第四章 高考题型专练——电化学原理的综合应用-【金版教程】2025年高考化学一轮总复习首选用卷全书Word（新教材 单选版）

金版教程 高考总复习首选用卷 化学 高考题型专练——电化学原理的综合应用 1．(2023·广东卷)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O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(　　) A．电解总反应：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH B．每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol的H2O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　B 解析　由信息可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极反应式为NO＋8e－＋8H＋===NH3·H2O＋H2O＋OH－，电极b为阳极，电极反应式为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。每生成1 mol NH3·H2O，阴极得8 mol e－，同时双极膜处有8 mol H＋进入阴极室，即有8 mol的H2O解离，B错误。 2．(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．放电时负极质量减小 B．储能过程中电能转变为化学能 C．放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应：Pb＋SO＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋ 答案　B 解析　放电时Pb失电子，Fe3＋得电子，负极生成PbSO4，质量增加，A错误；放电时多孔碳电极为正极，阳离子向正极移动，则H＋从左侧通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电总反应为2Fe2＋＋PbSO4===2Fe3＋＋Pb＋SO，D错误。 3．(2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．析氢反应发生在IrOx­Ti电极上 B．Cl－从Cu电极迁移到IrOx­Ti电极 C．阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O D．每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况) 答案　C 解析　由题图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx­Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O等，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，A错误；离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl－不能通过，B错误；根据阳极电极反应式知，每转移1 mol电子，生成0.25 mol O2，在标准状况下体积为5.6 L，D错误。 4．(2022·浙江6月选考)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是(　　) A．电极A为阴极，发生还原反应 B．电极B的电极反应：2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋ C．电解一段时间后溶液中Mn2＋浓度保持不变 D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2＋，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3 答案　C 解析　由电解示意图可知，电极B上Mn2＋转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，电极B为阳极，则电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；由电解示意图可知，电极B上Mn2＋失电子转化为了MnO2，电极反应式为2H2O＋Mn2＋－2e－===MnO2＋4H＋，B正确；电极A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应式为2LiMn2O4＋6e－＋16H＋===2Li＋＋4Mn2＋＋8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为2LiMn2O4＋4H＋===2Li＋＋Mn2＋＋3MnO2＋2H2O，反应生成了Mn2＋，Mn2＋浓度增大，C错误；由分析可知，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确。 5．(2022·海南高考)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如下。 下列有关说法正确的是(　　) A．在b电极上，N2被还原 B．金属Ag可作为a电极的材料 C．改变工作电源电压，反应速率不变 D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不断减少 答案　A 解析　由装置图可知，N2在b电极转化为NH3，N元素的化合价降低，得电子发生还原反应，因此b电极为阴极，电极反应式为N2＋3H2O＋6e－===2NH3＋3O2－，a电极为阳极，电极反应式为2O2－－4e－===O2；由分析可知A正确；a电极为阳极，若金属Ag作a电极的材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，反应速率会发生改变，C错误；电解过程中，固体氧化物电解质中O2－不会改变，D错误。 6．(2022·湖北高考)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是(　　) A．生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2 mol电子 B．阴极上的电极反应为：P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－ C．在电解过程中CN－向铂电极移动 D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH 答案　D 解析　P4→Li[P(CN)2]化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，电极反应式为P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－，则生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1 mol电子，A、B错误；CN－应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；由所给图示可知HCN在阴极放电，产生CN－和H2，而HCN中的H来自LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D正确。 7．(2022·北京高考)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1 mol/L CuSO4＋少 量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2＋ ② 0.1 mol/L CuSO4＋过 量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素 下列说法不正确的是(　　) A．①中气体减少，推测是由于溶液中c(H＋)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触 B．①中检测到Fe2＋，推测可能发生反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2＋)减少，Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡逆移 D．②中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使得c(Cu2＋)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 答案　C 解析　实验②中，阴极析出铜，阳极发生反应Cu－2e－===Cu2＋，故溶液中c(Cu2＋)不会减少，故C错误。 8．(2023·河北唐山高三二模)利用电化学原理消除污染，还可获得电能，下面是一种处理垃圾渗透液的装置工作原理图。下列说法错误的是(　　) A．X极的电极反应式为2NH－6e－＋6OH－===N2＋6H2O B．Y是正极，NO发生还原反应 C．当电路中通过5 mol电子，正极区有14 g气体放出 D．盐桥内Cl－移向X电极 答案　A 解析　X极为NH转变为N2，发生了氧化反应，为负极，而Y极为NO转变为N2，发生了还原反应，为正极。X电极反应为2NH－6e－===N2↑＋8H＋，A错误。 9．(2023·辽宁高考信息必刷卷)一种高效固碳新技术装置如图。利用锂－二氧化碳电池，在放电过程中二氧化碳转化为C和碳酸锂，在电池充电过程中通过选用合适的催化剂使碳酸锂单独被氧化分解，而C留在电池内，下列说法不正确的是(　　) A．该电池放电时，CO2从放电进气口进入 B．该电池中聚合物电解质膜是阴离子交换膜 C．该电池充电时的阳极反应：2Li2CO3－4e－===2CO2↑＋O2↑＋4Li＋ D．该电池充电时，电极B与电源的正极相连 答案　B 解析　放电时，电极A是负极，Li在负极失电子，生成Li＋，Li＋通过聚合物电解质膜进入B极区形成Li2CO3，电极B是正极，“放电进气”进入的是二氧化碳气体，二氧化碳得到电子转化为C；充电时，电极A连接电源负极，作阴极，电极B连接电源正极，作阳极，Li2CO3失去电子，产生二氧化碳、氧气和锂离子。放电时Li＋通过聚合物电解质膜进入B极区形成Li2CO3，故该膜为阳离子交换膜，B错误。 10．(2023·四川省宜宾市高三二模)由乙烯制备2­氯乙醇(HOCH2CH2Cl)的原理为CH2===CH2＋HClO―→HOCH2CH2Cl。用铂(Pt)作电极电解KCl溶液制备2­氯乙醇的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．Y连接电源的负极 B．电解时，K＋通过阳离子交换膜从左侧移向右侧 C．制取1 mol 2­氯乙醇时，生成气体b的体积为22.4 L(标准状况) D．电解时，左侧溶液pH逐渐减小，右侧溶液pH逐渐增大 答案　C 解析　根据题述装置图可知，用铂(Pt)作电极电解KCl溶液，左侧氯离子失电子被氧化为氯气，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸，次氯酸氧化乙烯来制备2­氯乙醇，所以X电极为电解池的阳极，右侧Y电极为阴极，水得电子生成氢气和氢氧根离子，溶液中钾离子通过阳离子交换膜进入右侧，则推知气体b为氢气，溶液a为KOH和KCl的混合溶液。当制取1 mol 2­氯乙醇时，消耗1 mol HClO，因生成的氯气与水的反应为可逆反应，所以电极中电子转移数会大于2 mol，则生成氢气的体积大于1 mol，即大于22.4 L(标准状况)，C错误。 11．(2023·湖北十一校高三第二次联考)某液流电池工作原理如图。充电过程中，阳极会发生如下副反应：2Mn3＋＋2H2O===Mn2＋＋MnO2↓＋4H＋，加入少量Br－可将MnO2还原为Mn2＋，提高电池的能量密度和稳定性。下列说法正确的是(　　) A．放电时，Cd电极为负极，发生还原反应 B．放电时，Cd2＋通过质子交换膜，向石墨电极移动 C．加入少量Br－后，经多次充放电，正极可能会发生3个以上不同的还原反应 D．加入少量Br－后，充电时，阳极生成Mn3＋和阴极生成Cd的物质的量之比为2∶1 答案　C 解析　放电时，Cd失电子作负极，化合价升高，发生氧化反应，A错误；质子交换膜只允许氢离子通过，Cd2＋不能通过质子交换膜，B错误；由得失电子守恒可知，若无其他反应的干扰，充电时二者比例为2∶1，但是由于溴离子等的干扰，则二者比例不为2∶1，D错误。 12．(2023·重庆市高三二模)双极膜是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－，作为H＋和OH－离子源。利用双极膜制取NaOH和H3PO4，其装置如图所示。 已知：产品室1的产品是NaOH，则下列说法正确的是(　　) A．a为铅酸蓄电池的正极 B．膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜 C．电极Ⅱ的电极反应式为2H2O＋4e－===O2↑＋4H＋ D．若要制60 g NaOH，理论上铅酸蓄电池的负极增重72 g 答案　D 解析　已知产品室1的产品是NaOH，说明原料室中Na＋往左移动，电极Ⅰ是阴极，a为铅酸蓄电池的负极，b为铅酸蓄电池的正极，膜1为阳离子交换膜，H2PO向右移动到产品室2中，膜2为阴离子交换膜，双极膜中解离生成的氢离子向左移动，从而得到磷酸，解离生成的氢氧根离子向右移动到电极Ⅱ(阳极)区，阳极发生失电子的氧化反应。根据上述分析可知，A、B错误；电极Ⅱ为阳极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，C错误。 13．(2023·浙江省嘉兴市高三二模)为实现碳中和，可通过电解法用CO2制备C2H4，电解装置如图，下列说法不正确的是(　　) A．玻碳电极为阳极，发生氧化反应 B．铂电极的电极反应：2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O C．制得28 g C2H4时，产生32 g O2 D．电解一段时间后，右池中溶液的pH可能不变 答案　C 解析　由图可知，H2O在玻碳电极上失去电子生成O2，则玻碳电极为阳极，铂电极为阴极。制得28 g C2H4的物质的量为＝1 mol，由电极反应式2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O可知，转移12 mol电子，阳极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，则生成3 mol O2，质量为3 mol×32 g/mol＝96 g，故C错误。 14．(2023·辽宁省协作校高三二模)四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，下图为以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，利用光伏并网发电装置采用电渗析法合成(CH3)4NOH的工作原理，下列叙述中正确的是(　　) A．a极电极反应式：2(CH3)4N＋＋2H2O－2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑ B．保持电流恒定，升高温度可以加快合成(CH3)4NOH的反应速率 C．c为阳离子交换膜，d、e均为阴离子交换膜 D．制备36.4 g (CH3)4NOH时，两极共产生6.72 L气体(标准状况) 答案　D 解析　根据de池中浓度变化得出，钠离子从b极池通过e膜，氯离子从cd池通过d膜，电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则a为阴极，b为阳极。a为阴极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑，A错误；保持电流恒定，则单位时间a极得到的电子数目是恒定的，升高温度，合成(CH3)4NOH的速率不变，B错误；由上述分析可知，Na＋通过e膜，Cl－通过d膜，(CH3)4N＋通过c膜，所以c、e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，C错误。 15．(1)(2023·江西鹰潭市高三一模)利用“Na­CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na­CO2”电池，以等质量的钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为4Na＋3CO22Na2CO3＋C。放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示： 若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面，放电时，正极的电极反应式为__________________________，当转移0.4 mol e－时，两电极的质量差为________g。 (2)(2023·重庆缙云教育联盟高三二模)利用电化学可以将CO2有效转化为HCOO－，装置如图所示。 ①在该装置中，左侧Pt电极上的电极反应式：__________________________________。 ②装置工作时，阴极除有HCOO－生成外，还可能生成副产物降低电解效率。阴极生成的副产物可能是________，标准状况下，当阳极生成224 mL气体时，测得阴极区内的c(HCOO－)＝0.015 mol/L，则电解效率为____________。(忽略电解前后溶液体积的变化) 已知：电解效率＝×100%。 答案　(1)3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C　31.6 (2)①2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　②H2　75% 10 学科网（北京）股份有限公司 $$