十年（2014-2023）高考化學(xué)真題分項匯編（全國）專題47 電解應(yīng)用（解析卷）

專題47電解應(yīng)用專題47電解應(yīng)用1．【2023年全國甲卷】用可再生能源電還原時，采用高濃度的抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)來提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如下圖所示。下列說法正確的是

A．析氫反應(yīng)發(fā)生在電極上B．從電極遷移到電極C．陰極發(fā)生的反應(yīng)有：D．每轉(zhuǎn)移電子，陽極生成氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【答案】C【解析】由圖可知，該裝置為電解池，與直流電源正極相連的IrOx-Ti電極為電解池的陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O-4e—=O2↑+4H+，銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等，電極反應(yīng)式為2CO2+12H++12e?=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e?=C2H5OH+3H2O，電解池工作時，氫離子通過質(zhì)子交換膜由陽極室進(jìn)入陰極室。A．析氫反應(yīng)為還原反應(yīng)，應(yīng)在陰極發(fā)生，即在銅電極上發(fā)生，故A錯誤；B．離子交換膜為質(zhì)子交換膜，只允許氫離子通過，Cl-不能通過，故B錯誤；C．由分析可知，銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等，電極反應(yīng)式有2CO2+12H++12e?=C2H4+4H2O，故C正確；D．水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O-4e—=O2↑+4H+，每轉(zhuǎn)移1mol電子，生成0.25molO2，在標(biāo)況下體積為5.6L，故D錯誤；答案選C。2．【2023年北京卷】回收利用工業(yè)廢氣中的和，實驗原理示意圖如下。下列說法不正確的是A．廢氣中排放到大氣中會形成酸雨B．裝置a中溶液顯堿性的原因是的水解程度大于的電離程度C．裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的和D．裝置中的總反應(yīng)為【答案】C【解析】A．是酸性氧化物，廢氣中排放到空氣中會形成硫酸型酸雨，故A正確；B．裝置a中溶液的溶質(zhì)為，溶液顯堿性，說明的水解程度大于電離程度，故B正確；C．裝置a中溶液的作用是吸收氣體，與溶液不反應(yīng)，不能吸收，故C錯誤；D．由電解池陰極和陽極反應(yīng)式可知，裝置b中總反應(yīng)為，故D正確；選C。3．（2021·湖北真題）Na2Cr2O7的酸性水溶液隨著H+濃度的增大會轉(zhuǎn)化為CrO3。電解法制備CrO3的原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．電解時只允許H+通過離子交換膜B．生成O2和H2的質(zhì)量比為8∶1C．電解一段時間后陰極區(qū)溶液OH-的濃度增大D．CrO3的生成反應(yīng)為：Cr2O+2H+=2CrO3+H2O【答案】A【解析】根據(jù)左側(cè)電極上生成，右側(cè)電極上生成，知左側(cè)電極為陽極，發(fā)生反應(yīng)：，右側(cè)電極為陰極，發(fā)生反應(yīng)：；由題意知，左室中隨著濃度增大轉(zhuǎn)化為，因此陽極生成的不能通過離子交換膜。A．由以上分析知，電解時通過離子交換膜的是，A項錯誤；B．根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，由陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，知生成和的物質(zhì)的量之比為1∶2，其質(zhì)量比為8∶1，B項正確；C．根據(jù)陰極反應(yīng)知，電解一段時間后陰極區(qū)溶液的濃度增大，C項正確：D．電解過程中陽極區(qū)的濃度增大，轉(zhuǎn)化為，D項正確。故選A。4．【2022年重慶卷】硝酮是重要的有機(jī)合成中間體，可采用“成對間接電氧化”法合成。電解槽中水溶液的主要成分及反應(yīng)過程如圖所示。下列說法錯誤的是A．惰性電極2為陽極 B．反應(yīng)前后WO/WO數(shù)量不變C．消耗1mol氧氣，可得到1mol硝酮 D．外電路通過1mol電子，可得到1mol水【答案】C【解析】A．惰性電極2，Br-被氧化為Br2，惰性電極2為陽極，故A正確；B．WO/WO循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)前后WO/WO數(shù)量不變，故B正確；C．總反應(yīng)為氧氣把二丁基-N-羥基胺氧化為硝酮，1mol二丁基-N-羥基胺失去2molH原子生成1mol硝酮，氧氣最終生成水，根據(jù)氧原子守恒，消耗1mol氧氣，可得到2mol硝酮，故C錯誤；D．外電路通過1mol電子，生成0.5molH2O2，H2O2最終生成水，根據(jù)氧原子守恒，可得到1mol水，故D正確；選C。5．（2021·遼寧真題）利用(Q)與電解轉(zhuǎn)化法從煙氣中分離的原理如圖。已知氣體可選擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯誤的是A．a(chǎn)為電源負(fù)極 B．溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變C．在M極被還原 D．分離出的從出口2排出【答案】C【解析】由題干信息可知，M極發(fā)生的是由Q轉(zhuǎn)化為的過程，該過程是一個還原反應(yīng)，故M極為陰極，電極反應(yīng)為：+2H2O+2e-=+2OH-，故與M極相連的a電極為負(fù)極，N極為陽極，電極反應(yīng)為：-2e-=+2H+，b極為電源正極，據(jù)此分析解題。A．由分析可知，a為電源負(fù)極，A正確；B．由分析可知，根據(jù)電子守恒可知，溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變，B正確；C．由分析可知，整個過程CO2未被還原，在M極發(fā)生反應(yīng)為CO2+OH-=，C錯誤；D．由題干信息可知，M極上CO2發(fā)生反應(yīng)為：CO2+OH-=被吸收，向陽極移動，N極上發(fā)生的反應(yīng)為：+H+=H2O+CO2↑，故分離出的從出口2排出，D正確；故答案為：C。6．【2022年廣東卷】以熔融鹽為電解液，以含和等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，實現(xiàn)的再生。該過程中A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為 B．陰極上被氧化C．在電解槽底部產(chǎn)生含的陽極泥 D．陽極和陰極的質(zhì)量變化相等【答案】C【解析】根據(jù)電解原理可知，電解池中陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，該題中以熔融鹽為電解液，含和等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，通過控制一定的條件，從而可使陽極區(qū)Mg和Al發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)Al3+得電子生成Al單質(zhì)，從而實現(xiàn)Al的再生，據(jù)此分析解答。A．陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實際上Mg在陽極失電子生成Mg2+，A錯誤；B．Al在陽極上被氧化生成Al3+，B錯誤；C．陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；D．因為陽極除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯誤；故選C。7．【2022年湖北卷】含磷有機(jī)物應(yīng)用廣泛。電解法可實現(xiàn)由白磷直接制備，過程如圖所示(為甲基)。下列說法正確的是A．生成，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移電子B．陰極上的電極反應(yīng)為：C．在電解過程中向鉑電極移動D．電解產(chǎn)生的中的氫元素來自于【答案】D【解析】A．石墨電極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)：P4→化合價升高發(fā)生氧化反應(yīng)，所以石墨電極為陽極，對應(yīng)的電極反應(yīng)式為：，則生成，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移電子，A錯誤；B．陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)該得電子，為陽極發(fā)生的反應(yīng)，B錯誤；C．石墨電極：P4→發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，鉑電極為陰極，應(yīng)該向陽極移動，即移向石墨電極，C錯誤；D．由所給圖示可知HCN在陰極放電，產(chǎn)生和，而HCN中的H來自，則電解產(chǎn)生的中的氫元素來自于，D正確；故選D。8．（2020·浙江高考真題）電解高濃度RCOONa(羧酸鈉)的NaOH溶液，在陽極RCOO?放電可得到R?RA．電解總反應(yīng)方程式：2B．RCOO?C．陰極的電極反應(yīng)：2D．電解CH3COONa、CH3【答案】A【解析】A．因為陽極RCOO-放電可得到R-R(烷烴)和產(chǎn)生CO2，在強(qiáng)堿性環(huán)境中，CO2會與OH-反應(yīng)生成CO32-和H2O，故陽極的電極反應(yīng)式為2RCOO--2e-+4OH-=R-R+2CO32-+2H2O，陰極上H2O電離產(chǎn)生的H+放電生成H2，同時生成OH-，陰極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，因而電解總反應(yīng)方程式為2RCOONa+2NaOH=通電R-R+2Na2CO3+H2↑，不正確；B．RCOO-在陽極放電，電極反應(yīng)式為2RCOO--2e-+4OH-=R-R+2CO32-+2H2O，-COO-中碳元素的化合價由+3價升高為+4價，發(fā)生氧化反應(yīng)，烴基-R中元素的化合價沒有發(fā)生變化，正確；C．陰極上H2O電離產(chǎn)生的H+放電生成H2，同時生成OH-，陰極的電極反應(yīng)為2H2O+2e-=2OH-+H2↑，正確；D．根據(jù)題中信息，由上述電解總反應(yīng)方程式可以確定下列反應(yīng)能夠發(fā)生：2CH3COONa+2NaOH=通電CH3-CH3+2Na2CO3+H2↑，2CH3CH2COONa+2NaOH=通電CH3CH2-CH2CH3+2Na2CO3+H2↑，CH3COONa+CH3CH2COONa+2NaOH=通電CH3-CH2CH3+2Na2CO3+H2↑。因此，電解CH3COONa、CH9．（2017·全國高考真題）用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為混合溶液。下列敘述錯誤的是A．待加工鋁質(zhì)工件為陽極B．可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C．陰極的電極反應(yīng)式為：D．硫酸根離子在電解過程中向陽極移動【答案】C【解析】A、根據(jù)原理可知，Al要形成氧化膜，化合價升高失電子，因此鋁為陽極，說法正確；B、不銹鋼網(wǎng)接觸面積大，能增加電解效率，說法正確；C、陰極應(yīng)為陽離子得電子，根據(jù)離子放電順序應(yīng)是H＋放電，即2H＋＋2e－=H2↑，說法錯誤；D、根據(jù)電解原理，電解時，陰離子移向陽極，說法正確。10．（2015·四川高考真題）用下圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液PH為9~10，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體，下列說法不正確的是A．用石墨作陽極，鐵作陰極B．陽極的電極反應(yīng)式為：Cl－+2OH－－2e－=ClO－+H2OC．陰極的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e－=H2↑+2OH－D．除去CN－的反應(yīng)：2CN－+5ClO－+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl－+H2O【答案】D【解析】A、根據(jù)電解的原理，鐵作陽極時，鐵失電子，參與反應(yīng)，但根據(jù)題中信息，鐵不參與反應(yīng)，因此鐵作陰極，正確；B、根據(jù)信息，環(huán)境是堿性，利用ClO－氧化CN－，因此陽極反應(yīng)式為Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O，正確；C、根據(jù)電解原理，陰極上是陽離子放電，即2H＋＋2e－=H2↑，正確；D、CN－被ClO－氧化成兩種無毒的氣體，即為N2和CO2，環(huán)境是堿性，不能生成H＋，錯誤。11．（2017·海南高考真題）一種電化學(xué)制備NH3的裝置如圖所示，圖中陶瓷在高溫時可以傳輸H+。下列敘述錯誤的是A．Pd電極b為陰極B．陰極的反應(yīng)式為：N2+6H++6e?2NH3C．H+由陽極向陰極遷移D．陶瓷可以隔離N2和H2【答案】A【解析】A、此裝置為電解池，總反應(yīng)是N2＋3H2=2NH3，Pd電極b上是氫氣發(fā)生反應(yīng)，即氫氣失去電子化合價升高，Pd電極b為陽極，說法錯誤；B、根據(jù)A選項分析，Pd電極a為陰極，反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－=2NH3，說法正確；C、根據(jù)電解的原理，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，即有陽極移向陰極，說法正確；D、根據(jù)裝置圖，陶瓷隔離N2和H2，說法正確。12．（2012·浙江高考真題）以鉻酸鉀為原料，電化學(xué)法制備重鉻酸鉀的實驗裝置示意圖如下：下列說法不正確的是A．在陰極式，發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H2O＋2e－2OH―＋H2↑B．在陽極室，通電后溶液逐漸由黃色變?yōu)槌壬且驗殛枠O區(qū)H＋濃度增大，使平衡2＋2H＋＋H2O向右移動C．該制備過程總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4K2CrO4＋4H2O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋2O2↑D．測定陽極液中K和Cr的含量，若K與Cr的物質(zhì)的量之比為d，則此時鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率為α＝【答案】D【解析】A、根據(jù)裝置圖可知，左側(cè)是陰極室，陰極是氫離子放電，腐蝕還原反應(yīng)生成氫氣，正確；B、陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氧根離子放電生成氧氣，導(dǎo)致陽極區(qū)氫離子濃度增大，2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O向右移動，正確；C、電解時，鉻酸鉀和水放電生成重鉻酸鉀、氫氣、氧氣和氫氧化鈉，所以總反應(yīng)的化學(xué)方程式為4K2CrO4+4H2O2K2Cr2O7+4KOH+2H2↑+O2↑，正確；D、設(shè)加入反應(yīng)容器內(nèi)的K2CrO4為1mol，則n（K）="2mol,"n（Cr）=1mol,反應(yīng)過程中有xmolK2CrO4轉(zhuǎn)化為K2Cr2O7，由于陰極是氫離子放電，造成陰極區(qū)氫氧根離子增多，所以K+向陰極區(qū)移動，補(bǔ)充氫離子，根據(jù)化學(xué)方程式可知，xmolK2CrO4轉(zhuǎn)化為K2Cr2O7，則陰極區(qū)生成KOH的物質(zhì)的量是xmol，則陽極區(qū)剩余n（K）=（2-x）mol，Cr元素不變，仍是1mol，根據(jù)：K與Cr的物質(zhì)的量之比為d，解得(2-x)/1=d，x=2-d，轉(zhuǎn)化率為(2-d)/1×100%=2-d，錯誤，答案選D。13．（2013·海南高考真題）下列敘述正確的是A．合成氨的“造氣”階段會產(chǎn)生廢氣B．電鍍的酸性廢液用堿中和后就可以排放C．電解制鋁的過程中，作為陽極材料的無煙煤不會消耗D．使用煤炭轉(zhuǎn)化的管道煤氣比直接燃煤可減少環(huán)境污染【答案】AD【解析】氨的造氣用天燃?xì)饣蛎?，必產(chǎn)生二氧化碳，A對；電鍍液含重金屬離子，應(yīng)處理后排放，B錯；鋁的生產(chǎn)中陽極放電，煤有消耗，C錯；煤的氣化后作了脫硫處理，污染減少，D對。14．（2013·全國高考真題）電解法處理酸性含鉻廢水（主要含有Cr2O72-）時，以鐵板作陰、陽極，處理過程中存在反應(yīng)Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去，下列說法不正確的是A．陽極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋B．電解過程中溶液pH不會變化C．過程中有Fe(OH)3沉淀生成D．電路中每轉(zhuǎn)移12mol電子，最多有1molCr2O72-被還原【答案】B【解析】A、鐵為活潑電極，鐵板作陽極時電解過程中電極本身失電子，電極反應(yīng)式為：Fe-2e-=Fe2+，正確；B、陰極是氫離子得到電子生成氫氣，氫離子被消耗，在反應(yīng)Cr2O72+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O中，也消耗氫離子，所以反應(yīng)過程中溶液中的氫離子濃度減小，溶液pH增大，錯誤；C、反應(yīng)過程中消耗了大量H+，使得Cr3+和Fe3+都轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，正確；D、電路中每轉(zhuǎn)移12mol電子，有6molFe2+生成，根據(jù)反應(yīng)Cr2O72+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O可知，最多有1molCr2O72-被還原，正確。15．（2013·北京高考真題）用石墨電極電解CuCl2溶液（見右圖）。下列分析正確的是A．a(chǎn)端是直流電源的負(fù)極B．通電使CuCl2發(fā)生電離C．陽極上發(fā)生的反應(yīng)：Cu2++2e-=CuD．通電一段時間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體【答案】A【解析】A、依據(jù)裝置圖可知，銅離子移向的電極為陰極，陰極和電源負(fù)極相連，a為負(fù)極，正確；B、通電氯化銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯氣和銅，電離是氯化銅離解為陰陽離子，錯誤；C、與b連接的電極是陽極，氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，錯誤；D、通電一段時間后，氯離子在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在陽極附近觀察到黃綠色氣體，錯誤；故選A．16．（2010·海南高考真題）利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Au等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是A．電解時以純銅作陽極B．電解時陰極發(fā)生氧化反應(yīng)C．粗銅連接電源負(fù)極，電極反應(yīng)是Cu－2e-=Cu2+D．電解結(jié)束，電解槽底部會形成含少量Ag、Au等陽極泥【答案】D【解析】A．電解精煉Cu時，以粗銅作陽極，純銅作陰極，A錯誤；B．電解時陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，B錯誤；C．粗銅作陽極，連接電源的正極，電極反應(yīng)有Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Cu-2e-=Cu2+，C錯誤；D．粗銅作陽極，電極反應(yīng)有Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Cu-2e-=Cu2+，粗銅中活潑性不如Cu的Ag、Au不會放電，以陽極泥的形式沉積在電解槽底部，D正確；答案選D。17．【2022年湖南卷】2021年我國制氫量位居世界第一，煤的氣化是一種重要的制氫途徑?；卮鹣铝袉栴}：（2）一種脫除和利用水煤氣中方法的示意圖如下：①某溫度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，則該溶液的_______(該溫度下的)；②再生塔中產(chǎn)生的離子方程式為_______；③利用電化學(xué)原理，將電催化還原為，陰極反應(yīng)式為_______?！敬鸢浮浚?）

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2CO2↑++H2O

2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-【解析】（2）①某溫度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，c():c()=1:2，由可知，=，則該溶液的pH=10；②再生塔中KHCO3受熱分解生成K2CO3、H2O和CO2，該反應(yīng)的離子方程式為2CO2↑++H2O；③利用電化學(xué)原理，將CO2電催化還原為C2H4，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，陽極上水放電生成氧氣和H+，H+通過質(zhì)子交換膜遷移到陰極區(qū)參與反應(yīng)生成乙烯，鉑電極和Ag/AgCl電極均為陰極，在電解過程中AgCl可以轉(zhuǎn)化為Ag，則陰極的電極反應(yīng)式為2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-。18．（2021·湖南真題）氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運，可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。方法Ⅱ：氨電解法制氫氣利用電解原理，將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣，其裝置如圖所示。（4）電解過程中的移動方向為_______(填“從左往右”或“從右往左”)；（5）陽極的電極反應(yīng)式為_______。【答案】（4）從右往左（5）2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O【解析】（4）由圖可知，通NH3的一極氮元素化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，為電解池的陽極，則另一電極為陰極，電解過程中OH-移向陽極，則從右往左移動，故答案為：從右往左；（5）陽極NH3失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成N2，結(jié)合堿性條件，電極反應(yīng)式為：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故答案為：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。19．（2020·北京高考真題）H2O2是一種重要的化學(xué)品，其合成方法不斷發(fā)展。（2）電化學(xué)制備方法：已知反應(yīng)2H2O2=2H2O+O2↑能自發(fā)進(jìn)行，反向不能自發(fā)進(jìn)行，通過電解可以實現(xiàn)由H2O和O2為原料制備H2O2，如圖為制備裝置示意圖。①a極的電極反應(yīng)式是____。②下列說法正確的是____。A．該裝置可以實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．電極b連接電源負(fù)極C．該方法相較于早期劑備方法具有原料廉價，對環(huán)境友好等優(yōu)點【答案】（2）①O2+2H++2e-=H2O2②AC【解析】（2）①根據(jù)分析，a極的電極反應(yīng)式是O2+2H++2e-=H2O2；②A．2H2O2=2H2O+O2↑能自發(fā)進(jìn)行，反向不能自發(fā)進(jìn)行，根據(jù)圖示，該裝置有電源，屬于電解池，電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，正確；B．根據(jù)分析，電極b為陽極，電解池陽極與電源正極連接，錯誤；C．根據(jù)分析，該裝置的總反應(yīng)為2H2O+O22H2O2，根據(jù)反應(yīng)可知，制取雙氧水的原料為氧氣和水，來源廣泛，原料廉價，對環(huán)境友好等優(yōu)點，正確；答案選AC。20．（2019·北京高考真題）氫能源是最具應(yīng)用前景的能源之一，高純氫的制備是目前的研究熱點。（2）可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫，工作示意圖如下。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_______________。產(chǎn)生H2的電極反應(yīng)式是_______________。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：________________________?！敬鸢浮浚?）①K12H2O+2e-=H2↑+2OH-③連接K1或K2時，電極3分別作為陽極材料和陰極材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互轉(zhuǎn)化提供電子轉(zhuǎn)移【解析】（2）①電極生成H2時，根據(jù)電極放電規(guī)律可知H+得到電子變?yōu)闅錃?，因而電極須連接負(fù)極，因而制H2時，連接K1，該電池在堿性溶液中，由H2O提供H+，電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-；③電極3上NiOOH和Ni(OH)2相互轉(zhuǎn)化，其反應(yīng)式為NiOOH+e-+H2O?Ni(OH)2+OH-，當(dāng)連接K1時，Ni(OH)2失去電子變?yōu)镹iOOH，當(dāng)連接K2時，NiOOH得到電子變?yōu)镹i(OH)2，因而作用是連接K1或K2時，電極3分別作為陽極材料和陰極材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互轉(zhuǎn)化提供電子轉(zhuǎn)移。21．（2020·全國高考真題）天然氣的主要成分為CH4，一般還含有C2H6等烴類，是重要的燃料和化工原料。（3）CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子，科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如下圖所示：①陰極上的反應(yīng)式為_________。②若生成的乙烯和乙烷的體積比為2∶1，則消耗的CH4和CO2體積比為_________。【答案】（3）①CO2+2e?=CO+O2?②6∶5【解析】（3）①由圖可知，CO2在陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為CO2+2e-=CO+O2-；②令生成乙烯和乙烷分別為2體積和1體積，根據(jù)阿伏加德羅定律，同溫同壓下，氣體體積比等于物質(zhì)的量之比，再根據(jù)得失電子守恒，得到發(fā)生的總反應(yīng)為：6CH4+5CO2=2C2H4+C2H6+5H2O+5CO，即消耗CH4和CO2的體積比為6:5。故答案為：6:5。22．（2019·全國高考真題）近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點。回答下列問題：（4）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，如下圖所示：負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有____________________（寫反應(yīng)方程式）。電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，需消耗氧氣__________L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）【答案】（4）Fe3++e?=Fe2+，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O5.6【解析】（4）電解過程中，負(fù)極區(qū)即陰極上發(fā)生的是得電子反應(yīng)，元素化合價降低，屬于還原反應(yīng)，則圖中左側(cè)為負(fù)極反應(yīng)，根據(jù)圖示信息知電極反應(yīng)為：Fe3++e－＝Fe2+和4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O；電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，根據(jù)電子得失守恒可知需消耗氧氣的物質(zhì)的量是1mol÷4＝0.25mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.25mol×22.4L/mol＝5.6L。23．（2018·浙江高考真題）（一）以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]水溶液為原料，通過電解法可以制備四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]，裝置如圖所示。（1）收集到(CH3)4NOH的區(qū)域是____