第六章　第5講　電解池及其工作原理-2025年高中化學(xué)高考備考

第六章化學(xué)反應(yīng)與能量變化第5講電解池及其工作原理課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情核心素養(yǎng)對接1.了解電解池的工作原理。2.能分析、解釋電解池的工作原理，能設(shè)計簡單的電解池電解池及其工作原理2023新課標(biāo)卷，T10；2023全國乙，T27；2022年6月浙江，T21；2021海南，T9；2021湖北，T15；2021全國乙，T12；2020全國Ⅱ，T12、T28；2019北京，T27；2019江蘇，T201.宏觀辨識與微觀探析：能判斷電流方向和離子移動方向，預(yù)測電極反應(yīng)及現(xiàn)象；能書寫陌生電極反應(yīng)式；能設(shè)計簡單的電解裝置。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能記住常見陰、陽離子的放電順序；能建立氧化還原反應(yīng)與電解池的關(guān)聯(lián)；能建立電化學(xué)原理與裝置間的關(guān)聯(lián)命題分析預(yù)測1.高考對電解池及其工作原理的考查主要涉及離子移動方向、電子流向、電極反應(yīng)式的書寫、電源正負(fù)極的判斷等。2.預(yù)計2025年高考仍會以選擇題為主，考查新型電解池（“活潑陽極”電解池或多室膜電解池），考查考生在新情境中對電解池的工作原理及其應(yīng)用的理解及遷移應(yīng)用能力1.宏觀與微觀結(jié)合視角2.物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)化相結(jié)合視角原電池主要是基于能量轉(zhuǎn)化為目的的裝置，電解池主要是基于物質(zhì)轉(zhuǎn)化為目的的裝置。3.認(rèn)識思路考點(diǎn)電解池及其工作原理1.電解使電流通過[1]電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過程叫作電解。2.電解池（1）電解池：將[2]電能轉(zhuǎn)化為[3]化學(xué)能的裝置叫作電解池，也叫電解槽。（2）電解池的構(gòu)成①電極材料：有與電源相連的兩個電極（陽極和陰極）。②離子導(dǎo)體：電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）。③電子導(dǎo)體：形成閉合回路。（3）電解池的工作原理（以電解CuCl2溶液為例）注意“電子橋上走，離子水中游”。陽離子移動方向與電流方向一致，陰離子移動方向與電流方向相反。3.放電順序（1）陽極放電規(guī)律①活性電極（除Au、Pt以外的金屬材料作電極），電極材料失電子，生成金屬陽離子。②惰性電極[Pt、Au、石墨（有些電解池中作陽極也可參與反應(yīng)，見命題點(diǎn)1T2）]，要依據(jù)陰離子的放電順序加以判斷。陰離子的放電順序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞最高價含氧酸根離子。S2－、I－、Br－、Cl－放電產(chǎn)物分別是S、I2、Br2、Cl2，OH－放電得到H2O和O2。（2）陰極放電規(guī)律直接根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷。注意①水電離的H＋、OH－在電極上放電時，反應(yīng)物寫成H2O的形式。如2H2O＋2e－H2↑＋2OH－、2H2O－4e－O2↑＋4H②酸電離的H＋放電時，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－H2↑，堿電離的OH－放電時，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－O2↑＋2H24.惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律類型實例電極反應(yīng)及總反應(yīng)電解質(zhì)溶液的變化電解質(zhì)溶液復(fù)原的方法電解水型H2SO4陰極：4H＋＋4e－2H2陽極：[12]2H2O－4e－O2↑＋4H＋總反應(yīng)：2H2O電解2H2↑＋濃度增大加水NaOH陰極：4H2O＋4e－2H2↑＋4OH陽極：4OH－－4e－2H2O＋O2總反應(yīng)：2H2O電解2H2↑＋KNO3陰極：[13]4H2O＋4e－2H2↑＋4OH－陽極：2H2O－4e－O2↑＋4H總反應(yīng)：2H2O電解2H2↑＋電解電解質(zhì)型HCl陰極：2H＋＋2e－H2陽極：[14]2Cl－－2e－Cl2↑總反應(yīng)：2H＋＋2Cl－電解H2↑＋濃度減小通HCl氣體CuCl2陰極：[15]Cu2＋＋2e－Cu陽極：[16]2Cl－－2e－Cl2↑總反應(yīng)：Cu2＋＋2Cl－電解Cu＋加CuCl2電解電解質(zhì)和水型NaCl、KCl（放H2生堿）陽極：2Cl－－2e－Cl2陰極：2H2O＋2e－H2↑＋2OH總反應(yīng)：2Cl－＋2H2O電解Cl2↑＋H2↑濃度減小并生成新電解質(zhì)通HCl氣體MgCl2（放H2生堿，堿難溶）陽極：2Cl－－2e－Cl2陰極：Mg2＋＋2H2O＋2e－H2↑＋Mg（OH）總反應(yīng)：Mg2＋＋2Cl－＋2H2O電解Mg（OH）2＋Cl2↑＋濃度減小并生成新電解質(zhì)加MgCl2溶液CuSO4、Cu（NO3）2（放O2生酸）陽極：2H2O－4e－4H＋＋O2陰極：Cu2＋＋2e－總反應(yīng)：2Cu2＋＋2H2O電解2Cu＋O2↑濃度減小并生成新電解質(zhì)加CuO或CuCO3拓展電解后電解質(zhì)溶液的復(fù)原解決電解質(zhì)溶液復(fù)原問題，應(yīng)遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原則。一般加入由陰極產(chǎn)物所含元素與陽極產(chǎn)物所含元素按一定比例組成的化合物。方法：先讓析出的物質(zhì)（即從原體系中脫離出去的產(chǎn)物）按比例組成新化合物，再將化合物投入電解后的溶液中即可。1.易錯辨析。（1）電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程一定發(fā)生了化學(xué)變化。（√）（2）電解池工作時電子從電源的負(fù)極流出，流入陰極通過溶液到陽極，然后從陽極流出，流回電源正極。（?）（3）用Cu作電極電解鹽酸可發(fā)生反應(yīng)Cu＋2H＋電解Cu2＋＋H2↑。（（4）電解鹽酸、硫酸時，H＋放電，溶液的pH逐漸增大。（?）2.電解CuCl2溶液裝置如圖所示，在U形管中注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％的CuCl2溶液，插入兩根石墨棒電極，把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石墨棒附近，通電后，實驗現(xiàn)象是陰極上有紅色物質(zhì)產(chǎn)生，陰極附近溶液顏色變淺，陽極上產(chǎn)生黃綠色有刺激性氣味氣體且能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)，電流表指針偏轉(zhuǎn)。3.（1）用惰性電極電解AgNO3溶液，陽極反應(yīng)式為2H2O－4e－O2↑＋4H＋；陰極反應(yīng)式為Ag＋＋e－Ag（2）用Al作電極電解NaOH溶液，陽極反應(yīng)式為Al－3e－＋4OH－[Al（OH）4]－；陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－H2↑＋2OH－（3）以鋁材為陽極，電解稀H2SO4，在鋁材表面形成氧化膜，陽極反應(yīng)式為2Al－6e－＋3H2OAl2O3＋6H＋；陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－H2↑4.[2023全國乙改編]在電解槽中發(fā)生電解反應(yīng)的離子方程式為Mn2＋＋2H2O電解MnO2↓＋2H＋＋H2↑，隨著電解反應(yīng)進(jìn)行，為保持電解液成分穩(wěn)定，應(yīng)不斷加Mn（OH）2，電解廢液可在反應(yīng)器中循環(huán)利用。5.用惰性電極電解0.1L1mol·L－1的（1）當(dāng)陰極質(zhì)量增加6.4g紅色固體時，使電解質(zhì)溶液復(fù)原，可以向溶液中加入8.0gCuO。（2）當(dāng)陰極質(zhì)量增加6.4g紅色固體及產(chǎn)生2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）H2時，使電解質(zhì)溶液復(fù)原，可以向溶液中加入9.8gCu（OH）2（或8.0gCuO和1.8gH2O）。（3）當(dāng)陰極產(chǎn)生4.48L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）H2時，使電解質(zhì)溶液復(fù)原，可向溶液中加入9.8gCu（OH）2和1.8gH2O（或8.0gCuO和3.6gH2O）。命題點(diǎn)1離子放電順序的應(yīng)用1.[離子放電順序][2021全國乙]沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問題，通常在管道口設(shè)置一對惰性電極（如圖所示），通入一定的電流。下列敘述錯誤的是（D）A.陽極發(fā)生將海水中的Cl－氧化生成Cl2的反應(yīng)B.管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClOC.陰極生成的H2應(yīng)及時通風(fēng)稀釋安全地排入大氣D.陽極表面形成的Mg（OH）2等積垢需要定期清理解析陰離子放電順序：Cl－＞OH－（水）；陽離子放電順序：H＋（水）＞Mg2＋＞Na＋。陰極表面形成的Mg（OH）2等積垢需要定期清理，D項錯誤。命題拓展（1）[設(shè)問拓展]海水中的元素分為常量元素（＞1mg·L－1）與微量元素。海水中的離子放電順序：Cl－＞（填“＞”或“＜”，下同）OH－（水），H＋（水）＞Mg2＋＞Na＋，陽極發(fā)生的反應(yīng)為2Cl－－2e－Cl2↑（2）[選項拓展]如果管道中有NaClO生成，請寫出生成NaClO的離子方程式：Cl2＋2OH－Cl－＋ClO－＋H2O（3）[選項拓展]若陰極表面形成了Mg（OH）2積垢，陽極反應(yīng)產(chǎn)物是否可以將其清理掉？如果能，寫出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：能。Cl2＋H2O?HCl＋HClO，2HCl＋Mg（OH）2MgCl2＋2H2O2.[2023浙江]在熔融鹽體系中，通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料（TiSi），電解裝置如圖，下列說法正確的是（C）A.石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.電極A的電極反應(yīng)：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－TiSi＋4H2C.該體系中，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)D.電解時，陽離子向石墨電極移動解析石墨電極為陽極，A項錯誤；該電解池的電解質(zhì)為熔融鹽，不存在H＋，B項錯誤；根據(jù)陽極上生成CO知，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)，C項正確；石墨電極為陽極，陰離子O2－向石墨電極移動，D項錯誤。技巧點(diǎn)撥電解池陰、陽極的判斷方法 命題點(diǎn)2電極反應(yīng)式的書寫3.[2022浙江]通過電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2，電解示意圖如下（其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計）。下列說法不正確的是（C）A.電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B.電極B的電極反應(yīng)：2H2O＋Mn2＋－2e－MnO2＋4HC.電解一段時間后溶液中Mn2＋濃度保持不變D.電解結(jié)束，可通過調(diào)節(jié)pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以獲得Li2CO3解析由示意圖可知，電解時，電極A上LiMn2O4中Mn元素化合價降低，被還原，電極A是電解裝置的陰極，A項正確；由電解裝置中電極B上的物質(zhì)變化可知，Mn2＋被氧化成MnO2，B項正確；陰極上LiMn2O4→2Mn2＋，Mn元素化合價共變化3，陽極上Mn2＋→MnO2，Mn元素化合價由＋2→＋4，化合價變化的絕對值不相等，故電解過程中，溶液中的Mn2＋濃度會變化，C項錯誤；通過調(diào)節(jié)溶液pH，可使Mn2＋轉(zhuǎn)化為沉淀而除去，再加入可溶性的碳酸鈉可使Li＋轉(zhuǎn)化為難溶的碳酸鋰，D項正確。命題拓展（1）[設(shè)問拓展]若將MnO2和Li2CO3按物質(zhì)的量之比4∶1配料，混合攪拌，然后升溫至600～700℃，制取產(chǎn)品LiMn2O4，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式8MnO2＋2Li2CO3600~700°C4LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑（2）[選項拓展]電解結(jié)束后，通過調(diào)節(jié)pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液獲得Li2CO3沉淀，洗滌Li2CO3沉淀的操作是沿玻璃棒向過濾器中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流出，重復(fù)操作2～3次。4.[與有機(jī)物有關(guān)的電極反應(yīng)式的書寫][2021全國甲]乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－，并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是（D）A.KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用B.陽極上的反應(yīng)式為＋2H＋＋2e－＋H2OC.制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1mol電子D.雙極膜中間層中的H＋在外電場作用下向鉛電極方向遷移解析由圖示可知，石墨電極上的電極反應(yīng)為2Br－－2e－Br2，所以該電極為陽極，KBr既是電解質(zhì)也是電極反應(yīng)物，A項錯誤；陽極反應(yīng)為2Br－－2e－Br2，B項錯誤；由反應(yīng)①②可知制得2mol乙醛酸，外電路轉(zhuǎn)移2mol電子，C項錯誤；由反應(yīng)②消耗H＋可知雙極膜中的H＋向左室遷移，技巧點(diǎn)撥書寫電極反應(yīng)式的方法1.利用雙線橋拆分法書寫當(dāng)給出電解總反應(yīng)，可畫出雙線橋，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向與數(shù)目，拆分成兩個半反應(yīng)。如鉛酸蓄電池充電時相當(dāng)于電解池反應(yīng)。2.根據(jù)電極反應(yīng)物與產(chǎn)物運(yùn)用“配電子、配電荷、配原子”書寫。1.[電極反應(yīng)式的書寫][2023新課標(biāo)卷]一種以V2O5和Zn為電極、Zn（CF3SO3）2水溶液為電解質(zhì)的電池，其示意圖如下所示。放電時，Zn2＋可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說法錯誤的是（C）A.放電時V2O5為正極B.放電時Zn2＋由負(fù)極向正極遷移C.充電總反應(yīng)：xZn＋V2O5＋nH2OZnxV2O5·nH2D.充電陽極反應(yīng)：ZnxV2O5·nH2O－2xe－xZn2＋＋V2O5＋nH2解析放電時Zn失去電子生成Zn2＋，Zn為負(fù)極，則V2O5為正極，A正確；放電時，陽離子（Zn2＋）移向正極，B正確；由上述分析可知，放電總反應(yīng)為xZn＋V2O5＋nH2OZnxV2O5·nH2O，充電總反應(yīng)為ZnxV2O5·nH2OxZn＋V2O5＋nH2O，C錯誤；由上述分析可知，2.[電極判斷][2020全國Ⅱ]電致變色器件可智能調(diào)控太陽光透過率，從而實現(xiàn)節(jié)能。下圖是某電致變色器件的示意圖。當(dāng)通電時，Ag＋注入到無色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈現(xiàn)藍(lán)色，對于該變化過程，下列敘述錯誤的是（C）A.Ag為陽極B.Ag＋由銀電極向變色層遷移C.W元素的化合價升高D.總反應(yīng)為WO3＋xAgAgxWO解析電解池工作時，Ag＋向陰極移動，B項正確。3.[太陽能光伏電池電解水制高純氫][北京高考]可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫，工作示意圖如圖。通過控制開關(guān)連接K1或K2，可交替得到H2和O2。（1）制H2時，連接K1。產(chǎn)生H2的電極反應(yīng)式是2H2O＋2e－H2↑＋2OH－（2）改變開關(guān)連接方式，可得O2。（3）結(jié)合（1）和（2）中電極3的電極反應(yīng)式，說明電極3的作用：制H2時，電極3發(fā)生反應(yīng)：Ni（OH）2＋OH－－e－NiOOH＋H2O。制O2時，上述電極反應(yīng)逆向進(jìn)行，使電極3得以循環(huán)使用解析（1）電解堿性電解液時，H2O電離出的H＋在陰極得到電子產(chǎn)生H2，根據(jù)題圖可知電極1與電池負(fù)極連接，為陰極，所以制H2時，連接K1，產(chǎn)生H2的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－H2↑＋2OH－。（3）制備O2時堿性電解液中的OH－失去電子生成O2，連接K2，O2在電極2上產(chǎn)生。連接K1時，電極3為電解池的陽極，Ni（OH）2失去電子生成NiOOH，電極反應(yīng)式為Ni（OH）2－e－＋OH－NiOOH＋H2O，連接K極3為電解池的陰極，電極反應(yīng)式為NiOOH＋e－＋H2ONi（OH）2＋OH－，使電極34.[電極反應(yīng)式的書寫][江蘇高考]電解法轉(zhuǎn)化CO2可實現(xiàn)CO2資源化利用。電解CO2制HCOOH的原理示意圖如圖。（1）寫出陰極CO2還原為HCOO－的電極反應(yīng)式：CO2＋H＋＋2e－HCOO－或CO2＋HCO3－＋2e－HCOO－＋（2）電解一段時間后，陽極區(qū)的KHCO3溶液濃度降低，其原因是陽極產(chǎn)生O2，pH減小，HCO3－濃度降低；K＋解析（1）CO2中的C為＋4價，HCOO－中的C為＋2價，1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOO－時，得2mol電子。（2）陽極上水放電，生成O2和H＋，H＋會與HCO3－反應(yīng)使HCO3－減少，由電荷平衡可知，K＋1.[2024貴陽摸底考試]電解催化CO2還原為乙烯能緩解碳排放引發(fā)的溫室效應(yīng)，還將成為獲得重要化工原料的補(bǔ)充形式，原理如圖所示（a、b均為惰性電極）。下列說法正確的是（D）A.B為電源負(fù)極B.H＋從左邊透過陽離子交換膜到右邊C.電解一段時間后，陽極區(qū)溶液的c（OH－）增大D.陰極反應(yīng)為2CO2＋12e－＋12H＋C2H4＋4H2解析二氧化碳得電子生成乙烯，發(fā)生還原反應(yīng)，所以a為陰極，b為陽極，則B為電源正極，A錯誤；電解池中陽離子從陽極向陰極移動，故H＋從右邊向左邊移動，B錯誤；由題圖知，陽極發(fā)生反應(yīng)：2H2O－4e－4H＋＋O2↑，故陽極區(qū)溶液中c（OH－）減小，C錯誤；陰極二氧化碳得電子生成乙烯，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2CO2＋12H＋＋12e－C2H4＋4H2O，2.[固體電解質(zhì)][2023江西臨川一中考試改編]用固體二氧化鈦（TiO2）生產(chǎn)海綿鈦的裝置如圖所示，其原理是在較低的陰極電位下，TiO2（陰極）中的氧離子進(jìn)入熔融鹽，陰極最后只剩下純鈦。下列說法正確的是（B）A.陽極上生成O2的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－4H＋＋O2B.陰極的電極反應(yīng)式為TiO2＋4e－Ti＋2O2C.通電后，O2－、Cl－均向陰極移動D.石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化解析由題圖中O2－向石墨電極移動知，石墨電極為電解池的陽極，氧離子在陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成氧氣，電極反應(yīng)式為2O2－－4e－O2↑，故A錯誤；電解池的陰極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為TiO2＋4e－Ti＋2O2－，故B正確；通電后，陰離子O2－、Cl－均向陽極移動，故C錯誤；石墨電極會和陽極產(chǎn)生的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳、二氧化碳，所以石墨電極本身會被消耗，導(dǎo)致石墨電極的質(zhì)量減小，故3.[2021海南]液氨中存在平衡：2NH3?NH4＋＋NH2－。如圖所示為電解池裝置，以KNH2的液氨溶液為電解液，電解過程中a、b兩個惰性電極上都有氣泡產(chǎn)生。下列有關(guān)說法正確的是A.b電極連接的是電源的負(fù)極B.a電極的反應(yīng)為2NH3＋2e－H2↑＋2NC.電解過程中，陰極附近K＋濃度減小D.理論上兩極產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量之比為1∶1解析由題圖可知，b電極上NH2－失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成N2和NH3，故b電極為陽極，連接電源的正極，A項錯誤；a電極為陰極，由題圖可知，NH3在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2NH3＋2e－2NH2－＋H2↑，B項正確；電解過程中，陽離子向陰極遷移，即鉀離子移向陰極，陰極附近K＋濃度增大，C項錯誤；b電極反應(yīng)為6NH2－－6e－4NH3＋N2↑，根據(jù)得失電子守恒知，電解一段時間后，a電極生成的H2和b電極生成的N4.[2021江蘇]通過下列方法可分別獲得H2和O2：①通過電解獲得NiOOH和H2（裝置如圖所示）；②在90℃將NiOOH與H2O反應(yīng)生成Ni（OH）2并獲得O2。下列說法正確的是（B）A.電解后KOH溶液的物質(zhì)的量濃度減小B.電解時陽極電極反應(yīng)式：Ni（OH）2＋OH－－e－NiOOH＋H2C.電解的總反應(yīng)方程式：2H2O電解2H2↑＋D.電解過程中轉(zhuǎn)移4mol電子，理論上可獲得22.4LO2解析由題圖中物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系知，電解時，陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，陽極反應(yīng)式為Ni（OH）2＋OH－－e－NiOOH＋H2O，則電解時的總反應(yīng)為2Ni（OH）2電解2NiOOH＋H2↑，故電解后KOH溶液的物質(zhì)的量濃度不變，A、C項錯誤，B項正確；未指明是標(biāo)準(zhǔn)狀況下，無法計算生成的5.[2024南京六校調(diào)研]電催化還原CO2制備高附加值化學(xué)品是實現(xiàn)碳中和的有效方法之一。一種采用金屬有機(jī)框架（MOF）催化劑電催化還原CO2為CO的裝置原理如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是（C）A.裝置圖中外電路箭頭方向表示電流的方向B.電極b的電極反應(yīng)式為CO2－2e－＋2H＋CO＋H2C.電極a上生成1molO2時，理論上可還原標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8LCO2D.選用合適的催化劑，該裝置也無法將CO2轉(zhuǎn)化為CH4、CH3OH等解析a電極上，H2O轉(zhuǎn)化為O2，發(fā)生反應(yīng)2H2O－4e－O2↑＋4H＋，a電極為陽極；b電極上，CO2轉(zhuǎn)化為CO，發(fā)生反應(yīng)CO2＋2e－＋2H＋CO＋H2O，b電極為陰極，外電路中電流由電源正極流向電源負(fù)極，A、B錯誤；由電極反應(yīng)可知，生成1molO2轉(zhuǎn)移4mol電子，理論上可還原2mol即標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8LCO2，C正確；選用合適的催化劑，該裝置可將CO2轉(zhuǎn)化為CH4、CH3OH等，6.[2023遼寧沈陽三模]利用間接成對電化學(xué)法，以間硝基甲苯為原料合成間氨基苯甲酸的工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是（D）A.物質(zhì)X為間硝基苯甲酸B.右側(cè)電極電勢高于左側(cè)電極電勢C.陽極的電極反應(yīng)式：2Cr3＋－6e－＋7H2OCr2O72D.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移8mol電子時，理論上可得到1mol間氨基苯甲酸解析由題圖可知，X被Ti3＋還原為間氨基苯甲酸，則物質(zhì)X為間硝基苯甲酸，A正確。右側(cè)電極連接電源正極，為陽極，左側(cè)電極連接電源負(fù)極，為陰極，則右側(cè)電極電勢高于左側(cè)電極電勢，B正確。右側(cè)電極為陽極，陽極上Cr3＋失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cr2O72－，電極反應(yīng)式為2Cr3＋－6e－＋7H2OCr2O72－＋14H＋，C正確。左側(cè)電極為陰極，電極反應(yīng)式為Ti4＋＋e－Ti3＋，陰極槽外反應(yīng)為間硝基苯甲酸和Ti3＋反應(yīng)生成間氨基苯甲酸和Ti4＋，即＋6Ti3＋＋6H＋＋2H2O＋6Ti4＋7.（1）[全國Ⅱ高考]環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵[Fe（C5H5）2，結(jié)構(gòu)簡式為]，后者廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)域中。二茂鐵的電化學(xué)制備原理如圖1所示，其中電解液為溶解有溴化鈉（電解質(zhì)）和環(huán)戊二烯的DMF溶液（DMF為惰性有機(jī)溶劑）。該電解池的陽極為Fe電極，總反應(yīng)為Fe＋2電解＋H2↑[或Fe＋2C5H6電解Fe（C5H5）2＋H2電解制備需要在無水條件下進(jìn)行，原因為水會阻礙中間產(chǎn)物Na的生成；水會電解生成OH－，進(jìn)一步與Fe2＋反應(yīng)生成Fe（OH）2。圖1（2）[2021山東]利用膜電解技術(shù)（裝置如圖2所示），以Na2CrO4為主要原料制備Na2Cr2O7的總反應(yīng)方程式為4Na2CrO4＋4H2O電解2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑。則Na2Cr2O7在陽（填“陰”或“陽”）極室制得，電解時通過膜的離子主要為Na圖2（3）[2021湖南]利用電解原理，將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣，其裝置如圖3所示。圖3①電解過程中OH－的移動方向為從右往左（填“從左往右”或“從右往左”）；②陽極的電極反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－N2＋6H2O（4）[全國Ⅲ高考]在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計了一種新的工藝方案，主要包括電化學(xué)過程和化學(xué)過程，如圖4所示：圖4負(fù)極