衡水中学2021届高考化学一轮讲练：电解池电极反应式和总反应方程式的书写及应用【答案+详解】

电解池电极反应式和总反应方程式的书写

1．一种脱除废水中NH＋

4

的电化学装置如图所示，下列说法正确的是( )

A．该装置将化学能转变为电能

B．该装置工作时，Cl－向阴极移动

C．NH＋

4在阴极上被还原为N

2

，阴极周围溶液的pH增大

D．阳极的电极反应式为Cl－＋H

2

O－2e－===ClO－＋2H＋

1.选D。该装置为电解池，工作时将电能转变为化学能，故A错误；电

解池中阴离子向阳极移动，故B错误；用电解法处理含有NH＋

4

的废水，阴极上是

水电离出的氢离子得电子发生还原反应：2H

2O＋2e－===H

2

↑＋2OH－，阳极的电极

反应式为Cl－＋H

2O－2e－===ClO－＋2H＋，ClO－再将NH＋

4

氧化为N

2

，故C错误，D正

确。

2．(2019·高考全国卷Ⅰ，T12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是( )

A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H

2

＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋

C．正极区，固氮酶为催化剂，N

2发生还原反应生成NH

3

D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

2.选B。由题图和题意知，电池总反应是3H

2＋N

2

===2NH

3

。该合成氨反应

在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，

B项错误；正极区N

2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH

3

，C项正确；电池工作

时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。

3.如图为用固体二氧化钛(TiO

2

)生产海绵钛的装

置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO

2

(阴极)

中的氧解离进入熔盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法

中正确的是( )

A．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl

2

↑

B．阴极的电极反应式为TiO

2

＋4e－===Ti＋2O2－

C．通电后，O2－、Cl－均向阴极移动

D．石墨电极的质量不发生变化

3.选B。电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应，所以电极反应

式为2O2－－4e－===O

2

↑，A错误；电解池的阴极发生得电子的还原反应，是二氧

化钛电极本身得电子的过程，即TiO

2

＋4e－===Ti＋2O2－，B正确；电解池中，电解质中的阴离子O2－、Cl－均移向阳极，C错误；石墨电极会和阳极上产生的氧气发生反应，导致一氧化碳、二氧化碳的出现，所以电极本身会消耗，质量减轻，D错误。

4.K

2S

2

O

8

(过硫酸钾)是强氧化剂，在水溶液中能将Mn2＋、Cr3

＋分别氧化成MnO－

4、Cr

2

O2－

7

。某学习小组拟设计如图装置制备

K 2S

2

O

8

。下列说法正确的是( ) A．铜极发生氧化反应

B ．阳极反应式为2SO 2－4－2e －===S 2O 2－

8

C ．电解时，H ＋从交换膜左侧向右侧迁移

D ．若产生22.4 L 氢气，则转移电子为2 mol 4.

选B 。由题图知，铜极与电源负极相连为阴极，发生还原反应，A 项

错误；石墨极与电源正极相连为阳极，发生氧化反应，B 项正确；氢离子由质子交换膜右侧(阳极)向左侧(阴极)迁移，C 项错误；没有指明标准状况，不能根据产生的氢气体积计算转移电子的物质的量，D 项错误。

5．乙醛酸(HOOC —CHO)是一种重要的有机合成中间体。在乙二酸(HOOC —COOH)电还原法合成乙醛酸的基础上化学工作者创新性地提出双极室成对电解法，装置模型及工作原理如图所示。下列说法中错误的是( )

A ．该离子交换膜应选择阳离子交换膜

B ．HCl 是制取乙醛酸反应的催化剂，并起导电作用

C ．该方法的总反应为OHC —CHO ＋HOOC —COOH=====电解

2HOOC —CHO

D ．乙二醛、乙二酸分别在阴、阳电极表面放电，故称为双极室成对电解法 5.

选D 。电解池阴极(右边)消耗氢离子，阳极(左边)产生氢离子，氢离

子需要通过离子交换膜，故该离子交换膜应选择阳离子交换膜，A 正确；加入盐酸，氯离子在阳极反应掉又生成，同时氢离子在阳极生成，在阴极反应，整个过程氢离子和氯离子总量不变，起催化作用，B 正确；阳极反应式为2Cl －－2e －===Cl 2↑，Cl 2可以将醛基氧化为羧基：Cl 2＋OHC —CHO ＋H 2O===HOOC —CHO ＋2HCl ，阴极反应式为HOOC —COOH ＋2e －＋2H ＋===HOOC —CHO ＋H 2O ，则该方法的总反应为OHC —

CHO ＋HOOC —COOH=====电解2HOOC —CHO ，C 正确；Cl －

在阳极放电，乙二酸在阴极放电，D 错误。

6．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH ＋4，模拟装置如图所示，下列说法正确的是( )

A ．阳极室溶液由无色变成棕黄色

B ．阴极的电极反应式为4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑

C ．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH 增大

D ．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH 4)3PO 4 6.

选C 。A.根据如图装置知，Fe 为阳极，失电子发生氧化反应生成Fe 2

＋

，电极反应式为Fe －2e －===Fe 2＋，所以溶液由无色变为浅绿色，故A 错误；B.

阴极上H ＋放电生成H 2，电极反应式为2H ＋＋2e －===H 2↑，故B 错误；C.电解时，阴极上H ＋放电生成H 2，溶液中c(OH －)增大，溶液中pH 增大，故C 正确；D.电解

时，溶液中NH ＋4向阴极室移动，H ＋放电生成H 2，溶液中OH －和NH ＋4结合生成电解

质NH 3·H 2O ，所以阴极室中溶质为NH 3·H 2O 和(NH 4)3PO 4或NH 4H 2PO 4、(NH 4)2HPO 4，故D 错误。

7．微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC 碳氮联合同时去除的转化系统原理示意图。下列说法正确的是( )