解離成OH-、H+并可分別通過陰、陽膜定向移動(dòng)。下列說法不正確的是()A．b端為電源的正極B．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，陰極室內(nèi)溶液堿性減弱C．多孔鉑電極上的電極反應(yīng)式為D．雙極膜的左、右兩側(cè)分別屬于陰膜和陽膜5.DA.在電解池的陽極NH3失去電子被氧化成N2H4，因此b端為電源的正極，故A項(xiàng)正確；B.NaClO溶液呈堿性，陰極室內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為：ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-。NaClO濃度降低，因此溶液堿性減弱，故B項(xiàng)正確；C.多孔鉑電極上NH3失去電子，電極反應(yīng)式為：2NH3-2e-+2OH-=N2H4+2H2O，故C項(xiàng)正確；D.在電解池中，陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)，因此雙極膜的左右兩側(cè)分別為陽膜和陰膜，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故答案選：D。6．（2022·安徽·高三開學(xué)考試）氟離子熱電池是一種新型電池，具有極高的能量密度，其放電時(shí)變化原理如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)電極上電勢：電極Ⅰ＞電極ⅡB．電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能時(shí)總反應(yīng)：C．放電時(shí)電極Ⅰ上電極反應(yīng)式：D．充電時(shí)當(dāng)電極Ⅱ減少時(shí)，電路中有電子轉(zhuǎn)移6.DA．放電時(shí)，電極Ⅰ為正極，電極Ⅱ?yàn)樨?fù)極，電極上電勢：電極Ⅰ＞電極Ⅱ，A正確；B．充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，其總反應(yīng)為，B正確；C．放電時(shí)，BiF3在電極Ⅰ發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成Bi，電極反應(yīng)式：，C正確；D．充電時(shí)，電極Ⅱ?yàn)殛帢O，電極反應(yīng)式為，當(dāng)電路中有電子轉(zhuǎn)移時(shí)，消耗2mol，生成2mol，電極Ⅱ質(zhì)量減少，D錯(cuò)誤；故答案選D。7．（2022·安徽蚌埠·高三階段練習(xí)）銅基配合物電催化還原CO2的裝置原理如圖所示，下列說法不正確的是()A．石墨烯為陽極，發(fā)生電極反應(yīng)為CO2+2e-+2H+=HCOOHB．Pt電極附近溶液的pH值減小C．每轉(zhuǎn)移2mol電子，陽極室、陰極室溶液質(zhì)量變化量的差值為28gD．該裝置可減少CO2在大氣中累積和實(shí)現(xiàn)可再生能源有效利用7.AA．石墨烯為陰極，A錯(cuò)誤；B．Pt電極上H2O失電子轉(zhuǎn)化為O2，電極反應(yīng)為，所以電極附近溶液的pH減小，B正確；C．每轉(zhuǎn)移2mol電子，由陰極電極反應(yīng)式可知生成1molHCOOH，所以陰極室溶液|m陰|=46g/mol×1mol=46g；根據(jù)陽極室反應(yīng)可知每轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)陽極消耗1mol水，生成0.5mol氧氣，同時(shí)有2molH+轉(zhuǎn)移至陰極室，所以|m陽|=18g/mol×1mol=18g，所以|m陰||m陽|=46g-18g=28g，C正確；D．該裝置可減少CO2在大氣中累計(jì)和實(shí)現(xiàn)可再生能源有效利用，D正確；故選A。8．（2022·青島市第一中學(xué)二模）某科研團(tuán)隊(duì)成功合成了具有拉伸應(yīng)力的超薄多孔Pd納米片，以超薄多孔Pd納米片作陽極，在常溫常壓下通過電解將氮?dú)庵苯愚D(zhuǎn)化為硝酸根離子。其工作原理示意圖如圖所示。已知：Pd會(huì)向PdO2發(fā)生轉(zhuǎn)化，在極少量PdO2生成后開始有硝酸根離子生成，Pd溶于硝酸。下列說法錯(cuò)誤的是()A．可采用陰離子交換膜B．電解過程中，Pd、N2均在陽極附近發(fā)生反應(yīng)C．超薄多孔Pd納米片有助于其轉(zhuǎn)化為PdO2，提高硝酸根離子的產(chǎn)生效率D．開始產(chǎn)生硝酸根離子時(shí)，電解的總反應(yīng)式為8.DA．由通電于能溶于硝酸，由此可推測電解質(zhì)溶液為堿性環(huán)境，電解方程式為，可通過交換膜進(jìn)入陽極室，A正確；B．由題意當(dāng)產(chǎn)生時(shí)，開始產(chǎn)生硝酸根離子，說明先在陽極放電，B正確；C．超薄多孔增大了反應(yīng)接觸面積，有助于轉(zhuǎn)化為，由題意可知開始產(chǎn)生時(shí)，開始產(chǎn)生硝酸根離子，C正確；D．由通電于能溶于硝酸，由此可推測電解質(zhì)溶液為堿性環(huán)境，電解方程式為，可通過交換膜進(jìn)入陽極室，D項(xiàng)錯(cuò)誤。9．（2022·河南·高三階段練習(xí)）乙醛酸鈉(OHC-COONa)是一種精細(xì)化工產(chǎn)品。科研工作者設(shè)計(jì)如圖所示裝置制備乙醛酸鈉，同時(shí)完成CO2的綜合利用。該裝置工作時(shí)，下列說法正確的是()A．電極a上的電勢低于電極b上的電勢B．陰極的電極反應(yīng)式為OHC-CHO+3+H2O-2e-=OHC-COO-+3C．生成OHC-COO-與生成CO的物質(zhì)的量相等。D．由陽極區(qū)移向陰極區(qū)9.CA．電極a連接電解池的陽極，為電源正極，則電勢高于電極b上的電勢，A錯(cuò)誤；B．陰極發(fā)生還原反應(yīng)，為得到電子的反應(yīng)，不是失去電子；陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，電極反應(yīng)式為OHC-CHO+3+H2O-2e-=OHC-COO-+3，B錯(cuò)誤；C．陰極電子轉(zhuǎn)移情況為：CO2~2e-~CO，根據(jù)電子守恒可知，OHC-COO-~2e-~CO，則生成OHC-COO-與生成CO的物質(zhì)的量相等，C正確；D．電解池中陰離子向陽極運(yùn)動(dòng)，由陰極區(qū)移向陽極區(qū)，D錯(cuò)誤；故選C。10．（2021·北京卷節(jié)選）環(huán)氧乙烷(，簡稱EO)是一種重要的工業(yè)原料和消毒劑。由乙烯經(jīng)電解制備EO的原理示意圖如下。(1)陽極室產(chǎn)生Cl2后發(fā)生的反應(yīng)有：_______、CH2=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl。(2)結(jié)合電極反應(yīng)式說明生成溶液a的原理_______。10.(1)

Cl2+H2O=HCl+HClO

(2)陰極發(fā)生反應(yīng)：2H2O+2e-=H2↑+2OH-生成OH-，K+通過陽離子交換膜從陽極遷移到陰極，形成KOH和KCl的混合溶液解析：陽極產(chǎn)生氯氣后，可以和水發(fā)生反應(yīng)生成次氯酸其方程式為：Cl2+H2O=HCl+HClO；溶液a是陰極的產(chǎn)物，在陰極發(fā)生反應(yīng)2H2O+2e-=H2↑+2OH-，同時(shí)陽極的鉀離子會(huì)向陰極移動(dòng)和氫氧根結(jié)合形成氫氧化鉀，故答案為：陰極發(fā)生反應(yīng)：2H2O+2e-=H2↑+2OH-生成OH-，K+通過陽離子交換膜從陽極遷移到陰極，形成KOH和KCl的混合溶液；11．（2022·北京石景山·高三期末）CO2是一種自然界大量存在的“碳源”化合物，借助零碳能源(太陽能等)制得的H2可將CO2轉(zhuǎn)化為燃料，能緩解溫室效應(yīng)和解決能源危機(jī)問題。(1)硅太陽能電池可實(shí)現(xiàn)太陽能向電能的轉(zhuǎn)化，Si在元素周期表中的位置____。(2)電解水制H2，陰極電極反應(yīng)式是____。(3)聚乙烯亞胺捕獲CO2并原位氫化為甲醇，反應(yīng)歷程如圖1所示。①寫出CO2的電子式____。②寫出生成甲醇的總反應(yīng)_____。(4)微生物電解池能將CO2轉(zhuǎn)化為CH4，其工作原理如圖2所示，寫出所有生成CH4的反應(yīng)_____。11.(1)第三周期ⅣA族(2)2H2O+2e-=2OH-+H2↑或2H++2e-=H2↑(3)

CO2+3H2CH3OH+H2O(4)CO2+4H2CH4+2H2O，CO2+8H++8e-=CH4+2H2O解析：（1）硅原子序數(shù)為14，核外電子分3層排布，依次為2、8、4個(gè)，Si在元素周期表中的位置第三周期ⅣA族。（2）電解水制H2，陰極上水電離產(chǎn)生的氫離子得電子變氫氣，陰極電極反應(yīng)式是2H2O+2e-=2OH-+H2↑或2H++2e-=H2↑。（3）①CO2是共價(jià)化合物，分子內(nèi)每個(gè)氧原子和碳原子共用兩對(duì)電子對(duì)、電子式。②由圖知，CO2和H2反應(yīng)生成CH3OH和H2O，在生成甲醇的反應(yīng)中聚乙烯亞胺是催化劑，則生成甲醇的總反應(yīng)為CO2+3H2CH3OH+H2O。（4）由圖知，右側(cè)電極上在產(chǎn)甲烷菌的作用下CO2與H2反應(yīng)生成了CH4和H2O，右側(cè)為陰極區(qū)，CO2得電子被還原為CH4，則所有生成CH4的反應(yīng)為：CO2+4H2CH4+2H2O，CO2+8H++8e-=CH4+2H2O。12．（2022·全國·高三模擬）根據(jù)下列要求回答下列問題。(1)次磷酸鈷[Co(H2PO2)2]廣泛用于化學(xué)鍍鈷，以金屬鈷和次磷酸鈉為原料，采用四室電滲析槽電解法制備，原理如圖：則Co的電極反應(yīng)式為___________，A、B、C為離子交換膜，其中B為___________離子交換膜(填“陽”或“陰”)。(2)我國科研人員研制出的可充電“Na-CO2”電池，以鈉箔和多壁碳納米管(MWCNT)為電極材料，總反應(yīng)方程式為4Na＋3CO22Na2CO3＋C．放電時(shí)該電池“吸入”CO2，其工作原理如圖所示：①放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為___________。②若生成的Na2CO3和C全部沉積在正極表面，當(dāng)正極增加的質(zhì)量為28g時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為___________。③可選用高氯酸鈉-四甘醇二甲醚作電解液的理由是___________。12.(1)

Co-2e-=Co2＋

陰(2)

3CO2＋4Na＋＋4e-=2Na2CO3＋C

0.5mol

導(dǎo)電性好、與金屬鈉不反應(yīng)、難揮發(fā)等解析：(1)以金屬鈷和次磷酸鈉為原料，用電解法制備次磷酸鈷[Co(H2PO2)2]，Co的化合價(jià)從0升高到＋2，則Co的電極反應(yīng)式為Co-2e-=Co2+，產(chǎn)品室可得到次磷酸鈷的