《2025年学霸高考黑题化学人教版》

巩固训练2 (2025·重庆二模节选)NO的处理和资源化利用具有重要意义，我国科研人员研发一种Zn-NO电池系统，可将NO尾气转化为NH₃，其工作原理如图所示(双极膜可将水解离成H⁺和OH⁻，并实现其定向通过，假设产生的NH₃全部逸出)。

(1)电池负极上的电极反应式为$Zn - 2e^- + 2OH^- \longrightarrow ZnO + H_2O$。
(2)当电路中通过1mol电子时，整个电池系统质量增大2.6g。

答案： 巩固训练2
(1)$Zn - 2e^- + 2OH^- \longrightarrow ZnO + H_2O$
(2)2.6
解析：
(1)由装置图可知，右侧电极$NO$被还原成$NH_3$，故右侧电极为正极，电极反应式为$NO + 5e^- + 5H^+ \longrightarrow NH_3 + H_2O$，左侧电极为负极，$Zn$失电子发生氧化反应生成$ZnO$，电极反应式为$Zn - 2e^- + 2OH^- \longrightarrow ZnO + H_2O$。
(2)结合正极反应可知，当电路中通过$1\ mol$电子时，整个电池系统增大的质量为$\frac{1}{5} × (30\ g · mol^{-1} - 17\ g · mol^{-1}) = 2.6\ g$。

巩固训练3 (2025·湖北武汉模拟节选)甲烷化反应即氢气和碳氧化物反应生成甲烷的反应，该反应有利于实现碳循环利用，电解法可以直接将CO₂转化为CH₄(如图1所示)，pH=1时，向阴极室加入KCl溶液，电解过程中CH₄和H₂的法拉第效率(FE)[已知FE(B)=\$\frac{n(该电极生成B所耗电子数)}{n(通过该电极的总电子数)}\$×100%]随KCl溶液浓度的变化如图2所示。
(1)生成CH₄的电极反应式是$CO_2 + 8H^+ + 8e^- \longrightarrow CH_4 + 2H_2O$。
(2)结合图像，推测KCl可能的作用是$KCl$可以抑制$H^+$在阴极上得到电子，提高$CH_4$的法拉第效率。

答案： 巩固训练3
(1)$CO_2 + 8H^+ + 8e^- \longrightarrow CH_4 + 2H_2O$
(2)$KCl$可以抑制$H^+$在阴极上得到电子，提高$CH_4$的法拉第效率
解析：
(2)由题图2可知，随着$KCl$溶液浓度的增大，$H_2$的法拉第效率减小，$H_2$是由阴极的$H^+$得到电子生成的，与生成$CH_4$的反应形成竞争，加入$KCl$溶液可以抑制$H^+$在阴极上得到电子，提高$CH_4$的法拉第效率。

巩固训练4 (2024·重庆模拟节选)下图是CH₄燃料电池电解制备Ca(H₂PO₄)₂的示意图，同时可以得到H₂、Cl₂、NaOH。

(1)负极的电极反应式为$CH_4 - 8e^- + 4O^{2-} \longrightarrow CO_2 \uparrow + 2H_2O$。
(2)理论上，相同时间内NaOH的产量是Ca(H₂PO₄)₂的2倍，原因是当电路中转移$2n\ mol$电子，$Y$室生成$2n\ mol\ NaOH$，同时$n\ mol\ Ca^{2+}$从$X$室移动到产品室，$2n\ mol$的$H_2PO_4^-$从原料室进入产品室，生成$n\ mol$的$Ca(H_2PO_4)_2$。

答案： 巩固训练4
(1)$CH_4 - 8e^- + 4O^{2-} \longrightarrow CO_2 \uparrow + 2H_2O$
(2)当电路中转移$2n\ mol$电子，$Y$室生成$2n\ mol\ NaOH$，同时$n\ mol\ Ca^{2+}$从$X$室移动到产品室，$2n\ mol$的$H_2PO_4^-$从原料室进入产品室，生成$n\ mol$的$Ca(H_2PO_4)_2$
解析：
(1)燃料电池的$a$电极通入甲烷，为负极，则负极的电极反应式为$CH_4 - 8e^- + 4O^{2-} \longrightarrow CO_2 \uparrow + 2H_2O$。
(2)当电路中转移$2n\ mol$电子，$Y$室生成$2n\ mol\ NaOH$，同时$n\ mol\ Ca^{2+}$从$X$室移动到产品室，$2n\ mol$的$H_2PO_4^-$从原料室进入产品室，生成$n\ mol$的$Ca(H_2PO_4)_2$。因此相同时间内$NaOH$的产量是$Ca(H_2PO_4)_2$的2倍。