2025届高三化学二轮复习 专题突破训练　电化学综合应用模拟

电化学综合应用模拟　[分值：100分] (选择题1~9题，每小题4分，10~17题，每小题8分，共100分) 1.某水处理剂由纳米铁粉附着在多孔炭粉的表面复合而成，利用原电池原理处理弱酸性废水中的N时，其表面发生如图所示反应。下列说法正确的是： A.电池工作时，H+向负极移动 B.正极附近溶液的酸性增强 C.负极的电极反应式为Fe-3e-===Fe3+ D.与单独使用纳米铁粉相比，该水处理剂能加快N的去除速率 2.(2024·连云港模拟)用如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还可以淡化海水。 下列说法正确的是： A.a极电极反应式：2CN-+10e-+12OH-===2C+N2↑+6H2O B.电池工作一段时间后，右室溶液的pH减小 C.交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D.若将含有26 g CN-的废水完全处理，理论上可除去NaCl的质量为292.5 g 3.(2024·南京二模)一种电解乙酰基吡嗪废水中的SO4制备S2O8的电化学装置如图所示。下列说法正确的是： A.石墨电极与直流电源正极相连 B.电解时，铂网电极附近pH增大 C.离子交换膜应选择性透过阴离子 D.阴极上的电极反应为2+2e-===S2 4.国内某高校化学研究团队利用微生物电池除去废水中的CH3COO-，该电池装置如图所示。下列有关该电池的说法正确的是： A.该电池能在高温下工作 B.不锈钢是电池的负极 C.石墨电极发生的电极反应：CH3COO-+8e-+7OH-===2CO2↑+5H2O D.电池工作时，H+透过质子交换膜向不锈钢电极迁移 5.(2024·南通二模)以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质，反应原理如图所示。下列说法正确的是： A.电解时的阳极反应为2Cr3++6e-+7H2O===Cr2+14H+ B.电解结束后，阴极区溶液pH升高 C.1 mol甲苯氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时，共消耗 mol Cr2 D.甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离 6.利用惰性电极电解Na2SO3和NaHSO3混合溶液分离得到二者的浓溶液，其电解装置如图所示，Ⅰ室中加入的是稀硫酸，Ⅱ室和Ⅲ室中加入的是Na2SO3和NaHSO3的混合溶液。下列说法正确的是： A.阳极上发生的电极反应：2H++2e-===H2↑ B.交换膜a是阴离子交换膜 C.电解一段时间后，Ⅱ室得到NaHSO3溶液 D.电解过程中每转移1 mol电子，理论上阴极区可获得11.2 L气体 7.现有一种安全、高效的双极制氢系统，该系统能够从阳极低电压醛氧化和阴极析氢反应中得到氢气，Cu为阳极催化剂，其工作原理如图所示。下列说法正确的是： A.电压越高，阳极制氢速率越快 B.电解一段时间后，阴极室的pH不变 C.阳极发生的主要电极反应为2R—CHO-2e-+4OH-===2R—COO-+H2↑+2H2O D.制得1 mol氢气，理论上有2 mol OH-透过交换膜 8.用电解法对酸性含氯氨氮废水进行无害化处理的过程如图所示。下列说法正确的是： A.DSA电极与外接电源的负极连接 B.Cl-发生的电极反应为Cl-+H2O-2e-===ClO-+2H+ C.降解过程中应该控制条件避免发生反应② D.1 mol HO·和足量NH3反应，转移的电子数为2×6.02×1023 9.钇稳定氧化锆浓差电池可用于测定待测环境中的含氧量，在冶金、能源等领域也应用广泛，其原理是利用空气与待测环境中氧气的浓度差对电压的影响，其工作原理如图所示。该电池工作时，下列说法错误的是： A.空气侧的电极电势高于测量侧的电极电势 B.Zr4+、Y3+移向空气侧 C.电极B的电极反应为2O2--4e-===O2↑ D.若测量侧处于富氧环境中时，电池的正负极可能会发生转换 10.(2024·河南1月适应性测试)一种基于固体电解质NASICON的可充电熔融钠电池，具有安全、电流密度高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池放电时不断有NaI生成。下列说法错误的是： A.放电时a电极为负极 B.固体电解质NASICON含钠离子 C.充电时阳极反应式：3I--2e-=== D.转移1 mol e-时，c区和d区的质量差改变23 g 11.(2024·吉林、黑龙江1月适应性测试)某生物质电池原理如图所示，充、放电时分别得到高附加值的醇和羧酸。下列说法正确的是： A.放电时，正极电极反应为+H2O-2e-===+2H+ B.放电时，Co0.2Ni0.8(OH)2转化为Co0.2Ni0.8OOH C.充电时，K+通过交换膜从左室向右室迁移 D.充电时，阴极电极反应为+2H2O+2e-===+2OH- 12.锂离子电池及其迭代产品依然是目前世界上主流的手机电池。科学家近期研发的一种新型的Ca⁃LiFePO4可充电电池的原理示意图如图，电池反应为xCa2++2LiFePO4xCa+2Li1-xFePO4+2xLi+，下列说法正确的是： A.放电时，钙电极为负极，发生还原反应 B.充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极的电极反应式为LiFePO4-xe-===Li1-xFePO4+xLi+ C.锂离子导体膜的作用是允许Li+和水分子通过，同时保证Li+定向移动以形成电流 D.充电时，当转移0.2 mol电子时，理论上阴极室中电解质的质量减轻4.0 g 13.高氯酸(HClO4)是制备导弹和火箭的固体推进剂高氯酸铵(NH4ClO4)的原料之一，如图为一种惰性电极电解高纯次氯酸制备高氯酸的模拟装置。下列有关说法不正确的是： A.b为电源的正极 B.电极M处发生氧化反应 C.H+从左到右穿过质子交换膜 D.电极N的电极反应式：2H++2e-===H2↑ 14.电解法制备Cu2O的装置如图所示，已知生成Cu2O的反应为Cu2Cl2+2OH-===Cu2O+H2O+2Cl-，下列说法错误的是： A.铂电极连接电源的负极 B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.铜电极反应为2Cu-2e-+2Cl-===Cu2Cl2 D.制备7.2 g Cu2O，阴极区溶液质量减少0.1 g 15.酸性废水中的可在一定条件下利用硝酸盐菌转化为，再用如图所示装置除去，下列有关说法不正确的是： A.b端为铅蓄电池的负极 B.该装置将电能转化为化学能 C.M为阳离子交换膜 D.电解池阴极的电极反应式为+===N2↑+12OH- 16.英国剑桥大学模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是： A.CO2中心原子采取sp2杂化 B.b电极电势低于a电极 C.该装置工作时，H+从b极区向a极区迁移 D.每生成1 mol O2有44 g CO2被还原 17.中国科学院研究人员使用水、碳酸酯两相电解液通过电化学固—液反应器将Na嵌入FePO4合成，反应器中发生反应的离子方程式为3xI-+2FePO4+2xNa+===2NaxFePO4(0≤x≤1)，下列说法正确的是： A.合成总反应可以表示为xNa+FePO4NaxFePO4 B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.阳极区采用水相，NaPF6的作用是增强导电性 D.理论上，当电路转移0.2 mol电子时，此时固体中钠铁个数比为1∶5 答案精析 1.D　［电池工作时，H+向正极移动，A错误；N在正极上得电子被还原成N，消耗H+，正极附近溶液的酸性减弱，B错误；负极反应式为Fe-2e-Fe2+，C错误；与单独使用纳米铁粉相比，该水处理剂利用了原电池原理，能加快N的去除速率，D正确。］ 2.D　［a极为负极，电极反应式：2CN--10e-+12OH-2C+N2↑+6H2O，A错误；b极为正极，电极反应式为2H++2e-H2↑，则消耗氢离子，pH增大，B错误；由A分析可知，a极附近负电荷减少，则阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，由B分析可知，b极附近正电荷减少，则阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，从而达到淡化海水的目的，C错误；26 g CN-的物质的量为1 mol，根据选项A分析可知，消耗1 mol CN-时转移5 mol电子，根据电荷守恒可知，可同时处理5 mol NaCl，其质量为292.5 g，D正确。］ 3.B　［由图可知，铂网电极上SO4失去电子发生氧化反应生成S2O8，为阳极，则石墨电极为阴极，与直流电源负极相连，A错误； 电解时，阳极电极反应式为-2e-，阴极反应式为2H++2e-↑，则右侧氢离子通过阳离子交换进入左侧，使得铂网电极附近pH增大，B正确，C、D错误。］ 4.D　［高温下，微生物容易失去活性，该电池不能在高温下工作，A错误；由［Fe(CN)6］3-［Fe(CN)6 知，不锈钢电极上得电子发生还原反应，故不锈钢是电池的正极，B错误；石墨电极是电池的负极，石墨电极上发生失电子的氧化反应，不能得电子，C错误；电池工作时，H+透过质子交换膜向正极(不锈钢电极)移动，D正确。］ 5.C　［电解时阳极发生氧化反应，电极反应为2Cr3+-6e-+7H2OCr2+14H+，A错误；阳极区产生的氢离子透过质子交换膜进入阴极区，阴极上氢离子放电，电极反应为2H++2e-H2↑，电极上每消耗2 mol H+，就有2 mol H+进入阴极区，故电解结束后，阴极区溶液pH不变，B错误；结合3C6H5—CH3+2Cr2+16H+3C6H5—CHO +4Cr3++11H2O，0.5 mol甲苯被氧化为0.5 mol苯甲醛时消耗 mol Cr2，根据C6H5—CH3+Cr2+8H+C6H5—COOH +2Cr3++5H2O，0.5 mol甲苯被氧化为0.5 mol苯甲酸时消耗0.5 mol Cr2，则1 mol甲苯被氧化为0.5 mol苯甲醛和0.5 mol苯甲酸时，共消耗 mol Cr2，C正确；甲苯、苯甲醛、苯甲酸互溶，不可以通过分液的方法分离，D错误。］ 6.C　［阳极上水失去电子发生氧化反应生成O2与H+，A错误；Ⅰ室中的部分H+透过阳离子交换膜进入Ⅱ室，Ⅱ室中的部分Na+透过交换膜a进入Ⅲ室，故交换膜a是阳离子交换膜，B错误；电解一段时间后，Ⅱ室得到NaHSO3浓溶液，Ⅲ室得到Na2SO3浓溶液，C正确；气体所处的状况未知，无法计算体积，D错误。］ 7.C　［阳极上OH-也可能放电，故电压越高，阳极制氢速率不一定越快，A错误；阴极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-，产生的OH-移向阳极，但溶剂水减少，KOH的浓度增大，故电解一段时间后，阴极室的pH增大，B错误；铜电极为阳极，主要电极反应为2R—CHO+4OH--2e-2R—COO-+H2↑+2H2O，C正确；阴、阳极上均产生H2，制得1 mol H2，转移1 mol电子，故理论上有1 mol OH-透过交换膜，D错误。］ 8.C　［NH3在DSA电极转化为N2，氮元素从-3价升高为0价，被氧化，该电极是电解池的阳极，与外接电源的正极相连，故A错误；由图示知，Cl-在DSA电极表面转化为Cl2，电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑，故B错误；反应②中NH3转化为N，没有达到氨氮废水无害化处理的目的，所以，降解过程中应该控制条件避免发生反应②，故C正确；羟基自由基中氧元素为-1价，其还原产物中氧元素为-2价，一个HO·可得到一个电子，1 mol HO·完全反应时转移的电子数为6.02×1023，故D错误。］ 9.B　［由题给信息可知，空气侧的铂电极为浓差电池的正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成O2-，电极A为正极，正极电势高于负极电势，A正确；浓差电池工作时，仅O2-发生定向移动，Zr4+、Y3+并不发生定向移动，B错误；电极B为负极，O2-在负极失去电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为2O2--4e-O2↑，C正确。］ 10.D　［电池放电时不断有NaI生成，可知放电时a电极为负极，电极反应为Na-e-Na+，A正确；固体电解质NASICON只允许阳离子通过，则固体电解质NASICON含钠离子，通过Na+转移保持两侧电荷守恒，B正确；充电时a电极为阴极，b电极为阳极，b电极反应为3I--2e-，C正确；放电转移1 mol e-时，1 mol Na+从c区移出，d区移入1 mol Na+，两区质量差改变46 g，D错误。］ 11.D　［放电时，负极糠醛发生氧化反应生成，故A错误；放电时，Co0.2Ni0.8OOH在正极得电子，转化为Co0.2Ni0.8(OH)2，故B错误；充电时，Rh/Cu惰性电极是阴极，K+通过交换膜从右室向左室迁移，故C错误；充电时，阴极糠醛发生还原反应生成，电极反应为+2H2O+2e-+2OH-，故D正确。］ 12.B　［放电时，钙电极为负极，发生氧化反应，A不正确；充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为阳极，LiFePO4失电子转化为Li1-xFePO4和Li+，电极反应式为LiFePO4-xe-FePO4+xLi+，B正确；Ca的金属性强，能与水发生剧烈反应，所以锂离子导体膜不允许水分子通过，其主要作用是允许Li+定向移动，从而形成电流，C不正确；充电时，当转移0.2 mol电子时，理论上阴极室电解质中0.1 mol Ca2+得电子生成0.1 mol Ca，同时迁移入0.2 mol Li+，质量减轻0.1 mol×40 g·mol-1-0.2 mol×7 g·mol-1=2.6 g，D不正确。］ 13.A　［图为一种惰性电极电解高纯次氯酸制备高氯酸的模拟装置，则M极次氯酸失去电子发生氧化反应得到高氯酸，M为阳极、N为阴极，则a为电源正极、b为电源负极，A错误、B正确；电解池中阳离子向阴极迁移，故H+从左到右穿过质子交换膜，C正确；N为阴极，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气：2H++2e-↑，D正确。］ 14.D　［由题意可知，铜电极为电解池的阳极，电极反应式为2Cu-2e-+2Cl-Cu2Cl2，铂电极为阴极，连接电源的负极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，放电生成的氢氧根离子通过阴离子交换膜进入阳极区，A、B、C正确；根据得失电子守恒可知，电解制备得到7.2 g氧化亚铜时，阴极区溶液减少水的质量为×2×18 g·mol-1=1.8 g，故D错误。］ 15.D　［硝酸根离子转化为氮气应该是在阴极上发生的，所以b是电源的负极，a是正极，故A正确；图示的电化学装置属于电解装置，把电能转化为化学能，故B正确；阳极反应：2H2O-4e-O2↑+4H+，氢离子会由左侧区域向右侧区域移动，参与阴极反应而除去硝酸根离子，故图中离子交换膜M应为阳离子交换膜，故C正确；Ag⁃Pt为阴极，电极反应式为2+12H++10e-N2↑+6H2O，故D错误。］ 16.C　［CO2中心C原子价层电子对数为2+=2，采取sp杂化，故A错误；b极为阳极，a极为阴极，b电极电势高于a电极，故B错误；电解池中阳离子向阴极迁移，即H+从b极区向a极区迁移，故C正确；由得失电子守恒可知生成1 mol氧气，阴极有 mol二氧化碳被还原，其质量为 mol ×44 g·mol-1= g，故D错误。］ 17.A　［由图可知，与直流电源负极相连的铁电极为电解池的阴极，在阴极得到电子发生还原反应生成I-，电极反应式为+2e-3I-，钠电极为阳极，金属钠在阳极失去电子发生氧化反应生成钠离子，电极反应式为Na-e-Na+，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，放电生成的碘化钠进入反应器中与FePO4反应生成NaxFePO4和NaI3，合成总反应可以表示为xNa+FePO4NaxFePO4。合成NaxFePO4过程中，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，故B错误；金属钠能与水反应生成氢氧化钠和氢气，所以阳极区不能采用水相，故C错误；当电路转移0.2 mol电子时，钠放电生成0.2 mol钠离子，但无法确定参与反应FePO4的物质的量，所以无法依据反应器中的反应方程式确定x的值，不能计算固体中钠铁个数比，故D错误。］ 学科网（北京）股份有限公司 $$