2025届高考化学一轮总复习真题演练第7章化学反应与能量第37讲多池多室的电化学装置

第37讲多池、多室的电化学装置1．(2024·新高考广东卷)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺当进行。下列说法不正确的是()A．电解总反应：KNO3＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))NH3·H2O＋2O2↑＋KOHB．每生成1molNH3·H2O，双极膜处有9mol的H2O解离C．电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而变更D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率解析：选B。由题给信息“大电流催化电解KNO3溶液制氨”可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极反应为NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋8e－＋7H2O=NH3·H2O＋9OH－，电极b为阳极，电极反应为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。A．由分析中阴、阳极电极反应可知，电解总反应为KNO3＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，故A正确；B．每生成1molNH3·H2O，阴极得8mole－，同时双极膜处有8molH＋进入阴极室，即有8mol的H2O解离，故B错误；C．电解过程中，阳极室每消耗4molOH－，同时有4molOH－通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而变更，故C正确；D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H＋和OH－，可提高氨生成速率，故D正确。2．(2024·高考全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时，接受高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应可提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是()A．析氢反应发生在IrOx－Ti电极上B．Cl－从Cu电极迁移到IrOx－Ti电极C．阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2OD．每转移1mol电子，阳极生成11.2L气体(标准状况)答案：C3．(2024·新高考山东卷改编)设计如下图所示的装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2＋，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法不正确的是()A．装置工作时，甲室溶液pH慢慢减小B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C．乙室电极反应为LiCoO2＋2H2O＋e－=Li＋＋Co2＋＋4OH－D．若甲室Co2＋削减200mg，乙室Co2＋增加300mg，则此时已进行过溶液转移解析：选C。依据题意知，右侧装置为原电池，细菌所在电极为负极，LiCoO2所在电极为正极；左侧装置为电解池，细菌所在电极为阳极，另一电极为阴极。装置工作时，左侧装置中，细菌所在电极(阳极)上CH3COO－失去电子被氧化为CO2：CH3COO－－8e－＋2H2O=2CO2↑＋7H＋，甲室中Co2＋在阴极上得到电子被还原为Co单质：Co2＋＋2e－=Co，乙酸盐溶液中的阳离子以及生成的H＋通过阳膜进入甲室，甲室溶液pH慢慢减小，A正确；右侧装置中，细菌所在电极上的电极反应与左侧装置中相同，乙室中LiCoO2得到电子被还原为Co2＋，电解质溶液显酸性，电极反应为LiCoO2＋e－＋4H＋=Li＋＋Co2＋＋2H2O，乙酸盐溶液中的阳离子以及生成的H＋通过阳膜进入乙室，总体上H＋被消耗而削减，故装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸，B正确，C错误；若甲室Co2＋削减200mg，转移电子的物质的量n(e－)＝eq\f(0.2g,59g/mol)×2≈0.0068mol，乙室Co2＋增加300mg，转移电子的物质的量n(e－)＝eq\f(0.3g,59g/mol)×1≈0.0051mol，两室中转移电子的物质的量不相等，说明此时已进行过溶液转移，D正确。4．(2024·新高考天津卷)如下图所示的电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3慢慢溶解，下列推断错误的是()A．a是电源的负极B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ旁边滴加石蕊溶液，出现红色C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大D．当0.01molFe2O3完全溶解时，至少产生气体336mL(折合成标准状况下)解析：选C。通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3慢慢溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，b为电源的正极，a为电源的负极，石墨电极Ⅰ为阴极。A．由分析可知，a是电源的负极，故A正确；B．石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ旁边滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；C．随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；D．当0.01molFe2O3完全溶解时，消耗氢离子的物质的量为0.06mol，依据阳极的电极反应2H2O－4e－=O2↑＋4H＋可知，产生氧气的物质的量为0.015mol，在标准状况下的体积为336mL，故D正确。5．(2024·高考全国甲卷)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可接受如下图所示的电化学装置合成。双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是()A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B．阳极上的电极反应为＋2H＋＋2e－→＋H2OC．制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol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解析：选D。由题图可知，在铅电极上乙二酸变成乙醛酸是去氧的过程，发生还原反应，铅电极是电解装置的阴极；石墨电极上发生氧化反应，电极反应为2Br－－2e－=Br2，是电解装置的阳极。由分析可知，Br－参与了电极反应，KBr不只起电解质的作用，A错误；阳极上的电极反应为2B