第04講 電化學原理綜合應用（課件）-2025年高考化學一輪復習講練測（新教材新高考）

第04講電化學原理綜合應用目錄CONTENTS01考情透視02知識導圖03考點突破04真題練習考點要求考題統計電解創(chuàng)新應用考點要求考題統計考點要求考題統計串聯類連接裝置電化學綜合計算離子交換膜裝置考情分析近年來，高考試題中電化學是重點內容之一，將原電池和電解池結合在一起，綜合考查化學反應中的能量變化、氧化還原反應、化學實驗和化學計算等知識，是高考試卷中電化學部分的重要題型?？疾榈碾娀瘜W裝置常采用串聯裝置，且常采用交換膜，特別是離子交換膜的應用及電解質介質對電極反應的影響的試題比較多，且?？汲Ｐ?，該類題目的考查內容通常有以下幾個方面：電極的判斷電極反應式及電池反應總方程式的書寫實驗現象的描述溶液中離子的移動考情分析溶液pH的變化電解質溶液的恢復運用得失電子守恒進行相關計算由于離子交換膜能將工業(yè)生產與化學知識有機的融合，實現資源的最優(yōu)配置，考查學生學以致用的能力，故近幾年的電化學高考試題中年年涉及。通過陌生電化學的裝置圖，考查學生接受、吸收、整合化學信息的能力，也體現了對“宏觀辨識與微觀探析”的學科核心素養(yǎng)考查。復習目標掌握多池連接的分析應用。了解離子交換膜的分類及特點，理解離子交換膜在電化學裝置中的作用。掌握電化學的計算。提升應用電化學原理解決工業(yè)生產、生活中實際問題的能力。原電池電解池基礎問題原電池原理應用特征：反應自發(fā)進行、化學能轉化為電能形成原電池條件分析、原電池原理分析其他常用電池金屬防腐銀鋅電池、微型電池、燃料電池、海水鋁電池、普通干電池等蓄電池有關電解池、原電池的計算（電子守恒原理的應用）電極反應式的書寫研究切入點：兩級一液即兩個電極電解質溶液基礎問題電解原理應用電解食鹽水、電鍍、電解精煉銅、電解冶煉鋁電解方式實現一些特殊反應：如Cu+2H2O→Cu(OH)2↓+H2↑電解反應類型、電解時電極上的離子放電順序等電解前后、電解過程中溶液pH變化分析等特征：反應被迫進行，電能轉化為化學能注意差異知識點1電解原理知識點2電解原理創(chuàng)新應用知識點1常見串聯裝置圖知識點2多池串聯裝置中電池類型判斷考點一電解原理創(chuàng)新應用考點二串聯類電化學裝置知識點1離子交換膜類型知識點2含膜電解池裝置分析考點三離子交換膜裝置考點一電解原理創(chuàng)新應用知識點1電解原理知識點2電解原理創(chuàng)新應用1.電解池工作原理（惰性電極）

知識點1電解原理陽極陰極電解質溶液陽離子移向陰離子移向還原反應氧化反應與電源正極相連與電源負相連2.電解池陰、陽極的判斷方法知識點1電解原理陰極與電源正極相連陽極氧化反應電子流出電極質量減小或有非金屬單質生成（如O2、Cl2）陰離子移向與電源負極相連還原反應電子流入析出金屬或有氣體放出等陽離子移向3.明確電解池的電極反應及離子放電順序

知識點1電解原理電極反應陰極陽極活潑金屬：電極材料本身失電子被氧化M-ne-=Mn+惰性電極：一般溶液中還原性強的陰離子優(yōu)先失去電子被氧化一般溶液中氧化性強的陽離子優(yōu)先得到電子被還原陽離子在陰極上的放電順序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)陰離子在陽極上的放電順序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子知識點2電解原理創(chuàng)新應用1.電解原理常見的考查點

電解原理及應用是高考高頻考點，該類試題往往與生產、生活及新科技等相聯系，以裝置圖或流程圖為載體呈現，題材廣、信息新，題目具有一定難度。主要考查陰、陽極的判斷、電極反應式、電解反應方程式的書寫、溶液離子濃度變化及有關計算等。知識點2電解原理創(chuàng)新應用2.“5點”突破電解綜合應用題

【例1】(2024·甘肅卷，7，3分)某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是()B

【例1】(2024·甘肅卷，7，3分)某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是()B

多孔電極1上H2O(g)發(fā)生得電子的還原反應轉化成H2(g)，多孔電極1為陰極，電極反應為2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔電極2上O2-發(fā)生失電子的氧化反應轉化成O2(g)，多孔電極2為陽極，電極反應為2O2--4e-=O2。

電極1的多孔結構能增大電極的表面積，增大與水蒸氣的接觸面積

電極2為陽極，發(fā)生氧化反應：2O2--4e-=O2

【例1】(2024·甘肅卷，7，3分)某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是()B

工作時，陰離子O2-向陽極移動，即O2-從多孔電極1遷移到多孔電極2電解總反應為2H2O(g)

2H2+O2，分解2molH2O轉移4mol電子，則理論上電源提供2mol電子能分解1molH2O，【變式訓練】電化學修復技術是近年迅速發(fā)展的一種污染土壤綠色原位修復技術。處理土壤重金屬污染時，在污染土壤區(qū)域插入電極(下圖)，土壤中污染物定向遷移，富集在電極區(qū)域，再通過其他方法(電鍍、沉淀/共沉淀、抽出、離子交換樹脂等)去除。下列說法正確的是(

)D

【解析】A項，H+在陰極區(qū)得電子產生氫氣，A錯誤；B項，土壤中污染物定向遷移，說明土壤中膠體粒子帶電，B錯誤；C項，陽離子定向移動到了有極區(qū)，故陰極區(qū)抽提物發(fā)生的是陽離子交換，C錯誤；D項，金屬離子在堿性區(qū)域產生氫氧化物而去除，D正確；故選D?？键c二串聯類電化學裝置

知識點1常見串聯裝置圖知識點2多池串聯裝置中電池類型判斷知識點1常見串聯裝置圖將原電池和電解池結合在一起，或幾個電解池串聯在一起，綜合考查化學反應中的能量變化、氧化還原反應、化學實驗和化學計算等知識，是高考中電化學部分的重要題型。解答該類試題時電池種類的判斷是關鍵，整個電路中各個電池工作時得失電子守恒是數據處理的法寶。知識點1常見串聯裝置圖模型一外接電源與電解池的串聯A、B為兩個串聯電解池，相同時間內，各電極得失電子數相等。知識點1常見串聯裝置圖模型二原電池與電解池的串聯A均為原電池B均為電解池

知識點2多池串聯裝置中電池類型的判斷1．直接判斷非常直觀明顯的裝置，如有燃料電池、鉛蓄電池等在電路中時，則其他裝置為電解池。如圖：A為原電池，B為電解池。知識點2多池串聯裝置中電池類型的判斷2．根據電池中的電極材料和電解質溶液判斷原電池一般是兩個不同的金屬電極或一個金屬電極和一個碳棒電極；而電解池則一般都是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應，電解池的電極材料一般不能和電解質溶液自發(fā)反應。如圖：A為電解池，B為原電池。知識點2多池串聯裝置中電池類型的判斷3．根據電極反應現象判斷在某些裝置中根據電極反應現象可判斷電極，并由此判斷電池類型。如圖：若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負極，甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應，A、C極發(fā)生氧化反應。有電源或電極材料相同有電源或電極材料相同知識點2多池串聯裝置中電池類型的判斷名師點睛先判斷裝置類型電解池原電池看電極陽極：氧化反應陰極：還原反應看電極正極：還原反應負極：氧化反應BD【例2】(2022?山東卷，13)設計如圖裝置回收金屬鈷。保持細菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽生成CO2，將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoO2轉化為Co2+，工作時保持厭氧環(huán)境，并定時將乙室溶液轉移至甲室。已知電極材料均為石墨材質，右側裝置為原電池。下列說法正確的是(

)A．裝置工作時，甲室溶液pH逐漸增大B．裝置工作一段時間后，乙室應補充鹽酸C．乙室電極反應式為LiCoO2+2H2O+e+4H+=Li++Co2++4OH-D．若甲室Co2+減少200mg，乙室Co2+增加300mg，則此時已進行過溶液轉移A．裝置工作時，甲室溶液pH逐漸增大B．裝置工作一段時間后，乙室應補充鹽酸

依據題意右側裝置為原電池，電池工作時，甲室中細菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧化為CO2氣體，Co2+在另一個電極上得到電子，被還原產生Co單質，CH3COO-失去電子后，Na+通過陽膜進入陰極室，溶液變?yōu)镹aCl溶液，溶液由堿性變?yōu)橹行?，溶液pH減小

對于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2+，同時得到Li+，其中的O與溶液中的H+結合H2O，因此電池工作一段時間后應該補充鹽酸

C．乙室電極反應式為LiCoO2+2H2O+e+4H+=Li++Co2++4OH-D．若甲室Co2+減少200mg，乙室Co2+增加300mg，則此時已進行過溶液轉移電解質溶液為酸性，不可能大量存在OH-，乙室電極反應式為：LiCoO2+e-+

4H+=Li++Co2++2H2O，若甲室Co2+減少200mg，電子轉移物質的量為n(e-)=

，乙室Co2+增加300mg，轉移電子的物質的量為n(e-)=

，說明此時已進行過溶液轉移

思維建模判斷電池類型確定電極名稱書寫電極反應解答實際問題有外接電源無外接電源電解池能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應不能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應原電池電解池原電池電解池正極、負極陽極、陰極根據原電池原理書寫根據電解池原理書寫陰、陽極反應式正、負極反應式根據電化學原理及電極反應式根據“串聯”電池各級轉移電子數相等進行計算判斷正誤【變式訓練】中科院長春應化所張新波團隊提出了一種獨特的鋰—氮電池(Li—N2)，該電池在放電過程中消耗氮氣，充電過程中釋放氮氣，實現氮氣的循環(huán)，并對外提供電能。該電池在充電時發(fā)生反應：2Li3N===N2↑＋6Li?，F以該電池為電源進行如圖所示實驗，下列說法正確的是()D

考點三離子交換膜裝置

知識點1離子交換膜類型知識點2含膜電解池裝置分析知識點1離子交換膜類型離子交換膜是一種含離子基團的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。因它對離子具有選擇透過性，且電化學性能優(yōu)良，在涉及電化學的工業(yè)生產中廣泛應用。知識點1離子交換膜類型交換膜類型陽膜陰膜雙極膜特定的交換膜允許通過的離子及移動方向陽離子移向原電池的正極(電解池的陰極)陰離子移向原電池的負極(電解池的陽極)通性無論是原電池還是電解池中，陽離子均移向得電子的一極，陰離子均移向失電子的一極1．交換膜類型及特點知識點1離子交換膜類型隔離某些物質，防止發(fā)生反應，常用于物質制備。限制某些離子的移動，常用于物質制備及純化。雙極膜：由一張陽膜和一張陰膜復合制成的陰、陽復合膜。該膜的特點是在直流電的作用下，陰、陽膜復合層間的H2O解離成H＋和OH－并分別通過陽膜和陰膜，作為H＋和OH－的離子源。2．離子交換膜的功能選擇性透過離子，平衡電荷，形成閉合回路。3．離子交換膜的作用及意義知識點1離子交換膜類型名師點睛離子交換膜功能類型作用類型判斷使離子選擇性定向移動，平衡整個溶液的離子濃度和電荷陽離子交換膜質子交換膜陰離子交換膜只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過只允許陰離子通過，阻止陽離子和氣體通過只允許質子（H+）通過

隔離某些物質，防止發(fā)生反應用于物質的制備物質分離、提純根據電解質溶液呈電中性的原則，判斷膜的類型(1)首先寫出兩電極上的電極反應，根據電極反應式確定該電極負極哪種離子剩余(2)根據溶液呈電中性，判斷出離子移動的方向，從而確定離子交換膜的類型知識點2含膜電解池裝置分析1.兩室電解池工業(yè)上利用如圖兩室電解裝置制備燒堿：

陽極室中電極反應：2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極室中的電極反應：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陰極區(qū)H＋放電，破壞了水的電離平衡，使OH－濃度增大，陽極區(qū)Cl－放電，使溶液中的c(Cl－)減小，為保持電荷守恒，陽極室中的Na＋通過陽離子交換膜與陰極室中生成的OH－結合，得到濃的NaOH溶液。利用這種方法制備物質，純度較高，基本沒有雜質。知識點2含膜電解池裝置分析2.三室電解池利用三室電解裝置制備NH4NO3，其工作原理如圖所示陰極的NO被還原為NH4＋：NO＋5e－＋6H＋=NH4＋＋H2ONH4＋通過陽離子交換膜進入中間室；陽極的NO被氧化為NO3-：NO－3e－＋2H2O=NO3-＋4H＋NO3-通過陰離子交換膜進入中間室。根據電路中轉移電子數相等可得電解總反應：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，為使電解產物全部轉化為NH4NO3，補充適量NH3可以使電解產生的HNO3轉化為NH4NO3。知識點2含膜電解池裝置分析3.多室電解池“四室電滲析法”制備H3PO2(次磷酸)，其工作原理如圖所示：

電解稀硫酸的陽極反應：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋產生的H＋通過陽離子交換膜進入產品室，原料室中的H2PO2－穿過陰離子交換膜進入產品室，與H＋結合生成弱電解質H3PO2；電解NaOH稀溶液的陰極反應：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－原料室中的Na＋通過陽離子交換膜進入陰極室，可得副產品NaOH。知識點2含膜電解池裝置分析4．離子交換膜類型的判斷方法

首先寫出陰、陽兩極上的電極反應。依據電極反應確定該電極附近哪種離子剩余。根據電極附近溶液呈電中性，從而判斷出離子移動的方向。根據離子移動的方向，確定離子交換膜的類型。知識點2含膜電解池裝置分析5．有“膜”條件下離子定向移動方向的判斷方法電池裝置陽離子移向電解池陰極（或原電池的正極）；陽離子交換膜會阻斷陰離子定向移動；陰離子移向電解池陽極（或原電池的負極）；陰離子交換膜會阻斷陽離子定向移動；

B

C.陽極總反應式2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O:2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2OD.陰極區(qū)存在反應H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O【解析】在KOH溶液中HCHO轉化為HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O，Cu電極上發(fā)生的電子轉移反應為[OCH2O]2--e-=HCOO-+H?，H?結合成H2，Cu電極為陽極；PbCu電極為陰極，首先HOOC—COOH在Pb上發(fā)生得電子的還原反應轉化為OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH與HO—N+H3反應生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH發(fā)生得電子的還原反應轉化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。

B

電解過程中，陽極區(qū)消耗OH-、同時生成H2O，故電解一段時間后陽極區(qū)c(OH-)減小陰極區(qū)的總反應為H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+=H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解離成1molH+和1molOH-，故理論上生成1molH3N+CH2COOH雙極膜中有6molH2O解離

BC.陽極總反應式2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O:2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2OD.陰極區(qū)存在反應H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O結合裝置圖，陽極總反應為2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O陰極區(qū)的Pb上發(fā)生反應H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O

思維建模第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜或質子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。第二步，寫出電極反應式，判斷交換膜兩側離子變化，推斷電荷變化，根據電荷平衡判斷離子遷移方向。第三步，分析隔膜作用。在產品制備中，隔膜作用主要是提高產品純度，避免產物之間發(fā)生反應，或避免產物因發(fā)生反應而造成危險?！案裟ぁ彪娊獬氐慕忸}步驟

方法技巧注意介質是電解質溶液還是熔融鹽或氧化物。通入負極的物質為燃料，通入正極的物質為氧氣(或其他氧化劑)。通過介質中離子的移動方向，可判斷電池的正負極，同時考慮該離子參與靠近一極的電極反應。零價法秒殺負極反應的書寫。若負極有機物燃料為CxHyOz，產物中C元素為+4價的CO32-或HCO3-,，則轉移電子數為C數×4+H數×1+O數×(-2)，若有機陰離子在負極反應(如CH3COO-)，轉移電子數則為C數×4+H數×1+O數×(-2)+電荷數。

C

考點四電化學綜合計算知識點1

解題關鍵知識點2

三種計算方法知識點1解題關鍵原電池和電解池的計算包括：兩極產物的定量計算、溶液的計算、相對原子質量的計算和阿伏伽德羅常數測定的計算、根據電荷守恒量求產物的量。電化學的反應本質是氧化還原反應，各電極上轉移電子的物質的量相等，無論是單一電池還是串聯電解池，均可抓住電子守恒計算。知識點1解題關鍵

電極名稱要區(qū)分清楚；

電極產物要判斷準確；

各產物間量的關系遵循得失電子守恒。知識點2三種計算方法先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列出比例式計算

1.根據總反應式計算2.根據電子守恒計算用于串聯電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。用于混合溶液中電解的分階段計算。知識點2三種計算方法3.根據關系式計算

陽極產物陰極產物知識點2三種計算方法

名師提醒

【例4】

(2024·廣東卷，16)一種基于氯堿工藝的新型電解池(下圖)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是()C

e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2OA．陽極反應：2Cl--2e-=

Cl2↑B．陰極區(qū)溶液中OH-濃度逐漸升高C．理論上每消耗1molFe2O3，陽極室溶液減少213gD．理論上每消耗1molFe2O3，陰極室物質最多增加138g

e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2OA．陽極反應：2Cl--2e-=

Cl2↑B．陰極區(qū)溶液中OH-濃度逐漸升高

【解析】右側溶液為飽和食鹽水，右側電極產生氣體，則右側電極為陽極，Cl-放電產生氯氣，電極反應為：2Cl--2e-=

Cl2↑；左側電極為陰極，發(fā)生還原反應，Fe2O3在堿性條件下轉化為Fe，電極反應為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-；中間為陽離子交換膜，Na+由陽極向陰極移動。陽極反應為：2Cl--2e-=

Cl2↑陰極反應為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，消耗水產生OH-，陰極區(qū)溶液中OH-濃度逐漸升高【例4】

(2024·廣東卷，16)一種基于氯堿工藝的新型電解池(下圖)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是()C

e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2OC．理論上每消耗1molFe2O3，陽極室溶液減少213gD．理論上每消耗1molFe2O3，陰極室物質最多增加138g理論上每消耗1molFe2O3，轉移6mol電子，產生3molCl2，同時有6molNa+由陽極轉移至陰極，則陽極室溶液減少3×71g+6×23g=351g理論上每消耗1molFe2O3，轉移6mol電子，有6molNa+由陽極轉移至陰極，陰極室物質最多增加6×23g=138g名師提醒原電池和電解池綜合裝置的有關計算的根本依據就是得失電子守恒，分析時要注意兩點：①串聯電路中各支路電流相等；②并聯電路中總電流等于各支路電流之和。在此基礎上分析處理其他各種數據。圖中裝置甲是原電池，裝置乙是電解池，若電路中有0.2mol電子轉移，則Zn極溶解6.5g，Cu極上析出H2

2.24L(標準狀況)，Pt極上析出Cl2

0.1

mol，C極上析出Cu6.4g。甲池中H＋被還原生成H2，溶液pH變大；乙池中是電解CuCl2，電解后再加入適量CuCl2固體可使溶液復原?！咀兪接柧殹吭谌鐖D所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極的質量增加2.16g。試回答下列問題。(1)電源中X為直流電源的____極。負

【變式訓練】在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極的質量增加2.16g。試回答下列問題。

增大減小不變

【變式訓練】在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極的質量增加2.16g。試回答下列問題?！咀兪接柧殹吭谌鐖D所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極的質量增加2.16g。試回答下列問題。

13

思維建模根據總反應式根據電子守恒根據關系式先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列出比例式計算

①用于串聯電路的陰陽兩級產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移電子數目相等②

用于混合溶液中電解的分階段計算

根據得失電子守恒建立已知量與未知量之間的關系，得出計算所需的計算式1、(2024·山東卷，13，4分)以不同材料修飾的Pt為電極，一定濃度的NaBr溶液為電解液，采用電解和催化相結合的循環(huán)方式，可實現高效制H2和O2，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是()BA．電極a連接電源負極B．加入Y的目的是補充NaBrC．電解總反應式為Br-+3H2O

BrO3-+3H2↑D．催化階段反應產物物質的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2【解析】電極b上Br-發(fā)生失電子的氧化反應轉化成BrO3-，電極b為陽極，電極反應為Br-

-6e-+3H2O=BrO3-+6H+；則電極a為陰極，電極a的電極反應為6H++6e-=3H2↑；電解總反應式為Br-+3H2OBrO3-+3H2↑；催化循環(huán)階段BrO3-被還原成Br-循環(huán)使用、同時生成O2，實現高效制H2和O2，即Z為O2。A項，電極a為陰極，連接電源負極，A項正確；B項，根據分析電解過程中消耗H2O和Br-，而催化階段BrO3-被還原成Br-循環(huán)使用，故加入Y的目的是補充H2O，維持NaBr溶液為一定濃度，B項錯誤；C項，根據分析電解總反應式為Br-+3H2OBrO3-+3H2↑，C項正確；D項，催化階段，Br元素的化合價由+5價降至-1價，生成1molBr-得到6mol電子，O元素的化合價由-2價升至0價，生成1molO2失去4mol電子，根據得失電子守恒，反應產物物質的量之比n(O2)∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D項正確；

A2.(2024·遼吉黑卷，12，3分)“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統電解水制“綠氫”陽極電勢高、反應速率緩慢的問題，科技工作者設計耦合HCHO高效制H2的方法，裝置如圖所示。部分反應機理為：。下列說法錯誤的是()A．相同電量下H2理論產量是傳統電解水的1.5倍B．陰極反應：2H2O+2e-=H2↑+2OH-C．電解時OH-通過陰離子交換膜向b極方向移動D．陽極反應：【解析】據圖示可知，b電極上HCHO轉化為HCOO-，而HCHO轉化為HCOO-為氧化反應，所以b電極為陽極，a電極為陰極，HCHO為陽極反應物，由反應機理:

可知：反應

后生成的

轉化為HCOOH。由原子守恒和電荷守恒可知，在生成HCOOH的同時還生成了H-，生成的HCOOH再與氫氧化鉀酸堿中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在陽極失電子發(fā)生氧化反應生成氫氣，即2H--2e-=H2↑，陰極水得電子生成氫氣：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。A項，陽極反應：①HCHO+OH--e-→HCOOH+1/2H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，陰極反應2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即轉移2mol電子時，陰、陽兩極各生成1molH2，共2molH2，而傳統電解水：2H2O2H2↑+O2↑，轉移2mol電子，只有陰極生成1molH2，所以相同電量下H2理論產量是傳統電解水的2倍，A錯誤；

B項，陰極水得電子生成氫氣，陰極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B正確；C項，由電極反應式可知，電解過程中陰極生成OH-，負電荷增多，陽極負電荷減少，要使電解質溶液呈電中性，OH-通過陰離子交換膜向陽極移動，即向b極方向移動，C正確；D項，陽極反應涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得陽極反應為：2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+2H2O+H2↑，故D正確；故選A。CA．石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應B．電極A的電極反應：8H++TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2OC．該體系中，石墨優(yōu)先于Cl-參與反應D．電解時，陽離子向石墨電極移動3.(2023?浙江省1月選考，11)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()【解析】由圖可知，在外加電源下石墨電極上C轉化為CO，失電子發(fā)生氧化反應，為陽極，與電源正極相連，則電極A作陰極，TiO2和SiO2獲得電子產生電池材料(TiSi)，電極反應為TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-。A項，在外加電源下石墨電極上C轉化為CO，失電子發(fā)生氧化反應，為陽極，A錯誤；B項，電極A的電極反應為TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-，B錯誤；C項，根據圖中信息可知，該體系中，石墨優(yōu)先于Cl-參與反應，C正確；D項，電解池中石墨電極為陽極，陽離子向陰極電極A移動，D錯誤；故選C。CD4.(2023?山東卷，11)利用熱再生氨電池可實現CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法正確的是()A．甲室Cu電極為正極B．隔膜為陽離子膜C．電池總反應為：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+D．NH3擴散到乙室將對電池電動勢產生影響【解析】A項，向甲室加入足量氨水后電池開始工作，則甲室Cu電極溶解，變?yōu)殂~離子與氨氣形成[Cu(NH3)4]2+，因此甲室Cu電極為負極，故A錯誤；B項，再原電池內電路中陽離子向正極移動，若隔膜為陽離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側移動，通入氨氣要消耗銅離子，顯然左側陽離子不斷減小，明顯不利于電池反應正常進行，故B錯誤；C項，左側負極是Cu+4NH3-2e-=[Cu(NH3)4]2+，正極是Cu2++2e-=

Cu，則電池總反應為：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+，故C正確；D項，NH3擴散到乙室會與銅離子反應生成[Cu(NH3)4]2+，銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對電池電動勢產生影響，故D正確。故選CD。B5．(2023?廣東卷，16)用一種具有“卯榫”結構的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實現大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H+和OH-，有利于電解反應順利進行。下列說法不正確的是(

)A．電解總反應：KNO3+3H2O=

NH3·H2O+2O2↑+KOHB．每生成1molNH3·H2O，雙極膜處有9mol的H2O解離C．電解過程中，陽極室中KOH的物質的量不因反應而改變D．相比于平面結構雙極膜，“卯榫”結構可提高氨生成速率【解析】由信息大電流催化電解KNO3溶液制氨可知，在電極a處KNO3放電生成NH3，發(fā)生還原反應，故電極a為陰極，電極方程式為NO3-

+8e－+7H2O=NH3·H2O+9OH-，電極b為陽極，電極方程式為4OH--4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”結構的雙極膜中的H＋移向電極a，OH－移向電極b。A項，由分析中陰陽極電極方程式可知，電解總反應為KNO3+3H2O=

NH3·H2O+2O2↑+KOH，故A正確；B項，每生成1molNH3·H2O，陰極得8mole－，同時雙極膜處有8molH+進入陰極室，即有8mol的H2O解離，故B錯誤；C項，電解過程中，陽極室每消耗4molOH-，同時有4molOH-通過雙極膜進入陽極室，KOH的物質的量不因反應而改變，故C正確；D項，相比于平面結構雙極膜，“卯榫”結構具有更大的膜面積，有利于H2O被催化解離成H+和OH-，可提高氨生成速率，故D正確；故選B。C6．(2022?重慶卷，12)硝酮是重要的有機合成中間體，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．反應前后WO42-/WO52-數量不變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【解析】A項，惰性電極2，Br-被氧化為Br2，惰性電極2為陽極，故A正確；B項，WO42-/WO52-循環(huán)反應，反應前后WO42-/WO52-數量不變，故B正確；C項，總反應為氧氣把二丁基-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，根據氧原子守恒，消耗1mol氧氣，可得到2mol硝酮，故C錯誤；

D項，外電路通過1mol電子，生成0.5molH2O2，H2O2最終生成水，根據氧原子守恒，可得到1mol水，故D正確；故選C。7．(2022?全國甲卷，10)一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)

42-存在)。電池放電時，下列敘述錯誤的是(

)A．Ⅱ區(qū)的K+通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SO42-通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移C．MnO2電極反應：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2OD．電池總反應：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)

42-+Mn2++2H2OA【解析】根據圖示的電池結構和題目所給信息可知，Ⅲ區(qū)Zn為電池的負極，電極反應為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)

42-，Ⅰ區(qū)MnO2為電池的正極，電極反應為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；電池在工作過程中，由于兩個離子選擇隔膜沒有指明的陽離子隔膜還是陰離子隔膜，故兩個離子隔膜均可以通過陰、陽離子，因此可以得到Ⅰ區(qū)消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ區(qū)的K+向Ⅰ區(qū)移動或Ⅰ區(qū)的SO42-向Ⅱ區(qū)移動，Ⅲ區(qū)消耗OH-，生成Zn(OH)

42-，Ⅱ區(qū)的SO42-向Ⅲ區(qū)移動或Ⅲ區(qū)的K+向Ⅱ區(qū)移動。A項，Ⅱ區(qū)的K+只能向Ⅰ區(qū)移動，A錯誤；B項，Ⅰ區(qū)的SO42-向Ⅱ區(qū)移動，B正確；C項，MnO2電極的電極反應式為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正確；D項，電池的總反應為Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)

42-+Mn2++2H2O，D正確；

8．(2022?湖北卷，14)含磷有機物應用廣泛。電解法可實現由白磷直接制備Li[P(CN)2]，過程如圖所示(Me為甲基)。下列說法正確的是(

)A．生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉移2mol電子B．陰極上的電極反應為：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-C．在電解過程中CN-向鉑電極移動D．電解產生的H2中的氫元素來自于LiOHD【解析】A項，石墨電極發(fā)生反應的物質：P4→Li[P(CN)2]化合價升高發(fā)生氧化反應，所以石墨電極為陽極，對應的電極反應式為：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-，則生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉移1mol電子，A錯誤；B項，陰極上發(fā)生還原反應，應該得電子，P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-為陽極發(fā)生的反應，B錯誤；C項，石墨電極：P4→Li[P(CN)2]發(fā)生氧化反應，為陽極，鉑電極為陰極，CN-應該向陽極移動，即移向石墨電極，C錯誤；D項，由所給圖示可知HCN在陰極放電，產生CN-和H2，而HCN中的H來自LiOH，則電解產生的H2中的氫元素來自于LiOH，D正確；故選D。9．(2021?廣東卷，16)鈷(Co)的合金材料廣泛應用于航空航天、機械制造等領域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是(

)A．工作時，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B．生成1molCo，Ⅰ室溶液質量理論上減少16gC．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應不變D．電解總反應：為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+D【解析】由圖可知，該裝置為電解池，石墨電極為陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣和氫離子，電極反應式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，Ⅰ室中陽離子電荷數大于陰離子電荷數，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動，鈷電極為陰極，鈷離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成鈷，電極反應式為Co2++2e-=Co，Ⅲ室中陰離子電荷數大于陽離子電荷數，氯離子過陰離子交換膜由Ⅲ室向Ⅱ室移動，電解的總反應的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。A項，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動，使Ⅱ室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯誤；B項，由分析可知，陰極生成1mol鈷，陽極有1mol水放電，則Ⅰ室溶液質量減少18g，故B錯誤；C項，若移除離子交換膜，氯離子的放電能力強于水，氯離子會在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成氯氣，則移除離子交換膜，石墨電極的電極反應會發(fā)生變化，故C錯誤；D項，由分析可知，電解的總反應的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+，故D正確10．(2021?天津卷，11)如下所示電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐漸溶解，下列判斷錯誤的是(

)A．a是電源的負極B．通電一段時間后，向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現紅色C．隨著電解的進行，CuCl2溶液濃度變大D．當0.01molFe2O3完全溶解時，至少產生氣體336mL(