专题05 电化学及其应用（期末真题汇编，黑吉辽蒙专用）高三化学上学期

专题05 电化学及其应用 3大高频考点概览 考点01 新型化学电源 考点02 电解池原理及其应用 考点03 电化学综合考查 地 城 考点01 新型化学电源 1.（2023-2024高三上·辽宁葫芦岛·期末）高电压水系锌—有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，负极反应式为 B．放电时，正极区溶液的减小 C．充电时，转化为转移电子 D．充电时，中性电解质的浓度减小 2.（2024-2025高三上·吉林松原·期末）中科院福建物构所首次构建了一种可逆水性电池，实现了和HCOOH之间的高效可逆转换，其反应原理如图所示： 已知双极膜可将水解离为和，并实现其定向通过。下列说法错误的是 A．充电时，由双极膜移向Zn电极 B．放电时，Pd电极表面的电极反应为： C．放电和充电时，Pd电极的电势均高于Zn电极 D．当外电路通过1mol电子时，双极膜中解离水的物质的量为0.5mol 3.（2023-2024高三上·辽宁沈阳·期末）2023年星恒电源发布“超钠F1”开启钠电在电动车上产业化元年。该二次电池的电极材料为(普鲁士白)和(嵌钠硬碳)。下列说法中错误的是 A．放电时，左边电极电势高 B．放电时，负极的电极反应式可表示为： C．充电时，电路中每转移电子，阳极质量增加 D．比能量：锂离子电池高于钠离子电池 4.（2023-2024高三上·辽宁部分高中·期末）我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料——Cu3(PO4)2的水系双离子电池，该电池以Na0.4MnO2和Cu3(PO4)2为电极，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，电极a为电源的正极，Cu3(PO4)2发生氧化反应最终变为Cu B．放电时，若电极a得到3.2gCu和14.4gCu2O，则电路中转移0.3mol电子 C．充电时，电极b的电极反应式为Na0.4-xMnO2+xNa++xe+=Na0.4MnO2 D．充电时，电极a附近溶液的碱性减弱 5.（2023-2024高三上·辽宁名校联盟·联考）硅锰电池是一种新型电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电池充电时，电极连接外接电源的正极 B．电池工作时，通过质子交换膜由Si@C电极区移向电极区 C．电池充电时，Si@C电极的电极反应式是 D．放电时，导线上每通过0.2mol电子，正极区溶液的质量增加8.7g 6.（2023-2024高三上·黑龙江哈尔滨市重点三校·期末）钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低。一种钠离子电池构造示意图如下，已知电池反应：放电，下列说法错误的是 A．钠离子电池比锂离子电池内阻大，短路时不易发热，具备更高安全性 B．充电时，阳极的电极反应式为 C．放电时，正极钠的化合价未发生改变 D．废旧钠离子电池进行“放电处理”让进入硬碳中而有利于回收 7.（2024-2025高三上·黑龙江哈尔滨三中·期末）我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置(如图所示)。闭合、断开时，制氢并储能；断开、闭合时，供电。已知与的性质相似。下列说法正确的是 A．制氢时，太阳能直接转化为化学能 B．供电时，电子流向为：电极→用电器电极电极 C．制氢和供电转移相同数目电子后，溶液减小 D．制氢和供电时，电极均为电势较低的一极 8.（2023-2024高三上·辽宁锦州·期末）盐酸羟胺()是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似。工业上采用图1装置进行制备，其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积的变化，下列说法正确的是 A．电子从含Fe的催化电极流出沿导线流入Pt电极 B．图2中，X为和，Y为 C．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小 D．理论上，当有标准状况下参与反应时，左室溶液质量增加3.3g 9.（2023-2024高三上·辽宁五校联考·期末）科学家研制出一种新型短路膜化学电池，利用这种电池可以消除空气中的，该装置的结构、工作原理如图所示。下列有关说法错误的是 A．短路膜和常见的离子交换膜不同，它既能传递离子还可以传递电子 B．当负极生成时，理论上需要转移电子 C．负极反应为： D．当反应消耗时，理论上需要转移电子 地 城 考点02 电解池原理及其应用 10.（2023-2024高三上·辽宁葫芦岛·期末）我国科学家采用单原子和纳米作串联催化剂，通过电解法将转化为乙烯。装置示意图如下。 已知：电解效率 下列说法不正确的是 A．电极a连接电源的负极 B．电极b上有产生 C．纳米催化剂上发生反应： D．若乙烯的电解效率为60%，电路中通过电子时，产生乙烯 11.（2023-2024高三上·辽宁部分高中·期末）有电子转移的有机反应在电解池中进行时被称为电有机合成。己二腈[NC(CH2)4CN]是制尼龙-66的原料，工业上用电有机合成己二腈需先以丙烯为原料制备丙烯腈(CH2=CHCN)，再用丙烯腈电合成己二腈。电合成己二腈总反应式为：2CH2=CHCN+H2ONC(CH2)4CN+O2↑(已知丙烯腈难溶于水，易溶于有机溶剂。如图为模拟工业电合成己二腈装置图，下列说法正确的是 A．Pt电极连接电源的负极 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．CH2=CHCN中σ键、π键个数比为3：2 D．阴极的电极反应式为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN 12.（2023-2024高三上·黑龙江牡丹江普通高中共同体·期末）硝酸盐本身对人体没有很大伤害，但在人的口腔和肠道细菌会将硝酸盐转化为亚硝酸盐，可能会使得人体积累亚硝酸盐。下图是电化学降解酸性废水中的工作原理示意图。下列有关叙述错误的是 A．Pt电极上发生的是氧化反应 B．由电解池左侧移向右侧 C．当外电路转移2mol电子时，两极一定会收集到标况下15.68L气体 D．阴极反应式为 13.（2023-2024高三上·辽宁大连·期末）清华大学王保国教授等人提出了一种双极膜硝酸盐还原电合成氨工艺，其反应原理为KNO3+2H2O 。下列说法正确的是 A．m是电源正极 B．阳极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑ C．双极膜中OH-移向a极区 D．每有1mol e-通过外电路，消耗1mol NO 14.（2023-2024高三上·黑龙江哈尔滨市重点三校·期末）我国学者开发了一种新型高效的催化剂，大幅度降低了电解所需的电压，同时可将气体变废为宝，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电极与电源负极相连 B．吸收的反应的离子方程式为 C．交换膜为质子交换膜，电解时由流向 D．标况下，若电极上生成，理论上中可处理分子 15.（2023-2024高三上·黑龙江哈尔滨三中·期末）电解硫酸钠溶液制取电池正极材料的前驱体，其工作原理如图所示： 下列说法错误的是 A．石墨电极上发生氧化反应 B．交换膜A是阳离子交换膜，当电路转移0.2mol 时，有0.2mol 穿膜进入Ⅱ室 C．当标准状况下纯钛电极上产生2.24L气体时，产生0.1mol的 D．若将纯钛电极直接放入Ⅱ室，则纯钛电极上会有金属与前驱体附着而使产率降低 16.（2023-2024高三上·黑龙江哈尔滨三中·期末）图示与表述内容相符的是 A B C D 该装置可能观察到的现象为：a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色； 该装置可制备并能较长时间观察其颜色 该装置可以实现在铁制品上镀铜，且铜片为阴极 该装置可表示电解饱和食盐水的示意图，装置应选择阳离子交换膜，饱和NaCl溶液从b口加入 A．A B．B C．C D．D 17.（2024-2025高三上·辽宁五校联考·期末）调节可使溶液中的氨基酸主要以两性离子存在，两性离子整体呈电中性，此时溶液的为该氨基酸的(等电点)。 已知：谷氨酸的pI为3.22，丙氨酸的pI为6.02，赖氨酸的pI为9.74。 利用如图装置分离这三种氨基酸，为离子交换膜，电极均为惰性电极。下列说法正确的是 A．阳极的电极反应为 B．为阴离子交换膜，为阳离子交换膜 C．原料室的应控制在9.74 D．在产品室1中，可以收集到谷氨酸 18.（2024-2025高三上·辽宁沈阳·期末）工业上可通过膜电解钒酸钠溶液制备，装置如图，在电解过程中随溶液pH的变化，会经二聚（）四聚（）逐渐转化为多聚钒酸盐，最终以形式进入酸槽。下列说法中错误的是 A．离子交换膜为阴离子交换膜 B．阴极附近溶液pH增大 C．阴极反应： D．加热酸槽发生的方程式为 19.（2023-2024高三上·吉林长春第五中学·期末）我国科技人员为了在更温和的条件下实现废水中氯苯的无害化处理，设计开发了一种电化学装置(如图所示)。 转化过程： 下列说法错误的是 A．电解一段时间后，阴极区溶液pH变大 B．阳极区发生的转化ⅰ的电极反应为 C．若有氯苯完全反应转化为，生成X气体 D．将质子交换膜换为阴离子交换膜，气体X成分不变 20.（2023-2024高三上·辽宁沈阳·期中）哈尔滨工业大学的研究团队发现，以非晶态Ni(III)基硫化物为催化剂，能有效催化OER(析氧反应)和UOR(尿素氧化反应)，从而降低电解水制氢过程中的能耗，其工作原理和反应机理如图所示。下列说法正确的是 A．UOR的电化学反应总过程为 B．电解过程中，电极A附近溶液的不变 C．OER分四步进行，其中没有非极性键的形成与断裂 D．若将光伏电池换成铅蓄电池，电极A应连接铅蓄电池的电极 地 城 考点03 电化学综合考查 21.（2024-2025高三上·辽宁点石联考·期末）某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程，同时实现了发电、制酸、回收金属和环境保护，体现了绿色发展理念。已知电极材料均为石墨烯。下列说法错误的是 A．该装置工作时，b极电势高于a极电势 B．M膜为质子交换膜、N膜为阴离子交换膜 C．若去掉M膜，c极反应发生变化 D．该装置工作一段时间后，Ⅱ室和Ⅲ室获得产品的物质的量之比为1：1 22.（2023-2024高三上·辽宁大连·期末）下图是利用“海水河水”浓差电池(不考虑溶解氧的影响)制备H2SO4和NaOH的装置示意图，其中X、Y均为Ag/AgCl复合电极，电极a、b均为石墨，下列说法错误的是 A．电极Y是正极，电极反应为：AgCl+e—=Ag+Cl— B．电池从开始工作到停止放电，理论上可制得40g NaOH C．c、d依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜 D．电极a发生的反应是：2H2O—4e—=O2↑+4H+ 23.（2023-2024高三上·黑龙江牡丹江普通高中共同体·期末）光伏电池具有体积小、寿命长、无污染等优点，下图为光伏并网发电装置，以此光伏电池为直流电源，采用电渗析法合成电子工业清洗剂四甲基氢氧化铵。原料为四甲基氯化铵，其工作原理如图所示（a、b均为惰性电极），下列叙述正确的是 A．光伏并网发电装置中，P型半导体为负极 B．c、e均为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜 C．a极电极反应式： D．若两极共产生3.36L气体（标准状况），则可制备 24.（2024-2025高三上·黑龙江哈尔滨六校联考·期末）乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，是合成纤维、合成橡胶基本化工原料。二氧化碳氧化乙烷脱氢制乙烯为生产乙烯提供了新途径。一定温度下，CO2与C2H6在催化剂表面发生如下反应： I． Ⅱ． Ⅲ． Ⅳ． 已知部分共价键的键能如下表所示： 共价键 键能/ kJ∙mol-1 413 436 464 799 回答下列问题： (1)反应Ⅲ： ∆H= kJ∙mol-1，该反应的反应物和生成物中，属于sp3杂化的原子种类有 种。 (2)用惰性气体与C2H6混合作为反应气体时只发生反应I：，在923K、100kPa恒温恒压条件下，将的混合气体进行C2H6脱氢反应，平衡时C2H6的转化率为，则该反应平衡常数Kp= kPa(用含a，b的代数式表示)。 (3)在一定条件下反应达到平衡状态，当改变反应的某一条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是___________。 A．正反应速率先增大后减小 B．混合气体密度增大 C．反应物的体积百分数增大 D．化学平衡常数K值增大 (4)反应Ⅱ：是提高乙烯产率的关键，但同时发生副反应Ⅲ。 ①为提高反应Ⅱ的平衡转化率，应选择的反应条件为 。 A．低温、高压    B．高温、低压    C．低温、低压    D．高温、高压 ②基于上述反应，在催化剂表面C2H6与CO2发生脱氢制乙烯的总反应为： ，该反应温度常控制在600℃左右，其原因是 。 (5)乙烯氯化反应合成1，2-二氯乙烷电化学装置如图所示，A，B为多孔铂电极分别通入乙烯和氯气。A电极的电极反应式为 ，离子交换膜为 (填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。 25.（2023-2024高三上·辽宁沈阳东北育才学校·期末）请根据要求回答问题： (1)钌及其化合物在合成工业上有广泛用途，如图所示是用钌(Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程示意图。每生成92g液态HCOOH放出62.4kJ的热量。根据下图写出生成1mol HCOOH(l)的反应的热化学方程式： 。 (2)几种物质的摩尔燃烧焓见下表(298K，101kPa)： 化学式 -393.5 -285.8 -283.0 -890.3 已知：298K、101kPa时， ；煤的燃烧焓可用石墨的燃烧焓粗略估算。煤的气化反应为 。 (3)混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如下图所示，其总反应式为H2+2NiOOH2Ni(OH)2。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为 。 (4)如图所示装置可回收利用工业废气中的和。装置工作时，溶液中质子的移动方向是 (填“甲→乙”或“乙→甲”)，乙室中电极反应式为 。 26.（2023-2024高三上·吉林长春第五中学·期末）回答下列问题： (1)的资源化利用可以有效实现“碳达峰”和“碳中和”。二氧化碳甲烷化，其主要反应为： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   在密闭容器中，，时，平衡转化率和在催化剂作用下反应相同时间所测得的实际转化率随温度的变化如图所示。 ①反应   。 ②低于580℃，随温度升高，平衡转化率下降的原因是 。 (2)在一定温度下，一定条件可转化为：  。 ①下列有关该反应的说法正确的是 。 A．升高温度，平衡左移，逆反应速率加快，正反应速率减慢 B．反应体系中，说明反应达到平衡状态 C．恒温恒容下达到平衡后，再通入氦气，反应速率不变 D．平衡时，若改变体积增大压强，则平衡常数K变大 ②在催化剂上，和反应合成。在有催化剂和无催化剂条件下，与足量的混合反应，相同时间内，的转化率随温度的变化如图，温度高于，的转化率基本相等，可能的原因是 。 ③一种用磷化硼纳米颗粒催化和合成的反应历程如图(部分物质未画出，吸附在催化剂表面的物质用*标注) 该反应得到的副产物除外，还有 (填化学式)，该副产物含量相对较少的原因是 。 (3)一种电化学法将转化为乙烯的原理如图所示。 以铅蓄电池为电源，每生成乙烯，理论上铅蓄电池负极消耗的的物质的量为 。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 电化学及其应用 3大高频考点概览 考点01 新型化学电源 考点02 电解池原理及其应用 考点03 电化学综合考查 地 城 考点01 新型化学电源 1.（2023-2024高三上·辽宁葫芦岛·期末）高电压水系锌—有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，负极反应式为 B．放电时，正极区溶液的减小 C．充电时，转化为转移电子 D．充电时，中性电解质的浓度减小 【答案】B 【分析】高电压水系锌-有机混合液流电池工作原理为：放电时为原电池，金属Zn失电子发生氧化反应，Zn为负极，则FQ所在电极为正极，正极反应式为2FQ+2e-+2H+═FQH2，负极反应式为；充电时电解池，电解质溶液中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极。 【解析】放电时为原电池，金属Zn为负极，负极反应式为，故A正确；放电时为原电池，正极反应式为2FQ+2e-+2H+═FQH2，氢离子被消耗，即正极区溶液的pH增大，故B错误；充电时为电解池，阳极反应为FQH2-2e-=2FQ+2H+，则1molFQH2转化为FQ时转移2mol电子，故C正确；充电时装置为电解池，电解质中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，NaCl溶液中的钠离子和氯离子分别发生定向移动，即电解质NaCl的浓度减小，故D正确；故选B。 2.（2024-2025高三上·吉林松原·期末）中科院福建物构所首次构建了一种可逆水性电池，实现了和HCOOH之间的高效可逆转换，其反应原理如图所示： 已知双极膜可将水解离为和，并实现其定向通过。下列说法错误的是 A．充电时，由双极膜移向Zn电极 B．放电时，Pd电极表面的电极反应为： C．放电和充电时，Pd电极的电势均高于Zn电极 D．当外电路通过1mol电子时，双极膜中解离水的物质的量为0.5mol 【答案】D 【分析】由图中可知，Zn发生失去电子的反应，为电池的负极，电极反应为，CO2得电子生成HCOOH，电极反应为CO2+2H++2e-=HCOOH，则多孔Pd为电池的正极；充电时，Zn为阴极，多孔Pd为阳极，电极反应与原电池相反。 【解析】充电时，氢离子向阴极移动，由双极膜移向Zn电极，A正确；由分析可知，放电时，CO2得电子生成HCOOH，电极反应为，B正确；放电时为正极，充电时，为阳极，电极的电势均高于电极，C正确；根据电荷守恒可知，当外电路通过1mol电子时，各有1mol移向两电极，双极膜中离解的水的物质的量为1mol，D错误；故选D。 3.（2023-2024高三上·辽宁沈阳·期末）2023年星恒电源发布“超钠F1”开启钠电在电动车上产业化元年。该二次电池的电极材料为(普鲁士白)和(嵌钠硬碳)。下列说法中错误的是 A．放电时，左边电极电势高 B．放电时，负极的电极反应式可表示为： C．充电时，电路中每转移电子，阳极质量增加 D．比能量：锂离子电池高于钠离子电池 【答案】C 【分析】根据图示，放电时，中的钠失去电子生成，因此为负极，据此答题。 【解析】放电时，左边电极为正极，电极电势高，A正确；放电时，负极的电极反应式可表示为：，B正确；充电时，阳极反应式为：，电路中每转移电子，阳极质量减少，C错误；比能量就是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，Li、Na原子正常状态下反应时均为失去1个电子，但Li的相对原子质量小于Na的，故锂离子电池的比能量高于钠离子电池，D正确；故选C。 4.（2023-2024高三上·辽宁部分高中·期末）我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料——Cu3(PO4)2的水系双离子电池，该电池以Na0.4MnO2和Cu3(PO4)2为电极，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，电极a为电源的正极，Cu3(PO4)2发生氧化反应最终变为Cu B．放电时，若电极a得到3.2gCu和14.4gCu2O，则电路中转移0.3mol电子 C．充电时，电极b的电极反应式为Na0.4-xMnO2+xNa++xe+=Na0.4MnO2 D．充电时，电极a附近溶液的碱性减弱 【答案】A 【分析】由图可知，放电时为原电池，a极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu，发生得电子的还原反应，b极上Na0.44MnO2→Na0.44-xMnO2，发生失电子的氧化反应，则a极为正极，b极为负极，负极反应式为Na0.44MnO2-xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+，充电时为电解池，原电池的正负极分别与电源的正负极相接，即a极为阳极，b极为阴极，阴阳极反应与负正极反应相反，据此分析解答。 【解析】放电时为原电池，a极为正极，Cu3(PO4)2发生还原反应最终变为Cu，A错误；Cu3(PO4)2中Cu元素+2价，3.2gCu为0.05mol，生成0.05molCu转移0.1mol电子，14.4gCu2O为0.1mol，生成0.1molCu2O转移0.2mol电子，故电路中转移0.3mol电子，B正确；充电时为电解池，b极为阴极，阴极反应式为Na0.4-xMnO2+xNa++xe+=Na0.4MnO2，C正确；充电时为电解池，a极为阳极，阳极上OH-失电子生成水，阳极附近的碱性减弱，D正确；故选A。 5.（2023-2024高三上·辽宁名校联盟·联考）硅锰电池是一种新型电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电池充电时，电极连接外接电源的正极 B．电池工作时，通过质子交换膜由Si@C电极区移向电极区 C．电池充电时，Si@C电极的电极反应式是 D．放电时，导线上每通过0.2mol电子，正极区溶液的质量增加8.7g 【答案】D 【分析】根据图示，放电时，Si@C电极上，Si失电子生成，Si@C电极是负极，电极反应式是；得电子生成，电极是正极，电极反应式为。 【解析】放电时，电极是正极，则电池充电时，MnO2电极连接外接电源的正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，通过质子交换膜由Si@C电极区向电极区移向，B正确；放电时，Si@C是负极，电池充电时，Si@C电极为阴极，电极反应式是，C正确；放电时，正极反应式为，导线上每通过0.2mol电子，有0.1mol 进入溶液，同时有0.2mol H+由负极通过质子交换膜进入正极区，正极区溶液的质量增加8.9g，D错误；故选D项。 6.（2023-2024高三上·黑龙江哈尔滨市重点三校·期末）钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低。一种钠离子电池构造示意图如下，已知电池反应：放电，下列说法错误的是 A．钠离子电池比锂离子电池内阻大，短路时不易发热，具备更高安全性 B．充电时，阳极的电极反应式为 C．放电时，正极钠的化合价未发生改变 D．废旧钠离子电池进行“放电处理”让进入硬碳中而有利于回收 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，硬碳电极为原电池的负极，NaxCn在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和碳，Na1-xMnO2电极为正极，钠离子作用下Na1-xMnO2在正极得到电子发生还原反应生成NaMnO2；充电时，与直流电源负极相连的硬碳电极为阴极，Na1-xMnO2电极为阳极。 【解析】由钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低可知，与锂离子电池相比，钠离子电池比锂离子电池内阻大，短路时瞬间发热量小于锂离子电池，具有不易发热，具备更高安全性的优点，故A正确；由分析可知，充电时，Na1-xMnO2电极为阳极，NaMnO2在阳极失去电子发生氧化反应生成Na1-xMnO2和钠离子，电极反应式为，故B正确；由电池反应可知，放电时Na1-xMnO2电极为正极，钠离子作用下Na1-xMnO2在正极得到电子发生还原反应生成NaMnO2，放电过程中钠元素的化合价未发生改变，故C正确；废旧钠离子电池里面有残余电量，为了防止拆卸电池中发生意外，废旧钠离子电池进行“放电处理”时，应将硬碳中的钠转化为钠离子，故D错误；故选D。 7.（2024-2025高三上·黑龙江哈尔滨三中·期末）我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置(如图所示)。闭合、断开时，制氢并储能；断开、闭合时，供电。已知与的性质相似。下列说法正确的是 A．制氢时，太阳能直接转化为化学能 B．供电时，电子流向为：电极→用电器电极电极 C．制氢和供电转移相同数目电子后，溶液减小 D．制氢和供电时，电极均为电势较低的一极 【答案】C 【分析】闭合K2、断开K1时，制氢并储能，构成电解池，Pt电极发生还原反应，为阴极，X电极发生氧化反应，为阳极；断开K2、闭合K1时，构成原电池，X电极发生还原反应，为正极，Zn电极发生氧化反应，为负极。 【解析】由分析可知，制氢时构成电解池，太阳能先转化为电能，电能再转化为化学能，A错误；由分析可知，供电时构成原电池，Zn为负极，失去电子；X为正极，得到电子，则电子流向为：Zn电极→用电器→X电极，电子不能通过溶液，B错误；制氢时，X电极：，Pt电极：；供电时，Zn电极：，X电极：，可知，制氢和供电转移相同数目电子后，减小，溶液减小，C正确；制氢时，X电极失去电子，为阳极，则X电极电势高于Pt电极；供电时，X电极得到电子，为正极，则X电极电势高于Zn电极，D错误；故选C。 8.（2023-2024高三上·辽宁锦州·期末）盐酸羟胺()是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似。工业上采用图1装置进行制备，其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积的变化，下列说法正确的是 A．电子从含Fe的催化电极流出沿导线流入Pt电极 B．图2中，X为和，Y为 C．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小 D．理论上，当有标准状况下参与反应时，左室溶液质量增加3.3g 【答案】D 【分析】根据图2，在Fe的催化作用下，NO得电子和H+逐步生成盐酸羟胺，X为H+，Y为NH3OH+，则在图1中，含铁的催化电极为正极，电极反应式为；Pt电极为负极，电极反应式为，由此作答。 【解析】由分析知含Fe的催化电极为正极，即电子从负极Pt电极流出，沿导线流入含Fe的催化电极，A错误；结合分析知图2中，X为，Y为，B错误；原电池工作时，正极生成NH3OH+，消耗H+，pH增大，C错误；结合电极反应，消耗标况3.36LH2共转移0.3mol电子，则必有0.3mol由右室流向左室，同时由NO变成盐酸羟胺()，结合可知参加反应的NO为0.1mol，故左室增加的质量包括0.1mol NO和0.3mol，其质量总和为3.3g，D正确；故选D。 9.（2023-2024高三上·辽宁五校联考·期末）科学家研制出一种新型短路膜化学电池，利用这种电池可以消除空气中的，该装置的结构、工作原理如图所示。下列有关说法错误的是 A．短路膜和常见的离子交换膜不同，它既能传递离子还可以传递电子 B．当负极生成时，理论上需要转移电子 C．负极反应为： D．当反应消耗时，理论上需要转移电子 【答案】D 【解析】短路膜和常见的离子交换膜不同，根据图中信息得到短路膜既能传递离子还可以传递电子，故A正确；根据负极反应式为：，当负极生成时，理论上需要转移电子，B正确；负极反应式为：，C正确；没有标准状况的条件，无法进行计算，D错误；故选D。 地 城 考点02 电解池原理及其应用 10.（2023-2024高三上·辽宁葫芦岛·期末）我国科学家采用单原子和纳米作串联催化剂，通过电解法将转化为乙烯。装置示意图如下。 已知：电解效率 下列说法不正确的是 A．电极a连接电源的负极 B．电极b上有产生 C．纳米催化剂上发生反应： D．若乙烯的电解效率为60%，电路中通过电子时，产生乙烯 【答案】D 【分析】由图可知，与直流电源负极相连的电极a为电解池的阴极，单原子镍做催化剂条件下二氧化碳在阴极得电子生成一氧化碳、纳米铜做催化剂条件下，一氧化碳在阴极得电子生成乙烯，电极b为阳极，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水。 【解析】由分析可知，与直流电源负极相连的电极a为电解池的阴极，A项正确；由分析可知，电极b为电解池的阳极，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，B项正确；由分析可知，电极a为电解池的阴极，纳米铜做催化剂条件下，一氧化碳在阴极得电子生成乙烯，根据质量守恒和电荷守恒，电极反应式为2CO+ 6H2O+8e- =C2H4+8OH-，C项正确；若乙烯的电解效率为60%，电路中通过1mol电子时，根据题干电解效率公式可得生成乙烯所用的电子的物质的量n=0.6mol，二氧化碳转化为乙烯的总电极反应为2CO2+8H2O+12e-=C2H4+12OH-，则当生成乙烯所用的电子物质的量n=0.6mol，产生的乙烯为0.05mol，D项错误；故选D。 11.（2023-2024高三上·辽宁部分高中·期末）有电子转移的有机反应在电解池中进行时被称为电有机合成。己二腈[NC(CH2)4CN]是制尼龙-66的原料，工业上用电有机合成己二腈需先以丙烯为原料制备丙烯腈(CH2=CHCN)，再用丙烯腈电合成己二腈。电合成己二腈总反应式为：2CH2=CHCN+H2ONC(CH2)4CN+O2↑(已知丙烯腈难溶于水，易溶于有机溶剂。如图为模拟工业电合成己二腈装置图，下列说法正确的是 A．Pt电极连接电源的负极 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．CH2=CHCN中σ键、π键个数比为3：2 D．阴极的电极反应式为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN 【答案】D 【分析】由图可知，Pt电极产生氧气，发生氧化反应，则Pt电极为阳极，同时可知碳棒电极为阴极，电极反应为：2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN，以此解题。 【解析】由图可知Pt电极上生成氧气，发生氧化反应，则该电极连接电源正极，A错误；由图可知，在碳棒电极上，电极反应为：2CH2=CHCN+2H++2e-= NC(CH2)4CN，而右侧为稀硫酸，则氢离子通过离子交换膜向左移动，则离子交换膜为阳离子交换膜，B错误；CH2=CHCN中σ键、π键个数比为6：3=2：1，C错误；由分析可知，碳棒电极为阴极，根据选项B分析可知，阴极的电极反应式为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN，D正确；故选D。 12.（2023-2024高三上·黑龙江牡丹江普通高中共同体·期末）硝酸盐本身对人体没有很大伤害，但在人的口腔和肠道细菌会将硝酸盐转化为亚硝酸盐，可能会使得人体积累亚硝酸盐。下图是电化学降解酸性废水中的工作原理示意图。下列有关叙述错误的是 A．Pt电极上发生的是氧化反应 B．由电解池左侧移向右侧 C．当外电路转移2mol电子时，两极一定会收集到标况下15.68L气体 D．阴极反应式为 【答案】C 【分析】由图可知，图示为电解池，Ag—Pt电极上得电子被还原生成，则Ag—Pt电极为阴极，则B为电源负极，阴极反应式为，Pt电极为阳极，阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+。 【解析】Pt电极上发生失电子的反应，是氧化反应，A正确；阳离子向阴极移动，由电解池左侧移向右侧，B正确；当外电路转移2mol电子时，阳极产生0.5molO2，若阴极只放出N2，则阴极产生0.2molN2，两极收集到标况下0.7mol×22.4L/mol=15.68L气体，但外电路转移2mol时，阴极硝酸根离子完全放电后还会发生的电极反应为2H++2e-=H2↑，阴极产生的气体为N2和H2，阴极生成的气体物质的量大于0.2mol，两极收集标况下气体的体积大于15.68L，C错误；阴极反应式为，D正确；故选C。 13.（2023-2024高三上·辽宁大连·期末）清华大学王保国教授等人提出了一种双极膜硝酸盐还原电合成氨工艺，其反应原理为KNO3+2H2O 。下列说法正确的是 A．m是电源正极 B．阳极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑ C．双极膜中OH-移向a极区 D．每有1mol e-通过外电路，消耗1mol NO 【答案】B 【分析】由图和反应原理可知，KNO3中N元素化合价降低生成NH3，故a为阴极，电极反应式为，电极b为阳极，电极反应式为，据此回答。 【解析】由分析知，a为阴极，与电源负极相连，故m为电源负极，A错误；由分析知，阳极反应为，B正确；由分析知，双极膜中OH-移向阳极移动，故OH-移向b极区，C错误；由分析知，中，每有8mol e-通过外电路，消耗1mol NO，D错误；故选B。 14.（2023-2024高三上·黑龙江哈尔滨市重点三校·期末）我国学者开发了一种新型高效的催化剂，大幅度降低了电解所需的电压，同时可将气体变废为宝，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电极与电源负极相连 B．吸收的反应的离子方程式为 C．交换膜为质子交换膜，电解时由流向 D．标况下，若电极上生成，理论上中可处理分子 【答案】D 【分析】由图可知，与直流电源负极相连的X电极为电解池的阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，Y电极为阳极，亚铁离子在阳极失去电子发生氧化反应生成铁离子，放电生成的铁离子在c室溶液中与硫化氢反应生成亚铁离子、硫沉淀和氢离子，电解时氢离子通过质子交换膜由阳极室b流向阴极室a。 【解析】由分析可知，与直流电源正极相连的Y电极为阳极，故A错误；由分析可知，c室发生的反应为溶液中铁离子与硫化氢反应生成亚铁离子、硫沉淀和氢离子，离子方程式为，故B错误；由分析可知，电解时氢离子通过质子交换膜由阳极室b流向阴极室a，故C错误；由得失电子数目守恒可知，标准状况下X电极上生成4.48L氢气时，理论上c中可处理硫化氢的物质的量为=0.2mol，故D正确；故选D。 15.（2023-2024高三上·黑龙江哈尔滨三中·期末）电解硫酸钠溶液制取电池正极材料的前驱体，其工作原理如图所示： 下列说法错误的是 A．石墨电极上发生氧化反应 B．交换膜A是阳离子交换膜，当电路转移0.2mol 时，有0.2mol 穿膜进入Ⅱ室 C．当标准状况下纯钛电极上产生2.24L气体时，产生0.1mol的 D．若将纯钛电极直接放入Ⅱ室，则纯钛电极上会有金属与前驱体附着而使产率降低 【答案】B 【分析】由图可知，前驱体在Ⅲ室生成，则Ⅱ室的金属阳离子进入Ⅲ室，交换膜B为阳离子交换膜，则右侧纯钛电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-，OH-与金属阳离子结合得到前驱体，为保持电荷守恒，交换膜A为阴离子交换膜，左侧石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+，所以电解过程实际上是电解水。 【解析】由上述分析可知，石墨为阳极，发生氧化反应，故A正确；由分析可知，交换膜A为阴离子交换膜，故B错误；在标准状况下纯钛电极上产生气体体积为2.24L，即生成0.1mol H2，由电极反应式2H2O+2e-=H2+2OH-可知，生成0.2mol OH-，则最终生成的，故C正确；纯钛电极若直接放入Ⅱ室，金属离子也会得电子导致金属单质的生成，则纯钛电极上会有金属与前驱体附着而使产率降低，故D正确；故选B。 16.（2023-2024高三上·黑龙江哈尔滨三中·期末）图示与表述内容相符的是 A B C D 该装置可能观察到的现象为：a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色； 该装置可制备并能较长时间观察其颜色 该装置可以实现在铁制品上镀铜，且铜片为阴极 该装置可表示电解饱和食盐水的示意图，装置应选择阳离子交换膜，饱和NaCl溶液从b口加入 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【解析】该装置为电解池，a、d都为电解池的阴极，溶液中的H+被还原生成H2，同时生成OH-显碱性，则a、d处pH试纸变蓝；c、b都为电解池的阳极，b极的Cl-被氧化生成Cl2，Cl2溶于水生成盐酸和次氯酸，次氯酸具有漂白性，则b处变红，且局部褪色，A正确；该装置为电解池，C电极作阳极，Fe电极作阴极，则Fe被保护，不能制备Fe(OH)2，B错误；电镀时，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属离子溶液作电镀液，则铁制品上镀铜，铜片为阳极，C错误；电解饱和食盐水使用阳离子交换膜，阴极上H+被还原生成H2，阳极上Cl-被氧化生成Cl2，为补充Cl-，饱和NaCl溶液应从a口加入，D错误；故选A。 17.（2024-2025高三上·辽宁五校联考·期末）调节可使溶液中的氨基酸主要以两性离子存在，两性离子整体呈电中性，此时溶液的为该氨基酸的(等电点)。 已知：谷氨酸的pI为3.22，丙氨酸的pI为6.02，赖氨酸的pI为9.74。 利用如图装置分离这三种氨基酸，为离子交换膜，电极均为惰性电极。下列说法正确的是 A．阳极的电极反应为 B．为阴离子交换膜，为阳离子交换膜 C．原料室的应控制在9.74 D．在产品室1中，可以收集到谷氨酸 【答案】D 【分析】由题干的电解池装置图可知，阳极室电解H2SO4溶液，电极反应为：，阴极室为电解NaOH溶液，电极反应为：，H+经a膜进入产品室1，OH-经b膜进入产品室2，则a膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，结合三种氨基酸的pI值可知，产品室1显酸性则为谷氨酸，产品室2显碱性则为赖氨酸，丙氨酸留在原料室，据此解答。 【解析】由分析可知，阳极室电解H2SO4溶液，阳极的电极反应为：，A错误；由分析可知，a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，B错误 ；由分析可知，丙氨酸留在了原料室，根据丙氨酸的pI值可知，原料室的pH应控制在6.02，C错误；由分析可知，产品室1显酸性，则为谷氨酸，则可以收集到谷氨酸，D正确；故选D 。 18.（2024-2025高三上·辽宁沈阳·期末）工业上可通过膜电解钒酸钠溶液制备，装置如图，在电解过程中随溶液pH的变化，会经二聚（）四聚（）逐渐转化为多聚钒酸盐，最终以形式进入酸槽。下列说法中错误的是 A．离子交换膜为阴离子交换膜 B．阴极附近溶液pH增大 C．阴极反应： D．加热酸槽发生的方程式为 【答案】A 【分析】根据电源左边为阳极，转化为，V的价态没有变，且最终生成，因此阳极反应为，，阳极池消耗阴离子，因此盐室的Na+通过交换膜进入碱室，阴极电解NaOH溶液，电极反应为，以此解题。 【解析】由分析可知，Na+通过交换膜进入碱室，则离子交换膜为阳离子交换膜，A错误；由分析可知，阴极电解NaOH溶液，电极反应为，则pH增大，B正确；结合B分析可知，阴极反应：，C正确；从酸槽出来的物质含有，经过加热可得，反应为：，D正确；故选A。 19.（2023-2024高三上·吉林长春第五中学·期末）我国科技人员为了在更温和的条件下实现废水中氯苯的无害化处理，设计开发了一种电化学装置(如图所示)。 转化过程： 下列说法错误的是 A．电解一段时间后，阴极区溶液pH变大 B．阳极区发生的转化ⅰ的电极反应为 C．若有氯苯完全反应转化为，生成X气体 D．将质子交换膜换为阴离子交换膜，气体X成分不变 【答案】A 【分析】从图中可知，左侧电极上，氯苯转化为二氧化碳等物质，氯苯中的C失电子，因此左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气。 【解析】阴极区氢离子得电子生成氢气，同时阳极区的氢离子通过质子交换膜进入阴极区，消耗的氢离子得到等量的补充，因此阴极区溶液的pH不变，A错误；左侧电极为阳极，阳极区氯苯失电子结合水生成邻苯二酚、氯离子和氢离子，转化i的电极反应为，B正确；氯苯中C的表观化合价为，1个氯苯转化为CO2共失去28个电子，0.1mol氯苯完全反应转移2.8mol电子，2H++2e-=H2↑，转移2.8mol电子，生成1.4mol氢气，C正确；将质子交换膜换成阴离子交换膜，阴极一开始是硫酸溶液中的氢离子得电子生成氢气，随后是水得电子生成氢气和氢氧根离子，气体X始终是氢气，成分不变，D正确；故选A。 20.（2023-2024高三上·辽宁沈阳·期中）哈尔滨工业大学的研究团队发现，以非晶态Ni(III)基硫化物为催化剂，能有效催化OER(析氧反应)和UOR(尿素氧化反应)，从而降低电解水制氢过程中的能耗，其工作原理和反应机理如图所示。下列说法正确的是 A．UOR的电化学反应总过程为 B．电解过程中，电极A附近溶液的不变 C．OER分四步进行，其中没有非极性键的形成与断裂 D．若将光伏电池换成铅蓄电池，电极A应连接铅蓄电池的电极 【答案】A 【分析】该装置是电解池，电解水制氢，电极A上水得到电子生成氢气，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，电极B上尿素失电子生成氮气，电极反应式为，以此解题； 【解析】UOR尿素中N原子失电子生成氮气，生成1个氮气失去6个电子，电化学反应总过程为，A正确；电极A上电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，电极A附近溶液的碱性增强，变大，B错误；OER的第II步骤有O-O非极性键的形成，C错误；电极A为电解池的阴极，应该与铅蓄电池的负极也即是Pb极相连，D错误；故选A。 地 城 考点03 电化学综合考查 21.（2024-2025高三上·辽宁点石联考·期末）某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程，同时实现了发电、制酸、回收金属和环境保护，体现了绿色发展理念。已知电极材料均为石墨烯。下列说法错误的是 A．该装置工作时，b极电势高于a极电势 B．M膜为质子交换膜、N膜为阴离子交换膜 C．若去掉M膜，c极反应发生变化 D．该装置工作一段时间后，Ⅱ室和Ⅲ室获得产品的物质的量之比为1：1 【答案】D 【分析】该装置工作时，左池为原电池，a极反应式为，极为负极，极反应式为，极为正极；右池为电解池，极为阳极，电极反应式为，极为阴极，电极反应式为。 【解析】左池为原电池，a极反应式为，极为负极，极反应式为，极为正极，所以极电势高于极电势，故A正确；右池为电解池，极为阳极，电极反应式为，Ⅱ室中盐酸浓度增大，则Ⅰ室中的通过膜进入Ⅱ室，故膜为质子交换膜，Ⅲ室中的氯离子透过N膜，故N为阴离子交换膜，故B正确；若去掉膜，氯离子移动到c极失电子，极反应变为，故C正确；根据得失电子守恒可知，若转移电子，Ⅲ室获得 ，Ⅱ室获得 ，Ⅱ室和Ⅲ室获得产品的物质的量之比为2：1，故D错误；故选D。 22.（2023-2024高三上·辽宁大连·期末）下图是利用“海水河水”浓差电池(不考虑溶解氧的影响)制备H2SO4和NaOH的装置示意图，其中X、Y均为Ag/AgCl复合电极，电极a、b均为石墨，下列说法错误的是 A．电极Y是正极，电极反应为：AgCl+e—=Ag+Cl— B．电池从开始工作到停止放电，理论上可制得40g NaOH C．c、d依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜 D．电极a发生的反应是：2H2O—4e—=O2↑+4H+ 【答案】B 【分析】由图可知，X电极为浓差电池的负极，银在负极失去电子发生氧化反应生成氯化银，电极反应式为Ag+Cl——e—=AgCl，Y电极为正极，氯化银在正极得到电子发生还原反应生成银和氯离子，电极反应式为AgCl+e—=Ag+Cl—；与X电极相连的b电极为电解池的阴极，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，电极反应式为2H2O+2e—=H2↑+2OH—，硫酸钠溶液中的钠离子通过阳离子交换膜d进入阴极室，与Y电极相连的a电极为阳极，水分子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+，硫酸钠溶液中的硫酸根离子通过阴离子交换膜c进入阳极室，则阳极室制得硫酸，阴极室制得氢氧化钠。 【解析】由分析可知，Y电极为正极，氯化银在负极得到电子发生还原反应生成银和氯离子，电极反应式为AgCl+e—=Ag+Cl—，故A正确；缺氯化钠溶液的体积，无法计算电池从开始工作到停止放电时外电路转移电子的物质的量和阴极室生成氢氧化钠的质量，故B错误；由分析可知，硫酸钠溶液中的钠离子通过阳离子交换膜d进入阴极室，硫酸根离子通过阴离子交换膜c进入阳极室，故C正确；由分析可知，与Y电极相连的a电极为阳极，水分子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+，故D正确；故选B。 23.（2023-2024高三上·黑龙江牡丹江普通高中共同体·期末）光伏电池具有体积小、寿命长、无污染等优点，下图为光伏并网发电装置，以此光伏电池为直流电源，采用电渗析法合成电子工业清洗剂四甲基氢氧化铵。原料为四甲基氯化铵，其工作原理如图所示（a、b均为惰性电极），下列叙述正确的是 A．光伏并网发电装置中，P型半导体为负极 B．c、e均为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜 C．a极电极反应式： D．若两极共产生3.36L气体（标准状况），则可制备 【答案】D 【分析】根据第三个池中浓度变化得出，钠离子从第四个池通过 e膜进入，氯离子从第二个池通过d膜进入，由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与N型半导体相连，b与P型半导体相连，所以N型半导体为负极，P型半导体为正极，由此可知： 【解析】由分析可知，P型半导体为正极，A错误；由题中图示信息和分析可知，Na＋离子通过e膜，Cl-通过d膜，通过c膜，所以c、e膜为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，B错误；由题中信息可知，a为阴极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为，C错误； 的物质的量为0.2mol，由a极电极反应式可知收集氢气0.1mol，转移电子为0.2mol，b极电极反应式为 ，收集氧气为0.05mol，标准状况下两极共得气体体积为，D正确；故选D。 24.（2024-2025高三上·黑龙江哈尔滨六校联考·期末）乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，是合成纤维、合成橡胶基本化工原料。二氧化碳氧化乙烷脱氢制乙烯为生产乙烯提供了新途径。一定温度下，CO2与C2H6在催化剂表面发生如下反应： I． Ⅱ． Ⅲ． Ⅳ． 已知部分共价键的键能如下表所示： 共价键 键能/ kJ∙mol-1 413 436 464 799 回答下列问题： (1)反应Ⅲ： ∆H= kJ∙mol-1，该反应的反应物和生成物中，属于sp3杂化的原子种类有 种。 (2)用惰性气体与C2H6混合作为反应气体时只发生反应I：，在923K、100kPa恒温恒压条件下，将的混合气体进行C2H6脱氢反应，平衡时C2H6的转化率为，则该反应平衡常数Kp= kPa(用含a，b的代数式表示)。 (3)在一定条件下反应达到平衡状态，当改变反应的某一条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是___________。 A．正反应速率先增大后减小 B．混合气体密度增大 C．反应物的体积百分数增大 D．化学平衡常数K值增大 (4)反应Ⅱ：是提高乙烯产率的关键，但同时发生副反应Ⅲ。 ①为提高反应Ⅱ的平衡转化率，应选择的反应条件为 。 A．低温、高压    B．高温、低压    C．低温、低压    D．高温、高压 ②基于上述反应，在催化剂表面C2H6与CO2发生脱氢制乙烯的总反应为： ，该反应温度常控制在600℃左右，其原因是 。 (5)乙烯氯化反应合成1，2-二氯乙烷电化学装置如图所示，A，B为多孔铂电极分别通入乙烯和氯气。A电极的电极反应式为 ，离子交换膜为 (填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。 【答案】(1) -166 2 (2) (3)AD (4) B 600℃左右催化剂活性最大 (5) 阴离子 【解析】（1）反应Ⅲ： ∆H=反应物的总键能-生成物的总键能=(2×799+436×4)kJ∙mol-1-(413×4+464×4)kJ∙mol-1=-166kJ∙mol-1，该反应的反应物和生成物中，CO2的中心C原子的价层电子对数为=2，发生sp杂化，H2分子中，H原子不发生杂化，CH4分子中，中心C原子的价层电子对数为=4，发生sp3杂化，H2O分子中，中心O原子的价层电子对数为=4，发生sp3杂化，则属于sp3杂化的原子种类有2种。 （2）923K、100kPa恒温恒压条件下，将的混合气体进行C2H6脱氢反应，设n(C2H6)=1mol，则n(Ar)=amol，平衡时C2H6的转化率为b，则平衡时：n(C2H6)=(1-b)mol，n(C2H4)=bmol，n(H2)=bmol，n(Ar)=amol，n(混合物)=(1+a+b)mol，该反应平衡常数Kp==kPa。 （3）A．正反应速率先增大后减小，说明改变条件瞬间，正反应速率增大，之后正反应速率逐渐减小，表明平衡正向移动，使正反应速率减小，A符合题意；反应前后气体的总质量不变，若在恒容容器中，则密度始终不变；若在恒压容器中，反应前后气体的物质的量增大，容器的体积增大，则混合气体密度减小，所以混合气体的密度增大不能说明平衡正向移动，B不符合题意；反应物的体积百分数增大，可能是增大反应物的量使平衡正向移动，也可能是增大生成物的量使平衡逆向移动，C不符合题意；化学平衡常数K值增大，表明温度升高，平衡正向移动，D符合题意；故选AD。 （4）反应Ⅱ：是提高乙烯产率的关键，但同时发生副反应Ⅲ：。 ①反应Ⅱ是反应前后气体分子数相等的吸热反应，若想提高平衡转化率，应采取的反应条件为高温，但同时要抑制副反应Ⅲ的发生，需采取的反应条件为减压，所以需选择的反应条件为：高温、低压，故选B。 ②基于上述反应，在催化剂表面C2H6与CO2发生脱氢制乙烯的总反应为： ，该反应温度常控制在600℃左右。温度低时，反应速率慢，温度高时反应速率快，但同时要考虑催化剂的活性，温度通常调整到催化剂的最大活性，其原因是：600℃左右催化剂活性最大。 （5）从图中可以看出，由乙烯转化为CH2ClCH2Cl，碳元素的化合价升高，A(Pt)为负极，Cl2得电子生成Cl-，B(Pt)为正极。A(Pt)电极中，乙烯得电子产物与电解质反应，生成CH2ClCH2Cl，依据得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒，可得出电极反应式为；在B(Pt)电极，Cl2+2e-=2Cl-，则Cl-透过离子交换膜向A电极移动，所以离子交换膜为阴离子交换膜。 25.（2023-2024高三上·辽宁沈阳东北育才学校·期末）请根据要求回答问题： (1)钌及其化合物在合成工业上有广泛用途，如图所示是用钌(Ru)基催化剂催化合成甲酸的过程示意图。每生成92g液态HCOOH放出62.4kJ的热量。根据下图写出生成1mol HCOOH(l)的反应的热化学方程式： 。 (2)几种物质的摩尔燃烧焓见下表(298K，101kPa)： 化学式 -393.5 -285.8 -283.0 -890.3 已知：298K、101kPa时， ；煤的燃烧焓可用石墨的燃烧焓粗略估算。煤的气化反应为 。 (3)混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如下图所示，其总反应式为H2+2NiOOH2Ni(OH)2。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为 。 (4)如图所示装置可回收利用工业废气中的和。装置工作时，溶液中质子的移动方向是 (填“甲→乙”或“乙→甲”)，乙室中电极反应式为 。 【答案】(1)H2(g)+CO2(g)=HCOOH(l)  ΔH=-31.2kJ•mol-1 (2)+131.3kJ/mol (3) 增大 (4) 甲→乙 【解析】（1）根据题意得，则生成1molHCOOH(l)的反应的热化学方程式为：； （2）根据摩尔燃烧焓和题意可分别写出以下热化学方程式： 由①−②−③−④式可得：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ，则由盖斯定律得 -- ； （3）混合动力车上坡或加速时，镍氢电池放电，乙电极作为正极，NiOOH在碱性环境下被还原为Ni(OH)2，其电极反应式为：，即产生OH−，碱性增强，则乙电极周围溶液的pH增大； （4）装置为电解池，甲室中被氧化为，则甲室电极作阳极，乙室电极作阴极，溶液中质子从阳极移向阴极，即溶液中质子的移动方向是甲→乙；乙室电极上CO2被还原为HCOOH，其电极反应式为：。 26.（2023-2024高三上·吉林长春第五中学·期末）回答下列问题： (1)的资源化利用可以有效实现“碳达峰”和“碳中和”。二氧化碳甲烷化，其主要反应为： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   在密闭容器中，，时，平衡转化率和在催化剂作用下反应相同时间所测得的实际转化率随温度的变化如图所示。 ①反应   。 ②低于580℃，随温度升高，平衡转化率下降的原因是 。 (2)在一定温度下，一定条件可转化为：  。 ①下列有关该反应的说法正确的是 。 A．升高温度，平衡左移，逆反应速率加快，正反应速率减慢 B．反应体系中，说明反应达到平衡状态 C．恒温恒容下达到平衡后，再通入氦气，反应速率不变 D．平衡时，若改变体积增大压强，则平衡常数K变大 ②在催化剂上，和反应合成。在有催化剂和无催化剂条件下，与足量的混合反应，相同时间内，的转化率随温度的变化如图，温度高于，的转化率基本相等，可能的原因是 。 ③一种用磷化硼纳米颗粒催化和合成的反应历程如图(部分物质未画出，吸附在催化剂表面的物质用*标注) 该反应得到的副产物除外，还有 (填化学式)，该副产物含量相对较少的原因是 。 (3)一种电化学法将转化为乙烯的原理如图所示。 以铅蓄电池为电源，每生成乙烯，理论上铅蓄电池负极消耗的的物质的量为 。 【答案】(1) -247.1 随着温度升高，反应I逆向移动的程度大于反应Ⅱ正向移动的程度 (2) BC 温度过高，使得H2将催化剂的有效成分ZrO2、ZnO还原，使催化剂成分改变，失去活性 CH2O 生成CH2O的活化能相比于其它副产物更大，生成CH2O的反应速率较慢 (3)3mol 【解析】（1）①反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=−164.7kJ⋅mol−1 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2=41.2kJ⋅mol−1 根据盖斯定律：相当于反应Ⅰ－2×反应Ⅱ，所以ΔH=ΔH1-2ΔH2=−164.7-(2×41.2)=-247.1kJ⋅mol−1； ②反应Ⅰ的ΔH1小于0，所以随温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，使得CO2平衡转化率减小；反应Ⅱ的ΔH2>0，所以随温度升高，反应Ⅱ平衡正向移动，使得CO2平衡转化率增大；减小程度大于增大程度，故使得CO2平衡转化率下降； （2）①A．此反应△H＜0，升高温度，平衡左移，逆反应速率加快，正反应速率也加快，同时逆反应速率增幅超过正反应，因此A项错误；由反应的系数可得，反应体系中v逆(H2)=3v正(CH3OH)，说明反应达到平衡状态，因此B项正确；恒温恒容的反应容器中，反应达到平衡后，再通入氦气，不会改变容器中参与反应物质的浓度，因此反应速率不变，因此C项正确；对于化学反应，只要温度不变，则平衡常数K不变，因此D项错误；故选BC； ②温度高于T0，CO2的转化率基本相等，说明此时催化剂已经失去活性，失去催化能力，导致催化剂失活的可能原因是温度过高，使得H2将催化剂的有效成分ZrO2、ZnO还原，使催化剂成分改变，失去活性； ③从图中的各类生成物的化学式可得，该反应得到的副产物除CO外，还有CH2O。在反应体系中同时进行多个反应，对比得到生成CH2O的活化能相比于其它副产物更大，所以生成CH2O的反应速率较慢，使生成的CH2O的含量相对较小； （3）电解池的阴极是得到电子的电极，由图从反应物CO2通过电解得到生成物C2H4的过程可知此处为阴极，根据化合价变化与电解质溶液中使用质子交换膜，因此可在方程式中使用氢离子，可配平与书写电极反应式，阴极的电极反应式为：2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O；由电极反应式可知，每生成0.5mol乙烯，电路中转移电子6mol，铅酸电池的负极每消耗1mol铅单质能够提供2mol电子，所以理论上铅蓄电池负极消耗的Pb的物质的量为3mol。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $