备考2025届高考化学一轮复习分层练习第六章化学反应与能量变化第7讲电解池工作原理的新型应用

第7讲电解池工作原理的新型应用1.[2024广东汕头模拟]高锰酸钾在化工、医药、水处理等许多方面有重要应用，可以用电解法制备，装置如图。直流电源接受乙烷－空气碱性燃料电池。下列说法错误的是（C）A.电源负极的电极反应式为C2H6－14e－＋18OH－2CO32－＋12HB.a极为直流电源的正极C.保持电流恒定，上升温度可以加快电解速率D.离子交换膜应为阳离子交换膜解析电源负极上乙烷在碱性条件下失电子产生碳酸根离子，负极的电极反应式为C2H6－14e－＋18OH－2CO32－＋12H2O，A正确；电解池左侧Pt电极的电极反应为MnO42－－e－MnO4－，左侧Pt电极为阳极，则a极为直流电源的正极，B正确；电解时保持电流恒定，则单位时间内转移的电子数恒定，消耗的反应物与产生的生成物的量恒定，故电解速率恒定，C错误；左侧Pt电极的电极反应为MnO42－－e－MnO4－，右侧Pt电极的电极反应为2H2O＋2e－2.[2024福州质检]我国科学家经过探讨独创了以下装置从海水中提取锂单质，其工作原理如图所示。该装置运行期间电极Ⅱ上产生O2和气体X。下列说法错误的是（C）A.该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化B.电极Ⅰ连接太阳能电池的负极C.工作时，电极Ⅱ旁边溶液的pH增大D.试验室检验气体X可用潮湿的淀粉－KI试纸解析依据该装置可知，太阳能电池将太阳能转化为电能，电解装置又将电能转化为化学能，A项正确；题图中Li＋向电极Ⅰ迁移，电解池中阳离子向阴极迁移，所以电极Ⅰ为电解池的阴极，连接太阳能电池的负极，B项正确；海水中存在大量Cl－，电极Ⅱ为阳极，电极反应为2Cl－－2e－Cl2↑、2H2O－4e－4H＋＋O2↑，电极Ⅱ上产生H＋，则电极Ⅱ旁边溶液pH减小，C项错误；气体X为Cl2（黄绿色气体），试验室检验Cl2可用潮湿的淀粉－KI试纸，试纸变蓝即说明Cl2存在，D项正确。3.[臭氧电解发生器][2024南京六校调研]某医用超声清洗器带有臭氧消毒功能，其臭氧电解发生器的原理如图所示。下列叙述不正确的是（D）A.阳极可能的副产物有O2B.阴极电极反应为O2＋4e－＋4HR2H2O＋4R－C.装置所用的离子交换膜是阳离子交换膜D.容器内壁可用不锈钢、陶瓷、橡胶等材质解析A项，由图示知，阳极上H2O转化为O3，氧元素被氧化，也可能生成O2，正确；B项，阴极上O2得电子转化为H2O，由电荷守恒知，需用H＋平衡电荷，由于是固体酸，HR不行拆开，故电极反应式中HR写成化学式，产物还有R－，正确；C项，阳极反应式为3H2O－6e－O3↑＋6H＋，生成的H＋要移向阴极，故所用的离子交换膜是阳离子交换膜，正确；D项，橡胶会被O3氧化，错误。4.[常压电化学法合成氨][2024重庆联考]纳米Fe2O3在常压电化学法合成氨过程中起催化作用，其电解装置如图所示。已知熔融的NaOH－KOH为离子导体，Fe2O3在发生反应时生成中间体Fe。下列说法正确的是（D）A.惰性电极Ⅱ是电解池的阴极，发生还原反应B.产生2.24LO2时，转移的电子为0.4molC.惰性电极Ⅰ的电极反应：Fe2O3＋3H2O－6e－2Fe＋6OH－D.生成氨气的反应：2Fe＋N2＋3H2OFe2O3＋2NH3解析由装置图可知，惰性电极Ⅱ上OH－转化为氧气，氧元素化合价上升，发生氧化反应，故惰性电极Ⅱ是电解池的阳极，惰性电极Ⅰ为阴极，A项错误；未规定氧气所处的状态是标准状况，其物质的量无法计算，故转移电子的物质的量无法计算，B项错误；惰性电极Ⅰ上，Fe2O3得电子生成Fe单质，电极反应为Fe2O3＋6e－＋3H2O2Fe＋6OH－，C项错误；惰性电极Ⅰ上，Fe2O3得电子生成的Fe为中间体，Fe2O3在该电解过程中起催化作用，结合题图可知，Fe和N2、H2O（g）反应，铁又被氧化成Fe2O3，同时生成氨气，D项正确。5.[2024江苏连云港考试]双极膜在直流电场的作用下，能将水解离为H＋和OH－，并实现其定向通过。将3－氯－1，2－丙二醇的水溶液通过膜M与双极膜间的电渗析室可得到缩水甘油。下列说法错误的是（A）A.装置工作时，电渗析室发生氧化反应B.通电前后，电渗析室内溶液的pH几乎不变C.Cl－从电渗析室通过阴离子交换膜M迁移到阳极D.反应生成1mol缩水甘油，电路中转移1mol电子解析双极膜在直流电场的作用下，将水解离为H＋和OH－，H＋移向阴极，阴极反应为2H＋＋2e－H2↑；OH－移向电渗析室，发生反应＋OH－＋Cl－＋H2O，为维持溶液呈电中性，产生的Cl－透过膜M进入阳极区。装置工作时，电渗析室中转化为，各元素化合价没有发生变更，不是氧化还原反应，A项错误；双极膜产生的OH－迁移进入电渗析室，又被消耗，故电渗析室内溶液的pH几乎不变，B项正确；电解池中阴离子向阳极移动，Cl－从电渗析室通过阴离子交换膜M迁移到阳极，C项正确；反应生成1mol缩水甘油，消耗1molOH－，电路中转移1mol电子，D项正确。6.[2024河北张家口检测改编]硬水结垢是循环冷却水系统中广泛存在的一种现象，西安交通高校徐浩团队改进了主动式电化学硬水处理技术，原理如图所示（R代表有机物）。下列说法错误的是（C）A.处理后的水垢主要沉降在阴极旁边B.处理过程中Cl－可以循环利用C.若将铂电极b换成铁电极，处理过程会受影响D.铂电极a处产生的H＋移向铂电极b解析铂电极b作阴极，发生还原反应，若换成铁电极，则处理过程不受影响，C错误。电解池中阳离子向阴极移动，D正确。7.[2024湖北]含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷干脆制备Li[P（CN）2]，过程如图所示（Me为甲基）。下列说法正确的是（D）A.生成1molLi[P（CN）2]，理论上外电路须要转移2mol电子B.阴极上的电极反应为P4＋8CN－－4e－4[P（CN）2]－C.在电解过程中CN－向铂电极移动D.电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH解析由题图可知，石墨电极上发生反应P4－4e－＋8CN－4[P（CN）2]－，石墨电极作阳极，当生成1molLi[P（CN）2]时，外电路转移1mol电子，A、B项错误；在电解过程中CN－向阳极移动，即向石墨电极移动，C项错误；由2Me3SiCN＋LiOHO（SiMe3）2＋LiCN＋HCN，可知HCN中的H来自于LiOH，电解过程中HCN在铂电极上放电产生H2，D项正确。8.[2024武汉模拟]科学家近年独创了一种新型光电催扮装置，它能将葡萄糖和CO2转化为甲酸盐，如图所示。光照时，光催化电极a产生电子（e－）和空穴（h＋），图中的双极膜中间层中的H2O会解离产生H＋和OH－。下列说法错误的是（C）A.光催化电极a的反应为C6H12O6＋12h＋＋18OH－6HCOO－＋12H2OB.双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向催化电极b移动C.理论上电路中通过4mole－时可生成2molHCOO－D.阳极区和阴极区溶液的pH均减小解析电极a处C6H12O6在碱性条件下被氧化生成HCOO－，电极a为阳极，光催化电极a上产生空穴，则电极a的电极反应为C6H12O6＋12h＋＋18OH－6HCOO－＋12H2O，A项正确；电极b为电解池的阴极，作为阳离子的H＋移向电解池阴极，B项正确；电解时，阴、阳极均生成HCOO－，阴极反应为CO2＋2e－＋H＋HCOO－，故理论上电路中通过4mol电子，可生成4molHCOO－，C项错误；阳极区反应消耗OH－，溶液pH减小，由阴极反应式可知，阴极生成1molHCOO－，转移2mole－，消耗1molH＋，同时有2molH＋移向阴极，故阴极区H＋增多，溶液pH减小，D项正确。9.[低压电解水][2024石家庄质检]我国科学家探讨发觉，在MnO2/Mn2＋氧化还原介质的帮助下，可将电解水分别为制氢和制氧两个独立的过程，从而实现低电压下电解水，其电化学原理如图所示。下列说法错误的是（B）A.a、c为电源的负极B.K向左端闭合时，N电极发生的反应为MnO2＋2e－＋4H＋Mn2＋＋2H2OC.产生等物质的量的H2和O2时，N电极质量减小D.K向右端闭合时，电解过程中NaOH的物质的量不变解析K向左端闭合时，M极上H＋得电子生成H2，发生还原反应，则M极为阴极，a为负极，b为正极；K向右端闭合时，L极上OH－失电子生成O2，发生氧化反应，则L极为阳极，d为正极，c为负极，A项正确。K向左端闭合时，N电极为阳极，Mn2＋失去电子生成MnO2，电极反应式为Mn2＋－2e－＋2H2OMnO2＋4H＋，B项错误。产生1mol氢气转移电子2mol，N电极生成1molMnO2，产生1molO2，转移4mol电子，N电极发生反应：MnO2＋2e－＋4H＋Mn2＋＋2H2O，消耗2molMnO2，故产生等物质的量的H2和O2时，N电极质量减小，C项正确；K向右端闭合时，氢氧根离子放电生成氧气，氢氧根离子由双极膜中水电离产生，NaOH的物质的量不变，D项正确。10.[双极膜组][2024沈阳联考]目前可接受“双极膜组”电渗析法淡化海水，同时获得副产品A和B。其模拟工作原理如图所示。M和N为离子交换膜，在直流电作用下，双极阴阳膜（BP）复合层间的H2O解离成H＋和OH－，作为H＋和OH－的离子源。下列说法正确的是（D）A.X电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－2OH－＋H2↑B.M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，BP膜的作用是选择性通过Cl－和N