2015-2024年十年高考化學(xué)真題分類匯編專題38 電解原理(解析版)

2013-2024年十年高考真題匯編PAGEPAGE1專題38電解原理考點(diǎn)十年考情(2015-2024)命題趨勢(shì)考點(diǎn)1電解原理2023?廣東卷、2022?北京卷、2022?廣東選擇性卷、2016·北京理綜、2015·福建卷、2015·四川卷、2015·浙江卷高考電解池應(yīng)用試題，是常見的高考類型之一，題目以科學(xué)研究中或者工業(yè)上的電解操作為背景，重點(diǎn)考查電解池的工作原理，如陰陽極的判斷、電極反應(yīng)式的書寫及溶液pH的變化等。電解原理的復(fù)習(xí)應(yīng)該針對(duì)以下幾點(diǎn)：一是理解電解池基本原理；二是重點(diǎn)復(fù)習(xí)：陰、陽極的判斷；電極反應(yīng)類型；電極反應(yīng)式的書寫?？键c(diǎn)2電解原理簡(jiǎn)單應(yīng)用2024·山東卷、2023?浙江省1月選考、2023?浙江省6月選考、2023?湖北省選擇性考試、2023?遼寧省選擇性考試、2021?湖北選擇性考試、2020?浙江1月卷、2017?海南卷考點(diǎn)1電解原理1．(2023?廣東卷，13)利用活性石墨電極電解飽和食鹽水，進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn)。閉合K1，一段時(shí)間后()A．U型管兩側(cè)均有氣泡冒出，分別是Cl2和O2 B．a(chǎn)處布條褪色，說明Cl2具有漂白性C．b處出現(xiàn)藍(lán)色，說明還原性：Cl-I-D．?dāng)嚅_K1，立刻閉合K2，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)【答案】D【解析】閉合K1，形成電解池，電解飽和食鹽水，左側(cè)為陽極，陽極氯離子失去電子生成氯氣，電極反應(yīng)為2Cl-—2e-=Cl2↑，右側(cè)為陰極，陰極電極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑，總反應(yīng)為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。A項(xiàng)，根據(jù)分析，U型管兩側(cè)均有氣泡冒出，分別是Cl2和H2，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，左側(cè)生成氯氣，氯氣遇到水生成HClO，具有漂白性，則a處布條褪色，說明HClO具有漂白性，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，b處出現(xiàn)藍(lán)色，發(fā)生Cl2+2KI=I2+2KCl，說明還原性：I-Cl-，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，斷開K1，立刻閉合K2，此時(shí)構(gòu)成氫氯燃料電池，形成電流，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)，D正確；故選D。2．(2022?北京卷，13)利用下圖裝置進(jìn)行鐵上電鍍銅的實(shí)驗(yàn)探究。裝置示意圖序號(hào)電解質(zhì)溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①0.1mol·L-1CuSO4+少量H2SO4陰極表面有無色氣體，一段時(shí)間后陰極表面有紅色固體，氣體減少。經(jīng)檢驗(yàn)電解液中有Fe2+②0.1mol·L-1CuSO4+過量氨水陰極表面未觀察到氣體，一段時(shí)間后陰極表面有致密紅色固體。經(jīng)檢驗(yàn)電解液中無Fe元素下列說法不正確的是()A．①中氣體減少，推測(cè)是由于溶液中c(H＋)減少，且Cu覆蓋鐵電極，阻礙與鐵接觸B．①中檢測(cè)到Fe2+，推測(cè)可能發(fā)生反應(yīng)：Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+Cu2+=Fe2++CuC．隨陰極析出，推測(cè)②中溶液c(Cu2＋)減少，Cu2＋+4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡逆移D．②中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使得c(Cu2＋)比①中溶液的小，緩慢析出，鍍層更致密【答案】C【解析】由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，實(shí)驗(yàn)①時(shí)，鐵做電鍍池的陰極，鐵會(huì)先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)生成亞鐵離子、氫氣和銅，一段時(shí)間后，銅離子在陰極失去電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅；實(shí)驗(yàn)②中銅離子與過量氨水反應(yīng)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(yīng)生成銅，在鐵表面得到比實(shí)驗(yàn)①更致密的鍍層。A項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)①時(shí)，鐵會(huì)先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)，當(dāng)溶液中氫離子濃度減小，反應(yīng)和放電生成的銅覆蓋鐵電極，阻礙氫離子與鐵接觸，導(dǎo)致產(chǎn)生的氣體減少，故A正確；B項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)①時(shí)，鐵做電鍍池的陰極，鐵會(huì)先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)生成亞鐵離子、氫氣和銅，可能發(fā)生的反應(yīng)為Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+Cu2+=Fe2++Cu，故B正確；C項(xiàng)，四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，隨陰極析出銅，四氨合銅離子濃度減小，Cu2＋+4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)②中銅離子與過量氨水反應(yīng)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(yīng)生成銅，在鐵表面得到比實(shí)驗(yàn)①更致密的鍍層，故D正確；故選C。3．(2022?廣東選擇性卷，10)以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過程中()A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為M-2e-=Mg2+ B．陰極上Al被氧化C．在電解槽底部產(chǎn)生含Cu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(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，該題中以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)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(yīng)，分別生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)Al3+得電子生成Al單質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)Al的再生。A項(xiàng)，陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實(shí)際上Mg在陽極失電子生成Mg2+，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，Al在陽極上被氧化生成Al3+，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；D項(xiàng)，因?yàn)殛枠O除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會(huì)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(cuò)誤；故選C。4．(2016·北京理綜，12)用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二裝置現(xiàn)象a、d處試紙變藍(lán)；b處變紅，局部褪色；c處無明顯變化兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生；……下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測(cè)不合理的是()A．a(chǎn)、d處：2H2O+2e-=H2↑+2OH-B．b處：2Cl--2e-=Cl2↑C．c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe-2e-=Fe2+D．根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理，實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅【答案】B【解析】A項(xiàng)，a、d處試紙變藍(lán)，說明溶液顯堿性，是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子剩余造成的，故正確；B項(xiàng)，b處變紅，局部褪色，說明是溶液中的氫氧根和氯離子同時(shí)放電，故錯(cuò)誤；C項(xiàng)，c處為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，故正確；D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)一中ac形成電解池，db形成電解池，所以實(shí)驗(yàn)二中也相當(dāng)于形成三個(gè)電解池(一個(gè)球兩面為不同的兩極)，m為電解池的陰極，另一球朝m的一面為陽極(n的背面)，故相當(dāng)于電鍍，即m上有銅析出，正確。5．(2015·福建卷，11)某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)，下列說法正確的是()A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能B．該裝置工作時(shí)H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C．每生成1molO2，有44gCO2被還原D．a(chǎn)電極的反應(yīng)為：3CO2+18H+-18e-=C3H8O+5H2O【答案】B【解析】該裝置有外接電源，結(jié)合題中圖示分析可知該裝置應(yīng)為電能和光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A錯(cuò)誤；根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，該裝置工作時(shí)，H+從正電荷較多的陽極b極區(qū)向負(fù)電荷較多的陰極a極區(qū)遷移，B正確。該反應(yīng)的總方程式是6CO2+8H2O=2C3H8O+9O2。根據(jù)反應(yīng)方程式可知，每生成1molO2，有23molCO2被還原，其質(zhì)量是883g，C錯(cuò)誤。根據(jù)題中圖示可知與電源負(fù)極連接的a電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極的反應(yīng)式為3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O，6．(2015·四川卷，4)用下圖所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時(shí)，控制溶液pH為9～10，陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是()A．用石墨作陽極，鐵作陰極B．陽極的電極反應(yīng)式：Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2OC．陰極的電極反應(yīng)式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-D．除去CN-的反應(yīng)：2CN-+5ClO-+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O【答案】D【解析】A選項(xiàng)石墨作陽極，為惰性電極，由溶液中的Cl-放電，電極反應(yīng)式：Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O，鐵作陰極，在堿性環(huán)境下發(fā)生2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A、B、C正確；D選項(xiàng)pH為9~10的堿性溶液不可能是H+參加反應(yīng)，離子反應(yīng)應(yīng)為2CN-+5ClO-+H2O=N2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-。7．(2015·浙江卷，11)在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O-CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如圖所示。下列說法不正確的是()A．X是電源的負(fù)極B．陰極的電極反應(yīng)式是H2O+2e-=H2+O2-CO2+2e-=CO+O2-C．總反應(yīng)可表示為H2O+CO2H2+CO+O2D．陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1【答案】D【解析】從圖示可看出，與X相連的電極發(fā)生H2O→H2、CO2→CO的轉(zhuǎn)化，均得電子，應(yīng)為電解池的陰極，則X為電源的負(fù)極，A正確；陰極H2O→H2、CO2→CO均得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式分別為H2O+2e-=H2+O2-、CO2+2e-=CO+O2-，B正確；從圖示可知，H2O→H2、CO2→CO轉(zhuǎn)化的同時(shí)有氧氣生成，所以總反應(yīng)可表示為H2O+CO2H2+CO+O2，C正確；從總反應(yīng)可知，陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1，D不正確?？键c(diǎn)2電解原理簡(jiǎn)單應(yīng)用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(jié)合的循環(huán)方式，可實(shí)現(xiàn)高效制H2和O2，裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．電極a連接電源負(fù)極B．加入Y的目的是補(bǔ)充NaBrC．電解總反應(yīng)式為Br-+3H2OBrO3-+3H2↑D．催化階段反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2【答案】B【解析】電極b上Br-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成BrO3-，電極b為陽極，電極反應(yīng)為Br--6e-+3H2O=BrO3-+6H+；則電極a為陰極，電極a的電極反應(yīng)為6H++6e-=3H2↑；電解總反應(yīng)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(shí)生成O2，實(shí)現(xiàn)高效制H2和O2，即Z為O2。A項(xiàng)，電極a為陰極，連接電源負(fù)極，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，根據(jù)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(bǔ)充H2O，維持NaBr溶液為一定濃度，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)分析電解總反應(yīng)式為Br-+3H2OBrO3-+3H2↑，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，催化階段，Br元素的化合價(jià)由+5價(jià)降至-1價(jià)，生成1molBr-得到6mol電子，O元素的化合價(jià)由-2價(jià)升至0價(jià)，生成1molO2失去4mol電子，根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(O2)∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D項(xiàng)正確；故選B。2．(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()A．石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極A的電極反應(yīng)：8H++TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2OC．該體系中，石墨優(yōu)先于Cl-參與反應(yīng)D．電解時(shí)，陽離子向石墨電極移動(dòng)【答案】C【解析】由圖可知，在外加電源下石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，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(chǎn)生電池材料(TiSi)，電極反應(yīng)為TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-。A項(xiàng)，在外加電源下石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電極A的電極反應(yīng)為TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)圖中信息可知，該體系中，石墨優(yōu)先于Cl-參與反應(yīng)，C正確；D項(xiàng)，電解池中石墨電極為陽極，陽離子向陰極電極A移動(dòng)，D錯(cuò)誤；故選C。3．(2023?浙江省6月選考，13)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，下列說法不正確的是()A．電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極B的電極反應(yīng)式為：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-C．應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D．改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗【答案】B【解析】A項(xiàng)，電極A是氯離子變?yōu)槁葰猓蟽r(jià)升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B項(xiàng)，電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，右室生成氫氧根，應(yīng)選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入到右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；D項(xiàng)，改進(jìn)設(shè)計(jì)中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。故選B。4．(2023?湖北省選擇性考試，10)我國(guó)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。5．(2023?遼寧省選擇性考試，7)某無隔膜流動(dòng)海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是()A．b端電勢(shì)高于a端電勢(shì) B．理論上轉(zhuǎn)移2mol生成4C．電解后海水pH下降 D．陽極發(fā)生：H【答案】D【解析】由圖可知，左側(cè)電極產(chǎn)生氧氣，則左側(cè)電極為陽極，電極a為正極，右側(cè)電極為陰極，b電極為負(fù)極，該裝置的總反應(yīng)產(chǎn)生氧氣和氫氣，相當(dāng)于電解水。A項(xiàng)，由分析可知，a為正極，b電極為負(fù)極，則a端電勢(shì)高于b端電勢(shì)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，右側(cè)電極上產(chǎn)生氫氣的電極方程式為：2H++2e-=H2↑，則理論上轉(zhuǎn)移2mol生成2，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由圖可知，該裝置的總反應(yīng)為電解海水的裝置，隨著電解的進(jìn)行，海水的濃度增大，但是其pH基本不變，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由圖可知，陽極上的電極反應(yīng)為：H，D正確；故選D。6．(2021?湖北選擇性考試，15)Na2Cr2O7的酸性水溶液隨著H濃度的增大會(huì)轉(zhuǎn)化為CrO3。電解法制備CrO3的原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．電解時(shí)只允許H通過離子交換膜B．生成O2和H2的質(zhì)量比為8：1C．電解一段時(shí)間后陰極區(qū)溶液OH的濃度增大D．CrO3的生成反應(yīng)為：Cr2O2＋2H＝2CrO3＋H2O【答案】A【解析】左側(cè)電極上產(chǎn)生O2，右側(cè)電極上產(chǎn)生H2，說明左極為陽極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e＝4H＋O2↑，左側(cè)制備三氧化鉻：Cr2O2＋2H＝2CrO3＋H2O；右極為陰極，電極反應(yīng)式為4H2O＋4e＝4OH＋2H2↑。在陽極區(qū)參與反應(yīng)制備三氧化鉻，故不通過離子交換膜，通過交換膜向陰極區(qū)遷移，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電子守恒，產(chǎn)生O2、H2的質(zhì)量之比為32：4＝8：1，B項(xiàng)正確；由陰極反應(yīng)式知，陰極產(chǎn)生OH；如果陰極通過交換膜向左側(cè)遷移，OH必然會(huì)中和H，與題意相矛盾，所以，鈉離子由左側(cè)向右側(cè)遷移，陰極區(qū)氫氧化鈉溶液濃度增大，C項(xiàng)正確；根據(jù)原料和產(chǎn)物組成知，Cr2O2＋2H＝2CrO3＋H2O；D項(xiàng)正確。7．(2020?浙江1月卷，18)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(yīng)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(jìn)，NaOH溶液從d處出D．OH-遷移的數(shù)量等于導(dǎo)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(yīng)為2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，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。A項(xiàng)，根據(jù)分析可知電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，故A正確；B項(xiàng)，陽極發(fā)生的方程式為：2Cl--2e-═Cl2↑，陰極：2H++2e-═H2↑；為了防止生成的氯氣與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，氫氧化鈉要從b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，故B正確；C項(xiàng)，根據(jù)B選項(xiàng)的分析可知飽和NaCl從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出，故C正確；D項(xiàng)，根據(jù)總反應(yīng)方程式可知當(dāng)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí)，生成2molOH-，故D錯(cuò)誤；故選D。8．(2017?海南卷，10)一種電化學(xué)制備NH3的裝置如下圖所示，圖中陶瓷在高溫時(shí)可以傳輸H＋。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．Pd電極b為陰極B．陰極的反應(yīng)式：N2＋6H＋＋6e－=2NH3C．H＋由陽極向陰極遷移D．陶瓷可以隔離N2和H2【答案】A【解析】此裝置為電解池，總反應(yīng)式是N2＋3H2=2NH3，Pd電極b上是氫氣發(fā)生氧化反應(yīng)，即氫氣失去電子化合價(jià)升高，Pd電極b為陽極，故A說法錯(cuò)誤；根據(jù)A選項(xiàng)分析，Pd電極a為陰極，反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－=2NH3，故B說法正確；根據(jù)電解池的原理，陽離子在陰極上放電，即由陽極移向陰極，故C說法正確；根據(jù)裝置圖，陶瓷可以隔離N2和H2，故D說法正確。專題38電解原理考點(diǎn)十年考情(2015-2024)命題趨勢(shì)考點(diǎn)1電解原理2023?廣東卷、2022?北京卷、2022?廣東選擇性卷、2016·北京理綜、2015·福建卷、2015·四川卷、2015·浙江卷高考電解池應(yīng)用試題，是常見的高考類型之一，題目以科學(xué)研究中或者工業(yè)上的電解操作為背景，重點(diǎn)考查電解池的工作原理，如陰陽極的判斷、電極反應(yīng)式的書寫及溶液pH的變化等。電解原理的復(fù)習(xí)應(yīng)該針對(duì)以下幾點(diǎn)：一是理解電解池基本原理；二是重點(diǎn)復(fù)習(xí)：陰、陽極的判斷；電極反應(yīng)類型；電極反應(yīng)式的書寫?？键c(diǎn)2電解原理簡(jiǎn)單應(yīng)用2024·山東卷、2023?浙江省1月選考、2023?浙江省6月選考、2023?湖北省選擇性考試、2023?遼寧省選擇性考試、2021?湖北選擇性考試、2020?浙江1月卷、2017?海南卷考點(diǎn)1電解原理1．(2023?廣東卷，13)利用活性石墨電極電解飽和食鹽水，進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn)。閉合K1，一段時(shí)間后()A．U型管兩側(cè)均有氣泡冒出，分別是Cl2和O2 B．a(chǎn)處布條褪色，說明Cl2具有漂白性C．b處出現(xiàn)藍(lán)色，說明還原性：Cl-I-D．?dāng)嚅_K1，立刻閉合K2，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)【答案】D【解析】閉合K1，形成電解池，電解飽和食鹽水，左側(cè)為陽極，陽極氯離子失去電子生成氯氣，電極反應(yīng)為2Cl-—2e-=Cl2↑，右側(cè)為陰極，陰極電極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑，總反應(yīng)為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。A項(xiàng)，根據(jù)分析，U型管兩側(cè)均有氣泡冒出，分別是Cl2和H2，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，左側(cè)生成氯氣，氯氣遇到水生成HClO，具有漂白性，則a處布條褪色，說明HClO具有漂白性，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，b處出現(xiàn)藍(lán)色，發(fā)生Cl2+2KI=I2+2KCl，說明還原性：I-Cl-，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，斷開K1，立刻閉合K2，此時(shí)構(gòu)成氫氯燃料電池，形成電流，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)，D正確；故選D。2．(2022?北京卷，13)利用下圖裝置進(jìn)行鐵上電鍍銅的實(shí)驗(yàn)探究。裝置示意圖序號(hào)電解質(zhì)溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①0.1mol·L-1CuSO4+少量H2SO4陰極表面有無色氣體，一段時(shí)間后陰極表面有紅色固體，氣體減少。經(jīng)檢驗(yàn)電解液中有Fe2+②0.1mol·L-1CuSO4+過量氨水陰極表面未觀察到氣體，一段時(shí)間后陰極表面有致密紅色固體。經(jīng)檢驗(yàn)電解液中無Fe元素下列說法不正確的是()A．①中氣體減少，推測(cè)是由于溶液中c(H＋)減少，且Cu覆蓋鐵電極，阻礙與鐵接觸B．①中檢測(cè)到Fe2+，推測(cè)可能發(fā)生反應(yīng)：Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+Cu2+=Fe2++CuC．隨陰極析出，推測(cè)②中溶液c(Cu2＋)減少，Cu2＋+4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡逆移D．②中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使得c(Cu2＋)比①中溶液的小，緩慢析出，鍍層更致密【答案】C【解析】由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，實(shí)驗(yàn)①時(shí)，鐵做電鍍池的陰極，鐵會(huì)先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)生成亞鐵離子、氫氣和銅，一段時(shí)間后，銅離子在陰極失去電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅；實(shí)驗(yàn)②中銅離子與過量氨水反應(yīng)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(yīng)生成銅，在鐵表面得到比實(shí)驗(yàn)①更致密的鍍層。A項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)①時(shí)，鐵會(huì)先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)，當(dāng)溶液中氫離子濃度減小，反應(yīng)和放電生成的銅覆蓋鐵電極，阻礙氫離子與鐵接觸，導(dǎo)致產(chǎn)生的氣體減少，故A正確；B項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)①時(shí)，鐵做電鍍池的陰極，鐵會(huì)先與溶液中的氫離子、銅離子反應(yīng)生成亞鐵離子、氫氣和銅，可能發(fā)生的反應(yīng)為Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+Cu2+=Fe2++Cu，故B正確；C項(xiàng)，四氨合銅離子在陰極得到電子緩慢發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，隨陰極析出銅，四氨合銅離子濃度減小，Cu2＋+4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)②中銅離子與過量氨水反應(yīng)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(yīng)生成銅，在鐵表面得到比實(shí)驗(yàn)①更致密的鍍層，故D正確；故選C。3．(2022?廣東選擇性卷，10)以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過程中()A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為M-2e-=Mg2+ B．陰極上Al被氧化C．在電解槽底部產(chǎn)生含Cu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(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，該題中以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)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(yīng)，分別生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)Al3+得電子生成Al單質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)Al的再生。A項(xiàng)，陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實(shí)際上Mg在陽極失電子生成Mg2+，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，Al在陽極上被氧化生成Al3+，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；D項(xiàng)，因?yàn)殛枠O除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會(huì)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(cuò)誤；故選C。4．(2016·北京理綜，12)用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二裝置現(xiàn)象a、d處試紙變藍(lán)；b處變紅，局部褪色；c處無明顯變化兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生；……下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測(cè)不合理的是()A．a(chǎn)、d處：2H2O+2e-=H2↑+2OH-B．b處：2Cl--2e-=Cl2↑C．c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe-2e-=Fe2+D．根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理，實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅【答案】B【解析】A項(xiàng)，a、d處試紙變藍(lán)，說明溶液顯堿性，是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子剩余造成的，故正確；B項(xiàng)，b處變紅，局部褪色，說明是溶液中的氫氧根和氯離子同時(shí)放電，故錯(cuò)誤；C項(xiàng)，c處為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，故正確；D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)一中ac形成電解池，db形成電解池，所以實(shí)驗(yàn)二中也相當(dāng)于形成三個(gè)電解池(一個(gè)球兩面為不同的兩極)，m為電解池的陰極，另一球朝m的一面為陽極(n的背面)，故相當(dāng)于電鍍，即m上有銅析出，正確。5．(2015·福建卷，11)某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)，下列說法正確的是()A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能B．該裝置工作時(shí)H+從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C．每生成1molO2，有44gCO2被還原D．a(chǎn)電極的反應(yīng)為：3CO2+18H+-18e-=C3H8O+5H2O【答案】B【解析】該裝置有外接電源，結(jié)合題中圖示分析可知該裝置應(yīng)為電能和光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A錯(cuò)誤；根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，該裝置工作時(shí)，H+從正電荷較多的陽極b極區(qū)向負(fù)電荷較多的陰極a極區(qū)遷移，B正確。該反應(yīng)的總方程式是6CO2+8H2O=2C3H8O+9O2。根據(jù)反應(yīng)方程式可知，每生成1molO2，有23molCO2被還原，其質(zhì)量是883g，C錯(cuò)誤。根據(jù)題中圖示可知與電源負(fù)極連接的a電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極的反應(yīng)式為3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O，6．(2015·四川卷，4)用下圖所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時(shí)，控制溶液pH為9～10，陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是()A．用石墨作陽極，鐵作陰極B．陽極的電極反應(yīng)式：Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2OC．陰極的電極反應(yīng)式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-D．除去CN-的反應(yīng)：2CN-+5ClO-+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O【答案】D【解析】A選項(xiàng)石墨作陽極，為惰性電極，由溶液中的Cl-放電，電極反應(yīng)式：Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O，鐵作陰極，在堿性環(huán)境下發(fā)生2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A、B、C正確；D選項(xiàng)pH為9~10的堿性溶液不可能是H+參加反應(yīng)，離子反應(yīng)應(yīng)為2CN-+5ClO-+H2O=N2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-。7．(2015·浙江卷，11)在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O-CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如圖所示。下列說法不正確的是()A．X是電源的負(fù)極B．陰極的電極反應(yīng)式是H2O+2e-=H2+O2-CO2+2e-=CO+O2-C．總反應(yīng)可表示為H2O+CO2H2+CO+O2D．陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1【答案】D【解析】從圖示可看出，與X相連的電極發(fā)生H2O→H2、CO2→CO的轉(zhuǎn)化，均得電子，應(yīng)為電解池的陰極，則X為電源的負(fù)極，A正確；陰極H2O→H2、CO2→CO均得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式分別為H2O+2e-=H2+O2-、CO2+2e-=CO+O2-，B正確；從圖示可知，H2O→H2、CO2→CO轉(zhuǎn)化的同時(shí)有氧氣生成，所以總反應(yīng)可表示為H2O+CO2H2+CO+O2，C正確；從總反應(yīng)可知，陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1，D不正確。考點(diǎn)2電解原理簡(jiǎn)單應(yīng)用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(jié)合的循環(huán)方式，可實(shí)現(xiàn)高效制H2和O2，裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．電極a連接電源負(fù)極B．加入Y的目的是補(bǔ)充NaBrC．電解總反應(yīng)式為Br-+3H2OBrO3-+3H2↑D．催化階段反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2【答案】B【解析】電極b上Br-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成BrO3-，電極b為陽極，電極反應(yīng)為Br--6e-+3H2O=BrO3-+6H+；則電極a為陰極，電極a的電極反應(yīng)為6H++6e-=3H2↑；電解總反應(yīng)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(shí)生成O2，實(shí)現(xiàn)高效制H2和O2，即Z為O2。A項(xiàng)，電極a為陰極，連接電源負(fù)極，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，根據(jù)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(bǔ)充H2O，維持NaBr溶液為一定濃度，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)分析電解總反應(yīng)式為Br-+3H2OBrO3-+3H2↑，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，催化階段，Br元素的化合價(jià)由+5價(jià)降至-1價(jià)，生成1molBr-得到6mol電子，O元素的化合價(jià)由-2價(jià)升至0價(jià)，生成1molO2失去4mol電子，根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量之比n(O2)∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D項(xiàng)正確；故選B。2．(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()A．石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極A的電極反應(yīng)：8H++TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2OC．該體系中，石墨優(yōu)先于Cl-參與反應(yīng)D．電解時(shí)，陽離子向石墨電極移動(dòng)【答案】C【解析】由圖可知，在外加電源下石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，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(chǎn)生電池材料(TiSi)，電極反應(yīng)為TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-。A項(xiàng)，在外加電源下石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電極A的電極反應(yīng)為TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)圖中信息可知，該體系中，石墨優(yōu)先于Cl-參與反應(yīng)，C正確；D項(xiàng)，電解池中石墨電極為陽極，陽離子向陰極電極A移動(dòng)，D錯(cuò)誤；故選C。3．(2023?浙江省6月選考，13)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，下列說法不正確的是()A．電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極B的電極反應(yīng)式為：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-C．應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D．改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗【答案】B【解析】A項(xiàng)，電極A是氯離子變?yōu)槁葰猓蟽r(jià)升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B項(xiàng)，電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，右室生成氫氧根，應(yīng)選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入到右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；D項(xiàng)，改進(jìn)設(shè)計(jì)中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。故選B。4．(2023?湖北省選擇性考試，10)我國(guó)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。5．(2023?遼寧省選擇性考試，7)某無隔膜流動(dòng)海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是()A．b端電勢(shì)高于a端電勢(shì) B．理論上轉(zhuǎn)移2mo