2024届高三新高考化学大一轮专题练习--电解池

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题练习--电解池，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

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春·广西·高三校联考阶段练习）设NA表示阿佛加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．电解精炼铜时，阳极减轻6.4g，则电路中转移电子数目为0.2NA
B．标准状况下，2.24L环己烷中所含碳原子数目为0.6NA
C．7.8g苯()中含有σ键的数目为1.2NA
D．将0.3molH2和0.1molN2于密闭容器中充分反应后，容器内的分子数等于0.2NA
2．（2023·全国·统考高考真题）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx

下列叙述错误的是
A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：2Na++S8+2e-→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
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·江苏·统考二模）用电解法对酸性含氯氨氮废水进行无害化处理的过程如图所示。下列说法正确的是
  
A．DSA电极与外接电源的负极连接
B．发生的电极反应为：
C．降解过程中应该控制条件避免发生反应②
D．1mol HO·和足量反应，转移的电子数为
5．（2023·内蒙古乌兰察布·统考二模）科学家研制了一种两相无膜锌/吩噻嗪电池，其放电时的工作原理如图所示(在水系/非水系电解液界面上来回穿梭，维持电荷守恒)。
  
已知：CH2Cl2的密度为1.33g·cm-3，难溶于水。下列说法错误的是
A．电池使用时不能倒置
B．放电时， 由CH2Cl2层移向水层
C．放电时，Zn板每减轻6. 5g，水层增重29g
D．充电时，石墨毡上的电极反应式为PTZ-e- =PTZ+
6．（四川省南充市2023届高三下学期三模理综化学试题）钠离子电池与锂离子电池工作原理相似，性能相近，但相比锂离子电池具有原材料储量丰富、成本低廉等优势，原理如图所示。电池工作时总反应为C+NaMnO2Na1-xMnO2+NaxC，下列说法错误的

A．充电时，电能转化为化学能
B．放电时，NaMnO2电极为正极
C．放电时，负极反应为Na1-xMnO2+Na++xe-=NaMnO2
D．充电时，外电路中每转移0.2mole-，理论上硬质碳电极将增重4.6g
7．（2023春·广东广州·高三广州市第十六中学校考期中）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是  

A．甲： Zn2+向Cu电极方向移动
B．乙：负极的电极反应式为Zn－ 2e－+ 2OH－ = Zn(OH)2
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应
D．丁：电池放电时，电子由铅经硫酸溶液流向二氧化铅
8．（2023·山东威海·威海市第一中学统考二模）将CO2转化为系列化工原料，越来越引起科研工作者的重视。光、电催化酶耦合反应器固定CO2原理如图所示。已知固碳酶在催化反应时需要辅助因子NAD(P)H提供还原力。下列说法错误的是   

A．装置工作时，由光能、电能转化为化学能
B．转化生成1mol 得到6mol
C．当有2mol 通过交换膜进入阴极室，一定生成1mol HCOOH
D．在电解液中添加并给反应器施加电压，有利于转换为NAD(P)H
9．（2023·河北·校联考三模）单液流锌镍电池以其成本低、效率高、寿命长等优势表现出较高的应用价值，电解液为ZnO溶解于碱性物质的产物Zn(OH)，总反应为Zn+2NiOOH+2H2O+2OH-Zn(OH)+2Ni(OH)2，电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是
  
A．充电时，锌极发生的电极反应为Zn(OH)+2e-=Zn+4OH-
B．放电时，镍极发生的电极反应为NiOOH+H2O+4e-=Ni(OH)2+OH-
C．充电时，阴离子从镍极区向锌极区移动，在锌极上反应生成Zn(OH)
D．利用循环泵驱动电解液进行循环流动，可有效提高电池能量效率
10．（2023春·四川成都·高三校联考期中）高电压水系锌－有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是

A．放电时，Cl-通过阴膜向正极区迁移
B．放电时，负极区溶液的pH减小
C．充电时，Zn与外接直流电源负极相连
D．充电时，阳极电极反应式为FQH2-2e-=FQ+2H+
11．（2022春·云南临沧·高三云南省凤庆县第一中学校考期中）肉桂醇是用来制备香料桂酸桂酯的原料。我国科研人员采用电化学法实现肉桂醛制备肉桂醇的模拟装置(电解质溶液为酸性介质)如图所示，下列说法错误的是

A．b极电势高于a极电势
B．工作时，向A电极移动
C．B电极的电极反应式为
D．增大光伏电池的输出电流可以提高肉桂醇的产率
12．（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

二、多选题
13．（2023春·江苏南京·高三南京市第十三中学校考阶段练习）在新型钴基电催化剂作用下，用石墨、铁做电极材料，可将CO2和水转化为甲酸。其反应原理如图所示，下列说法正确的是

A．石墨做阳极，铁做阴极
B．阳极的电极反应式：2O2﹣﹣4e-=O2↑
C．阴极的电极反应式：CO2+2e-+2H+=HCOOH
D．电解过程中阳极的质量肯定不变
14．（2023春·山东菏泽·高三统考期中）研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池。该电池分别以铝和石墨为电极，用和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体，其放电原理如图所示。下列说法中，正确的是

A．放电时，有机阳离子向铝电极方向移动
B．充电时，铝要与电源正极相连
C．放电时的正极反应为：
D．充电时的阴极反应为：

三、非选择题
15．（2022·全国·高三专题练习）我国科学家以H2O和N2为原料，以熔融NaOH—KOH为电解质，悬浮的纳米Fe2O3作催化剂(Fe2O3发生电极反应生成中间体Fe)，该电解装置如图所示。

(1)惰性电极I发生的电极反应式为____。
(2)阴极区发生反应生成NH3的过程可描述为____。
16．（2022·全国·高三专题练习）利用双离子交换膜电解法可以处理含NH4NO3的工业废水，并获得氨水和硝酸，原理如图所示：

b膜属于____(填“阴”或“阳”)离子交换膜；为增强溶液的导电性，电解前产品室2中的溶液应是____。
17．（2022秋·河南洛阳·高三统考期末）依据电化学原理，回答下列问题：
(1)图1是依据氧化还原反应Cu(s)+2Fe3+(aq)=Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)设计的原电池装置。

①电极X的材料是___。
②Y上发生的电极反应式为___。
③盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶，放电过程盐桥中向左侧烧杯移动的离子主要是___(填离子符号)。
(2)图2为离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图。

①写出电解过程中总反应的化学方程式____。
②a处得到的溶液中溶质的主要成分是___(填化学式)。
(3)科学家研发了一种绿色环保可充电“全氢电池”，其放电时工作原理如图3所示。

①吸附层a上的电势___(填“低于”、“高于”或“等于”)吸附层b上的电势。
②吸附层a上的电极反应式为___。
③下列说法错误的是___。
A．该电池充电时，吸附层b接电源正极
B．装置中的离子交换膜可以使用质子交换膜
C．NaClO4的作用是传导离子和参与电极反应
D．导线上通过1mole-，装置内H2总量减少0.5mol
18．（2022秋·浙江宁波·高三统考期末）电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法，电解示意图如图所示，图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过。请回答以下问题：

(1)图中A极要连接电源的____(填“正”或“负”)极。
(2)精制饱和食盐水从图中____位置补充。(填“a”“b”“c”“d”“e”或“f”)
(3)电解总反应的离子方程式是____。

参考答案：
1．C
【详解】A．粗铜中含有杂质铁、锌等，所以阳极减轻，则电路中转移电子数目不一定为，选项A错误；
B．标准状况下，环己烷不是气体，不能计算其物质的量，选项B错误；
C．1个苯( )中含有12个键，故苯( )即0.1mol中含有键的数目为，选项C正确；
D．合成氨反应是可逆反应,不能完全转化为氨气,故容器内的分子数大于0.2NA，选项D错误；
答案选C。
2．A
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。
【详解】A．充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；
B．放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；
C．由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++S8+2e-→Na2Sx，C正确；
D．炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；
故答案选A。

3．C
【分析】由于Mg是活泼金属，Mg2+氧化性弱，所以该电池工作时Mg失去电子结合F-生成MgF2，即b电极为负极，电极反应式为：Mg+2F－－2e－=MgF2，则a为正极，正极反应式为：LaSrMnO4F2＋2e－=LaSrMnO4＋2F－；充电时，电解池的阳极、阴极与原电池的正、负极对应，电极反应与原电池的电极反应反应物与生成物相反，据此解答；
【详解】A．由于Mg是活泼金属，Mg2+氧化性弱，所以原电池放电时，Mg失去电子，作负极，即b为负极，a为正极，A错误；
B．放电时，a为正极发生还原反应，电极反应为：LaSrMnO4F2＋2e－=LaSrMnO4＋2F－，B错误；
C．充电时电解池的阳极、阴极与原电池的正、负极对应，所以a极接外电源的正极，C正确；
D．因为Mg能与水反应，因此不能将有机溶液换成水溶液，D错误；
答案选C。
4．C
【详解】A．NH3在DSA电极转化为N2，氮元素从-3价升高为0价，被氧化，该电极是电解池的阳极，与外接电源的正极相连，故A错误；
B．由图示知，Cl-在DSA电极表面转化为Cl2电极反应式为：2 Cl--2e-=Cl2↑，故B错误；
C．反应②中NH3转化为，没有达到氨氮废水无害化处理的目的，所以，降解过程中应该控制条件避免发生反应②，故C正确；
D．羟基自由基中氧元素为-1价，其还原产物中氧元素为-2价，一个HO·可得到一个电子，1mol HO·完全反应时转移的电子数为6.02×1023，故D错误；
故选C。
5．C
【详解】A．二氯甲烷和水不互溶，密度比水大，可以将正极与负极隔开，倒置会引起电池内部短路，A项正确；
B．放电时，Zn板为负极，石墨毡为正极，则 由CH2Cl2层移向水层，B项正确；
C．放电时，Zn板每减轻6. 5g则转移0.2mol电子，水层增重6.5g，另外还有0.2mol转移到水层，则一共增重0.2mol×145g/mol+6.5g=35.5g，C项错误；
D．充电时，石墨毡为阳极，发生氧化反应，电极反应式为PTZ-e- =PTZ+，D项正确。
答案选C。
6．C
【分析】根据总反应方程式可知，放电时，NaxC失电子生成C和NaMnO2，作负极，则NaMnO2作正极，充电时作阳极，以此分析；
【详解】A．充电时，将电能转化为化学能，A正确；
B．根据分析，NaMnO2电极为正极，B正确；
C．根据分析，负极发生的反应为NaxC-xe-=xNa++C，C错误；
D．充电时，硬质碳电极上发生反应xNa++C+xe-=NaxC，转移0.2mole-，x=0.2，硬质碳电极将增重0.2molNa，质量为4.6g，D正确；
故答案为：C。
7．D
【详解】A．甲为铜锌原电池，锌为负极，铜为正极，阳离子Zn2+向Cu电极方向移动，选项A正确；
B．乙为纽扣电池，负极为锌失电子发生氧化反应，反应式为Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2，选项B正确；
C．丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，选项C正确；
D．丁为铅蓄电池，放电时为原电池，电子由负极铅沿导线流向正极二氧化铅，电子不会进入溶液，选项D不正确；
答案选D。
8．C
【分析】由题干原理图示信息可知，阳极(即与电源正极相连的电极)上发生氧化反应，电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，H+通过质子交换膜移向阴极室，阴极电极反应为：NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，CO2+2NAD(P)H=2NAD(P)+HCOOH或者CO2+6NAD(P)H=CH3OH+H2O+6NAD(P)，光能捕获与电子激发器中吸收太阳能，激发失去电子，从而也发生NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，装置工作时，由光能、电能转化为HCOOH、CH3OH、NAD(P)、NAD(P)H中的化学能，A正确；
B．根据电子守恒可知，CO2转化生成1mol CH3OH得到6mol e-，B正确；
C．由分析可知，阴极室发生的反应有：NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，CO2+2NAD(P)H=2NAD(P)+HCOOH或者CO2+6NAD(P)H=CH3OH+H2O+6NAD(P)，且光能捕获与电子激发器中吸收太阳能，激发失去电子，从而也发生NAD(P)+H++e-=NAD(P)H，故当有2mol通过交换膜进入阴极室，不一定生成1mol HCOOH，C错误；
D．在电解液中添加可以增强电解质溶液的导电性，并给反应器施加电压，可加快反应速率，故有利于转换为NAD(P)H，D正确；
故答案为：C。
9．C
【分析】由总反应可知，放电时锌极上锌失去电子发生氧化反应为负极，镍极的NiOOH得到电子发生还原反应为正极；
【详解】A．充电时，锌极为阴极，电极反应为，A正确；
B．放电时，镍极为正极，电极反应为，B正确；
C．充电时，镍极为阳极，阴离子从锌极区向镍极区移动，在锌极上得电子生成金属锌，C错误；
D．利用循环泵驱动电解液使其通过输送管道在电池反应槽与储液罐之间循环流动，可有效抑制电池内部电解液的浓度差造成的影响，从而提高电池能量效率，D正确。
故选C。
10．A
【详解】A．原电池中阴离子向负极移动，故放电时，Cl-不会向正极区迁移，A错误；
B．放电时，负极区锌失去电子发生氧化反应，，溶液氢氧根离子浓度减小，pH减小，B正确；
C．充电时，Zn做阴极，与外接直流电源负极相连，C正确；
D．充电时，阳极的FQH2失去电子反应氧化反应，电极反应式为FQH2-2e-=FQ+2H+，D正确；
故选A。
11．C
【分析】外接光伏电池，说明该装置为电解池，根据有机物的特点进行判断，“加氢去氧”为还原反应，“加氧去氢”为氧化反应。
【详解】A．肉桂醛转化为肉桂醇，发生加氢的还原反应，则A电极为电解池的阴极，a极、b极分别为光伏电池的负极和正极，则b极电势高于a极电势，A正确；
B．A电极为电解池的阴极，工作时，通过质子膜迁移到A电极，B正确；
C．B电极为电解池的阳极，在酸性条件下发生失电子的氧化反应，生成，C错误；
D．增大光伏电池的输出电流，可以增大单位时间内电路中转移电子的数目，从而提高肉桂醇的产率，D正确；
故选C。
12．C
【详解】A．传统氯碱工艺使用阳离子交换膜，防止阳极生成的与阴极生成的反应，而该工艺的各步装置中均不需要使用离子交换膜，A正确；
B．第一步生产的装置为电解池，阳极反应为，B正确；
C．第二步提取和的装置为原电池，负极反应为，正极反应为，则溶液中的含量减小，C错误；
D．第三步生产的阳极反应为，D正确；
故选C。
13．AB
【分析】连接电源的负极的为电解池的阴极，阴极上CO2得电子产生HCOOH，连接电源正极的为电解池的阳极，阳极上O2-失电子产生O2，故应该选择石墨电极为阳极，铁为电解池的阴极连接负极。
【详解】A．电解反应中，若铁作阳极，铁溶解，所以用石墨、铁做电极材料，石墨做阳极，铁做阴极，在阴极CO2转化为甲酸，发生还原反应，选项A正确；
B．石墨做阳极，在阳极O2-放电生成氧气，阳极的电极反应式：2O2﹣﹣4e﹣=O2↑，选项B正确；
C．在阴极CO2转化为甲酸，发生还原反应，需要水参与反应，同时生成氧离子，氧离子移向阳极，在阳极放电生成氧气，生成甲酸的电扳反应式：CO2+H2O+2e﹣=HCOOH+O2﹣，选项C错误；
D．电解过程中阳极生成氧气，氧气与电极石墨反应，所以阳极的质量会减少，选项D错误；
答案选AB。
14．CD
【分析】放电时为原电池，铝是活泼的金属，铝作负极，被氧化生成，电极反应式为，石墨为正极，电极反应式为；充电时为电解池，石墨为阳极，Al为阴极，阴、阳极反应与原电池负、正极反应相反。
【详解】A．由上述分析可知，放电时，铝为负极，石墨为正极，阳离子向正极移动，则有机阳离子向石墨电极方向移动，故A错误；
B．充电时铝为阴极，与电源负极相连，故B错误；
C．由上述分析可知，放电时石墨为正极，电极反应式为，故C正确；
D．充电时Al作阴极，电极反应式为，故D正确；
故答案选CD。
15．(1)4OH--4e- =O2↑+2H2O
(2)Fe2O3在阴极上得电子生成Fe(Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-)，Fe将N2还原为NH3(2Fe+N2+3H2O=Fe2O3+2NH3)

【分析】由电解装置图可以看出，在隋性电极Ⅰ，OH-失电子转化为O2，则此电极为阳极；由此得出惰性电极Ⅱ为阴极。
(1)
由分析可知，惰性电极I为阳极，OH-失电子转化为O2，发生的电极反应式为4OH--4e- =O2↑+2H2O。答案为：4OH--4e- =O2↑+2H2O；
(2)
从图中可以看出，惰性电极Ⅱ产生的OH-向惰性电极I移动，由H2O转化为OH-，需要Fe2O3提供O元素，从而说明惰性电极I先生成Fe，然后Fe再还原N2并生成NH3。从而得出阴极区发生反应生成NH3的过程可描述为：Fe2O3在阴极上得电子生成Fe(Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-)，Fe将N2还原为NH3(2Fe+N2+3H2O=Fe2O3+2NH3)。答案为：Fe2O3在阴极上得电子生成Fe(Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-)，Fe将N2还原为NH3(2Fe+N2+3H2O=Fe2O3+2NH3)。
16． 阳极 稀硝酸
【详解】由图可知：产品室2中的铂电极连接电源正极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成O2和H+，溶液中阳离子数目增大，废水室中的离子通过阴离子交换膜进入产品室2中，则电解前产品室2中的溶液应是稀HNO3、所得产品为浓HNO3；水在右侧的阴极得到电子发生还原反应生成H2和OH-，溶液中阴离子数目增大，OH-离子通过阴离子交换膜进入产品室1中，废水中的通过阳离子交换膜加入产品室1中，与OH-离子在产品室1中反应得到氨水，所以a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜，c膜为阴离子交换膜，为增强溶液的导电性，电解前产品室2中的溶液应是稀硝酸。
17．(1) Cu K+
(2) NaOH
(3) 低于 BCD

【详解】（1）①由图可知电极X是负极，根据题干给的方程式可知，Cu作负极，故电极X的材料是Cu；
②Y为正极，由题干方程式可知正极反应为：；
左侧为正极，在原电池中阳离子移向正极，故向左侧烧杯移动的离子主要是K+；
（2）①电解饱和食盐水在阴极上生成的是氢气、氢氧化钠，在阳极上产生氯气，电解方程式为：；
②右侧为阴极，故a处得到的溶液中溶质的主要成分是NaOH；
（3）①由图可知电子从电极a流出，故a为负极，b为正极，故吸附层a上的电势低于吸附层b上的电势；
②吸附层a作负极,电极反应式为；
③A．该电池中吸附层b是正极，应该接外接电源正极，A正确；
B．装置中的离子交换膜如果使用质子交换膜则交换膜右侧的氢离子可以通过交换膜直接和左侧的氢氧根离子发生反应，不利于电能产生，这个交换膜应该是钠离子交换膜，B错误；
C．NaClO4没有参与电极反应，C错误；
D．该电池的总反应为，导线上通过1mole-，装置内H2总量不变，D错误；
故选BCD。
18．(1)正
(2)a
(3)2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-

【详解】（1）电解池中阳离子向阴极移动，图中Na+向右侧运动，所以左侧为阳极室、右侧为阴极室，A极要连接电源的正极。
（2）A是阳极，氯离子失电子生成氯气，所以精制饱和食盐水从图中a位置补充；
（3）电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气、氯气，总反应的离子方程式是2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-。