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考点19 电解池
【基础过关】
1． H2O2和O3都是较强的氧化剂，可用于环境消杀。以下电化学装置可协同产生H2O2和O3，产生
H2O2和O3的物质的量之比为5：1，下列说法错误的是( )
A．Y 电极电势低于X 电极
B．膜为质子交换膜
C．生成双氧水的电极反应式为O2+2e-+2H+=H2O2
D．X 极处可能还存在其他副反应
2．(2023·广东省佛山市二模)过硫酸铵[(NH4)2S2O8]可用作氧化剂、漂白剂。利用电解法在两极分别生
产过硫酸铵和过氧化氢的装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．a 为外接电源的负极
B．电解总反应：O2+2H++2SO4
2-
H2O2+S2O8
2-
C．阴离子交换膜可用阳离子交换膜替代
D．电解池工作时，I 室溶液质量理论上逐渐减小
3．(2023·浙江省杭州地区(含周边)重点中学高三联考化)科学家利用多晶铜高效催化电解CO2制乙烯，
原理如图所示。已知：电解前后电解液浓度几乎不变。下列说法正确的是( )
1
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A．铂电极为阳极，产生的气体是O2和CO2
B．铜电极的电极反应式为2CO2+12HCO3
-+12e-=C2H4+12CO3
2-+4H2O
C．通电过程中，溶液中HCO3
-通过阴离子交换膜向右槽移动
D．当电路中通过0.6 mol 电子时，理论上能产生C2H41.12L
4．科学家最近采用石墨烯为电极材料设计一种新型绿色处理尾气中NH3的方案，主要包括电化学过
程和化学过程，如图所示。下列说法错误的是( )。
A．上述装置工作时，H+向阴极迁移，阳极上发生氧化反应
B．阴极区反应包括Fe3++e-=Fe2+、4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
C．电解总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O
D．电路上转移0.3 mol 电子，理论上处理3.4 g 氨气
5．电解尿素[CO(NH2)2]是一种能耗很低的制氢方法，其工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．b 极材料可以用铁棒
B．b 电极上发生失去电子的反应
C．a 极的电极反应式为： CO(NH2)2 + 8 OH- -6e-→ CO3
2- + N2↑+ 6H2O
2
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D．总反应的离子方程式为：CO(NH2)2+2OH-
N2↑+3H2↑+CO3
2-
6．(2023·浙江省金、丽、衢十二校高三二模)微生物电解池(MEC)是近年来快速发展的一种生物制氢技
术。其中一种实验装置如图所示。若以葡萄糖为底物，下列说法不正确的是( )
A．膜是阴离子交换膜
B．电极
为阴极，发生还原反应
C．阳极的电极反应：C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+
D．电极
和电极
附近溶液的pH 不同
7．用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯(C2HCl3)，进行水体修复的过程如图所示。H+、
O2、NO3
-等共存物的存在会影响水体修复效果。定义单位时间内ZVI 释放电子的物质的量为n t，其中用于
有效腐蚀的电子的物质的量为ne。下列说法错误的是( )
A．反应①②③④均在正极发生
B．④的电极反应式为NH4
++3H2O+8e-=NH4
++3H2O
C．单位时间内，三氯乙烯脱去a mol Cl 时ne =a mol
D．过程中有可能形成Fe(OH)3
8．对氨基苯甲酸(
)是一种用途广泛的化工产品和医药中间体，以对硝基苯甲酸(
)为原料，采用电解法合成对氨基苯甲酸的装置如图。下列说法不正确的是( )
3
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A．电子由金属阳极DSA 经导线流入直流电源
B．阴极的主要电极反应式为
C．每转移1 mol e－时，阳极电解质溶液的质量减少9g
D．反应结束后阳极区pH 增大
9．(2023·浙江省宁波市高三下学期高考模拟)一种用于发动机SCR 系统的电解尿素(H2NCONH2)混合装
置(X、Y 为石墨电极，隔膜仅阻止气体通过)如图，下列说法不正确的是( )
A．装置工作时，电子由Y 极流入，X 极流出
B．Y 极发生还原反应
C．X 极的电极反应式为H2NCONH2+8OH--6e- = N2↑+CO3
2-+6H2O
D．若用铅酸蓄电池为电源，理论上消耗49 g H2SO4时，此装置中有0.5mol H2生成
10．(2023·安徽安庆市二模)氯气是一种重要的工业原料，在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，
科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新工艺方案，如图所示。下列说法正确的是( )
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A．A 电极发生还原反应O2+4e-+4H+=2H2O
B．电极B 与外接电源的负极相连
C．电解时，电流经电极B、电解质溶液流向电极A
D．当有2mol 电子转移时，两室溶液中H+数目理论上相差4NA
11．(2023· 浙江省温州市高三第三次模拟适应性考试)通过NO 协同耦合反应，实现了NO 的电催化歧
化，并同时合成了双氮产物(NH3和硝酸盐)是实现可持续固氮的一种极具潜力的方法，装置如图。下列说
法正确的是( )
A．电解液E 为阳极电解液，呈酸性
B．电极B 的电极反应：NO+2H2O-3e-= HNO3
-+3H+
C．中间层的OH-、
分别透过选择性离子膜向A、B 极迁移
D．若电解一段时间后，取两极所有产物于溶液中反应，可得硝酸盐和硝酸
12．(2023· 浙江省浙南名校联盟高三第二次联考)利用电解池原理可将CO2转化为燃料或者化学品。下
图通过将CO2与辛胺反应耦合，实现了两电极体系中产物的高选择性合成。
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下列说法正确的是( )
A．装置中b 电极为阴极，发生还原反应
B．电极a 的电极反应可能为：CO2+H2O+2e- =HCOO-+OH-
C．中间的离子交换膜一定是质子交换膜
D．电解过程中，a、b 两极反应物物质的量之比为2∶1
13．近期，天津大学化学团队以CO2与辛胺为原料实现了甲酸和辛腈的高选择性合成，装置工作原理
如图。下列说法不正确的是( )
A．Ni2P 电极与电源正极相连
B．在In/In2O3-x电极上发生的反应为：CO2+H2O+2e-=HCOO-+OH-
C．In/In2O3-x电极上可能有副产物H2生成
D．一段时间后，右侧电极室内溶液pH 显著降低
14．电化学修复技术是近年迅速发展的一种污染土壤绿色原位修复技术。处理土壤重金属污染时，在
污染土壤区域插入电极(下图)，土壤中污染物定向迁移，富集在电极区域，再通过其他方法(电镀、沉淀/共
沉淀、抽出、离子交换树脂等)去除。下列说法正确的是( )
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A．H+在阳极区反应
B．土壤中胶体粒子不带电
C．阴极区抽提物发生的是阴离子交换
D．金属离子在碱性区域去除
15．中科院最新研发出的以KOH 溶液为电解液， CoP 和Ni2P 纳米片为催化电极材料，电催化合成苯
胺的装置如下图所示。下列说法正确的是( )
A．阳极区溶液的pH 不断增大
B．若用铅蓄电池作为电源，Ni2P 极应连接铅蓄电池的Pb 极
C．CoP 极的电极反应式为C6H5NO2+ 6e- + 4H2O = C6H5NH2+ 6OH-
D．电解液可换成稀硫酸溶液
16．汞曾被用于氯碱工业，如图所示。水银电解室中石墨与底部循环流动的水银分别为两极，电解过
程中形成钠汞齐(Na·nHg，即钠汞合金)。下列说法错误的是( )
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A．水银电解室中石墨为阴极
B．解汞室产生的气体b 为H2、C 为NaOH
C．
可在溶液中放电生成钠单质并溶于汞
D．电解室总反应为2Na++2Cl-+2nHg
2Na·nHg+Cl2↑
17．(2023·安徽省高三模拟)乙醛酸(OHCCOOH)是非常重要的化工产品，利用双极膜(由阴离子交换膜
和阳离子交换膜组成，双极膜中间层中的水解离成H+和OH-，并在直流电场作用下，分别向两极迁移)技术
电解制备乙醛酸的装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．M 为电源的负极
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B．双极膜b 为阴离子交换膜
C．电路中转移2mole-，最多可得到1molOHCCOOH
D．Pb 电极反应式为HOOCCOOH+2H++2e-=OHCCOOH+H2O
18．(2023·浙江省宁波市镇海中学选考模拟)生活污水中的氮和磷主要以铵盐和磷酸盐形式存在，可用
电解法从溶液中去除，电解装置如图1，除氮的原理如图2，除磷的原理是利用Fe2+将PO4
3-转化为
Fe3(PO4)2沉淀。图3 为某含Cl-污水在氮磷联合脱除过程中溶液pH 变化。
下列说法不正确的是( )
A．产生
的主要过程是：Fe-2e-=Fe2+
B．除磷时阴极产物主要是H2
C．脱氮过程中阳极主要发生的反应为2NH4
+-6e-═N2↑+8H+
D．在0-20min 时脱除的元素是氮元素
19．(2023·山西省晋中市高三三模)ClO2是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂，常用于自来水的消毒。
工业上通过惰性电极电解NH4Cl 和HCl 溶液来制备ClO2，其原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．b 与电源的正极连接，在b 极区流出的Y 溶液为稀盐酸
B．当有0.3mol 阴离子通过离子交换膜时，ClO2发生器中产生1.12LNH3
C．a 电极发生的电极反应为NH4
+ -6e-+3Cl-=NCl3+4H+
D．每生成1 mol ClO2，b 极区溶液质量减少1 g
【能力提升】
20．(2023·吉林省长春市三模)羟基自由基
具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的
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有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基
处理含苯酚废水和含甲醛废水，
原理如图所示。已知：双极膜中间层中的H2O 解离为
和OH-。下列说法错误的是( )
A．M 极为阴极，电极反应式：
B．双极膜中H2O 解离出的OH-透过膜a 向N 极移动
C．每处理
甲醛，理论上有
透过膜b
D．通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6∶7
21．工业上用石墨和铅作电极，用双极膜电解葡萄糖溶液制备甘露醇和葡萄糖酸盐。已知在直流电场
作用下，双极膜将水解离为H+和OH-并实现其定向通过，电解过程如图所示。下列说法错误的是( )
A．b 极材料为石墨，接电源正极
B．通电后双极膜中产生的OH-向b 极定向移动
C．生成葡萄糖酸盐的反应为：
+BrO3
-+OH-=HOCH2(CHOH)4COO-+Br-+H2O
D．理论上若生成1mol 甘露醇，则可生成1mol 葡萄糖酸盐
22．(2023·安徽省合肥市高三模拟)近年来，锂介导的氮还原已被证明是一种有前途的电化学合成氨的
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方法，其电合成氨装置如图所示，下列说法错误的是( )
A．电极A 的电势高于电极B
B．阴极电极反应式为N2+2Li++4H++6e—=2LiNH2
C．由图可知该装置反应前后，理论上乙醇的浓度不变
D．理论上若电解液传导6molH+，最多生成标准状况下33.6LNH3
23．(2023·江西省鹰潭市高三二模)为探究电解过程中溶液pH 的变化。装置、所得数据结果如图所示。
电解过程中，充分搅拌使溶液均匀，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是( )
A．0-t1时：4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3，t1-t2时：2H2O
2H2↑+O2↑
B．若进行到t2时刻共有0.224L 气体(标况下)产生，则外电路有0.04mol 电子通过
C．若使用氢氧燃料电池为电源，t1时，理论上负极消耗的气体物质的量为0.005mol
D．电解到t1时刻，加入1.16gAg2O 可使溶液复原
24．Ⅰ.氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过
，在此工艺
中，物料传输和转化关系如图，其中电极未标出，所用离子交换膜只允许阳离子通过。
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(1)分析比较图示中
与
的大小：
___________
(填“＞”“＜”或“=”)。
(2)写出燃料电池B 中的正极的电极反应：___________。
(3)图中Y 是___________(填化学式)，若电解产生
(标准状况)该物质，则至少转移电子
___________
；X 元素的基态原子的电子排布式为___________。
Ⅱ．某实验小组同学利用如图装置对电化学原理进行了一系列探究活动。
(4)甲池装置为___________(填“原电池”或“电解池”)。
(5)甲池反应前两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差14 g，导线中通过___________ mol 电
子。
(6)实验过程中，甲池左侧烧杯中NO3
-的浓度___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(7)若乙池中溶液为足量的硝酸银溶液，工作一段时间后，若要使乙池中溶液恢复原浓度，可向溶液中
加入___________。(填化学式)
25．某实验小组通过以下实验，探究镀件表面镀铜的最佳条件。
【查阅资料】①Cu2++2P2O7
4-
[Cu(P2O7)2]6- K=1×109
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②Cu+在溶液中不稳定，容易发生歧化。
【实验设计】用CuSO4·5H2O、Na4P2O7·10H2O(焦磷酸钠)、添加剂配制一定浓度的电镀液，分别用纯
铜和镀件作为两极材料，探究电镀液的pH、电流密度、电极板间距对层的影响。
(1)要配制一定体积40g/L 的CuSO4溶液，以下仪器不需要用到的是_______(填仪器名称)。
(2)镀件表面的油污可用_______清洗。
(3)电镀时阴极上发生的主要反应的电极反应式为_______。
【实验结果与数据分析】
ⅰ.其他条件不变时，电位10min，pH 对电镀的影响如下表：
实验信号
pH 值
镀膜质量/g
镀层外观
1
3
0.0136
表面斑驳
2
7
0.0258
光亮，不光滑
3
8.5
0.0356
光亮，光滑
4
10
0.0216
表面部分斑驳
(4)实验3 中，铜镀层的沉积速率v(Cu)=_______mol/min(保留两位有效数字)。
(5)实验1 和实验4 中，酸性或碱性较强时，镀层出现斑驳的可能原因是_______。
ⅱ.电流密度、电极板间距与镀膜质量的关系
(6)电流密度小于0.50A/dm2时镀膜质量随电流密度增大而增大的原因是_______。
(7)本实验电镀的最佳条件是pH 为8.5、_______、_______。
(8)使用最佳条件电镀时，在阳极附近的电镀液中出现红色固体沉积物，其可能原因用离子方程式表示
为_______，通空气搅拌可防止红色固体沉积物形成。
26．(2023·江苏省盐城市高三模拟)电催化还原CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常用的阴
极材料有有机多孔电极材料、铜基复合电极材料等。
(1)一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种有机物的骨架上)电催化还原CO2的装置示意图如图-1 所示。
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控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如
图-2 所示。
①电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是 。
②控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为 mol。
③科研小组利用
13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是 。
(2)一种铜基复合电极材料Au/Cu2O 的制备方法：将一定量Cu2O 分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶
液中逐滴滴加HAuCl4 (一种强酸)溶液，搅拌一段时间后离心分离，得Au/Cu2O，溶液呈蓝色。写出Cu2O
还原HAuCl4的离子方程式： 。
(3)金属Cu/La 复合电极材料电催化还原CO₂ 制备甲醛和乙醇的可能机理如图-3 所示。研究表明，在不
同电极材料上形成中间体的部分反应活化能如图-4 所示。
①X 为 。在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y 的结构。
②与单纯的Cu 电极相比，利用Cu/La 复合电极材料电催化还原CO2的优点是 。
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