2023版新教材高考化学 微专题小练习 专练33 电解池原理及应用.docx

1、专练33电解池原理及应用一、单项选择题1.2022广东卷以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中（）A阴极发生的反应为Mg2e=Mg2B. 阴极上Al被氧化C在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D阳极和阴极的质量变化相等2.2022全国乙卷LiO2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电LiO2电池（如图所示）。光照时，光催化电极产生电子（e）和空穴（h），驱动阴极反应（Lie=Li）和阳极反应（Li2O22h=2LiO2）对电池进行充电。下列叙述错误的是 （）A充电时，电池的总反应Li2O2=2LiO2B

2、充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C放电时，Li从正极穿过离子交换膜向负极迁移D放电时，正极发生反应O22Li2e=Li2O23.2021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（）Aa为电源负极B溶液中Q的物质的量保持不变CCO2在M极被还原D分离出的CO2从出口2排出4.2021天津卷如图所示电解装置中，通电后石墨电极上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是（）Aa是电源的负极B通电一段时间后，向石墨电极附近滴加石蕊溶液，出现红色C随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大D当0.01 mol F

3、e2O3完成溶解时，至少产生气体336 mL（折合成标准状况下）5.2021广东卷钴（Co）的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是（）A工作时，室和室溶液的pH均增大B生成1 mol Co，室溶液质量理论上减少16 gC移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变D电解总反应：2Co22H2O2CoO24H6.2021浙江1月镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下（L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极）。下列说法不正确的是 （）A断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能电能B断开K1、合上K2，电极A为阴极

4、，发生还原反应C电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变D镍镉二次电池的总反应式：Cd2NiOOH2H2OCd（OH）22Ni（OH）27.2021全国乙卷沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极（如图所示），通入一定的电流。下列叙述错误的是（）A阳极发生将海水中的Cl氧化生成Cl2的反应B管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气D阳极表面形成的Mg（OH）2等积垢需要定期清理8.素材创新O3是一种常见的绿色氧化剂，可由臭氧发生器电解稀硫酸制得，原理如图

5、。下列说法错误的是（）A电极a为阴极Ba极的电极反应式为O24H4e=2H2OC电解一段时间后b极周围溶液的pH下降D标准状况下，当有5.6 L O2反应时，收集到O2和O3混合气体4.48 L， O3的体积分数为80%9.情境创新双极膜（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，作为H和OH离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、NaOH和HCl，其工作原理如图所示，M、N为离子交换膜。下列说法不正确的是（）A相同条件下，不考虑气体溶解，阴极得到气体体积是阳极两倍B电解过程中Na向左迁移，N为阴离子交换膜C若去掉双极膜（BPM），阳极室会有Cl

6、2生成D电解结束后，阴极附近溶液酸性明显增强10.在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是（）AX是电源负极B阴极的电极反应式是H2O2e=H2O2，CO22e=COO2C总反应可表示为H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11二、不定项选择题11.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是（）A氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2浓度变小C在铁片上镀铜时，Y是纯铜D制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁12.2021

7、全国甲卷乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H和OH，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是（）AKBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B阳极上的反应式为：2H2eH2OC制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol 电子D双极膜中间层中的H在外电场作用下向铅电极方向迁移13.2022山西平遥高三测试电解尿素CO（NH2）2的碱性溶液制氢气的装置如图所示。下列说法错误的是（）A为增强导电性，可用金属铜作阳极B电解过程中阴、阳极产生的气体的物质的量之比为13C阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OHD阳极的电

8、极反应式为CO（NH2）26e8OH=CON26H2O14.2022四川威远中学月考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。下列说法正确的是（）A.铁是阳极，电极反应为Fe2e2OH=Fe（OH）2B电解一段时间后，镍电极附近溶液的pH减小C每制得1 mol Na2FeO4，理论上可以产生67.2 L气体D若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有FeOHT三、非选择题HT15.氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。离子交换膜法电解食盐水的装置如图所示，图中

9、的离子交换膜只允许阳离子通过。（1）A为_极，X、Y分别是_、_。（2）离子交换膜的作用是_、_。（3）a、b、c、d加入或取出的物质分别是_、_、_、_。.实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2。电解时的阴极反应式为_，阳极反应式为_，电解时发生反应的化学方程式为_。专练33电解池原理及应用1C阴极得电子，发生还原反应，被还原，A项、B项错误；由金属活动性顺序可知，Mg、Al在阳极失电子，离子进入电解液，Cu金属活动性弱，则阳极泥主要含Si、Cu，C项正确；阴极Al3得电子生成Al单质，阳极上Mg、Al均失电子变成离子进入电解液中，故阳极和阴极的质

10、量变化不相等，D项错误。2C根据题给电池装置图并结合阴、阳极电极反应可知，充电时，电池的总反应为Li2O2=2LiO2，A项正确；由题干中光照时阴、阳极反应可知，充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B项正确；放电时题给装置为原电池，阳离子（Li）向正极迁移，C项错误；根据题给装置图可知，放电时正极上O2得电子并与Li结合生成Li2O2，即O22Li2e=Li2O2，D项正确。3C根据电解池工作原理示意图，可知M极发生还原反应，电极反应式为Q2H2O2e=QH22OH，则M极为阴极，a为电源负极，A正确；N极发生氧化反应，电极反应式为QH22e=Q2H，由上述分析可知，溶液中Q的物质的量保持不

11、变，B正确；结合题意和电极反应式可知，CO2没有参与电极反应，CO2在M极没有被还原，C错误；烟气中含有的CO2在M极上与生成的OH结合生成的HCO，HCO向阳极移动，在N极上与生成的H结合又生成CO2，故分离出的CO2从出口2排出，D正确。4C由通电后石墨电极上有O2生成可知此电极发生氧化反应：2H2O4e=4HO2，则石墨电极为阳极，b为电源正极，a为电源负极，A正确；石墨电极上发生放氧生酸的反应，通电一段时间后，石墨电极附近的溶液显酸性，滴加石蕊溶液出现红色，B正确；石墨电极上Cu2放电：Cu22e=Cu，Cu2被还原为单质Cu，CuCl2溶液中Cu2浓度逐渐减小，在电解池中，阴离子移向

12、阳极，Cl通过阴离子交换膜移向中间室，CuCl2溶液中Cl浓度逐渐减小，则随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变小，C错误；阳极附近产生的H穿过质子交换膜与Fe2O3反应，存在反应关系：Fe2O36H1.5O2，当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，产生0.015 mol O2，折合标准状况下，生成气体的体积为336 mL，D正确。5D石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O4e=O24H，H通过阳离子交换膜由室进入室，右侧Co电极为阴极，电极反应式为Co22e=Co，Cl通过阴离子交换膜由室进入室，与H结合生成盐酸。由上述分析知，室中水放电使硫酸浓度增大，室中生成盐酸，故室和室溶液的pH均减小

13、，A错误；生成1 mol Co时，转移2 mol电子，室有0.5 mol O2（即16 g）逸出，有2 mol（即2 g） H通过阳离子交换膜进入室，则室溶液质量理论上减少18 g，B错误；移除两交换膜后，石墨电极上的电极反应为2Cl2e=Cl2，C错误；根据上述分析可知，电解时生成了O2、Co、H，则电解总反应为2Co22H2O2CoO24H，D正确。6C断开K2、合上K1，发生的是原电池反应，所以能量转化形式为化学能电能，A说法正确；断开K1、合上K2，发生的是电解池反应，电极A与电源负极相连，为阴极，阴极发生还原反应，B说法正确；当发生电解反应时，电极B是阳极，发生氧化反应，电极反应式为

14、2Ni（OH）22OH2e=2NiOOH2H2O，根据电极反应式可知溶液中KOH浓度降低，C说法错误；根据题给装置图中物质的变化过程可得总反应式为Cd2NiOOH2H2OCd（OH）22Ni（OH）2，D说法正确。7D海水中含有较大浓度的Cl，通电后Cl能在阳极上发生失电子的氧化反应生成Cl2，A项正确；电解过程中阴极区有NaOH生成，阳极上生成的Cl2与阴极区生成的NaOH反应可得到NaClO，B项正确；H2具有可燃性，故应及时排入大气，以免出现意外，C项正确；阴极的电极反应式为2H2O2e=2OHH2，生成的OH与海水中的Mg2结合形成Mg（OH）2，故Mg（OH）2主要在阴极上形成，D项

15、错误。8D电极b上生成O2和O3，则电极b上发生失电子的氧化反应，则电极b为阳极，电极a为阴极，A项正确；电极a的电极反应式为O24e4H=2H2O，B项正确；电极b上H2O失去电子，发生氧化反应生成O2、O3和H，故电解一段时间后b极周围溶液的pH下降，C项正确；标准状况下，当有5.6 L氧气参加反应时，转移电子1 mol，设收集到氧气x mol，臭氧y mol，则有xy0.2，4x6y1，解得xy0.1，故O3的体积分数为50%，D项错误。9D阴极得到的气体为氢气，阳极得到的气体为氧气，根据电解水的原理知，阴极得到气体体积是阳极两倍，A项正确；电解过程中Na向阴极移动，即向左迁移，Cl向右

16、迁移，故N为阴离子交换膜，B项正确；若去掉双极膜（BPM），阳极上会发生2Cl2e=Cl2，阳极室会有Cl2生成，C项正确；阴极上氢离子放电，故附近溶液酸性不会明显增强，D项错误。10D由图可知，X极产物H2与CO分别为H2O与CO2的还原产物，可判断在X极上发生还原反应，由此判断X极为电源的负极，A项正确；根据题意可知，电解质为固体金属氧化物，可传导O2，故在阴极上发生的反应为H2O2e=H2O2、CO22e=COO2，B项正确；根据电极产物及B项发生的电极反应可知，该电解池的总反应化学方程式为H2OCO2H2COO2，C项正确；根据C项的电解总反应化学方程式可知，阴、阳两极生成的气体的物质

17、的量之比为21，D项错误。11BD氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极上粗铜溶解，阴极上Cu2放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，溶液中Cu2浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。12D根据图示，石墨电极一侧发生反应2Br2e=Br2、OHCCHOBr2H2OHOOCCHO2HBr，总反应为OHCCHO2eH2O=HOOCCHO2H，因此石墨电极为阳极，KBr不只是起到电解质的作用，A项错误，B项错误；根据阳极总反应OHCCHO2eH2O=HOOCCHO2H、阴极反应HOOCCOOH2e2H=HOOCCHOH2O，可得总反应式为OHCCHOHOOCCOO

18、H=2HOOCCHO，故制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了2 mol电子，C项错误；根据阴极（铅电极）反应，双极膜中间层中的H在外电场作用下向阴极（铅电极）迁移，D项正确。13AB如用金属铜作电解池的阳极，则电极本身会发生氧化反应，不能达到电解尿素的目的，故A错误；根据得失电子守恒，电解过程中阴极产生的H2和阳极产生的N2的物质的量之比为31，故B错误；阴极发生还原反应生成氢气，故C正确；阳极发生氧化反应得到N2，故D正确。14D铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，电极反应式为Fe8OH6e=FeO4H2O，故A错误；镍作阴极，镍电极上水中氢离子放电生成氢气，氢氧根离子浓度增大，所以溶液

19、的pH增大，故B错误；不能确定温度和压强，生成气体体积无法确定，故C错误；若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后由于浓度差左侧溶液中会含有FeO，故D正确。15答案：.（1）阳Cl2H2（2）阻止OH进入阳极室与Cl2发生副反应2NaOHCl2=NaClNaClOH2O阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸（3）饱和食盐水稀NaOH溶液稀食盐水浓NaOH溶液.6H6e=3H2NH3Cl6e=NCl34HNH4Cl2HClNCl33H2解析：由图可知，电解NH4Cl和盐酸混合溶液得到H2和NCl3，阴极的电极反应式为6H6e=3H2，阳极的电极反应式为NH3Cl6e=NCl34H，电解时发生反应的化学方程式为NH4Cl2HCl3H2NCl3。