江苏高三化学一轮复习：电解池及其应用（练习）教师卷

第19讲电解池及其应用

练习1电解池原理

1.(2024.南京二模)一种电解乙酰基毗嗪废水中的(NHD2SO4制备(NHQzSC的电化学装置如图所示。

下列说法正确的是(B)

(~|直流电源

离子交换膜

A.石墨电极与直流电源正极相连

B.电解时，伯网电极附近pH增大

C.离子交换膜应选择性透过阴离子

D,阴极上的电极反应为2SCT+2e-=S20r

【解析】由图可知，的网电极上(NH4)2SO4失去电子发生氧化反应生成(NH4)2S2O8,的网为阳极，则

石墨为阴极，与直流电源负极相连，A错误；阳极反应式为2SO，-2e-==S2O/,阴极反应式为2H++

2e-Hzt，则右侧氢离子通过离子交换膜进入左侧，使得柏网电极附近pH增大，B正确；C、D错误。

2.(2021・江苏卷)通过下列方法可分别获得H?和。2：①通过电解获得NiOOH和Hz(如图所示)；②在

90℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是(B)

A.电解后KOH溶液的物质的量浓度减小

-

B.电解时，阳极电极反应式：Ni(OH)2+OH--e=NiOOH+H2O

C.电解的总反应：2H2。埋=2H2t+O2t

D.电解过程中转移4moi电子，理论上可获得22.4L5

【解析】阴极上，出。得电子被还原为H2,阳极上，Ni(0H)2失电子被氧化为NiOOH,电解过程总

反应为2Ni(OH)2/丝2NiOOH+H2f,电解后KOH溶液的物质的量浓度不变，A、C错误：未指明是否

为标准状况下，故无法计算生成02的体积，D错误。

3.(2023・浙江卷)在熔融盐体系中，通过电解TiO?和SiCh获得电池材料(TiSi),电解装置如图所示。下

列有关说法正确的是(C)

电源

A电极

墨电极

(CaCh.NaCl；

产物TiSi

A.石墨电极为阴极，发生氧化反应

BA电极的电极反应式：8H"+TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2O

C.该体系中，石墨优先于C「参与反应

D.电解时，阳离子向石墨电极移动

【解析】由图可知，在外加电源作用下，石墨电极上的C转化为CO,发生失电子的氧化反应，故石

-

墨电极为阳极，A错误；A电极作阴极，TiO?和SiO2得到电子生成TiSi,电极反应式：TiO2+SiO2+8e

=TiSi+4O2-,B错误；石墨电极上有CO生成，无Cb生成，故该体系中，石墨优先于C厂参与反应，C

正确；电解时，阳离子向阴极（A电极）移动，D错误。

4.（2U23・连云港期中）利用惰性电极电解Na2SO3和NaHS5混合溶液分离得到二者的浓溶液，具电解装

置如图所示，【室中加入的是稀硫酸，II室和HI室中加入的是Na2s和NaHSO,的混合溶液。下列说法

正确的是（C）

A.阳极上发生的电极反应：2H++2e-=H2t

B.交换膜a是阴离子交换膜

C.电解一段时间后，II室得到NaHSO?溶液

D.电解过程中每转移1mol电子，理论上阴极区可获得11.2L气体

【解析】阳极上发生失电子的氧化反应：2%0—4屋=04+4H+,A错误；I室中的部分H+透过

阳离子交换膜讲入I【室，U室中的部分Na+透过交换膜a讲入II【室，故交换膜a是阳离子交换膜，B错误：

电解一段时间后，H室得到NaHSCh溶液，山室得到Na2s03溶液，C正确；气体所处的状况未知，无法计

算体积，D错误。

5.（2023•苏州中学、淮阴中学、姜堰中学、海门中学四校联考）现有一种安全、高效的双极制氢系统，

该系统能够从阳极低电压醛氧化和阴极析氢反应中得到氢气，Cu为阳极催化剂，其工作原理如图所示。

下列说法正确的是（C）

A.电压越高，阳极制氢速率越快

B.电解过程中，阴极室的pH不变

C.阳极发生的主要电极反应为2R—CHO—2b+4OH-=2R—COCT+H2t+2比0

D.制得Imol氢气，理论上有2molOH一透过交换膜

【解析】阳极上OFT也可能放电，故电压越高，阳极制氢速率不一定越快，A错误；阴极反应式为

--

2H2O+2e=H2t+2OH,产名的OH一移向阳极，但溶剂水减少，KOH的浓度增大，故电解一段时间

后，阴极室的pH增大，B错误；铜电极为阳极，主要电极反应为2R—CHO+4OH一一2e一二2R—COCT

-

+H2f+2H2O,C正确；阴、阳极上均产生H2,制得Imol%,转移1mol电子，故理论上有ImolOH

透过交换膜，D错误。

6.（2023♦徐州模拟）利用电化学原理控制反应条件能将CO2电催化还原为HCOOH,电解过程中还伴随

着析氢反应，反应过程原理如图所示。下列有关说法正确的是（C）

A,玻碳电极发生还原反应

+-

B.笛电极发生的电极反应为4H+CO2+4C=HCOOH+H2

C.电池工作时，电流由玻碳电极经电解质溶液到铀电极

D.当电路中转移1mole」时，阳极室溶液的质量减少8g

【解析】玻碳电极上，H?O失去电子生成02,发生氧化反应，A错误；伯电极上，电极反应式为CCh

+2e-4-2H*=HCOOH,同时伴随着析氢反应：2卬+26一=比1,B错误；根据物质的转化可知，玻碳

电极为阳极，粕电极为阴极，故电池_L作时，电流由玻碳电极经电解质溶液到钳电极，C正确；由2H20

—4e=4H+O2t知，转移1mol电子时，消耗0.5mol氏0,逸出0.25molO2，同时有1molH经质子

交换膜迁移到钳电极区，故阳极质量减少0.5moIX18g/mol+0.25moiX32g/mol+1g=18g,D错误。

7.（2023•江苏七市一模）一种将CO2催化转化为C2H4的电化学装置如图所示。下列说法正确的是（D）

A.该装置工作过程中化学能转化为电能

B.粕电极发生的反应为

2co2+12H—12。=C2H4+4H2O

C.工作过程中玻碳电极区溶液的pH增大

D.每产生标准状况下1L2LO2时，理论上有2moiPT通过质子交换膜

【解析】由图可知，C02催化转化为c2H4的同时，水发生氧化反应生成02,则反应中电能转化为化

学能，A错误；钳电极上，CO2得到电子发生还原反应生成乙烯，发生的反应为2co?+l2H++12e=C2H4

■HH2O,B错决工作过程中，液碳电极反应为2H2。-40——4H++CM，反应生成H+,玻碳电极区溶

液的pH减小，C错误；每产生标准状况下11.2L（即0.5mol）O2时，玻碳电极区生成2moiH,失去2moi

故理论上有2moiH’通过质子交换膜，D正确。

8.（2023•扬州中学）我国科研团队在CO?电化学还原反应机理的研究上取得新突破，明确了C0?电化

学还原反应的控速步骤为CO2吸附过程。C02电化学还原法中采用TiO?纳米管作电解池工作电极，惰性

电极作辅助电极，以一定流速通入CO2,测得C02生成CO的产率接近80%o下列说法不王确的是（C）

A.辅助电极与电源正极相连

B.工作电极上主要发生的电极反应为

CO2+2HCO3+2e-=C0+2C0f+H2O

C.电解一段时间后，阳离子交换膜左侧溶液的浓度不变

D.TiO?纳米管的使用是CO产率较高的关键

【解析】由CO2—CO知，C02得电子发生还原反应，工作电极为阴极，与电源负极相连；辅助电

极为阳极，与电源正极相连，A正确；工作电极为阴极，主要发生的电极反应为CO2+2HCOJ+2e-==CO

+2COr+H2O,B正确：阳极反应式为4HCO?-4e-=4CO2'+。2f+2H2。，隔膜为阳离子交换膜，K

通过阳离子交换膜移向右侧，故左侧KHCO3溶液浓度降低，C错误；CO2电化学还原反应的控速步骤为

CO?吸附过程，TiCh纳米管的使用可以增大吸附的接触面积，是CO产率较高的关键，D正确。

9.（2024.如皋适应性考试）以甲茉为原料通过间接氧化法可以制取茉甲醛、茉甲酸等物质，反应原理如

图圻示。下列说法正确的是（C）

-

A.电解时的阳极发生的电极反应式为2CP4-6e+7H2O=Cr2Or+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，夫消耗看molCrzO?-

D.甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离

【解析】由图可知，左侧C1+转化为CnOl，Cr元素化合价升高，左侧电极为阳极，电极反应式为

u-+

2Cr-6e+7H2O=Cr2Or+14H,A错误；阳极区产生的氢离子透过质子交换膜进入阴极区，阴极上

氢啕子放电，电极反应式为2H++2e-=H2f,电极上每消耗2moiH+,就有2moiH上进入阴极区，故电

极电解结束后，阴极区溶液pH不变，B错误；阳极的槽外，CnO歹在酸性条件可将甲苯氧化成苯甲醛、

+3+

苯甲酸等，反应的离子方程式为3C6H.5—CH3+2Cr2Of+16H=3C6H5—CHO+4Cr+11H2O,

+3+

C6H5—CH3+Cr20r+8H=C6H5—COOH+2Cr+5H2O,0.5mol甲苯氧化为0.5mol苯甲醛时消耗;mol

OQ/，0.5mol甲苯氧化为0.5mol苯甲酸时消耗0.5molCnOM，则1mol甲苯氧化为0.5mol苯甲醛和

0.5mol苯甲酸时，共消耗焉molCrzO歹，C正确；甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物是互溶的液体，不可以

通过分液的方法分离，D错误。

10.⑴（2024•泰州一模）在质子交换膜电解池中进行，利用高炉炼铁尾气中的COz制取有机物HCOOH

的电极反应式为CCh+2b+2H+=HC00H。

（2）（2024.苏锡常镇一模）以硫酸为电解质，通过催化电解可将N?转化为N2H4；写出电解法制备N2H4

的阴极反应式：N2+4H-+4e2H4。

（3）（2024•南通市联考）用光电化学法将CO?还原为有机物实现碳资源的再生利用，其装置如图所示。

Cu

BiVO4

电极~~~|（光敏电极）

co:

HCOOII

HCHO

ClhOH质子

光照

GHQH交换

电解质溶液膜电解放溶液

写出阴极生成HCHO的电极反应式：

CC）2+4e+4H+=HCHO+H2O。

练习2可逆电池金属的腐蚀与防护

1.（2024.南京盐城一模）一种以锐基氧化物（V6OH为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所

示，通过使用孔径大小合适且分布均匀的新型离子交换膜，可提高离子传输通量的均匀性，从而保持电池

的稳定性。卜列说法正确的是（C）

i也源或负载

a

i

Zn(CFiSO，h

水溶液

阳离子交换膜

A.放电过程中，Zn?+向Zn极一侧移动

B.放电过程中，电子由Zn极经电解质溶液向V6Oi3极移动

C.充电时，V6OI3极与外接直流电源正极相连

D.充电时，阳极发生的电极反应可能为

V6013+xZn"+Ire-=ZnvV6013

【解析】放电过程中，Zn极为负极，Zn失电子生成Z/+进入溶液，Zn2+向正极(VGOI3板)一侧移动,

A错误；放电过程中，电子由Zn极沿导线向V(Q13极移动，电子不能经过电解质溶液，B错误；充电时，

V6OI3极作阳极,将Z~V60以转化为V6OI3,与外接直流电源正极相连,C正确;充电时,阳极ZIUV6OI3

失电了生成V6OI3和Z「+,发生的电极反应可能为ZiivV6O13-lie-——V6O13+Zn^,D错误。

2.目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之•。某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质分别呈酸

性和碱性，其工作原理如图所示＜下列有关说法不正确的是(C)

阳离子阴岗予

A.正极电解质呈酸性

B.放电时，锌板上的电极反应式为Zn+4OH--2e--[Zn(OH)4]2—

C.放电时，每转移1mol电子，中间室内的溶液中将减少1molNaQ

D.储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极

【解析】碳纸为正极，由于Fe3'、Fe2’与OH会反应产生Fe(OH)3、Fe(OH)2沉淀，故正极电解质应

呈酸性，A正确；放电时，锌板为负极，电极反应式为Zn+4OH，2e==[Zn(OH)4F，B正确；当反应

转移1mol电子时，为维持电荷守怛，左室有1molNa，通过阳离子交换膜进入中间室，右室有1molC1

通过阴离子交换膜进入中间室内，导致中间室内的溶液中将增加1molNaCLC错误；放电时，碳纸电极

为正极，则在充电时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极，作阳极，发生氧化反应，D正确。

3.最近我国科学家提出一种有机电极(PTQ/HQ)与无机电极(MnCh)组成的二次电池，其放电时的工作

原理如图所示。下列说法正确的是(D)

A.放电时，a极为电池的正极

B.充电时，氢离子从左室迁移向右室

C.放甩时，b极反应为Mi产-2e-+2H2O=MnO2+4H+

D.充电时，每生成1molHQ转移4mol电T

【解析】a极为有机电极，放电时，有机电极为负极：HQ-4e-=PTQ4-4H\A错误；充电时，左

侧为阴极室，右侧为阳极室，故H+从右侧阳极室迁移向左侧阴极室，B错误；放电时，b极反应为MnO?

+4H++2e-=Mn2+4-2H2O,C错误；阴极上发生的电极反应式为PTQ+4H++4e-=HQ,充电时，每

生成1molHQ转移4mol电子，D正确。

4.（2023•南京模拟）一种钠离子电池的工作原理如图所示，放电时电池反应可表示为Nai-JFePO4+

NaxC=NaFePO4+Co下列说法正确的是（C）

NaMcPO人NaC

阳离盘换媵

A.放电时，电能转化为化学能

B.放电时，Y极发生还原反应

C.充电时，X极电极反应式为NaFePOj—xe—=NairFePCh+xNa

D.充电时，每转移1mole，Y极质量减少23g

【解析】放电时，该装置为原电池，化学能转化为电能，A错误；放电时，Y极为负极，发生氧化

反应，B错误；充电时，X极与直流电源的正极相连，作阳极，口极反应式为NaFePCh-xe=Nai-vFePO4

C正确；充电时，Y极作阴极，电极反应式为式N「+C+人LNdC每转移1iiiul电了，Y极

质量增加23g,D错误。

5.（2023•南通通州期末）钠离子电池是利用Na'在电极之间“嵌脱”实现充放电（原理如图所示），工作

时总反应为NaAMO2+nC北NaA-vMO2+NayC„（M为一种过渡元素）。下列说法不正确的是（B）

A.放电时，Na.由Y极通过交换腴移向X极

B.放电时，正极反应式为Na.1MO2+ye-=Na.LVMO2+yNa"

C.充电时，过渡元素M发生氧化反应

D.用铅酸蓄电池对该钠离了•电池充电，铅酸蓄电池中每消耗20.7g铅，钠离子电池正极区域质量减

少4.6g（Pb—207）

【解析】放电时，过渡元素M的化合价降低，故X极为正极，Y极为负极，阳离子向正极移动，故

Na+由Y极通过交换膜移向X极，A正确；放电时，正极反应式为Na『、.MO2+yNa++.ye—=NaAMO2，B

错误；充电时，X极与电源正极相连，为阳极，过渡元素M的化合价升高，被氧化，C.正确：铅酸蓄电池

放电时，负极反应式为Pb—2e-+SO/=PbSO4,每消耗20.7gPb转移0.2mol电子，正极区域发生失去

电子的氧化反应，钠离子甩池阳极反应式为NaRICh—ye-=Na、vMCh+yNa”，故钠离子电池正极M域质

量减少4.6g,D正确。

6.（2023・姜堰中学、如东中学、沐阳中学联考）一种无需离子交换膜的新型氯流电池可用作储能设备（如

图所示），充电时电极a的反应为NaTi2（PO4）3+2Na'+2e=Na3Ti2（PO4）3。下列说法不正确的是（A）

j输电网1

A.充电时，电极b是阴极

B.充电时，每生成ImolCk，电极a质量理论上增加46g

C.放电时，NaCl溶液的浓度增大

D.放电时，电极b的电极反应式为CL+25=2C广

【解析】充电时，电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3,则电极a是阴极，电极

b是阳极，A错误；由得失电子守恒知，充电时，电极b生成1molCb，转移2mol电子，电极a上增加

的质量为反应的Na'的质量，理论上增加46g,B正确；放电时，电极a为原电池的负极：Na3Ti2(PO4)3

+-

-2e-=NaTi2(PO4)3+2Na,电极b为正极：Ch+2e=2C1,NaQ溶液的浓度增大，C、D正确。

7.FeCb溶液吸收H2s气体后的再生过程可降解酸性污水中的硝酸盐，工作原理如图所示。下列说法

正确的是(B)

FcCh溶液Fe“质子膜

A.a为电解池的阴极

B.溶液M中含有大量的Fe”、Cr>H+

C.电极b上的反应为2NO5+10L+6H?O=N2t+12OH-

D.随着电解进行，H’移向阴极区，故阴极区pH减小

【解析】a极反应式为Fe2+--=Fe3+,a为电解池的阳极，A错误；FeCb和H2s反应生成FeCk、

2+

S、HCL溶液M中含有大量的Fe\C「、H,B正确；电极b上NO］得电子生成N2,电极反应式为2NO；

+

+l0c-4-12H=N2t+6H2O,C错误；随着电解进行，阴极不断消耗H卡,阴极区pH增大，D错误。

8.(2023•泰州中学)Al-Tc电池是一种二次电池，电解质为A1CL,与有机离子液体(EMI*),该电池放电时

在正极生成AlTeCl,放电过程工作原理如图所示。下列说法不王确的是(D)

A.充电时，b电极应与外接电源正极相连

B.放电时，图中X表示C1

C.充电时，a电极的质量将漕加

D.放电时，a、b两电极消检单质的物质的量之比为3：2

【解析】放电时，a电极反应式为Al+7A1CU-3e-=4AI2C17,a电极为负极，b电极反应式为A1C1；

+Te4-2e=AlTeCl+3Cl\b电极为正极，充电时，b电极应与外接电源正极相连，A正确；放电时，正

极反应式为AlCl[+Te+2e-=AlTeQ+3C「，图中X表示C「，B正确；充电时，a电极为阴极，反应为

4AbC/+3e-—A1+7A1CLT，a电极质量将增加，C正确；放电时，a电极消耗Al,b电极消耗Tc,由得

失电子守恒知，a、b两电极消耗单质的物质的量之比为2：3,D错误。

9.全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图所示方法保护埋在弱碱性上填中的钢质管

道，使其免受腐蚀。下列关于该方法的说法不正确的是(D)

金屐棒x

A.钢质管道易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池

B.这种方法称为牺牲阳极法

C.钢管上的电极反应式：O?+2H2O+4e=40H-

D.也可用外接直流电源保护钢管，直流电源负极连接金属棒X

【解析】钢铁在潮湿的空,(中能形成原电池，因而易发生电化学腐蚀，金属铁作负极，易被腐蚀，A

正确；原电池的负极被腐蚀、止极被保护的方法称为牺牲阳极法，B正确；由于发生吸氧腐蚀，故止极上

氧气放电，电极反应式为02+2比0+4«一=