高考化学一轮复习讲义及试题（新高考人教版）热点强化练11　电解原理在工农业生产中的应用

热点强化练11电解原理在工农业生产中的应用1．(2020·江西九校联考)工业上电化学法生产硫酸的工艺示意图如图，电池以固体金属氧化物作电解质，该电解质能传导O2－离子，已知S(g)在负极发生的反应为可逆反应，则下列说法正确的是()A．在负极S(g)只发生反应S－6e－＋3O2－=SO3B．该工艺用稀硫酸吸收SO3可提高S(g)的转化率C．每生产1L浓度为98%，密度为1.84g/mL的浓硫酸，理论上将消耗27.6mol氧气D．工艺中稀硫酸浓度增大的原因是水参与电极放电质量减少答案BC解析据图可知反应过程中有SO2生成，所以负极还发生S－4e－＋2O2－=SO2↑，故A错误；S(g)在负极发生的反应为可逆反应，吸收生成物SO3可使反应正向移动，提高S的转化率，故B正确；每生产1L浓度为98%，密度为1.84g/mL的浓硫酸中n(H2SO4)＝eq\f(1000mL×1.84g/mL×98%,98g/mol)＝18.4mol，由S～6e－～1.5O2～H2SO4可知，消耗氧气为18.4mol×1.5＝27.6mol，故C正确；工艺中稀硫酸浓度增大的原因是负极生成的三氧化硫与水反应生成硫酸，故D错误。2．(2020·河南等省五岳4月联考)二茂铁[Fe(C5H5)2]可作为燃料的节能消烟剂、抗爆剂。二茂铁的电化学制备装置与原理如图所示，下列说法正确的是()A．a为电源的正极B．电解质溶液是NaBr水溶液和DMF溶液的混合液C．电解池的总反应化学方程式为Fe＋2C5H6eq\o(=,\s\up7(电解))Fe(C5H5)2＋H2↑D．二茂铁制备过程中阴极的电极反应为2H＋＋2e－=H2↑答案C解析由分析可知，a为电源的负极，b为电源的正极，故A错误；与电源负极a相连的镍为电解池的阴极，钠离子在阴极上得电子发生还原反应生成钠，钠能与水反应，则电解质溶液不可能为NaBr水溶液，故B错误；由分析可知，制备二茂铁的总反应方程式为＋H2↑，故C正确；二茂铁制备过程中阴极上钠离子得电子发生还原反应生成钠，电极反应式为Na＋＋e－=Na，故D错误。3．(2020·安徽省十校联盟线上联检)中国第二化工设计院提出，用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理，其原理示意如图(质子膜允许H＋和H2O通过)，下列相关判断正确的是()A．电极Ⅰ为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑B．电解池中质子从电极Ⅰ向电极Ⅱ作定向移动C．吸收塔中的反应为2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)D．每处理1molNO，电解池质量减少16g答案C解析电极Ⅰ为电解池的阴极，电极反应式为2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O，A不正确；由于阴极需消耗H＋，而阳极生成H＋，电解池中质子从电极Ⅱ向电极Ⅰ作定向移动，B不正确；从箭头的指向，可确定吸收塔中S2Oeq\o\al(2－,4)与NO反应，生成HSOeq\o\al(－,3)和N2，发生反应为2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)，C正确；每处理1molNO，阴极2HSOeq\o\al(－,3)→S2Oeq\o\al(2－,4)，质量增加34g，阳极H2O→eq\f(1,2)O2，质量减轻16g，电解池质量增加34g－16g＝18g，D不正确。4．(2020·广东七校联考)科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如图所示，用Cu－Si合金作硅源，在950℃A．电子由液态Cu－Si合金流出，流入液态铝电极B．液态铝电极与正极相连，作为电解池的阳极C．在该液相熔体中Cu优先于Si被氧化，Si4＋优先于Cu2＋被还原D．三层液熔盐的作用是使电子能够在三层间自由流动答案A解析图示得到：液态Cu－Si合金为阳极，电子由液态Cu－Si合金流出；液态铝为阴极，连接电源负极，所以电子从液态铝流入；A正确；图中，铝电极是Si4＋得电子被还原为Si，因此与电源负极相连，该电极为阴极，B错误；由图示得到，电解的阳极反应为Si失电子转化为Si4＋，阴极反应为Si4＋得电子转化为Si,C错误；使用三层液熔盐可以有效的增大电解反应的面积，使单质硅高效的在液态铝电极上沉积，而不是方便电子通过，电子不通过电解质，D错误。5．(2020·河北衡水中学高三期末预热联考)氮气电化学还原反应利用氮气和水来合成氨气，可以直接将电能转化为易于储存和运输的氨气中的化学能，装置如图所示。该反应为解决当前严峻的能源和环境问题提供了新的思路。下列说法错误的是()A．外电路中，a、b两点电势：a＜bB．阴极的电极反应式为N2＋6e－＋6H2O=2NH3＋6OH－C．标准状况下，通入22.4L氮气完全反应，转移的电子数为6NAD．在介质中，利用H＋的定向移动形成电流答案AB解析据图可知该装置为电解池，电解池中阳离子流向阴极，根据氢离子的流向可知右侧为阴极，则b为电源负极，a为电源正极。a为正极，b为负极，则外电路中，a、b两点电势：a>b，A项错误；右侧为电解池的阴极，据图可知氮气得电子后与氢离子结合生成氨气，所以阴极的电极反应式为N2＋6e－＋6H＋=2NH3，故B错误；标况下22.4L氮气的物质的量为1mol，根据阴极的电极反应式可知，1mol氮气完全反应时，转移6mol电子，C项正确；阴阳离子可以在介质中移动形成电流，据图可知该装置中利用H＋的定向移动形成电流，D项正确。6．(2020·福建厦门市高三质检)我国科学家设计了一种将电解饱和食盐水与电催化还原CO2相耦合的电解装置如图所示。下列叙述错误的是()A．理论上该转化的原子利用率为100%B．阴极电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋=CO＋H2OC．Na＋也能通过交换膜D．每生成11.2L(标况下)CO转移电子数为NA答案C解析总反应为CO2＋Cl－=CO＋ClO－，由方程式可以看出该转化的原子利用率为100%，故A正确；阴极发生还原反应，阴极电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋=CO＋H2O，故B正确；右侧电解氯化钠生成次氯酸钠，根据反应物、生成物中钠、氯原子个数比为1∶1，Na＋不能通过交换膜，故C错误；阴极二氧化碳得电子生成CO，碳元素化合价由＋4降低为＋2，每生成11.2L(标况下)CO转移电子数为NA，故D正确。7．(2020·福建厦门市高三模拟)一种双电子介体电化学生物传感器，用于检测水体急性生物毒性，其工作原理如图。下列说法正确的是()A．图中所示电极为阳极，其电极反应式为K4Fe(CN)6－e－=K3Fe(CN)6B．甲萘醌在阴极发生氧化反应C．工作时K＋向图中所示电极移动D．NAD(P)H转化为NAD(P)＋的过程失去电子答案D解析根据图示可知K4Fe(CN)6在电极表面失电子生成K3Fe(CN)6，故图示电极为阳极，其电极方程式为K4Fe(CN)6－e－=K3Fe(CN)6＋K＋，A项错误；甲萘醌应在阴极发生还原反应，B项错误；工作时在电解池中阳离子应向阴极移动，C项错误；根据图示，该过程NAD(P)H被甲萘醌氧化，即失去电子，D项正确。8．(2020·广东肇庆市高三统测)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极为正极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2.24LO2(标准状况)，整个电解池中理论上可产生的·OH为0.2mol答案AD解析根据图示，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错误；与电源B极相连电极为阳极，根据图示，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)，由图示装置可知，H2O－e－=H＋＋·OH，Fe3＋＋e－=Fe2＋，O2＋2e－＋2H＋=H2O2；则H2O2＋Fe2＋=Fe(OH)2＋＋·OH,Fenton反应为：H2O2＋Fe2＋=Fe(OH)2＋＋·OH，故C正确；D.每消耗1molO2，得到2mol电子，1molFe3＋得到1mol电子，生成1molFe2＋，阴极共得3mol电子，根据H2O2＋Fe2＋=Fe(OH)2＋＋·OH，生成1mol·OH，当阳极失3mol电子时，得到3mol·OH，所以每消耗0.1mol标况下O2时，整个电解池可产生0.4mol·OH，D错误。9．(2020·湖南衡阳市高三联考)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(SOeq\o\al(2－,3))∶n(HSOeq\o\al(－,3))变化的关系见下表，下列对此判断正确的是()电解液n(SOeq\o\al(2－,3))∶n(HSOeq\o\al(－,3))pHK9∶916.2L1∶17.2M91∶98.2A.当电解液呈中性时溶液中：c(Na＋)>c(SOeq\o\al(2－,3))>c(HSOeq\o\al(－,3))>c(OH－)B．再生液M吸收SO2主反应的离子方程式为：SO2＋OH－=HSOeq\o\al(－,3)C．HSOeq\o\al(－,3)在b极发生的电极反应式为：HSOeq\o\al(－,3)＋H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋D．若产生标准状况下2.24L气体N，则d膜上共通过0.2mol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：HSOeq\o\al(－,3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋；b极为阴极，发生的反应为：2H＋＋2e－=H2↑，气体N为H2。n(SOeq\o\al(2－,3))∶n(HSOeq\o\al(－,3))＝9∶91时，电解液pH＝6.2，n(SOeq\o\al(2－,3))∶n(HSOeq\o\al(－,3))＝1∶1时，电解液pH＝7.2，由此推知当电解液呈中性时，c(HSO