压轴题05 电化学原理综合分析-【压轴题】2025年高考化学培优训练（江苏专用）

压轴题05电化学原理综合分析 1、 确定装置，判断电极 一看有无外接电源：有，为电解池，无，为原电池； 二看是否自发反应：能自发反应的是原电池，不能自发反应的是电解池； 三看串联特点：若有两个或多个装置串联，先看有无外接电源，若有，则整套装置均相当于电解池；若无，则其中一个装置是原电池，其余的均相当于电解池。 （1）原电池 （2）电解池 2、 熟悉顺序，分析反应 电解池中阳极放电顺序为活泼金属电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子； 阴极：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸，H＋浓度较大时)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋。 首先注意得失电子是否正确，其次注意是否有电解质参与，不足部分用H2O、H＋或OH－补全。燃料电池中，一般先确定正极反应式，然后用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。 3、 利用守恒 与电化学有关的计算一般要与得失电子守恒相联系。 01 新型电源 1．如图为一种酶生物电池，可将葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖内酯(C6H10O6)，两个碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成。下列说法不正确的是( ) A．图中的离子交换膜为阳离子交换膜 B．负极区发生的电极反应主要为C6H12O6-2e-=2H++C6H10O6 C．碳纳米管有良好导电性能，且能高效吸附气体 D．理论上消耗标况下2.24LO2，可生成葡萄糖内酯0.2mol 【答案】D 【解析】由图可知，右侧碳纳米管为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，左侧碳纳米管为负极，电极反应式为H2-2e-=2H+，C6H12O6-2e-=2H++C6H10O6。A项，图中离子交换膜能让氢离子透过，故离子交换膜为阳离子交换膜，故A正确；B项，负极区发生的电极反应主要为C6H12O6-2e-=2H++C6H10O6，故B正确；C项，碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成，有良好导电性能，且能高效吸附气体，故C正确；D项，理论上消耗标况下2.24LO2，得到0.4mole-，由于负极区有H2和C6H12O6两种物质失电子，所以生成葡萄糖内酯小于0.2mol，故D错误；故选D。 02 二次电池 10．(2024•江苏省南通市海门区高三第二次调研考试)一种光催化钠离子电池(如下图所示)，是一种高效率的二次电池，放电时左侧发生转化过程为：S2- →S42-。电池中填充固体电解质，用太阳光照射光催化电极可以对该电池进行充电。下列说法不正确的是( ) A．放电时，石墨为负极 B．该电池工作时可能需保持在较高的温度下 C．光照时，光催化电极发生的电极方程式为：3I-−2e−=I3- D．充电时，当完全转化为时，电池左侧质量将减轻138g 【答案】D 【解析】由题干电池工作原理图示信息可知，放电时石墨电极上的反应为：4S2-−6e−=S42-，发生氧化反应，为负极，光催化电极上的反应为：I3-+2e−=3I-，发生还原反应，为正极；充电时，石墨电极上的电极反应为：S42-+6e−=4S2-，发生还原反应，为阴极，光催化电极上的电极反应为：3I-−2e−=I3-，发生氧化反应，为阳极。A项，放电时，石墨为负极，A正确；B项，电池中填充固体电解质，固体电解质在熔融状态下才能导电，故该电池工作时可能需保持在较高的温度下，B正确；C项，光照时，电池处于充电状态，由分析可知，充电时，光催化电极发生的电极方程式为：3I-−2e−=I3-，C正确；D项，充电时，石墨电极上的电极反应为：S42-+6e−=4S2-，当1 mol S42-完全转化为S2-时，转移6mol e-，则有6mol Na+从电池右侧流向左侧，则电池左侧质量将增加138g，D错误；故选D。 03 电化学原理治污中应用 3．(2024·江苏省连云港市高三第一次调研考试)用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，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-+12OH-+10e-=2CO32-+N2↑＋6H2O B．电池工作一段时间后，右室溶液的减小 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 【答案】D 【解析】由图可知，a电极CN-在碱性条件下失去电子生成氮气，电极反应为2CN-+12OH--10e-=2CO32-+N2↑＋6H2O，a为负极，则b为正极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，以此解题。A项，a极电极反应式：2CN-+12OH--10e-=2CO32-+N2↑＋6H2O，A错误；B项，b为正极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，则消耗氢离子，pH增大，B错误；C．由A分析可知，a电极附近负电荷减少，则阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，由B分析可知，b电极附近正电荷减少，则阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，C错误；D项，26 g CN-的物质的量为1mol，根据选项A分析可知，消耗1mol CN-时转移5mol电子，根据电荷守恒可知，可同时处理5mol NaCl，其质量为292.5 g，D正确；故选D。 04 有机电化学装置 4.(2024•江苏省常熟市高三抽测)研究表明，以辛胺[CH3(CH2)6CH2NH2]和CO2为原料高选择性地合成辛腈[CH3(CH2)6CN]和甲酸盐的工作原理如图，下列说法不正确的是( ) A．Ni2P电极与电源正极相连 B．In/In2O3-x电极上可能有副产物H2生成 C．在Ni2P电极上发生的反应为：CH3(CH2)6CH2NH2+4OH--4e-=CH3(CH2)6CN+4H2O D．电路中转移电子时，阴极区溶液质量增加44g (不考虑气体的溶解) 【答案】D 【解析】由图中知，In/In2O3-x电极上CO32-→HCOO-可知，CO32-发生得电子的还原反应，则In/In2O3-x电极为阴极，电极反应式为：CO32-+2e-+2H2O═HCOO-+3OH-，Ni2P电极为阳极，辛胺在阳极上失电子生成辛腈，电极反应式为CH3(CH2)6CH2NH2+4OH--4e-=CH3(CH2)6CN+4H2O，阴极与外加电源的负极相接，阳极与外加电源的正极相接。A项，Ni2P电极为阳极，与电源正极相连，故A正确；B项，In/In2O3-x电极为阴极，阴极可能有H2O得电子的反应生成H2，因此可能有副产物H2生成，故B正确；C项，1mol辛胺→辛腈转移4mol电子，初步确定电极反应为：CH3(CH2)7NH2-4e-→CH3(CH2)6CN，根据图示，可在左边添加4个OH-配平电荷守恒，右边添加4个H2O配平元素守恒，最终得电极反应为：CH3(CH2)6CH2NH2+4OH--4e-=CH3(CH2)6CN+4H2O，故C正确；D项，阴极反应为CO32-+2e-+2H2O═HCOO-+3OH-，当电路中有2mol电子通过时，阴极上吸收1mol(44g)CO2，同时有2mol(34g)OH-通过隔膜移出阴极区，所以阴极区溶液质量增加10g，故D错误；故选D。 1．瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如图所示，下列有关说法正确的是（ ） A．电池工作时，Na＋向电极1移动 B．电池工作一段时间后停止，溶液pH值不变 C．电极1发生的电极反应为2NH3＋6OH－－6e－===N2↑＋6H2O D．用该电池做电源电解精炼铜，理论上每消耗0.2 mol NH3 的同时阳极会得到19.2g纯铜 【答案】C 【详解】A．电极1为负极，原电池工作时，阳离子向正极移动，故A错误； B．总方程式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，生成水，溶液体积增大，pH减小，故B错误； C．在燃料电池的负极上发生燃料氨气失电子的氧化反应，则碱性环境下电极1发生的电极反应为：2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O，故C正确； D．由2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O可知，理论上每消耗0.2 mol NH3，可转移0.6mol电子，阳极发生氧化反应，不能得到铜，故D错误； 故选C。 2．我国电动汽车产业发展迅猛，多种车型采用三元锂电池，该电池放电时工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．无论充电或放电，A极电势均低于B极 B．充电时，外电路中流过0.1mol电子，A极质量减少0.7g C．放电时，正极反应为Li1-aNixCoyMnzO2＋aLi＋＋ae-=LiNixCoyMnzO2 D．失去活性锂元素的三元正极材料可采用化学方法再生，实现循环利用 【答案】B 【详解】A．该电池放电时工作原理可知，放电时，A为负极B为正极，充电时，A为阴极B为阳极，故无论充电或放电，A极电势均低于B极，故A正确； B．充电时，A极电极反应为aLi++ae-+6C=LiaC6， 外电路中流过0.1mol电子，A极质量增加0.7g，故B错误； C．由该电池放电时工作原理可知，放电时B为正极，Li1- aNix Coy MnzO2得电子结合Li+生成LiNixCoyMnzO2，正极反应为Li1-aNixCoyMnzO2＋aLi＋＋ae-=LiNixCoyMnzO2，故C正确； D．锂元素失去活性后，可采用化学方法再生，从而实现Li的循环利用，故D正确； 故选 B。 3．某科研小组模拟工业利用电解法处理含氮废水的实验如下。向一定浓度的酸性溶液中不断通入，在电极上生成尿素，其中双极膜中间层的解离为和，并在直流电场力作用下分别向两极迁移。电解原理如图所示，下列有关说法错误的是 A．电极M为阴极，电极反应式为 B．理论上每转移，阳极室质量减少8g C．若阳极室电解质溶液呈碱性，电解过程中pH逐渐降低 D．膜X和膜Y分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 【答案】B 【详解】A．电极M为阴极，硝酸根发生还原反应生成，电极反应式为，A正确；   B．电极N上氢氧根离子失电子生成O2，电极反应式为，转移时，阳极室质量减少，同时有向阳极室迁移，质量增加17g，最终溶液质量增加9g，B错误； C．阳极室发生反应：，消耗的数目应该等于迁移进入的的数目，但是生成水，使溶液中浓度减小，pH降低，C正确；    D．需向阴极迁移，因此膜X为阳离子交换膜，膜Y为阴离子交换膜，D正确； 故选B。 4．钠硒电池具有能量密度大、成本低等优点，被认为是富有潜力的新一代室温钠离子电池。某科研团队设计的钠硒电池模型如图所示。下列叙述错误的是 A．放电时，电极N的电势高于电极M B．放电时，M电极附近不能选用水系电解液 C．充电时，从N电极向M电极迁移 D．充电时，N极上的反应式为： 【答案】D 【详解】A．正极电势高于负极电势，所以放电时，电极N的电势高于电极M，A正确； B．放电时，M电极附近不能选用水系电解液，因为Na会与水反应，B正确； C．充电时，Na+向阴极移动，所以从N电极向M电极迁移，C正确； D．充电时，N极为阳极，电极反应式电荷不守恒且反应物与生成物写反了，D错误； 故选D。 5．我国科学家研究发现了一种电化学固碳方法，装置如图所示。放电时的总反应为。充电时，通过催化剂的选择性控制，只有发生氧化反应，释放出和。下列说法错误的是 A．放电时，电极B为正极 B．充电时阳极发生反应： C．该电池不可选用含水电解液 D．放电时，每转移4mol电子，正极区质量增加148g 【答案】D 【详解】A．由分析，放电时，电极B为正极，A正确； B．据题干信息，充电时只有Li2CO3发生氧化，释放出CO2和O2，反应为：，B正确； C．该电池负极为Li，可以与水反应，所以不能用含水电解液，C正确； D．放电时，正极区发生反应：4Li++4e-+3CO2=2Li2CO3+C，当转移4mol电子时，正极区域增加的质量为2molLi2CO3和1molC的质量，为160g，D错误； 故选D。 6．近日，复旦大学研究团队成功研发双离子钠电池，实现秒充80％、极低温-70℃使用。其电池结构如图所示。该电池的负极材料为人造石墨(AG)，正极材料为聚三苯胺(PTPAn)。在充、放电过程中，-溶剂复合物(-Slovent)在人造石墨电极嵌入和脱嵌，同时阴离子()在聚三苯胺电极嵌入和脱嵌。下列说法正确的是 A．电池充电时， B．电池放电时，阴阳离子同时参与电极反应，有利于提高电池工作效率 C．电池充电时，聚三苯胺为阴极，-溶剂复合物得电子后嵌入阴极 D．由于未使用稀缺锂元素，量产后的钠离子电池生产成本一定比锂离子电池的高 【答案】B 【详解】A．双离子钠电池中，人造石墨为电池负极材料，充电时-溶剂复合物获得电子嵌入人造石墨电极，A错误； B．双离子钠电池中，阴阳离子同时参与电极反应，使得电池能量密度更大，使用效率更高，B正确； C．电池充电时，聚三苯胺为阳极，阴离子在聚三苯胺电极嵌入，-溶剂复合物在阴极得电子后嵌入，C错误； D．由于锂比较稀缺，量产后钠离子电池成本比锂离子电池成本可能更低，D错误； 故选：B。 7．下列说法正确的是（    ） A．钢铁锈蚀时，Fe失去电子成为Fe3+ B．铅蓄电池（如图）在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加 C．将海水中钢铁闸门与电源的负极相连，可防止闸门被腐蚀 D．铅蓄电池和碱性锌锰电池都属于二次电池 【答案】C 【详解】A．钢铁锈蚀时，Fe作负极，铁失去电子生成Fe2+，A不正确； B．铅蓄电池在放电过程中，负极Pb失电子后与电解质反应生成PbSO4，质量增大，B不正确； C．将海水中钢铁闸门与电源的负极相连，此时钢铁闸门作阴极，可阻止钢铁闸门中的铁失电子，从而防止闸门被腐蚀，C正确； D．碱性锌锰电池在放电后不能进行充电，属于一次电池，D不正确； 故选C。 8．某科研机构用溶液吸收硫酸工业废气中的，将所得的溶液进行电解，可循环再生，同时得到某种副产物，其原理如图所示。下列说法不正确的是 A．a电极连接电源负极 B．通入稀溶液是为了增强溶液导电性 C．电极上发生的反应为： D．当电路中转移电子，共有离子通过离子交换膜 【答案】D 【详解】A．根据分析可知，左侧电极为阴极，a连接电源负极，A正确； B．通入稀NaOH溶液可增强溶液的导电性，B正确； C．b电极上亚硫酸失电子结合水生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为，C正确； D．电路中转移2mol电子时，1mol亚硫酸根离子通过阴离子交换膜进入右侧电极室，2mol钠离子经过阳离子交换膜进入左侧电极室，共有3mol离子通过离子交换膜，D错误； 故答案选D。 9．利用燃料电池原理可处理高浓度的氨氮废水，同时电解含有苯酚、乙腈()的水溶液合成扑热息痛()，装置如图所示，其中a、b的电极材料为石墨。 下列说法正确的是 A．溶液中的由甲室向乙室迁移 B．工作一段时间后，甲室溶液pH下降 C．乙室每产生1mol ，a电极理论上可产生33.6L(标准状况下) D．丙室中反应的总方程式为： 【答案】D 【详解】A．原电池中阳离子由负极移向正极，即溶液中的由乙室向甲室迁移，A错误； B．甲室为燃料电池正极，电极反应：，溶液pH增大，B错误； C．乙室每产生1mol ，转移电子6mol电子，根据得失电子守恒，可生成标准状况下3mol，对应气体体积67.2L，C错误； D．丙室中反应的总方程式为：，D正确； 答案选D。 10．一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 【详解】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。答案：D。 11．科学家设计了一种以Cu和CuS为电极的可循环电池，电解质为等溶液，其工作原理如图所示。电池放电时，Cu电极发生氧化反应。下列说法正确的是 A．电池工作时，电解液中的浓度保持不变 B．充电时，向CuS电极方向移动 C．充电时CuS电极连接电源的负极 D．当0.15mol Cu转化成时，溶液中减少0.1mol 【答案】B 【详解】A．由分析可知，放电时，硫化铜电极为正极，硫化铜得到电子，发生还原反应，和Al3+反应生成生成Al3CuS，溶液中铝离子数目减少，故A错误； B．电池充电时，Cu电极做阴极，CuS电极做阳极，向CuS电极方向移动，故B正确； C．充电时，CuS电极做阳极，CuS电极与直流电源正极相连，故C错误； D．放电时，铜电极为负极，铜失去电子，发生氧化反应，生成二氯合亚铜离子，硫化铜电极为正极，硫化铜得到电子，发生还原反应，生成Al3CuS，则当0.15mol铜转化成二氯合亚铜离子时，溶液中铝离子减少的物质的量为0.05mol，故D错误； 12．锌电池具有成本低、安全性强、可循环使用等优点。一种新型锌电池的工作原理如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。下列说法正确的是 A．充电过程中，a电极接外接电源的负极 B．充电过程中，b电极反应为：Zn2＋＋2e-=Zn C．放电过程中，H2SO4溶液中SO 向a电极迁移 D．放电过程中，转移 0.4mol e-时，a电极消耗 0.8molH＋ 【答案】D 【详解】A．由分析可知，充电过程中a为阳极，外接电源正极，A错误； B．充电过程中b电极得到电子发生还原反应，由于在碱性环境中Zn以形式存在，则充电过程中，b电极反应为：，B错误； C．放电过程中，a为正极，b极为负极，溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极；所以放电过程中，SO向b极迁移，C错误； D．放电过程中b电极为负极，其电极反应式为；a极为正极，则其电极反应式为，。所以放电过程中，转移0.4mole-时，a电极消耗0.8molH+，D正确； 故选D。 13．液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是容量大、寿命长。某种碱性可充电锌铁液流电池放电时工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池放电时电极a的电势高于电极b B．电池放电时向M室移动，M室溶液增大 C．电池充电时b极发生的电极反应式为： D．电池充电时电路中每通过电子，a电极增重 【答案】C 【详解】A．由分析可知，电池放电时，电极a为液流电池的负极，电极b为正极，则电极a的电势低于电极b，A错误； B．由分析可知，放电时为原电池，则OH-向负极移动，负极发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，OH-被消耗，则pH减小，B错误； C．由分析可知，电池充电时，b极发生的电极反应式为：，C正确； D．电池充电时，电路中每通过0.2NA电子，a电极反应式为：[Zn(OH)4]2-+2e-= Zn+4OH-，增重0.1molZn，即增重6.5g，D错误； 故选C。 14．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CO和H2S的高效去除。示意图如图所示，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： ①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+ ②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+ 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．若生成3.2gS，理论上通过两极电量都为0.4F(C)(F为法拉第常数) C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高 D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性 【答案】B 【详解】A．CO2在 ZnO @石墨烯电极上转化为 CO ，发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应式为 CO2 + 2H+ + 2e- ＝ CO + H2 O ， A 正确； B．若生成3.2gS，对应物质的量为0.1mol，理论上通过两极电量都为0.2F，B错误； C．石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比 ZnO @石墨烯电极上的高， C 正确； D．由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用 Fe3+ / Fe2+取代 EDTA-Fe3+ / EDTA-2+，溶液需要酸性， D 正确； 故选B。 15．一种利用电化学方法将生物质转化生成的CH3OH高效合成有机硫化合物的工作原理如图。电解质为NaOH溶液，在高纯度导电炭黑(KB)催化作用下，CH3OH和Na2SO3在电极表面形成HOCH2SO3Na、NaOOCCH2SO3Na和CH3SO3Na等有机硫化合物。下列说法错误的是 A．KB能导电是因为其有类石墨的大π键微观结构 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．生成HOCH2SO3Na的电极反应式为CH3OH-2e-+SO+OH- = HOCH2SO+ H2O D．理论上，每形成1mol C-S键，体系生成标准状况下下22.4L H2 【答案】D 【分析】由图，Pt-C电极上水得到电子发生还原反应生成氢气，为阴极，则KB为阳极，阳极上物质发生氧化反应； 【详解】A．KB为高纯度导电炭黑，能导电是因为其有类石墨的大π键微观结构，存在自由移动的电子，A正确； B．电解池中阳离子向阴极移动，由图离子移动方向，离子交换膜为阳离子交换膜； C．阳极上和生成的反应为失去电子的氧化反应，电极反应式为，C正确； D．由于阳极发生氧化反应，在电极表面形成、和等有机硫化合物，不确定具体转移电子的物质的量，不能计算生成标况下氢气的体积，D错误； 故选D。 16．（1）①25℃时，NaHCO3溶液呈碱性，原因是 水解引起的（填“Na+”或“”）； ②常温下，0.0100mol/L 盐酸的pH= ； ③用0.0100mol/L 盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液，酚酞作指示剂，滴定终点时，溶液的颜色由浅红色变为 （填“蓝色”或“无色”），且半分钟内保持不变。 （2）①已知H2与O2反应生成1mol H2O(g)时放出241.8kJ 的热量，请完成该反应的热化学方程式：2H2(g) +O2(g)＝2H2O(g) △H= kJ/mol； ②已知：C（石墨，s）＝C（金刚石，s） △H＞0，则稳定性： 石墨 金刚石 （填“＞”、“＜”或“=”）。 （3）在某密闭容器中进行可逆反应：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)  △H＞0，平衡常数表达式为K=。 ①反应达到平衡后，向容器中通入CO，化学平衡向 方向移动（填“正反应”或“逆反应”）； ②若升高温度，平衡常数K （填“增大”、“减少”或“不变”）； ③查阅资料得知1100℃时K=0.263。某时刻测得容器中c(CO2)=0.025 mol/L，c(CO)=0.10 mol/L，此时刻反应 平衡状态（填“达到”或“未达到”）。 （4）电化学是研究化学能与电能相互转化的装置、过程和效率的科学。 ①根据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)＝2Ag(s)+Cu2+(aq)，设计的原电池如图一所示，X溶液时 溶液（填“CuSO4”或“AgNO3”）； ②图二装置在铁件上镀铜，铁作阴极，则铜极上的电极反应是 。 【答案】 2 无色 -483.6 ＞ 正反应 增大 未达到 AgNO3 Cu－2e－＝Cu2＋ 【详解】（1）①在溶液中，强碱弱酸盐，强酸弱碱盐或弱酸弱碱盐电离出来的离子与水电离出来的H+与OH-生成弱电解质的过程叫做盐类水解，所以能发生水解反应的是，故答案为：； ②盐酸属于强电解质，完全电离，c(H+)=c(HCl)=0.0100mol/L，pH=-lgc(H+)=-lg10-2=2，故答案为：2； ③酚酞在碱性溶液中为红色，当达到滴定终点时溶液为中性，所以溶液变为无色，故答案为：无色； （2）①反应热和参加反应的反应物物质的量成正比，则H2与O2反应生成2mol H2O(g)时放出的热量为241.8kJ×2=483.6kJ，则热化学方程式为：2H2(g) +O2(g)＝2H2O(g) △H=-483.6kJ kJ/mol，故答案为：-483.6； ②由C（石墨，s）＝C（金刚石，s） △H＞0知，反应吸热，反应物石墨能量低，物质能量越低越稳定，则稳定性： 石墨＞金刚石，故答案为：＞； （3）①增大反应物浓度，根据平衡移动原理分析，平衡向正反应方向移动，故答案为：正反应； ②该反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，K增大，故答案为：增大； ③Qc=＜0.263，则未达到平衡，故答案为：未达到； （4）①右侧为原电池的正极，电极反应为Ag++e-＝Ag，则X溶液为AgNO3，故答案为：AgNO3； ②图二装置为电解池，在铁件上镀铜，铁作阴极，则铜作阳极，失去电子，发生氧化反应，电极反应是Cu-2e-＝Cu2＋，故答案为：Cu-2e-＝Cu2＋。 17．处理和利用是环境科学研究的热点课题。利用合适的催化剂可高选择性地用合成气制乙烯：。已知相关化学键的键能如下； 化学键 键能 1076 436 465 615 413 回答下列问题： (1)合成气制乙烯的反应： ，该反应的 0(填“>”“<”或“=”)，在 情况下有利于该反应自发进行。 (2)为提高反应速率，还可采取的措施是___________(填标号)。 A．选用合适的催化剂 B．恒压时，再充入 C．恒容时，再充入 D．在绝热容器中进行反应 (3)在催化剂的作用下与发生如下两个反应： i． ii． ①在常压和450℃条件下，将和按投入一恒温密闭容器中，经过相同反应时间(未达平衡)测得如下实验数据(的选择性)。 催化剂 乙烯选择性(%) CO转化率(%) 46.3 23.5 Fe基复合催化剂 26.8 33.8 碳纳米管限域催化 58.2 43.5 表中数据表明，在相同温度下，使用不同的催化剂时转化率不同的原因是 。 ②某温度下，向容积为的恒容容器中加入、，在催化剂的作用下达到平衡时的体积分数为，的转化率为，则的选择性为 。 (4)我国科学家成功实现了用电催化高选择性直接制备乙烯，该方法的工作原理如图所示。阴极材料为优化的铜基催化剂。写出阴极的电极反应式： 电解的总反应化学方程式为 。 【答案】(1) < 低温 (2)AD (3) 未达到平衡，不同的催化剂对CO反应的催化能力不同 (4) 【详解】（1）反应的焓变等于反应物键能和减去生成物键能和，的；该反应为气体分子数减小的反应，为熵减反应，<0；反应能够自发，则在低温情况下有利于该反应自发进行； （2）A．催化剂可以降低反应活化能，提高反应速率，故A正确； B．恒压时，再充入，相当于增大体积，降低物质的浓度，反应速率变慢，故B错误； C．恒容时，再充入，不影响反应中各物质的浓度，不影响反应速率，故C错误； D．该反应为放热反应，在绝热容器中进行反应，温度升高，反应速率加快，故D正确； 故填AD； （3）①反应中变量为不同的催化剂，未达平衡时，各时刻下催化剂对转化率有一定影响，即此反应未达到平衡，不同的催化剂对CO反应的催化能力不同，因而在该时刻下转化率有影响； ②某温度下，向容积为的恒容容器中加入、，在催化剂的作用下达到平衡时的体积分数为，的转化率为，则反应CO0.8mol； 则平衡时总的物质的量为，则，a=0.3mol，生成乙烯0.25mol，的选择性为； （4）由电子流向可知，铜基片为阴极，一氧化碳酸性条件下得到电子发生还原反应生成乙烯：；阳极水失去电子发生氧化反应生成氧气，总反应为：。 18．乙烯是一种重要的基本化工原料，乙烯的产量可以衡量一个国家的石油化工发展水平，研究工业制取乙烯有重要的意义。 Ⅰ．工业用和在一定条件下合成乙烯：   已知：①   ②   ③   (1) 。 (2)在密闭容器中充入体积比为3：1的和，不同温度对的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如下图所示，下列说法正确的是_______。 A．为了提高乙烯的产率应尽可能选择低温 B．生成乙烯的速率：可能小于 C．M点时的压强一定小于N点时的压强 D．平衡常数： Ⅱ．工业用甲烷催化法制取乙烯：  ，T℃时，向2L的恒容反应器中充入2mol ，仅发生上述反应，反应过程中的物质的量随时间变化如图所示： (3)实验测得，，、为速率常数，只与温度有关，T℃时与的比值为 (用含x的代数式表示)；若将温度升高，速率常数增大的倍数： (填“＞”“=”或“＜”)。 Ⅲ．乙烷裂解制乙烯：。 (4)T℃时，将1mol乙烷与1mol氦气混合后，通入体积为1L的密闭容器中发生反应。若平衡时乙烯的体积分数为20%，则T℃时该反应的平衡常数 。 Ⅳ．电化学法还原二氧化碳制乙烯原理如下图所示。 (5)阴极电极反应式为： 。电路中转移0.3mol电子，两极共收集气体 L(标准状况)。 【答案】(1)-127.8kJ/mol (2)BC (3) ＞ (4) (5) 2CO2+8H2O+12e-=C2H4+12OH- 2.24 【详解】（1）根据盖斯定律①×3-②-③×4可得6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)的ΔH1=[(-571.6)×3-(-1411)-(-44)×4]kJ/mol=-127.8kJ/mol； （2）A．虽然温度降低平衡正向移动，CO2平衡转化率增大，但是催化效率降低，反应速率慢，不利于提高单位时间内的产率，A错误； B．M点虽然催化效率高，但温度低，而N点温度高，所以v(M)可能小于v(N)，B正确； C．M点CO2的转化率高，总反应为气体减少的反应，所以此时容器内气体的物质的量少，且此时温度低，所以M点时的压强一定小于N点时的压强，C正确； D．总反应焓变小于0，为放热反应，温度越低平衡常数越大，所以KM＞KN，D错误； 综上所述答案为BC； （3）T℃达到平衡时，v正= v逆，即k正c2(CH4)=k逆c(C2H4)∙c2(H2)，所以有==K，据图可知，平衡时n(CH4)=x mol，则Δn(CH4)=(2-x)mol，根据反应方程式可知，平衡时n(C2H4)=mol、n(H2)=(2-x)mol，容器容积为2L，所以K==；该反应焓变大于0，为吸热反应，升高温度平衡正向移动，说明正反应速率增大的倍数更多，即k正＞k逆； （4）设初始投料为1molC2H6(g)和1mol氦气，乙烷的平衡转化率为50%，则平衡时n(C2H6)=0.5mol，Δn(C2H6)=0.5mol，根据方程式可知n(C2H4)=n(H2)=0.5mol，n(He)=1mol，平衡时容器压强为pPa，所以p(C2H6)=p(C2H4)=p(H2)=pPa=Pa，所以Kp==； （5）①左侧CO2转化为C2H4，C元素被还原，所以左侧为阴极，电解质溶液显碱性，所以电极反应为2CO2+8H2O+12e-=C2H4+12OH-；阳极反应为4OH--4e-=O2+H2O，所以转移0.3mol电子时，阴极生成mol乙烯，阳极生成mol氧气，共生成0.1mol气体，标准状况下体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L。 19．我国力争2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。以为原料合成依然是“碳达峰”环境下的科研热点，电化学原理在降低碳排放、实现碳中和目标中有广泛应用。回答下列问题： Ⅰ：  =       Ⅱ：  =       Ⅲ：  =       (1)部分键能的数据如下表所示，则 。 共价键 键能 436 803 328.4 464 (2)反应Ⅰ能自发进行的原因是 。 (3)一定条件下，=反应历程如图所示。该反应的反应速率由第 (填“1”或“2”)步决定。 (4)研究发现表面脱除原子形成的(氧空穴)决定了的催化效果，氧空穴越多，催化效果越好，催化合成甲醇的机理如图。已知增大气体流速可带走多余的，从而提高的选择性，请结合催化机理解释其原因 。 (5)汽车尾气中的和在催化转化器中反应生成两种无毒无害的气体。催化剂性能决定了尾气处理效果。将和以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，测量逸出气体中含量，从而测算尾气脱氮率。相同时间内，脱氮率随温度变化曲线如图所示。 ①曲线上点的脱氮率 (填“”“”或“”)对应温度下的平衡脱氮率。 ②催化剂条件下，温度高于时脱氮率随温度升高而下降的原因可能是 。 (6)近年研究发现，电催化和含氮物质可合成尿素，同时可解决含氮废水污染问题。常温常压下，向一定浓度的溶液通入至饱和，经电解获得尿素，其原理如图所示。电解过程中生成尿素的电极反应式为 。 【答案】(1)414 (2)、，则在低温能自发进行 (3)1 (4)增大气体流速可带走多余的，促进反应正向进行，增加氧空穴的量 (5) = 温度超过650K时，催化剂的活性降低，催化效果减弱，相同时间内脱氮率下降或催化剂Y条件下，反应速率增大，相同时间内反应已经平衡，随着温度超过650K，升温使该反应平衡逆向移动，脱氮率下降 (6) 【详解】（1）根据盖斯定律，，反应物的键能-生成物的键能，计算得； （2）该反应Ⅰ为放热反应，依据反应能自发进行，反应ⅰ的、，则在低温能自发进行； （3）由图可知，能垒：过渡态过渡态1，能垒越小反应速率越大，化学反应的决速步是由速率慢的反应一步所决定的，则一定条件下的反应速率由第1步决定的； （4）从催化机理图中能看出与中的O结合生成，而使催化剂出现氧空穴，由题意可知，氧空穴越多，催化效果越好，所以增大气体流速可带走多余的，可以促进反应正向进行，可以增加氧空穴的量。 （5）①根据图中曲线得到曲线上a点的脱氮率＝对应温度下的平衡脱氮率； ②催化剂Y条件下，温度高于650K时脱氮率随温度升高而下降的原因可能是温度超过650K时，催化剂的活性降低，催化效果减弱，相同时间内脱氮率下降或催化剂Y条件下，反应速率增大，相同时间内反应已经平衡，随着温度超过650K，升温使该反应平衡逆向移动，脱氮率下降； （6）电解过程中生成尿素的反应是还原反应，在阴极上发生，电极反应式为。 20．“双碳”背景下，的资源化利用成为全世界的研究热点。 (1)将和的混合气体充入某密闭容器中制备甲酸()，同时有副反应发生。 已知：　 　 为了提高产率、降低的生成量，可采取的措施是 (写出两种)。 (2)电催化还原也可以制备甲酸，原理如图甲所示，电解质溶液为。 ①电极是电解池的 极，电极反应式为 。 ②2024年，我国研究人员为降低系统能耗，对图甲装置改进，搭建“(阴阳极)共产甲酸耦合系统”，将KOH电解液更换为混合溶液，应将 极区(填“a”或“b”)电解液更换。此时，该电极的电极反应式为 。 (3)的电化学还原过程比较复杂，在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图乙所示。 已知： 其中，表示电解生成还原产物所转移电子的物质的量，表示法拉第常数。 ①当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，阴极主要还原产物是 (填化学式)。 ②当电解电压为时，电解生成的和的物质的量之比为 。 【答案】(1)降温、增压 (2) 阳 b (3) 【分析】电催化还原CO2制备甲酸，则通入CO2的电极（a极）为阴极，电极反应为H2O+CO2+2e-=HCOO-+OH-；b极为阳极，电极反应为4OH-- 4e-=O2↑+2H2O。 【详解】（1）由题可知，生成HCOOH的反应为气体分子数减小的放热反应，生成CO的反应为气体分子数不变的吸热反应；故采用①降温方式有利于提高HCOOH的产率、降低CO的产率；②采用加压使平衡朝着生成HCOOH方向移动，提高HCOOH的产率、降低CO的生成量； （2）由上述分析可知，b为阴极，电极反应为4OH-- 4e-=O2↑+2H2O；发生氧化反应生成HCOO-，故应将阳极区的电解液换成，电极反应为； （3）①当电解电压为时，若电解过程中含碳还原产物的为0，则水放电生成H2，即阴极反应为； ②由图乙可知 ，=1:2。 试卷第22页，共25页 试卷第23页，共25页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 压轴题05电化学原理综合分析 1、 确定装置，判断电极 一看有无外接电源：有，为电解池，无，为原电池； 二看是否自发反应：能自发反应的是原电池，不能自发反应的是电解池； 三看串联特点：若有两个或多个装置串联，先看有无外接电源，若有，则整套装置均相当于电解池；若无，则其中一个装置是原电池，其余的均相当于电解池。 （1）原电池 （2）电解池 2、 熟悉顺序，分析反应 电解池中阳极放电顺序为活泼金属电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子； 阴极：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸，H＋浓度较大时)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋。 首先注意得失电子是否正确，其次注意是否有电解质参与，不足部分用H2O、H＋或OH－补全。燃料电池中，一般先确定正极反应式，然后用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。 3、 利用守恒 与电化学有关的计算一般要与得失电子守恒相联系。 01 新型电源 1．如图为一种酶生物电池，可将葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖内酯(C6H10O6)，两个碳纳米管电极材料由石墨烯片层卷曲而成。下列说法不正确的是( ) A．图中的离子交换膜为阳离子交换膜 B．负极区发生的电极反应主要为C6H12O6-2e-=2H++C6H10O6 C．碳纳米管有良好导电性能，且能高效吸附气体 D．理论上消耗标况下2.24LO2，可生成葡萄糖内酯0.2mol 02 二次电池 10．(2024•江苏省南通市海门区高三第二次调研考试)一种光催化钠离子电池(如下图所示)，是一种高效率的二次电池，放电时左侧发生转化过程为：S2- →S42-。电池中填充固体电解质，用太阳光照射光催化电极可以对该电池进行充电。下列说法不正确的是( ) A．放电时，石墨为负极 B．该电池工作时可能需保持在较高的温度下 C．光照时，光催化电极发生的电极方程式为：3I-−2e−=I3- D．充电时，当完全转化为时，电池左侧质量将减轻138g 03 电化学原理治污中应用 3．(2024·江苏省连云港市高三第一次调研考试)用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，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-+12OH-+10e-=2CO32-+N2↑＋6H2O B．电池工作一段时间后，右室溶液的减小 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 04 有机电化学装置 4.(2024•江苏省常熟市高三抽测)研究表明，以辛胺[CH3(CH2)6CH2NH2]和CO2为原料高选择性地合成辛腈[CH3(CH2)6CN]和甲酸盐的工作原理如图，下列说法不正确的是( ) A．Ni2P电极与电源正极相连 B．In/In2O3-x电极上可能有副产物H2生成 C．在Ni2P电极上发生的反应为：CH3(CH2)6CH2NH2+4OH--4e-=CH3(CH2)6CN+4H2O D．电路中转移电子时，阴极区溶液质量增加44g (不考虑气体的溶解) 1．瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如图所示，下列有关说法正确的是（ ） A．电池工作时，Na＋向电极1移动 B．电池工作一段时间后停止，溶液pH值不变 C．电极1发生的电极反应为2NH3＋6OH－－6e－===N2↑＋6H2O D．用该电池做电源电解精炼铜，理论上每消耗0.2 mol NH3 的同时阳极会得到19.2g纯铜 2．我国电动汽车产业发展迅猛，多种车型采用三元锂电池，该电池放电时工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．无论充电或放电，A极电势均低于B极 B．充电时，外电路中流过0.1mol电子，A极质量减少0.7g C．放电时，正极反应为Li1-aNixCoyMnzO2＋aLi＋＋ae-=LiNixCoyMnzO2 D．失去活性锂元素的三元正极材料可采用化学方法再生，实现循环利用 3．某科研小组模拟工业利用电解法处理含氮废水的实验如下。向一定浓度的酸性溶液中不断通入，在电极上生成尿素，其中双极膜中间层的解离为和，并在直流电场力作用下分别向两极迁移。电解原理如图所示，下列有关说法错误的是 A．电极M为阴极，电极反应式为 B．理论上每转移，阳极室质量减少8g C．若阳极室电解质溶液呈碱性，电解过程中pH逐渐降低 D．膜X和膜Y分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 4．钠硒电池具有能量密度大、成本低等优点，被认为是富有潜力的新一代室温钠离子电池。某科研团队设计的钠硒电池模型如图所示。下列叙述错误的是 A．放电时，电极N的电势高于电极M B．放电时，M电极附近不能选用水系电解液 C．充电时，从N电极向M电极迁移 D．充电时，N极上的反应式为： 5．我国科学家研究发现了一种电化学固碳方法，装置如图所示。放电时的总反应为。充电时，通过催化剂的选择性控制，只有发生氧化反应，释放出和。下列说法错误的是 A．放电时，电极B为正极 B．充电时阳极发生反应： C．该电池不可选用含水电解液 D．放电时，每转移4mol电子，正极区质量增加148g 6．近日，复旦大学研究团队成功研发双离子钠电池，实现秒充80％、极低温-70℃使用。其电池结构如图所示。该电池的负极材料为人造石墨(AG)，正极材料为聚三苯胺(PTPAn)。在充、放电过程中，-溶剂复合物(-Slovent)在人造石墨电极嵌入和脱嵌，同时阴离子()在聚三苯胺电极嵌入和脱嵌。下列说法正确的是 A．电池充电时， B．电池放电时，阴阳离子同时参与电极反应，有利于提高电池工作效率 C．电池充电时，聚三苯胺为阴极，-溶剂复合物得电子后嵌入阴极 D．由于未使用稀缺锂元素，量产后的钠离子电池生产成本一定比锂离子电池的高 7．下列说法正确的是（    ） A．钢铁锈蚀时，Fe失去电子成为Fe3+ B．铅蓄电池（如图）在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加 C．将海水中钢铁闸门与电源的负极相连，可防止闸门被腐蚀 D．铅蓄电池和碱性锌锰电池都属于二次电池 8．某科研机构用溶液吸收硫酸工业废气中的，将所得的溶液进行电解，可循环再生，同时得到某种副产物，其原理如图所示。下列说法不正确的是 A．a电极连接电源负极 B．通入稀溶液是为了增强溶液导电性 C．电极上发生的反应为： D．当电路中转移电子，共有离子通过离子交换膜 9．利用燃料电池原理可处理高浓度的氨氮废水，同时电解含有苯酚、乙腈()的水溶液合成扑热息痛()，装置如图所示，其中a、b的电极材料为石墨。 下列说法正确的是 A．溶液中的由甲室向乙室迁移 B．工作一段时间后，甲室溶液pH下降 C．乙室每产生1mol ，a电极理论上可产生33.6L(标准状况下) D．丙室中反应的总方程式为： 10．一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 11．科学家设计了一种以Cu和CuS为电极的可循环电池，电解质为等溶液，其工作原理如图所示。电池放电时，Cu电极发生氧化反应。下列说法正确的是 A．电池工作时，电解液中的浓度保持不变 B．充电时，向CuS电极方向移动 C．充电时CuS电极连接电源的负极 D．当0.15mol Cu转化成时，溶液中减少0.1mol 12．锌电池具有成本低、安全性强、可循环使用等优点。一种新型锌电池的工作原理如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。下列说法正确的是 A．充电过程中，a电极接外接电源的负极 B．充电过程中，b电极反应为：Zn2＋＋2e-=Zn C．放电过程中，H2SO4溶液中SO 向a电极迁移 D．放电过程中，转移 0.4mol e-时，a电极消耗 0.8molH＋ 13．液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是容量大、寿命长。某种碱性可充电锌铁液流电池放电时工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池放电时电极a的电势高于电极b B．电池放电时向M室移动，M室溶液增大 C．电池充电时b极发生的电极反应式为： D．电池充电时电路中每通过电子，a电极增重 14．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CO和H2S的高效去除。示意图如图所示，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： ①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+ ②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+ 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．若生成3.2gS，理论上通过两极电量都为0.4F(C)(F为法拉第常数) C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高 D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性 15．一种利用电化学方法将生物质转化生成的CH3OH高效合成有机硫化合物的工作原理如图。电解质为NaOH溶液，在高纯度导电炭黑(KB)催化作用下，CH3OH和Na2SO3在电极表面形成HOCH2SO3Na、NaOOCCH2SO3Na和CH3SO3Na等有机硫化合物。下列说法错误的是 A．KB能导电是因为其有类石墨的大π键微观结构 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．生成HOCH2SO3Na的电极反应式为CH3OH-2e-+SO+OH- = HOCH2SO+ H2O D．理论上，每形成1mol C-S键，体系生成标准状况下下22.4L H2 16．（1）①25℃时，NaHCO3溶液呈碱性，原因是 水解引起的（填“Na+”或“”）； ②常温下，0.0100mol/L 盐酸的pH= ； ③用0.0100mol/L 盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液，酚酞作指示剂，滴定终点时，溶液的颜色由浅红色变为 （填“蓝色”或“无色”），且半分钟内保持不变。 （2）①已知H2与O2反应生成1mol H2O(g)时放出241.8kJ 的热量，请完成该反应的热化学方程式：2H2(g) +O2(g)＝2H2O(g) △H= kJ/mol； ②已知：C（石墨，s）＝C（金刚石，s） △H＞0，则稳定性： 石墨 金刚石 （填“＞”、“＜”或“=”）。 （3）在某密闭容器中进行可逆反应：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)  △H＞0，平衡常数表达式为K=。 ①反应达到平衡后，向容器中通入CO，化学平衡向 方向移动（填“正反应”或“逆反应”）； ②若升高温度，平衡常数K （填“增大”、“减少”或“不变”）； ③查阅资料得知1100℃时K=0.263。某时刻测得容器中c(CO2)=0.025 mol/L，c(CO)=0.10 mol/L，此时刻反应 平衡状态（填“达到”或“未达到”）。 （4）电化学是研究化学能与电能相互转化的装置、过程和效率的科学。 ①根据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)＝2Ag(s)+Cu2+(aq)，设计的原电池如图一所示，X溶液时 溶液（填“CuSO4”或“AgNO3”）； ②图二装置在铁件上镀铜，铁作阴极，则铜极上的电极反应是 。 17．处理和利用是环境科学研究的热点课题。利用合适的催化剂可高选择性地用合成气制乙烯：。已知相关化学键的键能如下； 化学键 键能 1076 436 465 615 413 回答下列问题： (1)合成气制乙烯的反应： ，该反应的 0(填“>”“<”或“=”)，在 情况下有利于该反应自发进行。 (2)为提高反应速率，还可采取的措施是___________(填标号)。 A．选用合适的催化剂 B．恒压时，再充入 C．恒容时，再充入 D．在绝热容器中进行反应 (3)在催化剂的作用下与发生如下两个反应： i． ii． ①在常压和450℃条件下，将和按投入一恒温密闭容器中，经过相同反应时间(未达平衡)测得如下实验数据(的选择性)。 催化剂 乙烯选择性(%) CO转化率(%) 46.3 23.5 Fe基复合催化剂 26.8 33.8 碳纳米管限域催化 58.2 43.5 表中数据表明，在相同温度下，使用不同的催化剂时转化率不同的原因是 。 ②某温度下，向容积为的恒容容器中加入、，在催化剂的作用下达到平衡时的体积分数为，的转化率为，则的选择性为 。 (4)我国科学家成功实现了用电催化高选择性直接制备乙烯，该方法的工作原理如图所示。阴极材料为优化的铜基催化剂。写出阴极的电极反应式： 电解的总反应化学方程式为 。 18．乙烯是一种重要的基本化工原料，乙烯的产量可以衡量一个国家的石油化工发展水平，研究工业制取乙烯有重要的意义。 Ⅰ．工业用和在一定条件下合成乙烯：   已知：①   ②   ③   (1) 。 (2)在密闭容器中充入体积比为3：1的和，不同温度对的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如下图所示，下列说法正确的是_______。 A．为了提高乙烯的产率应尽可能选择低温 B．生成乙烯的速率：可能小于 C．M点时的压强一定小于N点时的压强 D．平衡常数： Ⅱ．工业用甲烷催化法制取乙烯：  ，T℃时，向2L的恒容反应器中充入2mol ，仅发生上述反应，反应过程中的物质的量随时间变化如图所示： (3)实验测得，，、为速率常数，只与温度有关，T℃时与的比值为 (用含x的代数式表示)；若将温度升高，速率常数增大的倍数： (填“＞”“=”或“＜”)。 Ⅲ．乙烷裂解制乙烯：。 (4)T℃时，将1mol乙烷与1mol氦气混合后，通入体积为1L的密闭容器中发生反应。若平衡时乙烯的体积分数为20%，则T℃时该反应的平衡常数 。 Ⅳ．电化学法还原二氧化碳制乙烯原理如下图所示。 (5)阴极电极反应式为： 。电路中转移0.3mol电子，两极共收集气体 L(标准状况)。 19．我国力争2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。以为原料合成依然是“碳达峰”环境下的科研热点，电化学原理在降低碳排放、实现碳中和目标中有广泛应用。回答下列问题： Ⅰ：  =       Ⅱ：  =       Ⅲ：  =       (1)部分键能的数据如下表所示，则 。 共价键 键能 436 803 328.4 464 (2)反应Ⅰ能自发进行的原因是 。 (3)一定条件下，=反应历程如图所示。该反应的反应速率由第 (填“1”或“2”)步决定。 (4)研究发现表面脱除原子形成的(氧空穴)决定了的催化效果，氧空穴越多，催化效果越好，催化合成甲醇的机理如图。已知增大气体流速可带走多余的，从而提高的选择性，请结合催化机理解释其原因 。 (5)汽车尾气中的和在催化转化器中反应生成两种无毒无害的气体。催化剂性能决定了尾气处理效果。将和以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，测量逸出气体中含量，从而测算尾气脱氮率。相同时间内，脱氮率随温度变化曲线如图所示。 ①曲线上点的脱氮率 (填“”“”或“”)对应温度下的平衡脱氮率。 ②催化剂条件下，温度高于时脱氮率随温度升高而下降的原因可能是 。 (6)近年研究发现，电催化和含氮物质可合成尿素，同时可解决含氮废水污染问题。常温常压下，向一定浓度的溶液通入至饱和，经电解获得尿素，其原理如图所示。电解过程中生成尿素的电极反应式为 。 20．“双碳”背景下，的资源化利用成为全世界的研究热点。 (1)将和的混合气体充入某密闭容器中制备甲酸()，同时有副反应发生。 已知：　 　 为了提高产率、降低的生成量，可采取的措施是 (写出两种)。 (2)电催化还原也可以制备甲酸，原理如图甲所示，电解质溶液为。 ①电极是电解池的 极，电极反应式为 。 ②2024年，我国研究人员为降低系统能耗，对图甲装置改进，搭建“(阴阳极)共产甲酸耦合系统”，将KOH电解液更换为混合溶液，应将 极区(填“a”或“b”)电解液更换。此时，该电极的电极反应式为 。 (3)的电化学还原过程比较复杂，在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图乙所示。 已知： 其中，表示电解生成还原产物所转移电子的物质的量，表示法拉第常数。 ①当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，阴极主要还原产物是 (填化学式)。 ②当电解电压为时，电解生成的和的物质的量之比为 。 试卷第16页，共16页 试卷第15页，共16页 学科网（北京）股份有限公司 $$