《2025年高考必刷题高三化学》

6. [广东 2023·16,4 分]用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图)，可实现大电流催化电解$KNO_{3}$溶液制氨。工作时，$H_{2}O$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。下列说法不正确的是（ ）

A. 电解总反应：$KNO_{3}+3H_{2}O\xlongequal{\;\;}NH_{3}\cdot H_{2}O + 2O_{2}\uparrow+KOH$
B. 每生成 1 mol$NH_{3}\cdot H_{2}O$，双极膜处有 9 mol 的$H_{2}O$解离
C. 电解过程中，阳极室中 KOH 的物质的量不因反应而改变
D. 相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率

答案： B 命题点·双极膜组装电解池的工作原理分析 **信息梳理**：已知图示电解池可实现大电流催化电解${KNO_{3}}$溶液制氨，说明${N}$元素化合价由+5变为-3，则电极a上发生还原反应，为阴极，因此电极b为阳极。 【解析】阴极发生反应：${NO^{-}_{3}+ 8e^{-}+ 7H_{2}O = NH_{3}\cdot H_{2}O + 9OH^{-}}$，阳极发生反应：${8OH^{-}-8e^{-}=4H_{2}O + 2O_{2}\uparrow}$，电极反应式相加可得电解的总反应，A正确；根据电极反应式，每生成$1\ \text{mol}\ {NH_{3}\cdot H_{2}O}$，阳极需要消耗$8\ \text{mol}\ {OH^{-}}$，此时双极膜处需$8\ \text{mol}\ {H_{2}O}$解离出$8\ \text{mol}\ {OH^{-}}$参与反应，B错误；电解总反应中生成的${KOH}$出现在阴极室中，阳极室中${KOH}$的物质的量不发生变化，C正确；“卯榫”结构的双极膜与水的接触面积较大，水可更快解离产生${H^{+}}$和${OH^{-}}$，进而提高氨生成速率，D正确。

7. [全国甲 2023·12,6 分]用可再生能源电还原$CO_{2}$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，装置如图所示。下列说法正确的是（ ）

A. 析氢反应发生在$IrO_{x}-Ti$电极上
B. $Cl^{-}$从 Cu 电极迁移到$IrO_{x}-Ti$电极
C. 阴极发生的反应有$2CO_{2}+12H^{+}+12e^{-}\xlongequal{\;\;}C_{2}H_{4}+4H_{2}O$
D. 每转移 1 mol 电子，阳极生成 11.2 L 气体(标准状况)

答案： C 命题点·电解原理及相关计算 **思路导引**：定位：电解池。根据电池正、负极的连接情况判断电解池的阴、阳极： |电极|电极反应式|反应情况|电极判定| | ---- | ---- | ---- | ---- | |${IrO_{x}-Ti}$电极|${2H_{2}O - 4e^{-}=O_{2}\uparrow+ 4H^{+}}$|生成${O_{2}}$和${H^{+}}$|阳极| |${Cu}$电极|${2CO_{2}+ 12H^{+}+ 12e^{-}=C_{2}H_{4}+ 4H_{2}O}$；${2CO_{2}+ 12H^{+}+ 12e^{-}=C_{2}H_{5}OH + 3H_{2}O}$；${2H^{+}+ 2e^{-}=H_{2}\uparrow}$（被抑制）|消耗${H^{+}}$|阴极（C正确）| 【解析】析氢反应即${2H^{+}+ 2e^{-}=H_{2}\uparrow}$，为还原反应，在阴极（${Cu}$电极）发生，A错误；由题图可知装置中为质子交换膜，只允许氢离子通过，${Cl^{-}}$不能通过，也不能顺着导线迁移，B错误；阳极反应式为${2H_{2}O - 4e^{-}=O_{2}\uparrow+ 4H^{+}}$，每转移$1\ \text{mol}$电子，生成$0.25\ \text{mol}\ {O_{2}}$，在标准状况下的体积为$5.6\ \text{L}$，D错误。

8. [湖北 2023·10,3 分]我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无$Cl_{2}$生成且 KOH 溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为$xmol\cdot h^{-1}$。下列说法错误的是（ ）

A. b 电极反应式为$2H_{2}O + 2e^{-}\xlongequal{\;\;}H_{2}\uparrow+2OH^{-}$
B. 离子交换膜为阴离子交换膜
C. 电解时海水中动能较高的水分子可穿过 PTFE 膜
D. 海水为电解池补水的速率为$2xmol\cdot h^{-1}$

答案： D 命题点·电解原理及相关计算 **思路导引**：定位：电解池。 |电极|电极反应式|反应情况|电极判定| | ---- | ---- | ---- | ---- | |电极a|${4OH^{-}-4e^{-}=O_{2}\uparrow+ 2H_{2}O}$|消耗${OH^{-}}$，生成${O_{2}}$|阳极| |电极b|${2H_{2}O + 2e^{-}=H_{2}\uparrow+ 2OH^{-}}$|放出${H_{2}}$，生成${OH^{-}}$|阴极（A正确）| 【解析】由题意知，装置工作时，${KOH}$浓度不变，但${OH^{-}}$在阳极放电，故工作中在阳极室补充${OH^{-}}$，即电解池工作时，阴极室生成的${OH^{-}}$通过阴离子交换膜进入阳极室，B正确；由题图可知，电解池并非直接电解海水，而是电解$30\%\ {KOH}$溶液（实质为电解水），已知PTFE膜透气不透液态水，即电解时海水中动能高的水分子（水蒸气）可穿过PTFE膜进入电解质溶液中，补充电解消耗的水，而杂质离子不会进入，从而保证${KOH}$溶液的浓度不变，C正确；由思路导引可知总反应为${2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow+ O_{2}\uparrow}$，为保障${KOH}$浓度不变，海水为电解池补水的速率应与电解消耗水的速率即电解生成氢气的速率相同，为$x\ \text{mol}\cdot\text{h}^{-1}$，D错误。

9. [全国乙 2022·12,6 分]$Li - O_{2}$电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电$Li - O_{2}$电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子$(e^{-})$和空穴$(h^{+})$，驱动阴极反应$(Li^{+}+e^{-}\xlongequal{\;\;}Li)$和阳极反应$(Li_{2}O_{2}+2h^{+}\xlongequal{\;\;}2Li^{+}+O_{2})$对电池进行充电，下列叙述错误的是（ ）

A. 充电时，电池的总反应$Li_{2}O_{2}\xlongequal{\;\;}2Li + O_{2}$
B. 充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C. 放电时，$Li^{+}$从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D. 放电时，正极发生反应$O_{2}+2Li^{+}+2e^{-}\xlongequal{\;\;}Li_{2}O_{2}$

答案： C 命题点·${Li - O_{2}}$二次电池的工作原理分析，涉及电极反应式的书写、离子移动方向判断等 **题图解读**：放电总反应：${O_{2}+ 2Li = Li_{2}O_{2}}$。 | |电极反应式| | ---- | ---- | |负极|${2Li - 2e^{-}=2Li^{+}}$| |正极|${O_{2}+ 2Li^{+}+ 2e^{-}=Li_{2}O_{2}}$| |阴极|${2Li^{+}+ 2e^{-}=2Li}$| |阳极|${Li_{2}O_{2}+ 2h^{+}=2Li^{+}+ O_{2}}$（或${Li_{2}O_{2}-2e^{-}=O_{2}+ 2Li^{+}}$）| 充电总反应：${Li_{2}O_{2}=O_{2}+ 2Li}$ 【解析】由题给信息可知，充电时总反应为${Li_{2}O_{2}=O_{2}+ 2Li}$，A正确；由题干中该电池的充电原理可知，其充电效率与光催化电极产生的电子和空穴量有关，B正确；放电时，阳离子${Li^{+}}$从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；放电时，正极发生得电子的还原反应，电极反应式为${O_{2}+ 2Li^{+}+ 2e^{-}=Li_{2}O_{2}}$，D正确。 **快解**：放电时离子迁移方向为正正负负（带正电荷离子移向正极，带负电荷离子移向负极），C错误。

10. [河北 2022·12,4 分](双选)科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装置，工作原理示意图如下。

下列说法正确的是（ ）
A. 电极 b 为阳极
B. 隔膜为阴离子交换膜
C. 生成气体 M 与 N 的物质的量之比为$2:1$
D. 反应器Ⅰ中反应的离子方程式为$4[Fe(CN)_{6}]^{3 - }+4OH^{-}\xlongequal{催化剂}4[Fe(CN)_{6}]^{4 - }+O_{2}\uparrow+2H_{2}O$

答案： BD 命题点·电解原理的应用 【解析】由图示可知在电极a上发生了氧化反应：${[Fe(CN)_{6}]^{4 - }-e^{-}=[Fe(CN)_{6}]^{3 - }}$，所以电极a是阳极，则电极b是阴极，A错误；阳极区${[Fe(CN)_{6}]^{4 - }}$转化为${[Fe(CN)_{6}]^{3 - }}$，为平衡电荷，${OH^{-}}$通过隔膜进入阳极区，即隔膜是阴离子交换膜，B正确；反应器Ⅰ中${[Fe(CN)_{6}]^{3 - }\to[Fe(CN)_{6}]^{4 - }}$，由氧化还原反应规律可知反应器Ⅰ中有元素被氧化，即M是${O_{2}}$，N是${H_{2}}$，由得失电子守恒可知$n({O_{2}}):n({H_{2}})=1:2$，C错误；反应器Ⅰ发生的是${[Fe(CN)_{6}]^{3 - }}$在碱性条件下生成${[Fe(CN)_{6}]^{4 - }}$和${O_{2}}$的反应：${4[Fe(CN)_{6}]^{3 - }+ 4OH^{-}\xlongequal{催化剂}4[Fe(CN)_{6}]^{4 - }+ O_{2}\uparrow+ 2H_{2}O}$，D正确。

11. [山东 2023·11,4 分](双选)利用热再生氨电池可实现$CuSO_{4}$电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的$CuSO_{4}$电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是（ ）

A. 甲室 Cu 电极为正极
B. 隔膜为阳离子膜
C. 电池总反应为$Cu^{2+}+4NH_{3}\xlongequal{\;\;}[Cu(NH_{3})_{4}]^{2+}$
D. $NH_{3}$扩散到乙室将对电池电动势产生影响

答案： CD 命题点·原电池原理，涉及电极判断、电池总反应书写、离子交换膜判断等 **思路导引**：甲室加入足量氨水后，降低了溶液中${Cu^{2 + }}$浓度，从而构成浓差电池，甲室${Cu^{2 + }}$浓度低于乙室，则甲室${Cu}$电极电势低于乙室${Cu}$电极电势，甲室${Cu}$电极为负极，乙室${Cu}$电极为正极。 【解析】根据思路导引可知，甲室${Cu}$电极为负极，A错误；甲室${Cu}$电极反应为${Cu - 2e^{-}+ 4NH_{3}=[Cu(NH_{3})_{4}]^{2 + }}$，为防止${[Cu(NH_{3})_{4}]^{2 + }}$扩散至乙室，应选用阴离子交换膜，B错误；乙室${Cu}$电极反应为${Cu^{2 + }+ 2e^{-}=Cu}$，则总反应为${Cu^{2 + }+ 4NH_{3}=[Cu(NH_{3})_{4}]^{2 + }}$，C正确；若${NH_{3}}$扩散到乙室，将导致乙室${Cu^{2 + }}$浓度降低，电池电动势降低，D正确。