2027年高考化学一轮总复习 第33讲 电解原理及应用 专项练习（含解析）

这是一份2027年高考化学一轮总复习 第33讲 电解原理及应用 专项练习（含解析），共7页。试卷主要包含了02×1023，5 ml O2,即产生11等内容，欢迎下载使用。
1.(2025·南通模拟)下列关于电化学原理及应用的说法正确的是( )
A.电解精炼铜时,阴、阳极质量变化相等
B.铁质钥匙上镀锌时,钥匙连接外接电源的正极
C.保护钢闸门时,可以将钢闸门与铜块焊接
D.海水中的铁闸发生电化学腐蚀时的正极反应为O2+4e-+2H2O4OH-
2.(2025·苏州三模)利用如图装置进行“铁件镀铜”实验,观察到阴极表面产生无色气体,一段时间后,气体减少,表面有红色固体,经检验,电解液中有Fe2+。下列分析或说法不正确的是( )
A.阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e-H2↑
B.Cu覆盖在Fe电极表面,导致气体减少
C.电镀完成后,阳极减少的质量等于阴极增加的质量
D.向电解后的溶液中滴加KSCN溶液,不会变成血红色
3.(2025·徐州期中)利用电解法可使Fe2(SO4)3转化成FeSO4,加入甲醇能提高FeSO4产率,装置如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A.电解时Fe3+在阴极放电
B.可用酸性KMnO4溶液检验有Fe2+生成
C.反应中每生成1 ml HCHO,转移电子数约为1.204×1024
D.生成的HCHO具有还原性,能防止Fe2+被氧化
4.(2025·连云港期中)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H2
C.反应中每生成1 ml ,转移电子数约为6×6.02×1023
D.电解的总反应方程式:+2H2O+O2
5.(2025·宿迁模拟)己二腈[NC(CH2)4CN]是尼龙-66的原料。可用电解丙烯腈(CH2CH—CN)的方法合成己二腈,装置如图。已知:阳/阴极反应物的还原/氧化性越强,电解所需电压越小,消耗的电能越少。下列说法正确的是( )
A.在阳极获得己二腈
B.电解过程中,H+通过质子交换膜向阳极区移动
C.制得1 ml己二腈的同时,理论上会产生11.2 L O2
D.若要降低电解丙烯腈的能耗,可向阳极室中加入强还原剂
6.(2025·南京期中)回收利用工业废气中的CO2和SO2,实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A.m极为电源正极
B.电解过程中,双极膜中产生的H+移向右侧,产生的OH-移向左侧
C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D.装置b中,每当有标准状况下22.4 L CO2参与反应时,CO2得电子数为2NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
7.(5分)(2025·南通模拟)可用电解法将废水中较高浓度的铬酸钾溶液制成重铬酸钾,其工作原理如图所示:
该制备过程总反应的化学方程式为 。
电解一段时间后,阳极区溶液中K+的物质的量由a ml变成b ml,则生成的重铬酸钾的物质的量为 ml。
8.(16分)(2025·泰州模拟)铁元素的纳米材料因具备良好的电学特性和磁学特性,而引起了广泛的研究。纳米零价铁可用于去除水体中的六价铬[Cr(VI)]与硝酸盐等污染物。
(1)①用FeCl2溶液与NaBH4溶液反应制备纳米零价铁的化学方程式:FeCl2+2NaBH4+6H2OFe+2B(OH)3+2NaCl+7H2↑。当生成1 ml Fe时,反应中转移电子的物质的量为 。
②纳米Fe和Fe3O4均可用于降解含Cr2O72-的废水。实验证明Fe3O4辅助纳米铁去除Cr2O72-效果更佳,结合下图,分析其原因是 。
(2)电解法除Cr(Ⅵ)的一种装置如图所示。利用阳极生成的Fe2+,还原Cr(Ⅵ)生成Cr3+,最终转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去。随着电解的进行,阳极表面形成FeO·Fe2O3的钝化膜,电解效率降低。将电源正负极反接一段时间,钝化膜消失。钝化膜消失的原因为 。
(3)利用高炉炼铁尾气制取有机物的过程如图。
相同条件下,恒定通过电解池的电量,电解得到的部分还原产物的法拉第效率FE(%)随电解电压的变化如图所示:FE(X)=QX(生成还原产物X所需要的电量)Q总(电解过程中通过的总电量)×100%,选择性S(X)=n(生成X消耗的CO2)n(发生反应的CO2)×100%。
“电解”在质子交换膜电解池中进行,生成HCOOH的电极反应式为 ;
当电解电压为U1时,生成C2H5OH和HCOOH的选择性之比为 。
参考答案
1.D 解析:电解精炼铜时,阳极含有其他金属,所以阴、阳极质量变化不相等,A错误;铁质钥匙上镀锌时,钥匙连接外接电源的负极,锌接正极失去电子,Zn2+在铁质钥匙上得电子,B错误;钢闸门上焊接铜块,构成的原电池铁作负极加速了铁闸的腐蚀,C错误;海水中的铁闸发生电化学腐蚀时,为吸氧腐蚀,所以正极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,D正确。
2.C 解析:由题干图示信息可知,Cu作阳极,电极反应为Cu-2e-Cu2+,Fe作阴极,电极反应为Cu2++2e-Cu,2H++2e-H2↑,经检验,电解液中有Fe2+,说明阴极上有Cu析出,可与Fe形成局部原电池反应,正极反应为2H++2e-H2↑,负极反应为Fe-2e-Fe2+,则Cu覆盖Fe表面越多,该电池反应越弱。由分析可知,阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e-H2↑,A正确;由题干信息可知,一段时间后,气体减少,表面有红色固体,即Cu覆盖在Fe电极表面,导致气体减少,B正确;阳极电极反应为Cu-2e-Cu2+,阴极电极反应为Cu2++2e-Cu,2H++2e-H2↑,根据转移电子守恒可知,电镀完成后,阳极减少的质量大于阴极增加的质量,C错误;由题干信息可知,电解液中有Fe2+,故向电解后的溶液中滴加KSCN溶液,不会变成血红色,D正确。
3.B 解析:根据电解装置示意图可知:CH3OH失电子变成HCHO,因此生成HCHO这一极为电解池的阳极,电极反应式为CH3OH-2e-HCHO+2H+。Fe3+得电子变成Fe2+,因此生成Fe2+这一极为电解池的阴极,电极反应式为Fe3++e-Fe2+。电解时Fe3+得电子变成Fe2+,因此Fe3+在阴极放电,A正确;电解液中有甲醇,甲醇也会使酸性KMnO4溶液褪色,因此不能用酸性KMnO4溶液检验有Fe2+生成,B错误;生成HCHO这一极的电极反应式为CH3OH-2e-HCHO+2H+,根据电极反应式可知每生成1 ml HCHO,转移电子数约为1.204×1024,C正确;Fe2+易被氧化,生成的HCHO具有还原性,能防止Fe2+被氧化,D正确。
4.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,与电源的负极相连,A错误;电极B为阳极,H2O在阳极失去电子生成O2,B错误;由电极A的电极反应式可知,每生成1 ml ,转移电子数约为6×6.02×1023,C正确;电极B的电极反应式:2H2O-4e-O2↑+4H+,则电解的总反应方程式:
2+6H2O2+3O2,D错误。
5.D 解析:用电解丙烯腈(CH2CH—CN)的方法合成己二腈
[NC(CH2)4CN]过程中,C元素化合价降低,发生还原反应,则丙烯腈在阴极(左侧电极)发生反应:2CH2CH—CN+2H++2e-NC(CH2)4CN,右侧电极为阳极,水失去电子发生氧化反应:2H2O-4e-4H++O2↑。由分析可知,丙烯腈在阴极发生还原反应生成己二腈,A错误;H+带正电荷,在电解过程中,H+通过质子交换膜向阴极区移动,B错误;由电极反应式可知,制得1 ml己二腈时,转移2 ml e-,生成0.5 ml O2,即产生11.2 L O2(标准状况下),题中未指明标准状况下,C错误;根据题中所给已知信息“阳/阴极反应物的还原/氧化性越强,电解所需电压越小,消耗的电能越少”,阳极室反应物具有还原性,发生氧化反应,则要降低电解丙烯腈的能耗,可向阳极室中加入强还原剂,D正确。
6.C 解析:根据图知,含CO2和SO2的废气通入NaHCO3溶液中,得到NaHCO3与Na2SO3的混合溶液和CO2,发生的反应为2NaHCO3+SO2Na2SO3+2CO2+H2O,电解池中,左侧电极上SO32-失电子生成SO42-,为阳极,电解质溶液呈碱性,阳极的电极反应式为SO32--2e-+2OH-SO42-+H2O;通入CO2的电极为阴极,阴极的电极反应式为CO2+2e-+2H+HCOOH。根据分析可知,电解池中,左侧电极上SO32-失电子生成SO42-,为阳极,则m极为电源正极,A正确;电解池中阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,双极膜中产生的H+移向右侧,产生的OH-移向左侧,B正确;NaHCO3溶液能和SO2反应但不能和CO2反应,所以NaHCO3溶液不能吸收CO2,C错误;阴极反应式为CO2+2e-+2H+HCOOH,每当有标准状况下22.4 L CO2参与反应时,即有1 ml CO2参与反应,则CO2得电子数为2NA,D正确。
7.4K2CrO4+4H2O2K2Cr2O7+2H2↑+O2↑+4KOH a-b2
解析:由图可知,惰性电极是电解池的阳极,水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,放电生成的氢离子使溶液中的铬酸根离子转化为重铬酸根离子,不锈钢电极为阴极,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,阳极区的钾离子通过钾离子交换膜进入阴极区得到KOH,则总反应的化学方程式为4K2CrO4+4H2O2K2Cr2O7+2H2↑+O2↑+4KOH,由方程式可知,电解一段时间后,阳极区溶液中K+的物质的量由a ml变成b ml时,生成的重铬酸钾的物质的量为a-b2 ml。
8.(1)①8 ml ②Fe3O4有磁性,吸引纳米铁,使其分散附着在Fe3O4表面,增大表面积;纳米铁能将含Fe3+物质还原为Fe2+,Fe2+浓度增大,降解速率加快
(2)电极交换后,阴极产生氢气,使钝化膜还原
(3)CO2+2H++2e-HCOOH 1∶3
解析:(1)①根据反应:FeCl2+2NaBH4+6H2OFe+2B(OH)3+2NaCl+7H2↑可知,2 ml NaBH4生成4 ml H2,失8 ml e-,6 ml H2O生成3 ml H2,得6 ml e-,1 ml FeCl2生成Fe,铁得2 ml e-,共得8 ml e-,所以当生成1 ml Fe时,反应中转移电子的物质的量为8 ml。②Fe3O4辅助纳米铁去除Cr2O72-效果更佳,由图可知,因为Fe3O4有磁性,吸引纳米铁,使其分散附着在Fe3O4表面,增大表面积;纳米铁能将含Fe3+物质还原为Fe2+,Fe2+浓度增大,降解速率加快。(2)随着电解的进行,阳极表面形成FeO·Fe2O3的钝化膜,电解效率降低。将电源正负极反接一段时间,钝化膜消失。钝化膜消失的原因为电极交换后,阴极产生氢气,使钝化膜还原。(3)“电解”在质子交换膜电解池中进行,酸性条件下二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲酸,生成HCOOH的电极反应式为CO2+2H++2e-HCOOH;2CO2+12e-+12H+CH3CH2OH+3H2O、CO2+2H++2e-HCOOH,当电解电压为U1时,生成C2H5OH和HCOOH的法拉第效率相同,则12n(CH3CH2OH)=
2n(HCOOH),结合碳守恒,生成C2H5OH和HCOOH的选择性之比为2n(CH3CH2OH)n(发生反应的CO2):n(HCOOH)n(发生反应的CO2)=(2×1)∶(1×6)=1∶3。