資源簡介

專題微練11　電解原理及應用
　
1.我國學者首次開發出一種耦合H2O2生成和廢棄PET高值化反應過程的電化學合成系統,裝置如圖所示,下列說法錯誤的是(　　)
A.溶液中OH-移向電極B
B.電極B的電勢高于電極A的電勢
C.理論上消耗3 mol O2,電極B消耗乙二醇124 g
D.陽極區發生的反應為HOCH2CH2OH-6e-+8OH-2HCOO-+6H2O
2.工業上在600 ℃時電解含40% NaCl和60% CaCl2的混合電解液制取金屬鈉的電解槽如圖所示,下列說法錯誤的是(　　)
A.使用混合電解液是為了降低NaCl熔點
B.網狀隔膜用于防止生成的Cl2和Na相互反應
C.理論上,每轉移1 mol e-,生成1 mol Cl2
D.若用串聯的鉛酸電池組電解NaCl制取Na,則PbO2極接石墨極
3.(2024·河北名校聯考)汞陰極法電解飽和食鹽水制取NaOH的原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.電解室中可使用銅棒做陽極
B.電解室中汞陰極的反應為Na++e-Na
C.解汞室中的反應為吸熱反應
D.兩室聯合生產的總反應為2NaCl2Na+Cl2↑
4.(2024·湖南九校二模)高錳酸鉀是一種常用的強氧化劑,在臨床醫學上可以用作消毒劑,可以殺菌止痛。如圖是電化學法制備高錳酸鉀的裝置圖。下列說法正確的是(　　)
A.中間的離子交換膜是陰離子交換膜
B.每轉移1 mol電子,Y極放出112 mL氣體
C.X極的電極反應式為+e-
D.當轉移2 mol電子時,氧化產物與還原產物的物質的量比為2∶1
5.我國科學家設計的間接電化學氧化法可同時去除煙氣中的SO2和NO2,原理如圖。下列說法正確的是(　　)
A.H+通過質子交換膜向m電極移動
B.NO2發生的反應:NO2+Ce4++H2O+Ce3++2H+
C.n電極的電極反應式:H2O+2e-H2↑+2OH-
D.若產生22.4 L H2(標準狀況下),則氣—液吸收柱中處理了64 g SO2
6.(2024·武漢二模)鈣介導下電化學合成氨的原理如圖所示,已知鈣元素的轉化途徑為Ca2+→Ca→CaxNyHz→Ca2+。
下列說法正確的是(　　)
A.陰極區的反應式為H2-2e-+2C2H5O-2C2H5OH
B.理論上每產生17 g NH3消耗3 mol C2H5OH
C.鈣離子在該合成氨過程中的作用是活化N2
D.電解質溶液可換為含有少量乙醇的水溶液
7.(2024·T8聯考)科學家開發了一種在納米尖端上溴自由基介導的無膜電合成環氧氯丙烷的方法,裝置如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A.M極與電源的正極連接
B.陰極反應式為2H2O+2e-2OH-+H2↑
C.一段時間后,n(Br-)不斷減少
D.合成總反應為+H2O+H2↑
8.(2024·滄衡八校二模)利用電解原理可以實現環氧化合物的選擇性電氫化。下列說法正確的是(　　)
A.a電極與電源負極連接
B.4.48 L H2參與反應時有0.4 mol H+向b極遷移
C.一段時間后,a極區電解質溶液的pH升高
D.b極反應式為+2e-+2H+
9.(2024·湖南高中聯盟適應性考試)以甲苯為原料通過間接氧化法可制得苯甲醛、苯甲酸等物質,反應原理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.陽極的電極反應式為2Cr3+-6e-+7H2OCr2+14H+
B.電解結束后,陰極區溶液的pH保持不變
C.酸性Cr2溶液將甲苯氧化為苯甲醛的離子方程式為2Cr2+16H++33+4Cr3++11H2O
D.甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通過分液的方法分離
10.(2024·石家莊質檢)電有機合成是一種應用廣泛的新型有機合成方法。某種3 氯 4 氨基苯酚的電有機合成裝置如圖所示,下列說法正確的是(　　)
A.b與外接電源的正極相連
B.Pb電極的電極反應式: Pb-2e-Pb2+
C.電解一段時間后,陰、陽兩極室中電解質溶液的質量均增大
D.理論上每生成1 mol ,電路中轉移4 mol e-
11.某電化學鋰富集裝置如圖,工作步驟如下:Ⅰ.向MnO2所在腔室通入海水,啟動電源乙,使海水中Li+進入MnO2結構形成LixMn2O4;Ⅱ.關閉電源乙和海水通道,啟動電源甲,同時向電極a上通入O2。下列說法錯誤的是(　　)
A.電極b與電源乙的正極相連
B.步驟Ⅰ時,腔室2中的Na+進入MnO2所在腔室
C.步驟Ⅱ時,陽極的電極反應式為LixMn2O4-xe-xLi++2MnO2
D.在電極a上每消耗5.6 L O2(標準狀況下),腔室1質量增加7 g
12.(2024·太原一模)我國科學家通過電化學耦合丙酮酸和硝酸鉀,在PdCu納米珠線(PdCuNBWs)的催化作用下合成了丙氨酸,其工作原理示意圖如下。下列說法錯誤的是(　　)
A.X極上發生氧化反應,與電源的正極相連
B.陰極反應:++11H++10e-+4H2O
C.該工藝可將污水中的硝酸鹽轉化為氨基酸,實現變廢為寶
D.該離子交換膜為陰離子交換膜
題號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案
專題微練11　電解原理及應用
1.C　解析　電極A中氧氣轉化雙氧水,發生得到電子的還原反應,電極A是陰極,電極B是陽極,所以溶液中OH-移向陽極即電極B,A項正確;電極A是陰極,電極B是陽極,所以電極B的電勢高于電極A的電勢,B項正確;陽極電極反應式為HOCH2CH2OH-6e-+8OH-2HCOO-+6H2O,理論上消耗3 mol O2,此時轉移6 mol電子,則電極B消耗乙二醇的物質的量是1 mol,質量是62 g,C項錯誤;陽極發生的反應為HOCH2CH2OH-6e-+8OH-2HCOO-+6H2O,D項正確。
2.C　解析　CaCl2和NaCl混合可降低NaCl的熔點,A項正確;網狀隔膜用于隔離陽極產物與陰極產物,防止Cl2與Na發生反應,B項正確;陽極反應式為2Cl--2e-Cl2↑,故轉移1 mol e-,理論上生成0.5 mol Cl2,C項錯誤;PbO2作為鉛酸電池的正極,應與石墨陽極連接,D項正確。
3.B　解析　電解室中若使用銅棒作陽極,則發生反應Cu-2e-Cu2+,因此不可使用銅棒作陽極,A項錯誤;電解室中汞陰極的反應為Na++e-Na,B項正確;解汞室中的鈉與水的反應為放熱反應,C項錯誤;電解室內總反應為2NaCl2Na+Cl2↑,解汞室反應為2Na+2H2O2NaOH+H2↑,兩室聯合生產的總反應為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,D項錯誤。
4.D　解析　由根據裝置圖可知,X極由K2MnO4制備KMnO4,發生氧化反應,故電極X為陽極,則電極Y為陰極,陰極發生還原反應2H2O+2e-2OH-+H2↑,則K+向Y極移動,故離子交換膜為陽離子交換膜,A項錯誤; 氣體的體積與溫度和壓強有關,未注明溫度和壓強條件,B項錯誤;X為陽極,發生氧化反應,K2MnO4被氧化為KMnO4,電極反應式為-e-Mn,C項錯誤;X極由K2MnO4生成KMnO4,每生成1 mol KMnO4轉移1 mol電子,Y極發生還原反應2H2O+2e-2OH-+H2↑,每生成1 mol H2轉移2 mol電子,故轉移相等物質的量的電子時,氧化產物與還原產物的物質的量的比值為2∶1,D項正確。
5.B　解析　m為陽極,H+通過質子交換膜向陰極(電極n)移動,A項錯誤;NO2被Ce4+氧化為,離子方程式為NO2+Ce4++H2O+Ce3++2H+,B項正確;n為陰極,電極反應式為2H++2e-H2↑,C項錯誤;n極電極反應式為2H++2e-H2↑,若產生22.4 L H2(標準狀況下),轉移電子數為2 mol,SO2被Ce4+氧化為,反應的離子方程式為SO2+2Ce4++2H2OS+2Ce3++4H+,當轉移2 mol電子時,消耗1 mol SO2,質量為64 g,但實際上SO2、NO2同時與Ce4+反應,因此處理的SO2小于64 g,D項錯誤。
6.C　解析　與直流電源正極相連的左側電極為電解池的陽極,氫氣在陽極失去電子發生氧化反應生成氫離子,氫離子與C2H5O-結合生成乙醇,反應式為H2-2e-+2C2H5O-2C2H5OH,A項錯誤;電解總反應為鈣離子和乙醇催化作用下氮氣和氫氣電解生成氨氣,則陰極區生成氨氣時,催化劑乙醇的量沒有變化,B項錯誤;電解總反應為鈣離子和乙醇催化作用下氮氣和氫氣電解生成氨氣,則鈣離子的作用是活化氮氣,C項正確;鈣能與水反應生成氫氧化鈣和氫氣,所以電解質溶液不能換為含有少量乙醇的水溶液,D項錯誤。
7.C　解析　陰離子氫氧根離子移向陽極,則M為陽極,與正極相連,A項正確;陰極上水電離出的陽離子H+得到電子,2H2O+2e-2OH-+H2↑,B項正確;陽極反應中溴離子相當于催化劑,一段時間后,溴離子數目基本保持不變,C項錯誤;觀察圖示可知,反應物為3 氯丙烯、水,產物為H2、環氧氯丙烷,D項正確。
8.D　解析　a電極上H2失去電子變為H+,為陽極,與電源正極連接,A項錯誤;沒有指定“標準狀況”,不能計算H2的物質的量,B項錯誤;a極反應式為H2-2e-2H+,生成的H+通過質子交換膜轉移至b極區,a極區電解質溶液pH不變,C項錯誤;b極為陰極,環氧化合物發生還原反應,電極反應式為+2e-+2H+,D項正確。
9.D　解析　由圖可知,左側Pt電極為陽極,右側Pt電極為陰極,陽極的電極反應式為2Cr3+-6e-+7H2OCr2+14H+,A項正確;陰極的電極反應式為2H++2e-H2↑,陰極區每消耗2 mol H+,同時就有2 mol H+從陽極區通過質子交換膜進入陰極區,陰極區溶液的c(H+)保持不變,故電解結束后,陰極區溶液的pH保持不變,B項正確;酸性Cr2溶液將甲苯氧化為苯甲醛,還原產物為Cr3+,離子方程式為2Cr2+16H++33+4Cr3++11H2O,C項正確;甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物是互溶的液體,不可以通過分液的方法分離,D項錯誤。
10.D　解析　b是陰極,b與外接電源的負極相連,A項錯誤;a是陽極,Pb電極的電極反應式為 Pb-2e-+PbSO4,B項錯誤;轉移2 mol電子,陽極室有1 mol 轉化為PbSO4沉淀,同時有2 mol H+移入陰極室,電解一段時間后,陽極室中電解質溶液的質量減小,C項錯誤;陰極發生反應+4e-+4H++H2O,理論上每生成1 mol ,電路中轉移4 mol e-,D項正確。
11.D　解析　啟動電源乙,使海水中Li+進入MnO2結構形成LixMn2O4,MnO2中錳元素的化合價降低,作陰極,與電源乙的負極相連,電極反應式為2MnO2+xLi++xe-LixMn2O4;電極b作陽極,連接電源乙的正極,A項正確;步驟Ⅰ時,MnO2中錳元素的化合價降低,作陰極,腔室2中的Na+向陰極移動,進入MnO2所在腔室,B項正確;步驟Ⅱ時,陽極的LixMn2O4失去電子變為Li+和MnO2,電極反應式為LixMn2O4-xe-xLi++2MnO2,C項正確;電極a為陰極,電極反應式為2H2O+O2+4e-4OH-,每消耗5.6 L O2(標準狀況下)即0.25 mol O2,轉移電子數為1 mol,即有1 mol Li+進入腔室1,腔室1增重0.25 mol×32 g·mol-1+1 mol×7 g·mol-1=15 g,D項錯誤。
12.D　解析　X電極上H2O生成氧氣發生氧化反應,為陽極,與外接電源正極相連,A項正確;陰極發生還原反應,電極反應式為++11H++10e-+4H2O,B項正確;該工藝可將污水中的硝酸鹽轉化為氨基酸,實現變廢為寶,C項正確;該離子交換膜為陽離子交換膜,H+可以通過,D項錯誤。(共30張PPT)
專題微練11　電解原理及應用
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1.我國學者首次開發出一種耦合
H2O2生成和廢棄PET高值化反應
過程的電化學合成系統，裝置如
圖所示，下列說法錯誤的是(　　)
A.溶液中OH-移向電極B
B.電極B的電勢高于電極A的電勢
C.理論上消耗3 mol O2，電極B消耗乙二醇124 g
D.陽極區發生的反應為HOCH2CH2OH-6e-+8OH-===2HCOO-+6H2O
電極A中氧氣轉化雙氧水，發生得到電子的還原反應，電極A是陰極,電極B是陽極，所以溶液中OH-移向陽極即電極B，A項正確；電極A是陰極，電極B是陽極，所以電極B的電勢高于電極A的電勢，B項正確；陽極電極反應式為HOCH2CH2OH-6e-+8OH-===
2HCOO-+6H2O，理論上消耗3 mol O2，此時轉移6 mol電子，則電極B消耗乙二醇的物質的量是1 mol,質量是62 g,C項錯誤;陽極發生的反應為HOCH2CH2OH-6e-+8OH-===2HCOO-+6H2O,D項正確。
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2.工業上在600 ℃時電解含40%
NaCl和60% CaCl2的混合電解液
制取金屬鈉的電解槽如圖所示，
下列說法錯誤的是(　　)
A.使用混合電解液是為了降低NaCl
熔點
B.網狀隔膜用于防止生成的Cl2和Na相互反應
C.理論上，每轉移1 mol e-，生成1 mol Cl2
D.若用串聯的鉛酸電池組電解NaCl制取Na，則PbO2極接石墨極
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CaCl2和NaCl混合可降低NaCl的熔點，A項正確；網狀隔膜用于隔離陽極產物與陰極產物，防止Cl2與Na發生反應，B項正確；陽極反應式為2Cl--2e-===Cl2↑，故轉移1 mol e-，理論上生成0.5 mol Cl2,C項錯誤；PbO2作為鉛酸電池的正極，應與石墨陽極連接，D項正確。
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4.(2024·湖南九校二模)高錳酸鉀是一種常用的強氧化劑，在臨床醫學上可以用作消毒劑，可以殺菌止痛。如圖是電化學法制備高錳酸鉀的裝置圖。下列說法正確的是(　　)
A.中間的離子交換膜是陰離子交換膜
B.每轉移1 mol電子，Y極放出112 mL氣體
C.X極的電極反應式為+e-===
D.當轉移2 mol電子時，氧化產物與還原產物的物質的量比為2∶1
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由根據裝置圖可知，X極由K2MnO4制備KMnO4，發生氧化反應，故電極X為陽極，則電極Y為陰極，陰極發生還原反應2H2O+2e-===2OH-+H2↑，則K+向Y極移動,故離子交換膜為陽離子交換膜,A項錯誤； 氣體的體積與溫度和壓強有關,未注明溫度和壓強條件，B項錯誤；X為陽極，發生氧化反應，K2MnO4被氧化為KMnO4，電極反應式為-e-===Mn，C項錯誤；X極由K2MnO4生成KMnO4，每生成1 mol KMnO4轉移1 mol電子，Y極發生還原反應
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2H2O+2e-===2OH-+H2↑，每生成1 mol H2轉移2 mol電子，故轉移相等物質的量的電子時，氧化產物與還原產物的物質的量的比值為2∶1，D項正確。
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5.我國科學家設計的間接電化學氧
化法可同時去除煙氣中的SO2和
NO2，原理如圖。下列說法正確的
是(　　)
A.H+通過質子交換膜向m電極移動
B.NO2發生的反應：NO2+Ce4++H2O===+Ce3++2H+
C.n電極的電極反應式：H2O+2e-===H2↑+2OH-
D.若產生22.4 L H2(標準狀況下)，則氣—液吸收柱中處理了64 g SO2
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m為陽極，H+通過質子交換膜向陰極(電極n)移動，A項錯誤；NO2被Ce4+氧化為，離子方程式為NO2+Ce4++H2O===+Ce3++
2H+，B項正確；n為陰極，電極反應式為2H++2e-===H2↑，C項錯誤；n極電極反應式為2H++2e-===H2↑，若產生22.4 L H2(標準狀況下)，轉移電子數為2 mol，SO2被Ce4+氧化為，反應的離子方程式為SO2+2Ce4++2H2O===S+2Ce3++4H+,當轉移2 mol電子時,消耗1 mol SO2，質量為64 g，但實際上SO2、NO2同時與Ce4+反應,因此處理的SO2小于64 g，D項錯誤。
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6.(2024·武漢二模)鈣介導下電化
學合成氨的原理如圖所示，已知
鈣元素的轉化途徑為Ca2+→Ca→
CaxNyHz→Ca2+。
下列說法正確的是(　　)
A.陰極區的反應式為H2-2e-+2C2H5O-===2C2H5OH
B.理論上每產生17 g NH3消耗3 mol C2H5OH
C.鈣離子在該合成氨過程中的作用是活化N2
D.電解質溶液可換為含有少量乙醇的水溶液
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與直流電源正極相連的左側電極為電解池的陽極，氫氣在陽極失去電子發生氧化反應生成氫離子，氫離子與C2H5O-結合生成乙醇,反應式為H2-2e-+2C2H5O-===2C2H5OH，A項錯誤；電解總反應為鈣離子和乙醇催化作用下氮氣和氫氣電解生成氨氣，則陰極區生成氨氣時，催化劑乙醇的量沒有變化，B項錯誤；電解總反應為鈣離子和乙醇催化作用下氮氣和氫氣電解生成氨氣，則鈣離子的作用是活化氮氣，C項正確；鈣能與水反應生成氫氧化鈣和氫氣,所以電解質溶液不能換為含有少量乙醇的水溶液，D項錯誤。
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9.(2024·湖南高中聯盟適應性考試)以甲
苯為原料通過間接氧化法可制得苯甲醛、
苯甲酸等物質，反應原理如圖所示。下
列說法錯誤的是(　　)
A.陽極的電極反應式為2Cr3+-6e-+7H2O
===Cr2+14H+
B.電解結束后，陰極區溶液的pH保持不變
C.酸性Cr2溶液將甲苯氧化為苯甲醛的離子方程式為
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11.某電化學鋰富集裝置如圖，工作步驟如下：Ⅰ.向MnO2所在腔室通入海水，啟動電源乙，使海水中Li+進入MnO2結構形成LixMn2O4；Ⅱ.關閉電源乙和海水通道，啟動電源甲，同時向電極a上通入O2。下列說法錯誤的是(　　)
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A.電極b與電源乙的正極相連
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C.步驟Ⅱ時，陽極的電極反應式為LixMn2O4-xe-===xLi++2MnO2
D.在電極a上每消耗5.6 L O2(標準狀況下)，腔室1質量增加7 g
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啟動電源乙，使海水中Li+進入MnO2結構形成LixMn2O4，MnO2中錳元素的化合價降低，作陰極，與電源乙的負極相連，電極反應式為2MnO2+xLi++xe-===LixMn2O4；電極b作陽極，連接電源乙的
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正極，A項正確；步驟Ⅰ時，MnO2中錳元素的化合價降低，作陰極，腔室2中的Na+向陰極移動，進入MnO2所在腔室，B項正確；步驟Ⅱ時，陽極的LixMn2O4失去電子變為Li+和MnO2，電極反應式為LixMn2O4-xe-===xLi++2MnO2，C項正確；電極a為陰極，電極反應式為2H2O+O2+4e-===4OH-，每消耗5.6 L O2(標準狀況下)即0.25 mol O2，轉移電子數為1 mol，即有1 mol Li+進入腔室1，腔室1增重0.25 mol×32 g·mol-1+1 mol×7 g·mol-1=15 g，D項錯誤。
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