1、专项提能特训11电解原理在工农业生产中的应用 1.(2020哈尔滨模拟)用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中 的 ，模拟装置如图所示。下列说法正确的是 A.阳极室溶液由无色变成棕黄色 B.阴极的电极反应式为4OH 4e=2H2OO2 C.电解一段时间后，阴极室溶液 中的pH升高 D.电解一段时间后，阴极室溶液 中的溶质一定是(NH4)3PO4 12345 6789 101112 解析阳极上Fe发生氧化反应，溶液由无色变为浅绿色，A项错误； 阴极上H发生还原反应：2H2e=H2，B项错误； 根据阴极上电极反应，阴极消耗H，电解一段时间后，阴极室溶液 pH升高，C项正确； 电解一段时间后，阴
2、极室溶液 pH升高， 与OH反应生成 NH3H2O，因此阴极室溶液中 溶质除(NH4)3PO4外，还可能 有NH3H2O，D项错误。 123456789 101112 2.某混合物浆液中含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸 附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组设计了利用石墨电极 电解的分离装置(如图所示)，使浆液分离成固体混合物和含铬元素的溶 液，并回收利用。下列说法错误的是 A.a极室的电极反应式为2H2O2e =2OHH2 B.上述装置中a极室的电极可换成金 属铁 C.电解后，b极室得到Na2SO4和Na2CrO4的混合液 D.若电解后b极室溶液含
3、铬元素0.52 g，则电路中通过0.02 mol e 12345 6789 101112 a极上发生还原反应，故将电极换成铁电极，Fe不会被消耗，B说法正确； 123456789 101112 123456789 101112 3.Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。 在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列有关说法不正确的是 A.右侧电极反应式：Fe8OH 6e= 4H2O B.左侧为阳离子交换膜，当Cu电极 生成1 mol气体时，有1 mol Na 通过阳离子交换膜 C.可以将左侧流出的氢氧化钠补充到该装置中部，以保证装置连续工作 D.Na2FeO
4、4具有强氧化性且产物为Fe3，因此可以利用Na2FeO4除去水中 的细菌、固体颗粒以及Ca2等 123456789 101112 解析根据图示，Cu电极为阴极，Fe电极为阳极。右侧电极为Fe电极， Fe失去电子发生氧化反应生成 ，结合原子守恒和电荷守恒可得电 极反应式为Fe6e8OH= 4H2O，A项正确； 左侧为阴极室，Cu电极上的电极反应 式为2H2O2e=H22OH，当 Cu电极上生成1 mol气体时，同时产生 2 mol OH，此时中部有2 mol Na通 过阳离子交换膜进入阴极室平衡电荷， B项错误； 123456789 101112 根据B项分析，阴极室生成NaOH，左侧流出的Na
5、OH溶液的浓度大于加 入的NaOH溶液的浓度，即b%a%，可将左侧流出的NaOH补充到该装 置中部，以保证装置连续工作，C项正确； Na2FeO4具有强氧化性，可利用 Na2FeO4除去水中的细菌，Na2FeO4 的还原产物为Fe3，Fe3水解生成 Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体可吸附 固体颗粒，但二者均不能除去水中 的Ca2，D项错误。 123456789 101112 4.某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产， 解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。下列说法正确的是 A.a为直流电源的负极，与之 相连的电极为阴极 B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.“酸性
6、水”具有强氧化性， 能够杀菌 D.阴极反应式为H2O2e=H2O2 12345 6789 101112 解析由“碱性水”可推知b为 直流电源的负极，a为直流电源 的正极，A项错误； 右侧生成OH，K穿过离子交 换膜移到右侧，即该离子交换 膜为阳离子交换膜，B项错误； 阳极反应为2Cl2e=Cl2，Cl2H2O HClHClO，故“酸性水” 中含HClO，具有强氧化性，能杀菌，C项正确； 水溶液中不可能存在O2，D项错误。 123456789 101112 5.城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流 泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所 示，但若电
7、压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为 “阳极保护”。下列有关说法不正确的是 A.该装置能够将电能转化为化学能 B.管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应 式为Fe2e=Fe2 C.如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀 D.钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜 12345 6789 101112 解析该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，A正确； 左端是阳极，腐蚀得更快，B错误； 如果没有外加电源，潮湿的土壤(接近中性)中 的钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸 氧腐蚀，C正确； 根据题意可知“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层
8、致密的保护 膜，D正确。 123456789 101112 6.(2020广西南宁三中月考)FFC电解法可由金属氧化物直接电解制备金 属单质，西北稀有金属材料研究院利用此法成功电解制备钽粉(Ta)，其 原理如图所示。下列说法正确的是 A.该装置将化学能转化为电能 B.a极为电源的正极 C.Ta2O5极发生的电极反应式为 Ta2O510e=2Ta5O2 D.常温常压下，石墨电极上生成22.4 L O2，则电路中转移的电子数为4NA 12345 6789 101112 解析该装置是电解池，将电能转化为化学能，A错误； 电解池工作时，O2向阳极移动，则石墨电极为阳极，b极为电源的正极， a极为电源的
9、负极，B错误； Ta2O5极为阴极，发生还原反应，电 极反应式为Ta2O510e=2Ta 5O2，C正确； 常温常压下，22.4 L O2的物质的量小 于1 mol，阳极还有CO和CO2生成，转移电子数无法计算，D错误。 123456789 101112 7.在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和 CO是一种新的能源利用方式，基本原理如下图所示。下列说法不正确 的是 A.X是电源的正极 B.阴极的电极反应式是H2O2e= H2O2，CO22e=COO2 C.总反应可表示为H2OCO2 H2COO2 D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11 12345 6789
10、101112 解析根据图示可知，X连接的多孔电极的产物为H2和CO，是H2O与 CO2的还原产物，可判断在X连接的多孔电极上发生还原反应，此电极 为阴极，由此判断X为电源的负极，A项错误； 根据题意，电解质为固体金属氧化物 时可以传导O2，故在阴极上发生的反 应为H2O2e=H2O2，CO22e =COO2，B项正确； 根据电极产物及电极反应可知，该反应的总化学方程式为H2OCO2 H2COO2，C项正确； 根据电解总反应的化学方程式可知，阴、阳两极生成的气体的物质的量 之比为21，D项错误。 123456789 101112 8.用如图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为9
11、 10，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的 气体，下列说法不正确的是 A.阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OH B.阳极的电极反应式为Cl2OH2e=ClO H2O C.电解时使用锂钒氧化物二次电池(V2O5x Li LixV2O5)作电源，电 池充电时a电极的电极反应式为LixV2O5xe=V2O5xLi D.除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O 12345 6789 101112 解析阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，两种气体为 CO2和N2，该反应在碱性环境中发生，反应的离子方程式不应出现H， D项错误。 123456789 101112
12、9.(2020浙江7月选考，21)电解高浓度RCOONa(羧酸钠)的NaOH溶液， 在阳极RCOO放电可得到RR(烷烃)。下列说法不正确的是 A.电解总反应方程式：2RCOONa2H2O RR2CO2H2 2NaOH B.RCOO在阳极放电，发生氧化反应 C.阴极的电极反应：2H2O2e=2OHH2 D.电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷 和丁烷 123456789 101112 解析由于电解液呈强碱性，电解反应不能释放出CO2气体，A错误； 电解高浓度RCOONa的NaOH溶液，阳极上RCOO发生氧化反应，得到 RR(烷烃)，B正确； 阴极上H2O
13、得电子放出H2，电极反应式为2H2O2e=2OHH2， C正确； 根据题中电解原理，电解RCOONa和NaOH混合液可得到RR(烷烃)，类 比推理，电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液，可得到 CH3CH3(乙烷)、CH3CH2CH3(丙烷)和CH3CH2CH2CH3(丁烷)，D正确。 123456789 101112 10.人工肾脏可用间接电化学方法除去 代谢产物中的尿素CO(NH2)2。下列有 关说法正确的是 A.a为电源的负极 B.电解结束后，阴极室溶液的pH与电 解前相比将不变 C.除去尿素的反应为CO(NH2)22Cl2H2O=N2CO24HCl D.若两极
14、共收集到气体0.6 mol，则除去的尿素为0.12 mol(忽略气体溶解， 假设氯气全部参与反应) 123456789 101112 解析由图可知，左室电极产物为 CO2和N2，发生氧化反应，则左室电 极为阳极，a为电源的正极，阳极反应 式为6Cl6e=3Cl2，CO(NH2)2 3Cl2H2O=N2CO26HCl，右 室电解产物为H2，发生还原反应，则 123456789 101112 右室电极为阴极，b为电源负极，阴极反应式为6H2O6e=6OH 3H2。由上述分析可知，a为电源的正极，A项错误； 由上述分析可知，C项错误； 若两极共收集到气体0.6 mol，则n(N2)n(CO2)0.6
15、 mol0.12 mol， 由反应CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl可知，所消耗的CO(NH2)2 的物质的量也为0.12 mol，D项正确。 根据上述反应式可以看出在阴、阳极 上产生的OH、H的数目相等，阳极 室中反应产生的H通过质子交换膜进 入阴极室与OH恰好反应生成水，所 以阴极室中电解前后溶液的pH不变， B项正确； 123456789 101112 11.按要求回答下列问题 (1)有人研究了用电化学方法把CO2转化为 CH3OH，其原理如图1所示： 则图中A电极接电源_极。已知B电极 为惰性电极，则在水溶液中，该极的电极 反应式为_。 123456789 负 2H2O
16、4e=4HO2 101112 (2)以连二亚硫酸盐( )为还原剂脱除烟气中的NO，并通过电解再生， 装置如图2所示。阴极的电极反应式为_， 电解槽中的隔膜为_(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 123456789 阳 101112 解析阴极上亚硫酸根离子得电子生成 2e= 2H2O，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，右侧多余 的氢离子通过离子交换膜进入左侧，所以电解池中的隔膜为阳离子交换膜。 123456789 101112 (3)2019江苏，20(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制 HCOOH的原理示意图如图3。 写出阴极CO2还原为HCOO的电极反应式：_ _。 电解一
17、段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是_ _。 123456789 101112 CO2H2e=HCOO 阳极产生 (4)甲醛超标会危害人体健康，需对甲醛进行含量检测及污染处理。某甲 醛气体传感器的工作原理如图4所示，b极的电极反应式为_ _，当电路中转移4104 mol电子时，传感器内参加 反应的甲醛(HCHO)为_mg。 123456789 101112 H2O=CO24H HCHO4e 3 解析由图可知，甲醛气体传感器为原电池原理，b极为负极，甲醛发生 氧化反应生成CO2，电极反应式为HCHO4e H2O=CO24H；由 反应式可知，当电路中转移4104 mol电子时，传感器
18、内参加反应的甲 123456789 101112 12.(1)酸性条件下，六价铬主要以 形式存在，工业上常用电解法处 理含 的废水；该法用Fe作电极电解含 的酸性废水，随着电 解不断进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。 电解时能否用Cu电极来代替Fe电极？_(填“能”或“不能”)， 理由是_。 电解时阳极附近溶液中 转化为Cr3的离子方程式为_ _。 若初始溶液中含有0.1 mol ，则生成的阳离子全部转化成沉淀的 质量是_g。 123456789 不能 101112 6Fe214H=2Cr36Fe37H2O 84.8 (2)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电
19、解产物全部转化 为NH4NO3，需补充物质A，A是_，说明理由：_ _。 123456789 NH3 101112 根据总反应：8NO 123456789 101112 解析根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO 15e18H=3 3H2O，阳极反应式为5NO15e10H2O= 5 20H，总反应式为8NO7H2O 3NH4NO32HNO3，为 了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH3。 (3)由硫化氢获得硫单质有多种方法。将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加 入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反 应：S22e=S，(n1)SS2= 。 写出电解时阴极的电极反应式：_。 123456789 2H2O2e=H22OH 101112 解析电解时阴极水溶液中的H放电生成H2。 解析由题给反应可知，阳极区生成了 可以理解为(n1)SS2， 加入稀硫酸生成S单质和H2S气体。 电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成 _。 123456789 101112
