届高三化学二轮复习电化学基础题型特训提升训练42题答案+解析.docx
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届高三化学二轮复习电化学基础题型特训提升训练42题答案+解析
《高考12题逐题突破》:
电化学基础
——题型特训
【精编42题答案+解析】
1.目前发明的电动势法检测溶液中OH-浓度的原理如图所示,总反应式为Cu+Ag2O===CuO+2Ag。
下列有关说法正确的是( )
A.电池工作时,Cu电极附近溶液的c(OH-)增大
B.该电池反应说明Ag2O的氧化性比CuO的强
C.负极的电极反应式为Ag2O+2e-===2Ag+O2-
D.该电池也可以测量盐酸中c(OH-)
答案 B
解析 电池工作时,Cu电极为负极,发生的电极反应式应为Cu-2e-+2OH-===CuO+H2O,Cu电极附近溶液的c(OH-)减小,A、C两项均错误;根据总反应式可知,在反应中Cu作还原剂,Ag2O作氧化剂,CuO为氧化产物,所以Ag2O的氧化性比CuO的强,B项正确;该电池的电解液必须为碱性溶液,在盐酸中不可行,D项错误。
2.最近,科学家研发出了“全氢电池”,其工作原理如图所示。
下列说法错误的是( )
A.右边吸附层中发生了氧化反应
B.负极的电极反应是H2-2e-+2OH-===2H2O
C.该电池总反应是H++OH-===H2O
D.电解质溶液中Na+向右移动、ClO
向左移动
答案 A
解析 由电子的流动方向可以得知左边吸附层为负极,发生氧化反应;右边吸附层为正极,发生还原反应,A项错误;负极的电极反应是H2-2e-+2OH-===2H2O,B项正确;正极的电极反应为2H++2e-===H2↑,根据正、负极的反应可知总反应为OH-+H+===H2O,C项正确;阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,D项正确。
3.对如图装置(铁的防护)的分析正确的是( )
A.甲装置是牺牲阳极的阴极保护法
B.乙装置是牺牲阳极的阴极保护法
C.一段时间后甲、乙装置中pH均增大
D.甲、乙装置中铁电极的电极反应式均为2H++2e-===H2↑
答案 B
解析 A项,甲装置中C为阳极,阳极上氯离子失电子,Fe为阴极,阴极上氢离子得电子,属于外加电流的阴极保护法,错误;B项,乙装置中Zn为负极,Fe为正极,正极上氧气得电子,Fe不参加反应,Fe被保护,所以是牺牲阳极的阴极保护法,正确;C项,甲装置中电解氯化钠生成氢氧化钠,溶液的pH增大,乙装置中负极Zn失电子,正极氧气得电子,最终生成氢氧化锌沉淀,溶液的pH几乎不变,错误;D项,乙中正极上氧气得电子生成氢氧根离子,所以Fe电极上没有氢气生成,错误。
4.科学家尝试用微生物电池除去废水中的有害有机物,其原理如图所示:
下列有关说法错误的是( )
A.A极电极反应式为
+2e-+H+===
+Cl-
B.B极电极反应式为CH3COO--8e-+4H2O===2HCO
+9H+
C.溶液中的阴离子由A极向B极移动
D.该微生物电池在高温条件下无法正常工作
答案 C
解析 根据微生物电池的原理,H+通过质子交换膜由B极向A极移动,说明A极为电池正极,B极为电池负极,A、B选项中的电极反应式都正确;由于电池中的质子交换膜只能让H+通过,故溶液中的阴离子无法由A极向B极移动,C项错误;高温条件下,微生物无法生存,故微生物电池无法正常工作,D项正确。
5.如图是电化学还原CO2制备草酸铜(CuC2O4)的反应原理,电解液不参加反应,通电一段时间后,下列说法不正确的是( )
A.Cu电极反应式为:
Cu-2e-===Cu2+
B.草酸铜在阳离子交换膜右侧生成
C.该过程是电能转化为化学能
D.每生成1molCuC2O4需要标况下44.8LCO2
答案 B
解析 Cu2+在阳极生成,通过阳离子交换膜移向阴极(左侧),草酸铜在阳离子交换膜左侧生成,B项错误。
6.四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。
a、b、c为阴、阳离子交换膜。
已知:
阴离子交换膜只允许阴离子透过,阳离子交换膜只允许阳离子透过。
下列叙述正确的是( )
A.b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
B.通电后Ⅲ室中的Cl-透过c迁移至阳极区
C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均升高
D.电池总反应为4NaCl+6H2O
4NaOH+4HCl+2H2↑+O2↑
[解析] 由图中信息可知,左边电极与负极相连为阴极,右边电极为阳极,所以通电后,阴离子向右定向移动,阳离子向左定向移动,阳极上H2O放电生成O2和H+,阴极上H2O放电生成H2和OH-;H+透过c,Cl-透过b,二者在b、c之间的Ⅲ室形成盐酸,盐酸浓度变大,所以b、c分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜;Na+透过a,NaOH的浓度变大,所以a也是阳离子交换膜,故A、B两项均错误;电解一段时间后,Ⅰ中的溶液的c(OH-)升高,pH升高,Ⅱ中为NaCl溶液,pH不变,Ⅲ中有HCl生成,故c(H+)增大,pH减小,Ⅳ中H+移向Ⅲ,H2O放电生成O2,使水的量减小,c(H+)增大,pH减小,C不正确。
[答案] D
7.肼(分子式为N2H4,又称联氨)具有可燃性,在氧气中完全燃烧生成氮气,可用作燃料电池的燃料。
由题图信息可知下列叙述不正确的是( )
A.甲为原电池,乙为电解池
B.b电极的电极反应式为O2+4e-===2O2-
C.d电极的电极反应式为Cu2++2e-===Cu
D.c电极质量变化128g时,理论消耗标准状况下的空气约为112L
答案 B
解析 由题图信息可知,甲为乙中的电解提供能量,A项不符合题意;水溶液中不可能存在O2-,B项符合题意;d电极与负极相连,发生还原反应,生成Cu,C项不符合题意;铜质量减少128g,减少的物质的量为2mol,故转移4mol电子,由N2H4+O2===N2+2H2O可知,氧元素的化合价由0降为-2价,故转移4mol电子时,参与反应的O2的物质的量为1mol,即消耗空气的物质的量约为
=5mol,即标准状况下的体积为5mol×22.4L·mol-1=112L,D项不符合题意。
8.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。
制备Na2S2O5可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。
电解后,a室的NaHSO3浓度增大,b室的Na2SO3浓度增大。
将a室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。
下列叙述错误的是( )
A.阳极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑
B.两个离子交换膜均为阴离子交换膜
C.a室反应的离子方程式为H++SO
===HSO
D.a室增加0.1molNaHSO3时,两极共生成0.9g气体
答案 B
解析 电解池阳极放氧生酸,电极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑,A项正确;“a室的NaHSO3浓度增大”表明阳极生成的H+穿过离子交换膜进入a室,与SO
结合生成HSO
,反应为H++SO
===HSO
,“b室的Na2SO3浓度增大”说明b室中发生还原反应,放出氢气,2HSO
+2e-===2SO
+H2↑,由于SO
浓度增大,吸引a室中的Na+穿过离子交换膜进入b室,故两个离子交换膜均为阳离子交换膜,B项错误,C项正确;a室增加0.1molNaHSO3表明有0.1molH+穿过离子交换膜,此时外电路中有0.1mole-通过,该电解池相当于电解水,每转移4mole-时,两极共生成36g气体,故转移0.1mole-时,两极共生成0.9g气体,D项正确。
9.水产养殖户常用电解法净化鱼池中的水质,其工作原理如下图所示。
下列说法中正确的是( )
A.X极是电源的负极,发生氧化反应
B.工作过程中阴极区溶液的pH逐渐减小
C.Ⅰ极上的电极反应式:
C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2↑+24H+
D.当电路中转移10mole-时,Ⅱ极上产生22.4LN2
答案 C
解析 电极Ⅰ和电源X极相连,而电极Ⅰ上发生氧化反应,故电极Ⅰ是阳极,故X极是正极,A项错误;电极Ⅱ是阴极,电极反应式:
2NO
+10e-+12H+===N2↑+6H2O,故在工作过程中阴极区溶液的pH逐渐增大,B项错误;在阳极区,C6H12O6失去电子发生氧化反应,根据化合价变化,结合酸性介质,可得阳极电极反应式:
C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2↑+24H+,C项正确;根据阴极反应式:
2NO
+10e-+12H+===N2↑+6H2O,可知转移10mole-时,产生1molN2,在标准状况下体积为22.4L,D项错误。
10.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH
,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-===2H2O+O2↑
C.电解一段时间后,阴极室溶液的pH升高
D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
解析:
选C Fe电极与电源正极相连,则Fe作阳极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,反应中生成Fe2+,溶液由无色变为浅绿色,A错误;阴极上H+得电子发生还原反应,电极反应式为2H++2e-===H2↑,B错误;电解过程中阴极上消耗H+,则阴极室溶液的pH升高,C正确;电解时,(NH4)2SO4溶液中NH
向阴极室迁移,故阴极室溶液中的溶质可能为(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4等,D错误。
11.高铁酸盐(如Na2FeO4)已经被广泛应用在水处理方面,以铁质材料为阳极,在高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以制备高铁酸盐,装置如图。
下列说法不正确的是( )
A.a为阳极,电极反应式为
Fe-6e-+8OH-===FeO
+4H2O
B.为防止高铁酸根扩散被还原,则离子交换膜为阳离子交换膜
C.在电解过程中溶液中的阳离子向a极移动
D.铁电极上有少量气体产生原因可能是
4OH--4e-===O2↑+2H2O
解析:
选C 铁电极材料为阳极,在高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以制备高铁酸盐,所以铁是阳极,电极反应式为Fe-6e-+8OH-===FeO
+4H2O,故A正确;阳离子交换膜可以阻止FeO
进入阴极区域,故B正确;在电解过程中溶液中的阳离子向阴极移动,所以阳离子向b极移动,故C错误;铁电极上发生氧化反应,所以生成的气体可能是氧气,电极反应式是4OH--4e-===O2↑+2H2O,故D正确。
12.(山东省滨州市2019届高三第二次模拟)国内某科技研究小组首次提出一种新型的Li+电池体系,原理示意图如下。
该体系正极采用含有I-、Li+的水溶液,负极采用固体有机聚合物,电解质溶液采用LiNO3溶液,聚合物阳离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开(已知
在水溶液中呈黄色)。
下列有关判断正确的是
A.左图是原电池工作原理图
B.放电时,Li+从右向左通过聚合物离子交换膜
C.放电时,正极区电解质溶液的颜色变深
D.充电时,阴极的电极反应式为:
【答案】B
【解析】A.左图是电子流向固体有机聚合物,则左图是电池充电原理图,故A项错误;B.放电时,Li+由负极向正极移动,即Li+从右向左通过聚合物离子交换膜,B正确;C.放电时,正极液态电解质溶液的I3-得电子被还原成I-,使电解质溶液的颜色变浅,故C项错误;D.充电时,阴极发生得电子的还原反应,故阴极的电极反应式为:
,故D错误;答案:
B。
13.(山东省临沂市2019年普通高考模拟考试二模)我国科学家发明了一种“可固氮”的锂-氮二次电池,将可传递Li+的醚类作电解质,电池的总反应为
。
下列说法正确的是
A.固氮时,锂电极发生还原反应
B.脱氮时,钌复合电极的电极反应:
2Li3N-6e-=6Li++N2↑
C.固氮时,外电路中电子由钌复合电极流向锂电极
D.脱氮时,Li+向钌复合电极迁移
【答案】B
【解析】A.固氮时,锂电极失电子发生氧化反应,故A错误;B.脱氮时,钌复合电极的电极反应为正极反应的逆反应:
2Li3N-6e-=6Li++N2↑,故B正确;C.固氮时,外电路中电子由锂电极流向钌复合电极,故C错误;D.脱氮时,Li+向锂电极迁移,故D错误。
14.(四川省成都市2019届高三下学期第三次诊断性检测)已知某高能锂离子电池的总反应为:
2Li+FeS=Fe+Li2S,电解液为含LiPF6.SO(CH3)2的有机溶液(Li+可自由通过)。
某小组以该电池为电源电解废水并获得单质镍,工作原理如图所示。
下列分析正确的是
A.该锂离子电池正极反应为FeS+2Li++2e-=Fe+Li2SB.X与电池的Li电极相连
C.电解过程中c(BaC12)保持不变D.若去掉阳离子膜将左右两室合并,则X电极的反应不变
【答案】A
【解析】A.由上述分析可知,FeS发生还原反应作正极,电极反应式为:
FeS+2Li++2e-=Fe+Li2S,故A正确;B.X为阳极,与FeS电极相连,故B错误;C.电解过程中,阳极发生氧化反应:
4OH--4e-=2H2O+O2↑,阳极区的Ba2+通过阳离子交换膜进入BaCl2溶液中;阴极发生还原反应:
Ni2++2e-=Ni,溶液中Cl-通过阴离子交换膜进入BaCl2溶液中。
故电解过程中,BaCl2的物质的量浓度将不断增大,故C错误;D.若将阳离子交换膜去掉,因BaCl2溶液中含有C1-,故阳极电极反应式为:
2C1--2e-=Cl2↑,故X电极的电极反应发生改变,选项D错误。
15.(2019·潍坊模拟)海水中含有大量Na+、Cl-及少量Ca2+、Mg2+、SO
,用电渗析法对该海水样品进行淡化处理,如图所示。
下列说法正确的是( )
A.b膜是阳离子交换膜
B.A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成
C.淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHAD.B极室产生的气体可使湿润的KI淀粉试纸变蓝
解析:
选A 因为阴极是阳离子反应,所以b膜为阳离子交换膜,选项A正确;A极室Cl-在阳极失电子产生氯气,但不产生沉淀,选项B错误;淡化工作完成后,A室Cl-失电子产生氯气,部分溶于水溶液呈酸性,B室H+得电子产生氢气,OH-浓度增大,溶液呈碱性,C室溶液呈中性,pH大小为pHA16.用电解法可提纯含有某种钾的含氧酸盐杂质(如硫酸钾、碳酸钾等)的粗KOH溶液,其工作原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.电极N为阳极,电极M上H+发生还原反应
B.电极M的电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑
C.d处流进粗KOH溶液,e处流出纯KOH溶液
D.b处每产生11.2L气体,必有1molK+穿过阳离子交换膜
解析:
选B 根据图示,K+移向电极N,所以N是阴极,M极是阳极,OH-发生氧化反应生成氧气,电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑,故A错误、B正确;c处流进粗KOH溶液,f处流出纯KOH溶液,故C错误;N极是阴极,H+发生还原反应生成氢气,非标准状况下11.2L氢气的物质的量不一定是0.5mol,故D错误。
17.(安徽省淮北宿州2019届高三第二次模拟考试)一种新型锂离子电池的工作原理如图所示,其中a极区含有Li+、I-、I3-等离子的水溶液,电极b是一种固态有机聚合物。
下列说法不正确的是
A.充电时,a极区I3-的浓度增大
B.充电时,电极b与外接电源的负极连接
C.放电时,电极a可能发生反应I3-+2e-=3I-
D.放电时,外电路中每转移0.1mol电子,电极b增重0.7g
【答案】D
【解析】A项由充电时图示中Li+移动方向可知,电极a为阳极,发生氧化反应3I--2e-=I3-,I3-的浓度增大,故A正确;B项充电时电极b为阴极,发生还原反应,需与外接电源负极相连,故B正确;C项放电时,氧化剂I3-在a电极区域发生还原反应I3-+2e-=3I-,负电荷增加,锂离子移向a极区,电子自外电路输入a极,a为正极,故C正确;D项放电时,b电极区域失去Li+,根据得失电子守恒,转移0.1mol电子时,应减轻0.7g,故D错误。
18.(福建省南平市2019届普通高中毕业班第二次综合质量检查)国内最新研究,实现CO2的固定和储能的多功能电化学反应装置,如图所示。
该装置充放电过程并不完全可逆,即充电过程C不参与反应。
放电过程反应方程式为:
4Li+3CO2=2Li2CO3+C,下列叙述正确的是
A.放电过程正极反应式为4Li++3CO2+4e-=2Li2CO3+C
B.若放电过程转移电子物质的量为0.2mol,理论上可以固定C的质量为1.2g
C.充电过程B电极为阴极,发生氧化反应
D.可用LiClO4水溶液代替LiClO4-DMSO
【答案】A
【解析】A.放电过程为原电池,根据放电过程反应方程式为:
4Li+3CO2=2Li2CO3+C,正极上二氧化碳得到电子生成Li2CO3和C,电极反应式为4Li++3CO2+4e-=2Li2CO3+C,故A正确;B.根据A的分析,若放电过程转移电子物质的量为0.2mol,理论上可以固定C0.05mol,质量为0.05mol×12g/mol=0.6g,故B错误;C.放电过程中金属锂为负极,则充电过程锂电极(A)为阴极,发生还原反应,故C错误;D.锂能够与水反应,不能用LiClO4水溶液代替LiClO4-DMSO,故D错误。
19.(2019·洛阳质检)如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。
放电前,被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3,放电后分别变为Na2S4和NaBr。
下列叙述正确的是( )
A.放电时,负极反应为3NaBr-2e-===NaBr3+2Na+
B.充电时,阳极反应为2Na2S2-2e-===Na2S4+2Na+
C.放电时,Na+经过离子交换膜由b池移向a池
D.用该电池电解饱和食盐水,产生2.24LH2时,b池生成17.40gNa2S4
解析:
选C 放电时,负极上Na2S2被氧化生成Na2S4,电极反应式为2Na2S2-2e-===Na2S4+2Na+,A错误;充电时,阳极上NaBr失电子被氧化生成NaBr3,电极反应式为3NaBr-2e-===NaBr3+2Na+,B错误;放电时,阳离子向正极移动,故Na+经过离子交换膜,由b池移向a池,C正确;题目未指明2.24LH2是否处于标准状况下,无法计算b池中生成Na2S4的质量,D错误。
20.电解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的装置如图所示。
下列说法中不正确的是( )
A.阴极产生的物质A是H2
B.溶液中Na+由阳极室向阴极室迁移
C.阳极OH-放电,H+浓度增大,CO
转化为HCO
D.物质B是NaCl,其作用是增强溶液导电性
解析:
选D 阴极上发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,则阴极上产生的物质A是H2,A正确;电解池中阳离子向阴极移动,则Na+由阳极室向阴极室迁移,B正确;由图可知,阳极上产生O2,则阳极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑,溶液中c(H+)增大,CO
转化为HCO
,C正确;由图可知,阴极区得到NaOH溶液,为不引入杂质,物质B应为NaOH,其作用是增强溶液的导电性,D错误。
21.【山东省临沂市2019届高三5月三模】利用微生物燃料电池进行废水处理,实现碳氮联合转化。
其工作原理如下图所示,其中M、N为厌氧微生物电极。
下列有关叙述错误的是
A.负极的电极反应为CH3COO-—8e-+2H2O==2CO2↑+7H+
B.电池工作时,H+由M极移向N极
C.相同条件下,M、N两极生成的CO2和N2的体积之比为3:
2
D.好氧微生物反应器中发生的反应为NH3+2O2==NO3-+2H++H2O
【答案】C
【解析】
【分析】图示分析可知:
N极NO3-离子得到电子生成氮气、发生还原反应,则N极正极。
M极CH3COO-失电子、发生氧化反应生成二氧化碳气体,则M极为原电池负极,NH4+在好氧微生物反应器中转化为NO3-,据此分析解答。
【详解】A.M极为负极,CH3COO-失电子、发生氧化反应生成二氧化碳气体,电极反应为CH3COO-—8e-+2H2O==2CO2↑+7H+,故A正确;B.原电池工作时,阳离子向正极移动,即H+由M极移向N极,故B正确;C.生成1molCO2转移4mole-,生成1molN2转移10mole-,根据电子守恒,M、N两极生成的CO2和N2的物质的量之比为10mol:
4mol=5:
2,相同条件下的体积比为5:
2,故C错误;D.NH4+在好氧微生物反应器中转化为NO3-,则反应器中发生的反应为NH3+2O2==NO3-+2H++H2O,故D正确;故答案为C。
22.【山东省烟台市、菏泽市2019届高三5月高考适应性练习】已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以HO2-存在。
我国研究的Al-H2O2燃料电池可用于深海资源的勘查、军事侦察等国防科技领域,装置示意图如下。
下列说法错误的是
A.电池工作时,溶液中OH-通过阴离子交换膜向Al极迁移
B.Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-
C.电池工作结束后,电解质溶液的pH降低
D.Al电极质量减轻13.5g,电路中通过9.03×1023个电子
【答案】C
【解析】A.根电池装置图分析,可知Al较活泼,作负极,而燃料电池中阴离子往负极移动,因而可推知OH-(阴离子)穿过阴离子交换膜,往Al电极移动,A正确;
B.Ni为正极,电子流入的一端,因而电极附近氧化性较强的氧化剂得电子,又已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以HO2-存在,可知HO2-得电子变为OH-,故按照缺项配平的原则,Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-,B正确;
C.根电池装置图分析,可知Al较活泼,Al失电子变为Al3+,Al3+和过量的OH-反应得到AlO2-和水,Al电极反应式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O,Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-,因而总反应为2Al+3HO2-=2AlO2-+H2O+OH
-,显然电池工作结束后,电解质溶液的pH升高,C错误;
D.A1电极质量减轻13.5g,即Al消耗了0.5mol,Al电极反应式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O,因而转移电子数为0.5×3NA=9.03×1023,D正确。
故答案选C。
23.最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。
示意图如下所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为
①EDTAFe2+-e-===EDTAFe3+
②2EDTAFe3++H2S===2H++S+2EDTAFe2+
该装置工作时,下列叙述错误的是( )
A.阴极的电极反应:
CO2+2H++2e-===CO+H2O
B.协同转化总反应:
CO2+H2S===CO+H2O+S
C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTAFe3+/EDTAFe2+,溶液需为酸性
解析:
选C 由题中信息可知,石墨烯电极发生氧化反应,为电解池的阳极,则ZnO@石墨烯电极为阴极。
由题图可知,电解时阴极反应式为CO2+2H++2e-===CO+H2O,A项正确;将阴、阳两极反应式合