2021届高考化学第一轮专题复习强化训练：电解原理及应用(含解析)

电解原理及应用

1．酸性废水中的NH＋4可在一定条件下利用硝酸盐菌转化为NO－3，再用如图所示的电化学装置除去NO－3，下列有关说法正确的是( )

A．a端是直流电源的负极

B．该装置把化学能转化为电能

C．图中离子交换膜应为阴离子交换膜

D．阴极的电极反应式为

2NO－3＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O

答案 D

解析由图可知，电解池的右侧NO－3转化为N2，N元素的化合价由＋5价降为0价，说明右侧为电解池的阴极，因此b为电源的负极，a为电源的正极，A项错误；该装置是电解池，把电能转化为化学能，B 项错误；左侧为阳极，发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，为保持电荷平衡，产生的H＋通过离子交换膜进入右侧，所以离子交换膜为阳离子交换膜，C项错误；右侧为电解池的阴极，发生的电极

反应为2NO －3＋12H ＋＋10e －

===N 2↑＋6H 2O ，D 项正确。

2．在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H 2O －CO 2混合气体制备H 2和CO 是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是( )

A ．X 是电源的负极

B ．阴极的电极反应式是H 2O ＋2e －===H 2＋O 2－、CO 2＋2e －===CO ＋O 2－

C ．总反应可表示为H 2O ＋CO 2=====通电

H 2＋CO ＋O 2 D ．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1 答案 D

解析 H 2O 和CO 2混合气体转变为H 2和CO 的过程在接电源X 极的电极上完成，说明该电极上发生了还原反应，该电极为阴极，则X 为电源的负极，A 项正确；阴极完成的是H 2O →H 2，CO 2→CO ，对应的电极反应式为H 2O ＋2e －===H 2＋O 2－，CO 2＋2e －===CO ＋O 2－，B 项正确；

制备过程的总反应为H 2O ＋CO 2=====通电

CO ＋H 2＋O 2，C 项正确；阴极与阳极产生的气体，其物质的量之比为2∶1，D 项错误。

3、某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H 2O 和CO 2转化为O 2和燃料(C 3H 8O)。下列说法正确的是( )

A ．该装置将化学能转化为光能和电能

B ．该装置工作时，H ＋从b 极区向a 极区迁移

C ．每生成1 mol O 2，有44 g CO 2被还原

D ．a 电极的反应为3CO 2＋18H ＋－18e －===C 3H 8O ＋5H 2O 答案 B

解析 该装置将光能转化为化学能，将电能转化为化学能，A 项错误；该装置工作时，a 极为阴极，b 极为阳极，H ＋从阳极(b 极)区向阴极(a 极)区迁移，B 项正确；根据电路中通过的电量相等，由2H 2O ――→失4e －O 2、CO 2――→得6e －1

3

C 3H 8O 可得：3O 2～2CO 2，则每生成1 mol O 2，

被还原的CO2的质量为2

3

mol×44 g/mol＝29.3 g，C项错误；a极上

CO2发生得电子的还原反应转化为C3H8O，D项错误。

4、某同学组装了如图所示的电化学装置。电极Ⅰ为Al，其他电极均为Cu，则( )

A．电流方向：电极Ⅳ→?→电极Ⅰ

B．电极Ⅰ发生还原反应

C．电极Ⅱ逐渐溶解

D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu

答案 A

解析左侧两烧杯构成原电池装置，Al为负极，右侧烧杯为电解池装置。电流方向与电子流动方向相反，电极Ⅳ→A→电极Ⅰ，A 正确；负极反应式为Al－3e－===Al3＋，发生氧化反应，B错误；电极Ⅱ的电极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu，C错误；根据电解原理，电极Ⅲ的电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋，D错误。

5、电解装置如图所示，电解槽内装有KI 及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。

已知：3I 2＋6OH －===IO －3＋5I －

＋3H 2O

下列说法不正确的是( )

A ．右侧发生的电极反应式：2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －

B ．电解结束后，右侧溶液中含有IO －3

C ．电解槽内发生反应的总化学方程式：KI ＋3H 2O=====通电

KIO 3＋3H 2

↑

D ．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变

答案 D

解析 依题意，左侧溶液变蓝，说明左侧Pt 电极为阳极，电极反应式为2I －－2e －===I 2……①，右侧Pt 电极为阴极，电极反应式为2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －……②或2H ＋＋2e －===H 2↑，A 正确；阴极生

成的OH －通过阴离子交换膜迁移至左室，与I 2发生反应：3I 2＋6OH －===5I －＋IO －3＋3H 2O ……③，I 2浓度逐渐减小，故蓝色逐渐变浅，电解结束后IO －3可通过阴离子交换膜扩散至右侧，B 正确；①式×3＋②式×3＋③式得电解总反应：I －

＋3H 2O=====通电IO －3＋3H 2↑，C 正确；若换

用阳离子交换膜，OH －不能迁移至左室，反应③无法发生，①式＋②式得电解总反应式为2I －

＋2H 2O=====通电

2OH －＋I 2＋H 2↑，两种情况下电

解总反应显然不同，D 错误。

6、为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al 作阳极、Pb 作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：

电池：Pb(s)＋PbO 2(s)＋2H 2SO 4(aq)===2PbSO 4(s)＋2H 2O(l) 电解池：2Al ＋3H 2O=====电解

Al 2O 3＋3H 2↑ 电解过程中，以下判断正确的是( )

D

解析电池中H＋移向正极，即PbO2电极，电解池中H＋移向阴极即Pb电极，A错误；每消耗3 mol Pb转移6 mol e－，生成1 mol Al2O3，B错误；PbSO4是沉淀，电池正极反应式为PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O，C错误；D中电池中负极上Pb生成PbSO4使其质量增大，电解池中阴极上H＋生成H2，Pb电极质量无变化，D正确。

7、电解法是处理工业废水的一种重要方法。如酸性含Cr2O2－7废水就可以采用电解法进行无害化处理。电解时采用Fe作阳极，惰性电极作阴极。已知：①氧化性：Cr2O2－7>Fe3＋；②Cr2O2－7被还原生成Cr3＋；③K

]＝6.3×10－31。下列说法正确的是( ) sp[Cr(OH)3

A．阳极材料也可以是Cu

B．阴极每产生3 mol H2，则有1 mol Cr2O2－7被还原

C．一段时间后溶液中发生反应Cr2O2－7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

D．电解最后阶段需要加碱，使溶液中的阳离子转化为沉淀

答案 C

解析A错，阴极生成Cu2＋，不能还原Cr2O2－7；B错，阴极每产生3 mol H2，转移电子数为6 mol，根据氧化还原反应得失电子守恒得6Fe～12e－～6Fe2＋～Cr2O2－7，则有0.5 mol Cr2O2－7被还原；D错，电解最后阶段不需要加碱，反应过程中溶液的碱性增强。

8、用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( ) A．待加工铝质工件为阳极

B．可选用不锈钢网作为阴极

C．阴极的电极反应式：Al3＋＋3e－===Al

D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

答案 C

解析A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。9．如下图所示a、b装置分别用来电解氯化铜溶液和饱和食盐水。下列判断错误的是( )

A．阳极失电子的离子相同、产物相同

B．阴极产物因得电子的离子不同而不同

C．电解后两装置中溶液的pH都减小

D．电解后只有a装置阴极的质量增加

答案 C

解析都是Cl－在阳极失电子生成氯气，因而产物相同，A项正确；a 中铜离子得电子生成铜，b中水中氢离子得电子生成氢气，B、D项均正确；b中水中氢离子得电子生成氢气破坏水的电离平衡，生成氢氧根，pH增大，故C项错误。

10．用石墨电极电解饱和食盐水的原理示意图如图所示。下列说法正确的是( )

A．M为负极

B．通电使氯化钠发生电离

C．c出口收集到的物质是氯气

D．电解一段时间后，阴极区pH降低

答案 C

解析a口加入的饱和食盐水变成稀食盐水从左上排出，则电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，Na＋通过阳离子交换膜进入右室，M为电源正极，A项错误，C项正确；氯化钠溶于水或熔融时，离解成自由移动离子的过程叫电离，不需通电，B项错误。

11．某实验小组用石墨作电极进行如图实验，实验观察到：a、d处试纸变蓝；b处变红，并局部褪色；c处无明显变化。下列说法中错误的是( )

A．a极为阴极，发生的电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑

B．b极为阳极，涉及的反应有：2Cl－－2e－===Cl2↑、Cl2＋H2O

HCl＋HClO

C．电解过程中，电子流向：电源负极→a→c→d→b→电源正极D．若将铁丝改成铜丝，其余条件相同，电解一段时间后，能发现c 处附近变蓝

答案 C

解析a极连接电源负极为阴极，水电离产生的氢离子得电子产生氢气，发生的电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，选项A正确；b极连接电源的正极为阳极，溶液中氯离子失电子产生氯气，且产生的氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，涉及的反应有：2Cl－－2e－===Cl2↑、Cl2＋H2O HCl＋HClO，选项B正确；电解过程中，电子流向：电源负极→a、d→c、b→电源正极，电子不能通过电解质溶液，选项C错误；c处为阳极，若将铁丝改成铜丝，铜失电子产生铜离子，其余条件相同，电解一段时间后，能发现c处附近变蓝，选项D正确。12．(制备新材料)铝表面在空气中天然形成的氧化膜耐磨性和抗蚀性不够强，控制一定的条件，用如图所示的电化学氧化法，可在铝表面生成坚硬的氧化膜。下列有关叙述正确的是( )

A．阴极上有金属铝生成

B．电极A为石墨，电极B为金属铝

C．OH－在电极A上放电，有氧气生成

D．阳极的电极反应式为：2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋

答案 D

解析根据原电池装置和题目信息可知电解总反应为：2Al＋

3H 2O=====电解Al 2O 3＋3H 2↑，电解质为硫酸溶液，氢氧根离子不可能参加反应，阳极反应为：2Al ＋3H 2O －6e －===Al 2O 3＋6H ＋，阴极反应为：6H

＋

＋6e －===3H 2↑。

13．(制备新物质)利用电解法制备Ca(H 2PO 4)2并得到副产物NaOH 和Cl 2。下列说法正确的是( )

A ．C 膜可以为质子交换膜

B ．阴极室的电极反应式为2H 2O －4e －===O 2↑＋4H ＋

C ．可用铁电极替换阴极的石墨电极

D ．每转移2mole －，阳极室溶液质量减少71g 答案 C

解析 根据装置图各室的物质成分可知，产品Ca(H 2PO 4)2中的Ca 2＋来源于阳极室，H 2PO －4来源于原料室，为了保持原料室中溶液为电中性，原料室中Na ＋移向阴极室，故C 膜为阳离子交换膜，A 项错误；阴极室中为碱性溶液，不会产生H ＋，发生“放氢生碱”的反应：2H 2O ＋2e

－

===H 2↑＋2OH －，B 项错误；阴极发生还原反应，可用铁电极替换阴

极的石墨电极，阳极发生氧化反应，若用铁电极替换阳极的石墨电极，Fe 失电子，无法得到副产物氯气，C 项正确；阳极电极反应式为2Cl

－－2e－===Cl

2mole－，生成1molCl2，同时有1molCa2＋移2↑，每转移

向产品室，因此阳极室溶液质量减少111g，D项错误。

14．二氧化碳的再利用是实现温室气体减排的重要途径之一。在稀H2SO4中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图所示。下列说法错误的是( )

A．阳极的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑

B．铂极上的电势比铜极上的高，且一段时间后铜极区溶液质量增大C．铜极上产生乙烯的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O D．若铜极上只生成0.34molCO和0.66molHCOOH，则电路中转移2.5mol电子

答案 D

解析该装置为电解池，铂极为阳极，铜极为阴极，阳极的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，A项正确；阳极(铂极)上的电势比阴极(铜极)上的高，且根据碳原子数守恒和电荷守恒可知：进入阴极区的H＋和CO2的质量之和大于从阴极上产生的气体(CH4、C2H4和CO)的质量之和，故一段时间后铜极区溶液质量增大，B项正确；铜极上产生乙烯

的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，C项正确；若铜极上只生成0.34molCO和0.66molHCOOH，则电路中转移2mol电子，D 项错误。