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文檔簡介
專題九電解池核心考點1、電解池的原理1.電解:電解是使電流通過電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在兩個電極上引起氧化還原反應的過程。①電解時所用的電流必須是直流電,而不是交流電。②熔融態(tài)電解質(zhì)可被電解,電解質(zhì)溶液也可被電解。③電解的過程實質(zhì)是一個氧化還原反應發(fā)生的過程,這一過程在通常情況下是不能進行的。2.電解池3.電解池的工作原理電子由電源的負極出發(fā),流向電解池的陰極,陽離子在陰極上獲得電子發(fā)生還原反應;與此同時,陰離子在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應,失去的電子再從電池的陽極流向電源的正極,從而形成閉合回路。如圖所示(陽極為惰性電極)4.正確判斷電極產(chǎn)物(1)陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極,如果是活性電極作陽極,則電極材料失電子,電極溶解(注意:鐵作陽極溶解生成Fe2+,而不是Fe3+);如果是惰性電極,則需看溶液中陰離子的失電子能力,陰離子放電順序為S2->I->Br->Cl->OH-(水)。(2)陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子的放電順序進行判斷:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)。(3)電解池的電極名稱:陰極——與電源負極相連的電極,發(fā)生還原反應;陽極——與電源正極相連的電極,發(fā)生氧化反應。(4)電解池的構(gòu)成條件:具有與直流電源相連接的兩個電極(陰極、陽極),插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中,形成閉合回路。(二)提取“信息”書寫電極反應式2.按要求書寫電極反應式(1)以鋁材為陽極,在H2SO4溶液中電解,鋁材表面形成氧化膜,陽極反應式為2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+。(2)用Al單質(zhì)作陽極,石墨作陰極,NaHCO3溶液作電解液進行電解,生成難溶物R,R受熱分解生成化合物Q,寫出陽極生成R的電極反應式:Al+3HCOeq\o\al(-,3)-3e-=Al(OH)3↓+3CO2↑。(3)離子液體是一種室溫熔融鹽,為非水體系。由有機陽離子、Al2Cleq\o\al(-,7)和AlCleq\o\al(-,4)組成的離子液體作電解液時,可在鋼制品上電鍍鋁。已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應,則電極反應式為陽極:Al-3e-+7AlCleq\o\al(-,4)=4Al2Cleq\o\al(-,7)。陰極:4Al2Cleq\o\al(-,7)+3e-=Al+7AlCleq\o\al(-,4)。(4)用惰性電極電解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4,則電極反應式為陽極:2MnOeq\o\al(2-,4)-2e-=2MnOeq\o\al(-,4)。陰極:2H++2e-=H2↑。(5)將一定濃度的磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、氯化鋰混合液作為電解液,以鐵棒作陽極,石墨為陰極,電解析出LiFePO4沉淀,則陽極反應式為Fe+H2POeq\o\al(-,4)+Li+-2e-=LiFePO4↓+2H+。(三)根據(jù)“交換膜”利用“信息”書寫電極反應式3.按要求書寫電極反應式:(1)電解裝置如圖,電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液,中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電,發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍色,一段時間后,藍色逐漸變淺。已知:3I2+6OH-=IOeq\o\al(-,3)+5I-+3H2O陽極:2I--2e-=I2。陰極:2H2O+2e-=H2↑+2OH-。(2)可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2,當吸收液失去吸收能力時,可通過電解法使吸收液再生而循環(huán)利用(電極均為石墨電極),并生成化工原料硫酸。其工作示意圖如下:陽極:HSOeq\o\al(-,3)-2e-+H2O=3H++SOeq\o\al(2-,4)。陰極:2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-)。1.【2022年海南卷】一種采用和為原料制備的裝置示意圖如下。下列有關(guān)說法正確的是A.在b電極上,被還原B.金屬Ag可作為a電極的材料C.改變工作電源電壓,反應速率不變D.電解過程中,固體氧化物電解質(zhì)中不斷減少2.【2022年6月浙江卷】通過電解廢舊鋰電池中的可獲得難溶性的和,電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒,但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下列說法不正確的是A.電極A為陰極,發(fā)生還原反應B.電極B的電極發(fā)應:C.電解一段時間后溶液中濃度保持不變D.電解結(jié)束,可通過調(diào)節(jié)除去,再加入溶液以獲得1.觀察如圖裝置,下列說法正確的是A.a(chǎn)、b接電流表,該裝置為原電池B.a(chǎn)、b接直流電源,該裝置為電解池C.a(chǎn)、b接直流電源,鐵可能不易被腐蝕D.a(chǎn)、b接電流表或接直流電源,鐵都可能是負極2.(2022秋·湖南株洲·高三??茧A段練習)CO2資源化利用是實現(xiàn)碳中和的一種有效途徑。下圖是CO2在電催化下產(chǎn)生合成氣(CO和H2)的一種方法。下列說法不正確的是A.a(chǎn)電極連接電源的負極 B.從a極區(qū)向b極區(qū)移動C.b極區(qū)中c(CH3COO-)逐漸增大 D.a(chǎn)極區(qū)中c()逐漸增大3.如圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說法不正確的是A.該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學能的過程B.銅電極的電極反應式為CO2+8H++8e-=CH4+2H2OC.一段時間后,①池中n(KHCO3)不變D.一段時間后,②池中溶液的pH不一定升高核心考點2、電解原理的應用1.氯堿工業(yè)的電解原理(電解食鹽水):(1)通電前,氯化鈉溶液中含有的離子:Na+、Cl-、H+、OH-。通電時,Na+、H+移向陰極,H+放電,Cl-、OH-移向陽極,Cl-放電。電極反應式為:陽極:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反應)陰極:2H++2e-=H2↑(還原反應),因H+放電,導致水的電離平衡H2OH++OH-向右移動,致使生成NaOH。(2)電解的總反應式:化學方程式:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH離子方程式:2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-2.電鍍:(1)電鍍:應用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。電鍍的特點是陽極本身參與電極反應,電鍍過程中相關(guān)離子的濃度、溶液pH等保持不變。(2電鍍池的構(gòu)成:一般都是用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液;把鍍層金屬浸入電鍍液中與直流電源的正極相連,作為陽極;待鍍金屬制品與直流電源的負極相連,作陰極。(3)電極反應式:待鍍鐵件表面鍍上一層紅色的銅,銅片不斷溶解。硫酸銅溶液濃度的變化是不變。陽極:Cu-2e-=Cu2+陰極:Cu2++2e-=Cu3.電解精煉銅:(1)粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質(zhì),常用電解的方法進行精煉。其電解池的構(gòu)成是用粗銅作陽極,用純銅作陰極,用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液。(2)裝置(3)原理:粗銅作陽極,精銅作陰極,電解液是含有Cu2+的可溶性鹽溶液。金屬活動性順序表銅之前金屬先反應以離子形式進入溶液,銅之后金屬不反應,形成“陽極泥”。(4)電極反應及產(chǎn)物分析4.電冶金:(1)金屬冶煉的本質(zhì):使礦石中的金屬離子獲得電子,從它們的化合物中還原出來。如Mn++ne-=M。(2)電解法用于冶煉較活潑的金屬如:K、Na、Mg、Al等,但不能電解其鹽溶液,應電解其熔融態(tài)。利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等總方程式陽極、陰極反應式冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na+Cl2↑陽極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:2Na++2e-=2Na冶煉鎂MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg+Cl2↑陽極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:Mg2++2e-=Mg冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))4Al+3O2↑陽極:6O2--12e-3O2↑陰極:4Al3++12e-=4Al5.電解的有關(guān)計算:有關(guān)電解的計算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價、元素的相對原子質(zhì)量、溶液的pH及物質(zhì)的量濃度等。不論哪種計算,均可概括為下列三種方法:(1)得失電子守恒法計算:用于串聯(lián)電路、通過陰陽兩極的電量相同等類型的計算,其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)總反應式計算:先寫出電極反應式,再寫出總反應式,最后根據(jù)總反應式列比例式計算。(3)關(guān)系式計算:借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁,建立計算所需的關(guān)系式?!練w納提升】以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律:1.電解類型及基本規(guī)律[3]2.pH變化類型溶液實例電極反應及總反應pH電解水型稀H2SO4、陽極:4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極:2H++2e-=H2↑總反應:2H2O2H2↑+O2↑減小NaOH溶液增大Na2SO4溶液不變電解電解質(zhì)CuCl2陽極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:Cu2++2e-=Cu總反應:CuCl2Cu+Cl2↑——HCl陽極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:2H++2e-=H2↑總反應:2HClH2↑+Cl2↑增大放氫生成堿型NaCl陽極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:2H++2e-=H2↑總反應:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH增大放氧生酸型如CuSO4陽極:4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極:Cu2++2e-=Cu總反應:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4減小注意:若陰極為H+放電,則陰極區(qū)c(OH-)增大;若陽極為OH-放電,則陽極區(qū)c(H+)增大;若陰極、陽極同時有H+、OH-放電,相當于電解水,電解質(zhì)溶液濃度增大。1.【2022年北京卷】利用下圖裝置進行鐵上電鍍銅的實驗探究。裝置示意圖序號電解質(zhì)溶液實驗現(xiàn)象①陰極表面有無色氣體,一段時間后陰極表面有紅色固體,氣體減少。經(jīng)檢驗電解液中有②陰極表面未觀察到氣體,一段時間后陰極表面有致密紅色固體。經(jīng)檢驗電解液中無元素下列說法不正確的是A.①中氣體減少,推測是由于溶液中減少,且覆蓋鐵電極,阻礙與鐵接觸B.①中檢測到,推測可能發(fā)生反應:C.隨陰極析出,推測②中溶液減少,平衡逆移D.②中生成,使得比①中溶液的小,緩慢析出,鍍層更致密2.【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行電解,實現(xiàn)的再生。該過程中A.陰極發(fā)生的反應為 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3.【2022年湖北卷】含磷有機物應用廣泛。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4.(2021·廣東真題)鈷()的合金材料廣泛應用于航空航天、機械制造等領(lǐng)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室溶液的均增大B.生成,Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少C.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:1.(2020·安徽淮北·統(tǒng)考二模)清華大學伍暉和斯坦福大學崔屹教授使用LLZTO陶瓷作為隔膜,以添加有的低濃度LiCl熔鹽作為電解質(zhì),在240℃條件下電解獲得高純度的金屬鋰,使鋰的生產(chǎn)成本有望降低80%。下列說法錯誤的是A.LLZTO陶瓷管能傳導B.熔鹽中添加可以降低工作溫度C.Al比石墨做陽極材料更環(huán)保D.每轉(zhuǎn)移3mol電子,電解質(zhì)增重7g2.(2021·全國·模擬預測)下圖所示電解裝置(電極均為惰性電極)可用于制取硫酸,該工藝已被某些工廠所采用。下列說法錯誤的是(
)A.陰極的電極反應式為2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑B.該工藝中NaHSO3轉(zhuǎn)化為硫酸的轉(zhuǎn)化率不會超過33.3%C.通過陰離子交換膜交換的離子主要是SO32-D.圖中右側(cè)電極應連接電源的正極3.(2022·上海浦東新·??寄M預測)FFC電解法可由金屬氧化物直接電解制備金屬單質(zhì),西北稀有金屬材料研究院利用此法成功電解制備鉭粉(Ta),其原理如圖所示。下列說法正確的是A.該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為電能B.a(chǎn)極為電源的正極C.Ta2O5極發(fā)生的電極反應為Ta2O5+10e—=2Ta+5O2—D.石墨電極上生成22.4LO2,則電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4×6.02×1023核心考點3、離子交換膜1.離子交換膜的功能與作用2.離子交換膜的類型(1)陽離子交換膜(只允許陽離子和水分子通過)①負極反應式:Zn-2e-=Zn2+;②正極反應式:Cu2++2e-=Cu;③Zn2+通過陽離子交換膜進入正極區(qū);④陽離子→透過陽離子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)。(2)質(zhì)子交換膜(只允許H+和水分子通過)在微生物作用下電解有機廢水(含CH3COOH),可獲得清潔能源H2①陰極反應式:2H++2e-=H2↑;②陽極反應式:CH3COOH-8e-+2H2O=2CO2↑+8H+;③陽極產(chǎn)生的H+通過質(zhì)子交換膜移向陰極;④H+→透過質(zhì)子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)。(3)陰離子交換膜(只允許陰離子和水分子通過)以Pt為電極電解淀粉-KI溶液,中間用陰離子交換膜隔開①陰極反應式:2H2O+2e-=H2↑+2OH-;②陽極反應式:2I--2e-=I2;③陰極產(chǎn)生的OH-移向陽極與陽極產(chǎn)物反應:3I2+6OH-=IOeq\o\al(-,3)+5I-+3H2O;④陰離子→透過陰離子交換膜→電解池陽極(或原電池的負極)。3.電滲析法將含AnBm的廢水再生為HnB和A(OH)m的原理:已知A為金屬活動順序表H之前的金屬,Bn-為含氧酸根離子。1.(2020·山東高考真題)采用惰性電極,以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如下圖所示。忽略溫度變化的影響,下列說法錯誤的是A.陽極反應為B.電解一段時間后,陽極室的pH未變C.電解過程中,H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D.電解一段時間后,a極生成的O2與b極反應的O2等量2.(2021·全國甲卷真題)乙醛酸是一種重要的化工中間體,可果用如下圖所示的電化學裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的解離為和,并在直流電場作用下分別問兩極遷移。下列說法正確的是A.在上述電化學合成過程中只起電解質(zhì)的作用B.陽極上的反應式為:+2H++2e-=+H2OC.制得乙醛酸,理論上外電路中遷移了電子D.雙極膜中間層中的在外電場作用下向鉛電極方向遷移3.(2020·浙江高考真題)在氯堿工業(yè)中,離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下,下列說法不正確的是()離子交換膜A.電極A為陽極,發(fā)生氧化反應生成氯氣B.離子交換膜為陽離子交換膜C.飽和NaCl從a處進,NaOH溶液從d處出D.OH-遷移的數(shù)量等于導線上通過電子的數(shù)量1.(2022·全國·高三專題練習)因鎳與鹽酸反應緩慢,工業(yè)上以鎳和鹽酸為原料,利用離子膜電解技術(shù)制取氯化鎳(),其原理如圖。電解過程露不斷往b極區(qū)補充鹽酸。下列說法正確的是A.a(chǎn)接外電源的負極B.離子交換膜為陽離子交換膜C.總反應為:D.電解過程可用溶液代替鹽酸2.(2021秋·湖南永州·高三統(tǒng)考階段練習)科研工作者利用如圖所示裝置除去廢水中的尿素[CO(NH2)2]。下列說法錯誤的是A.b為直流電源的負極B.工作時,廢水中NaCl的濃度保持不變C.工作時,H+由M極區(qū)通過質(zhì)子交換膜移向N極區(qū)D.若導線中通過6mol電子,理論上生成1molN23.(2020·河北張家口·一模)由于氯酸鈉(NaClO3)具有吸濕性,不易保存,因此工業(yè)上常采用電滲析法將氯酸鈉(NaClO3)轉(zhuǎn)化成氯酸鉀(KClO3),其工作原理如圖所示(a、b兩電極均為石墨電極,c、d、e依次為陽離子交換膜、陰離子交換膜、陽離子交換膜),下列法說不正確的是(
)A.a(chǎn)電極連接電源負極B.左池NaOH溶液出口濃度大于入口濃度C.該電解池的工作原理實質(zhì)是電解水D.制備1molKClO3,a、b兩極共產(chǎn)生16.8L氣體4.(2022春·湖南衡陽·高三衡陽市一中??计谥校腆w電解質(zhì)體系的研究是電化學研究的重要領(lǐng)域之一,用離子交換膜型Nafion膜作電解質(zhì),在一定條件下實現(xiàn)了常溫常壓下電化學合成氨,原理如圖所示。下列說法不正確的是A.電極M接電源的負極B.離子交換膜中濃度均保持不變C.型離子交換膜具有較高的傳導質(zhì)子的能力D.陰極的電極反應式:5.(2020秋·福建莆田·高三莆田第二十五中學??计谥校┕I(yè)上可利用如圖所示電解裝置吸收和轉(zhuǎn)化SO2(A、B均為惰性電極),下列說法正確的是(
)A.B極為電解池的陽極B.B極區(qū)吸收5molSO2,則A極區(qū)生成25molS2OC.B極區(qū)電解液為稀硫酸,電解一段時間后硫酸濃度增大D.A極的電極反應為2SO-2e-+4H+=S2O+2H2O6.電化學制備方法:已知反應2H2O2=2H2O+O2↑能自發(fā)進行,反向不能自發(fā)進行,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)化為化學能B.電極b連接電源負極C.該方法相較于早期制備方法具有原料廉價,對環(huán)境友好等優(yōu)點專題九電解池核心考點1、電解池的原理1.電解:電解是使電流通過電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在兩個電極上引起氧化還原反應的過程。①電解時所用的電流必須是直流電,而不是交流電。②熔融態(tài)電解質(zhì)可被電解,電解質(zhì)溶液也可被電解。③電解的過程實質(zhì)是一個氧化還原反應發(fā)生的過程,這一過程在通常情況下是不能進行的。2.電解池3.電解池的工作原理電子由電源的負極出發(fā),流向電解池的陰極,陽離子在陰極上獲得電子發(fā)生還原反應;與此同時,陰離子在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應,失去的電子再從電池的陽極流向電源的正極,從而形成閉合回路。如圖所示(陽極為惰性電極)4.正確判斷電極產(chǎn)物(1)陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極,如果是活性電極作陽極,則電極材料失電子,電極溶解(注意:鐵作陽極溶解生成Fe2+,而不是Fe3+);如果是惰性電極,則需看溶液中陰離子的失電子能力,陰離子放電順序為S2->I->Br->Cl->OH-(水)。(2)陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子的放電順序進行判斷:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)。(3)電解池的電極名稱:陰極——與電源負極相連的電極,發(fā)生還原反應;陽極——與電源正極相連的電極,發(fā)生氧化反應。(4)電解池的構(gòu)成條件:具有與直流電源相連接的兩個電極(陰極、陽極),插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中,形成閉合回路。(二)提取“信息”書寫電極反應式2.按要求書寫電極反應式(1)以鋁材為陽極,在H2SO4溶液中電解,鋁材表面形成氧化膜,陽極反應式為2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+。(2)用Al單質(zhì)作陽極,石墨作陰極,NaHCO3溶液作電解液進行電解,生成難溶物R,R受熱分解生成化合物Q,寫出陽極生成R的電極反應式:Al+3HCOeq\o\al(-,3)-3e-=Al(OH)3↓+3CO2↑。(3)離子液體是一種室溫熔融鹽,為非水體系。由有機陽離子、Al2Cleq\o\al(-,7)和AlCleq\o\al(-,4)組成的離子液體作電解液時,可在鋼制品上電鍍鋁。已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應,則電極反應式為陽極:Al-3e-+7AlCleq\o\al(-,4)=4Al2Cleq\o\al(-,7)。陰極:4Al2Cleq\o\al(-,7)+3e-=Al+7AlCleq\o\al(-,4)。(4)用惰性電極電解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4,則電極反應式為陽極:2MnOeq\o\al(2-,4)-2e-=2MnOeq\o\al(-,4)。陰極:2H++2e-=H2↑。(5)將一定濃度的磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、氯化鋰混合液作為電解液,以鐵棒作陽極,石墨為陰極,電解析出LiFePO4沉淀,則陽極反應式為Fe+H2POeq\o\al(-,4)+Li+-2e-=LiFePO4↓+2H+。(三)根據(jù)“交換膜”利用“信息”書寫電極反應式3.按要求書寫電極反應式:(1)電解裝置如圖,電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液,中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電,發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍色,一段時間后,藍色逐漸變淺。已知:3I2+6OH-=IOeq\o\al(-,3)+5I-+3H2O陽極:2I--2e-=I2。陰極:2H2O+2e-=H2↑+2OH-。(2)可用氨水作為吸收液吸收工業(yè)廢氣中的SO2,當吸收液失去吸收能力時,可通過電解法使吸收液再生而循環(huán)利用(電極均為石墨電極),并生成化工原料硫酸。其工作示意圖如下:陽極:HSOeq\o\al(-,3)-2e-+H2O=3H++SOeq\o\al(2-,4)。陰極:2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-)。1.【2022年海南卷】一種采用和為原料制備的裝置示意圖如下。下列有關(guān)說法正確的是A.在b電極上,被還原B.金屬Ag可作為a電極的材料C.改變工作電源電壓,反應速率不變D.電解過程中,固體氧化物電解質(zhì)中不斷減少【答案】A【解析】由裝置可知,b電極的N2轉(zhuǎn)化為NH3,N元素的化合價降低,得到電子發(fā)生還原反應,因此b為陰極,電極反應式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-,a為陽極,電極反應式為2O2-+4e-=O2,據(jù)此分析解答;A.由分析可得,b電極上N2轉(zhuǎn)化為NH3,N元素的化合價降低,得到電子發(fā)生還原反應,即N2被還原,A正確;B.a(chǎn)為陽極,若金屬Ag作a的電極材料,則金屬Ag優(yōu)先失去電子,B錯誤;C.改變工作電源的電壓,電流強度發(fā)生改變,反應速率也會改變,C錯誤;D.電解過程中,陰極電極反應式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-,陽極電極反應式為2O2-+4e-=O2,因此固體氧化物電解質(zhì)中O2-不會改變,D錯誤;2.【2022年6月浙江卷】通過電解廢舊鋰電池中的可獲得難溶性的和,電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒,但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下列說法不正確的是A.電極A為陰極,發(fā)生還原反應B.電極B的電極發(fā)應:C.電解一段時間后溶液中濃度保持不變D.電解結(jié)束,可通過調(diào)節(jié)除去,再加入溶液以獲得【答案】C【解析】A.由電解示意圖可知,電極B上Mn2+轉(zhuǎn)化為了MnO2,錳元素化合價升高,失電子,則電極B為陽極,電極A為陰極,得電子,發(fā)生還原反應,A正確;B.由電解示意圖可知,電極B上Mn2+失電子轉(zhuǎn)化為了MnO2,電極反應式為:2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+,B正確;C.電極A為陰極,LiMn2O4得電子,電極反應式為:2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O,依據(jù)得失電子守恒,電解池總反應為:2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,反應生成了Mn2+,Mn2+濃度增大,C錯誤;D.電解池總反應為:2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,電解結(jié)束后,可通過調(diào)節(jié)溶液pH將錳離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去,然后再加入碳酸鈉溶液,從而獲得碳酸鋰,D正確。1.觀察如圖裝置,下列說法正確的是A.a(chǎn)、b接電流表,該裝置為原電池B.a(chǎn)、b接直流電源,該裝置為電解池C.a(chǎn)、b接直流電源,鐵可能不易被腐蝕D.a(chǎn)、b接電流表或接直流電源,鐵都可能是負極【答案】C【詳解】A、如果液體c為乙醇等非電解質(zhì),則不符合構(gòu)成原電池的條件,故A錯誤;B、如果液體c為乙醇等非電解質(zhì),該電路為斷路,不能構(gòu)成電解池,故B錯誤;C、連接直流電源,如果讓鐵作陰極,按照電解原理,鐵不被腐蝕,故C正確;D、如果接電流表,構(gòu)成原電池,鐵作負極,如果接直流電源,構(gòu)成電解池,兩極的名稱為陰陽極,故D錯誤。2.(2022秋·湖南株洲·高三校考階段練習)CO2資源化利用是實現(xiàn)碳中和的一種有效途徑。下圖是CO2在電催化下產(chǎn)生合成氣(CO和H2)的一種方法。下列說法不正確的是A.a(chǎn)電極連接電源的負極 B.從a極區(qū)向b極區(qū)移動C.b極區(qū)中c(CH3COO-)逐漸增大 D.a(chǎn)極區(qū)中c()逐漸增大【答案】C【分析】從圖中可以看出,在a電極,CO2、H2O得電子生成CO、H2,所以a為陰極,b為陽極?!驹斀狻緼.由分析可知,a電極為陰極,則連接電源的負極,A正確;B.為陰離子,應從陰極向陽極移動,所以從a極區(qū)向b極區(qū)移動,B正確;C.b極為陽極,-2e-+2CH3COO-=+2CH3COOH,則溶液中c(CH3COO-)逐漸減小,C不正確;D.a(chǎn)極為陰極,CO2+2e-+2=CO+2+H2O,2+2e-=H2↑+2,所以c()逐漸增大,D正確;3.如圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說法不正確的是A.該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學能的過程B.銅電極的電極反應式為CO2+8H++8e-=CH4+2H2OC.一段時間后,①池中n(KHCO3)不變D.一段時間后,②池中溶液的pH不一定升高【答案】C【詳解】A.該裝置有外接電源,是一個電解池,電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置,A正確;B.CO2電催化還原為CH4的過程是一個還原反應過程,所以銅電解是電解池的陰極,銅電極的電極反應式為CO2+8H++8e﹣=CH4+2H2O,B正確;C.在電解池的陰極上發(fā)生二氧化碳得電子的還原反應,即CO2+8H++8e﹣=CH4+2H2O,一段時間后,氫離子減小,氫氧根濃度增大,氫氧根會和①池中的碳酸氫鉀反應,所以n(KHCO3)會減小,C錯誤;D.在電解池的陽極上,是陰離子氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應,所以酸性增強,pH一定下降,D正確;核心考點2、電解原理的應用1.氯堿工業(yè)的電解原理(電解食鹽水):(1)通電前,氯化鈉溶液中含有的離子:Na+、Cl-、H+、OH-。通電時,Na+、H+移向陰極,H+放電,Cl-、OH-移向陽極,Cl-放電。電極反應式為:陽極:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反應)陰極:2H++2e-=H2↑(還原反應),因H+放電,導致水的電離平衡H2OH++OH-向右移動,致使生成NaOH。(2)電解的總反應式:化學方程式:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH離子方程式:2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-2.電鍍:(1)電鍍:應用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。電鍍的特點是陽極本身參與電極反應,電鍍過程中相關(guān)離子的濃度、溶液pH等保持不變。(2電鍍池的構(gòu)成:一般都是用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液;把鍍層金屬浸入電鍍液中與直流電源的正極相連,作為陽極;待鍍金屬制品與直流電源的負極相連,作陰極。(3)電極反應式:待鍍鐵件表面鍍上一層紅色的銅,銅片不斷溶解。硫酸銅溶液濃度的變化是不變。陽極:Cu-2e-=Cu2+陰極:Cu2++2e-=Cu3.電解精煉銅:(1)粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質(zhì),常用電解的方法進行精煉。其電解池的構(gòu)成是用粗銅作陽極,用純銅作陰極,用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液。(2)裝置(3)原理:粗銅作陽極,精銅作陰極,電解液是含有Cu2+的可溶性鹽溶液。金屬活動性順序表銅之前金屬先反應以離子形式進入溶液,銅之后金屬不反應,形成“陽極泥”。(4)電極反應及產(chǎn)物分析4.電冶金:(1)金屬冶煉的本質(zhì):使礦石中的金屬離子獲得電子,從它們的化合物中還原出來。如Mn++ne-=M。(2)電解法用于冶煉較活潑的金屬如:K、Na、Mg、Al等,但不能電解其鹽溶液,應電解其熔融態(tài)。利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等總方程式陽極、陰極反應式冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na+Cl2↑陽極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:2Na++2e-=2Na冶煉鎂MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg+Cl2↑陽極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:Mg2++2e-=Mg冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))4Al+3O2↑陽極:6O2--12e-3O2↑陰極:4Al3++12e-=4Al5.電解的有關(guān)計算:有關(guān)電解的計算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價、元素的相對原子質(zhì)量、溶液的pH及物質(zhì)的量濃度等。不論哪種計算,均可概括為下列三種方法:(1)得失電子守恒法計算:用于串聯(lián)電路、通過陰陽兩極的電量相同等類型的計算,其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)總反應式計算:先寫出電極反應式,再寫出總反應式,最后根據(jù)總反應式列比例式計算。(3)關(guān)系式計算:借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁,建立計算所需的關(guān)系式?!練w納提升】以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律:1.電解類型及基本規(guī)律[3]2.pH變化類型溶液實例電極反應及總反應pH電解水型稀H2SO4、陽極:4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極:2H++2e-=H2↑總反應:2H2O2H2↑+O2↑減小NaOH溶液增大Na2SO4溶液不變電解電解質(zhì)CuCl2陽極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:Cu2++2e-=Cu總反應:CuCl2Cu+Cl2↑——HCl陽極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:2H++2e-=H2↑總反應:2HClH2↑+Cl2↑增大放氫生成堿型NaCl陽極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:2H++2e-=H2↑總反應:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH增大放氧生酸型如CuSO4陽極:4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極:Cu2++2e-=Cu總反應:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4減小注意:若陰極為H+放電,則陰極區(qū)c(OH-)增大;若陽極為OH-放電,則陽極區(qū)c(H+)增大;若陰極、陽極同時有H+、OH-放電,相當于電解水,電解質(zhì)溶液濃度增大。1.【2022年北京卷】利用下圖裝置進行鐵上電鍍銅的實驗探究。裝置示意圖序號電解質(zhì)溶液實驗現(xiàn)象①陰極表面有無色氣體,一段時間后陰極表面有紅色固體,氣體減少。經(jīng)檢驗電解液中有②陰極表面未觀察到氣體,一段時間后陰極表面有致密紅色固體。經(jīng)檢驗電解液中無元素下列說法不正確的是A.①中氣體減少,推測是由于溶液中減少,且覆蓋鐵電極,阻礙與鐵接觸B.①中檢測到,推測可能發(fā)生反應:C.隨陰極析出,推測②中溶液減少,平衡逆移D.②中生成,使得比①中溶液的小,緩慢析出,鍍層更致密【答案】C【解析】由實驗現(xiàn)象可知,實驗①時,鐵做電鍍池的陰極,鐵會先與溶液中的氫離子、銅離子反應生成亞鐵離子、氫氣和銅,一段時間后,銅離子在陰極失去電子發(fā)生還原反應生成銅;實驗②中銅離子與過量氨水反應生成四氨合銅離子,四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應生成銅,在鐵表面得到比實驗①更致密的鍍層。A.由分析可知,實驗①時,鐵會先與溶液中的氫離子、銅離子反應,當溶液中氫離子濃度減小,反應和放電生成的銅覆蓋鐵電極,阻礙氫離子與鐵接觸,導致產(chǎn)生的氣體減少,故A正確;B.由分析可知,實驗①時,鐵做電鍍池的陰極,鐵會先與溶液中的氫離子、銅離子反應生成亞鐵離子、氫氣和銅,可能發(fā)生的反應為,故B正確;C.由分析可知,四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應生成銅,隨陰極析出銅,四氨合銅離子濃度減小,平衡向正反應方向移動,故C錯誤;D.由分析可知,實驗②中銅離子與過量氨水反應生成四氨合銅離子,四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應生成銅,在鐵表面得到比實驗①更致密的鍍層,故D正確;故選C。2.【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行電解,實現(xiàn)的再生。該過程中A.陰極發(fā)生的反應為 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,陰極發(fā)生得電子的還原反應,該題中以熔融鹽為電解液,含和等的鋁合金廢料為陽極進行電解,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,分別生成Mg2+和Al3+,Cu和Si不參與反應,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.陰極應該發(fā)生得電子的還原反應,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,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。3.【2022年湖北卷】含磷有機物應用廣泛。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.P4→,化合價升高發(fā)生氧化反應,所以石墨電極為陽極,電極反應式為:,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,應該得到電子,B錯誤;C.鉑電極為陰極,應該向陽極移動,即移向石墨電極,C錯誤;D.由圖示可知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;4.(2021·廣東真題)鈷()的合金材料廣泛應用于航空航天、機械制造等領(lǐng)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室溶液的均增大B.生成,Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少C.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:【答案】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(shù)大于陰離子電荷數(shù),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(shù)大于陽離子電荷數(shù),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.由分析可知,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.由分析可知,陰極生成1mol鈷,陽極有1mol水放電,則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18g,故B錯誤;C.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.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;1.(2020·安徽淮北·統(tǒng)考二模)清華大學伍暉和斯坦福大學崔屹教授使用LLZTO陶瓷作為隔膜,以添加有的低濃度LiCl熔鹽作為電解質(zhì),在240℃條件下電解獲得高純度的金屬鋰,使鋰的生產(chǎn)成本有望降低80%。下列說法錯誤的是A.LLZTO陶瓷管能傳導B.熔鹽中添加可以降低工作溫度C.Al比石墨做陽極材料更環(huán)保D.每轉(zhuǎn)移3mol電子,電解質(zhì)增重7g【答案】D【分析】根據(jù)題干信息,以添加有的低濃度LiCl熔鹽作為電解質(zhì),則陽極Al失去電子發(fā)生氧化反應,電極反應式為Al-3e-=Al3+,Li+在陰極得到電子發(fā)生還原反應,電極反應方程式為Li++e-=Li,據(jù)此分析解答?!驹斀狻緼.由電解工作示意圖可知,Li+通過LLZTO陶瓷管在陰極得到電子,因此LLZTO陶瓷管能傳導Li+,A正確;B.混合物的熔點低于其組成成分,向熔鹽中添加AlCl3可以降低鹽的熔融溫度,B正確;C.若用石墨作陽極,則陽極上Cl-失去電子,電極反應為2Cl--2e-=Cl2,產(chǎn)生有毒氣體Cl2污染環(huán)境,而Al作電極時,Al優(yōu)先失去電子不會產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì),所以Al比石墨做陽極材料更環(huán)保,C正確;D.根據(jù)上述分析可知,Li+在陰極得到電子發(fā)生還原反應,電極反應式為Li++e-=Li,陽極發(fā)生Al-3e-=Al3+,因此每轉(zhuǎn)移3mol電子,生成3molLi,電解質(zhì)增重27g-21g=6g,D錯誤;2.(2021·全國·模擬預測)下圖所示電解裝置(電極均為惰性電極)可用于制取硫酸,該工藝已被某些工廠所采用。下列說法錯誤的是(
)A.陰極的電極反應式為2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑B.該工藝中NaHSO3轉(zhuǎn)化為硫酸的轉(zhuǎn)化率不會超過33.3%C.通過陰離子交換膜交換的離子主要是SO32-D.圖中右側(cè)電極應連接電源的正極【答案】B【詳解】A.根據(jù)陰極上發(fā)生還原反應可判斷放出氫氣的一極為陰極,該電極的產(chǎn)物為H2和Na2SO3,電極反應式為2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑,A正確;B.陰極上每得到4mole-生成4molSO32-,同時在陽極生成1molO2,根據(jù)反應2SO32-+O2=2SO42-可知1molO2只能與2molSO32-反應,所以該工藝中NaHSO3轉(zhuǎn)化為硫酸的轉(zhuǎn)化率可以大于33.3%,但不會超過50%,B錯誤;C.根據(jù)陰極的電極反應式2HSO3-+2e-=2SO32-+H2↑可知,陰離子交換膜交換的離子主要是,C正確;D.根據(jù)圖示可知:左側(cè)電極為陰極,右側(cè)電極為陽極,右側(cè)電極連接電源的正極,D正確;3.(2022·上海浦東新·校考模擬預測)FFC電解法可由金屬氧化物直接電解制備金屬單質(zhì),西北稀有金屬材料研究院利用此法成功電解制備鉭粉(Ta),其原理如圖所示。下列說法正確的是A.該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為電能B.a(chǎn)極為電源的正極C.Ta2O5極發(fā)生的電極反應為Ta2O5+10e—=2Ta+5O2—D.石墨電極上生成22.4LO2,則電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4×6.02×1023【答案】C【分析】電解池工作時O2-向陽極移動,則石墨電極為陽極,電源的b極為正極,電解池的陰極發(fā)生還原反應,據(jù)此分析解題?!驹斀狻緼.該裝置是電解池,是將電能轉(zhuǎn)化為化學能,故A錯誤;B.電解池工作時O2-向陽極移動,則石墨電極為陽極,電源的b極為正極,a極為電源的負極,故B錯誤;C.Ta2O5極為陰極,發(fā)生還原反應,其電極反應為Ta2O5+10e—=2Ta+5O2—,故C正確;D.石墨電極上生成的22.4LO2沒有指明是標準狀況,則其物質(zhì)的量不一定是1mol,轉(zhuǎn)移電子數(shù)也不一定是4×6.02×1023,故D錯誤;核心考點3、離子交換膜1.離子交換膜的功能與作用2.離子交換膜的類型(1)陽離子交換膜(只允許陽離子和水分子通過)①負極反應式:Zn-2e-=Zn2+;②正極反應式:Cu2++2e-=Cu;③Zn2+通過陽離子交換膜進入正極區(qū);④陽離子→透過陽離子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)。(2)質(zhì)子交換膜(只允許H+和水分子通過)在微生物作用下電解有機廢水(含CH3COOH),可獲得清潔能源H2①陰極反應式:2H++2e-=H2↑;②陽極反應式:CH3COOH-8e-+2H2O=2CO2↑+8H+;③陽極產(chǎn)生的H+通過質(zhì)子交換膜移向陰極;④H+→透過質(zhì)子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)。(3)陰離子交換膜(只允許陰離子和水分子通過)以Pt為電極電解淀粉-KI溶液,中間用陰離子交換膜隔開①陰極反應式:2H2O+2e-=H2↑+2OH-;②陽極反應式:2I--2e-=I2;③陰極產(chǎn)生的OH-移向陽極與陽極產(chǎn)物反應:3I2+6OH-=IOeq\o\al(-,3)+5I-+3H2O;④陰離子→透過陰離子交換膜→電解池陽極(或原電池的負極)。3.電滲析法將含AnBm的廢水再生為HnB和A(OH)m的原理:已知A為金屬活動順序表H之前的金屬,Bn-為含氧酸根離子。1.(2020·山東高考真題)采用惰性電極,以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如下圖所示。忽略溫度變化的影響,下列說法錯誤的是A.陽極反應為B.電解一段時間后,陽極室的pH未變C.電解過程中,H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D.電解一段時間后,a極生成的O2與b極反應的O2等量【答案】D【解析】a極析出氧氣,氧元素的化合價升高,做電解池的陽極,b極通入氧氣,生成過氧化氫,氧元素的化合價降低,被還原,做電解池的陰極。A.依據(jù)分析a極是陽極,屬于放氧生酸性型的電解,所以陽極的反應式是2H2O-4e-=4H++O2↑,正確;B.電解時陽極產(chǎn)生氫離子,氫離子是陽離子,通過質(zhì)子交換膜移向陰極,所以電解一段時間后,陽極室的pH值不變,正確;C.有B的分析可知,C正確;D.電解時,陽極的反應為:2H2O-4e-=4H++O2↑,陰極的反應為:O2+2e-+2H+=H2O2,總反應為:O2+2H2O=2H2O2,要消耗氧氣,即是a極生成的氧氣小于b極消耗的氧氣,錯誤;故選:D。2.(2021·全國甲卷真題)乙醛酸是一種重要的化工中間體,可果用如下圖所示的電化學裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的解離為和,并在直流電場作用下分別問兩極遷移。下列說法正確的是A.在上述電化學合成過程中只起電解質(zhì)的作用B.陽極上的反應式為:+2H++2e-=+H2OC.制得乙醛酸,理論上外電路中遷移了電子D.雙極膜中間層中的在外電場作用下向鉛電極方向遷移【答案】D【解析】該裝置通電時,乙二酸被還原為乙醛酸,因此鉛電極為電解池陰極,石墨電極為電解池陽極,陽極上Br-被氧化為Br2,Br2將乙二醛氧化為乙醛酸,雙極膜中間層的H+在直流電場作用下移向陰極,OH-移向陽極。A.KBr在上述電化學合成過程中除作電解質(zhì)外,同時還是電解過程中陽極的反應物,生成的Br2為乙二醛制備乙醛酸的中間產(chǎn)物,故A錯誤;B.陽極上為Br-失去電子生成Br2,Br2將乙二醛氧化為乙醛酸,故B錯誤;C.電解過程中陰陽極均生成乙醛酸,1mol乙二酸生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol,1mol乙二醛生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒可知每生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為1mol,因此制得2mol乙醛酸時,理論上外電路中遷移了2mol電子,故C錯誤;D.由上述分析可知,雙極膜中間層的H+在外電場作用下移向陰極,即H+移向鉛電極,故D正確;綜上所述,說法正確的是D項,故答案為D。3.(2020·浙江高考真題)在氯堿工業(yè)中,離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下,下列說法不正確的是()離子交換膜A.電極A為陽極,發(fā)生氧化反應生成氯氣B.離子交換膜為陽離子交換膜C.飽和NaCl從a處進,NaOH溶液從d處出D.OH-遷移的數(shù)量等于導線上通過電子的數(shù)量【答案】D【解析】氯堿工業(yè)中的總反應為2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應,氯堿工業(yè)中Cl2為氧化產(chǎn)物,所以電極A為陽極,電極B為陰極,據(jù)此作答。A.根據(jù)分析可知電極A為陽極,發(fā)生氧化反應生成氯氣,正確;B.陽極發(fā)生的方程式為:2Cl--2e-═Cl2↑,陰極:H2O+2e-═H2↑+2OH-;為了防止生成的氯氣與氫氧化鈉發(fā)生反應,氫氧化鈉要從d口流出,所以要防止OH-流向陽極即電極A,該離子交換膜為陽離子交換膜,正確;C.根據(jù)B選項的分析可知飽和NaCl從a處進,NaOH溶液從d處出,正確;D.因為有離子交換膜的存在,OH-不發(fā)生遷移,錯誤。1.(2022·全國·高三專題練習)因鎳與鹽酸反應緩慢,工業(yè)上以鎳和鹽酸為原料,利用離子膜電解技術(shù)制取氯化鎳(),其原理如圖。電解過程露不斷往b極區(qū)補充鹽酸。下列說法正確的是A.a(chǎn)接外電源的負極B.離子交換膜為陽離子交換膜C.總反應為:D.電解過程可用溶液代替鹽酸【答案】C【詳解】A.a(chǎn)是電解池的陽極,接外電源的正極,A錯誤;B.a(chǎn)電極失電子產(chǎn)生Ni2+,溶液中的氯離子在左池與Ni2+結(jié)合生成,所以氯離子要能由右池進入左池,則離子交換膜為陰離子交換膜,B錯誤;C.a(chǎn)電極失電子產(chǎn)生Ni2+,b為陰極,氫離子得電子生成氫氣,所以總反應為:,C正確;D.電解過程若用溶液代替鹽酸則右池水中氫離子放電,產(chǎn)生氫氧根,氫氧根進入左池,使Ni2+沉淀,降低產(chǎn)率,D錯誤;2.(2021秋·湖南永州·高三統(tǒng)考階段練習)科研工作者利用如圖所示裝置除去廢水中的尿素[CO(NH2)2]。下列說法錯誤的是A.b為直流電源的負極B.工作時,廢水中NaCl的濃度保持不變C.工作時,H+由M極區(qū)通過質(zhì)子交換膜移向N極區(qū)D.若導線中通過6mol電子,理論上生成1molN2【答案】B【詳解】A.由圖知,N極區(qū)生成H2,N極作陰極,故b為直流電源的負極,A項正確;B.工作時,陽極區(qū)的反應為6Cl--6e-=3Cl2↑、3Cl2+CO(NH2)2+H2O=6Cl-+6H++CO2+N2,因消耗水而使廢水中NaCl的濃度增大,B項錯誤;C.工作時,H+由M極區(qū)通過質(zhì)子交換膜移向N極區(qū),C項正確;D.由陽極區(qū)發(fā)生的反應知,若導線中通過6mol電子,理論上生成1molN2,D項正確;故答案選B。3.(2020·河北張家口·一模)由于氯酸鈉(NaClO3)具有吸濕性,不易保存,因此工業(yè)上常采用電滲析法將氯酸鈉(Na
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