《2025年高中总复习优化设计高中化学》

[对点训练2] 我国科学家研究出一种新型水系Zn-C₂H₂电池(装置如图甲所示),既能实现乙炔加氢又能发电;同时开发新型催化剂,实现CO₂电催化加氢制备C₃H₆(装置如图乙所示)。下列说法错误的是(A)

A.甲、乙两装置相互连接时,a口应接c口
B.离子交换膜M与N不能选择相同的交换膜
C.a极的电极反应式为C₂H₂+2e⁻+2H₂O=C₂H₄+2OH⁻
D.甲、乙两装置相互连接时,理论上每消耗1molCO₂,b极质量增大48g

答案： 对点训练2A　解析甲装置中,$Zn$被氧化,所以b电极为负极,a电极为正极;乙池中d电极上$H_2O$被氧化为$O_2$,所以d电极为阳极,c电极为阴极，与电源负极相连,即与b口相连,A错误;装置甲中通过氢氧根迁移来平衡电荷，离子交换膜为阴离子交换膜，装置乙中通过氢离子迁移平衡电荷，为质子交换膜,B正确;a电极上$C_2H_4$被还原为$C_2H_6$,根据电子守恒、元素守恒可得电极反应为$C_2H_4 + 2e^- + 2H_2O \longrightarrow C_2H_6 + 2OH^-$,C正确;c电极上的反应为$3CO_2 + 18e^- + 18H^+ \longrightarrow C_3H_6 + 6H_2O$,b电极的反应为$Zn - 2e^- + 2OH^- \longrightarrow ZnO + H_2O$,增重为$O$原子的质量,消耗$1 mol CO_2$转移$6 mol$电子,b电极上增重$3 mol O$原子的质量,即$48g$,D正确。

2. 离子交换膜的作用
(1)能将两极区隔离,阻止两极区产生的物质接触,防止发生化学反应。
(2)能选择性地通过离子,起到________、形成________的作用。

答案： 2.
(2)平衡电荷　闭合回路

例1 某种电催化法以CoP、Ni₂P为催化电极合成腈类化合物(RCN)和偶氮化合物(R-N=N-R),装置示意图如图所示。下列说法错误的是(D)

A.左侧电极的电势比右侧的高,且发生氧化反应
B.阴极发生反应
C.OH⁻从右侧经过阴离子交换膜向左侧移动
D.每当合成得到1molRCN,同时合成1molR-N=N-R

答案：
例1D　解析右侧电极硝基苯发生还原反应，则右侧为阴极、左侧为阳极,故左侧电极的电势比右侧的高，且发生氧化反应，A正确;右侧电极硝基苯发生还原反应，电极反应为$2$ $ + 8e^- + 4H_2O \longrightarrow$ $N \equiv N$ $ + 8OH^-$,B正确;电解质溶液中阴离子向阳极移动，则$OH^-$从右侧经过阴离子交换膜向左侧移动,C正确;阳极反应式为$RCH_2NH_2 + 4OH^- - 4e^- \longrightarrow RCN + 4H_2O$,根据得失电子守恒，当合成得到$1 mol RCN$,同时合成$0.5 mol R-N \equiv N-R$,D错误。
 

[对点训练1] 甲酸钠燃料电池是一种膜基碱性电池,提供电能的同时可以获得烧碱,其工作原理如图所示,下列有关说法正确的是(C)

A.CEM隔膜为质子交换膜
B.甲为电池负极,电极反应为HCOO⁻-e⁻+H₂O=H₂CO₃+H⁺
C.电池在工作时,乙极附近溶液pH增大
D.单位时间内甲极产生的H₂CO₃与乙极消耗的O₂物质的量之比为4:1

答案： 对点训练1C　解析该装置同时可以获得烧碱，则钠离子应与氢氧根离子结合，若为质子交换膜(只允许氢离子自由通过)，则钠离子与正极生成的氢氧根离子不能接触,无法得到$NaOH$,A错误;乙电极上氧气得电子,甲电极上$HCOO^-$失电子生成碳酸:$HCOO^- - 2e^- + H_2O \longrightarrow HCO_3^- + H^+$,B错误;电池在工作时,乙极发生反应:$O_2 + 2H_2O + 4e^- \longrightarrow 4OH^-$,电极附近溶液氢氧根离子浓度增大,pH增大,C正确;转移$4 mol$电子正极消耗$1 mol$氧气,负极生成$2 mol$碳酸,则单位时间内甲极产生的$HCO_3^-$与乙极消耗的$O_2$物质的量之比为$2:1$,D错误。