1、考点20电解原理及其应用题组一基础小题1下列图示中关于铜电极的连接错误的是()答案C解析镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件作阴极，与电源负极相连。2.Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图，电解总反应为2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是()A石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极D当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成答案A解析根据电解反应方程式及图可知，铜极发生氧化反应，连接电源正极，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，石墨极发生还原反应产生H2，因此A正确。
2、3某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接直流电源的正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动答案D解析a和b不连接时，发生置换反应，A正确；a和b连接时，形成原电池，铜片作正极，溶液中Cu2放电，B正确；a、b不连接时，铁片和硫酸铜溶液之间发生置换反应，铁片溶解；a、b用导线连接时，形成了原电池，铁作负极，铁片溶解，溶液从CuSO4的蓝色逐渐变成FeSO4的浅绿色，C正确；a和b分别连接直流电源正、负极，
3、a作阳极，铜片失去电子形成Cu2，Cu2向铁电极移动，D错误。4如图装置电解一段时间，当某极析出0.32 g Cu时，、中溶液pH分别为(常温下，溶液足量，体积均为100 mL且电解前后溶液的体积变化忽略不计)()A13、7、1 B12、7、2 C1、7、13 D7、13、1答案A解析中发生反应：2KCl2H2O2KOHCl2H2，中反应的实质是电解水，pH7，中发生反应：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，三个电解槽串联，则三个电解槽相同时间内转移电子的物质的量相同：n(e)2n(Cu)20.32 g64 g/mol0.01 mol，所以中的产物：n(H2)0.005 mol，n(K
4、OH)0.01 mol，c(OH)0.1 molL1，则pH13，中的产物：n(H2SO4)n(Cu)0.005 mol，c(H)0.1 molL1，所以pH1，故选A。5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Fe2Ni2Fe2Zn2，故阴极反应为Ni22e=Ni，可见，阳极质量减少的是溶解的Zn、Fe、Ni，而阴极质量增加的只是析出的Ni，两者质量是不相等的，故B错误；电解后，溶液中除留下Fe2、Zn2外，还有Ni2，C错误；阳极反应有：Zn2e=Zn2，Fe2e=Fe2，Ni2e=Ni2，Pt为惰性金属，不放
5、电，而Cu要在金属Ni全部转化为Ni2后才能放电，但此时Cu已没有了支撑物，最后和Pt一起落下，形成阳极泥，故D正确。6利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是()Aa为直流电源的负极B阴极的电极反应式为：2HSO2He=S2O2H2OC阳极的电极反应式为：SO22H2O2e=SO4HD电解时，H由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室答案C解析由装置图知，左侧电极硫元素化合价从4(SO2)升高到6(H2SO4)，故左侧电极是阳极，a为直流电源的正极，A错误，C正确；阴极的电极反应式为：2HSO2H2e=S2O2H2O，B错误；由于H在阴极上反应
6、，故电解时，H由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室，D错误。题组二高考小题7(2019天津高考)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A放电时，a电极反应为I2Br2e=2IBrB放电时，溶液中离子的数目增大C充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I被氧化D充电时，a电极接外电源负极答案D解析根据题图，放电时，a极的电极反应式为I2Br2e=2IBr，b极的电极反应式为Zn2e=Zn2，总反应为I2BrZn=Zn2Br2I，故b为原电池负极，a为原电池正极，A正确；放电时，由总
7、反应可知离子数目增大，B正确；充电时，b极每增重0.65 g，被还原的Zn2的物质的量为0.01 mol，则消耗0.02 mol I，C正确；充电时，a极发生氧化反应，做阳极，接电源正极，D错误。8(2018全国卷)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li在多孔碳材料电极处生成Li2O2x(x0或1)。下列说法正确的是()A放电时，多孔碳材料电极为负极B放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C充电时，电解质溶液中Li向多孔碳材料区迁移D充电时，电池总反应为Li2O2x=2LiO2答案D解析放电时，O2与Li在多孔碳材料电极处反应，说明电池内，Li向多孔碳材料电极移动，因为阳
8、离子移向正极，所以多孔碳材料电极为正极，A错误。因为多孔碳材料电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳材料电极(由负极流向正极)，B错误。充电和放电时电池中离子的移动方向相反，放电时，Li向多孔碳材料电极移动，充电时向锂电极移动，C错误。根据图示和上述分析，可知放电时，电池的正极反应是O2得电子与Li转化为Li2O2x，电池的负极反应是单质Li失电子转化为Li，所以总反应为：2LiO2=Li2O2x，充电时的反应与放电时的反应相反，所以充电时，电池总反应为Li2O2x=2LiO2，D正确。9(2017全国卷)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H
9、2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为Al33e=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案C解析铝制品表面氧化形成致密的氧化膜，发生氧化反应，所以待加工铝质工件应为阳极，A正确；阴极发生的电极反应为2H2e=H2，阴极可选用不锈钢网作电极，B正确，C错误；电解质溶液中的阴离子向阳极移动，D正确。10(2016全国卷)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na和SO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。下列叙述正确的是()A
10、通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C负极反应为2H2O4e=O24H，负极区溶液pH降低D当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成答案B解析负极区(阴极)电极反应为：4H4e=2H2，正极区(阳极)电极反应为：4OH4e=2H2OO2。通电后SO向正极移动，正极区OH放电，溶液酸性增强，pH减小，A错误；负极区反应为4H4e=2H2，溶液pH增大，C错误；当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol O2生成，D错误。题组三模拟小题11(2019广东实验中学高三第三次阶段考试
11、)银锌蓄电池应用广泛，放电时总反应为ZnAg2O2H2O=Zn(OH)2Ag2O，某小组以银锌蓄电池为电源，用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液制备H2SO4和NaOH，设计如图所示装置。连通电路后，下列说法正确的是()A电池的a极反应式为Ag2O2H2O2e=Ag2O2OHB气体Y为H2Cpq膜适宜选择阳离子交换膜D电池中消耗65 g Zn，理论上生成1 mol气体X答案D解析惰性电极电解饱和Na2SO4溶液制备H2SO4和NaOH，则在阴极上是氢离子发生还原反应产生氢气，电极附近氢氧根离子浓度增加，显碱性，钠离子移向阴极，所以阴极区域附近氢氧化钠浓度较高，产生氢氧化钠，在阳极上是氢氧根离子失
12、电子，产生氧气，电极附近氢离子浓度增加，显酸性，硫酸根离子移向阳极，所以阳极区域附近硫酸浓度较高，产生硫酸，所以N为阳极，b是电源的正极，a是电源的负极，pq是阴离子交换膜，mn是阳离子交换膜。a是电源的负极，a极反应式为Zn2e2OH=Zn(OH)2，A错误；N是阳极，在阳极是氢氧根离子失电子，产生氧气，气体Y为O2，B错误；pq膜是阴离子交换膜，C错误；电池中消耗65 g Zn，即1 mol Zn，转移电子是2 mol，在M电极上发生反应：2H2e=H2，理论上生成1 mol H2，D正确。12(2019山东潍坊高三期中)O3是一种常见的绿色氧化剂，可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得
13、。下列说法错误的是()A电极a为阴极Ba极的电极反应式为O24H4e=2H2OC电解一段时间后b极周围的pH下降D标准状况下，当有5.6 L O2反应时，收集到O2和O3混合气体4.48 L，O3的体积分数为80%答案D解析电解池左侧通入O2，由此可知，a极发生还原反应，a极为阴极，其电极反应式为O24H4e=2H2O，故A、B正确；b极为H2O电离出的OH失去电子，生成O2和O3，电解一段时间后，b极附近水的电离平衡被破坏，溶液中H浓度增大，pH下降，C正确；阴极0.25 mol O2反应时，转移电子为1 mol，阳极生成混合气体为0.2 mol，设生成O2为m mol，O3为n mol，由
14、此可列出二元一次方程组：解得n0.1，m0.1，故O3的体积分数为100%50%，D错误。13(2019黄石调研)已知反应：2CrO2HCr2OH2O。某科研小组用如图电解装置，由Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7溶液。下列有关叙述正确的是()ANa2CrO4生成Na2Cr2O7的反应为非氧化还原反应，不能通过电解方法获得Ba为电源正极Cd口流出的NaOH溶液的浓度与c口通入的NaOH溶液的浓度相同DNa从右侧通过阳离子交换膜进入左侧答案D解析虽然Na2CrO4转化为Na2Cr2O7的反应为非氧化还原反应，但因为该反应必须在酸性环境中才能发生，反应所需的H可以通过电解方法获得，A错误；电解
15、装置右侧发生反应时所需的H来源于H2O的电解，电极反应式为2H2O4e=O24H，故右侧电极为阳极，阳极连接电源正极，即b为电源正极，a为电源负极，B错误；左侧电极反应式为2H2O2e=H22OH，故d口流出的NaOH溶液的浓度比c口通入的NaOH溶液的浓度大，C错误；电解时，阳离子从阳极流向阴极，故Na从右侧通过阳离子交换膜进入左侧，D项正确。14(2019湖北八校联考)H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图，下列叙述错误的是 ()AM室发生的电极反应为2H2O4e=O24HBN室中：a%b%Cb膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸D理论上每生成1 m
16、ol产品，阴极室可生成标准状况下5.6 L气体答案D解析M室为阳极室，发生氧化反应，电极反应式为2H2O4e=O24H，A正确；N室为阴极室，溶液中水电离的H得电子发生还原反应生成H2，促进水的电离，溶液中OH浓度增大，即a%03SiCl4(g)2H2(g)Si(s)4SiHCl3(g)H202SiCl4(g)H2(g)Si(s)HCl(g)3SiHCl3(g)H3氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备，写出产生H2的电极名称_(填“阳极”或“阴极”)，该电极反应方程式为_。答案(1)Fe3e=Fe2，4Fe2O24H=4Fe32H2O5.6(2)K12H2O2e=H22OH
17、制H2时，电极3发生反应：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O。制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用(3)阴极2H2O2e=H22OH(或2H2e=H2)解析(1)由题图中H的移动方向知，左端的电极反应为Fe3e=Fe2，应为阴极，接电源负极，右端的电极反应为2HCl2e=Cl22H，应为阳极，接电源正极，负极产生的Fe2进一步被O2氧化生成Fe3，则4Fe2O24H=4Fe32H2O；由此可知，每消耗1 mol O2，需转移4 mol电子，则转移1 mol电子时，应消耗 mol O2，标准状况下， mol O2的体积为 mol22.4 L/mol5.6 L。(2)电解时，阴
18、极产生H2，即电极1产生H2，此时开关连接K1，阴极H2O得电子生成H2，电极反应式为2H2O2e=H22OH。连接K1时，电极3反应为Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O；当连接K2制O2时，电极3反应为NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH。由以上电极反应可看出，不同的连接方式，可使电极3循环使用。(3)电解KOH溶液制H2，实质是电解水。生成H2的一极为阴极，反应为2H2O2e=H22OH或2H2e=H2。17高考组合题。(1)(2015山东高考)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电
19、解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为_溶液(填化学式)，阳极电极反应式为_，电解过程中Li向_(填“A”或“B”)电极迁移。(2)(全国卷)H3PO2也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：写出阳极的电极反应式：_ _。分析产品室可得到H3PO2的原因_。早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_ 杂质，该杂质产生的原因是 _。(3)(北京高考)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使
20、电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_，说明理由：_。答案(1)LiOH2Cl2e=Cl2B(2)2H2O4e=O24H阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2POH2PO或H3PO2被氧化(3)NH3根据反应：8NO7H2O3NH4NO32HNO3，可知电解过程中还产生HNO3解析(1)B极产生H2，根据反应：2H2e=H2，说明B极为阴极，随着电解进行，溶液中c(H)减小、c(OH)增大，B极附近电解液为LiOH溶液，随着电解的进行，溶液中c(LiOH)增大。A极为阳极，电解液为LiCl溶液，电极反应：2Cl2e=Cl2；在
21、电解过程中Li向阴极附近移动，即向B极迁移。(2)中应该从闭合回路的角度，阴、阳离子的流向分析。注意阳极反应生成O2，O2具有氧化性，H3PO2和H2PO均具有还原性，二者会被O2氧化生成PO。(3)电解NO制备硝酸铵，阳极反应为5NO15e10H2O=5NO20H，阴极反应为3NO15e18H=3NH3H2O，从两极反应产物分析电解产物，每生成3 mol NH4NO3同时还生成2 mol HNO3，因此，要全部转化成NH4NO3需补充NH3。题组三模拟大题18(2019福建质检)二甲醚(CH3OCH3)是一种新型能源，利用二氧化碳合成二甲醚已成为化学家研究的热门课题。(1)几种共价键的键能如
22、表所示：化学键C=OHHCHCOHO键能/(kJmol1)799436413358467则2CO2(g)6H2(g)=CH3OCH3(g)3H2O(g)H_。(2)“人工光合作用”技术备受瞩目，该技术模拟植物的光合作用，利用太阳光将H2O和CO2直接合成燃料和化工原料。科研人员模拟光合作用，设计如图甲所示装置制备二甲醚。能量转化形式为太阳能电能化学能。催化剂b为_极。若释放出11.2 L(标准状况)氧气，有_mol H_(填H的迁移方向)。催化剂a上的电极反应式为_。(3)华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2的零排放，其基本原理如图乙所示。生产过程中能量的转化形式是_。电
23、解反应在温度小于900 时进行，碳酸钙分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为_，阴极的电极反应式为_。答案(1)184 kJmol1(2)阳2由右侧向左侧迁移2CO212H12e=CH3OCH33H2O(3)太阳能和电能转化为化学能2CO4e=2CO2O23CO24e=C2CO解析(1)反应热等于反应物键能总和减去生成物键能总和，H(79944366413635824676) kJmol1184 kJmol1。(2)由两电极上的物质转化关系知，催化剂b为阳极，发生氧化反应，电极反应式为2H2O4e=4HO2，放出0.5 mol O2必有2 mol H从右侧通过质子交换膜向左侧迁移。催化剂a为阴极，发生还原反应，电极反应式为2CO212H12e=CH3OCH33H2O。(3)由图乙可知，外接直流电源电解石灰石，石墨作阴极吸收太阳光，因此太阳能和电能转化为化学能。阳极熔融盐中的阴离子CO放电生成CO2和O2；阴极吸收CO2发生还原反应生成C和CO。
