第1頁/共1頁2025北京高二（上）期末化學匯編電解池一、單選題1．（2025北京北師大附中高二上期末）中國科學家使用三元Ni-Fe-V催化劑，通過電催化實現了在溫和的條件下人工固氮，電極上的催化機理的示意圖如下圖所示。下列說法不正確的是（）A．三元Ni-Fe-V催化劑可降低固氮反應的活化能B．電催化過程的電極反應：C．①②③中均斷開N原子間的鍵，形成鍵D．該電極上可能發生生成氫氣的反應2．（2025北京十一學校高二上期末）一種基于氯堿工藝的新型電解池（如圖），可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是（）A．陽極反應：B．陰極區溶液中濃度逐漸升高C．理論上每消耗，陽極室溶液減少D．理論上每消耗，通過陽離子交換膜的離子為3．（2025北京十一學校高二上期末）下列離子方程式書寫不正確的是（）A．硫化鈉溶液呈堿性：B．泡沫滅火器原理：C．硫酸銅溶液顯酸性：D．用惰性電極電解飽和食鹽水陽極的電極方程式：4．（2025北京北師大附中高二上期末）下列實驗裝置(部分夾持裝置已略去)不能達到對應實驗目的是（）A．測定中和反應的反應熱B．測定鋅與稀硫酸反應速率C．探究溫度對化學平衡移動的影響D．驗證電解飽和食鹽水的陽極產物A．A B．B C．C D．D5．（2025北京十一學校高二上期末）圖a-c分別為氯化鈉在不同狀態下的導電實驗（X、Y均表示石墨電極）微觀示意圖。下列說法不正確的是（）A．圖a中放入氯化鈉固體，該條件下不導電B．圖b中X電極上發生氧化反應C．圖c中隨著反應發生，水的電離被促進D．圖b和圖c中，Y的電極產物相同6．（2025北京昌平高二上期末）工業生產中可通過雙極膜電滲析技術對含NaNO3的高鹽廢水進行處理，制備HNO3和NaOH，工作原理如下圖所示。下列說法正確的是（）A．石墨電極a的電極反應為2H2O-4e?=O2↑+4H+B．M為陰離子交換膜，N為陽離子交換膜C．乙室產生含低濃度NaNO3廢水，丙室產生NaOHD．陽極生成1mol氣體時，該裝置可得到4molHNO37．（2025北京北師大附中高二上期末）利用下圖裝置進行鐵上電鍍銅的實驗探究。裝置序號電解質溶液實驗現象①+少量陰極表面產生無色氣體，一段時間后陰極表面有紅色固體，氣體減少。經檢驗，電解液中有②+過量氨水陰極表面未觀察到氣體，一段時間后陰極表面有致密紅色固體。經檢驗，電解液中無Fe元素已知：。下列分析不正確的是（）A．①中氣體減少，推測是由于溶液中減小，且Cu覆蓋鐵電極，阻礙與鐵接觸B．①中檢測到，推測可能發生反應：、C．隨陰極析出銅，推測②中溶液減小，平衡逆向移動D．②中生成，使得比①中溶液的小，Cu緩慢析出，鍍層更致密8．（2025北京二十中高二上期末）下列解釋事實的化學方程式不正確的是（）A．電解熔融的制：B．用溶液除去渾濁淡水中的懸浮顆粒物：C．能使石蕊試液變紅：D．用溶液處理水垢中的：9．（2025北京二十中高二上期末）下列有關鋼鐵腐蝕與防護的說法正確的是（）A．鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護內部不被腐蝕B．鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護C．鋼管與銅管露天堆放在一起時，鋼管不易被腐蝕D．鋼鐵發生吸氧腐蝕時，負極反應是二、填空題10．（2025北京十一學校高二上期末）微生物代謝過程與電極反應相結合的微生物電化學，可以有效降低污水處理成本。I．微生物燃料電池是以微生物作為催化劑，將污水中的有機物（如）轉化為等無機物，如圖所示。(1)a電極為該電池的填（“正極”或“負極”），電極反應式為。(2)電池使用時，負極區溶液的幾乎不變，請解釋原因。II．微生物電解池也以微生物為催化劑，將污水中的有機物轉化為等無機物，如圖所示。(3)電鍍、金屬冶煉等行業會產生重金屬廢水，利用該生物電解池可以回收含銅廢水中的銅，將廢水中的轉化為銅單質，從而進行回收再利用。則含銅廢水應通入室（填“陽極”或“陰極”），若有1.5mol電子發生了轉移，理論上生成銅的質量為。(4)關于微生物原電池和微生物電解池的比較，下列說法正確的是。a．都需要外加電源

b．能量轉化形式相同c．都發生氧化還原反應

d．都能除去廢水中的有機物11．（2025北京昌平高二上期末）電化學電池技術在能量儲存及工業生產實現物質轉化方面具有重要價值。I.堿性甲醇(CH3OH)-空氣燃料電池，是目前一種高能量密度電池，該電池裝置的工作示意圖如圖所示。(1)裝置中鉑電極a為(填“正極”或“負極”)。(2)裝置中鉑電極b上發生的電極反應式是。(3)裝置中負極區的pH(填“升高”、“降低”或“不變”)。II.堿性甲醇(CH3OH)-空氣燃料電池作為電源，利用圖所示方法可以從海水中提取CO2.海水中含有HCO等離子，呈弱堿性。(4)結合化學用語說明b室如何實現CO2提取。(5)b室排出的海水不可直接排回大海，需用該裝置中產生的物質處理b室排出的海水，合格后(海水pH≈8)才能排回大海。結合化學用語說明該物質是如何產生的。三、解答題12．（2025北京北師大附中高二上期末）鋰電池有廣闊的應用前景。用“循環電沉積”法處理某種鋰電池，可使其中的Li電極表面生成只允許通過的和C保護層，工作原理如下圖1，具體操作如下。ⅰ．將表面潔凈的Li電極和電極浸在溶有的有機電解質溶液中。ⅱ．0~5min，a端連接電源正極，b端連接電源負極，電解，電極上生成和C。ⅲ．5～10min，a端連接電源負極，b端連接電源正極，電解，電極上消耗和C，Li電極上生成和C，步驟ⅱ和步驟ⅲ為1個電沉積循環。ⅳ．重復步驟ⅱ和步驟ⅲ的操作，繼續完成9個電沉積循環。(1)步驟ⅱ內電路中的由向遷移(填“Li電極”或“電極”)。(2)已知下列反應的熱化學方程式。

步驟ⅱ電解總反應的熱化學方程式為。(3)步驟ⅲ中，Li電極的電極反應式為。(4)受上述“循環電沉積”法的啟示，科學家研發了適用于火星大氣(主要成分是)的“”可充電電池，裝置工作原理如下圖2。“”電池充電時，Li電極表面生成Li而不會形成和C沉積，原因是。13．（2025北京四中高二上期末）利用黃銅礦(主要成分為，含有等雜質)生產純銅，流程示意圖如下。(1)礦石在焙燒前需粉碎，其作用是。(2)的作用是利用其分解產生的使礦石中的銅元素轉化為。發生熱分解的化學方程式是。(3)礦石和過量按一定比例混合，取相同質量，在不同溫度下焙燒相同時間，測得：“吸收”過程氨吸收率和“浸銅”過程銅浸出率變化如圖；和時，固體B中所含銅、鐵的主要物質如表。溫度/℃B中所含銅、鐵的主要物質400500①溫度低于，隨焙燒溫度升高，銅浸出率顯著增大的原因是。②溫度高于，根據焙燒時可能發生的反應，解釋銅浸出率隨焙燒溫度升高而降低的原因是。(4)用離子方程式表示置換過程中加入的目的。(5)粗銅經酸浸處理，再進行電解精煉；電解時用酸化的溶液做電解液，并維持一定的和。粗銅若未經酸浸處理，消耗相同電量時，會降低得到純銅的量，原因是。14．（2025北京二十中高二上期末）的資源化利用是實現我國“雙碳”目標的有效途徑之一。(1)杭州第19屆亞洲運動會開幕式主火炬創新使用“零碳”甲醇燃料，綜合利用焦爐氣中的與工業尾氣中合成綠色甲醇，實現了循環內零碳排放。①制備甲醇的主反應：

，該過程中還存在一個生成的副反應，結合反應：

，寫出該副反應的熱化學方程式：。②將和按物質的量比混合，以固定流速通過盛放催化劑的反應器，在相同時間內，不同溫度下的實驗數據如圖所示。已知：產率i．催化劑活性最好的溫度為。(填字母序號)a．

b．

c．

d．ii．溫度升高時的平衡轉化率降低，解釋原因：。iii．溫度由升到，的實驗產率降低，解釋原因：。(2)近年研究發現，電催化和含氮物質(等)在常溫常壓下合成尿素，有助于實現碳中和及解決含食廢水污染問題。向一定濃度的溶液通至飽和，在電極上反應生成，電解原理如圖所示。①電極b是電解池的極(填“陰”或“陽”)。②寫出電解過程中生成尿素[]的電極反應式：。

參考答案1．C【詳解】A．催化劑可通過降低反應活化能，加快反應速率，A正確；B．根據圖示可知，電催化過程中得電子與氫離子結合成氨，電極反應：，B正確；C．③未斷開N原子間的鍵，而是N原子間σ鍵，C錯誤；D．圖可知，氫離子得電子生成了氫原子，兩個氫原子之間可以得到氫氣，因此該電極上可能發生生成氫氣的反應，D正確；答案選C。2．C【分析】裝置圖中右側為飽和食鹽水，右側電極上生成氣體，則右側為電解池的陽極，氯離子放電生成氯氣，電極反應：；左側電極為陰極，發生還原反應，在堿性條件下轉化為，電極反應：，中間為陽離子交換膜，由陽極移向陰極。【詳解】A．右側為電解池的陽極，氯離子放電生成氯氣，陽極反應：，A正確；B．左側電極為陰極，發生還原反應，在堿性條件下轉化為，電極反應：，陰極區溶液中濃度逐漸升高，B正確；C．理論上每消耗，轉移電子，生成氯氣，同時有由陽極移向陰極，陽極室溶液減少質量為：，C錯誤；D．理論上每消耗，轉移電子，生成氯氣，根據電荷守恒，則有由陽極移向陰極，D正確；故選C。3．A【詳解】A．硫化鈉溶液呈堿性是因為硫離子水解：，A錯誤；B．泡沫滅火器原理是硫酸鋁和碳酸氫鈉水解相互促進，反應完全：，B正確；C．硫酸銅溶液顯酸性是由于銅離子水解：，C正確；D．用惰性電極電解飽和食鹽水，陽極發生氧化反應生成氯氣，電極方程式：，D正確；故選A。4．A【詳解】A．反應在敞口容器中，反應放出的熱量會迅速擴散到空氣中，不能準確測量中和熱，A符合題意；B．通過測定收集一定體積的H2所需的時間或一定時間收集H2的體積大小來測定鋅與稀硫酸反應速率，B不符合題意；C．將平衡球放在兩個不同溫度的水中，根據溫度變化與氣體顏色的深淺判斷溫度對化學平衡移動的影響，C不符合題意；D．電解飽和食鹽水陽極反應：，具有氧化性，可將碘離子氧化為碘單質，與淀粉作用溶液變藍，D不符合題意；答案選A。5．D【分析】圖a表示NaCl晶體，由于NaCl晶體中含有和，而的電子層數比多一層，所以半徑大于半徑；圖b表示熔融的NaCl，通直流電后，向陽極移動，則X極為陽極，Y為陰極；圖c表示電解NaCl的水溶液。【詳解】A．氯化鈉固體不存在自由移動的離子，所以該條件下不導電，故A正確；B．由分析知，X電極為陽極，電極上發生氧化反應，故B正確；C．隨著反應發生，水在Y電極上放電生成H2，水的電離程度增大，故C正確；D．圖b和圖c裝置都能導電，圖b中Y的電極產物為Na，圖c中Y的電極產物為H2，故D錯誤；故選D。6．D【分析】石墨a與外界負極相連，為陰極，左側雙極膜H+向左移動并在石墨電極a上生成H2，OH-向右移動，進入甲室，乙室中的Na+通過M膜進入甲室，生成NaOH，M膜為陽離子交換膜，石墨b為陽極，右側雙極膜中的H+向左移動，OH-移向右側并在石墨電極b上生成O2，乙室中通過N膜進入丙室，生成HNO3，N極膜為陰離子交換膜。【詳解】A．根據分析，石墨電極a為陰極，發生還原反應，電極反應為2H++2e-=H2↑，A錯誤；B．根據分析可知，M膜為陽離子交換膜，N極膜為陰離子交換膜，B錯誤；C．乙室高濃度的硝酸鈉，Na+移向甲室，生成NaOH，移向丙室，生成HNO3，同時乙室生成低濃度的NaNO3，C錯誤；D．陽極生成1molO2，電子轉移4mol，可得到4molHNO3，D正確；答案選D。7．C【詳解】A．隨著反應的進行，一段時間后溶液中的減小，同時陰極發生電極反應：，生成的Cu覆蓋在陰極鐵制鍍件表面，阻礙了與鐵的接觸，故氣體減少，A正確；B．因為溶液中有和，鐵制鍍件與其接觸，鐵可能與和發生氧化還原反應生成，B正確；C．當陰極有Cu析出時，陰極電極反應：，陽極電極反應：，又因為②中電解液中無Fe元素，根據得失電子守恒，溶液不變，C錯誤；D．②中與反應生成，使得比①溶液中小，Cu緩慢析出，鍍層更致密，D正確；答案選C。8．C【詳解】A．熔融的NaCl中只含有Na+和Cl-，可利用電解熔融的NaCl制Cl2，對應的化學方程式正確，A不符合題意；B．Al2(SO4)3溶液中的Al3+可發生水解生成Al(OH)3膠體，膠體表面積大，有較強的吸附能力，能除去渾濁淡水中的懸浮顆粒物，對應的離子方程式正確，B不符合題意；C．H2CO3屬于二元弱酸，分兩步電離，電離方程式應為，C符合題意；D．CaCO3在水中的溶解度比CaSO4更小，可利用沉淀的轉化原理將不易溶于酸的CaSO4轉化成易溶于酸CaCO3，從而最終達到除水垢的目的，對應的離子方程式正確，D不符合題意；故選C。9．A【詳解】A．鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，鈍化膜可阻止內部金屬與濃硝酸進一步反應，從而保護內部金屬不被腐蝕，A正確；B．鋼管與電源正極連接，鋼管作陽極，鐵失電子生成Fe2+，從而加快腐蝕，B錯誤；C．鋼管與銅管露天堆放在一起時，二者與表面的水膜構成原電池，鋼管作負極，從而加速腐蝕，C錯誤；D．鋼鐵發生吸氧腐蝕時，Fe作負極，Fe失電子生成Fe2+，則負極反應是，D錯誤；故選A。10．(1)負極C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+(2)生成的H+通過質子交換膜向右側移動，因此負極區溶液的幾乎不變(3)陰極48g(4)cd【詳解】（1）a電極將污水中的有機物(如)轉化為等無機物，碳元素化合價上升，故a為負極，發生失去電子的氧化反應，電極反應為：C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+；（2）負極電極反應式為C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+，當轉移24mol電子時，生成的24molH+通過質子交換膜向右側移動，故負極區溶液的幾乎不變；（3）將廢水中的轉化為銅單質，銅元素化合價下降，得到電子，故含銅廢水應通入陰極，發生反應，若有1.5mol電子發生了轉移，則理論上生成銅的質量為；（4）a．微生物原電池不需要外加電源，a錯誤；b．微生物原電池是化學能轉化為電能，微生物電解池是電能轉化為化學能，能量轉化形式不相同，b錯誤；c．均有元素化合價發生變化，都發生氧化還原反應，c正確；d．由題干信息可知，微生物原電池和微生物電解池都能將污水中的有機物轉化為等無機物，d正確；故選cd。11．(1)負極(2)O2+4e-+2H2O=4OH-(3)降低(4)a室發生電極反應為2H2O-4e?=O2+4H+，H+通過陽離子交換膜移動到b室，HCO+H+=CO2↑+H2O，實現CO2的提取(5)c室發生電極反應2H2O+2e-=2OH-+H2↑，b室中的Na+通過陽離子交換膜進入c室，產生NaOH溶液【分析】I．堿性甲醇空氣燃料電池中，通入甲醇的電極為負極，發生氧化反應生成：CH3OH-6e-+8OH-=+7H2O，正極上發生還原反應，O2得電子與水反應得到OH-：O2+4e-+2H2O=4OH-；II．電解海水a室為陽極室發生氧化反應：2H2O-4e?=O2+4H+，H+通過陽離子交換膜移動到b室，HCO+H+=CO2↑+H2O，實現CO2的提取。【詳解】（1）經過分析，鉑電極a發生氧化反應，鉑電極a為負極；（2）鉑電極b為正極，發生的電極反應式是：O2+4e-+2H2O=4OH-；（3）根據負極的反應式為：CH3OH-6e-+8OH-=+7H2O，消耗OH-離子，負極區的pH降低；（4）電解海水a室為陽極室發生氧化反應：2H2O-4e?=O2+4H+，H+通過陽離子交換膜移動到b室，HCO+H+=CO2↑+H2O，實現CO2的提取；（5）由于c室發生電極反應2H2O+2e-=2OH-+H2↑，b室中的Na+通過陽離子交換膜進入c室，產生NaOH溶液，b室產生的是pH=6的酸性廢水，需要用c室產生的NaOH中和后才能排回大海。12．(1)Li電極電極(2)

(3)(4)電解質中未溶解CO2，內電路的隔膜只允許通過不允許通過，陽極生成的無法遷移到陰極放電，轉化為C和。【詳解】（1）步驟ⅱ中，a端連接電源正極，作陽極，b端連接電源負極，作陰極，電解池中陽離子向陰極移動，則由Li電極移向電極；（2）步驟ⅱ電解總反應的化學方程式為，反應I．；反應II．，根據蓋斯定律：反應I×2-反應II得步驟ⅱ電解總反應的，所以步驟ⅱ電解總反應的熱化學方程式為；（3）步驟ⅲ中，a端連接電源負極，作陰極，b端連接電源正極，作陽極，Li電極的電極反應式為：；（4）由圖可知，電解質中未溶解CO2，“”電池充電時，內電路的隔膜只允許通過不允許通過，陽極生成的無法遷移到陰極放電，轉化為C和。13．(1)增大接觸面積，加快反應速率，使反應更充分(2)(3)溫度低于，隨焙燒溫度升高，分解產生的增多，可溶物含量增加，故銅浸出率顯著增加溫度高于，隨焙燒溫度升高發生反應：，和轉化成難溶于水的，銅浸出率降低(4)(5)粗銅若未經酸浸處理，其中雜質會參與放電，則消耗相同電量時，會降低得到純銅的量【分析】黃銅礦(主要成分為CuFeS2，含有SiO2等雜質)粉碎后加入硫酸銨通入空氣焙燒，黃銅礦在硫酸銨生成的SO3作用下，轉化成CuSO4，得到的混合氣體中主要含NH3，用硫酸吸收，得到硫酸銨，是溶液A的主要溶質，可以循環利用，固體B為SiO2、CuSO4及含鐵的化合物，加水分離，主要形成含硫酸銅的濾液和含SiO2的濾渣，分別為濾液C和濾渣D，向硫酸銅溶液中加入過量的鐵，置換得到粗銅和FeSO4，粗銅再精煉可以得到純銅。【詳解】（1）黃銅礦的礦石在焙燒前需粉碎，是為了增大反應物的接