2025年高考二輪復(fù)習(xí)化學(xué)選擇題熱點(diǎn)練9電解原理及創(chuàng)新應(yīng)用2

9.電解原理及創(chuàng)新應(yīng)用(分值:32分)學(xué)生用書P267(選擇題每小題4分)1.(雙選)(2024·山東青島二模)甲酸鈉又稱蟻酸鈉,是一種重要的化工原料。以甘油和NaOH溶液為原料,通過電解的方法可以制得甲酸鈉,工作原理如圖。下列說法錯(cuò)誤的是()A.X含甘油,Y含NaOHB.當(dāng)收集到4molZ氣體時(shí)可制得產(chǎn)品102gC.石墨電極反應(yīng)為C3H8O38e+11OH3HCOO+8H2OD.以廉價(jià)的NaCl代替NaOH可以達(dá)到相同的電解效果答案:BD解析:C3H8O3失去電子變?yōu)镠COO,電極反應(yīng)式為C3H8O38e+11OH3HCOO+8H2O,陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2eH2↑+2OH,銅電極上有Z生成,即Z為H2,銅電極為陰極。石墨電極為陽極,即X含甘油,Y含NaOH,故A正確;當(dāng)收集到4molZ氣體時(shí),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8mol,生成產(chǎn)品3mol,質(zhì)量為3mol×68g·mol1=204g,故B錯(cuò)誤;石墨電極為陽極,C3H8O3失去電子變?yōu)镠COO,C正確;NaCl代替NaOH,Cl通過陰離子交換膜,可能在石墨電極上放電,無法達(dá)到相同的電解效果,故D錯(cuò)誤。2.(2024·安徽安慶二模)電催化氮還原反應(yīng)法(NRR)是以水和氮?dú)鉃樵?在常溫常壓下通過電化學(xué)方法催化合成氨氣,其工作電極材料是由六亞甲基四胺(HMTA)與三氯化釩合成的二維釩基復(fù)合納米材料(簡稱VHMTA),其工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A.石墨電極與外接電源正極相連B.工作電極VHMTA具有較高的表面積,能提高單位時(shí)間內(nèi)氨氣的產(chǎn)率C.電路中通過0.06mol電子時(shí),兩極共有0.035mol氣體逸出D.隔膜為質(zhì)子交換膜答案:D解析:由題意可知該原理是用電解法將氮?dú)夂铣砂睔?故左側(cè)工作電極為陰極,電極反應(yīng)式為N2+6e+6H2O2NH3+6OH,右側(cè)石墨電極為陽極,電極反應(yīng)式為4OH4eO2↑+2H2O。由分析可知工作電極為陰極,石墨電極為陽極,則石墨電極與外接電源正極相連,A正確;工作電極VHMTA具有較高的表面積,能吸附氮?dú)?加快反應(yīng)速率,從而提高單位時(shí)間內(nèi)氨氣的產(chǎn)率,B正確;陰極電極反應(yīng)式為N2+6e+6H2O2NH3+6OH,陽極電極反應(yīng)式為4OH4eO2↑+2H2O,電路中通過0.06mol電子時(shí),陰極產(chǎn)生0.02mol氣體,陽極產(chǎn)生0.015mol氣體,兩極共產(chǎn)生0.035mol氣體,C正確;結(jié)合電極反應(yīng)式可知隔膜為允許氫氧根離子通過的陰離子交換膜,D錯(cuò)誤。3.(2024·山東鄒城二模)一種原位電化學(xué)沉淀技術(shù)制備納米碳酸鈣的方法是:向Ca(OH)2過飽和溶液中通入CO2。實(shí)驗(yàn)室模擬該方法制備納米碳酸鈣的裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A.電流方向?yàn)殡姌Oa→外電路→電極b→電解質(zhì)溶液→電極aB.X、Y、Z對應(yīng)的物質(zhì)依次是塊狀大理石、H2、NaOHC.離子交換膜為陽離子交換膜D.理論上外電路每通過2mol電子,則內(nèi)電路有1mol離子通過交換膜答案:B解析:該技術(shù)采用電解原理實(shí)現(xiàn)納米碳酸鈣的制備,結(jié)合圖示可知左側(cè)圓底燒瓶中制取二氧化碳,二氧化碳通入電解池左側(cè),用于生成碳酸鈣,則電解池中右側(cè)的鈣離子應(yīng)通過離子交換膜進(jìn)入左側(cè),由此可知離子交換膜為陽離子交換膜,且電極a為陰極,電極b為陽極,電極a上反應(yīng)為2H2O+2eH2↑+2OH,電極b上氯離子放電生成氯氣,氯氣進(jìn)入溶液Z中被吸收,Z可以為NaOH。根據(jù)分析,電極a為陰極,電極b為陽極,則電流方向?yàn)殡姌Oa→外電路→電極b→電解質(zhì)溶液→電極a,A正確;X如果是塊狀大理石,則會生成CaSO4,不利于CO2的生成,B錯(cuò)誤;根據(jù)題意,離子交換膜應(yīng)為陽離子交換膜,C正確;電路中每通過2mol電子,則溶液中有2mol電荷通過交換膜,由分析可知鈣離子通過離子交換膜,則鈣離子的物質(zhì)的量為1mol,D正確。4.(2024·浙江溫州一模)利用電化學(xué)富集海水中鋰的電化學(xué)系統(tǒng)如圖所示。該電化學(xué)系統(tǒng)的工作步驟如下:①啟動(dòng)電源1,MnO2所在腔室的海水中的Li+進(jìn)入MnO2結(jié)構(gòu)而形成LixMn2O4;②關(guān)閉電源1和海水通道,啟動(dòng)電源2,使LixMn2O4中的Li+脫出進(jìn)入腔室2。下列說法不正確的是()A.啟動(dòng)電源1時(shí),電極1為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.啟動(dòng)電源2時(shí)MnO2電極反應(yīng)式為xLi++2MnO2+xeLixMn2O4C.電化學(xué)系統(tǒng)提高了腔室2中LiOH的濃度D.啟動(dòng)至關(guān)閉電源1,轉(zhuǎn)化的n(MnO2)與生成的n(O2)之比為20∶3,可得LixMn2O4中的x=1.2答案:B解析:由題意知,啟動(dòng)電源1,使海水中Li+進(jìn)入MnO2結(jié)構(gòu)形成LixMn2O4,可知二氧化錳中錳的化合價(jià)降低,為陰極,電極反應(yīng)式為2MnO2+xLi++xeLixMn2O4,電極1為陽極,連接電源正極;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,可知電極2為陰極,電極反應(yīng)式:2H2O+O2+4e4OH,陽極的電極反應(yīng)式:LixMn2O4xe2MnO2+xLi+。由分析知,腔室1中電極1連接電源1的正極,作陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),A正確;啟動(dòng)電源2時(shí)MnO2作陽極,電極反應(yīng)式:LixMn2O4xe2MnO2+xLi+,B錯(cuò)誤;電化學(xué)系統(tǒng)提高了腔室2中LiOH的濃度,C正確;啟動(dòng)至關(guān)閉電源1,轉(zhuǎn)化的n(MnO2)與生成的n(O2)之比為20∶3,可得LixMn2O4中的x=1.2,D正確。5.(2024·湖南九校聯(lián)盟二模)高錳酸鉀是一種常用的強(qiáng)氧化劑,在臨床醫(yī)學(xué)上可以用作消毒劑,可以殺菌止痛。如圖是電化學(xué)法制備高錳酸鉀的裝置圖。下列說法正確的是()A.中間的離子交換膜是陰離子交換膜B.每轉(zhuǎn)移1mol電子,Y極放出112mL氣體C.X極的電極反應(yīng)式為MnO42-+eD.當(dāng)有2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí),氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量比值為2∶1答案:D解析:根據(jù)裝置圖可知,X極由K2MnO4制備KMnO4,發(fā)生氧化反應(yīng),故電極X為陽極,則電極Y為陰極,陰極發(fā)生還原反應(yīng)2H2O+2e2OH+H2↑,則K+向Y極移動(dòng),故離子交換膜為陽離子交換膜,A錯(cuò)誤;氣體的體積與溫度和壓強(qiáng)有關(guān),由于未注明溫度和壓強(qiáng)條件,B錯(cuò)誤;由A項(xiàng)分析可知,X為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),K2MnO4被氧化為KMnO4,電極反應(yīng)式為MnO42-eMnO4-,C錯(cuò)誤;X極由K2MnO4生成KMnO4,每生成1molKMnO4轉(zhuǎn)移1mol電子,Y極發(fā)生還原反應(yīng)2H2O+2e2OH+H2↑,每生成1molH2轉(zhuǎn)移2mol電子,故轉(zhuǎn)移相等物質(zhì)的量的電子時(shí),氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量比值為2∶6.(雙選)(2024·山東淄博三模)一種自生酸和堿的電化學(xué)回收體系如圖所示。PO表示H2PO4-等含磷微粒,HAP為Ca10(PO4)6(OH)2(M=1004g·mol1)。下列說法錯(cuò)誤的是(A.a、c為陰離子交換膜,b為陽離子交換膜B.X為H2SO4,將其泵入吸收室用于吸收NH3C.當(dāng)電路中通過0.14mol電子,陰極增重10.04gD.Ⅲ室可發(fā)生反應(yīng):6H2PO4-+14OH+10Ca2+Ca10(PO4)6答案:AC解析:由Ⅰ室電極產(chǎn)生O2、Ⅲ室電極產(chǎn)生H2可知,左側(cè)為陽極,右側(cè)為陰極,Ⅰ室產(chǎn)生的H+進(jìn)入Ⅱ室,為了保證Ⅱ室溶液電中性,脫鹽室中硫酸根離子進(jìn)入Ⅱ室,Ⅱ室物質(zhì)X為硫酸,故a膜為陽離子交換膜,b膜為陰離子交換膜,Ⅱ室硫酸泵入吸收室用于吸收NH3,脫鹽室中硫酸根離子經(jīng)過b膜進(jìn)入Ⅱ室,則Na+通過c膜進(jìn)入Ⅲ室,c膜為陽離子交換膜。根據(jù)分析,A錯(cuò)誤,B正確;Ⅲ室電極為陰極,電極反應(yīng)式為2H2O+2eH2↑+2OH,轉(zhuǎn)移0.14mol電子時(shí),共生成0.14molOH,OH除了生成羥基磷灰石,還要與銨根離子反應(yīng),根據(jù)6H2PO4-+14OH+10Ca2+Ca10(PO4)6(OH)2↓+12H2O,當(dāng)參與反應(yīng)的OH少于0.14mol,生成的羥基磷灰石少于0.01mol,0.01mol羥基磷灰石質(zhì)量為10.04g,故陰極增重小于10.04g,C錯(cuò)誤;根據(jù)C項(xiàng)分析可知,D正確。7.(2024·山東德州三模)光電催化CO2還原為含C化合物,不僅實(shí)現(xiàn)了CO2的高效轉(zhuǎn)化和利用,并且為合成碳?xì)浠衔锾峁┝艘环N新的途徑,其工作原理如下。下列分析錯(cuò)誤的是()A.裝置中隔膜為質(zhì)子交換膜B.該裝置的能量來源是光能和電能C.陰極產(chǎn)生乙烯的電極反應(yīng)為2CO2+12e+12H+C2H4+4H2OD.每產(chǎn)生32g氧氣,電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NA答案:D解析:陽極發(fā)生氧化反應(yīng),2H2O4eO2↑+4H+,陰極發(fā)生還原反應(yīng),CO2還原為含C化合物。根據(jù)圖示可知,氫離子參與反應(yīng),故裝置中隔膜為質(zhì)子交換膜,A正確;根據(jù)圖示可知,該裝置的能量來源是光能和電能,B正確;根據(jù)電荷、原子守恒,陰極產(chǎn)生乙烯的電極反應(yīng)為2CO2+12e+12H+C2H4+4H2O,C正確;氧氣如果只來源于陽極反應(yīng),根據(jù)2H2O4eO2↑+4H+,每產(chǎn)生32g氧氣,電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NA,但是根據(jù)圖示可知,陰極也生成氧氣,D錯(cuò)誤。8.(2024·陜西渭南質(zhì)檢Ⅰ)濃差電池是一種利用電解質(zhì)溶液濃度差產(chǎn)生電勢差而形成的電池,理論上當(dāng)電解質(zhì)溶液的濃度相等時(shí)停止放電。圖1為濃差電池,圖2為電滲析法制備磷酸二氫鈉,用濃差電池為電源完成電滲析法制備磷酸二氫鈉。下列說法錯(cuò)誤的是()圖1圖2A.電極a應(yīng)與Ag(Ⅰ)相連B.電滲析裝置中膜a為陽離子交換膜C.電滲析過程中左、右室中NaOH和H2SO4的濃度均增大D.電池從開始到停止放電,理論上可制備1.2gNaH2PO4答案:D解析:濃差電池是一種利用電解質(zhì)溶液濃度差產(chǎn)生電勢差而形成的電池,由于右側(cè)AgNO3濃度大,則Ag(Ⅰ)為負(fù)極,Ag(Ⅱ)正極;電滲析法制備磷酸二氫鈉,右室中的氫離子通過膜b進(jìn)入中間室,中間室中的鈉離子通過膜a進(jìn)入左室,則電極a為陰極,電極b為陽極。電極a應(yīng)與Ag(Ⅰ)相連,A正確。中間室中的