考点巩固卷08 化学反应与能量（二）（解析版）

第页考点巩固卷08化学反应与能量（二）考点03电解池、金属的腐蚀与防护（限时：20min）考法01电解原理考法02电解原理的应用考法03金属的腐蚀与防护考点04电化学原理的综合应用（限时：30min）考法01电解原理在物质制备中的应用考法02电解原理应用与污水处理考法03电解原理在大气治理方面的应用考法04电解原理应用与金属处理考点05多池、多室的电化学装置（限时：20min）考法01多池串联的两大模型考法02离子交换膜电解池考点03电解池、金属的腐蚀与防护考法01电解原理1．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为A.石墨电极上产生氢气B.铜电极上发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1mol电子发生转移时，有【答案】A【解析】根据电解总反应方程式及题图可知，石墨电极上发生还原反应产生H2，故A正确；铜电极上发生氧化反应，连接电源正极，故B、C错误；当有0.1mol电子发生转移时，有0.052．用石墨作电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是()A．逸出气体的体积：A电极<B电极B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C．A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性【答案】D【解析】SOeq\o\al(2－,4)、OH－移向B电极，在B电极OH－放电，产生O2，B电极附近c(H＋)＞c(OH－)，石蕊溶液变红，Na＋、H＋移向A电极，在A电极H＋放电产生H2，A电极附近c(OH－)＞c(H＋)，石蕊溶液变蓝，C项错误、D项正确；A电极产生的气体体积大于B电极，A项错误；两种气体均为无色无味的气体，B项错误。3．用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是()选项X极实验前U形管中液体通电后现象及结论A正极Na2SO4溶液U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色B正极AgNO3溶液b管中电极反应式是4OH－－4e－=O2↑＋2H2OC负极CuCl2溶液b管中有气体逸出D负极NaOH溶液溶液pH降低【答案】C【解析】电解Na2SO4溶液时，阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，即a管中OH－放电，酸性增强，酸遇酚酞不变色，即a管中呈无色，A项错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋发生得电子的还原反应，即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B项错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl－发生失电子的氧化反应，即b管中Cl－放电，产生Cl2，C项正确；电解NaOH溶液时，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH升高，D项错误。4．一种微生物电化学方法生产甲烷的装置如图所示。下列说法正确的是（）A.a端为直流电源的负极B.温度越高，甲烷的生成速率越大C.阳极的电极反应式为CHD.每生成1.12L甲烷，电路中转移【答案】C【解析】由题图可知，左池中CH3COO−失电子被氧化为CO2，故左池为电解池的阳极室，右池为电解池的阴极室，直流电源a端为正极，b端为负极；阳极的电极反应式为CH3COO−+2H2O−8e−2CO2↑+7H+5．一种电解法制备Na2下列说法正确的是（）A.电解时化学能转化为电能B.电解时应将铂电极与直流电源正极相连C.电解时铁电极的电极反应式为Fe+D.电解过程中每转移1mol【答案】D【解析】电解法制备Na2FeO4装置中铁作阳极，Fe失去电子生成FeO42−，在阴极上水放电生成氢气和氢氧根离子。电解过程中电能转化为化学能，故A错误；Fe作阳极，则铂作阴极，与直流电源的负极相连，故B错误；电解时铁电极的电极反应式为Fe+8OH−−6e−考法02电解原理的应用6．如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是()A．左侧电极上发生氧化反应B．右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝C．电解一段时间后，B口排出NaOH溶液D．电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑【答案】B【解析】阴极发生2H＋＋2e－=H2↑，不是氯气，B错误。7．电解原理在工业生产中应用广泛，下列有关电解原理的应用正确的是()A．工业上用电解饱和食盐水制备烧碱、氯气等化工原料B．可通过电解熔融AlCl3冶炼铝C．电镀时，镀层金属作为阴极，待镀金属作为阳极D．电解精炼铜时，用纯铜板作为阳极，粗铜板作为阴极【答案】A【解析】A．烧碱、氯气等化工原料是通过氯碱工业，即电解饱和食盐水得到的，选项A正确；B．AlCl3是共价化合物，熔融状态下不能电离出Al3＋，不能通过电解熔融AlCl3冶炼铝，选项B错误；C．电镀时，待镀金属作为阴极，镀层金属作为阳极，选项C错误；D．电解精炼铜时，应用粗铜板作为阳极，纯铜板作为阴极，选项D错误。8．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)()A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－=NiB．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量一定相等C．电解后，电解槽底部的阳极泥中含有Cu和PtD．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋【答案】C【解析】电解法制备高纯度的镍，粗镍作为阳极，金属按还原性顺序Zn>Fe>Ni>Cu>Pt发生氧化反应，电极反应依次为Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋，A项错误；电解过程中，阳极Zn、Fe、Ni溶解，Cu、Pt沉积到电解槽底部，阴极只析出Ni，结合两极转移的电子数相等，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量不相等，B项错误；Cu和Pt还原性比Ni弱，不能失去电子，以沉淀的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，C项正确；电解后，溶液中存在的金属阳离子除了Fe2＋、Zn2＋外，还有Ni2＋，D项错误。9．某电化学装置如图所示，a、b分别接直流电源两极。下列说法正确的是()A．电解质溶液中电子从B极移向A极B．若B为粗铜，A为精铜，则溶液中c(Cu2＋)保持不变C．若A、B均为石墨电极，则通电一段时间后，溶液的pH增大D．若B为粗铜，A为精铜，则A、B两极转移的电子数相等【答案】D【解析】A项，电解质溶液通过离子定向移动导电，电解质溶液中没有电子移动，故A错误；B项，若B为粗铜，A为精铜，电解质溶液是硫酸铜溶液，则该装置为电解精炼铜装置，溶液中c(Cu2＋)减小，故B错误；C项，若A、B均为石墨电极，则电解总反应的化学方程式是2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，通电一段时间后，溶液的pH减小，故C错误。10．氯碱工业是高能耗产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺的装置如图所示。已知：空气（除去CO2）中氧气的体积分数约为21%。下列叙述错误的是（A.X为Cl2，Y为B.cC.燃料电池中阳离子从右侧移向左侧D.标准状况下，若生成22.4L【答案】C【解析】由题图可知，B池为燃料电池、A池为电解池，通入空气（除去CO2）的一极是燃料电池的正极，电极反应式为O2+2H2O+4e−4OH−。A池中NaCl的浓度降低，阳极Cl−放电生成Cl2，则X为Cl2，阴极H2O放电生成H2和OH−，则Y为H2，A正确。A池中Na+经过阳离子交换膜向右侧移动，结合阴极生成的OH−，得到NaOH，NaOH浓度增大，则a>考法03金属的腐蚀与防护11．如图，将一根纯铁棒垂直没入水中，一段时间后发现AB段产生较多铁锈，BC段腐蚀严重。下列关于此现象的说法不正确的是()

A．铁棒AB段的溶解氧浓度高于BC段B．铁棒AB段电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．铁棒AB段的Fe2＋浓度高于BC段D．该腐蚀过程属于电化学腐蚀【答案】C【解析】AB段作原电池正极，BC段为原电池负极。BC段为Fe－2e－=Fe2＋，AB段为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，BC段溶解而被腐蚀，AB段形成铁锈。12．我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是()A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．断电时，锌环上的电极反应为Zn＋2e－=Zn2＋D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀【答案】C【解析】通电时，锌环与电源正极相连，锌环作阳极，锌失电子发生氧化反应，故A正确；铁帽为阴极，阴极上H2O得到电子生成氢气，阴极电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故B正确；断电时，锌铁形成原电池，锌失电子生成Zn2＋，锌环上的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，Fe作正极被保护，仍能防止铁帽被腐蚀，故C错误、D正确。13．厌氧腐蚀指在缺乏氧气的深层潮湿土壤中，存在的硫酸盐还原菌会附着在钢管表面促进钢铁的腐蚀，其反应原理如下图所示。下列说法错误的是()A．厌氧腐蚀属于化学腐蚀B．负极的电极反应：Fe－2e－=Fe2＋C．每生成1molFeS，最终转移的电子数为8NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)D．镀锌钢管破损后仍能减缓钢管的腐蚀【答案】A【解析】A．钢管中含有碳元素，铁、碳与潮湿的土壤形成原电池，厌氧腐蚀属于电化学腐蚀，A项错误；B．根据题图可知，铁失去电子生成亚铁离子，发生氧化反应，为负极，电极反应为Fe－2e－=Fe2＋，B项正确；C．1个硫酸根离子转化为1个硫离子时，转移8个电子，故每生成1molFeS，最终转移的电子数为8NA，C项正确；D．锌比铁活泼，镀锌钢管破损后，锌为负极，保护铁不被腐蚀，D项正确。14．下列说法不正确的是()A．图甲：钢铁表面水膜酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀B．图乙：钢铁表面水膜酸性较强，发生析氢腐蚀C．图丙：钢闸门作为阴极而受到保护D．图丁：将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好【答案】D【解析】金属的腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，若钢铁表面水膜酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀，若钢铁表面水膜酸性较强，则发生析氢腐蚀，A、B正确；钢闸门连接外加电源的负极，作阴极，被保护，C正确；若将锌板换成铜板，则钢闸门与铜板形成原电池，钢闸门作负极，会加快腐蚀，D错误。15．(2024·辽宁六校联考)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是()A．铁被氧化的电极反应式为Fe－3e－=Fe3＋B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀D．以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀【答案】C【解析】铁和炭的混合物用NaCl溶液湿润后构成原电池，铁作负极，铁失去电子生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，A项错误；铁腐蚀过程中化学能除了转化为电能外，还可转化为热能等，B项错误；构成原电池后，铁腐蚀的速率变快，C项正确；用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的O2得到电子，铁发生吸氧腐蚀，D项错误。考点04电化学原理的综合应用考法01电解原理在物质制备中的应用1．一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是()A．Pd电极b为阴极B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－=2NH3C．H＋由阳极向阴极迁移D．陶瓷可以隔离N2和H2【答案】A【解析】此装置为电解池，总反应是N2＋3H2=2NH3，Pd电极b上是氢气发生反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－=2NH3，故B说法正确；根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即由阳极移向阴极，故C说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D说法正确。2．研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2­CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中正确的是()A．将熔融CaF2­CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D．石墨为阴极【答案】B【解析】由图可知，石墨为阳极，阳极上的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，钛网电极是阴极，阴极上的电极反应式为2Ca2＋＋4e－===2Ca，钙还原二氧化钛反应的化学方程式为2Ca＋TiO2===Ti＋2CaO。3．己二腈[NCCH24CN]是工业制造尼龙下列说法错误的是（）A.b端为电源的负极B.阳极的电极反应式为HC.当电路中转移2molD.阴极的电极反应式为2【答案】C【解析】根据总反应方程式与装置图可知，与电源a端连接的电解池电极上发生的变化是H2O→O2，氧元素的化合价升高，发生氧化反应，此电极为阳极，a端是电源的正极。由分析可知，b端是电源的负极，A正确；阳极的电极反应式为H2O−2e−12O2↑+2H+，B正确；4．已知四甲基氢氧化铵[CH34NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[CHA.光伏并网发电装置中N型半导体为正极B.c、d为阳离子交换膜，e为阴离子交换膜C.a电极为阴极，电极反应式为2D.若制备182g四甲基氢氧化铵，两电极上共产生【答案】C【解析】由题图可知，电解池a极区溶液中四甲基氢氧化铵[CH34NOH]的浓度增大，可推出CH34N+通过c膜向左侧移动，则a电极为阴极，c膜为阳离子交换膜；Cl−通过d膜向右侧移动，则d膜为阴离子交换膜；Na+通过e膜向左侧移动，则e膜为阳离子交换膜。由分析可知，光伏并网发电装置中，N型半导体与电解池中a电极相连，为负极，A不正确；由分析可知，c、e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，B不正确；a电极为阴极，电极反应式为2CH34N++2H2O+5．(2024·江苏镇江高三月考)甲烷是良好的制氢材料。我国科学家发明了一种500℃时，在含氧离子(O2－)的熔融碳酸盐中电解甲烷的方法，实现了无水、零排放的方式生产H2和C，反应原理如图所示。下列说法正确的是()A．X为电源的负极B．Ni电极的电极反应式为COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))＋4e－=C＋3O2－C．电解一段时间后熔融盐中O2－的物质的量增多D．该条件下，每产生22.4LH2，电路中转移2mol电子【答案】B【解析】Ni电极上COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))变成C，C元素化合价降低，得电子，发生还原反应，为阴极，则Ni-YSZ电极为阳极，X为电源的正极，故A错误；Ni电极的电极反应式为COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))＋4e－=C＋3O2－，故B正确；阴极上生成的O2－通过熔融盐转移到阳极参加反应，故电解一段时间后熔融盐中O2－的物质的量不会增多，故C错误；电解总反应为CH4eq\o(=,\s\up7(通电))C＋2H2，反应条件为500℃，该条件不是标准状况，故无法计算电路中转移电子的物质的量，故D错误。考法02电解原理应用与污水处理6．电解法处理含有Cl－、NOeq\o\al(－,3)的酸性废水，其工作原理及电极b中铁的化合物的催化机理如图所示，H表示氢原子。下列说法错误的是()A．电极b接电源负极B．处理1molNOeq\o\al(－,3)，电路中转移5mole－C．HClO在阳极生成：Cl－＋H2O－2e－=HClO＋H＋D．H＋与NOeq\o\al(－,3)反应的电极反应式为10H＋＋NOeq\o\al(－,3)＋8e－=NHeq\o\al(＋,4)＋3H2O【答案】B【解析】由图知，电极b上硝酸根离子转化为铵根离子，被还原，则电极b为阴极，接电源负极，A正确；硝酸根离子转化为铵根离子N元素化合价从＋5降低到－3，则处理1molNOeq\o\al(－,3)，电路中转移8mole－，B不正确；阳极氯离子失去电子被氧化生成HClO：Cl－＋H2O－2e－=HClO＋H＋，C正确；电极b的反应式为10H＋＋NOeq\o\al(－,3)＋8e－=NHeq\o\al(＋,4)＋3H2O，D正确。7．我国科研工作者提出通过电解原理联合制备环氧乙烷同时处理酸性含铬废水，其工作原理示意图如图所示。其中双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，工作时内层H2O解离为H＋和OH－，并分别向两极迁移。下列说法正确的是()A．电极a为电源正极B．膜q为阳离子交换膜C．工作时，NaOH溶液浓度保持不变D．N极的电极反应式为Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O【答案】D【解析】由信息可知，电极M上乙烯被氧化为环氧乙烷、电极N上Cr2Oeq\o\al(2－,7)被还原为Cr3＋，则电极M为阳极、电极N为阴极，电极a为负极、电极b为正极，A项错误；双极膜中水解离出来的氢氧根离子向阳极区移动，膜q适合选用阴离子交换膜，B项错误；工作时阳极区生成水，NaOH溶液浓度减小，C项错误；Cr元素由＋6价变为＋3价，N极的反应式为Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O，D项正确。8．电化学技术去除污水中的，是一项具有应用前景的技术。电还原的部分过程如图所示(ad表示吸附状态)，已知除了过程a外，其他过程均有参加。下列叙述正确的是A．污水处理过程中，可用金属铁作阳极B．电还原的过程发生在阴极区C．若最终产物为N2，则整个过程表示为D．理论上发生过程d1和过程d2都能有效降低水中总氮浓度【答案】B【解析】在电还原过程有H+参加，金属铁与H+反应溶解，因此不能用金属铁作阳极，A错误；经过电还原过程生成N2和，化合价由+5价降低为0价和-3价，即在阴极区得电子发生电还原反应，B正确；若最终产物为N2，则整个过程表示为，C错误；理论上发生过程d1产生N2气体，能有效降低水中总氮浓度，过程d2产生，仍存在与水溶液中，不能降低水中总氮浓度，D错误。9．（2024·湖南部分学校高考临考模拟）用电解法处理废水中的模拟装置如图所示。a、b为离子选择性透过膜，下列说法正确的是A．阳极室溶液由无色变成蓝色B．阴极的电极反应式为C．a膜为阴离子选择性透过膜D．每转移2mol电子，阴极室质量增重34g【答案】A【解析】根据图片知，Cu为阳极，阳极上Cu失电子发生氧化反应生成Cu2+，电极反应式为，C为阴极，电极方程式为：2H++2e-=H2。阳极上发生氧化反应，溶液由无色变为蓝色，A正确；阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e-=H2↑，B错误；a膜为阳离子选择性透过膜，通过a膜进入阴极室，C错误；每转移2mol电子，有2mol的进入阴极室，由阴极电极反应式可知有氢气产生，会释放出去，故阴极室质量增重32g，D错误。10．（2024·重庆第八中学校高三高考适应性月考）我国科学家研发了一种在废水处理中实现碳中和的绿色化学装置，同时获得乙酰胺，其原理如图所示。下列说法正确的是A．石墨电极b为阳极，Na+由I室移向Ⅱ室B．电解一段时间后，I、Ⅱ室溶液的pH均逐渐增大C．发生还原反应：D．理论上，每产生0.1mol乙酰胺的同时电极b至少有15.68L(标况)O2生成【答案】C【解析】由转化为NH2OH、CO2转化为CH3CHO，N、C元素的化合价均降低，则a电极为阴极，b电极为阳极。由分析可知，石墨电极b为阳极，Na+由阳极向阴极移动，即由Ⅱ室向I室移动，A不正确；电解一段时间后，I室发生反应、2CO2+10e-+7H2O=CH3CHO+10OH-，溶液的pH增大，Ⅱ室发生反应4OH--4e-=O2↑+2H2O，溶液的pH减小，B不正确；由B中分析可知，得电子发生还原反应：，C正确；理论上，每产生0.1mol乙酰胺，共得到电子的物质的量为0.1mol×(6+7+1)=1.4mol，同时电极b至少生成O2的体积为=7.84L(标况)，D不正确。考法03电解原理在大气治理方面的应用11．(2024·陕西榆林一模)间接电解法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图所示，质子膜允许H＋和H2O通过。下列有关说法正确的是()A．电极Ⅱ的材料可用铁、铜等导电材料替换B．电极Ⅰ的电极反应为2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2OC．电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH增大D．工作时有0.2molH＋通过质子膜时可处理2.24LNO【答案】B【解析】电极Ⅱ有O2产生，是电解质溶液中H2O失电子，电极Ⅱ作阳极，若用铁、铜作电极，则是铁、铜本身失去电子，A项错误；电解过程中电极Ⅱ生成的H＋通过质子交换膜向左侧移动，左侧H＋与HSOeq\o\al(－,3)反应生成S2Oeq\o\al(2－,4)和H2O，故电极Ⅰ的电极反应式为2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O，B项正确；电极Ⅱ上的反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，故电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH减小，C项错误；工作时有0.2molH＋通过质子膜时转移0.2mol电子，据得失电子守恒，消耗0.1molNO，但未指明是否是标准状况，无法得出消耗的NO的体积，D项错误。12．（2024·广东东莞中学、广州二中、惠州一中、深圳实验、珠海一中、中山纪中六校联考）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。下列说法正确的是A．装置a中每吸收22.4L（标准状况下）废气，b中转移电子数为B．装置a吸收废气过多，不会影响装置b中放电微粒的种类C．装置b中的交换膜为质子交换膜，电解过程中两极溶液pH值均稍有降低D．装置b中右侧的电极反应为；【答案】C【解析】根据图知，含CO2和SO2的废气通入NaHCO3溶液中，得到NaHCO3和Na2SO3的混合溶液和CO2，发生的反应为2NaHCO3+SO2=Na2SO3+2CO2+H2O，电解池中，左侧电极上失电子生成，该电极上失电子发生氧化反应，为阳极，电解质溶液呈碱性，阳极反应式为；则通入CO2的电极为阴极，阴极反应式为。装置a中每吸收22.4L（标准状况下）废气，气体CO2和SO2总量为1mol，则CO2的量小于1mol，b中转移电子数小于，A错误；装置a吸收废气过多，则会有机会生成NaHSO3，也可以放电，会影响装置b中放电微粒的种类，B错误；装置b中的交换膜为质子交换膜，电解过程中阳极发生消耗氢氧根和水，pH值稍有降低，交换膜为质子交换膜，氢离子通过交换膜，进右侧，阴极反应式为，生成酸，两极溶液pH值均稍有降低；C正确；装置b中右侧的电极反应为：，D错误。13．（2024·福建宁德三模）利用电催化将温室气体转化为高附加值化学品是实现“碳中和”的重要途径。一种集成式电化学耦合系统如图所示，总反应为。下列说法正确的是A．接直流电源负极B．产物中可能有C．为阳离子交换膜D．右室的电极反应式为：【答案】B【解析】左边电极发生氧化反应，为阳极，接电源正极，电极反应，右边电极发生还原反应，为阴极，接电源的负极，电极反应，阴极区的透过阴离子交换膜进入阳极区，与反应生成和氯离子，因此为阴离子交换膜。根据分析知，接直流电源正极，A错误；阴极区的氢氧根离子透过阴离子交换膜进入阳极区，与反应生成，B正确；阴极区的透过阴离子交换膜进入阳极区，与反应生成和氯离子，因此为阴离子交换膜，C错误；右室的电极反应式为：，D错误。14．（2024·广东江门第一中学高三月考）以丙烯腈()为原料，利用电解原理合成己二腈[]，可减少氮氧化物的排放，其总反应为：电解过程会产生丙腈()等副产物(已知：)。下列说法正确的是A．电子的流向为电源b极→Pb电极→电解质溶液电极→电源a极B．Pb电极主要发生的电极反应式为：C．工作一段时间后，电极附近pH增大D．若电极产生33.6L(标准状况)气体，Pb电极区生成了2.5mol己二腈[]，则电流效率高于90%【答案】B【解析】由图可知，CH2=CHCN在Pb极生成NC(CH2)4CN，该过程中C的化合价降低，发生还原反应，Pb极是电解池阴极，PbO2为阳极，则电源a为正极，b为负极。电子不能在电解质溶液中传递，A错误；CH2=CHCN在Pb极得电子生成NC(CH2)4CN，电极方程式为：2CH2＝CHCN+2H++2e−＝NC(CH2)4CN，B正确；PbO2为阳极，H2O在阳极失去电子得到O2，电极方程式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，pH减小，C错误；阳极产生33.6L(标准状况)O2，物质的量为1.5mol，转移6mol电子，Pb电极区生成了2.5mol己二腈[]，得到5mol电子，则电流效率=，D错误。15．电化学原理被广泛应用于生产、生活的许多方面，利用电解法脱除煤中的含硫物质(主要是FeS2)的原理如下图所示。(1)阴极石墨棒上有无色气体产生，该气体是__________。(2)阳极的电极反应为_________________________________________。(3)补全脱硫反应的离子方程式：eq\x()FeS2＋eq\x()__________＋eq\x()__________=eq\x()SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))＋eq\x()________＋eq\x()_________________(4)相同反应时间，FeCl3对脱硫率的影响如下图所示。①电解脱硫过程中，FeCl3的作用是催化剂，结合简单碰撞理论说明使用FeCl3能增大反应速率的原因：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②FeCl3的质量分数大于1.5%时，脱硫率随FeCl3浓度的增大而下降，解释原因：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)研究发现，电解时若电压过高，阳极有副反应发生，造成电解效率降低。电解效率η的定义：η(B)＝eq\f(n(生成B所用的电子),n(通过电极的电子))×100%。某电压下电解100mL煤浆-FeCl3-H2SO4混合液，煤浆中除FeS2外不含其他含硫物质，混合液中H2SO4浓度为0.01mol·L－1，FeCl3的质量分数为1.5%。当阴极收集到224mL(标准状况)气体时(阴极无副反应发生)，测得溶液中c(SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4)))＝0.02mol·L－1，η(SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4)))＝______(忽略电解前后溶液的体积变化)。(6)综上，电解法脱硫的优点有_______________________________________________________________________________________________________________(写出两点)。【答案】(1)H2(2)Fe2＋－e－=Fe3＋(3)114Fe3＋8H2O215Fe2＋16H＋(4)①催化剂能改变反应历程，降低FeS2直接在电极放电反应中的活化能，增大单位体积内反应物分子中活化分子的数目，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率增大②随着FeCl3浓度的增大，可能发生Fe3＋在阴极放电或者Cl－在阳极放电等副反应，导致与FeS2反应的Fe3＋浓度减小，脱硫率降低[或随着FeCl3浓度的增大，平衡Fe3＋＋3H2O⇌Fe(OH)3＋3H＋正向移动，产生更多Fe(OH)3胶体，导致煤浆聚沉，脱硫率降低](5)35%(6)联产高纯H2、Fe3＋可循环利用、脱硫速率大(答案合理即可)【解析】(1)由题图可知，阳极石墨棒上，Fe2＋发生氧化反应转化为Fe3＋，Fe3＋和FeS2反应生成Fe2＋、SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))和H＋，阴极石墨棒上有无色气体产生，阴极的电极反应为2H＋＋2e－=H2↑，阴极上产生的气体为H2。(2)阳极石墨棒上，Fe2＋发生氧化反应转化为Fe3＋，电极反应为Fe2＋－e－=Fe3＋。(3)由题图可知，Fe3＋和FeS2反应生成Fe2＋、SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))和H＋，根据质量守恒定律可知，产物H＋来自H2O，即该反应的反应物有Fe3＋、FeS2和H2O，生成物有Fe2＋、SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))、H＋，该反应的离子方程式为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O=2SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))＋15Fe2＋＋16H＋。(4)①催化剂FeCl3能改变反应历程，降低FeS2直接在电极放电反应中的活化能，增大单位体积内反应物分子中活化分子的数目，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率增大，故使用FeCl3能增大反应速率。②FeCl3的质量分数大于1.5%时，脱硫率随FeCl3浓度的增大而下降，可能是因为随着FeCl3浓度的增大，发生Fe3＋在阴极放电或者Cl－在阳极放电等副反应，导致与FeS2反应的Fe3＋浓度减小，脱硫率降低，也可能是因为随着FeCl3浓度的增大，平衡Fe3＋＋3H2O⇌Fe(OH)3＋3H＋正向移动，产生更多Fe(OH)3胶体，导致煤浆聚沉，脱硫率降低。(5)当阴极收集到224mL(标准状况)气体时，n(H2)＝eq\f(0.224L,22.4L·mol－1)＝0.01mol，根据阴极的电极反应2H＋＋2e－=H2↑可知，通过电极的电子的物质的量为0.02mol；混合溶液的体积为100mL，电解前后，Δc(SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4)))＝0.02mol·L－1－0.01mol·L－1＝0.01mol·L－1，生成的SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))的物质的量为0.01mol·L－1×0.1L＝0.001mol，由FeS2反应生成0.001molSOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))转移0.007mol电子，故η(SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4)))＝eq\f(0.007mol,0.02mol)×100%＝35%。(6)电解法脱硫的优点有联产高纯H2、Fe3＋可循环利用、脱硫速率大等。考法04电解原理应用与金属处理16．海水中有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术，提取原理如图所示，下列说法错误的是()A．该装置将光能间接转化为化学能B．a极为阴极，电极上发生还原反应C．电解过程中可监测到b极附近溶液的pH减小D．固体陶瓷膜允许Li＋、H2O等较小微粒通过【答案】D【解析】该装置利用太阳能从海水中提取金属锂，由于锂能与水发生反应，所以Li应在电极a生成，从而得出电极a为阴极，电极b为阳极。该装置是将太阳能转化为电能，然后电解海水制取锂，则将光能间接转化为化学能，A项正确；由以上分析可知，a极为阴极，电极上Li＋得电子生成Li，发生还原反应，B项正确；电解过程中，b极Cl－失电子生成Cl2，Cl2溶于水后有一部分与水反应生成HCl和HClO，所以电极b附近溶液的pH减小，C项正确；海水中的Li＋通过固体陶瓷膜进入电极a，得电子生成Li，若H2O也进入电极a附近，则生成的Li与H2O发生反应，所以固体陶瓷膜允许Li＋通过，但不允许H2O等较小微粒通过，D项错误。17．已知：Ni2+在pH为7.1时开始沉淀。如图所示，工业上用电解法回收含镍废水中的镍。下列说法错误的是A．在含镍废水中离子的氧化性：B．阳极上发生的电极反应式是：C．电解过程中，NaCl溶液的浓度将不断降低D．为提高Ni的回收率，电解中废水的pH应低于7.1【答案】C【解析】由题干信息和电解装置可知，铁棒作阴极，电极反应为：Ni2++2e-=Ni，石墨电极为阳极，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，Cl-由阴极区经过阴离子交换膜进入阳极室，据此分析解题。由分析可知，阴极上Ni2+优先放电，故在含镍废水中离子的氧化性：，A正确；由分析可知，阳极上发生的电极反应式是：，B正确；由分析可知，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑，Cl-由阴极区经过阴离子交换膜进入阳极室，根据电荷守恒可知，有多少Cl-被消耗就有多少Cl-由阴极室进入阳极室，故电解过程中，NaCl溶液的浓度基本不变，C错误；由题干信息可知，Ni2+在pH为7.1时开始沉淀，故为提高Ni的回收率，电解中废水的pH应低于7.1，D正确。18．（2024·东三省高三5月份大联考）电解溶液获得单质和较浓的盐酸，其工作原理如图所示。下列说法正确的是A．电极电势：B．阳极上的电极反应式为C．膜Ⅱ是阳离子交换膜D．若Ⅱ室中溶质增加了，则电路中转移电子【答案】B【解析】在右侧电极发生还原反应，则电极是阴极，是电源负极，是电源正极，正极的电极电势较高，A项错误；左侧石墨电极是阳极，放电得到、，电极反应式为，B项正确；Ⅲ室的移向Ⅱ室，故膜Ⅱ是阴离子交换膜，C项错误；Ⅱ室溶液中溶质的质量增加了，说明有和移向Ⅱ室，故电路中转移电子，D项错误。19．（2024·河南南阳第一中学校高三冲刺押题卷）粗镍中含有及少量和，工业上，用如图所示的流动隔膜式电解槽精炼粗镍，以硫酸镍和少量氯化镍混合溶液作电解液，电解液中的能较有效地阻止电极钝化。已知：①实验条件下，及少量以离子形式进入极液；②金属性：。下列说法正确的是A．“净化”的目的主要是除去B．“隔膜”是阳离子交换膜，将两种极液隔开C．“粗镍”与电源正极相连，“纯镍”与电源负极相连D．电解相同时间，阴阳两极质量变化相等【答案】C【解析】由题意可知，电解时，阳极Fe、Ni、Pb失电子发生氧化反应，氧化性：Ni2+>Fe2，阴极Ni2+得电子发生还原反应。由于氧化性：Ni2+>Fe2+，Fe2+在阴极不放电，阴极的电极反应为Ni2++2e−=Ni，故Fe2+不需要除去，A错误；使用隔膜电解槽的主要目的是防止进入极液Ⅰ的少量Pb2+直接在阴极放电，将极液Ⅰ除去Pb2+净化后，再回到阴极，可得到更纯的Ni，故不能使用阳离子交换膜，B错误；由A项分析知，“粗镍”与电源正极相连，“纯镍”与电源负极相连，C正确；阳极质量减少是因为Fe、Ni、Pb溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，二者质量不相等，D错误。20．（2024·安徽合肥第六中学高三最后一卷）我国自主研发的双底吹连续炼铜工艺以黄铜矿（主要成分是）、混辉铜矿（主要成分是）为原料进行炼钢，流程如图所示。已知铜锍的主要成分为和FeS，还含有FeO等物质。请回答下列问题：(1)“底吹熔炼”前应将黄铜矿、混辉铜矿粉碎并将氧气从底部吹入，其目的是。(2)黄铜矿在“底吹熔炼”时生成FeO、和的化学方程式为。(3)“连续吹炼”过程中加入的石灰石除了可以作为助熔剂外，还可以起到的作用为（填一条）。(4)“火法精炼”的基本流程是鼓入空气，使熔体中杂质如铁、镍等发生氧化，形成炉渣或挥发进入炉气而除去，其中镍位于元素周期表的第周期第族。残留的氧常常通过重油还原，从石油中获得重油的分离方法的名称为。(5)“电解精炼”铜时阴极的电极反应式为；若采用硫酸酸化的硫酸铜溶液作电解质溶液．电解过程中向极移动（填“阴”或“阳”）。(6)某次生产时原料黄铜矿、混辉铜矿的总质量为3.2吨（其中Cu元素的含量为20.14%），“电解精炼”全过程转移的电子数为，本次生产中铜的产率为（结果保留两位小数）。【答案】(1)增大反应物的接触面积，加快反应速率，使反应充分进行（合理即可）(2)(3)吸收产生的（或分解吸收热量，防止温度过高对炉内结构的损坏）（合理即可）(4)四Ⅷ分馏(5)阳(6)24.83%【解析】黄铜矿（主要成分是）、混辉铜矿（主要成分是）粉碎并将氧气从底部吹入，进行底吹熔炼，得到烟气、铜锍、炉渣，铜锍的主要成分为和FeS，还含有FeO等物质，对铜锍加入O2和石灰石进行连续吹炼得到粗铜，对粗铜进行“火法精炼”，基本流程是鼓入空气，使熔体中杂质如铁、镍等发生氧化，形成炉渣或挥发进入炉气而除去，得到阳极铜，阳极铜电解精炼得到铜。（1）底吹熔炼前将黄铜矿、混辉铜矿粉碎并将氧气从底部吹入，其目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率，使反应充分进行。（2）黄铜矿在“底吹熔炼”时生成FeO、和，化学方程式为：；（3）“连续吹炼”过程中加入石灰石除了可以作为助熔剂外，还可以起的作用为吸收产生的，分解吸收热量，防止温度过高对炉内结构的损坏；（4）镍位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族；从石油中获得重油的分离提纯方法为分馏；（5）“电解精炼”铜时阴极的电极反应式为；若采用硫酸酸化的硫酸铜溶液作电解质溶液，电解过程中在电解池中从阴极流向阳极；（6）全过程转移的电子数为：，即5000mol，根据阴极的电极反应式可知，产生铜的物质的量为2500mol，则铜的产率为。考点05多池、多室的电化学装置考法01多池串联的两大模型1．(2024·江苏扬州高三月考)如图所示，甲、乙两个装置相连，甲装置是一种常见的氢氧燃料电池装置，乙装置内，D中通入10mol混合气体，其中苯的物质的量分数为20%(其余气体不参与反应)，一段时间后，C处出来的气体中含苯的物质的量分数为10%(不含H2，该条件下苯、环己烷都为气态)。下列说法不正确的是()A．甲装置中A处通入O2，乙装置中E处有O2放出B．甲装置中H＋由G极移向F极，乙装置中H＋由多孔惰性电极移向惰性电极C．导线中共传导12mol电子D．乙装置中惰性电极上发生反应：C6H6＋6H＋＋6e－=C6H12【答案】C【解析】由题意和图示可知，甲装置为氢氧燃料电池，乙装置为电解池，根据乙装置中惰性电极处苯被还原为环己烷可知，惰性电极发生还原反应为阴极，多孔惰性电极为阳极，则G极与阴极相连，为原电池的负极，F极为正极，A处通入O2，B处通入氢气。A．由分析可知，A处通入O2，E处为电解池阳极产物，阳极是水失去电子，发生氧化反应生成氧气和氢离子，A正确；B．原电池中阳离子向正极移动，故甲装置中H＋由G极移向F极，电解池中阳离子向阴极移动，故乙装置中H＋由多孔惰性电极移向惰性电极，B正确；C．10mol含20%苯的混合气体，经过电解生成10mol含10%苯的混合气体，被还原的苯的物质的量为10mol×(20%－10%)＝1mol，1mol苯转化为1mol环己烷转移电子的物质的量为6mol，C错误；D．乙装置中，惰性电极处苯得到电子，被还原为环己烷，电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－=C6H12，D正确。2．（2024·山东实验中学高三学业水平等级考试）利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是A．乙室的Ag电极电势高于甲室B．Cl电极的反应为C．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜D．当乙室Ag电极的质量增加时，理论上NaCl溶液减少【答案】C【解析】该装置左侧为浓差原电池，右侧为电解池，实现海水淡化装置，甲室电极发生，该电极为负极，乙室的电极发生，该电极为正极，故Cl电极为阳极，C2电极为阴极，溶液中阳离子移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，从而模拟实现海水淡化。由上述分析可知，乙室的电极为正极，故电势高于甲室，A正确；Cl电极为阳极，电极反应为，B正确；溶液中阳离子移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，C错误；乙室的电极发生，增加为生成的的质量，物质的量为，转移电子0.2mol，理论上NaCl溶液移向阳极室的为0.2mol，移向阴极室的为0.2mol，故质量减少，D正确。3．利用浓差电池制备高铁电池的重要材料Na2FeO4，反应原理如图所示。下列说法错误的是()A．a<bB．c为阳离子交换膜，当Cu电极产生1mol气体时，有2molNa＋通过阳离子交换膜C．浓差电池放电过程中，Cueq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1))电极上的电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋D．Fe电极的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O【答案】C【解析】左侧为阴极室，Cu电极上的电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，当Cu电极上生成1mol气体时，同时产生2molOH－，此时中部有2molNa＋通过阳离子交换膜进入阴极室平衡电荷，阴极室NaOH浓度变大，a<b，A、B项正确；Cueq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1))为原电池的正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，Cueq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2))为原电池的负极，电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋，C项错误；Fe电极为阳极，其电极反应式为Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，D项正确。4．(2024·河北沧州一模)利用甲烷燃料电池作电源，可以通过电化学方法将有害气体NO、SO2分别转化为NHeq\o\al(＋,4)和SOeq\o\al(2－,4)，装置如图所示。下列说法不正确的是()A．通过甲进入的气体是甲烷B．b极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．d电极反应式是NO＋6H＋＋5e－=NHeq\o\al(＋,4)＋H2OD．通过丙出口出去的物质只有硫酸铵的浓溶液【答案】D【解析】根据c电极通入的SO2气体转化为SOeq\o\al(2－,4)，可知该电极失去电子，发生氧化反应，是电解池的阳极，则b是燃料电池的正极，通入的是氧气，甲通入的是甲烷，A项正确；由于电解液是氢氧化钾溶液，通入氧气的b极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，B项正确；d电极NO转化为NHeq\o\al(＋,4)，是电解池阴极得电子，可知电极反应式为NO＋6H＋＋5e－=NHeq\o\al(＋,4)＋H2O，C项正确；c电极是SO2转化为SOeq\o\al(2－,4)，电解池阳极失电子，电极反应式为2H2O＋SO2－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，所以在电解池中总反应方程式为2NO＋8H2O＋5SO2eq\o(=,\s\up15(电解))(NH4)2SO4＋4H2SO4，电解过程中消耗水，生成硫酸铵和硫酸，则通过丙出口出去的物质有硫酸铵的浓溶液和H2SO4，D项错误。5．某兴趣小组的同学用如下装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题。(1)甲池为__________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应为_________________________________________。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应为_____________________________________________。(3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积(标准状况下)为________mL，丙池中________(填“C”或“D”)极析出________g铜。(4)电键闭合一段时间后，甲池中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；若丙池中电极不变，将电解质溶液换成NaCl溶液，溶液的pH将________。【答案】(1)原电池CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))＋6H2O(2)阳极4AgNO3＋2H2Oeq\a\vs4\al(\o(=,\s\up11(通电),\s\do4()))4Ag＋O2↑＋4HNO3(3)280D1.60(4)减小增大【解析】(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应为CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))＋6H2O。(2)乙池为电解池，电解AgNO3溶液，其中C为阳极，Ag为阴极，总反应为4AgNO3＋2H2Oeq\a\vs4\al(\o(=,\s\up11(通电),\s\do4()))4Ag＋O2↑＋4HNO3。(3)根据各电极上转移的电子数相同得n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝eq\f(1,4)×eq\f(5.40g,108g·mol－1)×22.4L·mol－1＝0.28L＝280mL，m(Cu)＝eq\f(1,2)×eq\f(5.40g,108g·mol－1)×64g·mol－1＝1.60g。(4)甲池中总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O，溶液pH减小；若丙池中电极不变，将其电解质溶液换成NaCl溶液，根据丙池中总反应2NaCl＋2H2Oeq\a\vs4\al(\o(=,\s\up11(通电),\s\do4()))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，则溶液pH增大。考法02离子交换膜电解池6．(2024·江苏南通统考)工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是()已知：①Ni2＋能发生水解；②阴极处得电子能力：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)。A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－=O2↑＋2H2OB．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断增大C．为了抑制Ni2＋的水解，阴极处溶液酸性越强越好D．电解时碳棒质量不变，镀镍铁棒质量增加【答案】C【解析】由题意及题图可知，碳棒为阳极，电极反应为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；镀镍铁棒为阴极，主要的电极反应为Ni2＋＋2e－=Ni，阳极室中的钠离子穿过