2024届高三新高考化学大一轮专题练习—电解池

2024届高三新高考化学大一轮专题练习—电解池

一、单选题

1．（2023·辽宁·统考高考真题）某无隔膜流动海水电解法制的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是

A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移生成

C．电解后海水下降 D．阳极发生：

2．（2023春·江苏徐州·高三统考期中）由碳酸锰矿(主要成分MnCO3，还含有FeCO3、MnO2、Al2O3、SiO3等)中提取金属锰的一种流程如下：

下列有关说法正确的是

A．“酸浸”中，FeCO3溶于稀硫酸的离子方程式为：

B．“除铁铝”中，温度越高越有利于除铁铝

C．滤渣Ⅱ的主要成分为和

D．“电解浸出”过程中，溶液的pH变小

3．（2023·辽宁·校联考模拟预测）镍离子()和钴离子()性质相似，可用如图所示装置实现二者分离。图中的双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移；与乙酰丙酮不反应。下列说法正确的是

A．石墨M电极上的电势低于石墨N电极上的电势

B．石墨M电极的电极反应式为。

C．水解离出的可以抑制Ⅱ室中的转化反应

D．导线中流过，Ⅰ室与Ⅲ室溶液质量变化之差约为130g

4．（2023·福建南平·统考三模）西北工业大学推出一种新型电池。该电池能有效地捕获，将其转化为，再将产生的电解制氨，过程如图所示。下列说法错误的是

A．d电极为电解池的阳极

B．电池总反应式为：

C．c极区溶液的pH升高

D．电路中转移时，理论上能得到

5．（2023·湖北武汉·统考模拟预测）科学家近年发明了一种新型光电催化装置，它能将葡萄糖和CO2转化为甲酸盐，如图所示。光照时，光催化电极a产生电子(e-)和空穴(h+)，图中的双极膜中间层中的H2O会解离产生H+和OH-。

下列说法错误的是

A．光催化电极a的反应为C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O

B．双极膜中间层中的H+在外电场作用下向催化电极b移动

C．理论上电路中转移4mole-时可生成2molHCOO-

D．阳极区和阴极区的pH均减小

6．（2023·四川攀枝花·统考三模）在直流电场作用下双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迁移。如图所示装置，可将捕捉的二氧化碳转化为CaCO3而矿化封存，减少碳排放，同时得到氧气、氢气、高浓度盐酸等产品。下列说法正确的是

A．CaCO3在碱室形成

B．两个双极膜中间层的H+均向右移动

C．向碱室中加入NaHCO3固体，有利于CO2的矿化封存

D．b极为阳极，电极反应式为4OH--4e‑=O2↑+2H2O

7．（2023春·云南曲靖·高三曲靖市民族中学校考期中）高铁酸钠()易溶于水，是一种新型多功能水处理剂，可以用电解法制取，工作原理如图所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的，镍电极有气泡产生。下列说法错误的是

A．铁电极与电源正极相连

B．阳极室中发生的电极反应为

C．电解总方程式为

D．电解结束后，阳极室溶液的pH将增大

8．（2023·江西鹰潭·统考二模）为探究电解过程中溶液pH的变化。装置、所得数据结果如图所示。电解过程中，充分搅拌使溶液均匀，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是

A．0-t1时：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，t1-t2时：2H2O2H2↑+O2↑

B．若进行到t2时刻共有0.224L气体(标况下)产生，则外电路有0.04mol电子通过

C．若使用氢氧燃料电池为电源，t1时，理论上负极消耗的气体物质的量为0.005mol

D．电解到t1时刻，加入1.16gAg2O可使溶液复原

9．（2023·山东济宁·统考二模）可用电化学原理进行氮的氧化物脱除，下图装置可同时吸收和NO(已知连二亚硫酸稀)。

下列说法错误的是

A．N为直流电源的负极

B．装置中P为阳离子交换膜

C．左室的电极反应式为：

D．吸收池中的反应为：

10．（2023·全国·高三专题练习）废水中的有机污染物可通过MFC-电芬顿技术来处理，该技术通过产生羟基自由基处理有机污染物，同时高效净化废水，其耦合系统原理示意图如下，下列说法正确的是

A．甲池中溶液的不变

B．电极为阴极，电极反应为

C．乙池中产生的对废水也能起到净水作用

D．乙池中发生反应，之后部分生成絮状沉淀

11．（2023·全国·高三专题练习）镍钴锰三元材料中为主要活泼元素，镍钴锰电极材料可表示为，，通常简写为，三种元素分别显价。下列说法正确的是

A．放电时元素最先失去电子

B．在材料中，若，则

C．可从充分放电的石墨电极中回收金属锂

D．充电时，当转移电子，两极材料质量差为

12．（2023·湖北·校联考模拟预测）次磷酸镍[]主要用于化学镀镍、金属及塑料着色剂等，工业上利用电解法制备一定量的工作原理如图所示，下列说法错误的是

A．a极接电源正极

B．通电过程中，Ⅳ室溶液中NaOH浓度增大

C．当电路中有2mol电子转移时，透过膜a的离子数目为

D．b电极上电极反应式为

13．（2023秋·河南平顶山·高三统考期末）镍镉电池是一种新型的封闭式小体积的可充电电池，其放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是

A．a极为负极

B．b极的电极反应式为

C．负极区pH减小，正极区pH增大

D．用该电池作电源电解硫酸铜溶液时，电路中通过时，阳极产生

14．（2023春·山西运城·高三康杰中学校考期中）对氨基苯酚(，俗称PAP)是一种重要的精细化工中间体，工业上常采用电解硝基苯的方法制取，其装置原理如图所示。下列说法错误的是

A．电源b为正极

B．电极c上发生的电极反应式为

C．离子交换膜最好用质子交换膜

D．当成时，右侧生成的在标准状况下体积为

二、非选择题

15．（2023秋·云南丽江·高三统考期末）回答下列问题：

(1)锌－空气电池是金属空气电池的一种，电解质溶液为KOH溶液，工作示意图如图1所示。

Zn电极作______极，写出通入空气一极的电极反应式：______。

(2)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图2所示：

①a口产生的气体是______，c口获得的产品是______，当d口产生标况下2.24L气体时，电路中转移电子的物质的量为______。

②写出电解饱和食盐水的离子方程式______。

(3)钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。鉴于腐蚀问题的严重性，国内外对防腐工作都很重视，采取各种措施来减轻腐蚀的危害，图3是金属防护的两个例子。

①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图3甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用______(填字母)。

A．铜       B．石墨      C．锌

②图3乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的______(填“正”或“负”)极，该金属防护的方法叫做______。

16．（2023秋·甘肃天水·高三天水市第一中学校考期末）乙醇是一种比较理想的可用于燃料电池的有机物。乙醇来源丰富，可以通过含糖有机物的发酵进行大规模的生产。如图是以乙醇燃料电池为电源，电解含的废气制备示意图(c、d均为石墨电极)。

(1)请判断该装置的电极名称：a__________、c__________。

(2)甲池中a极上的电极反应式为：__________，乙池中c极上的电极反应式：__________。

(3)甲池中向______极迁移，乙池中向______极迁移(用a、b、c、d表示)。

(4)假设电解前，乙池两侧溶液体积均为，左侧溶液中为。电解结束后，左侧溶液中变为，若忽略溶液体积变化，则处理的体积为______mL(标准状况)；乙池右侧溶液与电解前相比__________(填“增大”、“减小”、“不变”)。

17．（2023·全国·高三专题练习）天津大学研究团队以溶液为电解质溶液，CoP和纳米片为催化电极材料，电催化合成偶氮化合物(RCN，R代表烃基)的装置如图所示：

极作___________极，电极反应式为____________________；CoP极作__________极，电极反应式为_______________________________。

18．（2023·全国·高三专题练习）回答下列问题：

(1)可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如图1所示，用作电极材料，用氢氧化钾溶液作电解质溶液，在两个电极上分别充入甲醇和氧气。

①写出燃料电池负极的电极反应式：_______。

②若利用该燃料电池作电源，与图1右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件应是_______极(填“A”或“B”)；当铁件的质量增加时，燃料电池中消耗标准状况下氧气的体积为_______L。

(2)电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理为通电后转化为，然后将甲醇氧化成和(用石墨烯除去)。现用如图2所示装置模拟上述过程，则在阳极的电极反应式为_______。除去甲醇的离子方程式为_______。

(3)一种用铅蓄电池进行电絮凝净水装置如图3所示，回答下列问题：

①装置Ⅰ中Y电极的电极材料是_______(填化学式)，工作时向_______(填“X”或“Y”)电极移动；Y电极的电极反应式为_______。

②装置Ⅱ中电极的电极反应式为_______。

③每消耗，装置的电流效率为，则理论上电解池阴极上生成_______。

参考答案：

1．D

【分析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。

【详解】A．由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；

B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移生成，B错误；

C．由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，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；

D．由图可知，阳极上的电极反应为：，D正确；

故选D。

2．D

【分析】向碳酸锰矿(主要成分MnCO3，还含有FeCO3、MnO2、Al2O3、SiO2等)中加入稀硫酸，SiO2不与稀硫酸反应，滤渣Ⅰ为SiO2，用H2O2将Fe2+转化为Fe3+，加入氨水将Fe2+转化为Fe(OH)3、Al3+转化为Al(OH)3，则滤渣Ⅱ为Fe(OH)3和Al(OH)3。

【详解】A．酸浸时，FeCO3溶于稀硫酸的离子方程式为：FeCO3+2H+=Fe2++H2O＋CO2↑，A项错误；

B．“除铁铝”中，H2O2在高温时分解，故温度不能过高，B项错误；

C．根据分析，滤渣Ⅱ为Fe(OH)3和Al(OH)3，C项错误；

D．电解浸出过程的总反应为，生成，溶液的pH值减小，D项正确；

答案选D。

3．D

【详解】A．由图分析，向石墨N电极方向移动，则石墨N电极为阴极、石墨M电极为阳极，石墨M电极上的电势更高，A项错误；

B．石墨M电极上由失电子，电极反应式为，B项错误；

C．由原子守恒和电荷守恒知，Ⅱ室中的转化反应生成，故水解离出的可以促进Ⅱ室中的转化反应，C项错误；

D．由原理可知，导线中流过，Ⅰ室移入Ⅱ室的和的总物质的量为1mol，同时有生成，质量减少，Ⅲ室中阴极反应消耗的由水解离出的等量补充，溶液质量不变，故两室溶液质量变化之差约为，D项正确；

故答案为：D。

4．D

【分析】由图可知，锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a为负极、b为正极，则c为阴极、d为阳极；

【详解】A．由分析可知，d电极为电解池的阳极，A正确；

B．电池总反应为锌和二氧化氮反应生成亚硝酸锌：，B正确；

C．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成，溶液碱性增强，故溶液的pH升高，C正确；

D．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成，电子转移为，则电路中转移时，理论上能得到，D错误；

故选D。

5．C

【分析】科学家近年发明了一种新型光电催化装置，它能将葡萄糖和CO2转化为甲酸盐，光照时，光催化电极a产生电子(e-)和空穴(h+)，电子经过电源到达催化电极b处，则光催化电池a为阳极，催化电极b为阴极，以此解答。

【详解】A．该装置可以将葡萄糖转化为甲酸盐，C6H12O6在电极a处得到空穴(h+)生成HCOO-，方程式为：C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O，故A正确；

B．电解池中阳离子向阴极移动，则双极膜中间层中的H+在外电场作用下向催化电极b移动，故B正确；

C．CO2在电极b处得到电子生成HCOO-，电极方程式为：CO2+2e-+H2O= HCOO-+OH-，理论上电路中转移4mole-时可以在催化电极b处得到2mol HCOO-，另外光催化电极a处得到2mol HCOO-，共可生成4molHCOO-，故C错误；

D．光催化电极a处发生反应C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O，氢氧根浓度减小，pH减小，电极b处CO2转化为甲酸，然后甲酸和KHCO3溶液反应使溶液pH减小，故D正确；

故选C。

6．D

【分析】右侧双极膜中氢离子进入酸室，氢氧根离子右移在电极b上发生还原反应生成O2，所以b为阳极，左侧双极膜中氢氧根离子进入碱室，与二氧化碳反应生成碳酸根离子，氢离子左移在电极a上发生还原反应生成H2，所以a为阴极，以此解答。

【详解】A．由图可知，CO通过左侧阴离子交换膜进入中间室内与Ca2+结合形成碳酸钙，CaCO3 在中间室形成，故A错误；

B．由图可知，右侧双极膜中氢离子进入酸室生成盐酸，左侧双极膜中氢离子左移在电极a上发生还原反应生成H2，故B错误；

C．碱室中二氧化碳和碱反应生成碳酸根离子，碳酸根离子通过左侧阴离子交换膜进入中间室内，与Ca2+结合形成碳酸钙，加入NaHCO3固体会消耗氢氧根不利于CO2的吸收，故C错误；

D．右侧双极膜中氢离子进入酸室，氢氧根离子右移在电极b上发生还原反应生成O2，所以b为阳极，电极反应式为4OH--4e‑=O2↑+2H2O，故D正确；

故选D。

7．D

【分析】装置通电后，铁电极附近生成紫红色的，铁电极为阳极，镍电极有气泡产生，镍电极为阴极。

【详解】A．铁电极为阳极，与电源正极相连，A正确；

B．铁电极上发生的电极反应为，发生氧化反应，B正确；

C．Ni电极发生的电极反应为，铁电极发生的电极反应为，电解总方程式为，C正确；

D．阳极室消耗，且生成水，降低，pH将减小，D错误；

故选D。

8．B

【详解】A．银离子氧化性大于氢离子的氧化性，所以溶液中银离子先被还原，水电离出的OH-被氧化生成氧气，0-t1时：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3，当银离子被电解完，水电离出来的氢离子被还原生成氢气，t1-t2时：2H2O2H2↑+O2↑，故A正确；

B．进行到t1时银离子被完全还原，溶液的pH为1，硝酸银溶液中，，由反应得消耗电子转移0.01mol，设此过程生成氧气的物质的量为，，，，，t1- t2电解水生成的气体体积为0.224L-0.056L=0.168L，其中氧气和氢气体积比为1：2，电解水生成的氧气体积为0.056L，氧气的物质的量为，电子转移0.01mol，共计电子转移0.02mol，故B错误；

C．若使用氢氧燃料电池为电源，氢气与通过电子的关系为： ，t1时，电子转移0.01mol，理论上负极消耗的氢气物质的量为0.005mol，故C正确；

D．电解到t1时刻，生成了0.01mol的银和0.025mol氧气，0.01mol硝酸，加入1.16gAg2O其物质的量为，0.005molAg2O与0.01mol硝酸恰好完全反应生成0.01mol硝酸银和0.005mol水，可使溶液复原，故D正确；

故选：B。

9．D

【分析】由图可知，在右边电极上发生还原反应生成H2S2O4，则右边电极为阴极，电极反应为2+2e-+4H+=H2S2O4+2H2O；在左边电极上SO2发生氧化反应生成H2SO4，左边电极为阳极，电极反应为；结合电解原理分析解答。

【详解】A．由图可知，在右边电极上发生还原反应生成H2S2O4，则右边为电解池的阴极， N极为直流电源的负极，故A正确；

B．电解过程中阳极区生成的氢离子通过离子交换膜向阴极区移动，因此装置中P为阳离子交换膜，故B正确；

C．由图可知，在左边电极上SO2发生氧化反应生成H2SO4，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，故C正确；

D．由图可知，吸收池中NO和H2S2O4反应生成N2和，H2S2O4是弱酸在离子方程式中不能拆，故D错误；

故选D。

10．C

【详解】A．甲池是燃烧电池，反应生成二氧化碳和水，溶液体积增大，磷酸浓度减小，因此溶液的增大，故A错误；

B．氧气为正极，则电极为阳极，电极反应为，故B错误；

C．乙池中产生的会形成氢氧化铁胶体，对废水起到净水作用，故C正确；

D．铁离子和氢氧根会反应，则乙池中发生反应，故D错误。

综上所述，答案为C。

11．B

【分析】图为原电池时，A极LinC，B极Li1-nMO2，隔膜中X通过，应该为Li+，原电池中阳离子定向移动到正极，故B为正极，电极反应为；A为负极，电极反应为，电极总反应为；

【详解】A．中金属性最强的为Mn，放电时Mn元素最先失去电子，选项A错误；

B．在中，，三种元素分别显价，若x:y:z=2：3：5，根据化合价中元素正负化合价的代数和为0可得：+1(1-a)+(+20.2)+(+30.3)+(+40.5)+(-2)2=0，解得a=0.3，选项B正确；

C．B电极反应为，不能通过充分放电的石墨电极中回收金属锂，选项C错误；

D．充电时阴极发生反应nLi++C6+ne-=LinC6，当转移nmol电子时，有nmolLi+进入负极的C6材料中，故理论上负极材料增加nmolLi，质量增加7ng，阳极，质量减少7ng，故两极材料质量变化量相差为，而无法确定两极质量差，选项D错误；

答案选B。

12．C

【分析】电镀时镀层金属失电子，故a连接正极，为电解池的阳极，不锈钢连接电源的负极，为阴极；

【详解】A．电解中单质镍只有做阳极才能转化为，选项A正确；

B．进入Ⅱ室，Ⅳ室是阴极室，得电子转化为、，由于溶液中阴离子浓度增大，故Ⅲ室中的应进入Ⅳ室，导致Ⅳ室溶液中增大，选项B正确；

C．电路中转移的电子所带电量应与通过指定膜的离子所带电荷相等，通过膜a进入Ⅱ室，离子数目为，选项C错误；

D．进入Ⅱ室，Ⅳ室是阴极室，得电子转化为、，由于溶液中阴离子浓度增大，故Ⅲ室中的应进入Ⅳ室，导致Ⅳ室溶液中增大，选项D正确；

答案选C。

13．D

【分析】根据图中信息可知放电时b极变为，Ni化合价降低，为正极，a为负极。

【详解】A．根据图中信息可知放电时a极为负极，b极为正极，A项正确；

B．正极变为，则放电时b极的电极反应式为，B项正确；

C．根据图示，负极反应式为，则负极区pH减小，根据b极电极反应式可知，正极区pH增大，C项正确；

D．未给出具体电极，且1.12L氧气所处的温度和压强条件未知，无法判断，D项错误；

故选D。

14．D

【分析】经过装置图分析，电极d中，CH3COO−转化为CO2，碳元素化合价升高，失去电子，是阳极，则电极b是正极，电极a是负极。

【详解】A．CH3COO−转化为CO2，碳元素化合价升高，属于氧化反应，则d为阳极，b为正极，A正确；

B．NH4Cl溶液显酸性，c电极上发生反应的电极反应式为+4H++4e-=+H2O ，B正确；

C．电解池中左侧消耗H+，右侧产生H+，故离子交换膜选用质子交换膜，C正确；

D．d电极的反应式为：CH3COO−−8e−+2H2O=7H++2CO2↑，当生成1mol时转移4mole−，右侧生成的CO2在标准状况下体积为22.4L，D错误；

故选：D。

15．(1)     负     O2+2H2O+4e-=4OH-

(2)     Cl2     NaOH     0.2mol     2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑

(3)     C     负     外加电流法

【详解】（1）锌易失电子发生氧化反应，Zn电极作负极，氧气易得电子发生还原反应，通入空气一极是正极，正极氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式O2+2H2O+4e-=4OH-；

（2）①左侧电极为阳极，阳极氯离子失电子生成氯气，a口产生的气体是Cl2；右侧是阴极，阴极反应式为，所以c口获得的产品是NaOH，d口放出氢气， 当d口产生标况下2.24L气体时，电路中转移电子的物质的量为0.2mol。

②电解饱和食盐水生成氢气、氯气、氢氧化钠，反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。

（3）①图3甲所示的方案为牺牲阳极法，其中焊接在铁闸门上的固体材料R的活泼性大于铁，故选C。

②图3乙方案为外加电流阴极保护法，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极。

16．(1)     负极     阳极

(2)         

(3)     b     d

(4)     448     不变

【详解】（1）a极进入甲醇，甲醇失电子为负极，b极进入氧气，为正极，与正极相连的c极就是阳极。

（2）a极进入甲醇，甲醇失电子为负极，发生氧化反应，a极上的电极反应式：CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+。乙池中c极与正极相连则为阳极，阳极NO失电子发生氧化反应，根据题意可知生成硝酸根，电极反应式:NO-3e-+2H2O=+4H+。

（3）甲池为原电池，向正极（b极）迁移，乙池为电解池，向阴极（d极）迁移。

（4）乙池两侧溶液体积均为100ml，左侧溶液中c(HNO3)为0.1 mol/L。电解结束后，左侧溶液中c(HNO3)变为0.3 mol/L，反应后增加了(0.3 mol/L-0.1 mol/L)×0.1L=0.02mol，根据N原子守恒可知，处理NO的物质的量为0.02mol，体积为0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL。生成的氢离子会通过质子交换膜向右侧移动，所以乙池右侧溶液的pH与电解前相比不变。

17．     阳          阴    

【详解】，发生去氢的氧化反应，则极为阳极，电极反应式为。，发生去氧的还原反应，则极作阴极，电极反应式为。

18．(1)          B     1.12

(2)         

(3)          X          、    

【详解】（1）①用作电极材料，用氢氧化钾溶液作电解质溶液，在两个电极上分别充入甲醇和氧气，甲醇失电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，通入甲醇的一极为负极，负极的电极反应式为；

②利用该燃料电池作电源，与题图1右边烧杯相连，在铁件表面镀铜，则铁件作电解池的阴极，阴极与电源负极连接，题图1中与甲醇相连的B电极是阴极；所以铁件应是B极；在铁件表面镀铜，当铁件的质量增加时，根据可知转移电子，燃料电池中消耗氧气的电极反应式为，依据得失电子守恒，消耗的氧气的物质的量为，标准状况下氧气的体积为；

（2）通电后，转化为，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应式为；作氧化剂把水中的甲醇氧化成和，自身被还原为，反应的离子方程式为；

（3）①由装置Ⅱ中电极失电子发生的氧化反应知为阳极、为阴极，与相接的铅蓄电池的Y电极为正极，电极材料是；工作时向负极移动，即移向X电极；Y电极得电子生成PbSO4，电极反应式为。

②装置Ⅱ是电絮凝净水装置，工作时，转化为胶体，电极反应式为；由题图3知，还发生反应。

③由可知消耗，转移电子的物质的量为，装置的电流效率为，故装置Ⅱ阴极上参与反应的电子为，该电极反应式为，即产生。