2024年高考化學(xué)精準(zhǔn)復(fù)習(xí)講義第17講 電解原理及應(yīng)用（解析板）

第"拼電解原理及應(yīng)用（解析板）

?知識精講?

知識主線：

/工作原理:

,直流電源

兩個電極

構(gòu)成條件?

電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)

電解池《I形成閉合回路

「氯堿工業(yè)

電解原理電鍍

的應(yīng)用1電解精煉銅

I電冶金

陽極陰離了?放電順序：K,5z*MM3"M

（電解池電極n|tLHIvn*

反應(yīng)的書寫

陰極陰離子放電順序:s*.1.IV、CT、OH、含VUK根離子（NO,、SO：.CO；）.F

放電由8列e

一,電解原理及規(guī)律

1.電解和電解池

（1）電解：使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）而在陰、陽兩吸引起氧化還原反應(yīng)的過程，在此過程中，

電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

⑵電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能為裝置.，叫做電解池，也叫電解槽

（3）電解池的構(gòu)成

①與直流電源相連的兩個電極：與電源正極相連的電極是陽極，在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)；與電源負(fù)極相

連的電極是陰極，在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)

②電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）

③形成閉合回路

（4）放電：當(dāng)離子到達(dá)電極時，失去或獲得電子，發(fā)生氧化或還原反應(yīng)的過程，稱為放電

2.電解池的工作原理以惰性電極電解CuCl2溶液為例

電極名稱和電極反應(yīng)式電解過程的三個流向

①電子流向：電源負(fù)極-電解池陰極；電解池的陽極一

電源的正極

②離子流向：陽離子T電解池的陰極，陰離子T電解池

的陽極

③電流方向：電源正極一電解池陽極-電解質(zhì)溶液一陰

總反應(yīng)離子方程式:Cu2++2C「=^±：Cu+Q2T極一負(fù)極

3.電極反應(yīng)式、電解方程式的書寫

（1）電極類型：金屬活動順序表中銀以前的金屬（含銀）做中極時，由于金屬電極本身可以參與陽極反應(yīng)，稱

為金屬電極或活性電極（如：Zn、Fe、Cu>Ag等）；金屬活動順序表中銀以后的金屬或非金屬作電極時，

稱為惰性電極，主要由銷（Pt）、石墨等

⑵電解時電極產(chǎn)物的判斷

①陽極產(chǎn)物的判斷：陽極吸引的是陰離子，比較陰離子還原性的大小

首先看電極材料，是惰性電極還是活性電極，若陽極材料為活性電極（Fe、Cu）等金屬，則陽極反應(yīng)為

電極材

料失去電子，電極被溶解變成離子而進入溶液，溶液中的陰離子不能失電子；若陽極材料為惰性電極

（Pt、石

墨），則根據(jù)陰離子的放電順序來判斷：

陽極（陰離子放電順序）：金屬（Au、Pt除外）電極〉S2—ASCVf—>13/>（2廠>014一>含氧酸根離子

②陰極產(chǎn)物的判斷：陰極吸引的是陽離子，比較陽離子氧化性的大小

直接根據(jù)陽離子的放電順序進行判斷陽離子放電順序

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Fe2+>Zn2+>lT（水）>A13+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

（3）陰、陽極放電后的產(chǎn)物

反應(yīng)物陰極金屬陽離子（H+）陽極活性金屬電極s2-rBr-crOH-

產(chǎn)物金屬（匕）金屬離子SLBf2Ch5、H20

4.惰性電極電解電解質(zhì)溶液的情況分析

（1）電解溶質(zhì)

電解質(zhì)液電解質(zhì)溶

電解質(zhì)類型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式pH

度變化渡復(fù)原

陽極2C1-2e=Cht

不活潑金屬無氧酸加入CuCl

陰極Cu2++2e-^=Cu減小增大2

鹽，如CU02固體

總反應(yīng)式CuCl2=^^Cu+C12T

陽極2Cr-2c"=Cl2T

通入HC1

無氟酸，如HC1陰極2H++2e-=Ht減小增大

2氣體

總反應(yīng)式2HC1昱器FhT+Q2T

（2）電解溶質(zhì)和溶劑水，生成H2和堿

電解質(zhì)電解質(zhì)濃電解質(zhì)溶

電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式pH

（水溶度變化液復(fù)原

活潑金屬陽極2Cl-2e=C12T

的無氧酸生成新通入HC1

陰極2HO4-2e=H2T+20H增大

鹽2電解質(zhì)氣體

（如NaCl）總反應(yīng)式NaCl+2H2O=^=Cl2t+H2T+2NaOH

陽極2CF-2e-=C12t

生成新通入HC1

MgCl陰極2H2O+Mg2++2e==H2T+Mg(OHR增大

2電解質(zhì)氣體

總反應(yīng)式由解

MgCh+2H2O=^^C12t+H2T+Mg(OH)2l

（3）電解溶質(zhì)和溶劑水，生成O?和酸

電解質(zhì)電解質(zhì)濃電解質(zhì)溶

電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式pH

（水溶液）度變化液復(fù)原

-+

不活潑金陽極2H2O-4e=O2t+4H

屬的含氧生成新加CuO

陰極2Cu"+4e=2Cu減小

酸鹽電解質(zhì)或CuCO3

電解

（如CuSO）總反應(yīng)式

42CUSO4+2H2(D^^2Cu+O2T+2H2so4

-+

陽極2H2O-4c=O2t+4H

生成新加AgO

AgNO陰極4Ag++4e-=4Ag減小2

3電解質(zhì)或Ag2c03

總反應(yīng)式中解

4AgNO34-2H2O=^=4Ag+O2T+4HN(h

（4）電解溶劑水

電解質(zhì)液電解質(zhì)溶

電解質(zhì)類型電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式pH

度變化液復(fù)原

+

陽極2H2O-4e==O2t+4H

陰極4H+4-4c-=2Ht

含氧酸，如H2SO42增大減小加水

市解

總反應(yīng)式2H2O=^=2H2T十02T

陽極4OH--4e-=O2t+2H2O

可溶性強堿，如

陰極-

4H2O4-4e=2H2t+4OH-增大增大加水

NaOH

總反應(yīng)式

2H2H2f+O2T

陽極2HO-4e=Ot+4H+

活潑金屬含氧酸22

鹽，如KNCh、陰極4H2O+4e=2H2t+4OH增大不變加水

NaSO中解

24總反應(yīng)式2H2。=^=2叼+。2T

5.活性電極電解電解質(zhì)溶液的情況分析用金屬電極電解下列電解質(zhì)溶液

陽極為Cu,屬于活性電極，因此陽極反應(yīng)

應(yīng)為金屬失電子

-2+

①銅為電極電解“H2s。4溶液陽極：Cu-2e=Cu

陰極：2H++2e~=H2T

總反應(yīng)：Cu+H,S（h叁些CUSOJ+H2T

陽極反應(yīng)Cu-2e-^=Cu2+

②用銅作電極電解ZnSCh溶液陰極反應(yīng)Zn2++2e-^=Zn

總反應(yīng)

Cu+ZnSO4^^CuSO4+ZnSO4

陽極反應(yīng)Cu—2e-=Cu2+

③用銅作電極電解CuSO4溶液

陰極反應(yīng)Cu2++2e-=Cu

電解

電鍍時，把鍍層金屬作陽極，通常把待鍍金屬（鍍件）作陰極，用含有鍍層金屬離子的

電鍍原理溶液作電鍍液。在直流電的作用下，陽極金屬溶解在溶液中成為陽離子，移向陰極，

在陰極獲得電子被還原成金屬，在鍍件表面覆蓋上一層均勻光潔而致密的鍍層

TU1-

陽極：鐐層金屬:

電鍍.池的

X陰極:待鍍的金屬制品

枸成

2電鍍液：含有鍍層金屬離予的溶液

T卜□I?-

實例陽極反應(yīng):Cu-2e-=Cu2+

銅片-_待鍍鐵

（鐵上鍍銅）CuSO.陰極反應(yīng)：Cu2++2e-=Cu

溶液4「B1制品

電旬可實驗陵置

電鍍時，電解質(zhì)溶液的濃度保持不變；陽極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相等；陽

特點

極失電子總數(shù)和陰極得電子總數(shù)相等

3.電解精煉銅

電解精煉粗銅時，通常把純銅作陰極，把粗通板（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）作陽極，用

原理CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液，當(dāng)通以直流電時，作為陽極的粗銅逐漸溶解，在陰極上析出

純銅，這樣可得符合電氣工業(yè)要求的純度達(dá)99.95%?99.98%的銅

裝置圖

陽極（粗銅）、Ni-2eNi2+,Cu-2e-=Cu2+

電極反應(yīng)

陰極（純銅）Cu2++2e-=Cu

在精煉池的陽極，含雜質(zhì)的銅不斷溶解，比銅更活潑的Zn、Fe、Ni等也會失去電子，但

Ag、Au等金屬雜質(zhì)由于失去電子能力比Cu弱，難以在陽極溶解，它們會以單質(zhì)的形式

沉積在精煉池底，形成“陽極泥”?！瓣枠O泥”經(jīng)分離后可以得到Ag、Au等貴重金屬。在陰

如何實現(xiàn)

極，由于溶液中的Zi?+、Fe2\Ni2\H+等離子得到電子的能力均比Ci>2+弱，且物質(zhì)的量

除雜？

濃度均比Q?+小，所以只有Cu"在陰極獲得電子而析出Cu,這樣，在陰極就得到了純銅。

長時間電解后，電解質(zhì)溶液的CM+濃度中有所減小，且引入了Zi?+、Fe2\Ni?等雜質(zhì)，

需定時除去雜質(zhì)

銅的電解精煉時，電解質(zhì)溶液中的CM+濃度中有所減?。魂枠O減少的質(zhì)量和陰極增加的

特點

質(zhì)量不相等；陽極失電子總數(shù)和陰極得電子總數(shù)相等

電解精煉中，比需要精煉的金屬活潑的雜質(zhì)溶解，而不比需要精煉的金屬活潑的雜質(zhì)會

注意

沉積（如：精煉鍥時Cu也會沉積）

4.電冶金——利用電解熔融鹽或氧化物的方法來冶煉活波金屬Na、Ca、Mg、Al等

冶煉鈉冶煉鎂冶煉擔(dān)

電極--2-

陽極：2Cr-2e=Cl2t陽極：2Cr-2e=Cl2t陽極：6O-12c"=302t

反應(yīng)陰極:2Na+2e=2Na陰極：Mg2++2e=Mg陰極：4A13++I2e=4A1

市解由解電解

總：2NaCI*^=2Na+Cl2T總：

MgCh=Mg4-C12t思：2AlzChNaqAIF64Al30?1

①電解熔融MgCh冶煉鎂，而不能電解熔融MgO冶煉鎂，因MgO的熔點很高

注意

②電解熔融AbO.3冶煉鋁，而不能電解AlCb冶煉鋁，因AICL是共價化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電

◎典例剖析.

例1.近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的研究團隊發(fā)現(xiàn)，以井晶態(tài)Ni(IH)基硫化物為催化劑，能有效催化OER(析氮

反應(yīng))和UOR(尿素氧化反應(yīng))，從而降低電解水制氫過程中的能耗，其工作原理和反應(yīng)機理如圖所示：

下列說法正確的是

A.電解過程中，電極A附近溶液的pH不變

B.非晶態(tài)Ni(HI)基硫化物能改變OER反應(yīng)的反應(yīng)熱

C.OER分四步進行，其中沒有非極性鍵的形成與斷裂

D.UOR的電化學(xué)反應(yīng)總過程為CO(NH2)2—6c一+60廣=(302個+$個+5也0

【答案】D

【分析】該裝置是電解池，電解水制氫，電極A上水得到電子生成氫氣氣，電極反應(yīng)式為

2H2O+2e=2OH+2H2T，電極B上尿素失電子生成氮氣，電極反應(yīng)式為

CO(NHJ,-6e-+6OH-=CO2T+N2T-t-5H2O；

【詳解】A.電極A上電極反應(yīng)式為2H2O+2e=2OH+2H23電極A附近溶液的堿性增強，pH變大，故A

錯誤；

B.非晶態(tài)Ni(lII)基硫化物是OER反應(yīng)的催化劑，能改變反應(yīng)速率，不能改變OER反應(yīng)的反應(yīng)熱，故B

錯誤；

C.OER的第n步驟有0-0非極性鍵的形成，故C錯誤；

D.U0R尿素中N原子失電子生成氮氣，生成1個氮氣失去6個電子，電化學(xué)反應(yīng)總過程為

CO（NH2）2-6e+6OH=CO2T+N2T+5H2O,故D正確;

故選D.

例2.如圖是利用甲醇燃料電池進行電化學(xué)研究的裝置圖，下列說法正確的是

甲池乙池

A.甲池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，總反應(yīng)為2cH3OH+3O2=2CO2+4H2O

B.乙池中的Ag不斷溶解

C.反應(yīng)一段時間后要使乙池,'灰復(fù)原狀，可加入一定量CuO固體

D.當(dāng)甲池中有22.4LO2參與反應(yīng)時，乙池中理論上可析出12.8g固體

【答案】C

【分析】由圖可知，甲池為甲醇燃料原電池，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為可能的裝置，電解液為KOH,甲醇發(fā)生氧

化反應(yīng)生成碳酸根離子CHQH+8OH-6e=CO；+6Hq,為負(fù)極；氧氣發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子

O;+2H2O+4e=4OH\為正極，總反應(yīng)為ZCHQH+BO）+MH=2C0：+6H&：則石墨電極為陽極、銀電極為陰

極；

【詳解】A.由分析可知，甲池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，總反應(yīng)為2cH3OH+3O2+4OH=2C0；+6H2。，A錯誤：

B.銀電極為陰極，銅離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅單質(zhì)，B錯誤；

C.乙池陽極水放電發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，則乙池減少的為銅和氧元素，故反應(yīng)一段時間后要使乙池恢

復(fù)原狀，可加入一定量CuO固體，C正確；

D.沒有標(biāo)況，不能計算反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量，不能計算乙池析出物質(zhì)質(zhì)量，D錯誤；

故選C。

例3.廢舊鉛蓄電池會導(dǎo)致鉛污染，回收鉛的流程如圖所示。

通入SC>2

己知：鉛目的主要成分是PbO2和PbS04。下列說法錯誤的是

A.SO2的作用是將PbO2還原成PbSO4

B.加入（NHG2CO3后發(fā)生的反應(yīng)為：PbSO4（s）+CO；?（aq）脩”PbCO3（s）+SO?（aq）

C.步驟X可以是蒸干灼燒

D.若步驟X為電解，則整個流程中，HNCh可循環(huán)使用

【答案】C

【分析】鉛音向漿液中加入二氯化硫和（NH」）2cOa.PbQ，具有氧化件.將二氧化硫氧化,牛成硫酸鉛,再

加入碳酸核發(fā)生反應(yīng)，生成PbCCh和（NHQ2SO4；向PbCO3中加入HN03生成Pb（NO3）2和二氧化碳?xì)怏w,

Pb，：NO3）2處理得到鉛單質(zhì)。

【詳解】A.二氧化硫具有還原性，根據(jù)分析可知，SO?的作用是將PbCh還原成PbSCh,A正確；

B.根據(jù)分析可知，加入（NHSC03后，PbSCh轉(zhuǎn)化為PbCCh，發(fā)生的反應(yīng)為PbSO4（s）+CO；（aq）脩為

-

PbCO3(s)+SO；(aq),B正確;

c.Pb（NO3）2溶液水解生成氫氧化鉛和揮發(fā)性酸，蒸干灼燒得到鉛氧化物，C錯誤；

D.若步驟X為電解，則整個流程中陽極生成硝酸、陰極生成鉛單質(zhì)，HNCh可循環(huán)使用，D正確;

故選C。

例4.氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進的設(shè)計可大幅度降低能耗。下列說法錯誤的是

-------電源-------

電極A離子交換膜

lrci2出0

卜C「Na（含少最

IJNaOH）

A.用該裝置制得的產(chǎn)品和傳統(tǒng)氯堿工業(yè)的產(chǎn)品完全一樣

B.電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)

C.當(dāng)生成Imol氯氣時，電極B消耗11.2L（標(biāo)況下）氧氣

D.電極B處加NaOH是為了增強導(dǎo)電性

【答案】A

【分析】電極A是氯離子變?yōu)槁葰?，化合價升高失去電子，是電解池陽極；電極B氧氣得到電子發(fā)生還原

反應(yīng)，為陰極

【詳解】A.電極A為陽極，氯離子放電生成氯氣，電極B氧氣發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子

O2+2H2O+4c=4OH,鈉離子遷移過來生成氫氧化鈉；而傳統(tǒng)氯堿工業(yè)的產(chǎn)品為氫氧化鈉、氯氣、氫氣,

A錯誤；

B.由分析可知，電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確;

C.2Cl--2e=Cl2T,當(dāng)生成Imcl氯氣時轉(zhuǎn)移2moi電子，則電極B消耗0.5mol氧氣，體積為11.2L（標(biāo)況

下）,C正確;

D.電極B處加NaOH是為了增強導(dǎo)電性，提高電解效率，D正確；

故選Ao

例5.中國科大高敏銳研究組以CO,為原料,在Cu?P?O7基催化劑卜制備C?HJ,陰極電極反應(yīng)式：

2CO2+12HCO；+12e=C2H4+4H20+12C0；-,雙極膜是由一張陽膜和一張陰腴制成的復(fù)合膜。在直流電場

的作用下，復(fù)合膜間的H20為離子源，解離成H+和0H-可分別通過陽膜和陰膜。下列有關(guān)說法錯誤的是

B.左側(cè)電極是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)

C.總反應(yīng)離子方程式為：2CO,+12HCO；+12OH=C2H4+1OH;O+12CO；'+3O2

D.若標(biāo)準(zhǔn)狀況下，消耗22.4LCO2,理論上M處釋放物質(zhì)的質(zhì)量3g

【答案】D

【分析】結(jié)合電源和信息可知左側(cè)為陽極，電極反應(yīng)為：4OH--4e-=O2T+2H；!O,復(fù)合膜間的H2O解離出

的OH通過陰膜向陽極區(qū)補充，所以a膜為陰膜。則b膜為陽膜。

【詳解】A.據(jù)分析可知，a膜為陰膜，故A正確：

B.據(jù)分析可知左側(cè)電極是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故B正確：

C.將題Fl中的陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)加和處理得總反應(yīng)離子方程式為:

2CO2+12HCO；+12OH=C2H4+1GH2O+12CO^~+3O2,故C正確；

D.據(jù)2coL12HCO；+12OH=(3凡+10也0+12c。；+3。2可知當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，消耗22.4LCO2即Imol時,

理論上M處釋放ISmolO2,質(zhì)量為48g,故D錯誤；

故選D.

例6.含有硝酸鹽和亞硝酸鹽的酸性廢水可導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，引發(fā)環(huán)境污染。如圖是利用電化學(xué)原理處

理NO；的原理，下列有關(guān)敘述錯誤的是

質(zhì)子交換膜

A.直流電源為鉛蓄電池時，PbO2極連接X電極

B.丫電極上發(fā)生還原反應(yīng)

C.陽極電極反應(yīng)方程式為2Hq-4e-=O2T+4H+

D.當(dāng)產(chǎn)生28g2時，一定有6moi川穿過質(zhì)子交換膜

【答案】D

【詳解】A.NO；在丫電極得到電子轉(zhuǎn)化為氮氣，即丫為陰極，X為陽極，鉛蓄電池PbO2極為正極，故

A正確；

B.丫為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確；

C.陽極區(qū)電解質(zhì)為硫酸溶液，故電極反應(yīng)式為2H2。-4e-=02^+414+,故C正確；

D.由于不能確定參與電極反應(yīng)的NO；中氮元素的具體化合價，所以轉(zhuǎn)移電子數(shù)無法確定，引遷移數(shù)量無

法確定，故D錯誤；

故選D。

例7.海水中有豐富的鋰資源，我國科學(xué)家研發(fā)出利用太陽能從海水中提取金屬鋰的技術(shù)，提取原理如圖

所示，下列說法錯誤的是

電極a

有機電解質(zhì)

固體陶瓷膜

太陽能：/—海水

電池板電極b

A.該裝置將光能間接轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能

B.a極為陰極，電極上發(fā)生還原反應(yīng)

C.電解過程中可監(jiān)測到b極附近溶液pH減小

D.固體陶瓷膜允許Li+、H2O等較小微粒通過

【答案】D

【分析】本裝置利用太陽能從海水中提取金屬鋰，由于鋰能與水發(fā)生反應(yīng)，所以Li應(yīng)在電極a生成，從而

得出電極a為陰極，電極b為陽極。

【詳解】A.該裝置是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，然后電解海水制取理，則將光能間接轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，A正確；

B.由分析可知，a極為陰極，電極上Li+得電子生成Li,發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；

C.電解過程中，b極。-失電子生成Ch,C12溶于水后有一部分與水反應(yīng)生成HQ和HC1O,所以電極附

近溶液pH減小，C正確；

D.海水中的Li+通過固體陶瓷膜進入電極a,得電子生成Li,若H2O也進入電極a附近，則生成的Li與

比0發(fā)生反應(yīng)，所以固體陶瓷膜允許Li+通過，但不允許HzO等較小微粒通過，D錯誤；

故選D。

例8.用含Ce"的溶液吸收工業(yè)尾氣中的SO2和NO,獲得NazS?。,和NH,NO,產(chǎn)品的工藝流程如下:

I裝理IVNFLNO,

下列說法錯誤的是

A.裝置I加入NaOH溶液是為了吸收SO?

B.裝置II中反應(yīng)后溶液pH減小

C.裝置n【中陰極反應(yīng)式為2HSO；+2e-+2H>=S2Of+2H2O

D.裝置IV中反應(yīng)的條件是高溫、高壓、催化劑

【答案】D

【分析】尾氣通過氫氧化鈉溶液：二氧化硫轉(zhuǎn)化為亞硫酸氫鹽，一氧化氮再通過CC(S()4)2溶液吸收轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

亞硝酸根離子、梢酸根離子、Ce2離子，通過裝置III得到Ce3+、S2O；，亞硝酸根離子、硝酸根離子進入

裝置N和氨氣、氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硝酸鉉；

【詳解】A.二氧化硫能和氫氯化鈉反應(yīng)，故裝置I加入NaOH溶液是為了吸收SO2,A正確；

B.一氧化氮再通過Ce(SO4)2溶液吸收轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛岣x子、硝酸根禽子、Ce3+離子，反應(yīng)為

4+u

4Ce+2NO+3H2O=4Ce+N02+NO3+6H*,反應(yīng)后溶液中生成氫離子，溶液pH減小，B正確；

C.“裝置HI”為電解槽，陰極發(fā)亞硫酸氫根離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成S?。；-,反應(yīng)為

+

2HSO-+2e-+2H=S20j"+2H2O,C正確;

D.氨水具有揮發(fā)性，故反應(yīng)不能為高溫，高溫不利于氨氣進入溶液反應(yīng)，D錯誤；

故選D。

例9.羥基自由基1OH)是自然界中氧化性僅次于氟的氧化劑。我國科學(xué)家設(shè)計了一種能將苯酚氧化為CO?

和H，O的原電池-電解池.絹合裝置,實現(xiàn)了發(fā)電、環(huán)保兩位一體.下列說法錯誤的是

陰

陽

離

離

子

子復(fù)合導(dǎo)

膜

膜/電凝膠顆粒

僦

Na

Na,SO4高濃度含

溶液茶酚廢水

A.a極1molCmO：參與反應(yīng)，理論上NaQ溶液中減少的離子為12NA

B.電池工作時，b極附近pH減小

C.右側(cè)裝置中，c、d兩極產(chǎn)生氣體的體積比(相同條件下)為7：3

D.d極區(qū)苯酚被氧化的化學(xué)方程式為C6HQH+28OH=6CO?T+17Hq

【答案】A

【分析】由圖示結(jié)合題意分析可知左側(cè)為原電池裝置，右側(cè)為電解池裝置，且a極反應(yīng)為

Cr2O；+6e+7H2O=2Cr(OH\+8OH,b極反應(yīng)為C6HsOH-28e+lIHQ=6CO2T+28FT,據(jù)此回答。

【詳解】A.a極Cr］。；-得電子生成Cr(OH)3,所以a是正極、b是負(fù)極；又a極反應(yīng)

Cr2O；-+6e-+7H2O=2Cr(OH)5+8OH-,則a極ImolCjO；參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移6moi電子，0"通過陰離子交換

膜進入NaCl溶液中；b是負(fù)極，轉(zhuǎn)移6moi電子時有6moiH+通過陽離子交換膜進入NaCl溶液中，H0\

H，反應(yīng)生成水，埋論上NaCl溶液中離子數(shù)不變，A錯誤；

B.電池_L作時，b極反應(yīng)為C6H504286+11凡0=6(302個+28斤，b極附近pH減小，B正確；

C.右側(cè)為電解裝置，c是陰極，c極反應(yīng)式為2H++2?-=%，，d為陽極，d極反應(yīng)式為Hq-e-=?OH+H+,

CftH5OH+28OH=6CO2T+17H2O,轉(zhuǎn)移28moi電子，c極生成14mol氫氣，d極生成6moi二氧化碳?xì)怏w，

所以兩極產(chǎn)生氣體的體積比(相同條件下)為7：3,C正確；

D.d極區(qū)苯酚被CH氧化為二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為C6HqH+28OH=6CO2T+17H?0,D正確；

故選Aa

二、多選題

例10.雙極膜(BP)可以在電場作用下，使水分子快速解離為0H-和H+,并透過陰、陽離子膜進入溶液。

川此工藝捕獲煙道氣中的CO?過程如圖所示，已知鹽室中生成CaCCh實現(xiàn)捕獲，下列說法正確的是

PACBP

NaNO,溶液CO2煙道氣含Ca??模擬海水鹽酸NaNO、溶液

BP一雙極膜A、C一離子交換膜

A.捕獲裝置中，陰極反應(yīng)為2H++2e-=H,

B.溶液中的X為H+

C.交換膜A為陰離子交換膜

D.捕獲1.12LCO2轉(zhuǎn)化為沉淀,則轉(zhuǎn)移電子2moi

【答案】AC

【分析】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+向左移動進入陰極室得電子生成

H2,OH-進入堿室與C02反應(yīng)生成CO；,CO；透過離子交換膜A進入鹽室生成CaCO3：右側(cè)電極為陽極,

右測雙極膜上0H?進入陽極室，H+進入酸室，C1-透過離子交換膜C進入酸室形成鹽酸，以此分析解答。

【詳解】A.陰極發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中H+放電，為2H++2￡=也個，A正確；

B.堿室是CCh轉(zhuǎn)化為CO：,應(yīng)由雙極膜產(chǎn)生OFT不斷補充，保持堿的濃度，X應(yīng)為OH-B錯誤；

C.鹽室生成CaC03,就需要CO：穿過交換膜A,所以交換膜A為陰離子交換膜，C正確；

D.捕獲L12LCO2,未指明是否標(biāo)準(zhǔn)狀況，無法計算轉(zhuǎn)移電子數(shù)，D錯誤;

故容案為：ACo

(&能力自測*

1.CO、CO2、CH30H等一碳物質(zhì)是重要的基礎(chǔ)化工原料。回答下列問題：

(1)CH30H⑴氣化時吸收的熱量為27kJ?mor\CHQH(g)的燃燒熱為677kJ.mo「，寫出CH30H⑴完全燃燒

的熱化學(xué)方程式：O

⑵甲酹水蒸氣重整的熱化學(xué)方程式為CHQH(g)+Hq(g)■FO/g)+3H/g2H=+49.5kJ.morL已知

不司溫度卜.相關(guān)反應(yīng)的長。(用平衡分壓代替平衡濃度計算得到的平衡常數(shù))如下表所示。

相關(guān)反應(yīng)398K498K598K698K

CH30H(g).C0(g)+2H式g)g=+90.6kJmoL5.0185.89939.51.8x105

1

CO(g)+H;O(g)=9(g)+H2(g)AH2=-41.lkJ.mor157.5137.528.149.339

根據(jù)表計算398K時，CH,OH(g)+H2O(g).催化刊式g)+3H?(g)的勺=。利用該反應(yīng)產(chǎn)生的

也可設(shè)計以H2為燃料、熔融Li2c03與K2c03混合物為電解質(zhì)的高溫型燃料電池，寫出該電池負(fù)極的電極

反應(yīng)式：0

COOCH

(3)利用CO、CH30H等原料可合成草酸二甲酯(I'),其加氫可轉(zhuǎn)化為乙二醇(HOCH2cH20H),制

COOCH3

COOCII3

備草酸二甲酯的總反應(yīng)為4co+4CH3OH+O2-T''I"+2H2O

COOC%

，其反應(yīng)機理的一部分如圖所示c

X

/COOCH3

X

OCH3

f,/NO

卜Pd'OC%

,NO

xCOOCIL

NO

+Pd1

COOCH3

/COOCH3

VOOCH^

COOCIL

I3

COOCH

①由機理圖可推知，化合物X的結(jié)構(gòu)簡式為

②若CO中混有少量H2.H)在Pd表面易形成Pd—H中間體，結(jié)合機理圖,推測因H?導(dǎo)致牛成的有機副

產(chǎn)物是(任寫一種)。

(4)草酸二甲酯催化加氫制乙二醉的反應(yīng)體系中，發(fā)生的主要反應(yīng)如卜.:

反應(yīng)I：(COOCH,)2(g)+2H2(g).-CH3OOCCH2OH(g)+CH3OH(g)A^1<0；

反應(yīng)U：(COOCHJ2(g)+4H2(g).HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g)AH2<0；

一定壓強下，將(COOCH3)2、H2按一定比例、流速通過裝有催化劑的反應(yīng)管，測得(COOCH3)1的轉(zhuǎn)化率及

〃生房(CH=OOCH,OH)或〃生或(HOCH,CH,OH)八、°

CH3OOCCH2OH.HOCH2cH20H的選擇性｛-------〃-[(looC)]~~：：-x100%｝與溫度

的關(guān)系如圖所示。

①表示HOCH2cH20H的選擇性隨溫度變化的曲線是:理由為。

②194℃時，其他條件一定，若加快氣體的流速，則(COOCH3”的轉(zhuǎn)化率降低，其原因是

80

98

%

/9660

溯

F50

群94

40

92

20

190192192196198

溫度/℃

【答案】(1)CH3OH(1)+yO2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-650KJ/mol

(2)787.5H2-2e=2H*

(3)ONPdNOHCHO

(4)曲線C曲線A上CH3OOCCH20H選擇性為50%時，曲線C的對應(yīng)點數(shù)值為50%,則曲線C

表示HOCH2cH20H的選擇性隨溫度變化194。(3時，其他條件一定時加快氣體的流速，(COOCFB)?

反應(yīng)不充分，(COOCH3)2的轉(zhuǎn)化率降低。

【詳解】(I)反應(yīng)①為CH30H(g)+：O2(g)理CO2(g)+2H2O(l)AH=—677KJ/mol,反應(yīng)②為

3

CH30H(l)=CH30H(g)△H=+27KJ/mol,由①+②可得CH3OH(1)+-02(g)CO2(g)+2H2O(l)

△H=—650KJ/mol；

(2)在398K時，反應(yīng)①CH30H(g)F^CO(g)+2H2(g)AHi=+90.6kJ/mol的Kpl=5,反應(yīng)②CO(g)+H?O(g).二

CO2(g)+H2(g)AH2=-41.1kJ/mol的Kp2=157.5,由①+②可得反應(yīng)③CH30H(g)+H20(g)*5cOz(g)+3H2(g)

AHi=+49.5kJ/mol,其Kp二KpBKpQx157.5=787.5；以H2為燃料、熔融Li2cO3與K2cO3混合物為電解質(zhì)的

高溫型燃料電池，則該電池的負(fù)極為H2,該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為H2-2e=2H+；

(3)由機理圖可推知,化合物X的結(jié)構(gòu)簡式為ONPdNO；由機理圖中可知，Pd和CO反應(yīng)可得Pd—CO—Pd,

H2在Pd表面易形成Pd—H中間體，則CO奪得2個H,可形成HCHO；

(4)由圖可知，反應(yīng)I和反應(yīng)II中的CH3OOCCH20H和HOCH2cH20H都是生成物，而且這兩個反應(yīng)都

是放熱反應(yīng)，CH3OOCCH20H和HOCH2cH20H的選擇性的表達(dá)式相似，那么曲線AI.CH3OOCCH2OH

選擇性為50%時，曲線C的對應(yīng)點數(shù)值為50%,則曲線C表示HOCH2cH20H的選擇性隨溫度變化；兩

反應(yīng)正向均為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，(COOCH3)2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，194。(2時，其他條件

一定時加快氣體的流速，(COOCM)2反應(yīng)不充分，(COOCH3)2的轉(zhuǎn)化率降低。

2.電催化還原C0?是當(dāng)今資源化利用二氧化碳的重點課題，常用的陰極材料有有機多孔電極材料、銅基

復(fù)合電極材料等。

⑴?種有機多孔電極材料(銅粉沉積在?種有機物的骨架.上)電催化還原CO2的裝置示意圖如圖-1所示?？?/p>

制其他條件相同，將一定量的CO?通入該電催化裝置中，陰極所得產(chǎn)物及其物質(zhì)的量與電壓的關(guān)系如圖-2

所示。

0.7."

0.S

0.

0O.

L

HCOOH

CHOUJ

C:H<OH

①電解前需向電解質(zhì)溶液中持續(xù)通入過量CO?的原因是。

②控制電壓為0.8V,電解時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為molo

③科研小組利用"CO?代替原有的CO］進行研究，其目的是0

⑵一種銅基復(fù)合電極材料Au/C%O的制備方法：將一定量C%。分散至水與乙醇的混合溶液中，向溶液中

逐滴滴加HAuCL（一種強酸）溶液，攪拌一段時間后離心分離，得Au/Cu2。，溶液呈藍(lán)色。寫出C%O還原

HAuCL的離子方程式：o

（3）金屬Cu/La復(fù)合電極材料電催化還原CO2制備甲醛和乙醇的可能機理如圖-3所示。研究表明，在不同

電極材料上形成中間體的部分反應(yīng)活化能如圖-4所示。

-

H

D-

舞

<￡,

①X為o在答題卡上相應(yīng)位置補充完整虛線框內(nèi)丫的結(jié)構(gòu)。

②與單純的Cu電極相比，利用Cu/La復(fù)合電極材料電催化還原co?的優(yōu)點是。

【答案】（1）使陰極表面盡可能被C0?附著，減少析氫反應(yīng)的發(fā)生（減少氫離子在陰極上放電的幾率）,

提高含碳化合物的產(chǎn)率2.8為確定陰極上生成的含碳化合物源自CO?而非有機多孔電極材料

（2版一定量C4。分散至水與乙醇的混合溶液中，向溶液中逐滴滴加HAuCL（一種強酸）溶液，攪拌一段時

間后離心分離，溶液呈藍(lán)色，說明生成銅離子。故C%。還原HAuCl,的離子方程式：

3Cu,O+6H++2AuCl；=2Au+6Cu2++3H,O+8CP。

()

(3)H++e-