域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。
该电解池的阳极为____________，总反应为__________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_________________________。
【答案】（4）Fe电极 Fe+2
+H2↑（Fe+2C5H6
Fe(C5H5)2+H2↑）
水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH?，进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2
【解析】（4）根据阳极升失氧可知Fe为阳极；根据题干信息Fe?2e?=Fe2+，电解液中钠离子起到催化剂的作用使得环戊二烯得电子生成氢气，同时与亚铁离子结合生成二茂铁，故电极反应式为Fe+2
=
+H2↑；电解必须在无水条件下进行，因为中间产物Na会与水反应生成氢氧化钠和氢气，
亚铁离子会和氢氧根离子结合生成沉淀； 答案：Fe电极；Fe+2
=
+H2↑（Fe+2C5H6=Fe（C2H5）2+ H2↑）；水会阻碍中间物Na的生成；水
会电解生成OH?，进一步与Fe2+反应生成Fe（OH）2。
7．[2024新课标Ⅲ节选]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺
方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：
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负极区发生的反应有____________________（写反应方程式）。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气__________L（标准状况）。
【答案】（4）Fe3++e?=Fe2+，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 5.6
【解析】（4）电解过程中，负极区即阴极上发生的是得电子反应，元素化合价降低，属于还原反应，则图中左侧为负极反应，根据图示信息知电极反应为：Fe3++e? ＝Fe2+和4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O；电路中转4＝0.25mol，在标准状况下的体积为移1 mol电子，根据电子得失守恒可知需消耗氧气的物质的量是1mol÷0.25mol×22.4L/mol＝5.6L。
8．[2024北京节选]氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。
（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得
到H2和O2。
①制H2时，连接_______________。产生H2的电极反应式是_______________。 ②改变开关连接方式，可得O2。
③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________。
【答案】（2）K1 2H2O+2e?=H2↑+2OH? 连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移
【解析】（2）①电极生成H2时，根据电极放电规律可知H+得到电子变为氢气，因而电极须连接负极，因而制H2时，连接K1，该电池在碱性溶液中，由H2O提供H+，电极反应式为2H2O+2e?=H2↑+2OH?； Ni(OH)2③电极3上NiOOH和Ni(OH)2相互转化，其反应式为NiOOH+e?+H2O?Ni(OH)2+OH?，当连接K1时，失去电子变为NiOOH，当连接K2时，NiOOH得到电子变为Ni(OH)2，因而作用是连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移。
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9．[2024江苏节选]CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。
（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。
①写出阴极CO2还原为HCOO?的电极反应式： ▲ 。
②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是 ▲ 。
【答案】（2）①CO2+H++2e?
?HCOO?或CO2+HCO3+2e?
?HCOO?+CO3 ②阳极产生O2，pH
2?减小，HCO3浓度降低；K+部分迁移至阴极区
【解析】（2）①根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO2＋HCO3?＋2e? =HCOO?＋CO32?，或CO2＋H＋＋2e? =HCOO?；②阳极反应式为2H2O?4e? =O2↑＋4H＋，阳极附近pH减小，H＋与HCO3? 反应，同时部分K＋迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低。 10．[2024浙江选考节选]水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。
（4）以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，
其中生成的NH4HSO4可以循环使用。 ①阳极的电极反应式是________。 ②制备H2O2的总反应方程式是________。
【答案】（4）①2HSO4?? 2e? ②2H2O
H2O2＋H2↑
S2O82?＋2H+或2SO42?? 2e?
S2O82?
【解析】（4）①电解池使用惰性电极，阳极本身不参与反应，阳极吸引HSO4?（或SO42?）离子，并放电生成S2O82?，因而电极反应式为2HSO4?? 2e? =S2O82?＋2H+或2SO42?? 2e? =S2O82? 。
②通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8和H2。由题中信息可知，生成的NH4HSO4可以循环使用，说明(NH4)2S2O8与水反应除了生成H2O2，还有NH4HSO4生成，因而总反应中只有水作反应物，产物为H2O2和H2,故总反应方程式为2H2O
H2O2＋H2↑。
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2024届高考模拟试题 11．[2024·北京市中国人民大学附属中学高三考前热身]高能LiFePO4电池，多应用于公共交通。电池中间是
聚合物的隔膜， 主要作用是在反应过程中只让Li+通过。结构如图所示。
原理如下：(1? x)LiFePO4+xFePO4+LixCn下列说法不正确的是 ．．．
LiFePO4+nC。
A．放电时，正极电极反应式：xFePO4+xLi++xe? ===xLiFePO4 B．放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极 C．充电时，阴极电极反应式：xLi++xe? +nC===LixCn D．充电时，Li+向左移动 【答案】D 【解析】 【分析】
由总反应：(1? x)LiFePO4+xFePO4+LixCn
LiFePO4+nC。放电时，作为原电池，LixCn为负极，化合价
升高失去电子发生氧化反应，电子由负极到正极移动；FePO4为正极，化合价降低得到电子发生还原反应。充电时，作为电解池，LiFePO4参与阴极与阳极的反应，阳离子向阴极移动。 【详解】
A. 放电时，FePO4为正极，正极化合价降低得到电子发生还原反应，电极反应式为xFePO4+xLi++xe? ===xLiFePO4，故A正确；
B. 放电时，作为原电池，电子由负极经导线、用电器、导线到正极，故B正确；
C. 充电时，阴极化合价降低得到电子发生还原反应，电极反应式为xLi++xe? +nC===LixCn，故C正确； D. 充电时，作为电解池，阳离子向阴极移动，Li+向右移动，故D错误；
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答案选D。
12．[2024·湖南省长沙市雅礼中学高三下学期二模]科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制
备成本。相关电解槽装置如左下图所示，用Cu? Si合金作硅源，在950℃下利用三层液熔盐进行电解精炼，并利用某CH4燃料电池(如下图所示)作为电源。下列有关说法不正确的是
A．电极c与b相连，d与a相连 B．左侧电解槽中；Si优先于Cu被氧化
C．a极的电极反应为CH4? 8e? +4O2? ===CO2+2H2O
D．相同时间下，通入CH4、O2的体积不同，会影响硅的提纯速率 【答案】A 【解析】 【分析】
甲烷燃料电池中，通入甲烷的a电极为负极，甲烷在负极上失电子发生氧化反应生成二氧化碳，通入氧气的电极b为正极，氧气在正极上得电子发生还原反应生成阳离子，根据电解池中电子的移动方向可知，c为阴极，与a相连，Si4+在阴极上得电子发生还原反应生成Si，d为阳极，与b相连，Si在阳极上失电子发生氧化反应生成Si4+。 【详解】
A项、甲烷燃料电池中，通入甲烷的a电极为负极，通入氧气的电极b为正极，根据电解池中电子的移动方向可知，c为阴极，与a相连，d为阳极，与b相连，故A错误；
B项、由图可知，d为阳极，Si在阳极上失去电子被氧化生成Si4+，而铜没被氧化，说明硅优先于钢被氧化，故B正确；
C项、甲烷燃料电池中，通入甲烷的a电极为负极，甲烷在负极上失电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH4? 8e? +4O2? =CO2+2H2O，故C正确；
D项、相同时间下，通入CH4、O2的的体积不同，反应转移电子的物质的量不同，会造成电流强度不同，影响硅的提纯速率，故D正确。 故选A。
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电化学及其应用2024年高考真题和模拟题分项汇编化学Word版含解析
