2025高三二轮化学小题各个击破 题型18 电解原理.docx

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1．(2024·辽宁卷)“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：

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↑

答案：A

解析：据图示可知，b电极上HCHO转化为HCOO－，而HCHO转化为HCOO－为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理可知阳极反应：①HCHO＋OH－－e－―→HCOOH＋eq\f(1,2)H2，②HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O，阴极反应为2H2O－2e－===H2↑＋2OH－。由以上分析可知，转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误。

2．(2024·甘肃卷)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是()

A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积

B．电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－===2O2－

C．工作时O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2

D．理论上电源提供2mole－能分解1molH2O

答案：B

解析：多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O＋4e－===2H2↑＋2O2－；多孔电极2上O2－发生失电子的氧化反应，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2－－4e－===O2↑，B错误。

3．(2024·山东卷)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是()

A．电极a连接电源负极

B．加入Y的目的是补充NaBr

C．电解总反应式为Br－＋3H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))BrOeq\o\al(－,3)＋3H2↑

D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br－)＝3∶2

答案：B

解析：电极b上Br－发生失电子的氧化反应转化成BrOeq\o\al(－,3)，电极b为阳极，电极反应为Br－－6e－＋3H2O===BrOeq\o\al(－,3)＋6H＋；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H＋＋6e－===3H2↑；电解总反应式为Br－＋3H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))BrOeq\o\al(－,3)＋3H2↑；催化循环阶段BrOeq\o\al(－,3)被还原成Br－循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。根据分析电解过程中消耗H2O和Br－，而催化阶段BrOeq\o\al(－,3)被还原成Br－循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B错误。

4．(2024·湖南卷)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是()

A．电解时，OH－向Ni电极移动

B．生成C6Neq\o\al(4－,16)的电极反应：2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6Neq\o\al(4－,16)＋8H2O

C．电解一段时间后，溶液pH升高

D．每生成1molH2的同时，生成0.5molK4C6N16

答案：B

解析：由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，发生还原反应，作阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；Pt电极C3N8H4失去电子生成C6Neq\o\al(4－,16)，作阳极，电极反应为2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6Neq\o\al(4－,16)＋8H2O，同时，Pt电极还伴随少量O2生成，电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。由分析可知，Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即OH－向Pt电极移动，A错误；由分析可知，阳极主要反应为2C3N8H4－4e－＋8OH－===C6Neq\o\al(4－,16)＋8H2O，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应主要为2C3N8H4＋4OH－===C6Neq\o\al(4－,16)＋4H2O＋2H2↑，反应消耗OH－，生成H2O，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误；根据电解总反应：2C3N8H4＋4OH－===C6Neq