高中化学人教版第四章　作业39　电解原理的创新应用

第四章作业39电解原理的创新应用分值：100分[1~11题，每小题8分]1.一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是A.a为直流电源的正极B.阴极反应式为2H++2e-===H2↑C.工作时，乙池中溶液的pH不变D.若有1mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.25mol气体2.在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图所示，下列说法错误的是A.反应后，石墨电极的质量发生变化B.a极是电源的负极C.该体系中，Cl-优先于石墨参与反应D.电极A的电极反应：TiO2+SiO2+8e-===TiSi+4O2-3.我国学者以熔融的NaOH⁃KOH作电解质，在Fe2O3/AC催化条件下，以N2和H2O为原料气，在250℃、常压条件下成功实现电催化合成氨，其装置如图所示。下列有关说法不正确的是A.电极a应连接电源负极B.电极b上的反应为N2+6H2O(g)+6e-===2NH3+6OH-C.反应过程中，OH-由b极区向a极区迁移D.该电催化合成氨反应的化学方程式为2N2+6H2O(g)4NH3+3O24.(2025·西安高二期末)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为电源的负极B.反应过程中阴极附近的pH减小C.阳极的电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O===2CO2+7H+D.每生成1.12L甲烷，电路中转移0.4mol电子5.NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是A.若直流电源为铅酸蓄电池，则b极为PbB.阳极反应式为ClO2+e-===ClOC.交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为Cl2D.制备18.1gNaClO2时理论上有0.2molNa+由交换膜左侧向右侧迁移6.科学家设计利用电化学原理回收CO2达到节能减排的目的，实验装置如图所示。已知在碱性条件下，卤素单质可以将乙醇氧化为乙醛，一段时间后测得a电极有HCOO-生成，下列说法不正确的是A.b为负极B.当电路中转移1mole-时，d电极产生1molCH3CHOC.e为阳离子交换膜、f为阴离子交换膜D.a电极的电极反应式为CO2+2e-+H2O===HCOO-+OH-7.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。下列说法错误的是已知：①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解；②氧化性：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溶液的浓度将不断减小C.为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD.若将阳离子膜去掉，电解时的阳极产物发生改变8.厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A-表示乳酸根离子)。下列有关说法正确的是A.交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，A-从浓缩室通过交换膜Ⅰ向阳极移动B.交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，H+从浓缩室通过交换膜Ⅱ向阴极移动C.阳极的电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑D.400mL0.1mol·L-1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升到0.6mol·L-1，则阴极上产生的H2在标准状况下的体积为4.48L9.KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂，KIO3可采用“电解法”制备，装置如图所示。下列说法正确的是A.溶液中K+的迁移方向是从乙室到甲室B.装置中每转移2mole-，产生气体体积为22.4LC.电解过程中，阴极区溶液的pH增大D.电解时阳极的电极反应式为I2-10e-+6H2O===2IO3-10.(2024·武汉高二检测)我国科学家开发了如图所示的电化学装置，实现了H2O2的制备和废弃PET的回收利用。下列说法错误的是A.溶液中OH-移向电极BB.电极B的电势高于电极A的电势C.阳极区发生的反应为HOCH2CH2OH-6e-+8OH-===2HCOO-+6H2OD.理论上每消耗3molO2，电极B消耗乙二醇124g11.某污水处理厂利用电解法处理含酚废水并制氢，工作原理如图所示。下列说法正确的是A.X为电源的正极，a极发生还原反应B.a极电极反应式为C6H5OH+11H2O-28e-===6CO2↑+28H+C.产生标准状况下4.48LCO2，则有1.4molH+通过质子交换膜D.电解后将两极区溶液混合，与原废水相比较，溶液的pH保持不变12.(12分)氮氧化物(NOx)造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等危害，不仅破坏自然生态环境，而且严重危害人类健康。采用合适的还原剂能够实现烟气的高效脱硝。(1)用食盐水作电解液电解烟气脱氮的原理如图所示，NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3-，尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。电流密度和溶液①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO3-，反应的离子方程式为②溶液的pH对NO去除率影响的原因是

。

(2)采用电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。①直流电源的负极为(填“A”或“B”)；该电解装置应选择(填“阳”或“阴”)离子交换膜。

②若以处理NO2为模拟实验，阳极发生的电极反应为。

(3)含铈溶液可以处理大气中的氮氧化物，并可通过电解法再生。铈元素(Ce)常见的化合价有+3价、+4价。NO可以被含Ce4+的溶液吸收，生成NO2-、NO3-。可采用电解法将上述吸收液中的NO2-转化为无毒物质，同时再生Ce4+答案精析1.D2.C3.A[该装置为电解池，介质为碱性物质，反应为N2和H2O(g)合成氨，由N元素化合价从0价降低至-3价知，N2在阴极得电子，则b连接电源负极，a连接电源正极，A错误；电极b为阴极，电极反应式为N2+6H2O(g)+6e-===2NH3+6OH-，B正确；电解池中阴离子移向阳极，a为阳极，则OH-由b极区向a极区迁移，C正确；总反应为2N2+6H2O(g)4NH3+3O2，D正确。]4.C[由图示知，左池中CH3COO-在电极上失电子被氧化为CO2，故左池为阳极室，右池为阴极室，a为电源正极，b为负极；阳极电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O===2CO2+7H+；阴极电极反应式为CO2+8H++8e-===CH4+2H2O。]5.C6.B7.B[根据题图可知碳棒为阳极，阳极电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑，阴极电极反应式为Ni2++2e-===Ni、2H++2e-===H2↑，A正确；由于C室中Ni2+、H+不断减少，Cl-通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH-不断减少，Na+通过阳离子膜从A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，B错误；由于H+氧化性大于Ni2+(低浓度)，所以为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pH，C正确；若去掉阳离子膜，在阳极Cl-首先放电生成Cl2，阳极产物发生改变，D正确。]8.C[左边电极上电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑，生成的H+通过交换膜Ⅰ进入浓缩室，所以交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，右边电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑，溶液中A-从右侧通过交换膜Ⅱ进入浓缩室，所以交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，A、B错误，C正确；400mL0.1mol·L-1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升到0.6mol·L-1，则生成乳酸的物质的量为0.4L×(0.6-0.1)mol·L-1=0.2mol，转移n(H+)等于生成n(HA)为0.2mol，同时转移电子的物质的量为0.2mol，根据2H2O+2e-===2OH-+H2↑知，生成氢气的物质的量为0.1mol，在标准状况下的体积是2.24L，D错误。]9.C[根据题意和图示装置分析，阳极反应为I2-10e-+12OH-===2IO3-+6H2O，阴极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-；惰性电极a为阳极，惰性电极b为阴极。电解时甲室K+通过阳离子交换膜向乙室移动，A错误；没有指明气体所处的状况，无法确定气体体积，B错误；电解时阴极生成OH-，故阴极区溶液pH增大，C10.D[电极B是阳极，所以溶液中OH-移向阳极即电极B，A正确；电极A是阴极，电极B是阳极，所以电极B的电势高于电极A的电势，B正确；阳极电极反应式为HOCH2CH2OH-6e-+8OH-===2HCOO-+6H2O，理论上消耗3molO2，此时转移6mol电子，则电极B消耗乙二醇的物质的量是1mol，质量是62g，C正确、D错误。]11.B[由原理图可知，X为电源的正极，b极连电源负极作阴极，发生还原反应，A错误；a极发生氧化反应，电极反应式为C6H5OH+11H2O-28e-===6CO2↑+28H+，B正确；产生标准状况下4.48LCO2，即0.2mol二氧化碳，根据a极反应可知约有0.93molH+