高三二轮高效复习主题巩固卷化学（双选）模块融合电化学与物质结构或有机化学

[高考创新题专练(三)]模块融合——电化学与物质结构或有机化学(选择题每题5分)1．（双选）(2025·湖北武汉二模)羟基自由基(·OH)具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基(·OH)处理含苯酚废水和含甲醛废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。下列说法错误的是()A．M极电极反应式：O2＋2e－＋2H＋=2·OHB．电极电势：N<MC．每处理6.0g甲醛，理论上有0.8molH＋透过膜bD．通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2的物质的量之比为7∶6解析：选BD。根据氧化还原反应规律，1mol甲醛生成CO2转移4mole－，1mol苯酚生成CO2转移28mole－，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2的物质的量之比为6∶7，D错误。2．（双选）(2025·河北保定三模)二苯重氮甲烷在抗生素的制备过程中起关键作用。以二苯甲酮腙为前体合成二苯重氮甲烷的原理如图所示。下列说法错误的是()A．电极电势：石墨<NiB．若以铅酸蓄电池为电源，则与Ni电极相连的为Pb电极C．合成1mol二苯重氮甲烷，理论上消耗22.4L氢气(标准状况下)D．电解质溶液中合成二苯重氮甲烷的化学方程式为＋I2→＋2HI解析：选AC。石墨电极上I－失电子生成I2，发生氧化反应，为阳极；Ni电极上H＋得电子生成H2，发生还原反应，2H＋＋2e－=H2↑，为阴极。合成二苯重氮甲烷时，石墨电极上I－失电子，根据得失电子守恒，合成1mol二苯重氮甲烷，转移2mol电子，理论上生成1molH2，标准状况下体积为22.4L，并不是消耗，C错误。3．(2025·黑龙江哈尔滨二模)环己酮是一种重要的化工原料。苯酚电催化加氢具有操作条件温和、由可再生的电力驱动等优势，是一种有吸引力的环己酮生产工艺。我国科研人员选用不同负载材料电极研究其合成机理如图所示[已知：Hads代表吸附态氢原子；法拉第效率FEeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(X))＝eq\f(n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(生成X的电子)),n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(通过电极的电子)))×100%]。下列说法正确的是()A．Pt/C和Pt/TiO2电极均连接电源的正极B．Pt/C和Pt/TiO2电极上均可能有H2溢出C．Pt/C电极上若生成1mol环己酮的FE为20%，则一定伴随生成约2.7mol环己醇D．TiO2增大了Pt上Hads的覆盖度，有利于提高环己酮制备的纯度解析：选B。苯酚在Pt/C和Pt/TiO2表面电化学加氢生成环己酮和环己醇的机理：首先溶液中的H＋得电子生成吸附态的H原子，然后苯酚与吸附态的H原子反应生成环己酮和环己醇，电极反应式可写为C6H6O＋4H＋＋4e－=C6H10O和C6H6O＋6H＋＋6e－=C6H12O，因此Pt/C和Pt/TiO2电极为阴极，连接电源负极，A错误；H＋得电子除了生成吸附态的H原子，还可能还原为H2，B正确；生成1mol环己酮的FE为20%，若通过电极的电子全部用于苯酚加氢生成环己酮和环己醇，则生成环己酮和环己醇所需电子数比例为1∶4，根据电极反应式可知生成1mol环己酮需4mol电子，因此有16mol电子用于生成环己醇，得到环己醇的物质的量约为2.7mol，由于通过电极的电子可能存在其他用途，则生成环己醇的物质的量最大约为2.7mol，C错误；如图所示，TiO2诱导了Hads从Pt到TiO2的迁移，降低了Pt表面的Hads覆盖度，有效抑制了环己酮的过度加氢，因此Pt/C表面苯酚加氢生成环己酮和环己醇，而Pt/TiO2表面苯酚加氢还原产物只有环己酮，提高了环己酮选择性，D错误。4．(2025·辽宁抚顺二模)利用有机电化学合成1，2­二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室NaCl溶液的浓度通过调整保持不变，电解时阴极生成气体的速率为xmol·h1，下列说法错误的是()A．电源中电势比较：b>aB．离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜C．合成室内发生的反应为CH2=CH2＋2CuCl2→CH2ClCH2Cl＋2CuClD．中间室补充NaCl的速率为2xmol·h1解析：选B。由图可知，右侧电极上Cu的化合价由＋1价升高为＋2价，发生氧化反应，则电极N为阳极，电极b为正极，所以电极M为阴极，电极a为负极，中间室内的氯离子通过离子交换膜Ⅱ，进入右室，最终和CuCl生成CuCl2，左室H2O得到电子，生成H2，OH－浓度增大，与中间室移动过来的Na＋结合，生成NaOH，所以离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，B错误。5．(2025·山东济南二模)我国科学家利用WO2和NiOOH的协同作用实现了CH3OH和eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CH3))2NH电催化合成HCONeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CH3))2，反应装置及催化机理如图所示。下列说法错误的是()A．b为电源正极B．工作一段时间后e极附近pH减小C．CH3OH和eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CH3))2NH均发生氧化反应D．理论上每生成1mol的C气体，e上有2mol的eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(CH3))2NH被氧化解析：选D。由图可知，在该电催化合成装置中，CH3OH和(CH3)2NH在e电极发生反应生成HCON(CN3)2，发生氧化反应，所以e为阳极，d极为阴极。与阳极相连的b为电源正极，A正确；e极发生的反应为CH3OH＋(CH3)2NH－4e－=HCON(CH3)2＋4H＋，工作一段时间后，e极附近氢离子浓度增大，pH减小，B正确；从催化机理图可知，CH3OH转化为CHO，C元素化合价升高，(CH3)2NH转化为N(CH3)2，N元素化合价升高，因此CH3OH和(CH3)2NH均发生氧化反应，C正确；由A分析可知，d极为阴极，e极为阳极，阴极反应为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，H2即为题中的C气体，阳极反应为CH3OH＋(CH3)2NH－4e－=HCON(CH3)2＋4H＋，根据得失电子守恒，理论上生成1molH2，转移2mol电子，阳极上有0.5mol的(CH3)2NH被氧化，D错误。6．(2025·山东青岛模拟)一种新型醌类酸碱混合电池具有高能量密度和优异的循环稳定性，该电池工作示意图如下。下列说法正确的是()A．c为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜B．放电时，中间室的K2SO4溶液浓度减小C．充电时，电路中每转移1mol电子，阳极区溶液质量增加4.5gD．放电时有1mol生成，理论上电路中转移电子的数目为2nNA解析：选C。由题干图示信息可知，放电时a电极为正极，MnO2转化为Mn2+，发生还原反应，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2+＋2H2O，b电极为负极，发生氧化反应，电极反应为＋2nOH－－4ne－=＋2nK＋＋2nH2O，此时阳离子移向正极，阴离子移向负极，则c交换膜为阴离子交换膜，则左室的SOeq\o\al(2,4)进入中间K2SO4室，d为阳离子交换膜，右室的K＋进入中间K2SO4室。由分析可知，放电时中间室K2SO4溶液浓度增大，B错误；充电时，a为阳极，电极反应为Mn2+＋2H2O－2e－=MnO2＋4H＋，电路中每转移2mol电子，阳极区生成1molMnO2，质量减少87g，同时中间室有1molSOeq\o\al(2,4)经c膜进入左室阳极区，质量增加96g，则阳极质量最终增加(96－87)g＝9g，故电路中每转移1mol电子，阳极区溶液质量增加4.5g，C正确；由分析可知，放电时b电极为负极，且～4ne－，有1mol生成时，理论上电路中转移电子的数目为4nNA，D错误。7．(2025·北京东城期末)一种锂离子电池[电极材料分别为嵌锂石墨，钴酸锂eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(LiCoO2))]某时段的工作原理如下。总反应方程式：Li1－xCoO2＋LixCyeq\o(⥬,\s\up7(放电),\s\do5(充电))LiCoO2＋Cy下列说法正确的是()A．图示中的电池处于充电状态B．放电时，嵌锂石墨作正极C．充电时，阴极发生的反应为Cy＋xLi＋＋xe－=LixCyD．充电时，钴元素失去电子的数目大于脱出的锂离子数目解析：选C。放电时，LixCy为原电池的负极，LixCy在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和碳，电极反应式为LixCy－xe－=Cy＋xLi＋，Li1－xCoO2为正极，在锂离子作用下，Li1－xCoO2在正极得到电子发生还原反应生成LiCoO2，电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2；充电时，LixCy与直流电源的负极相连，作电解池的阴极，Li1－xCoO2与正极相连，作阳极。图示Li＋嵌入Li1－xCoO2电极，由分析可知，发生的反应是Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2，是原电池正极的反应，则电池处于放电状态，A错误；由分析可知，放电时，嵌锂石墨作负极，B错误；充电时，阴极的反应与原电池负极的反应相反，为Cy＋xLi＋＋xe－=LixCy，C正确；充电时，阳极的反应为LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋，钴元素失去电子的数目与脱出的锂离子数目相等，D错误。8．(2025·广西河池模拟)如图是一种以离子液体AlCl3/eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(EMIM))Cl为电解液的铝离子电池的工作原理，其中阴离子有AlCleq\o\al(－,4)、Al2Cleq\o\al(－,7)，阳离子有EMIM＋，不考虑图上离子大小。下列有关说法错误的是()A．该电池在充放电过程中，Cn电极有AlCleq\o\al(－,4)的嵌入和脱嵌过程B．充电时的总反应为3Cn＋4Al2Cleq\o\al(－,7)eq\o(=,\s\up7(通电))Al＋4AlCleq\o\al(－,4)＋3Cneq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(AlCl4))C．阳离子EMIM＋不参与反应，电池放电时移向Al电极D．放电时电路中每通过1mol电子，有1molCneq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(AlCl4))被还原解析：选C。电池在放电过程中Cn电极脱嵌AlCleq\o\al(－,4)，充电过程中Cn电极嵌入AlCleq\o\al(－,4)，即Cn电极有AlCleq\o\al(－,4)的嵌入和脱嵌过程，A正确；充电时，铝电极为阴极，Al2Cleq\o\al(－,7)在阴极得到电子发生还原反应生成铝和AlCleq\o\al(－,4)，Cn电极为阳极，AlCleq\o\al(－,4)得到电子嵌入Cn得到Cn(AlCl4)，总反应为3Cn＋4Al2Cleq\o\al(－,7)eq\o(=,\s\up7(通电))Al＋4AlCleq\o\al(－,4)＋3Cneq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(AlCl4))，B正确；放电时，铝电极为负极，Cn电极为正极，则阳离子EMIM＋向正极Cn电极移动，C错误；放电时，Cn电极为正极，Cn(AlCl4)得到电子脱嵌AlCleq\o\al(－,4)得到Cn，电极反应式为Cneq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(AlCl4))＋e－=Cn＋AlCleq\o\al(－,4)，则电路中每通过1mol电子时，有1molCneq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(AlCl4))被还原，D正确。9．(2025·宁夏吴忠一模)某研究团队发现，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COeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH2))2－6e－＋6OH－=CO2↑＋N2↑＋5H2OB．电解过程中，电极A附近溶液的pH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酸蓄电池，电极A应连接铅酸蓄电池的PbO2电极解析：选A。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COeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(NH2))2－6e－＋6OH－=CO2↑＋N2↑＋5H2O。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，pH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，应该与铅酸蓄电池的负极即Pb极相连，D错误。10．(2025·湖北黄冈三模)α­AgI可用作固体离子导体，能通过加热γ­AgI制得。两种晶体的晶胞如图所示(Ag＋未标出)。测定α­AgI中导电离子类型的实验装置如图所示，在电场的作用下，α­AgI中的离子无需克服太大阻力即可发生迁移。下列说法错误的是()A．γ­AgI与α­AgI晶胞的质量之比为2∶1B．可用X射线衍射区分γ­AgI和α­AgI晶体C．γ­AgI与α­AgI中与I－等距且最近的I－个数比为3∶2D．支管a中AgI质量不变，可判定导电离子是I－而非Ag＋解析：选D。a为阳极，银失去电子生成银离子，然后和I－结合生成AgI，同时Ag＋通过AgI固体离子导体移向支管b，然后在b得到电子生成银，该装置实际为银的电解精炼过程，支管a中AgI质量一直保持不变，导电离子为Ag＋，D错误。11．(2025·广东梅州一模)国内首创的电化学脱嵌法盐湖提锂是通过“富锂态吸附材料(阳极)|支持电解质|阴离子交换膜|卤水|欠锂态吸附材料(阴极)”实现盐湖卤水中锂的高效选择性提取和富集，且高选择性提取锂的磷酸铁(FePO4)离子筛价廉易得可反复使用。工作原理如图所示，下列说法不正确的是()A．该离子筛高选择性