高考化学二轮复习题型突破 选择题专项突破分级训练(十五) 含解析

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1.(2024·广东广州二模)一种具有双极膜的酸—碱液流电池如图所示，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。充电时电极a的反应为DASQ＋2H＋＋2e－===H2DSAQ，下列说法不正确的是( )
A．充电时电极b是阳极
B．充电时KOH溶液中KOH的物质的量增大
C．放电一段时间后，负极区溶液的pH减小
D．每消耗1 ml DSAQ，双极膜处有2 ml的H2O解离
【答案】 C
【解析】 由信息充电时电极a的反应为DSAQ＋2H＋＋2e－===H2DSAQ，则a为阴极，b为阳极，电极反应式为2Br－－2e－===Br2；放电时a为负极，b为正极。据此作答。根据分析，b是阳极，A正确；根据分析，充电时，双极膜处产生的H＋移向左边阴极区，OH－移向KOH溶液，K＋从阳极区经过阳离子交换膜移向KOH溶液，所以KOH的物质的量增大，B正确；放电时，负极发生的电极反应：H2DSAQ－2e－===DSAQ＋2H＋，每产生2 ml H＋，同时有2 ml H＋通过双极膜离开阴极室，故pH基本不变，C错误；根据电极反应式DSAQ＋2H＋＋2e－===H2DSAQ，每消耗1 ml DSAQ，得到2 ml电子，双极膜处有2 ml的H2O解离，D正确。
2.(2024·河北部分高中二模)氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐，利用双极膜(M、N)将水解离成H＋、OH－，还可以浓缩溶液(图中进、出气通道及部分反应均省略)。下列说法正确的是( )
A．a端的电势比b端高
B．M、N分别为阴、阳离子交换膜
C．相同时间内X、Y电极上消耗的氮气质量比为5∶3
D．阴极室的总反应为N2＋6e－＋6H2O===2NH3＋6OH－
【答案】 C
【解析】 由已知信息可知，氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐，根据图给示意图可知，左侧氮气转化为NHeq \\al(＋,4)，为阴极；右侧氮气转化为NOeq \\al(－,3)，为阳极。由图可知，X极氮气发生还原反应，即X为阴极，a与电源负极相连，所以a端电势比b端低，故A项错误；根据题干信息可推知，左侧制备铵盐，所以H＋透过M膜进入阴极室，故M为阳离子交换膜，同理可得N为阴离子交换膜，故B项错误；X极上氮元素从0价降低至－3价，Y极上氮元素从0价升高至＋5价，由得失电子守恒可得，X、Y电极上消耗的氮气质量比为5∶3，故C项正确；阴极室发生的总反应中应有NHeq \\al(＋,4)生成，故D项错误。
3.(2024·北京西城二模)双极膜可用于电解葡萄糖(C6H12O6)溶液同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7)。电解原理示意图如下(忽略副反应)。
已知：在电场作用下，双极膜可将水解离，在两侧分别得到H＋和OH－。
注：R为—C5H11O5
下列说法不正确的是( )
A．右侧的电极与电源的正极相连
B．阴极的电极反应：C6H12O6＋2e－＋2H＋===C6H14O6
C．一段时间后，阳极室的pH增大
D．每生成1 ml山梨醇，理论上同时可生成1 ml葡萄糖酸
【答案】 C
【解析】 左边电极葡萄糖被还原为山梨醇，为阴极，右边电极溴离子失电子被氧化为溴，为阳极，与电源正极相连，故A正确；左边电极为阴极，葡萄糖中的醛基被还原，电极反应式：C6H12O6＋2e－＋2H＋===C6H14O6，故B正确；阳极室中还发生H2O＋Br2＋RCHO===RCOOH＋2H＋＋2Br－，电解一段时间后，pH减小，故C错误；制备山梨醇的反应为C6H12O6＋2e－＋2H＋===C6H14O6，制备葡萄糖酸的总反应为C6H12O6－2e－＋H2O===C6H12O7＋2H＋，根据得失电子守恒可知每生成1 ml山梨醇，理论上同时可生成1 ml葡萄糖酸，故D正确。
4.(2024·福建部分地市三模)我国科学家以海水为氯源合成α，α-二氯酮，其装置如图。并以其为原料合成药物米托坦c，合成路线为 。下列说法不正确的是( )
A．阳极反应：＋2Cl－＋2OH－－4e－=== ＋H2O
B．M为阳离子交换膜
C．b为
D．整个转化中碳原子的杂化轨道类型有3种
【答案】 B
【解析】 阳极连接电源正极，失去电子生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应为＋2Cl－＋2OH－－4e－=== ＋H2O，A正确；阴极H2O放电生成H2和OH－，生成的OH－通过阴离子交换膜进入阳极参与反应，M为阴离子交换膜，故B错误；NaBH4可将羰基还原成醇，故b为，C正确。整个转化中碳原子的杂化轨道类型有3种，分别为sp、sp2、sp3，D正确。
5.(2024·广东深圳二模)利用双极膜电解含有HCOeq \\al(－,3)的溶液，使HCOeq \\al(－,3)转化成碳燃料，实现了CO2还原流动。电解池如下图所示，双极膜中水电离的H＋和OH－在电场作用下可以向两极迁移。下列说法不正确的是( )
A．银网电极与电源负极相连
B．双极膜b侧应该用质子交换膜
C．阴极电极反应为：HCOeq \\al(－,3)＋2e－＋3H＋===CO↑＋2H2O
D．双极膜中有0.1 ml H2O电离，则阳极附近理论上产生0.05 ml O2
【答案】 D
【解析】 根据示意图，右侧HCOeq \\al(－,3)生成CO，发生还原反应，为阴极区，即Ag网为阴极，与电源的负极相连，阴极的反应式为HCOeq \\al(－,3)＋2e－＋3H＋===CO↑＋2H2O；Ni网为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，双极膜中H＋向右侧移动，即b为质子膜，OH－向左侧移动，a为阴离子膜。由上述分析可知，银网电极为阴极，与电源负极相连，故A正确；双极膜中H＋向右侧移动，即b为质子膜，故B正确；阴极的电极反应式为HCOeq \\al(－,3)＋2e－＋3H＋===CO↑＋2H2O，故C正确；根据阳极反应式4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，产生0.05 ml O2会消耗0.2 ml OH－，双极膜中有0.2 ml H2O电离，故D错误。
6.(2024·河北邯郸二模)羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池—电解池组合装置，实现了发电、环保两位一体。下列说法错误的是( )
A．a是正极，c是阴极
B．氧化1 ml苯酚，理论上NaCl溶液中减少的离子为20NA
C．电池工作时，b极电极反应为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋
D．d极电极反应为H2O－e－===H＋＋·OH
【答案】 B
【解析】 题图中装置，左边为原电池，a上铬由＋6价变为＋3价得电子发生还原反应，是正极，b是负极，右边是电解池，c是阴极，d是阳极。a是正极，c是阴极，A正确；原电池工作时，a极Cr2Oeq \\al(2－,7)得电子生成Cr(OH)3，发生反应：Cr2Oeq \\al(2－,7)＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3↓＋8OH－，b极电极反应为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，1 ml C6H5OH参与反应，转移28 ml电子，理论上a极有28 ml OH－、b极有28 ml H＋进入氯化钠溶液中生成水，NaCl溶液中离子几乎不变，B错误；原电池工作时，a极Cr2Oeq \\al(2－,7)得电子生成Cr(OH)3，发生反应：Cr2Oeq \\al(2－,7)＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3↓＋8OH－，b极电极反应为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，C正确；结合题干信息，·OH是水在d电极上失电子生成的，所以d极电极反应为H2O－e－===H＋＋·OH，D正确。
【培优练】
7.(2024·辽宁省抚顺市六校协作体高三三模)铝电池具有高效耐用、可燃性低、成本低、充电快速等优点，可成为常规电池的安全替代品，将纳米级FeF3嵌入电极材料，能大大提高可充电铝离子电池的容量。其中有机离子导体主要含AlxCleq \\al(n－,y)，隔膜仅允许含铝元素的微粒通过，工作原理如图甲所示；图乙为电解CuCl2溶液装置的一部分。下列说法正确的是( )
A．b极与铝电极连接
B．为了提高电导效率，左极室采用酸性AlxCleq \\al(n－,y)水溶液
C．放电时，正极反应为：2Al2Cleq \\al(－,7)＋FeF3＋e－===3AlCleq \\al(－,4)＋FeCl2＋AlF3
D．若b极材料为Pt，b极的电极反应式始终为2Cl－－2e－===Cl2↑
【答案】 C
【解析】 根据图甲中电子流动方向知，铝电极为负极，反应式：Al＋7AlCleq \\al(－,4)－3e－===4Al2Cleq \\al(－,7)，正极反应式：2Al2Cleq \\al(－,7)＋FeF3＋e－===3AlCleq \\al(－,4)＋FeCl2＋AlF3，根据图乙离子移动方向可知，b为阳极，Cl－失电子能力大于水中OH－，优先失电子。根据分析，b为阳极，应与电源正极相连，A项错误；把左极室的有机离子导体改成水溶液后，会使左极室溶液中的离子总浓度减小，导致电导效率下降，B项错误；根据分析，原电池正极反应为2Al2Cleq \\al(－,7)＋FeF3＋e－===3AlCleq \\al(－,4)＋FeCl2＋AlF3，C项正确；若b极材料为Pt，b极先发生的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，当Cl－放电完毕后，水发生放电反应，D项错误。
8.(2024·山东青岛市二模)一种非金属—有机物液流电池放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．放电时，正极电极反应为＋H2O－2e－===＋2H＋
B．充电时，H＋通过质子交换膜向电极甲移动
C．可将储液罐做大以增大液流电池的储能容量
D．以此电源电解硫酸铜溶液，若加98 g Cu(OH)2使溶液复原，理论上消耗160 g Br2
【答案】 C
【解析】 由图可知，放电时溴元素化合价降低，发生还原反应，即电极甲为正极，正极电极反应式为Br2＋2e－===2Br－，则电极乙为负极，负极电极反应式为＋H2O－2e－===＋2H＋。据以上分析可知，放电时，电极乙为负极，发生氧化反应，M中醛基氧化为羧基，所以负极电极反应式为＋H2O－2e－===＋2H＋，故A错误；放电时，电极乙为负极，则充电时电极乙为阴极，H＋通过质子交换膜向阴极移动，即H＋向电极乙移动，故B错误；储液罐做大，可增加储存的反应物的量，增大液流电池的储能容量，故C正确；以此电源电解硫酸铜溶液，若加98 g Cu(OH)2使溶液复原，电解时除了发生2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，还有反应2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))O2↑＋2H2↑，且电解时消耗1 ml CuSO4转移2 ml电子，接着电解消耗1 ml H2O又转移2 ml电子，由电子得失守恒可知，理论上转移4 ml电子消耗2 ml Br2，即320 g Br2，故D错误。
9.(2024·重庆名校联考三模)微生物脱盐池的a极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为CO2，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．呼吸细菌的作用为催化有机物分解
B．工作时，b极发生还原反应，电子从a极流向b极内
C．M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜
D．若b极上消耗标准状况下2.24 L气体，通过N膜的离子的物质的量为0.4 ml
【答案】 D
【解析】 a极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为CO2，则a极为负极，发生氧化反应，则M为阴离子交换膜，经过M膜的离子为Cl－和SOeq \\al(2－,4)，b极为正极，发生还原反应，N为阳离子交换膜，经过N膜的离子为Na＋和Ca2＋；呼吸细菌的作用为催化有机物分解，A正确；工作时，b极为正极，发生还原反应，电子从a极流向b极内，B正确；根据分析，M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，C正确；若b极上消耗标准状况下2.24 L气体(O2)，则外电路中通过0.4 ml电子，通过N膜的离子为Na＋和Ca2＋，其所带电荷数不同，故此离子数目无法确定，D错误。
10.(2024·广东茂名市三模)我国科学家采用单原子Ni和纳米Cu作串联催化剂，通过电解法将CO2转化为乙烯，装置示意图如图所示。已知：电解效率η(B)＝eq \f(n生成B所用的电子,n通过电极的电子)×100%。
下列说法错误的是( )
A．惰性电极a与直流电源的负极相连，惰性电极b上有O2产生
B．纳米Cu催化剂上发生的反应：2CO＋6H2O＋8e－===C2H4＋8OH－
C．OH－从左室穿过阴离子交换膜进入右室
D．若乙烯的电解效率为60%，电路中通过2 ml电子时，产生0.15 ml乙烯
【答案】 D
【解析】 电极a实现将CO2转化为乙烯，发生还原反应，电极a为阴极，则电极b为阳极，氢氧根离子失电子产生氧气，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。惰性电极a实现将CO2转化为乙烯，C由＋4价变为－2价，化合价降低，发生还原反应，电极a为阴极，与直流电源的负极相连，惰性电极b上氢氧根离子失去电子转化为氧气，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故A正确；由图可知，纳米Cu催化剂上发生CO转化为乙烯的反应，电极反应为2CO＋6H2O＋8e－===C2H4＋8OH－，故B正确；OH－从左室穿过阴离子交换膜进入右室，故C正确；若乙烯的电解效率为60%，电路中通过2ml电子时，根据公式得n(生成乙烯所用的电子)＝2 ml×60%＝1.2 ml，CO2转化为乙烯的电极反应为2CO2＋8H2O＋12e－===C2H4＋12OH－，所以当n(生成乙烯所用的电子)＝1.2 ml时，产生的乙烯为0.1 ml，故D错误。