【备考2024年】从巩固到提高高考化学二轮微专题15 电解池

试卷更新日期：2024-02-23 类型：二轮复习

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一、选择题

1. 利用下图的电化学装置，可实现对 $C O_{2}$ 的固定。下列说法错误的是（）

A、 $C l O_{4}^{-}$ 向b电极移动 B、a电极的电极反应式为 C、电解过程中有 $H^{+}$ 生成 D、b电极的Pt用Cu代替后总反应不变

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2. 铝的冶炼在工业上通常采用电解Al₂O₃的方法，装置示意图如图。研究表明，电解AlCl₃－NaCl熔融盐也可得到Al，熔融盐中铝元素主要存在形式为AlCl $_{4}^{-}$ 和Al₂Cl $_{7}^{-}$ 。下列说法不正确的是（）

A、电解Al₂O₃装置中B电极为阴极，发生还原反应 B、电解Al₂O₃过程中碳素电极虽为惰性电极，但生产中会有损耗，需定期更换 C、电解AlCl₃－NaCl时阴极反应式可表示为4Al₂Cl $_{7}^{-}$ +3e^—=Al+7AlCl $_{4}^{-}$ D、电解AlCl₃－NaCl时AlCl $_{4}^{-}$ 从阳极流向阴极

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3. 用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解 $K N O_{3}$ 溶液制氨。工作时， $H_{2} O$ 在双极膜界面处被催化解离成 $H^{+}$ 和 $O H^{-}$ ，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是（）

A、电解总反应： $K N O_{3} + 3 H_{2} O = N H_{3} · H_{2} O + 2 O_{2} ↑ + K O H$ B、每生成 $1 m o l N H_{3} \cdot H_{2} O$ ，双极膜处有 $9 m o l$ 的 $H_{2} O$ 解离 C、电解过程中，阳极室中 $K O H$ 的物质的量不因反应而改变 D、相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率

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4. 氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是

A、电极A接电源正极，发生氧化反应 B、电极B的电极反应式为： $2 H_{2} O + 2 e^{-} = H_{2} ↑ + 2 O H^{-}$ C、应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的 $N a O H$ 溶液 D、改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗

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5. 某无隔膜流动海水电解法制 $H_{2}$ 的装置如下图所示，其中高选择性催化剂 $PRT$ 可抑制 $O_{2}$ 产生。下列说法正确的是

A、b端电势高于a端电势 B、理论上转移 ${2mole}^{-}$ 生成 ${4gH}_{2}$ C、电解后海水 $pH$ 下降 D、阳极发生： ${Cl}^{-} + H_{2} O - 2 e^{-} = HClO + H^{+}$

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6. 一种用于发动机SCR系统的电解尿素( $H_{2} N C O N H_{2}$ )混合装置(X、Y为石墨电极，隔膜仅阻止气体通过)如图，下列说法不正确的是

A、装置工作时，电子由Y极流入，X极流出 B、Y极发生还原反应 C、X极的电极反应式为 $H_{2} N C O N H_{2} + 8 O H^{-} - 6 e^{-} = N_{2} ↑ + C O_{3}^{2 -} + 6 H_{2} O$ D、若用铅酸蓄电池为电源，理论上消耗49 g $H_{2} S O_{4}$ 时，此装置中有0.5mol $H_{2}$ 生成

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7. 羟基自由基 $(\cdot O H)$ 具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基 $(\cdot O H)$ 处理含苯酚废水和含甲醛废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中的 $H_{2} O$ 解离为 $H^{+}$ 和 $O H^{-}$ 。下列说法错误的是

A、M极为阴极，电极反应式： $O_{2} + 2 e^{-} + 2 H^{+} = 2 \cdot O H$ B、双极膜中 $H_{2} O$ 解离出的 $O H^{-}$ 透过膜a向N极移动 C、每处理 $6.0 g$ 甲醛，理论上有 $0.4 m o l H^{+}$ 透过膜b D、通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成 $C O_{2}$ 物质的量之比为6∶7

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8. 电解法制取Na₂FeO₄的总反应为 $F e + 2 H_{2} O + 2 O H^{-} = F e O_{4}^{2 -} + 3 H_{2} ↑$ ，工作原理如图所示。已知：Na₂FeO₄只在强碱性条件下稳定，易被H₂还原。下列叙述正确的是

A、铁电极做阳极，发生还原反应 B、Ni电极发生的反应为： $2 H_{2} O + 2 e^{-} = H_{2} + 2 O H^{-}$ C、通电后Na⁺向右移动，阴极区Na⁺浓度增大 D、当电路中通过1 mol电子时，阴极区有11.2 L H₂生成

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9. 过硫酸铵 $[{(N H_{4})}_{2} S_{2} O_{8}]$ 可用作氧化剂、漂白剂。利用电解法在两极分别生产过硫酸铵和过氧化氢的装置如图所示。下列说法错误的是

A、a为外接电源的负极 B、电解总反应： $O_{2} + 2 H^{+} + 2 S O_{4}^{2 -} \begin{array}{l} \underline{\underline{电解}} \end{array} H_{2} O_{2} + S_{2} O_{8}^{2 -}$ C、阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代 D、电解池工作时，I室溶液质量理论上逐渐减小

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10. 通过电解废旧锂电池可回收锂和锰，电解示意图如下(滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过)。下列说法正确的是

A、电极B与电源正极相连，发生还原反应 B、电极A的电极反应： $L i M n_{2} O_{4} + 4 H_{2} O + 3 e^{-} = 2 M n^{2 +} + L i^{+} + 8 O H^{-}$ C、当电路中通过 $0.3 m o l e^{-}$ 时，最多可回收含33g锰 D、电解过程中， $\frac{n (H^{+})}{n (M n^{2 +})}$ 的比值不断减小

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11. 铁碳微电解技术是处理酸性废水的一种工艺，装置如下图所示。若上端口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性中间体羟基自由基 $(\cdot O H)$ ；若上端口关闭，可得到强还原性中间体氢原子 $(\cdot H)$ 。下列说法正确的是

A、无论上端口是关闭还是打开，正极反应式均为： $F e - 2 e^{-} = F e^{2 +}$ B、 $1 m o l O_{2}$ 完全转化为羟基自由基 $(\cdot O H)$ 时转移了 $2 m o l$ 电子 C、若处理含酚类的酸性废水，则上端口应关闭 D、若处理含 $C r_{2} O_{7}^{2 -}$ 的酸性废水，则上端口应打开并鼓入空气

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12. 四川大学余达刚教授课题组发展了一种镍催化下用CO₂制备苯乙酸的反应，反应原理如图所示。下列有关说法正确的是

A、H⁺向B极移动 B、A极的电极反应式为 C、若使用铅蓄电池作电源，则每生成0.5mol苯乙酸，消耗49gH₂SO₄ D、该反应的原子利用率为100%，有利于实现碳中和

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13. 为实现碳中和，可通过电解法用 $C O_{2}$ 制备 $C_{2} H_{4}$ ，电解装置如图，下列说法错误的是

A、玻碳电极为阳极，发生氧化反应 B、铂电极的电极反应： $2 C O_{2} + 12 e^{-} + 12 H^{+} = C_{2} H_{4} + 4 H_{2} O$ C、制得28g $C_{2} H_{4}$ 时，产生32g $O_{2}$ D、电解一段时间后，右池中溶液的pH可能不变

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14. 新型三步法氯碱工艺，具有清洁、低成本的特点，其工作原理如图所示，假定各装置中溶液体积均为 $1 L$ (忽略反应过程中体积变化)。各步骤开始工作时，下列说法错误的是

A、与传统方法相比，该方法可不需要离子交换膜 B、过程①中b极电极反应式： $N a_{0.44} M n O_{2} - x e^{-} = N a_{0.44 - x} M n O_{2} + x N a^{+}$ C、过程②外电路转移 $0.5 m o l e^{-}$ 时， $N a C l$ 溶液物质的量浓度变为 $1.5 m o l \cdot L^{- 1}$ D、过程③中溶液中 $C l^{-}$ 向f极方向移动失去电子产生 $C l_{2}$

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15. 某有色金属工业的高盐废水中主要含有 $H^{+}$ 、 $C u^{2 +}$ 、 $Z n^{2 +}$ 、 $S O_{4}^{2 -}$ 、 $F^{-}$ 和 $C l^{-}$ ，利用如图电解装置可回收 $Z n S O_{4}$ 、 $C u S O_{4}$ 并尽可能除去 $F^{-}$ 和 $C l^{-}$ ，其中双极膜(BP)中间层的 $H_{2} O$ 解离为 $H^{+}$ 和 $O H^{-}$ ，并在直流电场作用下分别向两极迁移，M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。下列说法错误的是

A、BP膜中 $H^{+}$ 均向右侧溶液迁移，M膜为一价阴离子交换膜 B、溶液a的溶质主要为HF和HCl，溶液b的溶质主要为 $Z n S O_{4}$ 和 $C u S O_{4}$ C、当阳极产生22.4L气体(标准状况)时，有4mol离子通过N膜 D、电解过程中，应控制高盐废水的pH不能过高

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16. 据文献报道，利用阴极膜过滤反应器能除去废水中的磷元素(假设磷元素的存在形态只有 $H_{2} P O_{4}^{-}$ )，其装置原理示意图如图所示[图中CaP的组成为3Ca₃(PO₄)_2·CaHPO₄·zH₂O]：下列叙述正确的是

A、三电极流出(入)的电子数均相等 B、工作时Ti/SnO₂-Sb电极应与直流电源的负极相连 C、Ti/SnO₂-Sb电极周围H₂O分子被氧化，其氧化产物为H⁺和O₂ D、阴极区的总反应式：20Ca²⁺+14 $H_{2} P O_{4}^{-}$ +26e^-+2zH₂O=2[3Ca₃(PO₄)₂·CaHPO₄·zH₂O]↓+13H₂↑

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17. 由乙烯制备2-氯乙醇(HOCH₂CH₂Cl)的原理为：CH₂=CH₂+HClO→HOCH₂CH₂Cl。用铂(Pt)作电极电解KCl溶液制备2-氯乙醇的装置如下图所示。下列说法错误的是（）

A、Y连接电源的负极 B、电解时，K⁺通过阳离子交换膜从左侧移向右侧 C、理论上，制取1 mol 2-氯乙醇生成气体b的体积为11.2L (标准状况) 。 D、电解时，左侧溶液pH逐渐减小，右侧溶液pH逐渐增大

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18. Adv.Mater报道我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，光照时，光催化电极产生电子 $(e^{-})$ 和空穴 $(h^{+})$ 。下列有关说法正确的是（）

A、光催化装置中溶液的 $p H$ 减小 B、离子交换膜为阴离子交换膜 C、电催化装置阳极电极反应式： $4 O H^{-} + 4 h^{+} = 2 H_{2} O + O_{2} ↑$ D、整套装置转移 $0.01 m o l e^{-}$ ，光催化装置生成 $3.81 g I_{3}^{-}$

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19. 用石墨作电极电解a浊液，记录如表。

实验装置	实验现象
	I.a为AgCl	II.a为AgI
	两电极均产生气泡，有黑色固体在阴极附近生成，并沉降在烧杯底部，烧杯中的液体逐渐变澄清透明	两电极均产生气泡，阴极表面附着少量银白色固体，烧杯中的液体逐渐变为棕黄色

下列说法错误的是

A、I中阳极气体可能为Cl₂和O₂ ， II中阳极气体为O₂ B、I和II中阴极生成气体的方程式均为2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^- C、II中液体变为棕黄色，说明阳极上发生了反应2AgI-2e^-=I₂+2Ag⁺ D、两实验阴极现象有差异的原因可能是II中c(Ag⁺)比I中的小

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二、非选择题

20. 电镀实验在生产生活中应用广泛。

(1)、

Ⅰ.某实验小组设计了如图在纽扣上电镀铜的实验装置：

如图中，石墨是（填阴极或阳极），对应的电极方程式为：；如图装置电解一段时间后，溶液中（填微粒化学式）浓度下降，从而影响镀铜的速率和质量。

(2)、Ⅱ.实验小组利用如图装置进行铁上电镀铜的实验探究：

装置示意图	序号	电解质溶液	实验现象
	①	0.1mol/L $C u S O_{4}$ +少量 $H_{2} S O_{4}$	阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，铁电极表面有 $F e^{2 +}$ 生成。
	②	0.1mol/L $C u S O_{4}$ +过量氨水	阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体，经检验，电解液中无Fe元素。

实验①中，无色气体产生的原因是 $F e + 2 H^{+} = F e^{2 +} + H_{2} ↑$ 或。

(3)、实验①中，气体减少，推测是由于溶液中

c (H^{+})

减少，且。

(4)、欲测定实验①溶液中

F e^{2 +}

的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时当液面离容量瓶颈部的刻度线

1 ∼ 2 c m

时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液的，用

K M n O_{4}

标准溶液滴定时应选用滴定管（填“酸式”或“碱式”）。

(5)、为确定实验①电解质溶液中

C u^{2 +}

的准确浓度

c_{1} m o l \cdot L^{- 1}

，实验操作为：准确量取

V_{1} m L

含有

C u^{2 +}

的溶液于带塞锥形瓶中，调节溶液

p H = 3 ~ 4

，加入过量的

K I

，用

c_{2} m o l \cdot L^{- 1} N a_{2} S_{2} O_{3}

标准溶液滴定至终点，消耗

N a_{2} S_{2} O_{3}

溶液

V_{2} m L

。上述过程中反应的离子方程式：

2 C u^{2 +} + 4 I^{-} = 2 C u I (白 色) ↓ + I_{2}

，

2 S_{2} O_{3}^{2 -} + I_{2} = 2 I^{-} + S_{4} O_{6}^{2 -}

。滴定选用的指示剂为，滴定终点观察到的现象为：当滴入最后半滴标准溶液时，锥形㼛中溶液。

c_{1} =

（用

c_{2}

、

V_{1}

、

V_{2}

等的代数式表示）。滴定终点时，某同学俯视读数，其他操作均正确，则测定结果（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

(6)、实验②中，

0.1 m o l / L C u S O_{4}

与过量氨水反应的离子方程式为，反应后的体系呈色。

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21. (NH₄)₂S₂O₈电化学循环氧化法可用于废水中苯酚的降解，示意图如图。

(1)、(NH₄)₂S₂O₈的电解法制备
已知：电解效率η的定义为η(B)= $\frac{n (生成 B 所用的电子)}{n (通过电极的电子)}$ ×100%
①电极b是极。
②生成 $S_{2} O_{8}^{2 -}$ 的电极反应式是。
③向阳极室和阴极室各加入100mL溶液。制备 $S_{2} O_{8}^{2 -}$ 的同时，还在电极b表面收集到2.5×10^-4mol气体，气体是。经测定η( $S_{2} O_{8}^{2 -}$ )为80%，不考虑其他副反应，则制备的(NH₄)₂S₂O₈的物质的量浓度为mol/L。

(2)、苯酚的降解
已知： $S O_{4}^{-}$ ·具有强氧化性，Fe²⁺浓度较高时会导致 $S O_{4}^{-}$ ·猝灭。 $S_{2} O_{8}^{2 -}$ 可将苯酚氧化为CO₂ ，但反应速率较慢。加入Fe²⁺可加快反应，过程为：
ⅰ. $S_{2} O_{8}^{2 -}$ +Fe²⁺= $S O_{4}^{2 -}$ + $S O_{4}^{-}$ ·+Fe³⁺
ⅱ. $S O_{4}^{-}$ ·将苯酚氧化
① $S O_{4}^{-}$ ·氧化苯酚的离子方程式是。
②将电解得到的含 $S_{2} O_{8}^{2 -}$ 溶液稀释后加入苯酚处理器，调节溶液总体积为1L，pH=1，测得在相同时间内，不同条件下苯酚的降解率如图。
用等物质的量的铁粉代替FeSO₄ ，可明显提高苯酚的降解率，主要原因是。

(3)、苯酚残留量的测定
已知：电解中转移1mol电子所消耗的电量为F库仑
取处理后的水样100mL，酸化后加入KBr溶液，通电。电解产生的Br₂全部与苯酚反应，当苯酚完全反应时，消耗的电量为a库仑，则样品中苯酚的含量为g/L。(苯酚的摩尔质量：94g/mol)

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【备考2024年】从巩固到提高 高考化学二轮微专题15 电解池

一、选择题

二、非选择题

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