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课时跟踪检测(二十五) 电解原理及应用(基础课)
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这是一份课时跟踪检测(二十五) 电解原理及应用(基础课)，共10页。试卷主要包含了6 L等内容，欢迎下载使用。
1.下列关于如图电解池工作时的相关叙述正确的是( )
A．Fe电极作阳极，发生氧化反应
B．Cl－向石墨极作定向移动
C．石墨电极反应：Fe3＋＋3e－===Fe
D．电解池发生总反应：2Cl－＋2Fe3＋ eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5( )) Cl2↑＋2Fe2＋
解析：选A A项，电子流出的一极是电源的负极，故Fe连接电源的正极，为阳极，发生氧化反应，正确；B项，电解质溶液中，阴离子向阳极移动，Fe为阳极，Cl－向Fe极作定向移动，错误；C项，石墨电极是电解池的阴极，发生还原反应，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，错误；D项，Fe为阳极，是活性电极，Fe被氧化生成Fe2＋，石墨是电解池的阴极，Fe3＋发生还原反应生成Fe2＋，故电解池发生的总反应：Fe＋2Fe3＋ eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5( )) 3Fe2＋，错误。
2．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是( )
解析：选B 电子从电源的负极流出，故a是阴极，d是正极，溶液中的阳离子Q移向阴极a。
3．我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
解析：选C 锌环与电源的正极相连，为阳极，发生氧化反应，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。
4．如图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理工业废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量，需向废氨水中加入适量硝酸调节溶液的pH约为5。下列说法正确的是( )
A．阴极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
B．阳极的电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2
C．处理废氨水的过程中所发生的反应为
3H2O2＋2NH3·H2O===8H2O＋N2↑
D．工作过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大
解析：选C 根据题给装置图可知，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极的电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2，故A、B项错误。根据题图可知，H2O2可将NH3·H2O氧化为N2，C项正确。根据电极反应式可知，工作过程中阳极上生成氢离子，所以阳极附近溶液的pH逐渐减小，D项错误。
5．科学家采用碳基电极材料设计了一种制取氯气的新工艺方案，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.反应过程中需要不断补充Fe2＋
B．阳极反应式是2HCl－2e－===Cl2↑＋2H＋
C．电路中转移1 ml电子，消耗标况下氧气5.6 L
D．电解总反应可看作是4HCl(g)＋O2(g) eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5()) 2Cl2(g)＋2H2O(g)
解析：选A HCl在阳极失电子，发生氧化反应，生成Cl2和H＋，Fe3＋在阴极得电子，还原成Fe2＋，Fe2＋、H＋、O2反应生成Fe3＋和H2O，Fe2＋、Fe3＋在阴极循环，A错误；HCl在阳极失电子生成Cl2和H＋，电极反应式为2HCl－2e－===Cl2↑＋2H＋，B正确；根据电子得失守恒有O2～4e－，电路中转移1 ml电子，消耗0.25 ml氧气，标准状况下体积为5.6 L，C正确；由图可知，反应物为HCl(g)和O2(g)，生成物为H2O(g)和Cl2(g)，故电解总反应可看作是4HCl(g)＋O2(g) eq \(=====,\s\up7(电解)) 2Cl2(g)＋2H2O(g)，D正确。
6．我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2＋H2O===3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列说法中错误的是( )
A．a为阳极，CO(NH2)2发生氧化反应
B．b电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．每转移6 ml电子，a电极产生1 ml N2
D．电解一段时间，a极区溶液pH升高
解析：选D 电解池工作时，CO(NH2)2失去电子，a为阳极，发生氧化反应，A正确；阴极水得电子生成H2，则阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；阳极的电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋H2O===CO2↑＋N2↑＋6H＋，若电路中通过6 ml电子，阳极产生N2的物质的量为n(N2)＝6 ml× eq \f(1,6) ＝1 ml，C正确；a极反应式为CO(NH2)2－6e－＋H2O===CO2↑＋N2↑＋6H＋，则a极区溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH降低，D错误。
7．用电解法制取KIO3的方法是以石墨和铁为电极电解KI溶液，电解反应方程式为KI＋3H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) KIO3＋3H2↑。下列说法中正确的是( )
A．电解时石墨作阴极
B．电解时阳极上产生H2
C．电解过程中阴极溶液pH升高
D．阴极电极反应式：I－－6e－＋3H2O===IO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋6H＋
解析：选C 电解时，铁作阴极，石墨作阳极，若铁作阳极，则铁放电，A错误；阳极发生氧化反应，I－失电子被氧化，电极反应式为I－－6e－＋3H2O===IO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋6H＋，B、D两项错误；阴极上水放电，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，溶液的pH升高，C项正确。
8.现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 ml·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图。下列说法正确的是( )
A．电解开始时阴极有H2放出
B．电解开始时阳极上发生：Cu2＋＋2e－===Cu
C．当电路中通过电子的量超过0.1 ml时，此时阴极放电的离子发生了变化
D．整个电解过程中，SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 不参与电极反应
解析：选D 依据放电顺序，阴极先放电的是Cu2＋，故阴极开始析出的是Cu，阳极先放电的是Cl－，故阳极开始产生的是Cl2，故A、B错误；由阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu2＋)＝0.1 ml，当电路中通过电子的量达到0.2 ml时，此时Cu2＋消耗完毕，阴极放电离子变为H＋，故C错误；阳极先是Cl－放电，当Cl－消耗完毕，此时H2O电离产生的OH－开始在阳极放电，SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 不参与电极反应，故D正确。
9．(2021·广州模拟)我国科学家设计了一种太阳能驱动从海水中提取金属锂的装置，示意图如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是( )
A．铜箔上的电势比催化电极上的高
B．海水的pH变大
C．若转移1 ml电子，理论上铜箔增重7 g
D．固体陶瓷膜可用质子交换膜代替
解析：选C 根据海水提取金属锂的装置图知，催化电极上放出气体，为氯离子放电生成氯气，因此催化电极为阳极，则铜箔为阴极，铜箔上的电势比催化电极上的低，故A错误；海水中的锂离子和氯离子放电，海水的pH基本不变，故B错误；根据转移电子数相等，若导线中转移1 ml电子，则铜箔上产生1 ml Li，质量为7 g，故C正确；因为催化电极为阳极，放出氯气，铜箔为阴极，形成金属锂，所以固体陶瓷膜为阳离子交换膜，不能用质子交换膜代替，故D错误。
10．(2021·三明模拟)氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图所示。通过控制开关连接K1和K2，可交替得到H2和O2。下列有关说法错误的是( )
A．制H2时，开关应连接K1，产生H2的电极反应式是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．当开关连接K2时，电极3的反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O
C．当开关连接K2时，电极2作阳极，得到O2
D．电极3的作用是分别作阳极材料和阴极材料，利用NiO(OH)和Ni(OH)2的相互转化提供电子转移
解析：选B 开关连接K1，电极1为阴极，水得电子生成氢气，产生H2的电极反应式是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正确；当开关连接K2时，电极3为阴极，发生还原反应，反应式为NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，故B错误；当开关连接K2时，电极2连接电源正极，电极2作阳极，发生氧化反应得到O2，故C正确；当开关连接K1时，电极3为阳极；开关连接K2时，电极3为阴极；电极3的作用是分别作阳极材料和阴极材料，利用NiO(OH)和Ni(OH)2的相互转化提供电子转移，故D正确。
11．(1)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3、＋4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 、NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) (二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，其原理如图所示：
①Ce4＋从电解槽的________(填字母代号)口流出。
②写出阴极的电极反应式：_________________________________________________。
(2)如图所示的电解装置，可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为________________；若通入的NO体积为4.48 L(标准状况下)，则另外一个电极通入的SO2的质量至少为________ g。
(3)一种利用H2S电催化制氢并最终制得硫酸的装置如图所示：
①b接电源的________(填“正”或“负”)极，阳极的电极反应式为_______________。
②写出一个SO2经一步反应转化为H2SO4的化学方程式：___________________________
_______________________________________________________。
解析：(1)①生成Ce4＋，则Ce3＋－e－===Ce4＋，Ce4＋在阳极生成，从a口流出；②NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 转化为无毒物质，则NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 在阴极得电子，转化为N2，结合电子得失守恒、电荷守恒可得阴极电极反应为2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O。(2)根据电解装置，NO和SO2转化为硫酸铵，说明NO转化成NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ，即NO在阴极上发生：NO＋6H＋＋5e－===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2O；阳极反应式为SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，根据得失电子守恒，有关系式2NO～10e－～5SO2，求出SO2的质量为 eq \f(4.48×5×64,2×22.4) ＝32 g。(3)a电极硫化氢转化为二氧化硫，硫元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极，①b接电源的负极，阳极的电极反应式为H2S＋2H2O－6e－===SO2＋6H＋。②SO2经一步反应转化为H2SO4的化学方程式：SO2＋H2O2===H2SO4。
答案：(1)①a ②2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O
(2)NO＋6H＋＋5e－===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2O 32
(3)①负 H2S＋2H2O－6e－===SO2＋6H＋
②SO2＋H2O2===H2SO4
12．(1)氢碘酸也可以用“电解法”制备，装置如图所示。其中双极膜(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－；A、B为离子交换膜。
①B膜最佳应选择________。
②阳极的电极反应式是____________________________________________________。
③少量的I－因浓度差通过BPM膜，若撤去A膜，其缺点是_______________________
_____________________________________________________。
(2)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH，使处理含苯酚(C6H5OH)废水更加高效，装置如下图所示。已知a极主要发生的反应是O2生成H2O2，然后在电解液中产生·OH并迅速与苯酚反应。
①b极连接电源的________极(填“正”或“负”)。
②a极的电极反应式为______________________________________________________。
③除电极反应外，电解液中主要发生的反应方程式有___________________________。
解析：(1)①从图上看，右端的BPM膜和B膜之间产生NaOH，BPM膜提供OH－，B膜最好是Na＋交换膜；②阳极附近溶液为硫酸溶液，水电离出的氢氧根离子失电子，故阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；③A膜应为阳离子交换膜，阳极产生的H＋透过A膜和少量的I－反应得到少量的HI，若撤去A膜，I－会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板。(2)①a极主要发生的反应是O2生成H2O2，O元素化合价降低、得到电子、发生还原反应，则a电极为阴极、与电源负极相接，所以b电极为阳极、与电源正极相接；②a电极为阴极，O2得到电子生成H2O2，电解质溶液显酸性，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2；③H2O2分解产生·OH，化学方程式为H2O2===2·OH，·OH除去苯酚生成无毒的氧化物，该氧化物为CO2，反应的化学方程式为C6H6O＋28·OH===6CO2↑＋17H2O。
答案：(1)①Na＋交换膜 ②2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
③I－会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板
(2)①正 ②O2＋2e－＋2H＋===H2O2 ③C6H6O＋28·OH===6CO2↑＋17H2O
13．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示：
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为_____________________
_____________________________________________________________________________。
②a极区pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为______________________________________________________________。
用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下：
则D的化学式为________；阳极的电极反应式为__________________________；阳离子迁移方向是____________________________。
(3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3，其工作原理如图所示：
①阴极的电极反应式为___________________________________________________。
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为________________。
解析：(1)①根据题意可知，Cl－放电生成ClO2的电极为阳极，接电源的正极。根据元素守恒，有水参加反应，同时生成H＋，电极反应式为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋；②a极区为阴极区，电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区OH－浓度增大，溶液的pH增大；③根据溶液中电荷守恒的规律，图中应使用阳离子交换膜。(2)软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH小火加热至熔融，得到K2MnO4，Mn元素化合价由＋4价升为＋6价，则空气中的O2作氧化剂，化学方程式为2MnO2＋4KOH＋O2 eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( )) 2K2MnO4＋2H2O；电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，K＋通过阳离子交换膜由左侧向右侧迁移，所以D是氢氧化钾溶液，阳极上MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 失电子生成MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ，电极反应式为MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) －e－===MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 。(3)①由图示可知，NO在阴
极上得电子生成NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ，电极反应式为NO＋5e－＋6H＋===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2O；②NO在阳极上失电子生成NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋4H＋，电解总反应式为8NO＋7H2O eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5( )) 3NH4NO3＋2HNO3，故当实际参加反应的NO为8 ml时，要将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，还应通入2 ml NH3，则n(NH3)∶n(NO)＝2 ml∶8 ml＝1∶4。
答案：(1)①正极 Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②增大 ③阳
(2)2MnO2＋4KOH＋O2 eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( )) 2K2MnO4＋2H2O KOH MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) －e－===MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4))
K＋由阳离子交换膜左侧向右侧迁移 (3)①NO＋5e－＋6H＋===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2O ②1∶4
选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
1.下列关于如图电解池工作时的相关叙述正确的是( )
A．Fe电极作阳极，发生氧化反应
B．Cl－向石墨极作定向移动
C．石墨电极反应：Fe3＋＋3e－===Fe
D．电解池发生总反应：2Cl－＋2Fe3＋ eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5( )) Cl2↑＋2Fe2＋
解析：选A A项，电子流出的一极是电源的负极，故Fe连接电源的正极，为阳极，发生氧化反应，正确；B项，电解质溶液中，阴离子向阳极移动，Fe为阳极，Cl－向Fe极作定向移动，错误；C项，石墨电极是电解池的阴极，发生还原反应，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，错误；D项，Fe为阳极，是活性电极，Fe被氧化生成Fe2＋，石墨是电解池的阴极，Fe3＋发生还原反应生成Fe2＋，故电解池发生的总反应：Fe＋2Fe3＋ eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5( )) 3Fe2＋，错误。
2．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是( )
解析：选B 电子从电源的负极流出，故a是阴极，d是正极，溶液中的阳离子Q移向阴极a。
3．我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
解析：选C 锌环与电源的正极相连，为阳极，发生氧化反应，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。
4．如图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理工业废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量，需向废氨水中加入适量硝酸调节溶液的pH约为5。下列说法正确的是( )
A．阴极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
B．阳极的电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2
C．处理废氨水的过程中所发生的反应为
3H2O2＋2NH3·H2O===8H2O＋N2↑
D．工作过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大
解析：选C 根据题给装置图可知，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极的电极反应式为O2＋2H＋＋2e－===H2O2，故A、B项错误。根据题图可知，H2O2可将NH3·H2O氧化为N2，C项正确。根据电极反应式可知，工作过程中阳极上生成氢离子，所以阳极附近溶液的pH逐渐减小，D项错误。
5．科学家采用碳基电极材料设计了一种制取氯气的新工艺方案，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.反应过程中需要不断补充Fe2＋
B．阳极反应式是2HCl－2e－===Cl2↑＋2H＋
C．电路中转移1 ml电子，消耗标况下氧气5.6 L
D．电解总反应可看作是4HCl(g)＋O2(g) eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5()) 2Cl2(g)＋2H2O(g)
解析：选A HCl在阳极失电子，发生氧化反应，生成Cl2和H＋，Fe3＋在阴极得电子，还原成Fe2＋，Fe2＋、H＋、O2反应生成Fe3＋和H2O，Fe2＋、Fe3＋在阴极循环，A错误；HCl在阳极失电子生成Cl2和H＋，电极反应式为2HCl－2e－===Cl2↑＋2H＋，B正确；根据电子得失守恒有O2～4e－，电路中转移1 ml电子，消耗0.25 ml氧气，标准状况下体积为5.6 L，C正确；由图可知，反应物为HCl(g)和O2(g)，生成物为H2O(g)和Cl2(g)，故电解总反应可看作是4HCl(g)＋O2(g) eq \(=====,\s\up7(电解)) 2Cl2(g)＋2H2O(g)，D正确。
6．我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2＋H2O===3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列说法中错误的是( )
A．a为阳极，CO(NH2)2发生氧化反应
B．b电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．每转移6 ml电子，a电极产生1 ml N2
D．电解一段时间，a极区溶液pH升高
解析：选D 电解池工作时，CO(NH2)2失去电子，a为阳极，发生氧化反应，A正确；阴极水得电子生成H2，则阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；阳极的电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋H2O===CO2↑＋N2↑＋6H＋，若电路中通过6 ml电子，阳极产生N2的物质的量为n(N2)＝6 ml× eq \f(1,6) ＝1 ml，C正确；a极反应式为CO(NH2)2－6e－＋H2O===CO2↑＋N2↑＋6H＋，则a极区溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH降低，D错误。
7．用电解法制取KIO3的方法是以石墨和铁为电极电解KI溶液，电解反应方程式为KI＋3H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) KIO3＋3H2↑。下列说法中正确的是( )
A．电解时石墨作阴极
B．电解时阳极上产生H2
C．电解过程中阴极溶液pH升高
D．阴极电极反应式：I－－6e－＋3H2O===IO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋6H＋
解析：选C 电解时，铁作阴极，石墨作阳极，若铁作阳极，则铁放电，A错误；阳极发生氧化反应，I－失电子被氧化，电极反应式为I－－6e－＋3H2O===IO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋6H＋，B、D两项错误；阴极上水放电，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，溶液的pH升高，C项正确。
8.现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 ml·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图。下列说法正确的是( )
A．电解开始时阴极有H2放出
B．电解开始时阳极上发生：Cu2＋＋2e－===Cu
C．当电路中通过电子的量超过0.1 ml时，此时阴极放电的离子发生了变化
D．整个电解过程中，SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 不参与电极反应
解析：选D 依据放电顺序，阴极先放电的是Cu2＋，故阴极开始析出的是Cu，阳极先放电的是Cl－，故阳极开始产生的是Cl2，故A、B错误；由阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu2＋)＝0.1 ml，当电路中通过电子的量达到0.2 ml时，此时Cu2＋消耗完毕，阴极放电离子变为H＋，故C错误；阳极先是Cl－放电，当Cl－消耗完毕，此时H2O电离产生的OH－开始在阳极放电，SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 不参与电极反应，故D正确。
9．(2021·广州模拟)我国科学家设计了一种太阳能驱动从海水中提取金属锂的装置，示意图如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是( )
A．铜箔上的电势比催化电极上的高
B．海水的pH变大
C．若转移1 ml电子，理论上铜箔增重7 g
D．固体陶瓷膜可用质子交换膜代替
解析：选C 根据海水提取金属锂的装置图知，催化电极上放出气体，为氯离子放电生成氯气，因此催化电极为阳极，则铜箔为阴极，铜箔上的电势比催化电极上的低，故A错误；海水中的锂离子和氯离子放电，海水的pH基本不变，故B错误；根据转移电子数相等，若导线中转移1 ml电子，则铜箔上产生1 ml Li，质量为7 g，故C正确；因为催化电极为阳极，放出氯气，铜箔为阴极，形成金属锂，所以固体陶瓷膜为阳离子交换膜，不能用质子交换膜代替，故D错误。
10．(2021·三明模拟)氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图所示。通过控制开关连接K1和K2，可交替得到H2和O2。下列有关说法错误的是( )
A．制H2时，开关应连接K1，产生H2的电极反应式是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．当开关连接K2时，电极3的反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O
C．当开关连接K2时，电极2作阳极，得到O2
D．电极3的作用是分别作阳极材料和阴极材料，利用NiO(OH)和Ni(OH)2的相互转化提供电子转移
解析：选B 开关连接K1，电极1为阴极，水得电子生成氢气，产生H2的电极反应式是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正确；当开关连接K2时，电极3为阴极，发生还原反应，反应式为NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，故B错误；当开关连接K2时，电极2连接电源正极，电极2作阳极，发生氧化反应得到O2，故C正确；当开关连接K1时，电极3为阳极；开关连接K2时，电极3为阴极；电极3的作用是分别作阳极材料和阴极材料，利用NiO(OH)和Ni(OH)2的相互转化提供电子转移，故D正确。
11．(1)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3、＋4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 、NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) (二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，其原理如图所示：
①Ce4＋从电解槽的________(填字母代号)口流出。
②写出阴极的电极反应式：_________________________________________________。
(2)如图所示的电解装置，可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为________________；若通入的NO体积为4.48 L(标准状况下)，则另外一个电极通入的SO2的质量至少为________ g。
(3)一种利用H2S电催化制氢并最终制得硫酸的装置如图所示：
①b接电源的________(填“正”或“负”)极，阳极的电极反应式为_______________。
②写出一个SO2经一步反应转化为H2SO4的化学方程式：___________________________
_______________________________________________________。
解析：(1)①生成Ce4＋，则Ce3＋－e－===Ce4＋，Ce4＋在阳极生成，从a口流出；②NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 转化为无毒物质，则NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 在阴极得电子，转化为N2，结合电子得失守恒、电荷守恒可得阴极电极反应为2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O。(2)根据电解装置，NO和SO2转化为硫酸铵，说明NO转化成NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ，即NO在阴极上发生：NO＋6H＋＋5e－===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2O；阳极反应式为SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，根据得失电子守恒，有关系式2NO～10e－～5SO2，求出SO2的质量为 eq \f(4.48×5×64,2×22.4) ＝32 g。(3)a电极硫化氢转化为二氧化硫，硫元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极，①b接电源的负极，阳极的电极反应式为H2S＋2H2O－6e－===SO2＋6H＋。②SO2经一步反应转化为H2SO4的化学方程式：SO2＋H2O2===H2SO4。
答案：(1)①a ②2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O
(2)NO＋6H＋＋5e－===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2O 32
(3)①负 H2S＋2H2O－6e－===SO2＋6H＋
②SO2＋H2O2===H2SO4
12．(1)氢碘酸也可以用“电解法”制备，装置如图所示。其中双极膜(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－；A、B为离子交换膜。
①B膜最佳应选择________。
②阳极的电极反应式是____________________________________________________。
③少量的I－因浓度差通过BPM膜，若撤去A膜，其缺点是_______________________
_____________________________________________________。
(2)利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH，使处理含苯酚(C6H5OH)废水更加高效，装置如下图所示。已知a极主要发生的反应是O2生成H2O2，然后在电解液中产生·OH并迅速与苯酚反应。
①b极连接电源的________极(填“正”或“负”)。
②a极的电极反应式为______________________________________________________。
③除电极反应外，电解液中主要发生的反应方程式有___________________________。
解析：(1)①从图上看，右端的BPM膜和B膜之间产生NaOH，BPM膜提供OH－，B膜最好是Na＋交换膜；②阳极附近溶液为硫酸溶液，水电离出的氢氧根离子失电子，故阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；③A膜应为阳离子交换膜，阳极产生的H＋透过A膜和少量的I－反应得到少量的HI，若撤去A膜，I－会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板。(2)①a极主要发生的反应是O2生成H2O2，O元素化合价降低、得到电子、发生还原反应，则a电极为阴极、与电源负极相接，所以b电极为阳极、与电源正极相接；②a电极为阴极，O2得到电子生成H2O2，电解质溶液显酸性，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2；③H2O2分解产生·OH，化学方程式为H2O2===2·OH，·OH除去苯酚生成无毒的氧化物，该氧化物为CO2，反应的化学方程式为C6H6O＋28·OH===6CO2↑＋17H2O。
答案：(1)①Na＋交换膜 ②2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
③I－会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板
(2)①正 ②O2＋2e－＋2H＋===H2O2 ③C6H6O＋28·OH===6CO2↑＋17H2O
13．电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：
(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示：
①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为_____________________
_____________________________________________________________________________。
②a极区pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中应使用________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为______________________________________________________________。
用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下：
则D的化学式为________；阳极的电极反应式为__________________________；阳离子迁移方向是____________________________。
(3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3，其工作原理如图所示：
①阴极的电极反应式为___________________________________________________。
②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为________________。
解析：(1)①根据题意可知，Cl－放电生成ClO2的电极为阳极，接电源的正极。根据元素守恒，有水参加反应，同时生成H＋，电极反应式为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋；②a极区为阴极区，电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区OH－浓度增大，溶液的pH增大；③根据溶液中电荷守恒的规律，图中应使用阳离子交换膜。(2)软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH小火加热至熔融，得到K2MnO4，Mn元素化合价由＋4价升为＋6价，则空气中的O2作氧化剂，化学方程式为2MnO2＋4KOH＋O2 eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( )) 2K2MnO4＋2H2O；电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，K＋通过阳离子交换膜由左侧向右侧迁移，所以D是氢氧化钾溶液，阳极上MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 失电子生成MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ，电极反应式为MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) －e－===MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 。(3)①由图示可知，NO在阴
极上得电子生成NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ，电极反应式为NO＋5e－＋6H＋===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2O；②NO在阳极上失电子生成NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋4H＋，电解总反应式为8NO＋7H2O eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5( )) 3NH4NO3＋2HNO3，故当实际参加反应的NO为8 ml时，要将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，还应通入2 ml NH3，则n(NH3)∶n(NO)＝2 ml∶8 ml＝1∶4。
答案：(1)①正极 Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②增大 ③阳
(2)2MnO2＋4KOH＋O2 eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( )) 2K2MnO4＋2H2O KOH MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) －e－===MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4))
K＋由阳离子交换膜左侧向右侧迁移 (3)①NO＋5e－＋6H＋===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2O ②1∶4
选项
A
B
C
D
a电极
阳极
阴极
阳极
阴极
d电极
正极
正极
负极
负极
Q离子
阳离子
阳离子
阴离子
阴离子
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