1．(2024·遼寧卷)“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統電解水制“綠氫”陽極電勢高、反應速率緩慢的問題，科技工作者設計耦合HCHO高效制H2的方法，裝置如圖所示。部分反應機理為：下列說法錯誤的是()A．相同電量下H2理論產量是傳統電解水的1.5倍B．陰極反應：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑C．電解時OH－通過陰離子交換膜向b極方向移動D．陽極反應：2HCHO－2e－＋4OH－=2HCOO－＋2H2O＋H2↑答案：A解析：據圖示可知，b電極上HCHO轉化為HCOO－，而HCHO轉化為HCOO－為氧化反應，所以b電極為陽極，a電極為陰極，HCHO為陽極反應物，由反應機理可知陽極反應：①HCHO＋OH－－e－→HCOOH＋eq\f(1,2)H2，②HCOOH＋OH－=HCOO－＋H2O，陰極反應為2H2O－2e－=H2↑＋2OH－。由以上分析可知，轉移2mol電子時，陰、陽兩極各生成1molH2，共2molH2，而傳統電解水：2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑，轉移2mol電子，只有陰極生成1molH2，所以相同電量下H2理論產量是傳統電解水的2倍，A錯誤。2．(2024·甘肅卷)某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是()A．電極1的多孔結構能增大與水蒸氣的接觸面積B．電極2是陰極，發生還原反應：O2＋4e－=2O2－C．工作時O2－從多孔電極1遷移到多孔電極2D．理論上電源提供2mole－能分解1molH2O答案：B解析：多孔電極1上H2O(g)發生得電子的還原反應，多孔電極1為陰極，電極反應為2H2O＋4e－=2H2↑＋2O2－；多孔電極2上O2－發生失電子的氧化反應，多孔電極2為陽極，電極反應為2O2－－4e－=O2↑，B錯誤。3．(2024·山東卷)以不同材料修飾的Pt為電極，一定濃度的NaBr溶液為電解液，采用電解和催化相結合的循環方式，可實現高效制H2和O2，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是()A．電極a連接電源負極B．加入Y的目的是補充NaBrC．電解總反應式為Br－＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))BrOeq\o\al(－,3)＋3H2↑D．催化階段反應產物物質的量之比n(Z)∶n(Br－)＝3∶2答案：B解析：電極b上Br－發生失電子的氧化反應轉化成BrOeq\o\al(－,3)，電極b為陽極，電極反應為Br－－6e－＋3H2O=BrOeq\o\al(－,3)＋6H＋；則電極a為陰極，電極a的電極反應為6H＋＋6e－=3H2↑；電解總反應式為Br－＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))BrOeq\o\al(－,3)＋3H2↑；催化循環階段BrOeq\o\al(－,3)被還原成Br－循環使用、同時生成O2，實現高效制H2和O2，即Z為O2。根據分析電解過程中消耗H2O和Br－，而催化階段BrOeq\o\al(－,3)被還原成Br－循環使用，故加入Y的目的是補充H2O，維持NaBr溶液為一定濃度，B錯誤。4．(2024·湖南卷)在KOH水溶液中，電化學方法合成高能物質K4C6N16時，伴隨少量O2生成，電解原理如圖所示，下列說法正確的是()A．電解時，OH－向Ni電極移動B．生成C6Neq\o\al(4－,16)的電極反應：2C3N8H4＋8OH－－4e－=C6Neq\o\al(4－,16)＋8H2OC．電解一段時間后，溶液pH升高D．每生成1molH2的同時，生成0.5molK4C6N16答案：B解析：由電解原理圖可知，Ni電極產生氫氣，發生還原反應，作陰極，電極反應為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；Pt電極C3N8H4失去電子生成C6Neq\o\al(4－,16)，作陽極，電極反應為2C3N8H4＋8OH－－4e－=C6Neq\o\al(4－,16)＋8H2O，同時，Pt電極還伴隨少量O2生成，電極反應為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。由分析可知，Ni電極為陰極，Pt電極為陽極，電解過程中，陰離子向陽極移動，即OH－向Pt電極移動，A錯誤；由分析可知，陽極主要反應為2C3N8H4－4e－＋8OH－=C6Neq\o\al(4－,16)＋8H2O，陰極反應為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，總反應主要為2C3N8H4＋4OH－=C6Neq\o\al(4－,16)＋4H2O＋2H2↑，反應消耗OH－，生成H2O，電解一段時間后，溶液pH降低，C錯誤；根據電解總反應：2C3N8H4＋4OH－=C6Neq\o\al(4－,16)＋4H2O＋2H2↑可知，每生成1molH2，生成0.5molK4C6N16，但Pt電極還伴隨少量O2生成，發生電極反應：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，則生成1molH2時生成的K4C6N16小于0.5mol，D錯誤。5．(2024·廣東卷)一種基于氯堿工藝的新型電解池(下圖)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是()A．陽極反應：2Cl－－2e－=Cl2↑B．陰極區溶液中OH－濃度逐漸升高C．理論上每消耗1molFe2O3，陽極室溶液減少213gD．理論上每消耗1molFe2O3，陰極室物質最多增加138g答案：C解析：根據題意可知，此氯堿工藝的電解池可用于濕法冶鐵，則右側電極為陽極，Cl－放電產生氯氣，電極反應為2Cl－－2e－=Cl2↑；左側電極為陰極，Fe2O3在堿性條件下轉化為Fe，電極反應為Fe2O3＋6e－＋3H2O=2Fe＋6OH－；Na＋由陽極向陰極移動。由分析可知，理論上每消耗1molFe2O3，轉移6mol電子，產生3molCl2，同時有6molNa＋由陽極轉移至陰極，則陽極室溶液減少3×71g＋6×23g＝351g，C錯誤。6．(2023·浙江6月選考)氯堿工業能耗大，通過如圖改進的設計可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是()A．電極A接電源正極，發生氧化反應B．電極B的電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．應選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D．改進設計中通過提高電極B上反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗答案：B解析：電極B為陰極，氧氣得電子，其電極反應式為2H2O＋4e－＋O2=4OH－，故B錯誤。7．(2023·遼寧卷)某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產生。下列說法正確的是()A．b端電勢高于a端電勢B．理論上轉移2mole－生成4gH2C．電解后海水pH下降D．陽極發生：Cl－＋H2O－2e－=HClO＋H＋答案：D解析：由題圖可知，鈦箔電極上有H2生成，H2O得電子發生還原反應，則b為電源負極，a為電源正極，a端電勢高于b端電勢，A錯誤；鈦箔電極上每生成1molH2轉移2mol電子，則生成4g(2mol)H2理論上轉移電子4mol，B錯誤；陽極O2的產生被抑制，海水中Cl－發生反應：Cl－＋H2O－2e－=HClO＋H＋，陰極發生反應：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，結合兩極反應可知電解后海水pH升高，C錯誤，D正確。8．(2022·廣東高考)以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解，實現Al的再生。該過程中()A．陰極發生的反應為Mg－2e－=Mg2＋B．陰極上Al被氧化C．在電解槽底部產生含Cu的陽極泥D．陽極和陰極的質量變化相等答案：C解析：根據電解原理可知，電解池中陽極發生失電子的氧化反應，陰極發生得電子的還原反應，該題中以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解，Mg和Al發生失電子的氧化反應，分別生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不參與反應，陰極上Al3＋得電子生成Al單質，從而實現Al的再生。Mg在陽極失電子生成Mg2＋，A錯誤；Al在陽極上被氧化生成Al3＋，B錯誤；陽極除了鋁參與電子轉移，鎂也參與了電子轉移，且還會形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質，陽極與陰極的質量變化不相等，D錯誤。9．(2022·海南高考)一種采用H2O(g)和N2(g)為原料制備NH3(g)的裝置示意圖如下。下列有關說法正確的是()A．在b電極上，N2被還原B．金屬Ag可作為a電極的材料C．改變工作電源電壓，反應速率不變D．電解過程中，固體氧化物電解質中O2－不斷減少答案：A解析：由裝置圖可知，N2在b電極轉化為NH3，N元素的化合價降低，得電子發生還原反應，因此b電極為陰極，電極反應式為N2＋3H2O＋6e－=2NH3＋3O2－，a電極為陽極，電極反應式為2O2－－4e－=O2；由分析可知A正確；a電極為陽極，若金屬Ag作a電極的材料，則金屬Ag優先失去電子，B錯誤；改變工作電源的電壓，反應速率會發生改變，C錯誤；電解過程中，固體氧化物電解質中O2－不會改變，D錯誤。10．(2023·湖北卷)我國科學家設計如圖所示的電解池，實現了海水直接制備氫氣技術的綠色化。該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為xmol·h－1。下列說法錯誤的是()A．b電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜D．海水為電解池補水的速率為2xmol·h－1答案：D解析：由題圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a電極與電源正極相連，為電解池的陽極，b電極與電源負極相連，為電解池的陰極，陰極反應為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陽極反應為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，電池總反應為2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑。由電解總反應可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率為xmol·h－1，則補水的速率也應是xmol·h－1，D錯誤。11．(2023·廣東卷)用一種具有“卯榫”結構的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實現大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H＋和OH－，有利于電解反應順利進行。下列說法不正確的是()A．電解總反應：KNO3＋3H2O=NH3·H2O＋2O2↑＋KOHB．每生成1molNH3·H2O，雙極膜處有9mol的H2O解離C．電解過程中，陽極室中KOH的物質的量不因反應而改變D．相比于平面結構雙極膜，“卯榫”結構可提高氨生成速率答案：B解析：由信息可知，在電極a處KNO3放電生成NH3，發生還原反應，故電極a為陰極，電極反應式為NOeq\o\al(－,3)＋8e－＋8H＋=NH3·H2O＋H2O＋OH－，電極b為陽極，電極反應式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”結構的雙極膜中的H＋移向電極a，OH－移向電極b。每生成1molNH3·H2O，陰極得8mole－，同時雙極膜處有8molH＋進入陰極室，即有8mol的H2O解離，B錯誤。12．(2022·湖北高考)含磷有機物應用廣泛。電解法可實現由白磷直接制備Li[P(CN)2]，過程如圖所示(Me為甲基)。下列說法正確的是()A．生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉移2mol電子B．陰極上的電極反應為：P4＋8CN－－4e－=4[P(CN)2]－C．在電解過程中CN－向鉑電極移動D．電解產生的H2中的氫元素來自于LiOH答案：D解析：石墨電極：P4→Li[P(CN)2]，磷元素化合價升高，發生氧化反應，所以石墨電極為陽極，電極反應式為P4＋8CN－－4e－=4[P(CN)2]－，則生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉移1mol電子，A、B錯誤；CN－向陽極移動，即移向石墨電極，C錯誤；由題給圖示可知HCN在陰極放電，產生CN－和H2，而HCN中的H來自LiOH，則電解產生的H2中的氫元素來自于LiOH，D正確。13．(2022·浙江6月選考)通過電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下列說法不正確的是()A．電極A為陰極，發生還原反應B．電極B的電極反應：2H2O＋Mn2＋－2e－=MnO2＋4H＋C．電解一段時間后溶液中Mn2＋濃度保持不變D．電解結束，可通過調節pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以獲得Li2CO3答案：C解析：由電解示意圖可知，電極B上Mn2＋轉化為了MnO2，錳元素化合價升高，失電子，電極B為陽極，則電極A為陰極，發生還原反應，A正確；由電解示意圖可知，電極B上Mn2＋失電子轉化為了MnO2，電極反應式為2H2O＋Mn2＋－2e－=MnO2＋4H＋，B正確；電極A為陰極，LiMn2O4得電子，電極反應式為2LiMn2O4＋6e－＋16H＋=2Li＋＋4Mn2＋＋8H2O，依據得失電子守恒，電解池總反應為2LiMn2O4＋4H＋=2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，反應生成了Mn2＋，Mn2＋濃度增大，C錯誤；由分析可知，電解結束后，可通過調節溶液pH將錳離子轉化為沉淀除去，然后再加入碳酸鈉溶液，從而獲得碳酸鋰，D正確。1．(2024·廣東省南粵名校高三聯考)利用光能分解水的裝置如圖所示，在直流電場作用下，雙極膜將水解離為H＋和OH－，并實現其定向通過。下列說法正確的是()A．光電池裝置是將化學能轉化為光能B．當電路中通過2mol電子時，雙極膜中水的質量減少18gC．陽極區發生的電極反應為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑D．再生池中發生的反應為2V3＋＋H2=2V2＋＋2H＋答案：C解析：由題圖可知，光電池左側為電子的流出極，故電解池左側為陰極，電極反應式為V3＋＋e－=V2＋，右側為陽極，電極反應式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；由題圖可知，光電池裝置將光能轉化為電能，再利用電解池將電能轉化為化學能，最終達到分解水的目的，A錯誤；由上述分析可知，當電路中通過1mol電子時，雙極膜中水也會消耗1mol，B錯誤；由裝置圖可知，再生池中發生的反應方程式為2V2＋＋2H＋=2V3＋＋H2↑，D錯誤。2．(2024·濟南市高三年級摸底考試)在直流電源作用下，雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－。某技術人員利用雙極膜(膜c、膜d)和離子交換膜高效制備H2SO4和NaOH，工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．電勢：N電極<M電極B．雙極膜膜c輸出H＋，膜a、膜e為陰離子交換膜C．N極電極反應式為2H2O＋2e－=H2＋2OH－D．當電路中通過1mole－時，整套裝置將制得1molH2SO4答案：D解析：裝置中電極反應和離子遷移情況如圖所示：根據上述分析知，M極為陰極，N極為陽極，則電勢：N電極>M電極，A、B、C錯誤；根據上述分析知，當電路中通過1mole－時，N極生成0.5molH2SO4，同時在膜b和膜c之間的區域生成0.5molH2SO4，故整套裝置將制得1molH2SO4，D正確。3．(2024·吉林省白山市高三一模)SOEC裝置是一種高溫固體氧化物電解池，可以從大氣中回收CO2，其工作溫度為600～1000℃，利用固態CeO2中的O2－定向移動形成離子電流。SOEC由多個層狀工作單元疊加而成，拆解后裝置如圖所示(CO2在電極b上反應，外接電源與部分氣體管路、流向未顯示)。下列說法正確的是()A．電極b為陽極，電極反應為CO2＋2e－=CO＋O2－B．在氣孔Z附近檢測到少量Ce3＋，說明發生了電極反應：CeO2＋e－=Ce3＋＋2O2－C．裝置工作過程中，CeO2(s)電解質中的O2－由電極a移向電極bD．由于產生有毒氣體CO，故必須將各層密封，防止氣體泄漏答案：D解析：由題干圖示信息可知，CO2經導管X進入電極b中，發生反應CO2＋2e－=CO＋O2－，故電極b為陰極，未反應的CO2和生成的CO經氣孔Z流出，O2－經固態CeO2定向移動到a電極，在a電極上放電，發生反應：2O2－－4e－=O2↑，產生的O2經導管Y流出，A、C錯誤；在氣孔Z附近檢測到少量Ce3＋，不能說明發生了電極反應：CeO2＋e－=Ce3＋＋2O2－，可能是高溫下CO將CeO2還原為Ce3＋，B錯誤。4．(2024·浙江省樂清市知臨中學高三仿真模擬)利用電化學原理治理硝酸鹽污水中的NOeq\o\al(－,3)(如圖所示)。下列說法不正確的是()A．直流電源電極：A為正極，B為負極B．電解過程，溶液中質子從Pt電極向Ag-Pt電極移動C．在陽極發生的電極反應：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋D．當轉移2mol電子時，陰極室質量減少5.6g答案：D解析：根據題圖知，硝酸根離子得電子發生還原反應生成N2，則Ag-Pt電極為陰極，Pt電極為陽極，則A為電源正極，B為電源負極，A正確；電解質溶液中質子向陰極移動，所以電解過程中質子從Pt電極向Ag-Pt電極移動，B正確；陽極上失電子發生氧化反應，電極反應式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，當轉移2mol電子時，陽極產生2molH＋進入陰極室，陰極上電極反應式為2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，當轉移2mol電子時，產生0.2molN2，質量為5.6g，同時有2molH＋(質量為2g)進入，因此，陰極室質量減少3.6g，C正確，D錯誤。5．(2024·安徽省巢湖市第一中學高三月考)近日，哈爾濱工業大學的研