第19讲 电解池及其应用
练习1 电解池原理
1. (2024·南京二模)一种电解乙酰基吡嗪废水中的(NH4)2SO4制备(NH4)2S2O8的电化学装置如图所示。下列说法正确的是(B)
A. 石墨电极与直流电源正极相连
B. 电解时，铂网电极附近pH增大
C. 离子交换膜应选择性透过阴离子
D. 阴极上的电极反应为2SO4(2－)＋2e－===S2O8(2－)
【解析】 由图可知，铂网电极上(NH4)2SO4失去电子发生氧化反应生成(NH4)2S2O8，铂网为阳极，则石墨为阴极，与直流电源负极相连，A错误； 阳极反应式为2SO4(2－)－2e－===S2O8(2－)，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则右侧氢离子通过离子交换膜进入左侧，使得铂网电极附近pH增大，B正确；C、D错误。
2. (2021·江苏卷)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图所示)；②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是(B)
A. 电解后KOH溶液的物质的量浓度减小
B. 电解时，阳极电极反应式：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
C. 电解的总反应：2H2O电解(=====)2H2↑＋O2↑
D. 电解过程中转移4 mol电子，理论上可获得22.4 L O2
【解析】 阴极上，H2O得电子被还原为H2，阳极上，Ni(OH)2失电子被氧化为NiOOH，电解过程总反应为2Ni(OH)2电解(=====)2NiOOH＋H2↑，电解后KOH溶液的物质的量浓度不变，A、C错误；未指明是否为标准状况下，故无法计算生成O2的体积，D错误。
3. (2023·浙江卷)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图所示。下列有关说法正确的是(C)
A. 石墨电极为阴极，发生氧化反应
B. A电极的电极反应式：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2O
C. 该体系中，石墨优先于Cl－参与反应
D. 电解时，阳离子向石墨电极移动
【解析】 由图可知，在外加电源作用下，石墨电极上的C转化为CO，发生失电子的氧化反应，故石墨电极为阳极，A错误；A电极作阴极，TiO2和SiO2得到电子生成TiSi，电极反应式：TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－，B错误；石墨电极上有CO生成，无Cl2生成，故该体系中，石墨优先于Cl－参与反应，C正确；电解时，阳离子向阴极(A电极)移动，D错误。
4. (2023·连云港期中)利用惰性电极电解Na2SO3和NaHSO3混合溶液分离得到二者的浓溶液，其电解装置如图所示，Ⅰ室中加入的是稀硫酸，Ⅱ室和Ⅲ室中加入的是Na2SO3和NaHSO3的混合溶液。下列说法正确的是(C)
A. 阳极上发生的电极反应：2H＋＋2e－===H2↑
B. 交换膜a是阴离子交换膜
C. 电解一段时间后，Ⅱ室得到NaHSO3溶液
D. 电解过程中每转移1 mol电子，理论上阴极区可获得11.2 L气体
【解析】 阳极上发生失电子的氧化反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A错误；Ⅰ室中的部分H＋透过阳离子交换膜进入Ⅱ室，Ⅱ室中的部分Na＋透过交换膜a进入Ⅲ室，故交换膜a是阳离子交换膜，B错误；电解一段时间后，Ⅱ室得到NaHSO3溶液，Ⅲ室得到Na2SO3溶液，C正确；气体所处的状况未知，无法计算体积，D错误。
5. (2023·苏州中学、淮阴中学、姜堰中学、海门中学四校联考)现有一种安全、高效的双极制氢系统，该系统能够从阳极低电压醛氧化和阴极析氢反应中得到氢气，Cu为阳极催化剂，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(C)
A. 电压越高，阳极制氢速率越快
B. 电解过程中，阴极室的pH不变
C. 阳极发生的主要电极反应为2R—CHO－2e－＋4OH－===2R—COO－＋H2↑＋2H2O
D. 制得1 mol氢气，理论上有2 mol OH－透过交换膜
【解析】 阳极上OH－也可能放电，故电压越高，阳极制氢速率不一定越快，A错误；阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，产生的OH－移向阳极，但溶剂水减少，KOH的浓度增大，故电解一段时间后，阴极室的pH增大，B错误；铜电极为阳极，主要电极反应为2R—CHO＋4OH－－2e－===2R—COO－＋H2↑＋2H2O，C正确；阴、阳极上均产生H2，制得1 mol H2，转移1 mol电子，故理论上有1 mol OH－透过交换膜，D错误。