第04讲 电化学原理综合应用（练习）（学生版） 2025年高考化学一轮复习讲练测（新教材新高考）

第04讲电化学原理综合应用目录01模拟基础练【题型一】电解原理创新应用【题型二】串联类连接装置【题型三】离子交换膜装置【题型四】电化学综合计算02重难创新练03真题实战练题型一电解原理创新应用1．(2024·江苏省南通市如皋市高三下第二次适应性考试)以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质，反应原理如下图所示．下列说法正确的是()A．电解时的阳极反应为：2Cr3++7H2O＋6e-=Cr2O72-+14H+B．电解结束后，阴极区溶液pH升高C．1mol甲苯氧化为0.5mol苯甲醛和0.5mol苯甲酸时，共消耗D．甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离2．(2024·浙江省高三下学期5月选考适应性考试)电化学方法制备碘仿(CH3I)的原理及主要原料如图，选择性交换膜只允许通过，已知生成CH3I的方程式：CH3COCH3+3IO-→CH3I+CH3COO-+2OH-。下列叙述不正确的是()A．制备过程中需要不断搅拌，使丙酮与离子充分接触B．左室生成IO-的反应：2I--2e-=I2、I2+2OH-=I-+IO-+H2OC．制备1mol碘仿实际消粍的电量大于理论值，可能的原因是3IO-=2I-+IO3-D．电解一段时间后，左室混合溶液的碱性增强3．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。相关电解槽装置如左下图所示，用Cu—Si合金作硅源，在950℃下利用三层液熔盐进行电解精炼，并利用某CH4燃料电池(如下图所示)作为电源。下列有关说法不正确的是()A．电极c与b相连，d与a相连B．左侧电解槽中；Si优先于Cu被氧化C．a极的电极反应为CH4-8e—+4O2—===CO2+2H2OD．相同时间下，通入CH4、O2的体积不同，会影响硅的提纯速率4．科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装置，工作原理如图所示：下列说法正确的是()A．反应器I中产生的是H2B．b极为电源的正极C．N极的电极反应式为D．该装置工作时，N极室中OH-的浓度增大5．世界水产养殖协会介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法，其原理如图所示，电极C1、C2为惰性电极，下列说法正确的是A．C1极上发生还原反应B．Y为电源的负极C．若有1molNOeq\o\al(－,3)被还原，则有1molH＋通过质子膜迁移至阴极区D．若有机物为葡萄糖(C6H12O6)，则1mol葡萄糖被完全氧化时，理论上电极流出20mole－题型二串联类连接装置6．已知H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以HOeq\o\al(－,2)的形式存在。已知：Al—H2O2碱性燃料电池的总反应为2Al＋3NaHO2=2NaAlO2＋NaOH＋H2O。以Al—H2O2燃料电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备氢气(电解池中隔膜仅阻止气体通过，c、d均为惰性电极)。下列说法不正确的是()A．电极a发生的反应为Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OB．电极b是正极，且反应后该电极区的pH增大C．电解过程中，电子的流向为a→b→c→dD．电解时，消耗2.7gAl，则产生标准状况下的氮气1.12L7．如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是()A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成B．甲池中负极反应式为N2H4－4e－=N2＋4H＋C．甲池和乙池中溶液的pH均减小D．当甲池中消耗3.2gN2H4时，乙池中理论上最多产生6.4g固体8．工业上采用如图所示装置模拟在A池中实现铁上镀铜，在C装置中实现工业由KCl溶液制取KOH溶液。下列有关说法错误的是()A．a为精铜，b为铁制品，可实现镀铜要求B．c为负极，电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2OC．从e口出来的气体为氧气，从f口出来的气体为氢气D．钾离子从电解槽左室向右室迁移，h口出来的为高浓度的KOH溶液9．利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图所示，下列说法正确的是()A．电极b反应式是O2＋4e－＋2H2O=4OH－B．电解后乙装置d电极附近溶液的pH不变C．c电极上的电极反应式为N2O4－2e－＋H2O=N2O5＋2H＋D．甲中每消耗1molSO2，乙装置中有1molH＋通过隔膜10．膜技术原理在化工生产中有着广泛的应用。有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置图如下。下列说法不正确的是()A．是原电池B．池能够生产N2O5C．电路中电子流向为，形成闭合回路D．X、Y中H+均从左边迁移到右边11．据2022年1月统计，我国光伏发电并网装机容量突破3亿千瓦，连续七年稳居全球首位。已知四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成[(CH3)4NOH]，工作原理如图。下列说法错误的是A．光伏并网发电装置中P型半导体为正极B．c为阳离子交换膜，d、e均为阴离子交换膜C．阳极的电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑D．制备182g四甲基氢氧化铵，两极共产生33.6L气体(标准状况)12．下列说法正确的是()A．乙池中石墨电极表面有气泡产生，丙池中向右侧电极移动B．甲池通入CH3OH的电极反应为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量固体能使溶液恢复到原浓度D．收集一段时间后丙池中两电极上产生的气体，左侧电极可能得到混合气体13．肼(分子式为N2H4，又称联氨)具有可燃性，在氧气中完全燃烧生成氮气，可用作燃料电池的燃料。由题图信息可知下列叙述不正确的是()A．甲为原电池，乙为电解池B．b电极的电极反应式为O2＋4e－=2O2－C．d电极的电极反应式为Cu2＋＋2e－=CuD．c电极质量变化128g时，理论消耗标准状况下的空气约为112L14．利用含有机化合物的废水[废水中的有机化合物表示为，发电原理为(未配平)]发电，电解KI溶液制备的工作装置如图所示。下列说法正确的是A．a极为原电池正极，c极为电解池阴极B．装置工作时，当甲池质子交换膜通过1molH+时，负极生成5.6LC．Ⅱ室为酸性KMnO4溶液，Ⅲ室为KI溶液D．装置工作一段时间后，Ⅳ室需补充KOH，X为H2题型三离子交换膜装置15．(2019·德州模拟)高氯酸在化工生产中有广泛应用，工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是()A．上述装置中，f极为光伏电池的正极B．阴极的电极反应为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑C．d处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4D．若转移2mol电子，理论上生成100.5gHClO416．电解精制的浓缩海水制备酸碱的工作原理如图所示。其中a、c为离子交换膜，BP为双极膜(在直流电场作用下，双极膜层间的水会解离为H＋和OH－，分别迁移到双极膜两侧)。下列说法正确的是()A．a、c分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜B．电流流向：电源正极→X电极→Y电极→电源负极C．若去掉X电极与a之间的双极膜，X电极区产物不变D．若外电路中通过1mol电子，双极膜内有4molH2O发生解离17．我国某大学课题组提出了一种基于电化学的石灰石转化生产消石灰和有价值碳质产物的方法，有望助水泥行业脱碳，装置如图所示。下列叙述正确的是()A．图中涉及的物质中有5种非极性分子B．铱(Ir)极上的氧化产物为CO2C．生成C2H6的电极反应式为2CO2+10H2O+14e-=C2H6+14OH-D．催化电极上每生成1molH2，交换膜Q上迁移2molOH-18．水污染是我国面临的主要环境问题之一、工业废水排入水体前必须经过处理达到排放标准，否则会污染地表水和地下水。利用微生物电池进行废水(含Na+、K+、Mg2+、Cl-和等离子)脱盐的同时处理含OCN-(其中C为+4价)酸性废水的装置如图所示。下列说法错误的是()A．电子由电极M经用电器流向电极NB．该电池的优点是条件温和，利用率高，无污染C．通过膜1的阴离子数目一定等于通过膜2的阳离子数目D．电池的总反应可表示为19．双极膜(BP)可以在电场作用下，使水分子快速解离为OH-和H+，并透过阴、阳离子膜进入溶液。用此工艺捕获烟道气中的CO2过程如图所示，已知盐室中生成CaCO3实现捕获，下列说法正确的是()A．捕获装置中，阴极反应为2H++2e-=H2↑B．溶液中的X为H+C．交换膜A为阳离子交换膜D．捕获1.12LCO2转化为沉淀，则转移电子0.1mol20．三室式电渗析法处理含NH4NO3废水的原理如图所示，在直流电场的作用下，两膜中间的NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,2)可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间后，在两极区均得到副产品NH4NO3。下列叙述正确的是()A．a极为电源负极，b极为电源正极B．c膜是阴离子交换膜，d膜是阳离子交换膜C．阴极电极反应式为2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2＋6H2OD．当电路中通过1mol电子的电量时，会有5.6LO2生成题型四电化学综合计算21．燃料电池并探究氯碱工业原理和电镀实验，其中乙装置中X为离子交换膜。请按要求回答相关问题：(1)甲烷燃料电池负极反应式是。(2)电极的电极反应式为。(3)X选择离子交换膜(填“阴”或“阳”)。(4)若在标准状况下，甲装置有112mL氧气参加反应，则乙装置中左侧极室的为。(设该极室内溶液体积为)(5)若用丙装置给铜制品镀银，铜制品应放在(填“a”或“b”)极，反应结束后溶液的浓度(填“变大”、“变小”或“不变”)。(6)若a、b为惰性电极，写出图丙中电解总反应的离子反应方程式。22．如图设计的串联电池装置，R为变阻器，以调节电路电流。(1)写出b、c电极的电极反应式：b，c；(2)写出f电极的电极反应式，向此电极区域滴入酚酞的现象为：；该电极区域水的电离平衡被(填“促进”、“抑制”或“无影响”)。(3)闭合K一段时间后，丙装置的电解质溶液pH(填“变大”、“变小”或“不变”)，原因是。(4)电解一段时间后丙装置析出芒硝(Na2SO4•10H2O)，若此时通入CH4的体积为22.4L(标准状况下)，则向丙装置中加入gH2O就可以将析出的沉淀溶解并恢复到原有浓度。(5)有一硝酸盐晶体，其化学式为M(NO3)x•yH2O，相对分子质量为242。取1.21g该晶体溶于水，配成100mL溶液，将此溶液用石墨作电极进行电解，当有0.0100mol电子发生转移时，溶液中金属全部析出。经称量阴极增重0.320g。则①金属M的相对原子质量为；②电解后，生成气体体积=(标准状况下)溶液的pH=(电解过程中溶液体积变化忽略不计)。要求写出计算过程。23．如图所示，其中甲池的总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O，回答下问题：请回答下列问题：(1)甲池为(填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)，负极的电极反应式为。(2)乙池A(石墨)电极的名称为(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，乙池中总反应式为。(3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为mL(标准状况下)，丙池中析出g铜。(4)一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是_______(填选项字母)。A．Ag B．Ag2O C．AgOH D．AgCl(5)若丙中电极不变，将其溶液换成含酚酞的NaCl溶液，电键闭合一段时间后，丙中D极附近观察到的现象是，溶液的pH将(填“增大”、“减小”或“不变”)。C电极上的电极反应式为，检验该电极反应产物的方法是。(6)若用丙装置电解精炼铜，粗铜(内含Zn、Fe、Ni等杂质)应该放在(填C、D)极，电解进行一段时间后，电解质溶液中CuSO4的浓度将(填“增大”、“减小”或“不变”)。24．某学校兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究，回答下列问题：(1)通O2的电极为极(填电极名称)，其电极反应式为。(2)若B电池为电镀池，X、Y为质量相同的不含杂质的两电极，电解质溶液为CuSO4溶液，目的是在某铁镀件上镀一层铜，则X电极材料为，Y电极的反应式为。若A池中消耗准状况下的H2，则B池中两电极的质量相差g。(3)若B电池为精炼铜，且粗铜中含有、、Ag、Au等杂质，在。电极(填“X”或“Y”)周围有固体沉积。(4)若X、Y均为Pt，B电池的电解质溶液为的NaCl溶液，当电池工作一段时间后，B电池溶液的将(填“增大”“减小”或“不变”)，要使该溶液恢复到原来的状态，需加入。(5)若X、Y均是铜，电解质溶液为溶液，电池工作一段时间，X极附近生成砖红色沉淀，查阅资料得知是Cu2O，试写出该电极发生的电极反应式为。25．某研究性学习小组用下图所示的装置进行实验，探究原电池、电解池和电解精炼钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生，且X极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。请根据实验现象及所查资料，回答下列问题：查阅资料：高铁酸根在溶液中呈紫红色。(1)上述装置中，发生氧化反应的电极有_______(填字母)。A． B． C． D．(2)丙池中的SO42-(填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动。(3)反应过程中，X极处发生的电极反应为和。(4)一段时间后，若X极质量减小1.12g，Y电极收集到2.24L气体，则在X极收集到气体为mL(均已折算为标准状况时气体体积)。(5)乙池是电解制备金属钴的装置图，理论上I室中(填“变大”、“变小”或“不变”)，该电解池总反应的化学方程式是。(6)若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，石墨电极上产生的气体除O2外，还可能有。26．(I)某兴趣小组的同学用如图所示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电极的电极反应式为。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，乙池总反应式为。(3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为mL(标准状况下)，丙池中析出g铜。(II)氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。(4)图中X(填化学式)比较图示中a%与b%的大小。(5)写出燃料电池中的电极反应式：负极电极反应式(6)当生成的X气体为2mol时，理论上通入空气的体积(标况)为L1．(2024·江苏省连云港市高三第一次调研考试)用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水。下列说法正确的是()A．a极电极反应式：2CN-+12OH-+10e-=2CO32-+N2↑＋6H2OB．电池工作一段时间后，右室溶液的减小C．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜D．若将含有26gCN-的废水完全处理，理论上可除去NaCl的质量为292.5g2．(2024·浙江省五校联盟高三下学期5月联考三模)利用电化学方法富集海水中的锂，其工作原理如下图所示。工作步骤如下：①向MnO2所在腔室通入海水，启动电源1，使海水中的进入MnO2而形成；②关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气。下列说法不正确的是()A．上述过程中，电极1和电极2分别作阳极和阴极B．启动电源1时，阴极上的电极反应：2MnO2+xLi++xe-=LixMn2O4C．启动电源2时，LixMn2O4中的脱出进入腔室2D．当有脱出时，电极2上产生1.12L(标准状况下)的H23．(2024·北京东城一模)-种能捕获和释放CO2的电化学装置如下图所示。其中a、b均为惰性电极，电解质溶液均为KCl溶液。当K连接S1时，b极区溶液能捕获通入的CO2。下列说法不正确的是()A．K连接S1时，b极发生反应：B．K连接S1时。a连接电源正极C．K连接S2时，a极区的值增大D．该装置通过“充电”和“放电”调控b极区溶液pH，捕获和释放CO24．(2024·安徽黄山二模)一种用氯丙烯()电解合成环氧氯丙烷()的装置如图所示。该装置无需使用隔膜，且绿色高效，图中为或，工作时和同时且等量放电。下列说法错误的是()A．电解一段时间后，装置中物质的量增大B．每转移，生成环氧氯丙烷C．若为，也可电解制得环氧氯丙烷D．该装置工作时不需要补充5．中科院长春应化所张新波团队提出了一种独特的锂—氮电池(Li—N2)，该电池在放电过程中消耗氮气，充电过程中释放氮气，实现氮气的循环，并对外提供电能。该电池在充电时发生反应：2Li3N=N2↑＋6Li。现以该电池为电源进行如图所示实验，下列说法正确的是()A．乙电极上的反应为2Li3N－6e－=N2↑＋6Li＋B．充电过程Li＋由甲电极迁移向乙电极，并在多孔碳布表面生成Li3NC．石墨a电极和m、n处均可能有铜析出D．锂—氮电池为绿色固氮提供了一种可能6．双极膜在电渗析中应用广泛，它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的H2O解离成H＋和OH－，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。下图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。下列说法正确的是()A．出口2的产物为HBr溶液B．出口5的产物为硫酸溶液C．Br－可从盐室最终进入阳极液中D．阴极电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑7．(2024·黑龙江二模)某电化学锂富集装置如图，工作步骤如下：Ⅰ.向MnO2所在腔室通入海水，启动电源乙，使海水中进入MnO2结构形成；Ⅱ.关闭电源乙和海水通道，启动电源甲，同时向电极a上通入O2.下列说法错误的是()A．电极b与电源乙的正极相连B．步骤Ⅰ时，腔室2中的进入MnO2所在腔室C．步骤Ⅱ时，阳极的电极反应式为LixMn2O4-xe-=xLi++2MnO2D．在电极a上每消耗5.6LO2(换算成标准状况)，腔室1质量增加7g8．电化学在实际生活生产中十分常见，如环境保护，利用电化学进行物质制备等。回答下列问题：(1)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗。①离子交换膜应选择离子交换膜(填“阴或“阳”)。②反应的总化学方程式为，电解一段时间后，右侧溶液质量(填“增加”或“减少)。(2)目前科学人员研究发现，用甲、乙电化学装置联合能够捕捉CO2。①装置甲的能量转化方式主要为。②装置甲的b电极采用多孔石墨的目的是；b电极的电极反应式为。③装置乙中的c电极与装置甲的(填字母)电极相连接，c电极的电极反应式为。④当生成1mol草酸铝时，甲、乙装置联合能够捕捉molCO2。9．电化学原理在能量转化、物质制备及环境保护等领域均有广泛应用，请回答下列问题：(1)1977年，伏打电堆的发明为电化学的创建开辟了道路。某化学兴趣小组在阅读了相关资料后，想把反应设计成原电池，则电池的负极材料应选择；正极的电极反应式为。(2)工业上常用电解氧化法在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质一般采用硫酸溶液，阳极的电极反应式为。(3)一种以液态胼(N2H4)为燃料的电池装置如图甲所示，该电池用溶液作为电解质溶液。以该燃料电池为电源电解足量的饱和溶液以实现向铁棒上镀铜，装置如图乙所示：①电极为燃料电池的(填“正”或“负”)极，其电极反应式为。②电极应选用的电极材料为(填“铁”或“铜”)。(4)氰化物在工业中应用广泛，但是氰化物有剧毒，很多氰化物在加热或与酸作用后会释放出挥发性的有毒气体氰化氢。因此在含氰工业废水排放前，需要对其进行治理。在碱性条件下利用电解法除去废水中的氰化物(以为代表)，装置如图丙。已知石墨电极上依次发生的部分反应有：a．b．c．①铁电极上发生的电极反应为。②该电解过程一般控制pH在之间，pH偏高或偏低均会引起除氰效果降低，你认为可能的原因是。1．(2023•湖北省选择性考试，10)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为mol·-1。下列说法错误的是()A．b电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-B．离子交换膜为阴离子交换膜C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D．海水为电解池补水的速率为2mol·-12．(2023•辽宁省选择性考试，11)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是()A．放电时负极质量减小B．储能过程中电能转变为化学能C．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧D．充电总反应：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+3．(2023•全国甲卷，12)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(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