《2025年学霸高考黑题化学人教版》

巩固训练 3 (2025·辽宁大连模拟) 微流体燃料电池利用多股流体在微通道内呈平行层流的特性，无需质子交换膜，自然地将燃料和氧化剂隔开。燃料为 $ HCOONa $，氧化剂为 $ K_3[Fe(CN)_6] $，电解质为 $ 2 mol·L^{-1} NaOH $ 溶液构建微流体燃料电池，反应物流速为 $ 200 \muL·min^{-1} $。下列相关说法错误的是 (C)


A.与气态氧化剂相比，液态氧化剂具有溶解度大、传质效率高等优点
B.阴极反应式为 $ Fe(CN)_6^{3-}+e^- \xlongequal{} Fe(CN)_6^{4-} $
C.电池工作时， $ Fe(CN)_6^{4-} $ 通过主流道向阳极移动
D.阳极反应式为 $ HCOO^-+3OH^--2e^- \xlongequal{} CO_3^{2-}+2H_2O $

答案： 巩固训练3C解析: 与气态氧化剂相比，液态氧化剂具有溶解度大、传质效率高等优点，A正确；由图b可知阴极通氧化剂，同时阴极发生还原反应(即原电池正极)，故电极反应式为$Fe(CN)_6^{4-} + e^- = Fe(CN)_6^{3-}$，B正确；电池工作时，$Fe(CN)_6^{4-}$为阴离子，应移向负极，正极得电子发生还原反应(得电子一极可叫阴极)，即通过主流道向阴极移动，C错误；通燃料$HCOONa$一极为负极，负极失电子(失电子一极可叫阳极)，碱性条件下阳极反应式为$HCOO^- + 3OH^- - 2e^- = CO_3^{2-} + 2H_2O$，D正确。
技巧点拨
对于有机物电池或电解池，若其中一个电极反应是无机反应，可先根据无机反应的类型判断发生无机反应的电极类型。若两个电极反应均为有机反应，可将复杂有机物中的H、O等元素的化合价看作常规化合价(H为+1价，O为-2价等)，然后推断C元素的化合价及变化情况，进而确定反应类型；也可根据有机物中H、O的增减情况确定其反应类型。

巩固训练 4 (2025·广东肇庆二模) 利用如图所示的电化学装置可捕捉废气中的 $ CO_2 $，并将其转为 $ CaCO_3 $，同时得到高浓度的盐酸、 $ H_2 $ 和 $ O_2 $。在直流电源的作用下，双极膜中的 $ H_2O $ 可自动解离为 $ H^+ $ 和 $ OH^- $。下列说法不正确的是 (D)


A.电极 $ b $ 连接电源正极
B.Ⅱ、Ⅲ室之间为阴离子交换膜
C.Ⅱ室中发生反应： $ Ca^{2+}+CO_3^{2-} \xlongequal{} CaCO_3\downarrow $
D.理论上，每转移 $ 2 mol e^- $，双极膜上共解离 $ 2 mol H_2O $

答案： 巩固训练4D解析: 电极b: 溶液中的$H_2O$在阳极失去电子发生氧化反应，电极反应式为$2H_2O - 4e^- = O_2 \uparrow + 4H^+$。电极a: 溶液中的$H^+$在阴极得到电子发生还原反应，电极反应式为$2H^+ + 2e^- = H_2 \uparrow$。左侧双极膜中$H^+$移向电极a，即电极a为阴极，电极b为阳极，连接电源正极，A正确；右侧双极膜中$H^+$移向Ⅲ室，Ⅱ室中$Cl^-$也移向Ⅲ室，Ⅲ室中才能获得高浓度盐酸，Ⅱ、Ⅲ室之间为阴离子交换膜，B正确；$CO_3^{2-}$通过阴离子交换膜移向Ⅱ室，Ⅱ室中发生反应: $Ca^{2+} + CO_3^{2-} = CaCO_3 \downarrow$，C正确；理论上，每转移2mol$e^-$，每个双极膜上解离$2mol H_2O$，两个双极膜上共解离$4mol H_2O$，D错误。

巩固训练 5 (2025·山东潍坊二模) 氨燃料电池是当前推动绿氨能源化应用的重要研究方向和热点。一种通过光 $ h\nu-Ni/TiO_2 $ 催化合成绿氨联合氨燃料电池的装置如图，在光照作用下光催化剂被激发产生电子 $ (e^-) $ 和空穴 $ (h^+) $。下列说法错误的是 (D)


A.$ X $ 极电势低于 $ Y $ 极电势
B.光催化剂表面发生反应： $ 2H_2O+4h^+ \xlongequal{} 4H^++O_2 $
C.$ X $ 极的电极反应式是 $ 2NH_3+6OH^--6e^- \xlongequal{} N_2+6H_2O $
D.每产生 $ 5.6 L $ (标准状况) $ NH_3 $，光催化装置生成 $ 1.5 mol h^+ $

答案： 巩固训练5D解析: $N_2$在光催化剂表面转化为$NH_3$，碱性介质条件下，$NH_3$转化为$N_2$，化合价升高，发生氧化反应，则电极X为负极，电极反应式为$2NH_3 + 6OH^- - 6e^- = N_2 + 6H_2O$；$H_2O$转化为$O_2$，化合价降低，发生还原反应，则电极Y为正极，电极反应式为$2H_2O + 4e^- = H_2 \uparrow + 4OH^-$。由分析可知，电极X为负极，电极Y为正极，则X极电势低于Y极电势，A正确；光催化剂表面$H_2O$转化为$O_2$，发生反应为$2H_2O + 4h^+ = O_2 \uparrow + 4H^+$，B正确；电极X为负极，电极反应式为$2NH_3 + 6OH^- - 6e^- = N_2 + 6H_2O$，C正确；$N_2$在光催化剂表面转化为$NH_3$，生成$2mol NH_3$，转移$6mol e^-$，则每产生5.6L(标准状况)$NH_3$，转移$0.75mol h^+$，D错误。