新高考2024版高考化学一轮复习微专题小练习专练33电解池原理及应用

这是一份新高考2024版高考化学一轮复习微专题小练习专练33电解池原理及应用，共5页。试卷主要包含了[情境创新]双极膜等内容，欢迎下载使用。
A．阴极发生的反应为Mg－2e－===Mg2＋
B. 阴极上Al被氧化
C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥
D．阳极和阴极的质量变化相等
2.[2022·全国乙卷]Li­O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li­O2电池（如图所示）。光照时，光催化电极产生电子（e－）和空穴（h＋），驱动阴极反应（Li＋＋e－===Li）和阳极反应（Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2）对电池进行充电。下列叙述错误的是 （ ）
A．充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
3.[2023·全国甲卷]用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应可提高多碳产物（乙烯、乙醇等）的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A．析氢反应发生在IrOx­Ti电极上
B．Cl－从Cu电极迁移到IrOx­Ti电极
C.阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
D．每转移1 ml电子，阳极生成11.2 L气体（标准状况）
4.[2022·辽宁卷]如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取10.00 mL待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是（ ）
A．左侧电极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去
C．若c中收集气体11.20 mL，则样品中乙酸浓度为0.1 ml·L－1
D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果
5.[素材创新]O3是一种常见的绿色氧化剂，可由臭氧发生器电解稀硫酸制得，原理如图。下列说法错误的是（ ）
A．电极a为阴极
B．a极的电极反应式为
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．电解一段时间后b极周围溶液的pH下降
D．标准状况下，当有5.6 L O2反应时，收集到O2和O3混合气体4.48 L， O3的体积分数为80%
6.[情境创新]双极膜（BPM）是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－，作为H＋和OH－离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、NaOH和HCl，其工作原理如图所示，M、N为离子交换膜。下列说法不正确的是（ ）
A．相同条件下，不考虑气体溶解，阴极得到气体体积是阳极两倍
B．电解过程中Na＋向左迁移，N为阴离子交换膜
C．若去掉双极膜（BPM），阳极室会有Cl2生成
D．电解结束后，阴极附近溶液酸性明显增强
7.[2023·辽宁卷]某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2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2 ml e－生成4 g H2
C．电解后海水pH下降
D．阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
8.[2022·湖北卷]含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P（CN）2]，过程如图所示（Me为甲基）。下列说法正确的是（ ）
A.生成1 ml Li[P（CN）2]，理论上外电路需要转移2 ml电子
B．阴极上的电极反应为：
P4＋8CN－－4e－===4[P（CN）2]－
C．在电解过程中CN－向铂电极移动
D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH
9.[2023·山西平遥高三测试]电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液制氢气的装置如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．为增强导电性，可用金属铜作阳极
B．电解过程中阴、阳极产生的气体的物质的量之比为3∶1
C．阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．阳极的电极反应式为CO（NH2）2－6e－＋8OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋N2↑＋6H2O
10.[2023·四川威远中学月考]高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍（Ni）、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠（Na2FeO4）的装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．铁是阳极，电极反应为
Fe－2e－＋2OH－===Fe（OH）2↓
B．电解一段时间后，镍电极附近溶液的pH减小
C．每制得1 ml Na2FeO4，理论上可以产生67.2 L气体
D．若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4))
专练33 电解池原理及应用
1．C 阴极得电子，发生还原反应，被还原，A项、B项错误；由金属活动性顺序可知，Mg、Al在阳极失电子，离子进入电解液，Cu金属活动性弱，则阳极泥主要含Si、Cu，C项正确；阴极Al3＋得电子生成Al单质，阳极上Mg、Al均失电子变成离子进入电解液中，故阳极和阴极的质量变化不相等，D项错误。
2．C 根据题给电池装置图并结合阴、阳极电极反应可知，充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2，A项正确；由题干中光照时阴、阳极反应可知，充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B项正确；放电时题给装置为原电池，阳离子（Li＋）向正极迁移，C项错误；根据题给装置图可知，放电时正极上O2得电子并与Li＋结合生成Li2O2，即O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D项正确。
3．C 由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx­Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A错误；铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O，C正确；电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室，B错误；水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，每转移1 ml电子，生成0.25 ml O2，在标况下体积为5.6 L，故D错误；答案选C。
4．A 根据题意结合图示知，通过测量b容器中溶液变红色时c管内收集的气体的体积，结合各电极上转移的电子数相等可计算乙酸溶液的浓度，则右侧Pt电极为阴极，CH3COOH放电，左侧Pt电极为阳极，H2O放电。具体分析如下：
由以上分析知，A项正确；实验结束时，b中CH3COOH被完全消耗生成CH3COO－，CH3COO－水解使溶液显碱性，故溶液为红色，B项错误；未指明气体所处的状况，不能根据体积计算其物质的量，C项错误；盐桥起传递离子使溶液呈电中性的作用，铜导线不能传递离子，D项错误。
5．D 电极b上生成O2和O3，则电极b上发生失电子的氧化反应，则电极b为阳极，电极a为阴极，A项正确；电极a的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B项正确；电极b上H2O失去电子，发生氧化反应生成O2、O3和H＋，故电解一段时间后b极周围溶液的pH下降，C项正确；标准状况下，当有5.6 L氧气参加反应时，转移电子1 ml，设收集到氧气x ml，臭氧y ml，则有x＋y＝0.2，4x＋6y＝1，解得x＝y＝0.1，故O3的体积分数为50%，D项错误。
6．D 阴极得到的气体为氢气，阳极得到的气体为氧气，根据电解水的原理知，阴极得到气体体积是阳极两倍，A项正确；电解过程中Na＋向阴极移动，即向左迁移，Cl－向右迁移，故N为阴离子交换膜，B项正确；若去掉双极膜（BPM），阳极上会发生2Cl－－2e－===Cl2↑，阳极室会有Cl2生成，C项正确；阴极上氢离子放电，故附近溶液酸性不会明显增强，D项错误。
7．D 由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，a为电源正极，右侧电极为阴极，b为电源负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。
由分析可知，a为正极，b为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H＋＋2e－===H2↑，则理论上转移2 ml e－生成2 g H2，B错误；由图可知，该装置的总反应为电解海水，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；由图可知，阳极上的电极反应为：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正确；故选D。
8．D 石墨电极物质转化为：P4→Li[P（CN）2]，磷元素化合价升高，发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为：P4＋8CN－－4e－===4[P（CN）2]－，则生成1 ml Li[P（CN）2]，理论上外电路需要转移1 ml电子，右侧电极为阴极，A、B错误；电解池工作过程中阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，CN－应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；由图示物质转化关系可知，HCN在阴极放电，产生CN－和H2，而HCN中的H来自LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D正确。
9．A 如用金属铜作电解池的阳极，则电极本身会发生氧化反应，不能达到电解尿素的目的，故A错误；根据得失电子守恒，电解过程中阴极产生的H2和阳极产生的N2的物质的量之比为3∶1，故B正确；阴极发生还原反应生成氢气，故C正确；阳极发生氧化反应得到N2，故D正确。
10．D 铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋4H2O，故A错误；镍作阴极，镍电极上水中氢离子放电生成氢气，氢氧根离子浓度增大，所以溶液的pH增大，故B错误；不能确定温度和压强，生成气体体积无法确定，故C错误；若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后由于浓度差左侧溶液中会含有FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，故D正确。