2025届高三高考化学二轮复习
题型突破12电解池原理及其应用
1.(2023·浙江6月选考)氯碱工业能耗大,通过如图改进的设计可大幅度降低能耗,下列说法不正确的是()
A.电极A接电源正极,发生氧化反应
B.电极B的电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-
C.应选用阳离子交换膜,在右室获得浓度较高的NaOH溶液
D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压,减少能耗
2.(2022·浙江6月选考)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2,电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒,但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是()
A.电极A为阴极,发生还原反应
B.电极B的电极反应:2H2O+Mn2+-2e-MnO2+4H+
C.电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变
D.电解结束,可通过调节pH除去Mn2+,再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
3.(2024·黑吉辽卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如图所示。部分反应机理为
+12H2。下列说法错误的是()
A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B.阴极反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑
C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动
D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH-2HCOO-+2H2O+H2↑
4.(2024·湖北卷)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂,用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸,原理如图,双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中,甲醛转化为HOCH2O-,存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-HCOO-+H·。下列说法错误的是()
A.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小
B.理论上生成1molH3N+CH2COOH双极膜中有4molH2O解离
C.阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-2HCOO-+H2↑+2H2O
D.阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e-OHCCOOH+H2O
考情分析:在物质制备和环境保护方面,电解原理有着重要的应用,电解原理和应用是每年高考的必考题型。
考查角度:(1)电极名称的判断、电解池溶液的变化。微粒的移动方向。(2)隔膜类型判断、电极产物和反应式判断。(3)电解产物的定量计算。
1.电解池模型(以电解CuCl2溶液为例)
2.解答电解类问题的一般步骤
分析电解过程的思维程序:
(1)首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H+和OH-)。
(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序。
电解池阴、阳两极的放电顺序
3.电解计算破题“3方法”
1.用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应可提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如下图所示。下列说法正确的是()
A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B.Cl-从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C.阴极发生的反应有:2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O
D.每转移1mol电子,阳极生成11.2L气体(标准状况)
2.(2024·义乌五校联考)华南师范大学兰亚乾教授课题组从催化剂结构与性能间关系的角度,设计了一种催化剂同时作用在阳极和阴极,用于CH3OH氧化和CO2还原反应耦合的混合电解,工作原理如图甲所示。不同催化剂条件下CO2→CO电极反应历程如图乙所示。下列说法不正确的是()
A.电解总反应为2CO2+CH3OH2CO+HCOOH+H2O
B.理论上若有44gCO2被转化,则有2molH+从左侧向右侧迁移
C.与Ni8-TET催化剂相比,使用Ni-TPP时催化效果更好
D.若以铅蓄电池为电源,则B极应与PbO2极相连接
3.(2024·温州高三适应性测试)利用电化学富集海水中锂的电化学系统如图所示。该电化学系统的工作步骤如下:
①启动电源1,MnO2所在腔室的海水中的Li+进入MnO2结构而形成LixMn2O4;
②关闭电源1和海水通道,启动电源2,同时向电极2上通入空气,使LixMn2O4中的Li+脱出进入腔室2。
下列说法不正确的是()
A.启动电源1时,电极1为阳极,发生氧化反应
B.启动电源2时MnO2电极反应式为xLi++2MnO2+xe-LixMn2O4
C.电化学系统提高了腔室2中LiOH的浓度
D.启动至关闭电源1,转化的n(MnO2)与生