2024届高三化学一轮复习（小题训练）--电解原理

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2024届高三化学一轮复习（小题训练）--电解原理
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题
1．下列用于解释事实的化学用语书写正确的是
A．氯气溶于水：Cl2+H2O⇌2H++Cl-+ClO-
B．明矾[KAl(SO4)2∙12H2O]作净水剂：Al3++3H2O⇌ Al(OH)3↓+3H+
C．铜作电极电解NaCl溶液初始阶段：Cu+2H2O Cu(OH)2+ H2↑
D．饱和Na2CO3溶液处理水垢中的CaSO4：Ca2++CO=CaCO3↓
2．以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是

A．充电时，Na+通过交换膜从左室移向右室
B．充电时，Mo(钼)箔接电源的正极
C．放电时，电势较低的反应为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]
D．外电路中通过0.2mol电子的电量时，负极质量变化为2.4g
3．某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是

A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过电子时，薄膜电解质损失
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为
D．电池总反应可表示为
4．过二硫酸钾的化学式为K2S2O8。具有强氧化性，常用作漂白剂、氧化剂，也可用作聚合反应引发剂。工业上通过电解饱和硫酸氢钾溶液的方法制备过二硫酸钾。在低温下电解液中主要含有K+、H+和，电解装置如图所示，电极材料均为Pt电极，Pt作阳极，能使氧气的生成限制在最小程度。下列说法正确的是

A．a是电源负极
B．交换膜X是阴离子交换膜
C．c电极反应式为2－2e-= +2H+
D．当电路中通过0.2mole- 时，两边溶液质量的变化差为1g
5．近期科技工作者开发了一套以乙醇为原料制备DDE()的电解装置如下图所示。下列说法正确的是

A．催化电极的电极电势：b＞a
B．阴极电极反应式为
C．电解后溶液的pH会减小(忽略溶液体积变化)
D．每产生1mol 需要消耗3mol
6．以Na3Ti2(PO4)3为负极材料的新型可充电钠离子电池的工作原理如图。下列说法错误的是

A．放电时，正极反应式为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]
B．充电时，a端接电源正极
C．充电时，每生成1molFe[Fe(CN)6]消耗2molNaTi2(PO4)3
D．充电时，Na+通过离子交换膜从左室移向右室
7．如图为2021年新研发的车载双电极镍氢电池，放电时a、c电极的反应物为吸附了氢气的稀土合金，可表示为MH；充电时b、d电极的反应物为吸附的Ni(OH)2，下列叙述正确的是

A．充电时外电路每通过2mol电子，该电池正极共减轻4g
B．电池放电时c极上的反应可表示为H2O+M+e-=MH+OH-
C．充电时，a、b接电源的负极，c、d接电源的正极
D．放电时电子的流动路径为a→外电路→d→c→铜箔→b
8．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℃利用三层波熔盐进行电解精炼、有关说法不正确的是

A．三层液培盐的作用是增大电解反应面积，提高硅沉积效率
B．电子由液态Cu-Si合金流出，从液态铝流入
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．电流强度不同，会影响硅提纯速率
9．下列有关反应的离子方程式正确的是
A．惰性电极电解氯化铁溶液：
B．中同时加入溶液和可制：
C．草酸(乙二酸)溶液和溶液的中和：
D．在酸性溶液中逐渐通入少量气体，观察到有浑浊出现：
10．废水中的磷元素主要以PO形式存在，凝聚-电浮选法是废水除磷的重要手段。一种除去弱酸性废水中磷元素的装管如下(已知Ksp(AlPO4)=9.8×10-21，Ksp(Al(OH)3=3×10-33)；下列叙述错误的是

A．Al电极发生的反应式为：A1-3e-+ PO=AlPO4
B．石墨电极上发生还原反应
C．同时生成的Al(OH)3有利于凝聚AlPO4
D．电子的移动方向：A1电极→含磷废水→石基电极
11．以Pd纳米粒子为核、空心多孔碳球为壳的封装型催化剂将H2和O2直接合成的机理如图(a)所示。电催化还原O2时的两种可能转化路径如图(b)所示(其中吸附在催化剂表面的物种用*标注)。下列说法错误的是

A．直接合成法中，步骤②吸收能量，步骤④释放能量
B．电催化还原法制备H2O2的优点之一是避免了H2和O2共存的易爆环境
C．电催化还原时，2e-路径的步骤少，反应速率快
D．若催化剂表面对*OOH吸附过强，则易生成O*，导致的产率降低
12．最近科学家在发展非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇(CH3OH)方向取得重要进展，反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物质用“*”标注。下列说法错误的是

A．得到的副产物有CO和CH2O(甲醛)，其中相对较多的副产物为CO
B．生成副产物CH2O时，反应的活化能较大
C．制备甲醇的主反应速率主要由过程*CO+*OH→*CO+*H2O决定
D．电催化还原制备甲醇过程中，阳极的电势比阴极电势低
13．用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是

A．通电后阴极区附近溶液pH会增大 B．阳极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑
C．纯净的KOH溶液从b出口导出 D．K+通过阳离子交换膜从阴极区移向阳极区
14．三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池元件。电解法制备过程如下：用NaOH 溶液将NiCl2溶液的pH调至7.5(该pH下溶液中的Ni2+不沉淀)，加入适量硫酸钠固体后进行电解。电解过程中产生的Cl2(不考虑Cl2的逸出)在弱碱性条件下生成ClO﹣，ClO﹣再把二价镍（可简单写成Ni2+）氧化为Ni3+，再将Ni3+经一系列反应后转化为Ni2O3，电解装置如图所示。下列说法不正确的是（　　）

A．加入适量硫酸钠的作用是增加离子浓度，增强溶液的导电能力
B．电解过程中阴、阳两极附近溶液的pH均升高
C．当有1mol Ni2+氧化为Ni3+时，外电路中通过的电子数目为1NA，通过阳离子交换膜的Na+数目为1NA
D．反应前后b池中Cl- 浓度几乎不变
15．十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，对大气污染防治比过去要求更高。硫化氢—空气质子交换膜燃料电池实现了发电、环保的有效结合，已知：2H2S(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(l) ∆H=-632kJ/mol，下列说法正确的是

A．电子从电极b流出，经负载流向电极a
B．当电极a的质量增加64g时，电池内部释放632kJ的热能
C．电极b上发生的电极反应为O2+4H++4e-=2H2O
D．标准状况下，每11.2LH2S参与反应，有1molH+经固体电解质膜进入负极区

二、填空题
16．（1）CH3COOH是最常见的有机弱酸。
①CH3COOH的电离方程式为_____________。
②CH3COONa溶液呈碱性，原因是__________（填“CH3COO-”或“Na+”）水解引起的。
③在CH3COONa溶液中，c(Na+)_______c(CH3COO-)（填“＞”“=”或“＜”）。
（2）已知：反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的△H＝131.3kJ/mol。
①该反应是反应__________（填“吸热”或“放热”）。
②若反应消耗24g C(s)，则反应的热效应为__________。
（3）在一定温度下，将CO(g)和H2O(g)各0.16mol通入容积为2.0L的恒容密闭容器中，发生以下反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，得到如下数据：
t/min
2
4
7
9
n(H2O)/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
① 2min内，v(CO)=__________。
②该温度下，此反应的平衡常数表达式K=_________。
③其他条件不变，再充入0.1mol CO和0.1mol H2O(g)，达到平衡时CO的体积分数_____（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）下图为直流电源电解CuSO4溶液的装置，C1和C2都为石墨电极，请回答下列问题：

① C1作_________（填“阳极”或”阴极”）。
② C2极电极反应式为____________。
17．碳及其化合物在生产和生活中有重要意义。海水中CO2的吸收能力取决于溶解的碳酸盐和硼酸盐生成的CO32-和B(OH)4-浓度。已知：298K时，H3BO3+H2OH++B(OH)4-，Ka=5.7×10-10，碳酸的电离平衡常数：Ka1=4.3×10-7；Ka2=5.6×10-11
(1)298K时，相同浓度的碳酸钠溶液和硼酸钠溶液，pH较大的是_______溶液。
(2)少量CO2与B(OH)4-反应的离子方程式为___________。
(3)采用高温熔融混合碳酸盐LiaNabKcCO3作电解质吸收并电解CO2制得无定型炭是CO2 资源化利用的一种新途径。此法的阴极电极反应式为________。
18．将地球储量丰富的小分子电催化转化为有高附加值的、、及(如图所示)等具有巨大的经济效益和环境效益。回答下列问题：

(1)是一种绿色氧化剂，它的电子式为___________；目前工业上采用蒽醌法生产的原理为：
。
该总反应的原子利用率为___________%；测定的纯度可用酸性高锰酸钾溶液滴定法，该反应的离子方程式为___________。
(2)还原制取X(方程式中部分物质的化学计量数已略)可表示为，则X为___________(填化学式)。
(3)电催化制取有高附加值物质的方法有很多。
①下列说法错误的是___________(填标号)。
A．及电催化制时，在阴极区生成
B．及电催化制时，在阳极区生成
C．隔膜电解槽电解饱和食盐水制时，用阴离子交换膜
②一种合成氨的装置如图所示，阴极的电极反应式为___________，电解总反应为___________。

19．铁及其化合物在工农业生产、环境保护等领域中有着重要的作用。
(1)酸性条件下，硫酸亚铁可将MnO2还原为MnSO4，该反应的离子方程式为：_____________。
(2)分析表明，铁在浓硫酸中发生钝化时，生成的氧化物中Fe、O两种元素的质量比为28∶11，则其化学式为______________。
(3)铁及其化合物可用于消除环境污染。常温下，硫酸亚铁能将SO2转化为，总反应为2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4，其中一个反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋＝4Fe3＋＋2H2O，则另一个反应的离子方程式为____________________。
常温下，用氧缺位铁酸锌ZnFe2Oy可以消除NOx污染，使NOx转变为N2，同时ZnFe2Oy转变为ZnFe2O4。若2 mol ZnFe2Oy与足量NO2反应可生成0.5 mol N2，则y＝____________。

(4)工业上常采用如图所示电解装置，利用铁的化合物将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫。通电电解，然后通入H2S时发生反应的离子方程式为：2[Fe(CN)6]3－＋2＋H2S＝2[Fe(CN)6]4－＋2H＋S↓。电解时，阳极的电极反应式为___________；电解过程中阴极区溶液的pH______________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
20．硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。
(1)已知25℃时：SO2(g)＋2CO(g)＝2CO2(g)＋1/xSx(s) △H＝akJ/mol
2COS(g)＋SO2(g)＝2CO2(g)＋3/xSx(s) △H＝bkJ/mol。
则COS(g)生成CO(g)与Sx(s)反应的热化学方程式是_____________________。
(2)雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料。已知As2S3和HNO3有如下反应：As2S3+10H++ 10NO3−=2H3AsO4+3S+10NO2↑+ 2H2O，当生成H3AsO4的物质的量为0.6 mol反应中转移电子的数目为_______，
(3)向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中H2S、HS−、S2−的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与滴加盐酸体积的关系如下图所示(忽略滴加过程H2S气体的逸出)。

①B表示_______________。
②滴加过程中，溶液中微粒浓度大小关系正确的是______(填字母)。
a．c(Na+)= c(H2S)+c(HS−)+2c(S2−)
b．2c(Na+)=c(H2S)+c(HS−)+c(S2−)
c．c(Na+)=3[c(H2S)+c(HS−)+c(S2−)]
③NaHS溶液呈碱性，当滴加盐酸至M点时，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_______________________________________。
(4)工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如下图所示：

① 写出反应器中发生反应的化学方程式是__________________。
② 电渗析装置如图所示，写出阳极的电极反应式______________。该装置中发生的总反应的化学方程式是________________。


参考答案：
1．C
【详解】A．次氯酸是弱酸不能拆，Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO，A用语错误；
B．明矾水解生成氢氧化铝胶体，不是沉淀，Al3++3H2O⇌ Al(OH)3(胶体)+3H+，B用语错误；
C．Cu作阳极，参与反应，失电子生成铜离子，阴极水得电子生成氢气和氢氧根离子，铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜，总反应式Cu+2H2OCu(OH)2+H2↑，C用语正确；
D．CaSO4为微溶物，在离子方程式中也不能拆分，正确的离子方程式为CaSO4+CO=CaCO3+SO，D用语错误；
答案为C。
2．C
【分析】根据放电工作原理图，Mo作正极，正极上得到电子发生还原反应：Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]，Mg作负极，负极上失电子发生氧化反应：2Mg+2Cl--4e-=[Mg2Cl2]2+，充电时，原电池的负极连接电源的负极，电极反应和放电时的相反，据此分析解答。
【详解】A．充电时，Na+通过交换膜移向阴极，即从左室移向右室，，故A正确；
B．充电时，电池的负极接电源的负极，电池的正极接电源的正极，即Mo箔接电源的正极，故B正确；
C．根据原电池工作原理，放电时Mg作负极，电势较低的反应式为2Mg+2Cl--4e-=[Mg2Cl2]2+，故C错误；
D．放电时负极上发生2Mg+2Cl--4e-=[Mg2Cl2]2+，通过0.2mol电子时，消耗0.1 mol Mg，质量减少2.4g，故D正确；
故答案为C。
3．B
【分析】由题中信息可知，该电池充电时得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。
【详解】A．由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确；
B．放电时，外电路通过a mol电子时，内电路中有a mol 通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失，B说法不正确；
C．放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为，C说法正确；
D．电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成，正极上得到电子和变为，故电池总反应可表示为，D说法正确。
综上所述，相关说法不正确的是B，本题选B。
4．C
【详解】A．d极上H+得电子产生H2，则d极为阴极，阴极连接在电源的负极上，故b为负极，则a为电源的正极，选项A错误；
B．d极上H+得电子产生H2，则右侧溶液中H+离子减少，H+离子定向移动到右侧，则交换膜X是质子交换膜，选项B错误；
C．c电极为阳极，阳极上失电子产生，故电极反应式为2－2e-= +2H+，选项C正确；
D．当电路中通过0.2mole- 时，两边溶液质量的变化差为0.2g（0.2molH+转移），选项D错误；
答案选C。
5．D
【详解】A．b极氢离子生成氢气发生还原反应，为阴极，则催化电极的电极电势：b 吸热 吸热262.6kJ 0.01mol/(L·min) 不变 阳极 Cu2++2e-=Cu
【详解】（1）①CH3COOH是弱酸，电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+；
②CH3COONa溶液呈碱性，原因是CH3COO-水解引起的，CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-；
③在CH3COONa溶液中，CH3COO-水解，Na＋不水解，故c(Na+)>c(CH3COO-)；
（2）①反应的△H=131.3kJ/mol为正表示吸热反应；
②若反应消耗24g C(s)，则反应的热效应为吸收；
（3）① 2min内，v(CO)=v(H2O)=；
②该温度下，此反应的平衡常数表达式K=；
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)是体积不变的反应，按反应物比例增加投料，相当加压平衡不移动，达到平衡时CO的体积分数不变；
（4）C1与外电源的正极相连，作阳极，电解硫酸铜，阳极上电极反应：4OH－-4e－=2H2O+O2↑，生成1mol氧气消耗4mol氢氧根离子，阴极C2极电极反应式为：Cu2＋+2e－=Cu。
17． 碳酸钠 CO2+B(OH)4-=HCO3-+H3BO3 3CO2+4e-=C+2CO32-
【分析】(1)根据形成盐的酸的酸性越弱，等浓度时相应的酸根离子水解程度越大，溶液的碱性越强分析；
(2)根据复分解反应规律书写离子方程式；
(3)电解吸收CO2，在阴极CO2得到电子变为C单质，同时产生CO32-，据此书写阴极电极反应式。
【详解】(1)根据电离平衡常数大小可知：酸性：H2CO3>H3BO3>HCO3-，所以在298K时，相同浓度的碳酸钠溶液和硼酸钠溶液，CO32-水解程度比较大，最终达到平衡时溶液pH较大的是碳酸钠；
(2)由于酸性：H2CO3>H3BO3>HCO3-，少量CO2与B(OH)4-反应的离子方程式为CO2+B(OH)4-=HCO3-+H3BO3；
(3)采用高温熔融混合碳酸盐LiaNabKcCO3作电解质，吸收并电解CO2制得无定型炭是CO2 资源化利用的一种新途径，此法中CO2在阴极得到电子变为C单质，同时得到CO32-，阴极电极反应式为3CO2+4e-=C+2CO32-。
【点睛】本题考查了弱酸电离平衡常数的应用和电解池反应原理。弱酸电离平衡常数越小，其形成的盐越容易水解，盐溶液的碱性越强，强酸与弱酸的盐发生复分解反应，不仅与酸性强弱有关，还与二者相对物质的量多少有关，电解时阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，要结合电极材料与电解质的种类及微粒书写电极反应式。
18．(1) 100
(2)
(3) C

【详解】（1）的电子式为；总反应为，反应物中的原子全部进入目标产物，原子利用率为100%；与酸性高锰酸钾溶液反应，被氧化为，被还原为，依据得失电子数相等可写出配平的离子方程式：；
（2）由，确定该反应转移的电子数为9，根据守恒，确定的化学计量数为9，X中氯显+4价，为，总反应为；
（3）①A．→发生还原反应，A正确；
B．→发生氧化反应，B正确；
C．隔膜电解饱和食盐水制、及时，应该用阳离子交换膜，以防止OH-进入阳极区与反应，C错误；
故选C。
②由图示可知，，配平得，电解总反应为。
19．(1)2Fe2＋＋MnO2＋4H＋＝Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O
(2)Fe8O11
(3) 2Fe3＋＋SO2＋2H2O＝2Fe2＋＋4H＋＋ 3
(4) [Fe(CN)6]4－－e－＝[Fe(CN)6]3－ 变大

【详解】（1）酸性条件下，硫酸亚铁可将MnO2还原为MnSO4，硫酸亚铁被氧化为硫酸铁，则该反应的离子方程式为2Fe2＋＋MnO2＋4H＋＝Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O；
（2）分析表明，铁在浓硫酸中发生钝化时，生成的氧化物中Fe、O两种元素的质量比为28∶11，则二者的原子数之比是8:11，所以其化学式为Fe8O11；
（3）根据总反应式可知铁离子并不是生成物，亚铁离子也不是反应物，则另一个反应是铁离子把二氧化硫氧化为硫酸，而铁离子被还原为亚铁离子，反应的方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O＝2Fe2＋＋4H＋＋；反应中氮元素的化合价从从＋4价降低到0价，所以生成0.5mol氮气转移4mol电子；根据电子得失守恒可知2molZnFe2Oy得到4mol电子，所以1mol该化合物得到2mol电子，由于反应后铁的化合价是＋3价，因此2×(3－)＝2，则y＝3；
（4）工业上常采用如图所示电解装置，利用铁的化合物将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫。通电电解，然后通入H2S时发生反应的离子方程式为：2[Fe(CN)6]3－＋2＋H2S=2[Fe(CN)6]4－＋2＋S↓。电解时，阳极失去电子，则应该是＋2价的铁失去电子，所以阳极的电极反应式为[Fe(CN)6]4－－e－＝[Fe(CN)6]3－；阴极得到电子，应该是溶液中的氢离子放电产生氢气，所以电解过程中阴极区溶液的pH变大。
20． xCOS(g)=XCO(g)+Sx(s)△H＝0.5x(b-a)akJ/mol 3NA HS-(或NaHS) c c(Na+)＞c(HS-)＞c(S2-)＞c(OH-)＞ c(H+) SO2+xI2+2H2O=H2SO4+2HIx 2Ix—-2e-=xI2 2HIx=(x-1)I2+2HI
【详解】(1)①SO2(g)＋2CO(g)＝2CO2(g)＋1/xSx(s) △H＝akJ/mol②2COS(g)＋SO2(g)＝2CO2(g)＋3/xSx(g) △H＝bkJ/mol。根据盖斯定律：②×1/2x—①×1/2x得COS(g)生成CO(g)与Sx(s)反应的热化学方程式是xCOS(g)＝xCO(g)＋Sx(s) △H＝0.5x(b − a)kJ/mol；
(2)根据反应As2S3+10H++ 10NO3−=2H3AsO4+3S+10NO2↑+ 2H2O知，当生成H3AsO4的物质的量为2 mol时转移的电子为10mol，则当生成H3AsO4的物质的量为0.6 mol反应中转移电子的数目为3NA ；
(3)向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量发生的反应依次为NaOH+HCl=NaCl+H2O，Na2S+HCl=NaHS+NaCl，NaHS+HCl=H2S+NaCl。①结合题给图象分析，B表示HS−(或NaHS)；②根据物料守恒知，滴加过程中，溶液中微粒浓度大小关系为c(Na+)=3[c(H2S)+c(HS−)+c(S2−)]，选c；③A表示Na2S，B为NaHS，当滴加盐酸至M点时，表示两者含量相等，溶液中c(Na+)=3[c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)]，则c(Na+)＞c(HS-)，NaHS溶液呈碱性说明其水解大于电离，水解是微弱的所以c(HS-)＞c(S2-)，硫化钠为强碱弱酸盐，其溶液呈碱性，所以c(OH-)＞c(H+)，则c(Na+)＞c(HS-)＞c(S2-)＞c(OH-)＞c(H+)；
(4)①由工艺流程图可知，SO2、I2、H2O反应生成H2SO4、HIX，反应方程式为：SO2+xI2+2H2O=H2SO4+2HIX；②由题给装置图可知，在阴极区Ix-转化为I-，在阳极区Ix-转化为I2，所以阳极区发生的反应为：2Ix--2e-=xI2，电解HIx生成I2、HI，反应方程式为：2HIx═(x-1)I2+2HI。