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2024年遼寧高考化學(xué)卷電化學(xué)解析
“綠色零碳”氫能前景廣闊。耦合HCHO高效制H的方法解決電解水制“綠氫”效率低的問題,涉及的機理有:
下列說法錯誤的是:
A. 相同條件下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的1.5倍
B. 陰極:2H2O+2e-=2OH-+H2↑
C. OH-通過交換膜向b極區(qū)移動
D. 陽極:2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2↑
解析和解答如下:
存在外加電源,為電解池,發(fā)生強制的氧化還原反應(yīng)。
陽極發(fā)生氧化反應(yīng),結(jié)合所給的反應(yīng)機理,b電極上HCHO失電子,得到HCOO-,發(fā)生氧化反應(yīng),b為陽極。其實從有機物HCHO加O為氧化反應(yīng)的角度同樣可以判斷。電極反應(yīng)相對比較難寫,考試時可最后分析,題目正好放到最后1個選項,比較友好。
a為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),KOH水溶液中,H2O放電,電極反應(yīng)為:
2H2O+2e-=2OH-+H2↑
可判斷選項B正確。
電流方向為:陽極b→陰極a。OH-帶負(fù)電荷,與電流方向相反,可通過陰離子交換膜,方向為a→b。可判斷選項C正確。
再判斷選項A:氧化還原電子得失后守恒,同樣轉(zhuǎn)移2e-,陰極得到1個H2;根據(jù)反應(yīng)機理,陽極也得到1個,共得到2個H2。
傳統(tǒng)電解水轉(zhuǎn)移2e-只有陰極得到1個H2,陽極得到1/2O2。
相同條件下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的2倍。可判斷A錯誤。選出答案不難。再分析陽極反應(yīng),根據(jù)機理,先氧化還原:
HCHO要先加成1個OH-,再失去1個e-,得到HCOOH和1/2H2,寫:HCHO+OH--e-=HCOOH+1/2H2↑再原子守恒,介質(zhì)為強堿性,生成的HCOOH與OH-中和:
HCOOH+OH-=HCOO-+H2O兩個式子相加,再×2,系數(shù)化整得:
2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2↑選項D正確。