高频考点24-电解池的工作原理及应用(解析版)

高频考点24电解池工作原理及应用1．（2022·广东卷）以熔融盐为电解液，以含和等的铝合金废料为阳极进行电解，实现的再生。该过程中（）A．阴极发生的反应为 B．阴极上被氧化C．在电解槽底部产生含的阳极泥 D．阳极和阴极的质量变化相等1.CA．阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2+，A错误；B．Al在阳极上被氧化生成Al3+，B错误；C．阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；D．因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误；故选C。2．（2022·湖北卷）含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备，过程如图所示(为甲基)。下列说法正确的是（）A．生成，理论上外电路需要转移电子B．阴极上的电极反应为：C．在电解过程中向铂电极移动D．电解产生的中的氢元素来自于2.DA．石墨电极发生反应的物质：P4→化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：，则生成，理论上外电路需要转移电子，A错误；B．阴极上发生还原反应，应该得电子，为阳极发生的反应，B错误；C．石墨电极：P4→发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；D．由所给图示可知HCN在阴极放电，产生和，而HCN中的H来自，则电解产生的中的氢元素来自于，D正确；故选D。3．（2021·全国乙卷）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是（）A．阳极发生将海水中的氧化生成的反应B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的C．阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理3.DA．根据分析可知，阳极区海水中的Cl-会优先失去电子生成Cl2，发生氧化反应，A正确；B．设置的装置为电解池原理，根据分析知，阳极区生成的Cl2与阴极区生成的OH-在管道中会发生反应生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生物，B正确；C．因为H2是易燃性气体，所以阴极区生成的H2需及时通风稀释，安全地排入大气，以排除安全隐患，C正确；D．阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，会使海水中的Mg2+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg(OH)2等积垢需定期清理，D错误。故选D。4．（双选）（2022·湖南·邵阳市第一中学三模）高矿化度矿井水节能脱盐新技术是利用有机物(C8H18)和水作电极反应物的电解池，借助离子交换膜进行离子交换脱盐，其工作原理如图所示。下列有关说法中正确的是（）A．每脱除1molNaCl，外电路转移电子为2molB．反应过程中阳极室的pH变小C．标准状况下，每消耗11.2L氧气，电路中转移电子数为2molD．负极反应的电极反应方程式为C8H18+16H2O-50e-=8CO2+50H+4.BCA．由两极反应可知，每转移1mol电子，有1mol钠离子透过阳离子交换膜向右迁移，同时有1mol氯离子透过阴离子交换膜向左迁移，故脱除1molNaCl，转移1mol电子，选项A错误；B．a极为阳极，电极反应式为C8H18+16H2O-50e-=8CO2+50H+，生成氢离子，pH减小，选项B正确；C．标准状况下，每消耗11.2L即0.5mol氧气，电路中转移电子数为0.5mol4=2mol，选项C正确；D．b极为阴极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，选项D错误；答案选BC。5．（2022·浙江·高三开学考试）某研究小组设计了如图所示的制备装置，其中双极膜是阴、阳两侧复合膜，层间的能解离成OH-、H+并可分别通过阴、阳膜定向移动。下列说法不正确的是()A．b端为电源的正极B．随着反应的进行，阴极室内溶液碱性减弱C．多孔铂电极上的电极反应式为D．双极膜的左、右两侧分别属于阴膜和阳膜5.DA.在电解池的阳极NH3失去电子被氧化成N2H4，因此b端为电源的正极，故A项正确；B.NaClO溶液呈碱性，阴极室内发生的反应为：ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-。NaClO浓度降低，因此溶液碱性减弱，故B项正确；C.多孔铂电极上NH3失去电子，电极反应式为：2NH3-2e-+2OH-=N2H4+2H2O，故C项正确；D.在电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，因此双极膜的左右两侧分别为阳膜和阴膜，故D项错误。故答案选：D。6．（2022·安徽·高三开学考试）氟离子热电池是一种新型电池，具有极高的能量密度，其放电时变化原理如下图所示。下列说法错误的是()A．放电时电极上电势：电极Ⅰ＞电极ⅡB．电能转化为化学能时总反应：C．放电时电极Ⅰ上电极反应式：D．充电时当电极Ⅱ减少时，电路中有电子转移6.DA．放电时，电极Ⅰ为正极，电极Ⅱ为负极，电极上电势：电极Ⅰ＞电极Ⅱ，A正确；B．充电时，电能转化为化学能，其总反应为，B正确；C．放电时，BiF3在电极Ⅰ发生得电子的还原反应生成Bi，电极反应式：，C正确；D．充电时，电极Ⅱ为阴极，电极反应式为，当电路中有电子转移时，消耗2mol，生成2mol，电极Ⅱ质量减少，D错误；故答案选D。7．（2022·安徽蚌埠·高三阶段练习）铜基配合物电催化还原CO2的装置原理如图所示，下列说法不正确的是()A．石墨烯为阳极，发生电极反应为CO2+2e-+2H+=HCOOHB．Pt电极附近溶液的pH值减小C．每转移2mol电子，阳极室、阴极室溶液质量变化量的差值为28gD．该装置可减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用7.AA．石墨烯为阴极，A错误；B．Pt电极上H2O失电子转化为O2，电极反应为，所以电极附近溶液的pH减小，B正确；C．每转移2mol电子，由阴极电极反应式可知生成1molHCOOH，所以阴极室溶液|m阴|=46g/mol×1mol=46g；根据阳极室反应可知每转移2mol电子时阳极消耗1mol水，生成0.5mol氧气，同时有2molH+转移至阴极室，所以|m阳|=18g/mol×1mol=18g，所以|m阴||m阳|=46g-18g=28g，C正确；D．该装置可减少CO2在大气中累计和实现可再生能源有效利用，D正确；故选A。8．（2022·青岛市第一中学二模）某科研团队成功合成了具有拉伸应力的超薄多孔Pd纳米片，以超薄多孔Pd纳米片作阳极，在常温常压下通过电解将氮气直接转化为硝酸根离子。其工作原理示意图如图所示。已知：Pd会向PdO2发生转化，在极少量PdO2生成后开始有硝酸根离子生成，Pd溶于硝酸。下列说法错误的是()A．可采用阴离子交换膜B．电解过程中，Pd、N2均在阳极附近发生反应C．超薄多孔Pd纳米片有助于其转化为PdO2，提高硝酸根离子的产生效率D．开始产生硝酸根离子时，电解的总反应式为8.DA．由通电于能溶于硝酸，由此可推测电解质溶液为碱性环境，电解方程式为，可通过交换膜进入阳极室，A正确；B．由题意当产生时，开始产生硝酸根离子，说明先在阳极放电，B正确；C．超薄多孔增大了反应接触面积，有助于转化为，由题意可知开始产生时，开始产生硝酸根离子，C正确；D．由通电于能溶于硝酸，由此可推测电解质溶液为碱性环境，电解方程式为，可通过交换膜进入阳极室，D项错误。9．（2022·河南·高三阶段练习）乙醛酸钠(OHC-COONa)是一种精细化工产品。科研工作者设计如图所示装置制备乙醛酸钠，同时完成CO2的综合利用。该装置工作时，下列说法正确的是()A．电极a上的电势低于电极b上的电势B．阴极的电极反应式为OHC-CHO+3+H2O-2e-=OHC-COO-+3C．生成OHC-COO-与生成CO的物质的量相等。D．由阳极区移向阴极区9.CA．电极a连接电解池的阳极，为电源正极，则电势高于电极b上的电势，A错误；B．阴极发生还原反应，为得到电子的反应，不是失去电子；阳极发生氧化反应，失去电子，电极反应式为OHC-CHO+3+H2O-2e-=OHC-COO-+3，B错误；C．阴极电子转移情况为：CO2~2e-~CO，根据电子守恒可知，OHC-COO-~2e-~CO，则生成OHC-COO-与生成CO的物质的量相等，C正确；D．电解池中阴离子向阳极运动，由阴极区移向阳极区，D错误；故选C。10．（2021·北京卷节选）环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。(1)阳极室产生Cl2后发生的反应有：_______、CH2=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl。(2)结合电极反应式说明生成溶液a的原理_______。10.(1)

Cl2+H2O=HCl+HClO

(2)阴极发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-生成OH-，K+通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴极，形成KOH和KCl的混合溶液解析：阳极产生氯气后，可以和水发生反应生成次氯酸其方程式为：Cl2+H2O=HCl+HClO；溶液a是阴极的产物，在阴极发生反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，同时阳极的钾离子会向阴极移动和氢氧根结合形成氢氧化钾，故答案为：阴极发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-生成OH-，K+通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴极，形成KOH和KCl的混合溶液；11．（2022·北京石景山·高三期末）CO2是一种自然界大量存在的“碳源”化合物，借助零碳能源(太阳能等)制得的H2可将CO2转化为燃料，能缓解温室效应和解决能源危机问题。(1)硅太阳能电池可实现太阳能向电能的转化，Si在元素周期表中的位置____。(2)电解水制H2，阴极电极反应式是____。(3)聚乙烯亚胺捕获CO2并原位氢化为甲醇，反应历程如图1所示。①写出CO2的电子式____。②写出生成甲醇的总反应_____。(4)微生物电解池能将CO2转化为CH4，其工作原理如图2所示，写出所有生成CH4的反应_____。11.(1)第三周期ⅣA族(2)2H2O+2e-=2OH-+H2↑或2H++2e-=H2↑(3)

CO2+3H2CH3OH+H2O(4)CO2+4H2CH4+2H2O，CO2+8H++8e-=CH4+2H2O解析：（1）硅原子序数为14，核外电子分3层排布，依次为2、8、4个，Si在元素周期表中的位置第三周期ⅣA族。（2）电解水制H2，阴极上水电离产生的氢离子得电子变氢气，阴极电极反应式是2H2O+2e-=2OH-+H2↑或2H++2e-=H2↑。（3）①CO2是共价化合物，分子内每个氧原子和碳原子共用两对电子对、电子式。②由图知，CO2和H2反应生成CH3OH和H2O，在生成甲醇的反应中聚乙烯亚胺是催化剂，则生成甲醇的总反应为CO2+3H2CH3OH+H2O。（4）由图知，右侧电极上在产甲烷菌的作用下CO2与H2反应生成了CH4和H2O，右侧为阴极区，CO2得电子被还原为CH4，则所有生成CH4的反应为：CO2+4H2CH4+2H2O，CO2+8H++8e-=CH4+2H2O。12．（2022·全国·高三模拟）根据下列要求回答下列问题。(1)次磷酸钴[Co(H2PO2)2]广泛用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电渗析槽电解法制备，原理如图：则Co的电极反应式为___________，A、B、C为离子交换膜，其中B为___________离子交换膜(填“阳”或“阴”)。(2)我国科研人员研制出的可充电“Na­CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应方程式为4Na＋3CO22Na2CO3＋C．放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示：①放电时，正极的电极反应式为___________。②若生成的Na2CO3和C全部沉积在正极表面，当正极增加的质量为28g时，转移电子的物质的量为___________。③可选用高氯酸钠­四甘醇二甲醚作电解液的理由是___________。12.(1)

Co-2e-=Co2＋

阴(2)

3CO2＋4Na＋＋4e-=2Na2CO3＋C

0.5mol

导电性好、与金属钠不反应、难挥发等解析：(1)以金属钴和次磷酸钠为原料，用电解法制备次磷酸钴[Co(H2PO2)2]，Co的化合价从0升高到＋2，则Co的电极反应式为Co-2e-=Co2+，产品室可得到次磷酸钴的