2022年北京各区(朝阳海淀丰台东西城等)高三高考二模化学汇编含答案：电解池

2022北京高三二模化学汇编

电解池

一、单选题

1.（2022•北京东城•统考二模）家庭常用的一种储水式电热水器的结构如下图所示，其中a、b为水管口。

下列说法不正确的是

A.电热水器可将电能转化为热能

B.该热水器采用了牺牲阳极的电化学保护法

C.镁棒可以有效防止内部水垢生成

D.a应为出水口，b应为进水口

2.（2022•北京东城•统考二模）CO2资源化利用是实现碳中和的一种有效途径。下图是CCh在电催化下产

生合成气（CO和H2）的一种方法。下列说法不正确的是

Na,SOrCH3COOH<

CEeOONa混合溶液

阴离子交换膜

（只允许Sor通过）

A.a电极连接电源的负极B.Soj从a极区向b极区移动

C.b极区中C（CH3COO）逐渐增大D.a极区中C（CO：）逐渐增大

3.（2022•北京西城•统考二模）我国科学家采用单原子Ni和纳米CU作串联催化剂，通过电解法将CCh转

化为乙烯。装置示意图如图。

9阴离子交换膜9

n（生成B所用的电子）

已知：电解效率η（B）=×IOO%

n（通过电极的电子）0

KOH溶液

下列说法不正确的是

A.电极a连接电源的负极

B.电极b上有02产生

C.纳米CU催化剂上发生反应：2CO+6H2θ+8e=C2H4+8OH-

D.若乙烯的电解效率为60%,电路中通过ImOl电子时，产生0.075mol乙烯

4.（2022•北京海淀•统考二模）液流电池可以实现光伏发电和风力发电电能的储存和释放。一种非金属有

机物液流电池的工作原理如下图。

多孔碳电极质子交换膜

下列说法不正确的是

A.放电时，正极反应式为Bn+2e-=2Br

B.充电时，物质a为AQDSH2

C.放电时，AQDS/AQDSH2储液罐中的PH减小，H+通过质子交换膜到达滨极室

D.增大储液罐体积，可提高液流电池的储能容量

5.（2022•北京顺义・统考二模）我国科研人员发明膜电极电解器电解脱硫废水制备硫酸镀技术，下图为制

电源

石墨石墨

电极a电极b加

(NH)SO

‹----4---2-----4

备装置示意图。下列说法正确的是

(NH)SOI

---4--2-A3匚

质/交换膜

A.电极a为阴极

B.b极有NFh生成

C.b极附近酸性增强

+

D.S0；在a极放电的电极反应式是：SO,+H2O-2e=SO^+2H

6.(2022•北京昌平•统考二模)直接排放含SCh的烟气会形成酸雨，用Na2SO3作为吸收液可吸收S02,且

吸收液可通过电解再生。室温条件下，吸收液吸收S02的过程中，pH随n(SOj)：n(HSo3)变化关系如

表；当吸收液PH降至约为6时，需送至电解槽再生，再生示意图如图，下列说法不正确的是

由表中信息可推测，Na2SO3溶液显碱性，NaHSe)3溶液显酸

性

B.吸收过程中离子浓度关系总有c(Na+)+c(H+)=2c(SO；-)+C(HSOS)+c(OH)

C.电解槽右侧电极发生的反应主要是SθΓ-2e+H2O≈SθΓ+2H÷

D.电解槽左侧电极发生的反应有2HSO3+2e=H2T+2Sθ;一,实现再生

二、工业流程题

7.(2022•北京东城•统考二模)Mn及其化合物在工业生产中具有重要的用途。

I.以含MnCo3的矿石为原料•，经硫酸溶解得到含MM+的溶液，再经一系列处理后进行电解，获得金属

Mn0(I)Mn在_______(填“阳极”或“阴极”)生成。

(2)阳极泥中含有Mnc)2,写出产生MnO2的电极反应式：

∏∙阳极泥中除含镭元素外，还含有铅元素，采用如下方法可将它们分别转化为活性MnO2和Pb0。

已知：(CH3COO)2Pb在水中难解离。

(3)操作X为0

(4)①中反应的离子方程式为o

(5)滤液C能循环使用，②中溶液B的溶质为.

(6)a.为了将③中MmCh完全转化为MnO2,理论上④中加入的NaClO3与MmCh的物质的量之比为

(已知NaClO3的还原产物为NaCDo

b.加入NaCIO3前，需将溶液PH调大至6左右。调节PH的目的是。

(7)活性MnO2纯度的测定

i.fflVImLCImOlL∣Na2C2O4溶液(H2SO4)酸化)溶解Wg活性Mno2样。品。(MnO2+C2O^

+2+

+4H=2CO2↑+Mn+2H2O)

ii.用C2mol∙L-'酸性KMno4标准溶液滴定i中剩余的C?。：消耗KMno4标准溶液VzmL。(5C20j+2Mn0;

+16H+=2Mn2++1OCO2↑+8H2O)

l

样品中MnO2的质量分数=[M(Mnθ2)=87g∙mol]o

8.(2022.北京海淀.统考二模)对硝基苯酚(O2N—OH，PNP)是应用广泛的精细化工中间

体。PNP有毒，工业废水中的PNP需联合采用多种方法进行处理，流程如图。

已知：PNP的溶解性与苯酚类似，微溶于水；其化学性质稳定，可被OH、HeIO氧化降解为无机物，但

不能与。2反应。

稀硫酸

器梵τ⅞⅞4淀池声竺》……合格废水

(1)在pH>14的废水中，PNP的存在形态为(用结构简式表示)。

(2)絮凝沉淀池中加入硫酸的目的是一o

(3)低浓度PNP废水可通过电解法处理，装置示意图如图。

PNP废水和电解液

①∙0H(氧元素为-1价)由水产生，OH在(填“Pt”或“石墨”)电极产生。

②产生∙0H的电极反应式为.

(4)废水中所含电解质的种类会影响电解法处理PNP的去除率。其它条件相同时，以NaCl和NazSCU模拟

%

、

树

去

⅛

d

N

d

②电解质为NaCI时，PNP去除率较Na2SO4高，可能的原因是

(5)在强碱性条件下，单独使用电解法也可有效去除废水中的PNP。工业上仍联合使用絮凝沉淀法处理PNP

废水，目的是节约电能和一。

三、原理综合题

9.(2022•北京西城•统考二模)处理再利用H2S有多种方法。

(1)碱法脱硫

用K2CO3溶液吸收H2S。

已知：氢硫酸和碳酸的电离常数如表。

Ku1K;,2

7l3

H2Sl.l×10-1.3×10^

7

H2CO34.5×10^4.7×10"

①用化学用语表示K2CO3溶液显碱性的原因:

②用过量的K2CO3溶液吸收H2S的离子方程式是一。(2)热分解法脱硫

在密闭容器中发生反应2H2S(g)∙-S2(7)+2H2(g)0其他条件不变时，FkS的平衡转化率随温度和压强的变

①P3>P2>P∣,反应中S2(填“'是”或“不是")气态，理由是

②实际反应在高温下进行的原因是一。

(3)间接电解法脱硫

间接电解法脱硫过程的示意图如图。

①溶液X的主要溶质是

②简述在电解反应器中FeCl3溶液再生的原理：―0

③不考虑其他副反应，理论上5molH2S反应能生成gH2«

10∙(2022∙北京丰台•统考二模)硫碘循环，水分解制氢的原理示意图如下:

(1)已知:在己知和IoIkPa时,H2的燃烧热为285.8kJ∙moH,则在相同条件下，水分解生成氢气的热化学

方程式为。

(2)水在220(ΓC条件下分解可得到氢气。硫碘循环制H2的优势为(至少写两条)。

⑶反应II,H2SO4分解制取O2的速率主要由反应2SO3≠2SO2+O2决定，对该反应的历程进行研究发现，

SCh分解经历了多步基元反应，其中影响速率的关键基元反应为：SO3→SO2+O,SO3+O→SO2+O2,下列说

法合理的是。

A.C(O)越大有利于加快SO3的分解速率

B.关键基元反应的活化能比其他基元反应的大

C.催化剂参与氧原子的生成与消耗将有利于提高S03的分解速率

(4)进行反应III之前，需要经过以下两个步骤：

①步骤1：除杂。反应I所得混合物经过初步分离后得到Hl和12的混合溶液，其中含有少量H2SO4杂质。

工业上采用加热至110℃的方法除去H2SO4写出相应的化学方程式o

②步骤2：电解。通过电解法实现Hl和b的分离与富集，装置示意图如下，结合电极反应解释获得浓Hl

溶液的原因是o

ωQ

质子交换膜

③利用电解后某一极的溶液，作为反应H中SO2的吸收剂，实现02与SCh的分离，吸收剂的有效成分是

11.(2022•北京房山•统考二模)氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮

气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。

⑴反应N2(g)+3H2(g)∙∙2NH3(g)的化学平衡常数表达式为»

(2)在一定条件下氨的平衡含量如表。

温度/℃压强/MPa氨的平衡含量

2001081.5%

550108.25%

①该反应为(填“吸热”或“放热”)反应。

②哈伯选用的条件是550℃、IoMPa,而非200℃、IOMPa,可能的原因是一。

(3)实验室研究是工业生产的基石。如图中的实验数据是在其它条件不变时，不同温度(200℃、400℃、

600℃)、压强下，平衡混合物中NH3的物质的量分数的变化情况。

。式

题对初

应少液

问反

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低效。

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K评，制+=I硝质

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氨-是2(Nf粒

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、导+2N

N哈科。r转).)N0污液液用

管子3g(g出2溶解硝(

、，H3((的IH

尽—0C电

M)此一2质N)H写.气a)脱)p

娱彝

瞬东蜩SsxNN2

W/N②4(因为H5(42请1空N1(2(始

PH

≡2

①吸收塔中NO转化为N0；的离子反应方程式是。

②脱硝液pH=5时，No转化率最高，随PH升高，No转化率会降低，原因是o

(3)吸收塔中采用气、液逆流(废气从吸收塔底进入，脱硝液从吸收塔顶喷淋)的方式吸收废气，目的是

(4)KMno4可以增加脱硝液的氧化性，显著提高脱硝效率，但脱硝废液电解时无法实现KMno4的再生，需

在脱硝液中及时补充。推测KMne)4无法再生的原因：

I.MnO,在阴极直接得到电子被还原；

II.脱硝废液中NOs在阴极得电子转化为NO?,NO?还原Mno4。

进行实验验证:

实

装置复合电解液实验现象

验

阳极溶液颜色基本不变；

0.66mmol∕LKMnO4+0.8547mol∕LNaCl阴极溶液颜色逐渐变暗；

1

-----------∣l>l—混合电解液(pH=7)25min电解液未呈现墨绿色，

阳离子

-----1交换膜ΓpH=12.1

不锈钢马二i~A钛

TTIʌ-ʌ-ɪ-ʌ-------1

i阳极溶液颜色基本不变；

复合电解液0.66mmol∕LKMnO4+0.8547mol∕L阴极溶液颜色逐渐变暗；25

2

NaCl、NaNO3混合电解液(ρH=7)min电解液呈现墨绿色，

pH=12.4

资料：MnO』为紫红色，Mno:为墨绿色，MnOj与Mne)」混合溶液颜色会变暗。

①实验1中阴极颜色变暗，阴极电极反应式是o

②根据实验1和2可得到的结论是。

13.(2022•北京昌平•统考二模)在双碳目标驱动下，大批量氢燃料客车在2022年北京冬奥会上投入使

用。稳定氢源的获取是科学研究热点，对以下2种氢源获取方法进行讨论。

I,甲醇蒸汽重整制氢甲醇蒸汽重整制氢过程中有以下化学反应。

编号反应方程式∆H∕kJ∙mo∣-'

甲醇蒸汽重整∆Hι≈+49.24

RlCH3OH(g)+H2O(g)∙^CO2(g)+3H2(g)

甲醇分解反应

R2CH3OH(g)'cθ(g)+2H2(g)∆H2

R3水汽反应∆H3=-41.17

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

∆H<0

CO(g)+H2(g)'C(s)+H2O(g)

R4积碳反应CO2(g)+2H2(g)∙`C(s)+2H2O(g)∆H<0

∆H<0

2C0(g)'C(s)+CO2(g)

资料.：产氢率和水碳比(S∕C)的定义：

①"o空=产生的氢气的物质的量

u,0消耗的甲醇的物质的量

②水碳比(S/C)表示反应物中H2O和CH3OH的比值，水碳比的变化是以CFhOH不变，改变H2O的物质的

量加以控制。

(1)理想产氢率=______。

(2)ΔH2=kJ∙mol-'

(3)针对Rl进行讨论：其他条件不变，随着温度升高，n(H2)(填“增大”、“减小”或"不变”)，理由是

(4)其他条件不变，测得产物摩尔分数(即物质的量分数)随温度的变化如图所示。由图可知，在600-912K

时，随着温度升高，氢气的摩尔分数增大，原因是o

4

OO.5-<>CH∕)M

,■

*

64-♦-CO

⅛OO.,*CO2

，■H1O

e∙

(5)结合资料和图示，提出2条减少积碳的措施

H,电解液氨制氢氨分子中具有较高的含氢量，因此是制氢的优选原料。使用NaNH2非水电解质研究液氨

电解制氢原理，装置示意图如图所示。

Cl~~l

H

二.…羊...

NaNH2『水电解质

资料:2NH3NH；+NH；

(6)①某电极上发生的电极反应为6NH3+6e=3H2↑+6NH;,该电极为(选填a或b)极。

②写出另一极上发生的电极反应_______。

③不考虑其它能量损耗，利用该装置产生ImOI氢气时，转移电子的物质的量是m°L参考答

案

1.C

【详解】A.电热水器是利用电能加热使水升高温度，即电能转化为热能，故A正确；

B.该热水器中镁作阳极，失电子，钢制壳体作阴极，被保护，采用了牺牲阳极的电化学保护法，故B正

确；

C.该热水器中镁作阳极，失电子，变为镁离子进入溶液，阴极氢离子得电子剩余氢氧根离子，镁离子与

氢氧根离子结合成受热易分解的氢氧化镁，会生成不溶于水的氧化镁，所以镁棒不能有效防止内部水垢生

成，故C错误；

D.热水炉加热时首先加热下面的水，然后下面的水通过热传递把热量传递给上面的水，最后一起达到沸

点，故a应为出水口，b应为进水口，故D正确；

故答案为：C。

2.C

【分析】从图中可以看出，在a电极，CO2、H2θ得电子生成CO、H2,所以a为阴极，b为阳极。

【详解】A.由分析可知，a电极为阴极，则连接电源的负极，A正确；

B.SO：为阴离子，应从阴极向阳极移动，所以从a极区向b极区移动，B正确；

ʌ,CH,OH^,CHO

C.b极为阳极，-2e-+2CH3COO=J+2CH3COOH,则溶液中C(CH3COO)逐

渐减小，C不正确；

D.a极为阴极，CO2+2e+2HCO；=CO+2CO^+H20,2HCO；+2e-=H2↑+2CO^,所以C(CO；)逐渐增大，D

正确；

故选C。

3.D

【详解】A.电极a实现将CCh转化为乙烯，C由+4价变为-2价，化合价降低，发生还原反应，电极a为

阴极，与电源负极相连，故A项正确；

B.电极b上氢氧根离子失去电子转化为氧气，电极反应式为40H<4e∙=2Hq+02T,故B项正确；

C.由图可知，纳米CU催化剂上发生Co转化为乙烯的反应，电极反应为2CO+6Hq+8e=C2H4+8OH∙,

故C项正确；

D.若乙烯的电解效率为60%,电路中通过Imol电子时，根据公式得n(生成乙烯所用的电子)

=0.6mol,由CO2转化为乙烯的电极反应为2CQ+8HQ+12e=C2H"+12OH-,所以当n(生成乙烯所用的电

子)=0.6mol,产生的乙烯为0.05mol,故D项错误；

答案选D。

4.B

【分析】根据图示，放电时，右侧浪单质得电子，发生还原反应，故为正极，左侧为负极。

【详解】A.放电时，澳元素价态降低得电子，故右侧电极为正极，电极反应式为Bn+2e=2Br,A项正

确；

B.充电时，左侧电极为阴极，电极反应式为AQDS+2e-+2H+=AQDSH2,物质a为AQDS,B项错误；

C.放电时，左侧电极为负极，电极反应式为AQDSH2-2e=AQDS+2H+,pH减小，H+通过质子交换膜到达

澳极室，C项正确；

D.增大储液罐体积，储存的反应物增加，可提高液流电池的储能容量，D项正确：

答案选B。

5.D

【分析】该装置为电解池。如图：左边电极室中(NH4)2SO3转化为(NH4&SO4,硫元素化合价升高，故a

电极为阳极，b电极为阴极。

【详解】A.电极a为阳极，A错误；

B.b极为阴极，电解质为硫酸，酸性环境，发生的电极反应为2H*+2e=H2T,产生气体为H?,B错误；

C.b极消耗氢离子，酸性减弱，C错误；

D.a极附近(NHJSOs转化为(NHJS0」，故SO：在a极放电的电极反应式为：

SO；+H2O-2e'=SO；+2H+,D正确；

故选D。

6.C

【分析】左边电极上氢离子被还原为氢气，发生还原反应，酸性条件下右边电极上是HSO；转化为SOj,

发生氧化反应，故〃为阴极，b为阳极。阳离子交换膜允许钠离子通过，阴离子交换膜允许阴离子通过，

电解时，阴极上氢离子得电子生成氢气，溶液中氢离子浓度降低，促进HSO；电离生成SOj,钠离子进入

阴极室，吸收液就可以再生。

【详解】A.由表中信息可推测，HSO3电离程度大于水解，SOj只发生水解，故Na2SO3溶液显碱性，

NaHSO3溶液显酸性，故A正确；

B.由电荷守恒可知，离子浓度关系总有C(Na+)+c(H+)=2c(SO；)+C(HSeG)+c(OH-),故B正确；

C.酸性条件，阴离子主要为HSO；,右侧电极上HS0；转化为Sc>广，电极反应式为：

+

HSO；-2e^+H2O=SO^+3H,故C错误;

D.阴极上氢离子得电子生成氢气，电极发生的反应为2HSO；+2e-=H2T+2SO；,钠离子进入阴极室，吸收

液就可以再生，故D正确；

故答案为Co

7.(1)阴极

2++

(2)Mn-2e-+2H2O=MnO2+4H

⑶过滤

-

(4)PbO+2CH.sCOO+2NH；+比0=(CH3C00),Pb+2NH3-H2O

(5)NH4HCO3

(6)1:3防止PH较低时氯酸钠和二氧化锅将氯离子氧化为氯气(7)出=*妙朋

(分析】II分析，阳极泥经过预处理得到Mn2θ3和PbO的混合物，醋酸钱溶液和PbO反应生成醋酸铅溶

液和氨水，Mn2O3不参与反应，过滤得到醋酸铅溶液和氨水混合液与Mn2O3,Mn2O3再和硫酸反应得到二

氧化镒和硫酸镭，硫酸镒再被氯酸钠氧化得到二氧化镭，经过一系列操作可得到活性二氧化镭；由题干知

滤液C能循环使用，前面用到了醋酸铉溶液，即滤液C,结合生成物中的PbCO3,②中溶液B的溶质为

NH4HCO3,经过一系列操作得到PbOo

【详解】(1)由题干知硫酸溶解得到含Md+的溶液，再经一系列处理后进行电解，获得金属Mn,所以应

该是Md+得电子生成Mn,故在阴极生成，故答案为：阴极；

(2)阳极泥中含有MnO2,应该是钵离子在阳极放电，产生MnO2的电极反应式为

2t+2++

Mn-2e+2H2O=MnO2+4H,故答案为：Mn-2e+2H2O=MnO2+4H；

(3)醋酸镂溶液和PbO反应生成醋酸铅溶液和氨水，Mn2。3不参与反应，操作X是分离醋酸铅溶液和氨

水混合液与MmCh,所以是过滤，故答案为：过滤；

(4)①中醋酸铉溶液和PbO反应生成醋酸铅溶液和氨水，MmCh不参与反应，离子方程式为

PbO+2CH3COO+2NH；+H20=(CH3C00)2Pb+2NH3-H2O,故答案为：

Pb0+2CH3C00+2NH;+H20=(CH3C00)2Pb+2NH3-H2O；

(5)由分析可知②中溶液B的溶质为NH4HCO3,故答案为：NH4HCO3;

(6)a.ImolMmCh完全转化为MnC)2,镐元素从+3价升高到+4价，ImolMmCh转移2mol电子，

ImoINaCICh转化为NaC1,氯元素从+5价降低到-1价，ImolNaCK)3需要转移6mol电子，根据得失电子守

恒得，理论上④中加入的NaClO3与Mn2O3的物质的量之比为1:3；故答案为：1:3；

b.氯离子有还原性，加入NaCIO3前，需将溶液PH调大至6左右，目的是防止PH较低时氯酸钠和二氧化

锦将氯离子氧化为氯气，故答案为：防止PH较低时氯酸钠和二氧化锦将氯离子氧化为氯气；

2+

(7)由题干数据和方程式5C2O;+2MnO4+16H÷=2Mn+1OCO2↑+8H2O得n(C2O^)1=∣n(MnO4)=

3

2.5c2V2×10-mol,所以MnO2消耗的C2O：的物质的量为n(Cqj)2=

33

c,V∣×10mol-2.5C2V2×10⅛ol=(c∣V1-2.5c2V2)×10mol,再由方程式MnO2+C2O^

+2+3

+4H=2Cθ2↑+Mn+2H2θ得n(MnO2)=n(C2O4)2=(c1V1-2.5c2V2)×10mol,所以样品中MnO?的质量分数=

(CN-2.5<^2)10，。卜878/小。1工]00287(。评-2.5。2\'2)%,故答案为：87(CM-2.里工。

wgIOwIOw

/—∖

8.(I)O)NT-O-

⑵将。-AYr转化为微溶的O?N—∙∙-OH,降低废水中PNP的浓度

+

(3)PtH2O-e=∙OH+H

(4)2CΓ-2e-=Ch↑NaCl作电解质时产生的C12与水反应生成HCl0,能有效地氧化降解PNP

(5)回收PNP【分析】对硝基苯酚能和碱进行反应生成对硝基苯酚盐，从而溶解在水溶液中，再向其中加入

稀硫酸转化为对硝基苯酚，因PNP的溶解性与苯酚类似，微溶于水，在絮凝沉淀池将其沉淀下来得到PNP

晶体，同时得到低浓度PNP废水，最后对该溶液进行电解即可得到合格废水；

o

【详解】(1)在碱性溶液中会发生发生反应：W-H-OH-*O2N^^-H.0.故

PNP的存在形态为。州<∙"O-；

(2)PNP的溶解性与苯酚类似，微溶于水，向絮凝沉淀池中加入硫酸的目的是调节溶液pH,将

A∖Z\

ON∙，YT转化为O2N∙›-OH,从溶液中析出，降低废水中PNP的浓度；

2∖-≡∕\―/

(3)分析电解池可知，Pt和石墨电极与电源正极、负极相连，故Pt和石墨电极分别为阳极和阴极，阳极