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第一部分 题型16 电解原理及其应用（含解析）2024高考化学二轮复习
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这是一份第一部分 题型16 电解原理及其应用（含解析）2024高考化学二轮复习，共25页。
1．(2023·广东广州统考一模)以熔融盐(CaCl2、NaCl)为电解液，以石墨为阳极，电解TiO2和SiO2获取电池材料TiSi，下列说法正确的是( )
A．阳极上SiO2被还原
B．阴极发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．电解时，阳离子向阳极移动
D．理论上每生成1 ml TiSi，电路中转移8 ml电子
2．实验室模仿氯碱工业用如图所示装置(X、Y是碳棒)进行电解饱和食盐水的实验。通电之后，发现X、Y电极上均有气泡产生，其中Y电极上的气泡相对X电极更密。关于该实验的叙述正确的是( )
A．Y电极上发生还原反应
B．在两极滴加酚酞试剂，X电极附近溶液先变红
C．溶液中的Na＋向X电极移动
D．Y电极连接的是电源正极
3．(2023·广东深圳一模)法国科学家莫瓦桑在无水HF中电解KHF2制得单质氟(2KHF2eq \(=====,\s\up15(电解))2KF＋H2↑＋F2↑)，获得1906年诺贝尔化学奖。下列关于该过程的描述不正确的是( )
A．阳极上发生氧化反应
B．阴极反应式为2HFeq \\al(－,2)＋2e－===H2↑＋4F－
C．需将电解产生的两种气体严格分开
D．理论上，每转移1 ml e－，可得到22.4 L F2(标准状况下)
4．(2023·黑龙江齐齐哈尔一模)以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法错误的是( )
A．燃料电池工作时，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B．a极是铜，b极是铁时，溶液中CuSO4浓度减小
C．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为7∶1
D．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化不相同
5．用如图所示的方法可以保护钢质闸门。下列说法正确的是( )
A．当a、b间用导线连接时，X可以是锌棒，X上发生氧化反应
B．当a、b间用导线连接时，X可以是锌棒，电子经导线流入X
C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的正极
D．当a、b与外接电源相连时，阴极的电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑
6．(2023·河南濮阳一模)金属钠可溶于水银形成液态的合金“钠汞齐”，通过电解饱和食盐水得到金属钠，制取钠汞齐的实验装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．b电极是阴极
B．若没有玻璃套管，b电极反应式为2H2O＋2e－===H2 ↑＋2OH－
C．电解过程中玻璃套管下端的银白色液面上升
D．水银层的质量每增加0.23 g，理论上c口会逸出112 mL气体
7．中科院化学研究所开发了一个包括苯酚电催化还原和苯酚电催化氧化两个半反应的综合电化学策略，成功实现了苯酚合成两种重要的化工原料——环己酮和苯醌。下列说法错误的是( )
A．溶液中的H＋的移动方向：电极a→电极b
B．阴极区的电极反应式为＋4e－＋4H＋===
C．电路中转移2 ml e－时，理论上会消耗苯酚的数目为0.5NA
D．该电化学合成环己酮和苯醌的原子利用率为100%
8．(2023·湖南岳阳二模)科学家研发了一种绿色环保“全氢电池”，某化学兴趣小组将其用于铜片上镀银作为奖牌奖给优秀学生，工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．负极的电极反应式：H2－2e－＋2OH－===2H2O
B．当吸附层a通入2.24 L(标准状况)氢气时，溶液中有0.2 ml离子透过离子交换膜
C．离子交换膜既可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜
D．电池工作时，m电极质量逐渐增加
9．利用废料Ce2O3制备Ce(SO4)2的工作原理如图，下列说法不正确的是( )
A．电极b为阴极，发生还原反应
B．电解总反应式：Ce2O3＋8H＋eq \(=====,\s\up15(电解))2Ce4＋＋3H2O＋H2↑
C．离子交换膜为阴离子交换膜
D．X可以是H2SO4溶液
10．(2023·福建厦门二模)某电合成氨装置及阴极区含锂微粒转化过程如图。下列说法错误的是( )
A．阳极电极反应式为2C2H5O－＋H2－2e－===2C2H5OH
B．阴极区生成氨的反应为LiNH2＋C2H5OH===C2H5OLi＋NH3↑
C．理论上，若电解液传导3 ml H＋，最多生成标准状况下NH3 22.4 L
D．乙醇浓度越高，电流效率越高(电流效率＝eq \f(生成目标产物消耗的电子数,转移电子数)×100%)
11．电化学合成是种环境友好的化学合成方法，以对硝基苯甲酸()为原料，采用电解法合成对氨基苯甲酸() 的装置如图所示。下列说法正确的是( C )
A．a极电势低于b极电势
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．每生成0.2 ml对氨基苯甲酸，阳极室电解液质量减少10.8 g
12．八钼酸铵eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(NH44M8O26))可用于染料、催化剂、防火剂等。该化合物可通过电渗析法获得，工作原理如图。下列说法错误的是( )
A．a连接电源正极
B．生成M8Oeq \\al(4－,26)的反应为8MOeq \\al(2－,4)＋12H＋===M8Oeq \\al(4－,26)＋6H2O
C．电解一段时间后，b极附近氨水的浓度减小
D．双极膜附近的OH－移向左侧
13．(2023·辽宁葫芦岛一模)近年来，我国在能源研发与能量转化领域所获得的成就领跑全球。下图是我国科学家研发的一种能量转化装置，利用该装置可实现将CO2转化为CO，并获得NaClO溶液。下列说法错误的是( )
A．a为太阳能电池的正极
B．该装置可实现多种能量之间的转化
C．电极Y的反应为Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋
D．当有22.4 L CO2参与反应时，外电路通过2NA个电子
14．某微生物电化学法制甲烷是将电化学法和生物还原法有机结合，装置如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．该电池在高温下不能正常工作
B．右侧电极是阴极，发生还原反应
C．阳极的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
D．每生成1 ml CH4，右侧溶液的质量增加28 g(忽略二氧化碳溶解和气体带走的水蒸气)
15．(2023·安徽芜湖高三模拟)乙醛酸(OHCCOOH)是非常重要的化工产品，利用双极膜(由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成，双极膜中间层中的水解离成H＋和OH－，并在直流电场作用下，分别向两极迁移)技术电解制备乙醛酸的装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．M为电源的负极
B．双极膜b为阴离子交换膜
C．电路中转移2 ml e－，最多可得到1 ml OHCCOOH
D．Pb电极反应式为HOOCCOOH＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O
题型16 电解原理及其应用
1．(2023·广东广州统考一模)以熔融盐(CaCl2、NaCl)为电解液，以石墨为阳极，电解TiO2和SiO2获取电池材料TiSi，下列说法正确的是( D )
A．阳极上SiO2被还原
B．阴极发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．电解时，阳离子向阳极移动
D．理论上每生成1 ml TiSi，电路中转移8 ml电子
解析 石墨为阳极，电解池阳极发生氧化反应，A错误；TiO2和SiO2为电池阴极，发生还原反应，反应式为TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－，B错误；电解时，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，C错误；由阴极电极反应式可知，每生成1 ml TiSi，电路中转移8 ml电子，D正确。
2．实验室模仿氯碱工业用如图所示装置(X、Y是碳棒)进行电解饱和食盐水的实验。通电之后，发现X、Y电极上均有气泡产生，其中Y电极上的气泡相对X电极更密。关于该实验的叙述正确的是( A )
A．Y电极上发生还原反应
B．在两极滴加酚酞试剂，X电极附近溶液先变红
C．溶液中的Na＋向X电极移动
D．Y电极连接的是电源正极
解析 由题图可知，与直流电源正极相连的X电极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气；与直流电源负极相连的Y电极为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极附近溶液呈碱性，滴加酚酞试剂溶液会变为红色。由分析可知，A正确，B、D错误；由分析可知，X电极为电解池的阳极，阴极产生的OH－向阳极移动，会与Cl2发生反应，导致X电极上的气泡减少，C错误。
3．(2023·广东深圳一模)法国科学家莫瓦桑在无水HF中电解KHF2制得单质氟(2KHF2eq \(=====,\s\up15(电解))2KF＋H2↑＋F2↑)，获得1906年诺贝尔化学奖。下列关于该过程的描述不正确的是( D )
A．阳极上发生氧化反应
B．阴极反应式为2HFeq \\al(－,2)＋2e－===H2↑＋4F－
C．需将电解产生的两种气体严格分开
D．理论上，每转移1 ml e－，可得到22.4 L F2(标准状况下)
解析 电解池中F－向阳极移动，失电子生成F2，发生氧化反应，A正确；阴极反应式为2HFeq \\al(－,2)＋2e－===H2↑＋4F－，B正确；F2与氢气极易化合，需将电解产生的两种气体严格分开，C正确；理论上，每转移1 ml e－，可得到11.2 L F2(标准状况下)，D错误。
4．(2023·黑龙江齐齐哈尔一模)以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法错误的是( C )
A．燃料电池工作时，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B．a极是铜，b极是铁时，溶液中CuSO4浓度减小
C．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为7∶1
D．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化不相同
解析 根据图示知，乙烷燃料电池中左侧电极为电源的正极，右侧电极为电源的负极，a为电解池的阴极，b为电解池的阳极。根据图示知该燃料电池工作时，负极产物为CO2，说明电解质溶液呈酸性，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故A正确；a极是铜，b极是铁时，电解总反应为Fe＋CuSO4eq \(=====,\s\up15(电解))FeSO4＋Cu，硫酸铜溶液浓度减小，故B正确；a、b两极若是石墨，b极电极反应式为2H2O －4e－===O2↑＋4H＋，原电池中乙烷所在电极反应式为C2H6＋4H2O－14e－===2CO2＋14H＋，根据串联电路中各电极得失电子守恒可知，b极生成的氧气和原电池中消耗乙烷的体积之比(相同条件下气体体积之比等于物质的量之比)为7∶2，故C错误；a极是纯铜，b极是粗铜时，为铜的电解精炼，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，b极比铜活泼的金属优先失电子，两极质量变化不相同，故D正确。
5．用如图所示的方法可以保护钢质闸门。下列说法正确的是( A )
A．当a、b间用导线连接时，X可以是锌棒，X上发生氧化反应
B．当a、b间用导线连接时，X可以是锌棒，电子经导线流入X
C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的正极
D．当a、b与外接电源相连时，阴极的电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑
解析 当a、b间用导线连接时构成原电池，X为Zn时，X为负极，发生氧化反应，电子从负极X流出，A正确，B错误；当a、b与外接电源相连时，属于外加电流法，a应连接电源的负极，C错误；当a、b与外接电源相连时，阴极发生得电子的还原反应，D错误。
6．(2023·河南濮阳一模)金属钠可溶于水银形成液态的合金“钠汞齐”，通过电解饱和食盐水得到金属钠，制取钠汞齐的实验装置如图所示。下列说法错误的是( D )
A．b电极是阴极
B．若没有玻璃套管，b电极反应式为2H2O＋2e－===H2 ↑＋2OH－
C．电解过程中玻璃套管下端的银白色液面上升
D．水银层的质量每增加0.23 g，理论上c口会逸出112 mL气体
解析 金属钠可与水银形成钠汞齐，说明在水银处有Na生成，发生还原反应，则水银为阴极，Na＋＋e－＋nHg===Na·nHg，碳棒为阳极，2Cl－－2e－===Cl2↑，b电极处与水银相连，为阴极，选项A正确；若没有玻璃套管，b电极反应式为2H2O＋2e－===H2 ↑＋2OH－，选项B正确；因形成钠汞齐，故电解过程中玻璃套管下端的银白色液面上升，选项C正确；没有注明标准状况下，故无法计算气体体积，选项D错误。
7．中科院化学研究所开发了一个包括苯酚电催化还原和苯酚电催化氧化两个半反应的综合电化学策略，成功实现了苯酚合成两种重要的化工原料——环己酮和苯醌。下列说法错误的是( C )
A．溶液中的H＋的移动方向：电极a→电极b
B．阴极区的电极反应式为＋4e－＋4H＋===
C．电路中转移2 ml e－时，理论上会消耗苯酚的数目为0.5NA
D．该电化学合成环己酮和苯醌的原子利用率为100%
解析 由题图可知，该装置为电解池，a发生氧化反应，是阳极，b发生还原反应，是阴极。阳离子移向阴极，溶液中的H＋的移动方向：电极a→电极b，A正确；阴极得电子，发生还原反应，电极反应式为' B正确；阳极区的电极反应式为－4e－＋H2O===＋4H＋，可知电路中转移2 ml e－时，理论上会消耗苯酚(两边均要消耗0.5NA)的数目为NA，C错误；该电解池
的总反应为，反应物完全转化为目标产物环己酮和苯醌，故原子利用率为100%，D正确。
8．(2023·湖南岳阳二模)科学家研发了一种绿色环保“全氢电池”，某化学兴趣小组将其用于铜片上镀银作为奖牌奖给优秀学生，工作原理如图所示。下列说法错误的是( D )
A．负极的电极反应式：H2－2e－＋2OH－===2H2O
B．当吸附层a通入2.24 L(标准状况)氢气时，溶液中有0.2 ml离子透过离子交换膜
C．离子交换膜既可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜
D．电池工作时，m电极质量逐渐增加
解析 由电子流向可知，左边吸附层a为负极，发生了氧化反应，电极反应式是H2－2e－＋2OH－===2H2O，右边吸附层b为正极，发生了还原反应，电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑，原电池工作时，电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，电池的总反应为H＋＋OH－===H2O，则m为阳极，p为阴极。根据以上分析可知，A正确；吸附层a的电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，标准状况下，2.24 L氢气的物质的量n＝eq \f(V,Vm)＝eq \f(2.24 L,22.4 L/ml)＝0.1 ml，转移0.2 ml电子，则有0.2 ml离子透过离子交换膜，B正确；H＋在吸附层b上得电子生成氢气，所以离子交换膜还允许H＋通过，可以是阳离子交换膜，ClOeq \\al(－,4)向吸附层a移动，因此也可以是阴离子交换膜，C正确；由分析可知，m为阳极，为了在铜片上镀银，则m电极材料为银，阳极发生氧化反应，Ag失电子生成Ag＋，m电极质量逐渐减小，D错误。
9．利用废料Ce2O3制备Ce(SO4)2的工作原理如图，下列说法不正确的是( C )
A．电极b为阴极，发生还原反应
B．电解总反应式：Ce2O3＋8H＋eq \(=====,\s\up15(电解))2Ce4＋＋3H2O＋H2↑
C．离子交换膜为阴离子交换膜
D．X可以是H2SO4溶液
解析 Ce2O3制备Ce(SO4)2，Ce的化合价升高，发生氧化反应，则电极a为阳极，电极反应式为Ce2O3－2e－＋6H＋===2Ce4＋＋3H2O，电极b是阴极，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，所以电解的总反应式为Ce2O3＋8H＋eq \(=====,\s\up15(电解))2Ce4＋＋3H2O＋H2↑。Ce4＋从阳极区移动到阴极区，离子交换膜是阳离子交换膜，X需提供SOeq \\al(2－,4)，可以是H2SO4溶液。
10．(2023·福建厦门二模)某电合成氨装置及阴极区含锂微粒转化过程如图。下列说法错误的是( D )
A．阳极电极反应式为2C2H5O－＋H2－2e－===2C2H5OH
B．阴极区生成氨的反应为LiNH2＋C2H5OH===C2H5OLi＋NH3↑
C．理论上，若电解液传导3 ml H＋，最多生成标准状况下NH3 22.4 L
D．乙醇浓度越高，电流效率越高(电流效率＝eq \f(生成目标产物消耗的电子数,转移电子数)×100%)
解析 由题图可知，通入氢气的一极为阳极，阳极电极反应式为2C2H5O－＋H2－2e－===2C2H5OH，通入氮气的一极为阴极，阴极的电极反应式为N2＋6e－＋4H＋＋2Li＋===2LiNH2。由分析可知，A项正确；由图可知，阴极区氮气得电子，并结合锂离子先转化为LiNH2，后与C2H5OH反应生成了氨气，即生成氨的反应为LiNH2＋C2H5OH===C2H5OLi＋NH3↑，B项正确；LiNH2和C2H5OH羟基中的H原子均来自电解液传导的氢离子，理论上，若电解液传导3 ml H＋，根据生成氨的反应：LiNH2＋C2H5OH===C2H5OLi＋NH3↑可知，最多生成1 ml NH3，标准状况下的体积为22.4 L，C项正确；由电池总反应：N2＋3H2===2NH3可知，乙醇属于中间产物，乙醇浓度增大，电流效率无明显变化，D项错误。
11．电化学合成是种环境友好的化学合成方法，以对硝基苯甲酸()为原料，采用电解法合成对氨基苯甲酸() 的装置如图所示。下列说法正确的是( C )
A．a极电势低于b极电势
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．每生成0.2 ml对氨基苯甲酸，阳极室电解液质量减少10.8 g
解析 根据装置示意图可知，碘单质在N极得电子生成碘离子，故N极为阴极，b极为负极，则a极电势高于b极电势，A错误；对硝基苯甲酸转化成对氨基苯甲酸需要氢离子，故离子交换膜为阳离子交换膜，B错误；由阳极反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋可知，阳极区电解液减少的质量为电解H2O的质量，每生成0.2 ml对氨基苯甲酸需要消耗1.2 ml H＋，则阳极区放电的H2O的物质的量为0.6 ml，质量为10.8 g，C正确；生成对氨基
12．八钼酸铵eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(NH44M8O26))可用于染料、催化剂、防火剂等。该化合物可通过电渗析法获得，工作原理如图。下列说法错误的是( C )
A．a连接电源正极
B．生成M8Oeq \\al(4－,26)的反应为8MOeq \\al(2－,4)＋12H＋===M8Oeq \\al(4－,26)＋6H2O
C．电解一段时间后，b极附近氨水的浓度减小
D．双极膜附近的OH－移向左侧
解析 由题图可知，b为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子，则a为阳极，水放电生成氧气和氢离子；双极膜释放出氢离子向阴极移动和MOeq \\al(2－,4)反应生成M8Oeq \\al(4－,26)。由分析可知，a为阳极，连接电源正极，A正确；双极膜释放出氢离子向阴极移动和MOeq \\al(2－,4)反应生成M8Oeq \\al(4－,26)，生成M8Oeq \\al(4－,26)的反应为8MOeq \\al(2－,4)＋12H＋===M8Oeq \\al(4－,26)＋6H2O，B正确；电解一段时间后，b极附近生成的氢氧根离子和左侧迁移过来的铵根离子生成一水合氨，氨水的浓度变大，C错误；阴离子向阳极迁移，双极膜附近的OH－移向左侧，D正确。
13．(2023·辽宁葫芦岛一模)近年来，我国在能源研发与能量转化领域所获得的成就领跑全球。下图是我国科学家研发的一种能量转化装置，利用该装置可实现将CO2转化为CO，并获得NaClO溶液。下列说法错误的是( D )
A．a为太阳能电池的正极
B．该装置可实现多种能量之间的转化
C．电极Y的反应为Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋
D．当有22.4 L CO2参与反应时，外电路通过2NA个电子
解析 利用该装置可实现将CO2转化为CO，并获得NaClO溶液，C元素化合价降低，发生还原反应，X是阴极；氯元素化合价升高，发生氧化反应，Y是阳极。Y是阳极，则a为太阳能电池的正极，故A正确；该装置可实现太阳能转化为电能，电能转化为化学能，故B正确；Y是阳极，氯离子失电子生成次氯酸，电极Y的反应为Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋，故C正确；X是阴极，阴极反应为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O,1 ml CO2参与反应外电路通过2NA个电子，没有明确是否为标准状况，22.4 L CO2的物质的量不一定是1 ml，故D错误。
14．某微生物电化学法制甲烷是将电化学法和生物还原法有机结合，装置如图所示。下列有关说法错误的是( D )
A．该电池在高温下不能正常工作
B．右侧电极是阴极，发生还原反应
C．阳极的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
D．每生成1 ml CH4，右侧溶液的质量增加28 g(忽略二氧化碳溶解和气体带走的水蒸气)
解析 从题图可知，电解池左端CH3COO－→CO2，发生了氧化反应，为阳极，与电源的正极相连；右端CO2→CH4，发生了还原反应，为阴极，与电源的负极相连。两极的反应需要菌类参与，高温时菌类会被杀死而导致反应无法进行，从而导致电池无法工作，A项正确；右侧为阴极，发生还原反应，B项正确；阳极的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，C项正确；右侧电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，右侧产生1 ml CH4时生成2 ml水而使溶液质量增加，所以增加的质量为2 ml×18 g/ml＝36 g，D项错误。
15．(2023·安徽芜湖高三模拟)乙醛酸(OHCCOOH)是非常重要的化工产品，利用双极膜(由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成，双极膜中间层中的水解离成H＋和OH－，并在直流电场作用下，分别向两极迁移)技术电解制备乙醛酸的装置如图所示。下列说法错误的是( C )
A．M为电源的负极
B．双极膜b为阴离子交换膜
C．电路中转移2 ml e－，最多可得到1 ml OHCCOOH
D．Pb电极反应式为HOOCCOOH＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O
解析 由题图可知，草酸转化为乙醛酸发生还原反应，故铅电极为阴极，反应式为HOOCCOOH＋2e－＋2H＋===HOOCCHO＋H2O，石墨极为阳极，反应式为2Br－－2e－===Br2，H＋移向铅电极，OH－移向石墨极。铅电极为阴极，M为电源的负极，A正确；H＋移向铅电极，OH－移向石墨极，故双极膜b为阴离子交换膜，B正确；根据阴极反应HOOCCOOH＋2e－＋2H＋===HOOCCHO＋H2O可知，阴极区生成的乙醛酸与得电子数之比为1∶2，阳极区反应：OHCCHO＋Br2＋2OH－===HOOCCHO＋H2O＋2Br－，2Br－－2e－===Br2，阳极区生成的乙醛酸与阳极区失电子数之比为1∶2，故外电路中转移2 ml电子，得到2 ml乙醛酸，C错误；Pb电极反应式为HOOCCOOH＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O，D正确。
1．(2023·广东广州统考一模)以熔融盐(CaCl2、NaCl)为电解液，以石墨为阳极，电解TiO2和SiO2获取电池材料TiSi，下列说法正确的是( )
A．阳极上SiO2被还原
B．阴极发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．电解时，阳离子向阳极移动
D．理论上每生成1 ml TiSi，电路中转移8 ml电子
2．实验室模仿氯碱工业用如图所示装置(X、Y是碳棒)进行电解饱和食盐水的实验。通电之后，发现X、Y电极上均有气泡产生，其中Y电极上的气泡相对X电极更密。关于该实验的叙述正确的是( )
A．Y电极上发生还原反应
B．在两极滴加酚酞试剂，X电极附近溶液先变红
C．溶液中的Na＋向X电极移动
D．Y电极连接的是电源正极
3．(2023·广东深圳一模)法国科学家莫瓦桑在无水HF中电解KHF2制得单质氟(2KHF2eq \(=====,\s\up15(电解))2KF＋H2↑＋F2↑)，获得1906年诺贝尔化学奖。下列关于该过程的描述不正确的是( )
A．阳极上发生氧化反应
B．阴极反应式为2HFeq \\al(－,2)＋2e－===H2↑＋4F－
C．需将电解产生的两种气体严格分开
D．理论上，每转移1 ml e－，可得到22.4 L F2(标准状况下)
4．(2023·黑龙江齐齐哈尔一模)以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法错误的是( )
A．燃料电池工作时，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B．a极是铜，b极是铁时，溶液中CuSO4浓度减小
C．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为7∶1
D．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化不相同
5．用如图所示的方法可以保护钢质闸门。下列说法正确的是( )
A．当a、b间用导线连接时，X可以是锌棒，X上发生氧化反应
B．当a、b间用导线连接时，X可以是锌棒，电子经导线流入X
C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的正极
D．当a、b与外接电源相连时，阴极的电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑
6．(2023·河南濮阳一模)金属钠可溶于水银形成液态的合金“钠汞齐”，通过电解饱和食盐水得到金属钠，制取钠汞齐的实验装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．b电极是阴极
B．若没有玻璃套管，b电极反应式为2H2O＋2e－===H2 ↑＋2OH－
C．电解过程中玻璃套管下端的银白色液面上升
D．水银层的质量每增加0.23 g，理论上c口会逸出112 mL气体
7．中科院化学研究所开发了一个包括苯酚电催化还原和苯酚电催化氧化两个半反应的综合电化学策略，成功实现了苯酚合成两种重要的化工原料——环己酮和苯醌。下列说法错误的是( )
A．溶液中的H＋的移动方向：电极a→电极b
B．阴极区的电极反应式为＋4e－＋4H＋===
C．电路中转移2 ml e－时，理论上会消耗苯酚的数目为0.5NA
D．该电化学合成环己酮和苯醌的原子利用率为100%
8．(2023·湖南岳阳二模)科学家研发了一种绿色环保“全氢电池”，某化学兴趣小组将其用于铜片上镀银作为奖牌奖给优秀学生，工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．负极的电极反应式：H2－2e－＋2OH－===2H2O
B．当吸附层a通入2.24 L(标准状况)氢气时，溶液中有0.2 ml离子透过离子交换膜
C．离子交换膜既可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜
D．电池工作时，m电极质量逐渐增加
9．利用废料Ce2O3制备Ce(SO4)2的工作原理如图，下列说法不正确的是( )
A．电极b为阴极，发生还原反应
B．电解总反应式：Ce2O3＋8H＋eq \(=====,\s\up15(电解))2Ce4＋＋3H2O＋H2↑
C．离子交换膜为阴离子交换膜
D．X可以是H2SO4溶液
10．(2023·福建厦门二模)某电合成氨装置及阴极区含锂微粒转化过程如图。下列说法错误的是( )
A．阳极电极反应式为2C2H5O－＋H2－2e－===2C2H5OH
B．阴极区生成氨的反应为LiNH2＋C2H5OH===C2H5OLi＋NH3↑
C．理论上，若电解液传导3 ml H＋，最多生成标准状况下NH3 22.4 L
D．乙醇浓度越高，电流效率越高(电流效率＝eq \f(生成目标产物消耗的电子数,转移电子数)×100%)
11．电化学合成是种环境友好的化学合成方法，以对硝基苯甲酸()为原料，采用电解法合成对氨基苯甲酸() 的装置如图所示。下列说法正确的是( C )
A．a极电势低于b极电势
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．每生成0.2 ml对氨基苯甲酸，阳极室电解液质量减少10.8 g
12．八钼酸铵eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(NH44M8O26))可用于染料、催化剂、防火剂等。该化合物可通过电渗析法获得，工作原理如图。下列说法错误的是( )
A．a连接电源正极
B．生成M8Oeq \\al(4－,26)的反应为8MOeq \\al(2－,4)＋12H＋===M8Oeq \\al(4－,26)＋6H2O
C．电解一段时间后，b极附近氨水的浓度减小
D．双极膜附近的OH－移向左侧
13．(2023·辽宁葫芦岛一模)近年来，我国在能源研发与能量转化领域所获得的成就领跑全球。下图是我国科学家研发的一种能量转化装置，利用该装置可实现将CO2转化为CO，并获得NaClO溶液。下列说法错误的是( )
A．a为太阳能电池的正极
B．该装置可实现多种能量之间的转化
C．电极Y的反应为Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋
D．当有22.4 L CO2参与反应时，外电路通过2NA个电子
14．某微生物电化学法制甲烷是将电化学法和生物还原法有机结合，装置如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．该电池在高温下不能正常工作
B．右侧电极是阴极，发生还原反应
C．阳极的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
D．每生成1 ml CH4，右侧溶液的质量增加28 g(忽略二氧化碳溶解和气体带走的水蒸气)
15．(2023·安徽芜湖高三模拟)乙醛酸(OHCCOOH)是非常重要的化工产品，利用双极膜(由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成，双极膜中间层中的水解离成H＋和OH－，并在直流电场作用下，分别向两极迁移)技术电解制备乙醛酸的装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．M为电源的负极
B．双极膜b为阴离子交换膜
C．电路中转移2 ml e－，最多可得到1 ml OHCCOOH
D．Pb电极反应式为HOOCCOOH＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O
题型16 电解原理及其应用
1．(2023·广东广州统考一模)以熔融盐(CaCl2、NaCl)为电解液，以石墨为阳极，电解TiO2和SiO2获取电池材料TiSi，下列说法正确的是( D )
A．阳极上SiO2被还原
B．阴极发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．电解时，阳离子向阳极移动
D．理论上每生成1 ml TiSi，电路中转移8 ml电子
解析 石墨为阳极，电解池阳极发生氧化反应，A错误；TiO2和SiO2为电池阴极，发生还原反应，反应式为TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－，B错误；电解时，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，C错误；由阴极电极反应式可知，每生成1 ml TiSi，电路中转移8 ml电子，D正确。
2．实验室模仿氯碱工业用如图所示装置(X、Y是碳棒)进行电解饱和食盐水的实验。通电之后，发现X、Y电极上均有气泡产生，其中Y电极上的气泡相对X电极更密。关于该实验的叙述正确的是( A )
A．Y电极上发生还原反应
B．在两极滴加酚酞试剂，X电极附近溶液先变红
C．溶液中的Na＋向X电极移动
D．Y电极连接的是电源正极
解析 由题图可知，与直流电源正极相连的X电极为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气；与直流电源负极相连的Y电极为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极附近溶液呈碱性，滴加酚酞试剂溶液会变为红色。由分析可知，A正确，B、D错误；由分析可知，X电极为电解池的阳极，阴极产生的OH－向阳极移动，会与Cl2发生反应，导致X电极上的气泡减少，C错误。
3．(2023·广东深圳一模)法国科学家莫瓦桑在无水HF中电解KHF2制得单质氟(2KHF2eq \(=====,\s\up15(电解))2KF＋H2↑＋F2↑)，获得1906年诺贝尔化学奖。下列关于该过程的描述不正确的是( D )
A．阳极上发生氧化反应
B．阴极反应式为2HFeq \\al(－,2)＋2e－===H2↑＋4F－
C．需将电解产生的两种气体严格分开
D．理论上，每转移1 ml e－，可得到22.4 L F2(标准状况下)
解析 电解池中F－向阳极移动，失电子生成F2，发生氧化反应，A正确；阴极反应式为2HFeq \\al(－,2)＋2e－===H2↑＋4F－，B正确；F2与氢气极易化合，需将电解产生的两种气体严格分开，C正确；理论上，每转移1 ml e－，可得到11.2 L F2(标准状况下)，D错误。
4．(2023·黑龙江齐齐哈尔一模)以乙烷燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。下列说法错误的是( C )
A．燃料电池工作时，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B．a极是铜，b极是铁时，溶液中CuSO4浓度减小
C．a、b两极若是石墨，在同温同压下b极产生的气体与电池中消耗乙烷的体积之比为7∶1
D．a极是纯铜，b极是粗铜时，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，两极质量变化不相同
解析 根据图示知，乙烷燃料电池中左侧电极为电源的正极，右侧电极为电源的负极，a为电解池的阴极，b为电解池的阳极。根据图示知该燃料电池工作时，负极产物为CO2，说明电解质溶液呈酸性，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故A正确；a极是铜，b极是铁时，电解总反应为Fe＋CuSO4eq \(=====,\s\up15(电解))FeSO4＋Cu，硫酸铜溶液浓度减小，故B正确；a、b两极若是石墨，b极电极反应式为2H2O －4e－===O2↑＋4H＋，原电池中乙烷所在电极反应式为C2H6＋4H2O－14e－===2CO2＋14H＋，根据串联电路中各电极得失电子守恒可知，b极生成的氧气和原电池中消耗乙烷的体积之比(相同条件下气体体积之比等于物质的量之比)为7∶2，故C错误；a极是纯铜，b极是粗铜时，为铜的电解精炼，a极上有铜析出，b极逐渐溶解，b极比铜活泼的金属优先失电子，两极质量变化不相同，故D正确。
5．用如图所示的方法可以保护钢质闸门。下列说法正确的是( A )
A．当a、b间用导线连接时，X可以是锌棒，X上发生氧化反应
B．当a、b间用导线连接时，X可以是锌棒，电子经导线流入X
C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的正极
D．当a、b与外接电源相连时，阴极的电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑
解析 当a、b间用导线连接时构成原电池，X为Zn时，X为负极，发生氧化反应，电子从负极X流出，A正确，B错误；当a、b与外接电源相连时，属于外加电流法，a应连接电源的负极，C错误；当a、b与外接电源相连时，阴极发生得电子的还原反应，D错误。
6．(2023·河南濮阳一模)金属钠可溶于水银形成液态的合金“钠汞齐”，通过电解饱和食盐水得到金属钠，制取钠汞齐的实验装置如图所示。下列说法错误的是( D )
A．b电极是阴极
B．若没有玻璃套管，b电极反应式为2H2O＋2e－===H2 ↑＋2OH－
C．电解过程中玻璃套管下端的银白色液面上升
D．水银层的质量每增加0.23 g，理论上c口会逸出112 mL气体
解析 金属钠可与水银形成钠汞齐，说明在水银处有Na生成，发生还原反应，则水银为阴极，Na＋＋e－＋nHg===Na·nHg，碳棒为阳极，2Cl－－2e－===Cl2↑，b电极处与水银相连，为阴极，选项A正确；若没有玻璃套管，b电极反应式为2H2O＋2e－===H2 ↑＋2OH－，选项B正确；因形成钠汞齐，故电解过程中玻璃套管下端的银白色液面上升，选项C正确；没有注明标准状况下，故无法计算气体体积，选项D错误。
7．中科院化学研究所开发了一个包括苯酚电催化还原和苯酚电催化氧化两个半反应的综合电化学策略，成功实现了苯酚合成两种重要的化工原料——环己酮和苯醌。下列说法错误的是( C )
A．溶液中的H＋的移动方向：电极a→电极b
B．阴极区的电极反应式为＋4e－＋4H＋===
C．电路中转移2 ml e－时，理论上会消耗苯酚的数目为0.5NA
D．该电化学合成环己酮和苯醌的原子利用率为100%
解析 由题图可知，该装置为电解池，a发生氧化反应，是阳极，b发生还原反应，是阴极。阳离子移向阴极，溶液中的H＋的移动方向：电极a→电极b，A正确；阴极得电子，发生还原反应，电极反应式为' B正确；阳极区的电极反应式为－4e－＋H2O===＋4H＋，可知电路中转移2 ml e－时，理论上会消耗苯酚(两边均要消耗0.5NA)的数目为NA，C错误；该电解池
的总反应为，反应物完全转化为目标产物环己酮和苯醌，故原子利用率为100%，D正确。
8．(2023·湖南岳阳二模)科学家研发了一种绿色环保“全氢电池”，某化学兴趣小组将其用于铜片上镀银作为奖牌奖给优秀学生，工作原理如图所示。下列说法错误的是( D )
A．负极的电极反应式：H2－2e－＋2OH－===2H2O
B．当吸附层a通入2.24 L(标准状况)氢气时，溶液中有0.2 ml离子透过离子交换膜
C．离子交换膜既可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜
D．电池工作时，m电极质量逐渐增加
解析 由电子流向可知，左边吸附层a为负极，发生了氧化反应，电极反应式是H2－2e－＋2OH－===2H2O，右边吸附层b为正极，发生了还原反应，电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑，原电池工作时，电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，电池的总反应为H＋＋OH－===H2O，则m为阳极，p为阴极。根据以上分析可知，A正确；吸附层a的电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，标准状况下，2.24 L氢气的物质的量n＝eq \f(V,Vm)＝eq \f(2.24 L,22.4 L/ml)＝0.1 ml，转移0.2 ml电子，则有0.2 ml离子透过离子交换膜，B正确；H＋在吸附层b上得电子生成氢气，所以离子交换膜还允许H＋通过，可以是阳离子交换膜，ClOeq \\al(－,4)向吸附层a移动，因此也可以是阴离子交换膜，C正确；由分析可知，m为阳极，为了在铜片上镀银，则m电极材料为银，阳极发生氧化反应，Ag失电子生成Ag＋，m电极质量逐渐减小，D错误。
9．利用废料Ce2O3制备Ce(SO4)2的工作原理如图，下列说法不正确的是( C )
A．电极b为阴极，发生还原反应
B．电解总反应式：Ce2O3＋8H＋eq \(=====,\s\up15(电解))2Ce4＋＋3H2O＋H2↑
C．离子交换膜为阴离子交换膜
D．X可以是H2SO4溶液
解析 Ce2O3制备Ce(SO4)2，Ce的化合价升高，发生氧化反应，则电极a为阳极，电极反应式为Ce2O3－2e－＋6H＋===2Ce4＋＋3H2O，电极b是阴极，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，所以电解的总反应式为Ce2O3＋8H＋eq \(=====,\s\up15(电解))2Ce4＋＋3H2O＋H2↑。Ce4＋从阳极区移动到阴极区，离子交换膜是阳离子交换膜，X需提供SOeq \\al(2－,4)，可以是H2SO4溶液。
10．(2023·福建厦门二模)某电合成氨装置及阴极区含锂微粒转化过程如图。下列说法错误的是( D )
A．阳极电极反应式为2C2H5O－＋H2－2e－===2C2H5OH
B．阴极区生成氨的反应为LiNH2＋C2H5OH===C2H5OLi＋NH3↑
C．理论上，若电解液传导3 ml H＋，最多生成标准状况下NH3 22.4 L
D．乙醇浓度越高，电流效率越高(电流效率＝eq \f(生成目标产物消耗的电子数,转移电子数)×100%)
解析 由题图可知，通入氢气的一极为阳极，阳极电极反应式为2C2H5O－＋H2－2e－===2C2H5OH，通入氮气的一极为阴极，阴极的电极反应式为N2＋6e－＋4H＋＋2Li＋===2LiNH2。由分析可知，A项正确；由图可知，阴极区氮气得电子，并结合锂离子先转化为LiNH2，后与C2H5OH反应生成了氨气，即生成氨的反应为LiNH2＋C2H5OH===C2H5OLi＋NH3↑，B项正确；LiNH2和C2H5OH羟基中的H原子均来自电解液传导的氢离子，理论上，若电解液传导3 ml H＋，根据生成氨的反应：LiNH2＋C2H5OH===C2H5OLi＋NH3↑可知，最多生成1 ml NH3，标准状况下的体积为22.4 L，C项正确；由电池总反应：N2＋3H2===2NH3可知，乙醇属于中间产物，乙醇浓度增大，电流效率无明显变化，D项错误。
11．电化学合成是种环境友好的化学合成方法，以对硝基苯甲酸()为原料，采用电解法合成对氨基苯甲酸() 的装置如图所示。下列说法正确的是( C )
A．a极电势低于b极电势
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．每生成0.2 ml对氨基苯甲酸，阳极室电解液质量减少10.8 g
解析 根据装置示意图可知，碘单质在N极得电子生成碘离子，故N极为阴极，b极为负极，则a极电势高于b极电势，A错误；对硝基苯甲酸转化成对氨基苯甲酸需要氢离子，故离子交换膜为阳离子交换膜，B错误；由阳极反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋可知，阳极区电解液减少的质量为电解H2O的质量，每生成0.2 ml对氨基苯甲酸需要消耗1.2 ml H＋，则阳极区放电的H2O的物质的量为0.6 ml，质量为10.8 g，C正确；生成对氨基
12．八钼酸铵eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(NH44M8O26))可用于染料、催化剂、防火剂等。该化合物可通过电渗析法获得，工作原理如图。下列说法错误的是( C )
A．a连接电源正极
B．生成M8Oeq \\al(4－,26)的反应为8MOeq \\al(2－,4)＋12H＋===M8Oeq \\al(4－,26)＋6H2O
C．电解一段时间后，b极附近氨水的浓度减小
D．双极膜附近的OH－移向左侧
解析 由题图可知，b为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子，则a为阳极，水放电生成氧气和氢离子；双极膜释放出氢离子向阴极移动和MOeq \\al(2－,4)反应生成M8Oeq \\al(4－,26)。由分析可知，a为阳极，连接电源正极，A正确；双极膜释放出氢离子向阴极移动和MOeq \\al(2－,4)反应生成M8Oeq \\al(4－,26)，生成M8Oeq \\al(4－,26)的反应为8MOeq \\al(2－,4)＋12H＋===M8Oeq \\al(4－,26)＋6H2O，B正确；电解一段时间后，b极附近生成的氢氧根离子和左侧迁移过来的铵根离子生成一水合氨，氨水的浓度变大，C错误；阴离子向阳极迁移，双极膜附近的OH－移向左侧，D正确。
13．(2023·辽宁葫芦岛一模)近年来，我国在能源研发与能量转化领域所获得的成就领跑全球。下图是我国科学家研发的一种能量转化装置，利用该装置可实现将CO2转化为CO，并获得NaClO溶液。下列说法错误的是( D )
A．a为太阳能电池的正极
B．该装置可实现多种能量之间的转化
C．电极Y的反应为Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋
D．当有22.4 L CO2参与反应时，外电路通过2NA个电子
解析 利用该装置可实现将CO2转化为CO，并获得NaClO溶液，C元素化合价降低，发生还原反应，X是阴极；氯元素化合价升高，发生氧化反应，Y是阳极。Y是阳极，则a为太阳能电池的正极，故A正确；该装置可实现太阳能转化为电能，电能转化为化学能，故B正确；Y是阳极，氯离子失电子生成次氯酸，电极Y的反应为Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋，故C正确；X是阴极，阴极反应为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O,1 ml CO2参与反应外电路通过2NA个电子，没有明确是否为标准状况，22.4 L CO2的物质的量不一定是1 ml，故D错误。
14．某微生物电化学法制甲烷是将电化学法和生物还原法有机结合，装置如图所示。下列有关说法错误的是( D )
A．该电池在高温下不能正常工作
B．右侧电极是阴极，发生还原反应
C．阳极的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
D．每生成1 ml CH4，右侧溶液的质量增加28 g(忽略二氧化碳溶解和气体带走的水蒸气)
解析 从题图可知，电解池左端CH3COO－→CO2，发生了氧化反应，为阳极，与电源的正极相连；右端CO2→CH4，发生了还原反应，为阴极，与电源的负极相连。两极的反应需要菌类参与，高温时菌类会被杀死而导致反应无法进行，从而导致电池无法工作，A项正确；右侧为阴极，发生还原反应，B项正确；阳极的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，C项正确；右侧电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，右侧产生1 ml CH4时生成2 ml水而使溶液质量增加，所以增加的质量为2 ml×18 g/ml＝36 g，D项错误。
15．(2023·安徽芜湖高三模拟)乙醛酸(OHCCOOH)是非常重要的化工产品，利用双极膜(由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成，双极膜中间层中的水解离成H＋和OH－，并在直流电场作用下，分别向两极迁移)技术电解制备乙醛酸的装置如图所示。下列说法错误的是( C )
A．M为电源的负极
B．双极膜b为阴离子交换膜
C．电路中转移2 ml e－，最多可得到1 ml OHCCOOH
D．Pb电极反应式为HOOCCOOH＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O
解析 由题图可知，草酸转化为乙醛酸发生还原反应，故铅电极为阴极，反应式为HOOCCOOH＋2e－＋2H＋===HOOCCHO＋H2O，石墨极为阳极，反应式为2Br－－2e－===Br2，H＋移向铅电极，OH－移向石墨极。铅电极为阴极，M为电源的负极，A正确；H＋移向铅电极，OH－移向石墨极，故双极膜b为阴离子交换膜，B正确；根据阴极反应HOOCCOOH＋2e－＋2H＋===HOOCCHO＋H2O可知，阴极区生成的乙醛酸与得电子数之比为1∶2，阳极区反应：OHCCHO＋Br2＋2OH－===HOOCCHO＋H2O＋2Br－，2Br－－2e－===Br2，阳极区生成的乙醛酸与阳极区失电子数之比为1∶2，故外电路中转移2 ml电子，得到2 ml乙醛酸，C错误；Pb电极反应式为HOOCCOOH＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O，D正确。
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