【精品练习】2026年高考化学二轮复习《电化学》题型突破3有“膜”电化学装置的分析word版含答案

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题型突破3　有“膜”电化学装置的分析

1.(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+H2。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　根据题目可知:电解过程b电极HCHO转变为HCOO-,失去电子,故b为阳极,阳极反应式:2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑;阴极反应式:2H2O+2e-===2OH-+H2↑。传统电解水过程中每转移4 mol e-可制得2 mol H2,耦合HCHO高效制H2过程中每转移4 mol e-,阴、阳极均可产生2 mol氢气,则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍,A错误;由上述分析可知,阴极的电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,B正确;综合图像中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知,OH-通过交换膜向b极区移动,C正确;由上述分析可知,D正确。

2.(2023·全国甲卷)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1 mol电子,阳极生成11.2 L气体(标准状况)

答案　C

解析　由图可知,该装置为电解池,与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,铜电极为阴极,酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等,电极反应式为2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e-===C2H5OH+3H2O,电解池工作时,氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。A.析氢反应为还原反应,应在阴极发生,即在铜电极上发生,故A错误;B.离子交换膜为质子交换膜,只允许氢离子通过,Cl-不能通过,故B错误;C.由分析可知,铜电极为阴极,酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等,电极反应式有2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O,故C正确;D.水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,每转移1 mol电子,生成0.25 mol O2,在标况下体积为5.6 L,故D错误。

3.(2023·北京卷)回收利用工业废气中的CO2和SO2,实验原理示意图如下。

下列说法不正确的是(　　)

A.废气中SO2排放到大气中会形成酸雨

B.装置a中溶液显碱性的原因是HC的水解程度大于HC的电离程度

C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2

D.装置b中的总反应为S+CO2+H2OHCOOH+S