第04講 電化學(xué)原理綜合應(yīng)用（練習(xí)）（教師版） 2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測（新教材新高考）

第04講電化學(xué)原理綜合應(yīng)用目錄01模擬基礎(chǔ)練【題型一】電解原理創(chuàng)新應(yīng)用【題型二】串聯(lián)類連接裝置【題型三】離子交換膜裝置【題型四】電化學(xué)綜合計(jì)算02重難創(chuàng)新練03真題實(shí)戰(zhàn)練題型一電解原理創(chuàng)新應(yīng)用1．(2024·江蘇省南通市如皋市高三下第二次適應(yīng)性考試)以甲苯為原料通過間接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物質(zhì)，反應(yīng)原理如下圖所示．下列說法正確的是()A．電解時(shí)的陽極反應(yīng)為：2Cr3++7H2O＋6e-=Cr2O72-+14H+B．電解結(jié)束后，陰極區(qū)溶液pH升高C．1mol甲苯氧化為0.5mol苯甲醛和0.5mol苯甲酸時(shí)，共消耗D．甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通過分液的方法分離【答案】C【解析】由圖可知，左側(cè)電極為陽極，水分子作用下鉻離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成重鉻酸根離子和氫離子，電極反應(yīng)式為2Cr3++7H2O-6e-=Cr2O72-+14H+，陽極槽外中重鉻酸根離子與甲苯在酸性條件下反應(yīng)生成苯甲醛或苯甲酸，反應(yīng)的離子方程式為3C6H5-CH3+2Cr2O72-+16H+=3C6H5-CHO+4Cr3++11H2O，C6H5-CH3+Cr2O72-+8H+=C6H5-COOH+2Cr3++5H2O，電解時(shí)，氫離子通過陽離子交換膜由陽極區(qū)進(jìn)入陰極區(qū)，右側(cè)電極為電解池的陰極，陰極氫離子放電，電極反應(yīng)為：2H＋＋2e-=H2↑。A電解時(shí)的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2Cr3++7H2O-6e-=Cr2O72-+14H+，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，陽極區(qū)產(chǎn)生的氫離子透過質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，陰極上氫離子放電，電極反應(yīng)為：2H＋＋2e-=H2↑，電極上每消耗2molH+,就有2molH+進(jìn)入陰極區(qū)，故電極電解結(jié)束后，陰極區(qū)溶液pH不變，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，結(jié)合3C6H5-CH3+2Cr2O72-+16H+=3C6H5-CHO+4Cr3++11H2O，0.5mol甲苯氧化為0.5mol苯甲醛時(shí)消耗，根據(jù)C6H5-CH3+Cr2O72-+8H+=C6H5-COOH+2Cr3++5H2O，0.5mol甲苯氧化為0.5mol苯甲酸時(shí)消耗0.5molCr2O72-，則1mol甲苯氧化為0.5mol苯甲醛和0.5mol苯甲酸時(shí)，共消耗，C正確；D項(xiàng)，甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物是互溶的液體，不可以通過分液的方法分離，D錯(cuò)誤；故選C。2．(2024·浙江省高三下學(xué)期5月選考適應(yīng)性考試)電化學(xué)方法制備碘仿(CH3I)的原理及主要原料如圖，選擇性交換膜只允許通過，已知生成CH3I的方程式：CH3COCH3+3IO-→CH3I+CH3COO-+2OH-。下列敘述不正確的是()A．制備過程中需要不斷攪拌，使丙酮與離子充分接觸B．左室生成IO-的反應(yīng)：2I--2e-=I2、I2+2OH-=I-+IO-+H2OC．制備1mol碘仿實(shí)際消粍的電量大于理論值，可能的原因是3IO-=2I-+IO3-D．電解一段時(shí)間后，左室混合溶液的堿性增強(qiáng)【答案】D【解析】本題屬于電解池，右側(cè)石墨為陰極，電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2，左側(cè)石墨為陽極，電極反應(yīng)為：2I--2e-=I2，隨后單質(zhì)碘和氫氧化鈉反應(yīng)生成碘離子和次碘酸根離子，以此解題。A項(xiàng)，通過攪拌，可以使反應(yīng)物接觸更加充分，提高轉(zhuǎn)化率，A正確；B項(xiàng)，左室生成IO-的反應(yīng)：2I--2e-=I2、I2+2OH-=I-+IO-+H2O，B正確；C項(xiàng)，制備1mol碘仿實(shí)際消粍的電量大于理論值，可能是次碘酸根離子發(fā)生歧化反應(yīng)而被消耗，歧化反應(yīng)的方程式為：3IO-=2I-+IO3-，C正確；D項(xiàng)，根據(jù)選項(xiàng)B分析可知，電解過程中左室會(huì)消耗氫氧根離子，則電解一段時(shí)間后，左室混合溶液的堿性會(huì)減弱，D錯(cuò)誤；故選D。3．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)對(duì)冶金硅進(jìn)行電解精煉提純可降低高純硅制備成本。相關(guān)電解槽裝置如左下圖所示，用Cu—Si合金作硅源，在950℃下利用三層液熔鹽進(jìn)行電解精煉，并利用某CH4燃料電池(如下圖所示)作為電源。下列有關(guān)說法不正確的是()A．電極c與b相連，d與a相連B．左側(cè)電解槽中；Si優(yōu)先于Cu被氧化C．a(chǎn)極的電極反應(yīng)為CH4-8e—+4O2—===CO2+2H2OD．相同時(shí)間下，通入CH4、O2的體積不同，會(huì)影響硅的提純速率【答案】A【解析】甲烷燃料電池中，通入甲烷的a電極為負(fù)極，甲烷在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，通入氧氣的電極b為正極，氧氣在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成陽離子，根據(jù)電解池中電子的移動(dòng)方向可知，c為陰極，與a相連，Si4+在陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Si，d為陽極，與b相連，Si在陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Si4+。A項(xiàng)，甲烷燃料電池中，通入甲烷的a電極為負(fù)極，通入氧氣的電極b為正極，根據(jù)電解池中電子的移動(dòng)方向可知，c為陰極，與a相連，d為陽極，與b相連，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由圖可知，d為陽極，Si在陽極上失去電子被氧化生成Si4+，而銅沒被氧化，說明硅優(yōu)先于鋼被氧化，故B正確；C項(xiàng)，甲烷燃料電池中，通入甲烷的a電極為負(fù)極，甲烷在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，電極反應(yīng)式為CH4-8e—+4O2—=CO2+2H2O，故C正確；D項(xiàng)，相同時(shí)間下，通入CH4、O2的的體積不同，反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量不同，會(huì)造成電流強(qiáng)度不同，影響硅的提純速率，故D正確。故選A。4．科學(xué)家研制了一種能在較低電壓下獲得氧氣和氫氣的電化學(xué)裝置，工作原理如圖所示：下列說法正確的是()A．反應(yīng)器I中產(chǎn)生的是H2B．b極為電源的正極C．N極的電極反應(yīng)式為D．該裝置工作時(shí)，N極室中OH-的濃度增大【答案】D【解析】反應(yīng)器I中[]3-被還原為[]4-，發(fā)生反應(yīng)4[]3-+4OH-=4[]4-+O2↑+2H2O；所以反應(yīng)器I放出氧氣、反應(yīng)器Ⅱ放出氫氣，M是陽極、N是陰極。A項(xiàng)，根據(jù)圖示，反應(yīng)器I中[]3-被還原為[]4-，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，反應(yīng)器I中產(chǎn)生的是O2，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，根據(jù)圖示，[]4-在M極被氧化為[]3-，M為陽極，a極為電源的正極，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，N是陰極，陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)圖示N極的電極反應(yīng)式為，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該裝置工作時(shí)，N極的電極反應(yīng)式為，N極生成OH-，N極室OH-的濃度增大，故D正確；故選D。5．世界水產(chǎn)養(yǎng)殖協(xié)會(huì)介紹了一種利用電化學(xué)原理凈化魚池中水質(zhì)的方法，其原理如圖所示，電極C1、C2為惰性電極，下列說法正確的是A．C1極上發(fā)生還原反應(yīng)B．Y為電源的負(fù)極C．若有1molNOeq\o\al(－,3)被還原，則有1molH＋通過質(zhì)子膜遷移至陰極區(qū)D．若有機(jī)物為葡萄糖(C6H12O6)，則1mol葡萄糖被完全氧化時(shí)，理論上電極流出20mole－【答案】B【解析】C1電極上發(fā)生反應(yīng)是微生物作用下有機(jī)物轉(zhuǎn)化成CO2，發(fā)生氧化反應(yīng)；C2電極上，NOeq\o\al(－,3)離子轉(zhuǎn)化成氮?dú)?，發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池的陰極，則X為正極，Y為負(fù)極。若有1molNOeq\o\al(－,3)被還原，根據(jù)陰極電極反應(yīng)式2NOeq\o\al(－,3)＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2O可知，電子轉(zhuǎn)移5mol，則有5molH＋通過質(zhì)子膜遷移至陰板區(qū)；1mol葡萄糖被完全氧化時(shí)，碳元素化合價(jià)0價(jià)變化為＋4價(jià)，理論上電極上流出4×6mol＝24mole－。題型二串聯(lián)類連接裝置6．已知H2O2是一種弱酸，在強(qiáng)堿溶液中主要以HOeq\o\al(－,2)的形式存在。已知：Al—H2O2堿性燃料電池的總反應(yīng)為2Al＋3NaHO2=2NaAlO2＋NaOH＋H2O。以Al—H2O2燃料電池電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制備氫氣(電解池中隔膜僅阻止氣體通過，c、d均為惰性電極)。下列說法不正確的是()A．電極a發(fā)生的反應(yīng)為Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OB．電極b是正極，且反應(yīng)后該電極區(qū)的pH增大C．電解過程中，電子的流向?yàn)閍→b→c→dD．電解時(shí)，消耗2.7gAl，則產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氮?dú)?.12L【答案】C【解析】a為負(fù)極，電極反應(yīng)為Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。b為正極，電極反應(yīng)可由總反應(yīng)－負(fù)極反應(yīng)得到，所以b極反應(yīng)為3HOeq\o\al(－,2)＋6e－＋3H2O=9OH－，反應(yīng)后溶液的pH增大，A、B兩項(xiàng)正確；根據(jù)上述分析，a為負(fù)極，故電子流向?yàn)閍→d，c→b，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由CO(NH2)2→N2，可知每生成1molN2，轉(zhuǎn)移6mol電子，需要消耗2molAl，故消耗2.7g(0.1mol)Al時(shí)，轉(zhuǎn)移0.3mol電子，生成0.05molN2，換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為1.12L，D項(xiàng)正確。7．如圖所示，甲池的總反應(yīng)式為N2H4＋O2=N2＋2H2O，下列關(guān)于該裝置工作時(shí)的說法正確的是()A．該裝置工作時(shí)，Ag電極上有氣體生成B．甲池中負(fù)極反應(yīng)式為N2H4－4e－=N2＋4H＋C．甲池和乙池中溶液的pH均減小D．當(dāng)甲池中消耗3.2gN2H4時(shí)，乙池中理論上最多產(chǎn)生6.4g固體【答案】C【解析】該裝置圖中，甲池為燃料電池，其中左邊電極為負(fù)極，右邊電極為正極，乙池為電解池，石墨電極為陽極，Ag電極為陰極，陰極上Cu2＋得電子生成銅，無氣體生成，A錯(cuò)誤；甲池溶液呈堿性，電極反應(yīng)式不出現(xiàn)H＋，B錯(cuò)誤；根據(jù)甲池的總反應(yīng)式可知有水生成，電解液被稀釋，故堿性減弱，pH減小，乙池的總反應(yīng)式為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，電解液酸性增強(qiáng)，pH減小，C正確；3.2gN2H4的物質(zhì)的量為0.1mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol，產(chǎn)生0.2molCu，質(zhì)量為12.8g，D錯(cuò)誤。8．工業(yè)上采用如圖所示裝置模擬在A池中實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅，在C裝置中實(shí)現(xiàn)工業(yè)由KCl溶液制取KOH溶液。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)為精銅，b為鐵制品，可實(shí)現(xiàn)鍍銅要求B．c為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3OH＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2OC．從e口出來的氣體為氧氣，從f口出來的氣體為氫氣D．鉀離子從電解槽左室向右室遷移，h口出來的為高濃度的KOH溶液【答案】C【解析】根據(jù)圖示可知，B為原電池，氧氣得電子與水反應(yīng)生成OH－，d作正極，c作負(fù)極；A、C為電解池，m、a為電解池的陽極，b、n為電解池的陰極。a為精銅，失電子，作陽極，b為鐵制品，作陰極，銅離子得電子，可實(shí)現(xiàn)鍍銅要求，A項(xiàng)正確；c為負(fù)極，甲醇失電子與溶液中的OH－反應(yīng)生成COeq\o\al(2－,3)和水，B項(xiàng)正確；電解KCl溶液，m為陽極，氯離子失電子生成氯氣，從e口出來，從f口出來的氣體為氫氣，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電解槽左側(cè)為陽極室，鉀離子從電解槽左室向右室遷移，h口出來的為高濃度的KOH溶液，D項(xiàng)正確。9．利用膜技術(shù)原理和電化學(xué)原理制備少量硫酸和綠色硝化劑N2O5，裝置如圖所示，下列說法正確的是()A．電極b反應(yīng)式是O2＋4e－＋2H2O=4OH－B．電解后乙裝置d電極附近溶液的pH不變C．c電極上的電極反應(yīng)式為N2O4－2e－＋H2O=N2O5＋2H＋D．甲中每消耗1molSO2，乙裝置中有1molH＋通過隔膜【答案】B【解析】甲裝置為原電池，b電極為正極，O2得電子結(jié)合H＋生成水：O2＋4e－＋4H＋=2H2O，A錯(cuò)誤；乙裝置是一個(gè)電解池，均采用了惰性電極，c極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)：N2O4－2e－＋2HNO3=2N2O5＋2H＋，d極為陰極，發(fā)生的反應(yīng)為：2H＋＋2e－=H2↑，消耗的H＋與從陽極區(qū)遷移過來的H＋相等，故溶液的pH不變，B正確，C錯(cuò)誤；依據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)相同可知，a電極反應(yīng)式：SO2－2e－＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)，消耗1molSO2轉(zhuǎn)移2mol電子，則乙裝置中為了平衡電荷，有2molH＋通過隔膜，D錯(cuò)誤。選B。10．膜技術(shù)原理在化工生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。有人設(shè)想利用電化學(xué)原理制備少量硫酸和綠色硝化劑N2O5，裝置圖如下。下列說法不正確的是()A．是原電池B．池能夠生產(chǎn)N2O5C．電路中電子流向?yàn)?，形成閉合回路D．X、Y中H+均從左邊遷移到右邊【答案】C【解析】X裝置有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，為原電池裝置，二氧化硫在a極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，則a為負(fù)極，氧氣在b極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，則b為正極；Y裝置與原電池裝置相連，為電解池，c極連接原電池正極，為陽極，d極連接原電池負(fù)極，為陰極。A項(xiàng)，X裝置有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，為原電池裝置，故A正確；B項(xiàng)，結(jié)合Y裝置可知，N2O4在c極失電子轉(zhuǎn)化為N2O5，故B正確；C項(xiàng)，電子只能沿著導(dǎo)線移動(dòng)，所以電路種電子流向：、，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，在X原電池裝置中，H+向正極移動(dòng)，在Y裝置中，H+向陰極移動(dòng)，都是從左到右的方向，故D正確；故選C。11．據(jù)2022年1月統(tǒng)計(jì)，我國光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量突破3億千瓦，連續(xù)七年穩(wěn)居全球首位。已知四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]常用作電子工業(yè)清洗劑，以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]為原料，采用電滲析法合成[(CH3)4NOH]，工作原理如圖。下列說法錯(cuò)誤的是A．光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置中P型半導(dǎo)體為正極B．c為陽離子交換膜，d、e均為陰離子交換膜C．陽極的電極反應(yīng)為4OH--4e-=2H2O+O2↑D．制備182g四甲基氫氧化銨，兩極共產(chǎn)生33.6L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【答案】B【解析】從圖中可以看出，光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置中,a電極連接N型半導(dǎo)體，則其為負(fù)極，b電極連接P型半導(dǎo)體,則其為正極；電解裝置中，a極為陰極，b極為陽極。從電解池a極區(qū)溶液中四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]濃度增大，也可推出(CH3)4N+透過c膜向a電極移動(dòng)，則a電極為陰極，c膜為陽膜；Cl-透過d膜向右側(cè)移動(dòng)，則d膜為陰膜；Na+透過e膜向左側(cè)移動(dòng)，則e膜為陽膜。A項(xiàng)，光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置中，N型半導(dǎo)體為負(fù)極，P型半導(dǎo)體為正極，A正確；B項(xiàng)，c、e為陽離子交換膜，d為陰離子交換膜，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，b為陽極，溶液中的氫氧根離子失去電子生成氧氣，電極反應(yīng)為4OH--4e-=2H2O+O2↑，C正確；D項(xiàng)，182克四甲基氫氧化銨的物質(zhì)的量為，則a極生成1mol氫氣，b極生成0.5mol氧氣，兩極共產(chǎn)生1.5mol氣體，在標(biāo)況下體積為33.6L，D正確；故選B。12．下列說法正確的是()A．乙池中石墨電極表面有氣泡產(chǎn)生，丙池中向右側(cè)電極移動(dòng)B．甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)為CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+C．反應(yīng)一段時(shí)間后，向乙池中加入一定量固體能使溶液恢復(fù)到原濃度D．收集一段時(shí)間后丙池中兩電極上產(chǎn)生的氣體，左側(cè)電極可能得到混合氣體【答案】D【解析】由圖可知，甲為原電池，甲醇通入極為負(fù)極，氧氣通入極為正極，乙為電解池，石墨為陽極，Ag為陰極，丙為電解池，左側(cè)Pt電極為陽極，右側(cè)Pt電極為陰極。A項(xiàng)，乙池中石墨電極為陽極，溶液中氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應(yīng)式為4OH--4e-=O2↑+2H2O，丙為電解池，陰離子向陽極(左側(cè)Pt電極)移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，在燃料電池甲池中，負(fù)極是甲醇發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性電解質(zhì)下的電極反應(yīng)為CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電解池乙池中，電解后生成硫酸、銅和氧氣，要想復(fù)原，要加入氧化銅，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，丙池是電解池，左側(cè)電極是陽極，開始生成氯氣，電極反應(yīng)式為2Cl--2e=Cl2↑，當(dāng)氯離子消耗完以后，電極繼續(xù)生成氧氣，電極反應(yīng)式為4OH--4e-=O2↑+2H2O，故左側(cè)電極可能得到混合氣體，故D正確；故選D。13．肼(分子式為N2H4，又稱聯(lián)氨)具有可燃性，在氧氣中完全燃燒生成氮?dú)?，可用作燃料電池的燃料。由題圖信息可知下列敘述不正確的是()A．甲為原電池，乙為電解池B．b電極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－C．d電極的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=CuD．c電極質(zhì)量變化128g時(shí)，理論消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣約為112L【答案】B【解析】由題圖信息可知，甲為乙中的電解提供能量，A項(xiàng)不符合題意；水溶液中不可能存在O2－，B項(xiàng)符合題意；d電極與負(fù)極相連，發(fā)生還原反應(yīng)，生成Cu，C項(xiàng)不符合題意；銅質(zhì)量減小128g，減少的物質(zhì)的量為2mol，故轉(zhuǎn)移4mol電子，由N2H4＋O2=N2＋2H2O可知，N元素的化合價(jià)由－2升高到0，故轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí)，參與反應(yīng)的O2的物質(zhì)的量為1mol，即消耗空氣的物質(zhì)的量約為eq\f(1mol,20%)＝5mol，即標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為5mol×22.4L·mol－1＝112L，D項(xiàng)不符合題意。故選B。14．利用含有機(jī)化合物的廢水[廢水中的有機(jī)化合物表示為，發(fā)電原理為(未配平)]發(fā)電，電解KI溶液制備的工作裝置如圖所示。下列說法正確的是A．a(chǎn)極為原電池正極，c極為電解池陰極B．裝置工作時(shí)，當(dāng)甲池質(zhì)子交換膜通過1molH+時(shí)，負(fù)極生成5.6LC．Ⅱ室為酸性KMnO4溶液，Ⅲ室為KI溶液D．裝置工作一段時(shí)間后，Ⅳ室需補(bǔ)充KOH，X為H2【答案】C【解析】由題干信息“電解KI溶液制備KIO3”，并結(jié)合Ⅳ室為KOH溶液可知，Ⅲ室發(fā)生的反應(yīng)為KI→KIO3，則Ⅲ室為KI溶液，發(fā)生氧化反應(yīng)，故b極為原電池正極，a極為原電池負(fù)極，c極為電解池陽極，d極為電解池陰極。A項(xiàng)，Ⅲ室為KI溶液，發(fā)生氧化反應(yīng)，故b極為原電池正極，c極為電解池陽極，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，未指明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，無法計(jì)算CO2的體積，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，a極為原電池負(fù)極，則I室發(fā)生氧化反應(yīng)，故I室為含有機(jī)化合物的廢水，Ⅱ室發(fā)生還原反應(yīng)，即MnO4-→Mn2+，故Ⅱ室為酸性KMnO4溶液，C正確；D項(xiàng)，c、d極分別為電解池的陽極和陰極，c極發(fā)生反應(yīng)I-+6OH--6e-=IO3-+3H2O，d極發(fā)生反應(yīng)6H2O+6e-=3H2↑＋6OH-，生成的OH-通過離子交換膜進(jìn)入Ⅲ室，但同時(shí)消耗了水，Ⅳ室中KOH濃度增大，故裝置工作一段時(shí)間后Ⅳ室無需補(bǔ)充KOH，D錯(cuò)誤；故選C。題型三離子交換膜裝置15．(2019·德州模擬)高氯酸在化工生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用，工業(yè)上以NaClO4為原料制備高氯酸的原理如圖所示。下列說法正確的是()A．上述裝置中，f極為光伏電池的正極B．陰極的電極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑C．d處得到較濃的NaOH溶液，c處得到HClO4D．若轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上生成100.5gHClO4【答案】C【解析】電解池中陽離子向陰極移動(dòng)，即d極為陰極，f為電源的負(fù)極，A錯(cuò)誤；陰極上陽離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；陽極的電極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，陰極電極反應(yīng)為：4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑，可知是電解水的過程，即在陽極水失去電子，所以在陽極得到高氯酸的濃溶液，在陰極得到濃的NaOH溶液，C正確；根據(jù)陰極電極方程式可知，轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，生成HClO42mol，理論上生成HClO4201g，D錯(cuò)誤。故選C。16．電解精制的濃縮海水制備酸堿的工作原理如圖所示。其中a、c為離子交換膜，BP為雙極膜(在直流電場作用下，雙極膜層間的水會(huì)解離為H＋和OH－，分別遷移到雙極膜兩側(cè))。下列說法正確的是()A．a(chǎn)、c分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜B．電流流向：電源正極→X電極→Y電極→電源負(fù)極C．若去掉X電極與a之間的雙極膜，X電極區(qū)產(chǎn)物不變D．若外電路中通過1mol電子，雙極膜內(nèi)有4molH2O發(fā)生解離【答案】B【解析】由題圖可知，陰離子向X電極移動(dòng)，陽離子向Y電極移動(dòng)，故X電極是陽極、Y電極是陰極，a、c分別為陰離子交換膜和陽離子交換膜，A錯(cuò)誤。電流流向：電源正極→陽極(X電極)→陰極(Y電極)→電源負(fù)極，B正確。若去掉X電極與a之間的雙極膜，X電極上放電的離子不再是OH－，而是Cl－，產(chǎn)物由O2變?yōu)镃l2，C錯(cuò)誤。外電路中通過的電子數(shù)與雙極膜內(nèi)解離出的H＋或OH－所帶電荷數(shù)相同，故外電路中通過1mol電子，雙極膜內(nèi)有1molH2O發(fā)生解離，D錯(cuò)誤。17．我國某大學(xué)課題組提出了一種基于電化學(xué)的石灰石轉(zhuǎn)化生產(chǎn)消石灰和有價(jià)值碳質(zhì)產(chǎn)物的方法，有望助水泥行業(yè)脫碳，裝置如圖所示。下列敘述正確的是()A．圖中涉及的物質(zhì)中有5種非極性分子B．銥(Ir)極上的氧化產(chǎn)物為CO2C．生成C2H6的電極反應(yīng)式為2CO2+10H2O+14e-=C2H6+14OH-D．催化電極上每生成1molH2，交換膜Q上遷移2molOH-【答案】C【解析】該裝置為電解池，Pt為負(fù)極，電極方程式為2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，Ir為正極，電極方程式為2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，H+和CaCO3反應(yīng)生成CO2和Ca2+，Ca2+和OH-反應(yīng)Ca(OH)2；CO2在催化電極生成碳質(zhì)產(chǎn)物，e為負(fù)極，d為正極。A項(xiàng)，圖中涉及的物質(zhì)中CO2，O2，H2，CH4，C2H6，C2H4，有6種非極性分子，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，Ir為正極，電極方程式為2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，氧化產(chǎn)物為O2，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，CO2在催化電極生成碳質(zhì)產(chǎn)物，2CO2+10H2O+14e-=C2H6+14OH-，符合電子轉(zhuǎn)移守恒，電荷守恒和原子守恒，故C正確；D項(xiàng)，催化電極上不止發(fā)生2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，還發(fā)生，所以催化電極上每生成1molH2，交換膜Q上不一定遷移2molOH-，故D錯(cuò)誤；故選C。18．水污染是我國面臨的主要環(huán)境問題之一、工業(yè)廢水排入水體前必須經(jīng)過處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，否則會(huì)污染地表水和地下水。利用微生物電池進(jìn)行廢水(含Na+、K+、Mg2+、Cl-和等離子)脫鹽的同時(shí)處理含OCN-(其中C為+4價(jià))酸性廢水的裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．電子由電極M經(jīng)用電器流向電極NB．該電池的優(yōu)點(diǎn)是條件溫和，利用率高，無污染C．通過膜1的陰離子數(shù)目一定等于通過膜2的陽離子數(shù)目D．電池的總反應(yīng)可表示為【答案】C【解析】從圖中可以看出，在M極，OCN-轉(zhuǎn)化為CO2和N2，N元素由-3價(jià)升高到0價(jià)，則M極為負(fù)極；在N極，O2作氧化劑，則N極為正極。A項(xiàng)，原電池工作時(shí)，電子由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，則電子由電極M經(jīng)用電器流向電極N，A正確；B項(xiàng)，該電池在厭氧微生物的催化作用下，常溫下，將OCN-等雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2、N2等，所以優(yōu)點(diǎn)是條件溫和，利用率高，無污染，B正確；C項(xiàng)，在M極，2OCN--6e-+2H2O=2CO2↑+N2↑+4H+，則廢水中的Cl-、SO42-通過膜1向M極移動(dòng)；在N極，O2+2H2O+4e-=4OH-，則廢水中的H+、Na+、K+、Mg2+通過膜2向N極移動(dòng)，由于陰、陽離子所帶的電荷數(shù)不同，所以通過膜1的陰離子數(shù)目不一定等于通過膜2的陽離子數(shù)目，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，將M極、N極的電極反應(yīng)式相加，同時(shí)注意廢水呈酸性，正極產(chǎn)生的OH-最終被廢水中的H+所中和，所以電池的總反應(yīng)可表示為，D正確；故選C。19．雙極膜(BP)可以在電場作用下，使水分子快速解離為OH-和H+，并透過陰、陽離子膜進(jìn)入溶液。用此工藝捕獲煙道氣中的CO2過程如圖所示，已知鹽室中生成CaCO3實(shí)現(xiàn)捕獲，下列說法正確的是()A．捕獲裝置中，陰極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑B．溶液中的X為H+C．交換膜A為陽離子交換膜D．捕獲1.12LCO2轉(zhuǎn)化為沉淀，則轉(zhuǎn)移電子0.1mol【答案】A【解析】由圖可知，左邊電極連接電源負(fù)極，為陰極，左側(cè)雙極膜上H+向左移動(dòng)進(jìn)入陰極室得電子生成H2，OH-進(jìn)入堿室與CO2反應(yīng)生成CO32-，CO32-透過離子交換膜A進(jìn)入鹽室生成CaCO3；右側(cè)電極為陽極，右側(cè)雙極膜上OH-進(jìn)入陽極室，H+進(jìn)入酸室，Cl-透過離子交換膜C進(jìn)入酸室形成鹽酸。A項(xiàng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中H+放電，為2H++2e-=H2↑，A正確；B項(xiàng)，堿室是CO2轉(zhuǎn)化為CO32-，應(yīng)由雙極膜產(chǎn)生OH-不斷補(bǔ)充，保持堿的濃度，X應(yīng)為OH-，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，鹽室生成CaCO3，就需要CO32-穿過交換膜A，所以交換膜A為陰離子交換膜，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，捕獲1.12LCO2，未指明標(biāo)準(zhǔn)狀況，無法計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)，D錯(cuò)誤；故選A。20．三室式電滲析法處理含NH4NO3廢水的原理如圖所示，在直流電場的作用下，兩膜中間的NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,2)可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。工作一段時(shí)間后，在兩極區(qū)均得到副產(chǎn)品NH4NO3。下列敘述正確的是()A．a(chǎn)極為電源負(fù)極，b極為電源正極B．c膜是陰離子交換膜，d膜是陽離子交換膜C．陰極電極反應(yīng)式為2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2＋6H2OD．當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有5.6LO2生成【答案】A【解析】結(jié)合題圖裝置可知，工作一段時(shí)間后，在兩極區(qū)均得到副產(chǎn)品NH4NO3，則Ⅱ室中的陽離子NHeq\o\al(＋,4)、H＋向Ⅰ室移動(dòng)與Ⅰ室中的稀硝酸反應(yīng)生成了硝酸銨，則c膜為陽離子交換膜，Ⅰ室中石墨為電解池陰極，a極為電源負(fù)極，陰極電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；Ⅱ室中的陰離子NOeq\o\al(－,3)、OH－向Ⅲ室移動(dòng)與Ⅲ室中的稀氨水反應(yīng)生成硝酸銨，則d膜為陰離子交換膜，Ⅲ室中石墨為電解池陽極，b極為電源正極，陽極電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。根據(jù)上述分析A正確，B、C錯(cuò)誤；D中沒有給出標(biāo)準(zhǔn)狀況下，無法用氣體摩爾體積公式計(jì)算體積，則D錯(cuò)誤。故選A。題型四電化學(xué)綜合計(jì)算21．燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和電鍍實(shí)驗(yàn)，其中乙裝置中X為離子交換膜。請按要求回答相關(guān)問題：(1)甲烷燃料電池負(fù)極反應(yīng)式是。(2)電極的電極反應(yīng)式為。(3)X選擇離子交換膜(填“陰”或“陽”)。(4)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲裝置有112mL氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中左側(cè)極室的為。(設(shè)該極室內(nèi)溶液體積為)(5)若用丙裝置給銅制品鍍銀，銅制品應(yīng)放在(填“a”或“b”)極，反應(yīng)結(jié)束后溶液的濃度(填“變大”、“變小”或“不變”)。(6)若a、b為惰性電極，寫出圖丙中電解總反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式?！敬鸢浮?1)CH4+10OH-﹣8e-=CO32-+7H2O(2)2H2O+2e-=H2↑＋2OH-(3)陽(4)13(5)a不變(6)【解析】(1)甲中電解質(zhì)為KOH溶液，堿性環(huán)境下甲烷燃料電池負(fù)極反應(yīng)式為CH4+10OH-﹣8e-=CO32-+7H2O；(2)鐵作陰極，其電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-；(3)鈉離子通過X進(jìn)入陰極室，則X為陽離子交換膜；(4)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有112mL氧氣參加反應(yīng)，其物質(zhì)的量為0.005mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.02mol，乙裝置鐵電極上生成氫氣的物質(zhì)的量為0.01mol，生成的OH-的物質(zhì)的量為0.02mol，濃度為0.1mol/L，pH=13。(5)丙裝置給銅制品鍍銀，銅制品應(yīng)作陰極，放在a極。電鍍池中電鍍液的濃度不變。(6)惰性電極電解硝酸銀溶液得到銀、氧氣和硝酸，反應(yīng)的離子方程式為。22．如圖設(shè)計(jì)的串聯(lián)電池裝置，R為變阻器，以調(diào)節(jié)電路電流。(1)寫出b、c電極的電極反應(yīng)式：b，c；(2)寫出f電極的電極反應(yīng)式，向此電極區(qū)域滴入酚酞的現(xiàn)象為：；該電極區(qū)域水的電離平衡被(填“促進(jìn)”、“抑制”或“無影響”)。(3)閉合K一段時(shí)間后，丙裝置的電解質(zhì)溶液pH(填“變大”、“變小”或“不變”)，原因是。(4)電解一段時(shí)間后丙裝置析出芒硝(Na2SO4?10H2O)，若此時(shí)通入CH4的體積為22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則向丙裝置中加入gH2O就可以將析出的沉淀溶解并恢復(fù)到原有濃度。(5)有一硝酸鹽晶體，其化學(xué)式為M(NO3)x?yH2O，相對(duì)分子質(zhì)量為242。取1.21g該晶體溶于水，配成100mL溶液，將此溶液用石墨作電極進(jìn)行電解，當(dāng)有0.0100mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，溶液中金屬全部析出。經(jīng)稱量陰極增重0.320g。則①金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量為；②電解后，生成氣體體積=(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)溶液的pH=(電解過程中溶液體積變化忽略不計(jì))。要求寫出計(jì)算過程。【答案】(1)O2+4H++4e-=2H2OCH4+10OH-﹣8e-=CO32-+7H2O(2)2H++2e-=H2↑溶液變紅促進(jìn)(3)不變硫酸鈉為強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，用惰性電極電解，實(shí)質(zhì)是電解水，所以pH不變(4)72(5)640.056L1【解析】(1)甲乙裝置為兩個(gè)燃料電池串聯(lián)，丙為電解硫酸鈉的裝置。甲乙裝置中通入甲烷的電極為負(fù)極，即a、c為負(fù)極，通入氧氣的為正極，即b、d為正極，則e為陽極，f為陰極；b為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)為硫酸，電極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O，c電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)為氫氧化鉀，電極反應(yīng)式為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；(2)f電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑，電解反應(yīng)發(fā)生后，電極附近溶液顯堿性，向此電極區(qū)域滴入酚酞，溶液變紅色；氫離子濃度減小，該電極區(qū)域水的電離平衡受到促進(jìn)；(3)丙裝置為電解硫酸鈉溶液，相當(dāng)于電解水，電解后電解質(zhì)溶液pH不變；(4)CH4的體積為22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，甲烷的物質(zhì)的量為1mol，根據(jù)CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O可知，轉(zhuǎn)移的電子為8mol，則丙裝置中電解的水為4mol，質(zhì)量為4mol×18g/mol=72g，因此需要加入72g水，可以將析出的沉淀溶解并恢復(fù)到原有濃度；(5)有一硝酸鹽晶體，其化學(xué)式表示為M(NO3)x?nH2O經(jīng)測定其摩爾質(zhì)量為242g?mol-1；取1.21g該晶體物質(zhì)的量==0.005mol；溶于水配成100mL溶液，將此溶液倒入如圖所示裝置中，用石墨作電極進(jìn)行電解，當(dāng)有0.01mol電子通過電極時(shí)，溶液中的金屬陽離子全部析出，在A極得到金屬0.32g，A極為陰極；析出的金屬電極反應(yīng)為：Mx++xe-═M，則金屬M(fèi)的摩爾質(zhì)量為=64g/mol，故金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量為64；②陽極連接電源的正極，溶液中氫氧根離子失電子生成氧氣；陰極連接電源的負(fù)極，溶液中M離子得到電子生成金屬M(fèi)，陽極電極反應(yīng)為4OH--4e-=O2↑+2H2O，轉(zhuǎn)移電子0.01mol時(shí)，生成氧氣的體積為×22.4L/mol=0.056L；金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量為64，則金屬為Cu，此時(shí)溶液中電解離子方程式為：2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+，已知電解生成Cu的物質(zhì)的量為0.005mol，則n(H+)=2n(Cu)=0.01mol，此時(shí)c(H+)==0.1mol/L，故電解后溶液pH=1。23．如圖所示，其中甲池的總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O，回答下問題：請回答下列問題：(1)甲池為(填“原電池”、“電解池”或“電鍍池”)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為。(2)乙池A(石墨)電極的名稱為(填“正極”、“負(fù)極”、“陰極”或“陽極”)，乙池中總反應(yīng)式為。(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，丙池中析出g銅。(4)一段時(shí)間后，斷開電鍵K。下列物質(zhì)能使乙池恢復(fù)到反應(yīng)前濃度的是_______(填選項(xiàng)字母)。A．Ag B．Ag2O C．AgOH D．AgCl(5)若丙中電極不變，將其溶液換成含酚酞的NaCl溶液，電鍵閉合一段時(shí)間后，丙中D極附近觀察到的現(xiàn)象是，溶液的pH將(填“增大”、“減小”或“不變”)。C電極上的電極反應(yīng)式為，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是。(6)若用丙裝置電解精煉銅，粗銅(內(nèi)含Zn、Fe、Ni等雜質(zhì))應(yīng)該放在(填C、D)極，電解進(jìn)行一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液中CuSO4的濃度將(填“增大”、“減小”或“不變”)。【答案】(1)原電池CH3OH+8OH-﹣6e-=CO32-+6H2O(2)陽極(3)2801.6(4)B(5)有氣泡產(chǎn)生，溶液變紅增大2Cl--2e-=Cl2↑潤濕的淀粉KI試紙變藍(lán)(6)C減小【解析】根據(jù)電池結(jié)構(gòu)可知甲池是甲醇燃料電池，左邊Pt電極為負(fù)極，右邊Pt電極為正極，進(jìn)而推出乙、丙池為電解池，A、C為陽極，B、D為陰極。(1)甲池符合甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)，屬于原電池，負(fù)極甲醇在堿性環(huán)境中失電子被氧化生成碳酸根離子：CH3OH+8OH-﹣6e-=CO32-+6H2O；(2)據(jù)分析乙池為電解池，A與原電池正極相連為陽極，總反應(yīng)是電解硝酸銀溶液生成銀單質(zhì)、硝酸、氧氣：；(3)根據(jù)得失電子守恒22.4LO2~432gAg~128gCu，則B生成Ag使B極質(zhì)量增加5.40g時(shí)，甲池中消耗氧氣，，丙池中析出，m=1.6gCu；(4)電池總反應(yīng)為：，溶液中減少的使原子個(gè)數(shù)比為2：1的Ag和O，因此補(bǔ)充Ag2O使乙池恢復(fù)到反應(yīng)前濃度；(5)若丙中電極不變，將其溶液換成含酚酞的NaCl溶液，則為電解飽和食鹽水，D為陰極發(fā)生2H2O+2e-=H2↑+2OH-，溶液中滴有酚酞，因此D附近有氣泡產(chǎn)生，溶液變紅，溶液pH將增大；C為陽極發(fā)生Cl--2e-=Cl2↑檢驗(yàn)氯氣用濕潤淀粉碘化鉀試紙，現(xiàn)象為：潤濕的淀粉KI試紙變藍(lán)；(6)電解精煉銅，粗銅在陽極，因此粗通放在C極，因?yàn)槌薈u放電外，Zn、Fe、Ni等雜質(zhì)也失去電子，而陰極只有銅離子的電子，因此溶液中硫酸銅濃度減小。24．某學(xué)校興趣小組用下圖所示裝置進(jìn)行電化學(xué)原理的實(shí)驗(yàn)探究，回答下列問題：(1)通O2的電極為極(填電極名稱)，其電極反應(yīng)式為。(2)若B電池為電鍍池，X、Y為質(zhì)量相同的不含雜質(zhì)的兩電極，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液，目的是在某鐵鍍件上鍍一層銅，則X電極材料為，Y電極的反應(yīng)式為。若A池中消耗準(zhǔn)狀況下的H2，則B池中兩電極的質(zhì)量相差g。(3)若B電池為精煉銅，且粗銅中含有、、Ag、Au等雜質(zhì)，在。電極(填“X”或“Y”)周圍有固體沉積。(4)若X、Y均為Pt，B電池的電解質(zhì)溶液為的NaCl溶液，當(dāng)電池工作一段時(shí)間后，B電池溶液的將(填“增大”“減小”或“不變”)，要使該溶液恢復(fù)到原來的狀態(tài)，需加入。(5)若X、Y均是銅，電解質(zhì)溶液為溶液，電池工作一段時(shí)間，X極附近生成磚紅色沉淀，查閱資料得知是Cu2O，試寫出該電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為?！敬鸢浮?1)正O2+2H2O+4e-=4OH-(2)CuCu2++2e-=Cu64(3)X(4)增大HCl氣體(5)2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O【解析】(1)A池是燃料電池，B池是電解池，通氧氣的一極是正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-=4OH-；(2)電鍍時(shí)，鍍件作陰極、鍍層金屬作陽極、含有鍍層金屬的鹽溶液作電解質(zhì)，X與正極相連，X是陽極，所以X電極材料為Cu；Y與負(fù)極相連，作陰極，電極方程式為Cu2++2e-=Cu；若A池中消耗準(zhǔn)狀況下11.2L的H2，即0.5molH2，根據(jù)電極方程式：H2－2e-＋2OH-=2H2O，則裝置中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1mol，B池中，陽極電極反應(yīng)為Cu-2e-=Cu2+，陰極電極方程式為Cu2++2e-=Cu，當(dāng)電路中有1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，陽極減少Cu物質(zhì)的量為0.5mol，質(zhì)量為32g，陰極增加Cu物質(zhì)的量為0.5mol，質(zhì)量為32g，則兩電極的質(zhì)量相差64g；(3)電解法精煉銅，粗銅作陽極、精銅作陰極，粗銅中銅及活潑性大于銅的金屬失電子，活潑性小于銅的金屬不能失電子，X是陽極，所以在X極周圍有固體沉積成陽極泥；(4)惰性電極電解NaCl溶液的方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，則電解后溶液pH增大；根據(jù)方程式可知，電解NaCl溶液的實(shí)質(zhì)為電解HCl，則要使該溶液恢復(fù)到原來的狀態(tài)，需加入HCl氣體；(5)根據(jù)題目信息，X極發(fā)生氧化反應(yīng)，銅失電子生成Cu2O，電極反應(yīng)為：2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O。25．某研究性學(xué)習(xí)小組用下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究原電池、電解池和電解精煉鈷的工作原理。一段時(shí)間后裝置甲的兩極均有氣體產(chǎn)生，且X極處溶液逐漸變成紫紅色；停止實(shí)驗(yàn)觀察到鐵電極明顯變細(xì)，電解液仍然澄清。請根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及所查資料，回答下列問題：查閱資料：高鐵酸根在溶液中呈紫紅色。(1)上述裝置中，發(fā)生氧化反應(yīng)的電極有_______(填字母)。A． B． C． D．(2)丙池中的SO42-(填“從左向右”、“從右向左”或“不”)移動(dòng)。(3)反應(yīng)過程中，X極處發(fā)生的電極反應(yīng)為和。(4)一段時(shí)間后，若X極質(zhì)量減小1.12g，Y電極收集到2.24L氣體，則在X極收集到氣體為mL(均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)氣體體積)。(5)乙池是電解制備金屬鈷的裝置圖，理論上I室中(填“變大”、“變小”或“不變”)，該電解池總反應(yīng)的化學(xué)方程式是。(6)若撤掉裝置乙中的陽離子交換膜，石墨電極上產(chǎn)生的氣體除O2外，還可能有?！敬鸢浮?1)A(2)從右向左(3)(4)448(5)不變(6)Cl2【解析】丙裝置是原電池，Zn作負(fù)極，Cu作正極，甲裝置是電解池，乙裝置是電解精煉鈷的裝置，與電源負(fù)極相連的的電極是電解池的陰極，與電源正極相連的的電極是電解池的陽極，則甲池中X極作陽極，Y作陰極，乙池中石墨作陽極，Co作陰極。(1)原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解池中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，則上述裝置中，發(fā)生氧化反應(yīng)的電極有丙中的Zn電極、甲中的X電極、乙池中的石墨電極，符合題意的是A選項(xiàng)；(2)根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，實(shí)驗(yàn)過程中，丙池中的SO42-會(huì)向正電荷較多的Zn電極方向移動(dòng)，即從右向左移動(dòng)；(3)在電解過程中，X極作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，X極處發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH--4e-＝O2↑＋2H2O和；(4)根據(jù)條件可知，n(H2)==0.1mol，n(Fe)==0.02mol，在整個(gè)電路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，4n(O2)+6n(Fe)=2n(H2)，即4n(O2)+60.02mol=20.1mol，n(O2)=0.02mol，即V(O2)=0.02mol22.4L/mol=0.448L=448mL；(5)乙池中石墨為陽極，陽極反應(yīng)式為2H2O-4e-=4H++O2↑，氫離子經(jīng)過陽離子交換膜由I室進(jìn)入II室，則I室中氫離子數(shù)目不變，所以理論上I室中n(H+)不變；該電解池的陽極反應(yīng)式為2H2O-4e-=4H++O2↑，陰極反應(yīng)式為Co2++2e-=Co，則總反應(yīng)為，化學(xué)方程式為；(6)若撤掉裝置乙中的陽離子交換膜，由于放電順序：Cl->OH-，Cl-更易放電，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為2Cl--2e-=Cl2↑，所以石墨電極上產(chǎn)生的氣體除O2外，還可能有Cl2。26．(I)某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題：(1)甲池為(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的電極反應(yīng)式為。(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽極”)，乙池總反應(yīng)式為。(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，丙池中析出g銅。(II)氯堿工業(yè)是高能耗產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝節(jié)能超過30%。在這種工藝設(shè)計(jì)中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，其中的電極未標(biāo)出，所用的離子交換膜都只允許陽離子通過。(4)圖中X(填化學(xué)式)比較圖示中a%與b%的大小。(5)寫出燃料電池中的電極反應(yīng)式：負(fù)極電極反應(yīng)式(6)當(dāng)生成的X氣體為2mol時(shí)，理論上通入空氣的體積(標(biāo)況)為L【答案】(1)原電池CH3OH+8OH-﹣6e-=CO32-+6H2O(2)陽極(3)2801.6(4)Cl2b%>a%(5)H2－2e-＋2OH-=2H2O(6)112【解析】由圖可知，甲池兩極物質(zhì)甲醇和氧氣可發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，所以為原電池，且左側(cè)通入甲醇的一極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，通氧氣的一極為電池的正極，依此類推，與電源正極相連的乙池的A電極為陽極，B電極為陰極，丙池中C電極為陽極，D為陰極。(1)甲醇與氧氣發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，所以甲池為原電池，通入甲醇的一極為電源的負(fù)極，失去電子，在堿性條件下發(fā)生反應(yīng)，所以電極反應(yīng)式為：CH3OH+8OH-﹣6e-=CO32-+6H2O；(2)乙池中A電極與電源正極相連，所以A為陽極，乙池中發(fā)生電極反應(yīng)式為：；(3)在整個(gè)串聯(lián)電路中，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等，根據(jù)電子守恒，有一下關(guān)系式：即，求得x=280mL，y=1.6g；即消耗氧氣體積為280mL，析出的Cu的質(zhì)量為1.6g；(4)由電解池的通入物質(zhì)和流出物質(zhì)可知，該電解池為氯堿工業(yè)，對(duì)應(yīng)的電極總反應(yīng)式為：，其中氫氣可作為燃料電池的負(fù)極燃料，所以Y為氫氣，X為氯氣，對(duì)于燃料電池，正極的電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-=4OH-，產(chǎn)生了OH-，所以NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)變大，即b%>a%；(5)負(fù)極反應(yīng)的物質(zhì)為氫氣，反應(yīng)環(huán)境為堿性環(huán)境，所以負(fù)極發(fā)生電極反應(yīng)：H2－2e-＋2OH-=2H2O；(6)串聯(lián)電路中，電子守恒，所以根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，可有一下關(guān)系式：則有，V(O2)=22.4L，空氣的體積約為氧氣體積的5倍，所以空氣的體積為112L。1．(2024·江蘇省連云港市高三第一次調(diào)研考試)用如圖所示的新型電池可以處理含的堿性廢水，同時(shí)還可以淡化海水。下列說法正確的是()A．a(chǎn)極電極反應(yīng)式：2CN-+12OH-+10e-=2CO32-+N2↑＋6H2OB．電池工作一段時(shí)間后，右室溶液的減小C．交換膜Ⅰ為陽離子交換膜，交換膜Ⅱ?yàn)殛庪x子交換膜D．若將含有26gCN-的廢水完全處理，理論上可除去NaCl的質(zhì)量為292.5g【答案】D【解析】由圖可知，a電極CN-在堿性條件下失去電子生成氮?dú)?，電極反應(yīng)為2CN-+12OH--10e-=2CO32-+N2↑＋6H2O，a為負(fù)極，則b為正極，電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑，以此解題。A項(xiàng)，a極電極反應(yīng)式：2CN-+12OH--10e-=2CO32-+N2↑＋6H2O，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，b為正極，電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑，則消耗氫離子，pH增大，B錯(cuò)誤；C．由A分析可知，a電極附近負(fù)電荷減少，則陰離子通過交換膜Ⅰ向左移動(dòng)，由B分析可知，b電極附近正電荷減少，則陽離子通過交換膜Ⅱ向右移動(dòng)，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，26gCN-的物質(zhì)的量為1mol，根據(jù)選項(xiàng)A分析可知，消耗1molCN-時(shí)轉(zhuǎn)移5mol電子，根據(jù)電荷守恒可知，可同時(shí)處理5molNaCl，其質(zhì)量為292.5g，D正確；故選D。2．(2024·浙江省五校聯(lián)盟高三下學(xué)期5月聯(lián)考三模)利用電化學(xué)方法富集海水中的鋰，其工作原理如下圖所示。工作步驟如下：①向MnO2所在腔室通入海水，啟動(dòng)電源1，使海水中的進(jìn)入MnO2而形成；②關(guān)閉電源1和海水通道，啟動(dòng)電源2，同時(shí)向電極2上通入空氣。下列說法不正確的是()A．上述過程中，電極1和電極2分別作陽極和陰極B．啟動(dòng)電源1時(shí)，陰極上的電極反應(yīng)：2MnO2+xLi++xe-=LixMn2O4C．啟動(dòng)電源2時(shí)，LixMn2O4中的脫出進(jìn)入腔室2D．當(dāng)有脫出時(shí)，電極2上產(chǎn)生1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)的H2【答案】D【解析】啟動(dòng)電源1，使海水中Li+進(jìn)入MnO2而形成LixMn2O4，MnO2中錳元素的化合價(jià)降低，作陰極，與電源1的負(fù)極相連，電極反應(yīng)式為：2MnO2+xLi++xe-=LixMn2O4；電極1作陽極，連接電源正極，電極反應(yīng)式為：2H2O-4e-=O2↑+4H+。關(guān)閉電源1和海水通道，啟動(dòng)電源2，向電極2上通入空氣，使LixMn2O4中的Li+脫出進(jìn)入腔室2，則電極2為陰極，電極反應(yīng)式為：2H2O+O2+4e-=4OH-，陽極的電極反應(yīng)式為：LixMn2O4-xe-=xLi++2MnO2。A項(xiàng)，上述過程中，電極1和電極2分別作陽極和陰極，故A正確；B項(xiàng)，啟動(dòng)電源1時(shí)，陰極上的電極反應(yīng)：2MnO2+xLi++xe-=LixMn2O4，故B正確；C項(xiàng)，啟動(dòng)電源2時(shí)，LixMn2O4中的Li+脫出進(jìn)入腔室2，故C正確；D項(xiàng)，當(dāng)Li+脫出時(shí)，電極2為陰極，電極2上不產(chǎn)生H2，而是消耗氧氣，故D錯(cuò)誤；故選D。3．(2024·北京東城一模)-種能捕獲和釋放CO2的電化學(xué)裝置如下圖所示。其中a、b均為惰性電極，電解質(zhì)溶液均為KCl溶液。當(dāng)K連接S1時(shí)，b極區(qū)溶液能捕獲通入的CO2。下列說法不正確的是()A．K連接S1時(shí)，b極發(fā)生反應(yīng)：B．K連接S1時(shí)。a連接電源正極C．K連接S2時(shí)，a極區(qū)的值增大D．該裝置通過“充電”和“放電”調(diào)控b極區(qū)溶液pH，捕獲和釋放CO2【答案】C【解析】當(dāng)K連接S1時(shí)，b極區(qū)溶液能捕獲通入的CO2，右側(cè)為b極，充電時(shí)b為陰極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，a為陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；放電時(shí)a為正極發(fā)生還原反應(yīng)，得電子，b為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子。A項(xiàng)，K連接S1時(shí)，為電解池，陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，b極發(fā)生反應(yīng)：，A正確；B項(xiàng)，K連接S1時(shí)，a為陽極，與連接電源正極相連，B正確；C項(xiàng)，K連接S2時(shí)，為原電池，a極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，得電子，，a極區(qū)的值減小，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該裝置通過“充電”和“放電”O(jiān)H-濃度調(diào)控b極區(qū)溶液pH，捕獲和釋放CO2，D正確；故選C。4．(2024·安徽黃山二模)一種用氯丙烯()電解合成環(huán)氧氯丙烷()的裝置如圖所示。該裝置無需使用隔膜，且綠色高效，圖中為或，工作時(shí)和同時(shí)且等量放電。下列說法錯(cuò)誤的是()A．電解一段時(shí)間后，裝置中物質(zhì)的量增大B．每轉(zhuǎn)移，生成環(huán)氧氯丙烷C．若為，也可電解制得環(huán)氧氯丙烷D．該裝置工作時(shí)不需要補(bǔ)充【答案】A【解析】由圖可知，右電極上H2O被還原生成H2，即右電極作陰極，則左電極作陽極，陽極上X-和OH-同時(shí)且等量放電：X--e-=X·、OH--e-=OH·。A項(xiàng)，由裝置原理圖可知，每生成1個(gè)環(huán)氧氯丙烷，陽極上消耗1個(gè)OH-，陰極上生成1個(gè)OH-，即OH-消耗的量與生成的量相等，則電解一段時(shí)間后，裝置中OH-的物質(zhì)的量不變，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由裝置原理圖可知，陽極上X-和OH-各失去1個(gè)電子，即轉(zhuǎn)移2個(gè)電子，就生成1個(gè)環(huán)氧氯丙烷，則每轉(zhuǎn)移2mole-，生成1mol環(huán)氧氯丙烷，B正確；C項(xiàng)，由裝置原理圖可知，X為Cl或Br，電解制備產(chǎn)物均為環(huán)氧氯丙烷，C正確；D項(xiàng)，由裝置原理圖可知，每生成1個(gè)環(huán)氧氯丙烷，陽極上先消耗1個(gè)X-，最終生成環(huán)氧氯丙烷時(shí)又釋放1個(gè)X-，即X-為可循環(huán)離子，則該裝置工作時(shí)無需補(bǔ)充X-，D正確；故選A。5．中科院長春應(yīng)化所張新波團(tuán)隊(duì)提出了一種獨(dú)特的鋰—氮電池(Li—N2)，該電池在放電過程中消耗氮?dú)?，充電過程中釋放氮?dú)?，?shí)現(xiàn)氮?dú)獾难h(huán)，并對(duì)外提供電能。該電池在充電時(shí)發(fā)生反應(yīng)：2Li3N=N2↑＋6Li?，F(xiàn)以該電池為電源進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()A．乙電極上的反應(yīng)為2Li3N－6e－=N2↑＋6Li＋B．充電過程Li＋由甲電極遷移向乙電極，并在多孔碳布表面生成Li3NC．石墨a電極和m、n處均可能有銅析出D．鋰—氮電池為綠色固氮提供了一種可能【答案】D【解析】放電時(shí)，該原電池中鋰失電子作負(fù)極，氮?dú)獾秒娮幼髡龢O，故乙電極是正極，發(fā)生反應(yīng)：N2＋6Li＋＋6e－=2Li3N，A項(xiàng)錯(cuò)誤；充電過程是電解池原理，Li＋由乙電極移向甲電極，多孔碳布表面Li3N分解生成N2和Li＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；石墨a是陽極，陽極電極反應(yīng)式：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，產(chǎn)生氧氣，C項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)N2＋6Li=2Li3N屬于氮的固定，鋰—氮電池為綠色固氮提供了一種可能，D項(xiàng)正確。6．雙極膜在電滲析中應(yīng)用廣泛，它是由陽離子交換膜和陰離子交換膜復(fù)合而成。雙極膜內(nèi)層為水層，工作時(shí)水層中的H2O解離成H＋和OH－，并分別通過離子交換膜向兩側(cè)發(fā)生遷移。下圖為NaBr溶液的電滲析裝置示意圖。下列說法正確的是()A．出口2的產(chǎn)物為HBr溶液B．出口5的產(chǎn)物為硫酸溶液C．Br－可從鹽室最終進(jìn)入陽極液中D．陰極電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑【答案】D【解析】陰極，水中H＋放電，雙極膜中水解離生成的H＋移向陰極區(qū)，OH－移向交換室1，與NaBr溶液中通過陽離子交換膜進(jìn)入交換室1的Na＋組成NaOH溶液，出口1為Na2SO4溶液，出口2為NaOH溶液，同理，陽極，水中OH－放電，雙極膜中的OH－移向陽極，H＋移向交換室2，與通過陰離子交換膜進(jìn)入交換室2的Br－組成HBr，出口4產(chǎn)物為HBr溶液，出口5為Na2SO4溶液。7．(2024·黑龍江二模)某電化學(xué)鋰富集裝置如圖，工作步驟如下：Ⅰ.向MnO2所在腔室通入海水，啟動(dòng)電源乙，使海水中進(jìn)入MnO2結(jié)構(gòu)形成；Ⅱ.關(guān)閉電源乙和海水通道，啟動(dòng)電源甲，同時(shí)向電極a上通入O2.下列說法錯(cuò)誤的是()A．電極b與電源乙的正極相連B．步驟Ⅰ時(shí)，腔室2中的進(jìn)入MnO2所在腔室C．步驟Ⅱ時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為LixMn2O4-xe-=xLi++2MnO2D．在電極a上每消耗5.6LO2(換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)，腔室1質(zhì)量增加7g【答案】D【解析】啟動(dòng)電源乙，使海水中Li+進(jìn)入MnO2結(jié)構(gòu)形成LixMn2O4，MnO2中錳元素的化合價(jià)降低，作陰極，與電源乙的負(fù)極相連，電極反應(yīng)式為：2MnO2+xLi++xe-=LixMn2O4；電極b作陽極，連接電源乙正極，電極反應(yīng)式為：2H2O-4e-=O2↑+4H+，關(guān)閉電源乙和海水通道，啟動(dòng)電源甲，向電極a上通入空氣，使LixMn2O4中的Li+脫出進(jìn)入腔室1，則電極a為陰極，電極反應(yīng)式為：2H2O+O2+4e-=4OH-，陽極的電極反應(yīng)式為：LixMn2O4-xe-=xLi++2MnO2。A項(xiàng)，電極b作陽極，連接電源乙正極，故A正確；B項(xiàng)，步驟Ⅰ時(shí)，MnO2中錳元素的化合價(jià)降低，作陰極，腔室2中的Na+向陰極移動(dòng)，進(jìn)入MnO2所在腔室，故B正確；C項(xiàng)，步驟Ⅱ時(shí)，陽極的LixMn2O4失去電子，變?yōu)長i+和MnO2，電極反應(yīng)式為LixMn2O4-xe-=xLi++2MnO2，故C正確；D項(xiàng)，電極a為陰極，電極反應(yīng)式為：2H2O+O2+4e-=4OH-，每消耗5.6LO2(換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)，即0.25molO2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1mol，即有1molLi+進(jìn)入腔室1，腔室1增重：0.25mol×32g/mol+1mol×7g/mol=15g，故D錯(cuò)誤；故選D。8．電化學(xué)在實(shí)際生活生產(chǎn)中十分常見，如環(huán)境保護(hù)，利用電化學(xué)進(jìn)行物質(zhì)制備等。回答下列問題：(1)氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗。①離子交換膜應(yīng)選擇離子交換膜(填“陰或“陽”)。②反應(yīng)的總化學(xué)方程式為，電解一段時(shí)間后，右側(cè)溶液質(zhì)量(填“增加”或“減少)。(2)目前科學(xué)人員研究發(fā)現(xiàn)，用甲、乙電化學(xué)裝置聯(lián)合能夠捕捉CO2。①裝置甲的能量轉(zhuǎn)化方式主要為。②裝置甲的b電極采用多孔石墨的目的是；b電極的電極反應(yīng)式為。③裝置乙中的c電極與裝置甲的(填字母)電極相連接，c電極的電極反應(yīng)式為。④當(dāng)生成1mol草酸鋁時(shí)，甲、乙裝置聯(lián)合能夠捕捉molCO2。【答案】(1)陽4NaCl+2H2O+O22Cl2↑+4NaOH增加(2)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能增大與空氣的接觸面積，提高CO2的捕捉效率2CO2+2e—=C2O42-b2C2O52-—4e—=4CO2↑+O2↑7.5【解析】(1)由圖可知，與直流電源正極相連的電極A為電解池的陽極，氯離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，鈉離子通過陽離子交換膜移向陰極室，電極B為電解池的陰極，水分子作用下氧氣在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，在陰極室制得氫氧化鈉，則電解的總反應(yīng)為電解通入氧氣的氯化鈉溶液生成氯氣和氫氧化鈉；電解時(shí)，陽極室的鈉離子通過陽離子交換膜移向陰極室；電解時(shí)，在陰極室制得氫氧化鈉，則右側(cè)溶液質(zhì)量增加，電解的總反應(yīng)為電解通入氧氣的氯化鈉溶液生成氯氣和氫氧化鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NaCl+2H2O+O22Cl2↑+4NaOH；(2)由圖可知，裝置甲為原電池，電極a為原電池的負(fù)極，鋁在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋁離子，電極b為正極，二氧化碳在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成草酸根離子；裝置乙為電解池，與b相連的c電極為電解池的陽極，C2O52-在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳和氧氣，d電極為陰極，C2O32-在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成碳；①裝置甲為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的原電池；②裝置甲的b電極為正極，二氧化碳在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成草酸根離子，電極反應(yīng)式為2CO2+2e—=C2O42-，采用多孔石墨有利于增大電極與空氣的接觸面積，提高二氧化碳的捕捉效率；③裝置乙為電解池，二氧化碳與氧離子反應(yīng)生成C2O52-和碳酸根離子，與b相連的c電極為電解池的陽極，C2O52-在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳和氧氣，電極反應(yīng)式為2C2O52-—4e—=4CO2↑+O2↑；④由化合價(jià)變化看，生成1mol草酸鋁時(shí)，外電路轉(zhuǎn)移6mol電子，由得失電子數(shù)目守恒可知，原電池的正極和電解池的陰極共捕捉二氧化碳的物質(zhì)的量為6mol+6mol×=7.5mol。9．電化學(xué)原理在能量轉(zhuǎn)化、物質(zhì)制備及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，請回答下列問題：(1)1977年，伏打電堆的發(fā)明為電化學(xué)的創(chuàng)建開辟了道路。某化學(xué)興趣小組在閱讀了相關(guān)資料后，想把反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，則電池的負(fù)極材料應(yīng)選擇；正極的電極反應(yīng)式為。(2)工業(yè)上常用電解氧化法在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)一般采用硫酸溶液，陽極的電極反應(yīng)式為。(3)一種以液態(tài)胼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖甲所示，該電池用溶液作為電解質(zhì)溶液。以該燃料電池為電源電解足量的飽和溶液以實(shí)現(xiàn)向鐵棒上鍍銅，裝置如圖乙所示：①電極為燃料電池的(填“正”或“負(fù)”)極，其電極反應(yīng)式為。②電極應(yīng)選用的電極材料為(填“鐵”或“銅”)。(4)氰化物在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，但是氰化物有劇毒，很多氰化物在加熱或與酸作用后會(huì)釋放出揮發(fā)性的有毒氣體氰化氫。因此在含氰工業(yè)廢水排放前，需要對(duì)其進(jìn)行治理。在堿性條件下利用電解法除去廢水中的氰化物(以為代表)，裝置如圖丙。已知石墨電極上依次發(fā)生的部分反應(yīng)有：a．b．c．①鐵電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為。②該電解過程一般控制pH在之間，pH偏高或偏低均會(huì)引起除氰效果降低，你認(rèn)為可能的原因是?！敬鸢浮?1)銅NO3-+4H++3e-=NO↑＋2H2O(2)2Al+3H2O-6e-=Al2O3＋6H+(3)負(fù)N2H4+4OH--4e-=N2↑＋4H2O鐵(4)2H2O+2e-=H2↑＋2OH-pH偏高，可能會(huì)有OH-在陽極參與放電，降低CNO-的氧化效率；pH偏低，可能會(huì)有CN-轉(zhuǎn)化為HCN氣體揮發(fā)【解析】(1)由方程式可知，原電池的負(fù)應(yīng)選擇還原劑銅、正極選擇銀或石墨、電解質(zhì)溶液為稀硝酸，原電池工作時(shí)，負(fù)極銅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鐵離子，酸性條件下，硝酸根離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成一氧化氮和水，電極反應(yīng)式為NO3-+4H++3e-=NO↑＋2H2O；(2)由題意可知，用電解氧化法在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜時(shí)，鋁為電解池的陽極，水分子作用下鋁在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化鋁和氫離子，電極反應(yīng)式為2Al+3H2O-6e-=Al2O3＋6H+；(3)由圖可知，甲池為燃料電池，通入液態(tài)肼的a電極為燃料電池的負(fù)極，堿性條件下肼在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮?dú)夂退?，通入空氣中的b電極為正極，水分子作用下氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水；乙池為電鍍池，與燃料電池正極相連的c電極銅是電鍍池的陽極，銅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成銅離子，d電極鐵棒為陰極，銅離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅；①通入液態(tài)肼的a電極為燃料電池的負(fù)極，堿性條件下肼在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮?dú)夂退?，電極反應(yīng)式為N2H4+4OH--4e-=N2↑＋4H2O；②由分析可知，乙池為電鍍池，d電極鐵棒為陰極，銅離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅；(4)由題意可知，與直流電源正極相連的石墨電極是陽極，鐵電極是陰極，水分子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子。①鐵電極是陰極，水分子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子，電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑＋2OH-；②電解過程中，若溶液pH偏高，可能會(huì)有氫氧根離子在陽極參與放電，導(dǎo)致降低CNO?的氧化效率；若溶液pH偏低，可能會(huì)有氰酸根離子轉(zhuǎn)化為HCN氣體揮發(fā)，所以電解過程一般控制pH在9～10之間。1．(2023?湖北省選擇性考試，10)我國科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時(shí)陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為mol·-1。下列說法錯(cuò)誤的是()A．b電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-B．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過PTFE膜D．海水為電解池補(bǔ)水的速率為2mol·-1【答案】D【解析】由圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a電極與電源正極相連，為電解池的陽極，b電極與電源負(fù)極相連，為電解池的陰極，陰極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，陽極反應(yīng)為4OH--4e-=O2↑+2H2O，電池總反應(yīng)為2H2O2H2↑+O2↑。A項(xiàng)，b電極反應(yīng)式為b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正確；B項(xiàng)，該裝置工作時(shí)陽極無Cl2生成且KOH濃度不變，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH--4e-=O2↑+2H2O，為保持OH-離子濃度不變，則陰極產(chǎn)生的OH-離子要通過離子交換膜進(jìn)入陽極室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換摸，故B正確；C項(xiàng)，電解時(shí)電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動(dòng)能高的水可穿過PTFE膜，為電解池補(bǔ)水，故C正確；D項(xiàng)，由電解總反應(yīng)可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率為mol·-1，則補(bǔ)水的速率也應(yīng)是mol·-1，故D錯(cuò)誤；故選D。2．(2023?遼寧省選擇性考試，11)某低成本儲(chǔ)能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是()A．放電時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小B．儲(chǔ)能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能C．放電時(shí)右側(cè)通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)D．充電總反應(yīng)：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+【答案】B【解析】該儲(chǔ)能電池放電時(shí)，Pb為負(fù)極，失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4，則多孔碳電極為正極，正極上Fe3+得電子轉(zhuǎn)化為Fe2+，充電時(shí)，多孔碳電極為陽極，F(xiàn)e2+失電子生成Fe3+，PbSO4電極為陰極，PbSO4得電子生成Pb和硫酸。A項(xiàng)，放電時(shí)負(fù)極上Pb失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4附著在負(fù)極上，負(fù)極質(zhì)量增大，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，儲(chǔ)能過程中，該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B正確；C項(xiàng)，放電時(shí)，右側(cè)為正極，電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動(dòng)，左側(cè)的H+通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，充電時(shí)，總反應(yīng)為PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42-+2Fe3+，D錯(cuò)誤；故選B。3．(2023?全國甲卷，12)用可再生能源電還原CO2時(shí)，采用高濃度的K+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IrOx-Ti電極上B．Cl-從電極遷移到IrOx-Ti電極C．陰極發(fā)生的反應(yīng)有：2CO2+12H++12e?=C2H4+4H2OD．每轉(zhuǎn)移1mol電子，陽極生成11.2L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?