题型20 电化学与有机化学、晶体结构的融合-【金版教程】2026年高考化学大二轮大考试题精选重组全书word

大考试题精选重组　化学 题型20　电化学与有机化学、晶体结构的融合 1．(2025·云南卷，13)(Li0.45La0.85)ScO3是优良的固态电解质材料，Ce4＋取代部分La3＋后产生空位，可提升Li＋传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(O2－未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是(　　) A．每个晶胞中O2－个数为12 B．该晶胞在yz平面的投影为 C．Ce4＋取代后，该电解质的化学式为(Li0.45La0.85－yCey)ScO3 D．若只有Li＋发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li＋数目相等 答案：C 解析：由晶胞结构可知，Sc原子分布在晶胞的8个棱心和4个面心，由均摊法算出其原子个数为8×＋4×＝4，由晶体的化学式(Li0.45La0.85)ScO3可知，O原子的个数是Sc原子的3倍，则每个晶胞中O2－个数为12，A正确；由晶胞结构可知，该晶胞在yz平面的投影就是其前视图，B正确；Ce4＋取代La3＋后，Li＋数目减小并产生空位，因此，根据化合价的代数和为0可知，取代后该电解质的化学式为(Li0.45－yLa0.85－yCey)ScO3，C错误；Li＋与电子所带的电荷数目相同，只是电性不同，原电池中内电路和外电路通过的电量相等，因此，若只有Li＋发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li＋数目相等，D正确。 2．(2025·陕晋宁青卷，13)我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)，下列说法错误的是(　　) A．电解时，H＋从右室向左室移动 B．电解总反应：TY＋H2OTQ＋2H2↑ C．以为原料，也可得到TQ D．用18O标记电解液中的水，可得到 答案：D 解析：电极b由TY转化为TQ，发生加氧去氢的反应，为氧化反应，则电极b为阳极，电极a为阴极，阴极上氢离子得电子生成H2。电解时阳离子向阴极移动，H＋从右室向左室移动，A正确；根据转化关系图可知，电极b上TY是反应物，TQ是生成物，电极a上水是反应物，H2为生成物，则电解总反应为TY＋H2OTQ＋2H2↑，B正确；将原料TY()换成，仍然能够得到TQ()，C正确；根据电极b的反应历程图可知，用18O标记电解液中的水，得到的产物中18O在环上甲基的邻位上，即，D错误。 3．(2024·辽宁卷，14)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是(　　) A．结构1钴硫化物的化学式为Co9S8 B．晶胞2中S与S的最短距离为a C．晶胞2中距Li最近的S有4个 D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体 答案：B 解析：由均摊法得，结构1中含有Co的数目为4＋4×＝4.5，含有S的数目为1＋12×＝4，Co与S的原子个数比为9∶8，因此结构1的化学式为Co9S8，A正确；由图可知，晶胞2中S与S的最短距离为面对角线的，晶胞边长为a，即S与S的最短距离为a，B错误；如图：，以图中圈出的Li为例，与其最近的S共4个，C正确；如图，当两个晶胞2放在一起时，图中灰框截取的部分就是晶胞3，晶胞2和晶胞3表示同一晶体，D正确。 4．(2024·安徽卷，14)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3)，其立方晶胞和导电时Li＋迁移过程如图所示。已知该氧化物中Ti为＋4价，La为＋3价。下列说法错误的是(　　) A．导电时，Ti和La的价态不变 B．若x＝，Li＋与空位的数目相等 C．与体心最邻近的O原子数为12 D．导电时，空位移动方向与电流方向相反 答案：B 解析：根据题意，导电时Li＋发生迁移，化合价不变，则Ti和La的价态不变，A正确；根据“均摊法”，1个晶胞中含Ti：8×＝1个，含O：12×＝3个，含La或Li或空位共1个，若x＝，则La和空位共，N(La)＋N(空位)＝，结合化合物中正负化合价代数和为0，可得(＋1)×＋(＋3)×N(La)＋(＋4)×1＋(－2)×3＝0，解得N(La)＝、N(空位)＝，Li＋与空位数目不相等，B错误；由立方晶胞的结构可知，与体心最邻近的O原子数为12，即位于棱心的12个O原子，C正确；导电时Li＋向阴极移动，即与电流方向相同，则空位移动方向与电流方向相反，D正确。 5．(2024·湖北卷，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－===HCOO－＋H·。下列说法错误的是(　　) A．电解一段时间后阳极区c(OH－)减小 B．理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离 C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O D．阴极区存在反应H2C2O4＋2H＋＋2e－===CHOCOOH＋H2O 答案：B 解析：在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O－：HCHO＋OH－―→HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－===HCOO－＋H·，H·结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4＋2e－＋2H＋===OHC—COOH＋H2O，OHC—COOH与HO—N＋H3反应生成HOOC—CH===N—OH：OHC—COOH＋HO—N＋H3―→HOOC—CH===N—OH＋H2O＋H＋， HOOC—CH===N—OH发生得电子的还原反应转化成H3N＋CH2COOH：HOOC—CH===N—OH＋4e－＋5H＋===H3N＋CH2COOH＋H2O。根据分析，阴极区的总反应为H2C2O4＋HO—N＋H3＋6e－＋6H＋===H3N＋CH2COOH＋3H2O，每转移1 mol e－就有1 mol H2O解离成1 mol H＋和1 mol OH－，故理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离，B错误。 6．(2023·湖南卷，8)葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂，工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料，在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙，其阳极区反应过程如下： 下列说法错误的是(　　) A．溴化钠起催化和导电作用 B．每生成1 mol葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了2 mol电子 C．葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物 D．葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应 答案：B 解析：由题图中信息可知，2 mol Br－在阳极上失去2 mol电子后生成1 mol Br2，1 mol Br2与H2O反应生成1 mol HBrO，1 mol HBrO与1 mol葡萄糖反应生成1 mol葡萄糖酸，1 mol葡萄糖酸与足量的碳酸钙反应可生成0.5 mol葡萄糖酸钙，因此，每生成1 mol葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了4 mol电子，B错误。 7．(2023·北京卷，5)回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。 下列说法不正确的是(　　) A．废气中SO2排放到大气中会形成酸雨 B．装置a中溶液显碱性的原因是HCO的水解程度大于HCO的电离程度 C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2 D．装置b中的总反应为SO＋CO2＋H2OHCOOH＋SO 答案：C 解析：装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，CO2与NaHCO3溶液不反应，不能吸收CO2，C错误。 8．(2023·全国甲卷，12)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。 9．(2023·重庆卷，12)电化学合成是一种绿色高效的合成方法，如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是(　　) A．电极a为阴极 B．H＋从电极b移向电极a C．电极b发生的反应为＋2H2O－6e－===＋6H＋ D．生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸 答案：D 解析：由题图可知电极a发生还原反应：，电极a为阴极，电极b发生氧化反应：＋2H2O－6e－===＋6H＋，电极b为阳极。由分析可知A、C正确；H＋从阳极移向阴极，B正确；根据得失电子守恒知，生成6 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸，D错误。 10．(2023·河北卷，13)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是(　　) A．充电时，b电极上发生还原反应 B．充电时，外电源的正极连接b电极 C．放电时，①区溶液中的SO向②区迁移 D．放电时，a电极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O 答案：B 解析：放电时，电极材料转化为，是原电池的负极，电极反应为2nK＋，阳离子通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区。充电时，b电极上得到电子，发生还原反应，A正确；充电时，外电源的正极连接a电极，B错误；放电时，①区溶液中多余的SO向②区迁移，C正确；放电时，a电极为正极，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，D正确。 1．(2025·八省联考(内蒙古)适应性演练)钾锰铁基普鲁士白[K2MnFe(CN)6]是一种钾离子电池正极材料，充电时随着K＋脱出，其结构由Ⅰ经Ⅱ最终转变为Ⅲ；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的晶胞俯视图及Ⅱ的晶胞结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A．Ⅲ转化为Ⅰ是非自发过程 B．充电过程中Fe或Mn的价态降低 C．晶体Ⅱ的化学式为KMnFe(CN)6 D．晶胞Ⅲ中π键数目为24 答案：C 解析：由题图可知Ⅲ转化为Ⅰ是原电池放电过程，原电池发生自发的氧化还原反应，A错误；钾锰铁基普鲁士白[K2MnFe(CN)6]是一种钾离子电池正极材料，充电时装置为电解池，其为阳极，失去电子发生氧化反应，则Fe或Mn的价态升高，B错误；据“均摊法”，晶胞Ⅱ中含12×＋1＝4个FeC6、8×＋6×＝4个MnN6、4个K，则化学式为KMnFe(CN)6，C正确；结合C项分析，晶胞Ⅲ中含24个CN－，CN－中含有碳氮三键，1个碳氮三键含有1个σ键、2个π键，则其中π键数目为48，D错误。 2．(2025·广西邕衡教育联盟高三测试)己二腈[NC(CH2)4CN]是制尼龙­66的原料，利用丙烯腈(CH2===CHCN，不溶于水)为原料、四甲基溴化铵[(CH3)4NBr]为盐溶液制备己二腈的电化学合成装置如图所示，其总反应为4CH2===CHCN＋2H2O===2NC(CH2)4CN＋O2↑。下列说法正确的是(　　) A．电解过程中，H＋向电极b移动 B．电极a的电极反应为2CH2===CHCN＋2H＋－2e－===NC(CH2)4CN C．当电路中转移1 mol e－时，阳极室溶液质量增加9 g D．(CH3)4NBr在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解 答案：D 解析：由题图结合总反应可知，a极上丙烯腈得到电子发生还原反应生成己二腈：2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－===NC(CH2)4CN，则a为阴极，b为阳极，b极中水失去电子发生氧化反应生成氧气：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，电解过程中阳离子向阴极移动，故H＋向电极a移动，A、B错误；当电路中转移1 mol e－时，阳极室生成0.25 mol氧气(质量为8 g)，同时有1 mol氢离子(质量为1 g)进入阴极区，故阳极室溶液质量减少9 g，C错误。 3．(2025·辽宁省辽南协作体高三月考)LiMn2O4为尖晶石型锰系锂离子电池材料，其晶胞由8个立方单元组成，这8个立方单元可分为A、B两种类型(如图所示)。电池充电过程的总反应可表示为LiMn2O4＋C6===Li1－xMn2O4＋LixC6。 已知：充、放电前后晶体中锰的化合价只有＋3、＋4，分别表示为Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)。 下列说法不正确的是(　　) A．每个晶胞含8个Li＋ B．B立方单元中Mn、O原子个数比为1∶2 C．放电时，正极反应为Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4 D．若x＝0.6，则充电后材料中Mn(Ⅲ)与Mn(Ⅳ)的数目比为1∶4 答案：B 解析：由A立方单元可知，一个A中含2个Li＋，一个晶胞含4个A，所以每个晶胞含8个Li＋，A正确；由B立方单元及均摊法可知，B中Mn原子个数为1＋6×＝，O原子个数为8×＋6×＝4，则Mn、O原子个数比为∶4＝5∶8，B错误；根据充电过程总反应知，放电时，正极Li1－xMn2O4发生还原反应，电极反应为Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4，C正确；若x＝0.6，则Li1－xMn2O4为Li0.4Mn2O4，设Mn(Ⅲ)与Mn(Ⅳ)的数目分别为a、b，则a＋b＝2，0.4＋3a＋4b＝8，解得a＝0.4，b＝1.6，所以Mn(Ⅲ)与Mn(Ⅳ)的数目比为0.4∶1.6＝1∶4，D正确。 4．(2025·八省联考(云南)适应性演练)低空经济为新能源电池拓宽了应用场景。一种新型光伏电池工作原理如图所示，其中KI­KI3为电解质溶液。太阳光照下，敏化后的TiO2产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动电流产生和离子移动。下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，涉及光能转化为电能 B．敏化TiO2电极是负极 C．Pt电极反应为3I－－2e－===I D．光敏化剂结构中，中心离子Ru2＋的配位数是6 答案：C 解析：Pt电极为正极，发生得电子的还原反应，电极反应为I＋2e－===3I－，C错误。 5．(2025·哈尔滨市第三中学高三月考)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－ 答案：D 解析：放电时，负极发生氧化反应，转化为，所以放电时，Rh/Cu是负极，A错误；放电时，正极得电子，Co0.2Ni0.8OOH转化为Co0.2Ni0.8(OH)2，B错误；充电时，阳离子向阴极移动，充电时，Rh/Cu是阴极，K＋通过交换膜从右室向左室迁移，C错误。 11 学科网（北京）股份有限公司 $