(新高考)高考化学一轮复习课时练习第6章热点强化练11电解原理在工农业生产中的应用(含解析)

热点强化练11　电解原理在工农业生产中的应用

1.(2021·1月江苏省新高考适应性考试，9)利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移

B.电极b上反应为：CO2＋8HCO－8e－===CH4＋8CO＋2H2O

C.电解过程中化学能转化为电能

D.电解时Na2SO4溶液浓度保持不变

答案　A

解析　由a极生成O2可以判断电极a为阳极，电极b为阴极，阳离子向阴极流动，则H＋由a极区向b极区迁移，故A正确；，电极b上的反应为CO2＋8HCO＋8e－===CH4＋8CO＋2H2O，故B错误；电解过程是电能转化为化学能，故C错误；电解时OH－比SO更容易失去电子，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，Na2SO4溶液的浓度增大，故D错误。

2.(2021·1月辽宁普高校招生考试适应性测试，9)在N－羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)介质中，可实现醇向醛的转化，原理如图。下列说法错误的是(　　)

A.理论上NHPI的总量在反应前后不变

B.海绵Ni电极作阳极

C.总反应为＋H2↑

D.每消耗1 mmol苯甲醇，产生22.4 mL氢气

答案　D

解析　根据图像可知，NHPI在阳极区参与反应，又在阴极区为生成物，因此理论上NHPI的总量在反应前后不发生改变，A正确；Ni2＋在海绵Ni电极上失去电子得到Ni3＋，发生氧化反应，则海绵Ni电极为阳极，B正确；阳极反应式：Ni2＋－e－===Ni3＋，阳极区同时还发生反应：Ni3＋＋NHPI―→Ni2＋＋PINO，阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑，阴极区同时还发生反应：＋NHPI，因此总反应为＋H2↑，C正确；未指明是标准状况，不能用Vm＝22.4 L·mol－1进行计算，D错误。

3．(2020·安徽省十校联盟线上联检)中国第二化工设计院提出，用间接电化学法对大气污染物 NO 进行无害化处理，其原理示意如图(质子膜允许H＋和H2O 通过)，下列相关判断正确的是 (　　)

A．电极Ⅰ为阴极，电极反应式为 2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑

B．电解池中质子从电极Ⅰ向电极Ⅱ作定向移动

C．吸收塔中的反应为 2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO

D．每处理1 mol NO，电解池质量减少16 g

答案　C

解析　电极Ⅰ为电解池的阴极，电极反应式为2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O，A不正确；由于阴极需消耗H＋，而阳极生成H＋，电解池中质子从电极Ⅱ向电极Ⅰ作定向移动，B不正确；从箭头的指向，可确定吸收塔中S2O与NO反应，生成HSO和N2，发生反应为2NO＋2S2O＋H2O===N2＋4HSO，C正确；每处理1 mol NO，阴极2HSO→S2O，质量增加34 g，阳极H2O→O2，质量减轻16 g，电解池质量增加34 g－16 g＝18 g，D不正确。

4．(2020·广东七校联考)科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电解槽装置如图所示，用Cu－Si合金作硅源，在950 ℃利用三层液熔盐进行电解精炼，有关说法正确的是(　　)

A．电子由液态Cu－Si合金流出，流入液态铝电极

B．液态铝电极与正极相连，作为电解池的阳极

C．在该液相熔体中Cu优先于Si被氧化，Si4＋优先于Cu2＋被还原

D．三层液熔盐的作用是使电子能够在三层间自由流动

答案　A

解析　图示得到：液态Cu－Si合金为阳极，电子由液态Cu－Si合金流出；液态铝为阴极，连接电源负极，所以电子从液态铝流入；A正确；图中，铝电极是Si4＋得电子被还原为Si，因此与电源负极相连，该电极为阴极，B错误；由图示得到，电解的阳极反应为Si失电子转化为Si4＋，阴极反应为Si4＋得电子转化为Si, C错误；使用三层液熔盐可以有效的增大电解反应的面积，使单质硅高效的在液态铝电极上沉积，而不是方便电子通过，电子不通过电解质，D错误。

5．(2020·河北衡水中学高三期末预热联考)氮气电化学还原反应利用氮气和水来合成氨气，可以直接将电能转化为易于储存和运输的氨气中的化学能，装置如图所示。该反应为解决当前严峻的能源和环境问题提供了新的思路。下列说法错误的是(　　)

A．外电路中，a、b两点电势：a>b

B．阴极的电极反应式为N2＋6e－＋6H2O===2NH3＋6OH－

C．标准状况下，通入22.4 L氮气完全反应，转移的电子数为6NA

D．在介质中，利用H＋的定向移动形成电流

答案　B

解析　据图可知该装置为电解池，电解池中阳离子流向阴极，根据氢离子的流向可知右侧为阴极，则b为电源负极，a为电源正极。a为正极，b为负极，则外电路中，a、b两点电势：a>b，A项正确；右侧为电解池的阴极，据图可知氮气得电子后与氢离子结合生成氨气，所以阴极的电极反应式为N2＋6e－＋6H＋===2NH3，故B错误；标况下22.4 L氮气的物质的量为1 mol，根据阴极的电极反应式可知，1 mol氮气完全反应时，转移6 mol电子，C项正确；阴阳离子可以在介质中移动形成电流，据图可知该装置中利用H＋的定向移动形成电流，D项正确。

6．(2020·福建厦门市高三质检)我国科学家设计了一种将电解饱和食盐水与电催化还原CO2相耦合的电解装置如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．理论上该转化的原子利用率为100%

B．阴极电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O

C．Na＋也能通过交换膜

D．每生成11.2 L(标况下)CO转移电子数为NA

答案　C

解析　总反应为CO2＋Cl－===CO＋ClO－，由方程式可以看出该转化的原子利用率为100%，故A正确；阴极发生还原反应，阴极电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，故B正确；右侧电解氯化钠生成次氯酸钠，根据反应物、生成物中钠、氯原子个数比为1∶1，Na＋不能通过交换膜，故C错误；阴极二氧化碳得电子生成CO，碳元素化合价由＋4降低为＋2，每生成11.2 L(标况下)CO转移电子数为NA，故D正确。

7．(2020·福建厦门市高三模拟)一种双电子介体电化学生物传感器，用于检测水体急性生物毒性，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　)

A．图中所示电极为阳极，其电极反应式为K4Fe(CN)6－e－===K3Fe(CN)6

B．甲萘醌在阴极发生氧化反应

C．工作时K＋向图中所示电极移动

D．NAD(P)H转化为NAD(P)＋的过程失去电子

答案　D

解析　根据图示可知K4Fe(CN)6在电极表面失电子生成K3Fe(CN)6，故图示电极为阳极，其电极方程式为K4Fe(CN)6－e－===K3Fe(CN)6＋K＋，A项错误；甲萘醌应在阴极发生还原反应，B项错误；工作时在电解池中阳离子应向阴极移动，C项错误；根据图示，该过程NAD(P)H被甲萘醌氧化，即失去电子，D项正确。

8．(2020·广东肇庆市高三统测)电－Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，反应原理如图所示。电解产生的H2O2与Fe2＋发生反应生成的羟基自由基(·OH)能氧化降解有机污染物。下列说法错误的是(　　)

A．电源的A极为负极

B．与电源B极相连电极的电极反应式为H2O－e－===H＋＋·OH

C．Fenton反应为：H2O2＋Fe2＋===Fe(OH)2＋＋·OH

D．每消耗2.24 L O2(标准状况)，整个电解池中理论上可产生的·OH为0.2 mol

答案　D

解析　根据图示，三价铁离子在左端电极得到电子转化为亚铁离子，发生还原反应，左端电极为阴极，则A为电源负极，B为电源正极，右端电极为阳极。根据上述分析，电源的A极为负极，故A正确；与电源B极相连电极为阳极，根据图示，水在阳极上失电子产生羟基自由基(·OH)，电极反应式为H2O－e－===H＋＋·OH，故B正确；电解产生的H2O2与Fe2＋发生反应生成的羟基自由基(·OH)，由图示装置可知，H2O－e－===H＋＋·OH，Fe3＋＋e－===Fe2＋，O2＋2e－＋2H＋===H2O2；则H2O2＋Fe2＋===Fe(OH)2＋＋·OH, Fenton反应为：H2O2＋Fe2＋===Fe(OH)2＋＋·OH，故C正确；D.每消耗1 mol O2，得到2 mol电子，1 mol Fe3＋得到1 mol电子，生成1 mol Fe2＋，阴极共得3 mol电子，根据H2O2＋Fe2＋===Fe(OH)2＋＋·OH，生成1 mol ·OH，当阳极失3 mol电子时，得到3 mol ·OH，所以每消耗0.1 mol标况下O2时，整个电解池可产生0.4 mol ·OH，D错误。

9．(2020·湖南衡阳市高三联考)用“吸收—电解”循环法脱除烟气中的SO2，可减少对大气的污染。室温下，电解液K再生的装置如图所示，其中电解液的pH随n(SO)∶n(HSO)变化的关系见下表，下列对此判断正确的是(　　)

A.当电解液呈中性时溶液中：c(Na＋)>c(SO)>c(HSO)>c(OH－)

B．再生液M吸收SO2主反应的离子方程式为：SO2＋OH－===HSO

C．HSO在b极发生的电极反应式为：HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋

D．若产生标准状况下2.24 L气体N，则d膜上共通过0.2 mol阳离子

答案　D

解析　根据装置图，阴离子通过c膜向a极移动，可知a极为阳极，发生的反应为：HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋；b极为阴极，发生的反应为：2H＋＋2e－===H2↑，气体N为H2。n(SO)∶n(HSO)＝9∶91时，电解液pH＝6.2，n(SO)∶n(HSO)＝1∶1时，电解液pH＝7.2，由此推知当电解液呈中性时，c(HSO)＞c(SO)，A项错误；M吸收SO2主要发生的反应为：SO＋SO2＋H2O===2HSO，B项错误；b极为阴极，发生的反应为：2H＋＋2e－===H2↑，C项错误；若产生标准状况下2.24 L气体N(0.1 mol H2)，阴极消耗0.2 mol H＋，减少0.2 mol正电荷，需要补充0.2 mol正电荷以达到平衡，则d膜上会通过0.2 mol阳离子，D项正确。