《2025年优化探究同步导学案高中化学选择性必修1人教版》

6.(2023·湖北卷)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无$Cl_2$生成且$KOH$溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为$xmol· h^{-1}$。下列说法错误的是 (D)


A.b电极反应为$2H_2O + 2e^- \longrightarrow 2OH^- + H_2\uparrow$
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电解时海水中动能高的水分子可穿过 PTFE 膜
D.海水为电解池补水的速率为$2xmol· h^{-1}$

答案： 6.D 根据图示，b电极与电源负极相连，为阴极，结合题干信息可知，阴极反应为2H₂O + 2e⁻ = 2OH⁻ + H₂↑，A正确；该装置工作时阳极无氯气生成，则阳极反应为4OH⁻ - 4e⁻ = 2H₂O + O₂↑，阳极KOH溶液的浓度不变，则需要(OH⁻)由阴极移向阳极，故离子交换膜为阴离子交换膜，B正确；动能高的水分子可以穿过PTFE膜，C正确；由阴、阳极反应可知，电解总反应为2H₂O$\stackrel{通电}{=\!=\!=}$2H₂↑ + O₂↑，每生成1molH₂要消耗1molH₂O，已知电解生成氢气的速率为xmol·h⁻¹，则海水为电解池补水的速率也为xmol·h⁻¹，D错误。

7.(2023·广东卷)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图)，可实现大电流催化电解$KNO_3$溶液制氨。工作时，$H_2O$在双极膜界面处被催化解离成$H^+$和$OH^-$，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 (B)


A.电解总反应：$KNO_3 + 3H_2O \xlongequal{通电} NH_3· H_2O + 2O_2\uparrow + KOH$
B.每生成$1molNH_3· H_2O$，双极膜处有$9mol$的$H_2O$解离
C.电解过程中，阳极室中$KOH$的物质的量不因反应而改变
D.相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率

答案： 7.B 由信息“大电流催化电解KNO₃溶液制氨”可知，在电极a处KNO₃得电子生成NH₃，发生还原反应，故电极a为阴极，电极反应为NO₃⁻ + 8e⁻ + 7H₂O = NH₃·H₂O + 9OH⁻，电极b为阳极，电极反应为4OH⁻ - 4e⁻ = O₂↑ + 2H₂O，“卯榫”结构的双极膜中的H⁺移向电极a，OH⁻移向电极b。由分析中阴、阳极电极反应可知，电解总反应为KNO₃ + 3H₂O$\stackrel{通电}{=\!=\!=}$NH₃·H₂O + 2O₂↑ + KOH，故A正确；每生成1molNH₃·H₂O，阴极得8mole⁻，同时双极膜处有8molH⁺进入阴极室，即有8mol的H₂O解离，故B错误；电解过程中，阳极室每消耗4molOH⁻，同时有4molOH⁻通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H₂O被催化解离成H⁺和OH⁻，可提高氨生成速率，故D正确。