《2025年高考总复习首选用卷化学》

17.（2023·山西忻州高三一模）镍离子（$Ni^{2 + }$）和钴离子（$Co^{2 + }$）性质相似，工业上可通过电化学装置将废水中的$Co^{2 + }$和$Ni^{2 + }$分离，装置如图。已知$Co^{2 + }$和乙酰丙酮不反应，下列说法错误的是（ ）


A. 膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
B. 通电过程中Ⅳ室内硫酸浓度逐渐增大
C. Ⅲ室中$Ni^{2 + }$参与的反应为$Ni^{2 + } + 2CH_{3}COCH_{2}COCH_{3} + 2OH^{-} = Ni(CH_{3}COCHCOCH_{3})_{2} + 2H_{2}O$
D. 通电过程中N极每产生$11.2L$（标准状况下）气体，双极膜内减少$18g H_{2}O$

答案： B [这是一个电解池，根据溶液中离子移动方向，可知左侧石墨M为阳极，右侧石墨N为阴极，Ⅱ室为原料室，膜b为阳离子交换膜，Co²⁺、Ni²⁺进入Ⅲ室，Co²⁺和乙酰丙酮不反应，Ni²⁺和乙酰丙酮反应。石墨N为阴极，电极反应为2H⁺ + 2e⁻ = H₂↑，Ⅳ室内消耗的H⁺与转移过来的H⁺相等，所以硫酸浓度不变，B错误。]

18. 丙烯腈（$CH_{2}=CHCN$）电解二聚法（两极均为惰性电极）电解原理如图，总反应为$4CH_{2}=CHCN + 2H_{2}O\stackrel{通电}{=\!=\!=}2NC(CH_{2})_{4}CN + O_{2}\uparrow$，主要副产物为丙腈（$C_{2}H_{5}CN$）。

（1）电极X为______（填“阴”或“阳”）极。
（2）Y极区溶液呈酸性会加快丙腈的生成，导致己二腈的产率降低，结合图分析原因是______。
（3）写出ⅰ的电极反应式：______。
（4）己二腈、丙腈的生成速率与季铵盐浓度的关系如图，当季铵盐的浓度为$1.5×10^{-2}mol·L^{-1}$时，每小时通过质子交换膜的$H^{+}$的物质的量最少为______mol。

答案： 阳@@H⁺和丙烯腈在阴极竞争得电子，H⁺浓度增大可减慢反应ⅰ，同时生成的H加快了反应ⅲ@@2CH₂ = CHCN + 2H⁺ + 2e⁻ = NC(CH₂)₄CN@@8.6×10⁻³

19.（2023·金版原创）北京化工大学的科研工作者研究出将$CO_{2}$转化为甲酸，同时将5 - 羟甲基糠醛转化为2，5 - 呋喃二羧酸的电化学增值装置，工作原理如图所示。图中的双极膜中间层中的$H_{2}O$解离为$H^{+}$和$OH^{-}$，并在直流电场作用下分别向两极迁移。

下列说法正确的是（ ）
A. 双极膜中间层中的$OH^{-}$在外电场作用下向电极b方向迁移
B. 阴极上的反应式为$ + 6e^{-} + 2H_{2}O = + 6H^{+}$
C. 制得$1mol$羧基，理论上外电路中迁移了$3mol$电子
D. 工作时，电极b区域pH不变

答案： A [由图分析，电极a上发生还原反应，为阴极，电极反应式为CO₂ + 2e⁻ + 2H⁺ = HCOOH，电极b为阳极，电极反应式为[此处有含醛基的呋喃结构 + 6OH⁻ - 6e⁻ = 含羧基的呋喃结构 + 4H₂O；双极膜中H⁺移向阴极，OH⁻移向阳极，A正确；由上述分析可知，B错误；电路中转移6 mol电子时，共生成5 mol羧基（3 mol HCOOH和1 mol 含羧基的呋喃结构），C错误；工作时，当电路中转移6 mol电子时，有6 mol OH⁻移向b极区参与反应，同时生成羧酸，使得pH减小，D错误。]