2024届高三新高考化学大一轮专题练习：电解池

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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·全国·统考高考真题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(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．析氢反应发生在电极上
B．从电极迁移到电极
C．阴极发生的反应有：
D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)
2．（2023·全国·高三统考专题练习）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
3．（2023春·四川绵阳·高三四川省绵阳南山中学校考期中）氟离子电池是新型电池中的一匹黑马，其理论比能量高于锂电池。一种氟离子电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是
  
A．放电时，a是电源的负极
B．放电时，a极的电极反应为：LaSrMnO4F2-2e-=LaSrMnO4＋2F-
C．充电时，电极a接外电源的正极
D．可将含F-的有机溶液换成水溶液以增强导电性
4．（2023春·江苏·高三校联考专题练习）易溶于水，其水溶液显酸性。从电镀污泥[含、、、和等]中回收制备和其他金属的工艺流程如图所示。

下列叙述不正确的是
A．“酸浸”时，为加快浸出速率，应加入相同体积、高浓度的硫酸
B．用惰性电极“电解”后的电解液中主要存在的阳离子有等
C．“除Fe、Cr”时通入更有利于生成沉淀
D．溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作可得到
5．（2023春·江苏连云港·高三统考期中）为节约资源，许多重要的化工产品可以进行联合生产。如氯碱工业、金属钛的冶炼工业、甲醇的合成工业可以进行联合生产。联合生产时的物质转化如下图所示：
  
部分反应的热化学方程式为：
2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH＝－221.0kJ·mol－1
CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH＝－90.7kJ·mol－1
TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(l)＋2CO(g)  ΔH＝－70.0kJ·mol－1
下列关于联合生产的有关说法正确的是
A．通过电解MgCl2溶液可以实现镁的再生
B．电解饱和食盐水时，阳极附近溶液pH升高
C．还原反应时，每生成48gTi，反应共转移2mol电子
D．反应TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(l)＋O2(g)在任何条件下均不能自发进行
6．（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
7．（2023春·浙江·高三校联考阶段练习）镁锂双盐电池是结合镁离子电池和锂离子电池而设计的新型二次离子电池。其工作原理如图所示，已知放电时，b极转化关系为：下列说法不正确的是

A．充电或放电时，a极电势均高于b极
B．放电过程中电子经导线由a极向b极移动
C．充电时阳极的电极反应式为
D．该电池工作时，若通过电路转移电子的物质的量为0.2mol，则负极质量变化2.4g
8．（2023春·江苏徐州·高三统考期中）目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之一、某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质溶液分别呈酸性和碱性，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是
  
A．正极电解质溶液呈碱性
B．放电时，锌板上发生的电极反应为
C．放电时，每转移1mol电子，中间腔室内的溶液中将增加1molNaCl
D．储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的负极
9．（2023春·江苏宿迁·高三统考期中）实验室以一定浓度的和混合溶液为电解液，让同时在阴、阳两极发生反应来模拟隔膜电解法处理含的废水，工作原理如图所示。已知阴极区域主要反应可表示为：、(为活泼H)。下列说法不正确的是
  
A．直流电源b为负极
B．图中离子交换膜是阳离子交换膜
C．阳极区的反应可表示为：
D．电解过程中阴极区溶液的pH变小
10．（2023·广东梅州·统考二模）一种清洁、低成本的三步法氯碱工艺的工作原理如图所示。下列说法不正确的是
  
A．与传统氯碱工艺相比，该方法可避免使用离子交换膜
B．第一步中的阳极反应为Na0.44MnO2-xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+
C．第二步放电结束后，电解质溶液中NaCl的含量增大
D．第三步，Cl2在阳极产生
11．（2023·浙江金华·统考模拟预测）我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料—的水系双离子电池，该电池以和为电极，其工作原理如图所示。下列有关叙述不正确的是
  
A．充电时，电极a应接电源的正极
B．放电时，若电极a得到6.4g Cu和1.44g ，则电路中转移0.22mol电子
C．充电时，电极b的电极反应式为
D．第2次放电时，溶液碱性逐渐增强
12．（2023春·四川达州·高三四川省万源中学校考阶段练习）Zn－PbO2是一种新型电池，其示意图如图所示。a、b为离子交换膜，A、B、C三个区域的电解质溶液分别为KOH、K2SO4和H2SO4溶液，该电池工作时B区电解质浓度增大。下列说法错误的是
  
A．电池工作时，电子由Zn电极流向PbO2电极
B．a膜为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜
C．当电路中转移2 mol电子时理论上产生1 mol
D．PbO2电极的电极反应式为：PbO2＋2e－＋＋4H＋＝ PbSO4＋2H2O
13．（2023春·广东茂名·高三茂名市电白区第一中学校考阶段练习）可利用碱性锌-空气电池(反应原理：)电解处理含铜污水，回收铜单质，并制备较高浓度硫酸，电解装置如图所示。下列说法错误的是

A．b膜是阴离子交换膜
B．电解装置工作一段时间后，I区溶液中的浓度不变
C．理论上，每生成1.6g气体X，有从I区经a膜移向II区
D．N极为电源负极，电极反应式为

二、多选题
14．（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校联考二模）我国科研团队设计的一种新型固态电解质PK10的氟离子电池，其充、放电工作时的物质转化及放电时的迁移方向如图所示。下列有关说法错误的是
  
A．放电时，a极为负极
B．放电时，b极的电极反应式为
C．充电时，由b极向a极迁移
D．充电时，外电路每通过1 mol，a极反应消耗1mol

三、非选择题
15．（2023秋·重庆沙坪坝·高三重庆南开中学校考期末）铁和铁的化合物在生活、生产、国防建设中有广泛的应用。请回答下列有关问题：

(1)在不同酸性介质中，金属铁的腐蚀原理并不相同，如图是在密闭容器中，生铁在和的盐酸中容器内压强随时间的变化过程。其负极反应式为_______；代表的曲线是_______(填“x”或“y”)。
(2)高铁酸钾()是一种新型非氯高效消毒剂。用下图所示的装置可以制取。

①该化合物中铁元素的化合价为_______；净水时，起絮凝作用的原理是_______(结合化学用语和文字说明)。
②铅酸蓄电池的正极反应式为_______；该装置中，若外电路转移了，理论上消耗物质的量为_______。
③隔膜最好是交换膜_______(填“阳离子”或“阴离子”)：电解时阳极附近的_______(填“增大”“减小”或“不变”)，阳极的电极反应式为_______。
16．（2023·全国·高三专题练习）将用烧碱吸收后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：；。

(1)写出电解时阴极的电极反应式：______________________________。
(2)电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式为___________________。
17．（2023·全国·高三专题练习）高铁酸钾被称为“绿色化学试剂”，在酸性至弱碱性条件下不稳定；溶液呈紫红色，具有强氧化性，与反应时，溶液颜色会逐渐褪去，并出现红褐色沉淀。
(1)可用于自来水处理，其原理是_______。
(2)电解法可制得，装置如图所示，阳极电极反应式为_______。若电解质溶液中混有少量杂质，电解效果会显著降低，其原因是_______。

18．（2023·全国·高三专题练习）我国对世界郑重承诺：2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，其中的关键技术是运用催化转化法实现二氧化碳的碳捕集和碳利用。请回答下列问题：
Ⅰ、一定温度下，和在催化剂作用下可发生a、b两个平行反应，分别生成和。
a：
b：
(1)相同温度下，反应的___________。
(2)在传统的催化固定反应床中，的转化率和甲醇的选择性通常都比较低。后来，科学团队研制了一种具有反应和分离双功能的分子筛膜催化反应器，极大地改善了该问题，其原理如图1所示：

保持压强为，温度为，向密闭容器中按投料比，投入一定量和，不同反应模式下的平衡化率和的选择性的相关实验数据如下表所示。
实验组
反应模式

温度/
的平衡转化率
的选择性
①

3
260
21.9
67.3
②

3
260
36.1
100.0
已知：的选择性是指转化的中生成的百分比。
①在模式下，按上述条件发生反应。下列说法能证明反应a达到平衡状态的是___________(填字母)。
A．气体压强不再变化
B．气体的平均相对分子质量不再变化
C．不再变化
D．的物质的量之比为
②由表中数据可知，在模式下，的转化率明显提高，结合具体反应分析可能的原因是___________。
(3)反应b在进气比不同时，测得的平衡转化率如图2所示(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同，其他反应条件均相同)。
①D和F两点对应的温度关系：___________(填“>”、“=”或“”、“=”或“
(4)

【详解】（1）=-49.5 kJ/mol-41.2 kJ/mol=-90.7 kJ/mol,故答案为:-90.7 kJ/mol；
（2）题目中已知压强不变，所以A正确；B. 气体的平均相对分子质量为Mr,根据公式可知，Mr=，由于方程式中都是气体，所以质量守恒m不变。根据气体前后气体分子数之和可知n是个变量，所以气体的平均相对分子质量为Mr不变时能证明反应a达到平衡状态；C.由表格可知一直都是3，所以不是变量，不能证明反应a达到平衡状态；D.CO2、H2、CH3OH、的物质的量之比为，不一定非得平衡时物质的量之比为，在任何情况下都可达到，所以D错误。在模式下，选择合适的催化剂，只发生反应，同时分子筛膜能及时分离出水蒸气，使平衡向右移动，二氧化碳的转化率增大。故答案为：B
；在模式下，选择合适的催化剂，只发生反应，同时分子筛膜能及时分离出水蒸气，使平衡向右移动，二氧化碳的转化率增大；
（3）图中D点（1,60），即，CO2转化率为60%，根据关系列三段式：
    
KD=
图中F点（1.5,50），即，CO2转化率为50%，根据关系列三段式：
    
KF=
通过计算可知D点平衡常数K小于F点，该反应为吸热反应，温度升高，平衡常数K增大,所以TD QG,所以向正反应方向进行。故> ；
故答案为：TD；
（4）由图可知该装置为电解池，阴极发生还原反应，化合价降低，得到电子，。