高考化学一轮复习讲义 大单元四　第九章　热点强化9　电解原理的创新应用

热点强化9电解原理的创新应用1.电解原理常见的考查点电解原理及应用是高考高频考点，该类试题往往与生产、生活及新科技等方面相联系，以装置图或流程图为载体呈现，题材广、信息新，题目具有一定的难度。主要考查阴、阳极的判断、电极反应式及电解反应方程式的书写、溶液离子浓度变化及有关计算等。2.“5点”突破电解综合应用题(1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(注意离子交换膜会限制某些离子的移动方向)(3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。(4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH-，碱性介质不出现H+；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物一定为金属阳离子。(5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。一、电解原理制备无机物的创新1.(2025·湖南，9)一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是()A.电解过程中，K+向左室迁移B.电解过程中，左室中NOC.用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色D.NO3-完全转化为NH3的电解总反应：NO3-+8Cl-+6H2ONH3答案B解析电解池中，阳离子向阴极移动，则K+向左室迁移，A正确；电解过程中，NO2-先生成，再消耗，是中间产物，其浓度增大还是减小，取决于其生成速率与消耗速率的相对大小，无法得出其浓度持续下降的结论，B错误；b处生成氯气，与水反应生成盐酸和次氯酸，能使蓝色石蕊试纸变红，次氯酸能使变红的试纸褪色，故能看到试纸先变红后褪色，C正确；左侧阴极总反应是NO3-+8e-+6H2O=NH3+9OH-，右侧阳极总反应是2Cl--2e-=Cl2.(2024·山东，13)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是()A.电极a连接电源负极B.加入Y的目的是补充NaBrC.电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2答案B解析电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成BrO3-，电极b为阳极，电极反应为Br--6e-+3H2O=BrO3-+6H+，则电极a为阴极，电极反应为2H2O+2e-=H2+2OH-，电解总反应式为Br-+3H2OBrO3-+3H2，A、C项正确；催化循环阶段发生反应：2BrO3-2Br-+3O2，即Z为O2，电解过程中消耗H2O和Br-，故加入Y的目的是补充H3.电解法制备Cu2O的装置如图所示，已知生成Cu2O的反应为Cu2Cl2+2OH-=Cu2O+H2O+2Cl-，下列说法错误的是()A.铂电极连接电源的负极B.离子交换膜为阴离子交换膜C.铜电极反应为2Cu-2e-+2Cl-=Cu2Cl2D.制备7.2gCu2O，阴极区溶液质量减少0.1g答案D解析由题意可知，铜电极为电解池的阳极，在氯离子作用下，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成Cu2Cl2，电极反应式为2Cu-2e-+2Cl-=Cu2Cl2，铂电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，生成的氢氧根离子通过阴离子交换膜进入阳极区，A、B、C正确；结合得失电子守恒可知，得到7.2g氧化亚铜时，阴极区溶液减少的质量为2×7.2g144g·mol-1×18g·mol-1=1.8二、电有机合成(溯源教材人教选择性必修1P109)4.(2025·连云港上学期期中)利用电解可以将气态苯()转化为环己烷()，其电解装置如图所示。下列有关说法正确的是()A.电解时，电极A与电源的正极相连B.电解时，电极B上产生的气体为H2C.反应中每生成1mol，转移电子数为6×6.02×1023D.电解的总反应方程式：+2H2O+O2答案C解析由图可知，在电极A发生还原反应生成，电极反应式为+6H++6e-=，电极A为阴极，电极B为阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+，以此解答。A项，电解时，电极A为阴极，与电源的负极相连，错误；B项，由分析可知，电解时，电极B为阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，错误；C项，电极A的电极反应式为+6H++6e-=，每生成1mol，转移电子数为6×6.02×1023，正确；电解的总反应方程式：2+6H2O2+3O2，错误。5.(2025·南通模拟)一种以NaOH为介质电催化还原CO2的工作原理如图所示。下列说法正确的是()A.电解池工作时，OH-由右室通过隔膜向左室移动B.M电极为电解池的阳极C.N电极上发生的反应：CH3(CH2)7NH2+4e-+4OH-=CH3(CH2)6CN+4H2OD.电路中通过2mole-时，理论上有1molCO2被还原答案D解析M极CO2发生还原反应生成HCOO-，M电极为阴极，N电极为阳极，则电解池工作时，OH-由左室通过隔膜向右室移动，A、B错误；N电极为阳极，阳极反应式为CH3(CH2)7NH2-4e-+4OH-=CH3(CH2)6CN+4H2O，C错误；阴极反应式为CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-，则电路中通过2mole-时，理论上有1molCO2被还原，D正确。三、应用电解原理进行废物的再利用及污染治理6.工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染，模拟工艺如图所示，写出电解时铁电极发生的电极反应：。随后，铁电极附近有无色气体产生，写出有关反应的离子方程式：。

答案Fe-2e-=Fe2+2NO2-+8H++6Fe2+=N2+6Fe3++4H解析根据电解原理，阳离子向阴极移动，由装置图可知，A为电源的正极，B为电源的负极，铁作阳极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；NO2-在酸性条件下具有强氧化性，能将Fe2+氧化，本身被还原成N2，反应的离子方程式为2NO2-+8H++6Fe2+=N2+6Fe3+7.(2025·兴化中学、高邮中学、泗洪中学调研)间接电化学法处理NO的工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.电极b与电源的正极相连B.电极a的电极反应式：2HSO3-+2e-=S2OC.电解一段时间后，b极区Na2SO4溶液的浓度增大D.每处理标准状况下11.2LNO，理论上有1molH+通过质子交换膜答案B解析HSO3-在电极a上转化为S2O42-，过程中S的化合价降低，得到电子发生还原反应，则电极a为阴极，电极反应为2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O；H2O在电极b上被转化为O2，发生氧化反应，电极反应：2H2O-4e-=O2+4H+，电极b为阳极，则A正确、B错误；H2O在电极b上被转化为O2，发生电极反应：2H2O-4e-=O2+4H+，氢离子经过质子交换膜移向阴极，即电解一段时间后，b极区水减少，则Na2SO4溶液的浓度增大，C正确；吸收塔中通入NO和S2O42-反应，生成N2和HSO3-，反应的离子方程式为2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-，每处理标准状况下11.2LNO，即0.5molNO，消耗0.5molS2O42-，电极a电极反应为2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O8.(2025·河北，10)科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCoO2(x<1)再锂化的电化学装置，其示意图如下：已知：参比电极的作用是确定LixCoO2再锂化为LiCoO2的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是()A.LixCoO2电极上发生的反应：LixCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2B.产生标准状况下5.6LO2时，理论上可转化11-xmol的LixC.再锂化过程中，SO42-向LixCoOD.电解过程中，阳极附近溶液pH升高答案B解析LixCoO2转化为LiCoO2，Co的化合价降低，LixCoO2电极作阴极，电极反应式为LixCoO2+(1-x)Li++(1-x)e-=LiCoO2；H2O中O失电子，化合价升高，Pt电极作阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+。由电极反应式可知，每产生标准状况下5.6L(0.25mol)O2时转移1mol电子，根据得失电子守恒，理论上转化的LixCoO2的物质的量为11-xmol，B正确；SO42-为阴离子，向阳极(即Pt电极)迁移，C错误；由阳极的电极反应式知，电解过程中阳极有H+生成，且消耗H2O，故阳极附近溶液9.羟基自由基(·OH)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(·OH)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H2O解离为H+和OH-。下列说法错误的是()A.M极为阴极，电极反应式：O2+2e-+2H+=2·OHB.双极膜中H2O解离出的OH-透过膜a向N极移动C.每处理6.0g甲醛，理论上有0.4molH+透过膜bD.通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6∶7答案C解析M电极通入O2，发生反应生成·OH，电极反应式为O2+2e-+2H+=2·OH，M作阴极，A正确；N为阳极，电解时阴离子向阳极移动，所以OH-透过膜a向N极移动，B正确；1mol甲醛生成1molCO2转移4mol电子，1mol苯酚生成6molCO2转移28mol电子，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6∶7，D正确。10.科学家采用电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质)，有价值的蛋白质回收率达到98%，工作原理如图所示：下列说法错误的是()A.膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜B.膜1、膜2孔径不大于半透膜孔径C.a极的电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2D.每转移2mol电子，理论上乳清质量减少58.5g答案D解析a极区的稀氢氧化钠溶液变为浓氢氧化钠溶液，说明a