2025高考化学高三化学大二轮专项专题小题各个击破题型20电化学与有机化学、晶体结构的融合含答案及解析 - 副本

1．(2024·辽宁卷)某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是()A．结构1钴硫化物的化学式为Co9S8B．晶胞2中S与S的最短距离为eq\f(\r(3),2)aC．晶胞2中距Li最近的S有4个D．晶胞2和晶胞3表示同一晶体答案：B解析：由均摊法得，结构1中含有Co的数目为4＋4×eq\f(1,8)＝4.5，含有S的数目为1＋12×eq\f(1,4)＝4，Co与S的原子个数比为9∶8，因此结构1的化学式为Co9S8，A正确；由图可知，晶胞2中S与S的最短距离为面对角线的eq\f(1,2)，晶胞边长为a，即S与S的最短距离为eq\f(\r(2),2)a，B错误；如图：，以图中圈出的Li为例，与其最近的S共4个，C正确；如图，当两个晶胞2放在一起时，图中灰框截取的部分就是晶胞3，晶胞2和晶胞3表示同一晶体，D正确。2．(2024·安徽卷)研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(LixLayTiO3)，其立方晶胞和导电时Li＋迁移过程如图所示。已知该氧化物中Ti为＋4价，La为＋3价。下列说法错误的是()A．导电时，Ti和La的价态不变B．若x＝eq\f(1,3)，Li＋与空位的数目相等C．与体心最邻近的O原子数为12D．导电时、空位移动方向与电流方向相反答案：B解析：根据题意，导电时Li＋发生迁移，化合价不变，则Ti和La的价态不变，A正确；根据“均摊法”，1个晶胞中含Ti：8×eq\f(1,8)＝1个，含O：12×eq\f(1,4)＝3个，含La或Li或空位共1个，若x＝eq\f(1,3)，则La和空位共eq\f(2,3)，N(La)＋N(空位)＝eq\f(2,3)，结合化合物中正负化合价代数和为0，可得(＋1)×eq\f(1,3)＋(＋3)×N(La)＋(＋4)×1＋(－2)×3＝0，解得N(La)＝eq\f(5,9)、N(空位)＝eq\f(1,9)，Li＋与空位数目不相等，B错误；由立方晶胞的结构可知，与体心最邻近的O原子数为12，即位于棱心的12个O原子，C正确；导电时Li＋向阴极移动，即与电流方向相同，则空位移动方向与电流方向相反，D正确。3．(2024·湖北卷)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－=HCOO－＋Heq\a\vs4\al\co1(·)。下列说法错误的是()A．电解一段时间后阳极区c(OH－)减小B．理论上生成1molH3N＋CH2COOH双极膜中有4molH2O解离C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－=2HCOO－＋H2↑＋2H2OD．阴极区存在反应H2C2O4＋2H＋＋2e－=CHOCOOH＋H2O答案：B解析：在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O－：HCHO＋OH－→HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－=HCOO－＋Heq\a\vs4\al\co1(·)，Heq\a\vs4\al\co1(·)结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4＋2e－＋2H＋=OHC—COOH＋H2O，OHC—COOH与HO—N＋H3反应生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH＋HO—N＋H3→HOOC—CH=N—OH＋H2O＋H＋，HOOC—CH=N—OH发生得电子的还原反应转化成H3N＋CH2COOH：HOOC—CH=N—OH＋4e－＋5H＋=H3N＋CH2COOH＋H2O。根据分析，阴极区的总反应为H2C2O4＋HO—N＋H3＋6e－＋6H＋=H3N＋CH2COOH＋3H2O，每转移1mole－就有1molH2O解离成1molH＋和1molOH－，故理论上生成1molH3N＋CH2COOH双极膜中有6molH2O解离，B错误。4．(2023·湖南卷)葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂，工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料，在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙，其阳极区反应过程如下：下列说法错误的是()A．溴化钠起催化和导电作用B．每生成1mol葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了2mol电子C．葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物D．葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应答案：B解析：由题图中信息可知，2molBr－在阳极上失去2mol电子后生成1molBr2，1molBr2与H2O反应生成1molHBrO，1molHBrO与1mol葡萄糖反应生成1mol葡萄糖酸，1mol葡萄糖酸与足量的碳酸钙反应可生成0.5mol葡萄糖酸钙，因此，每生成1mol葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了4mol电子，B错误。5．(2023·北京卷)回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。下列说法不正确的是()A．废气中SO2排放到大气中会形成酸雨B．装置a中溶液显碱性的原因是HCOeq\o\al(－,3)的水解程度大于HCOeq\o\al(－,3)的电离程度C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2D．装置b中的总反应为SOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))HCOOH＋SOeq\o\al(2－,4)答案：C解析：装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，CO2与NaHCO3溶液不反应，不能吸收CO2，C错误。6．(2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2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，装置如下图所示。下列说法正确的是()A．析氢反应发生在IrOx­Ti电极上B．Cl－从Cu电极迁移到IrOx­Ti电极C．阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2OD．每转移1mol电子，阳极生成11.2L气体(标准状况)答案：C解析：由题图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx­Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋；铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－=C2H5OH＋3H2O等，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，A错误；离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl－不能通过，B错误；根据阳极电极反应式知，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标准状况下体积为5.6L，D错误。7．(2023·重庆卷)电化学合成是一种绿色高效的合成方法，如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是()A．电极a为阴极B．H＋从电极b移向电极aC．电极b发生的反应为＋2H2O－6e－=＋6H＋D．生成3mol半胱氨酸的同时生成1mol烟酸答案：D解析：由题图可知电极a发生还原反应：＋2e－＋2H＋=，电极a为阴极，电极b发生氧化反应：＋2H2O－6e－=＋6H＋，电极b为阳极。由分析可知A、C正确；H＋从阳极移向阴极，B正确；根据得失电子守恒知，生成6mol半胱氨酸的同时生成1mol烟酸，D错误。8．(2023·河北卷)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是()A．充电时，b电极上发生还原反应B．充电时，外电源的正极连接b电极C．放电时，①区溶液中的SOeq\o\al(2－,4)向②区迁移D．放电时，a电极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O答案：B解析：放电时，电极材料转化为，是原电池的负极，电极反应为=＋2nK＋，阳离子通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区。充电时，b电极上得到电子，发生还原反应，A正确；充电时，外电源的正极连接a电极，B错误；放电时，①区溶液中多余的SOeq\o\al(2－,4)向②区迁移，C正确；放电时，a电极为正极，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O，D正确。9．(2022·重庆高考)硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。下列说法错误的是()A．惰性电极2为阳极B．反应前后WOeq\o\al(2－,4)/WOeq\o\al(2－,5)数量不变C．消耗1mol氧气，可得到1mol硝酮D．外电路通过1mol电子，可得到1mol水答案：C解析：阳极区反应为2Br－－2e－=Br2、Br2＋→＋2HBr；阴极区反应为O2＋2e－＋2H＋=H2O2、H2O2＋WOeq\o\al(2－,4)=H2O＋WOeq\o\al(2－,5)，WOeq\o\al(2－,5)＋→＋WOeq\o\al(2－,4)＋H2O；制备硝酮的总反应为＋O2→＋2H2O。惰性电极2上Br－转化为Br2，发生氧化反应，为阳极，A正确；由总反应可知，反应前后WOeq\o\al(2－,4)/WOeq\o\al(2－,5)数量不变，B正确；根据总反应知，消耗1mol氧气，可得到2mol硝酮，C错误；根据阴极区反应知，外电路通过1mol电子，可得到1mol水，D正确。10．(2022·山东高考改编)Cu2－xSe是一种钠离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示，晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法不正确的是()A．每个Cu2－xSe晶胞中Cu2＋个数为4xB．每个Na2Se晶胞完全转化为Cu2－xSe晶胞，转移电子数为8C．每个NaCuSe晶胞中0价Cu原子个数为1－xD．当NayCu2－xSe转化为NaCuSe时，每转移(1－y)mol电子，产生(1－x)molCu原子答案：C解析：由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，位于体内的铜离子和亚铜离子的个数之和为8，设晶胞中的铜离子和亚铜离子的个数分别为a和b，则a＋b＝8－4x，由化合价代数和为0可得2a＋b＝4×2，解得a＝4x，故A正确；Na2Se转化为Cu2－xSe的电极反应式为Na2Se－2e－＋(2－x)Cu=Cu2－xSe＋2Na＋，由晶胞结构可知，每个晶胞中含有4个Na2Se，转移电子数为8，故B正确；Cu2－xSe转化为NaCuSe的电极反应式为Cu2－xSe＋e－＋Na＋=NaCuSe＋(1－x)Cu，由晶胞结构可知，每个晶胞中含有4个NaCuSe，晶胞中0价铜原子的个数为(4－4x)，故C错误；NayCu2－xSe转化为NaCuSe的电极反应式为NayCu2－xSe＋(1－y)e－＋(1－y)Na＋=NaCuSe＋(1－x)Cu，所以每转移(1－y)mol电子，产生(1－x)molCu原子，故D正确。1．(2024·沈阳市高中三年级教学质量监测)环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下，下列说法中错误的是()A．电极1连接外接电源的正极B．电极2的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑C．溶液a可能含有两种溶质，溶液b可循环使用D．离子膜可选择性地透过H＋和K＋答案：B解析：从题图中可知，电极1上Cl－失电子生成Cl2，电极1为阳极，生成的氯气与水反应生成HClO，HClO与CH2=CH2反应生成HOCH2CH2Cl，电极2为阴极，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，钾离子可通过离子膜向下层移动，溶液a为KOH和KCl的混合溶液，KOH与HOCH2CH2Cl反应生成环氧乙烷和KCl溶液，溶液b为KCl溶液。电极2上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，B错误。2．(2024·内蒙古呼和浩特市高三质检)己二腈[NC(CH2)4CN]是制尼龙­66的原料，利用丙烯腈(CH2=CHCN，不溶于水)为原料、四甲基溴化铵[(CH3)4NBr]为盐溶液制备己二腈的电化学合成装置如图所示，其总反应为4CH2=CHCN＋2H2O=2NC(CH2)4CN＋O2↑。下列说法正确的是()A．电解过程中，H＋向电极b移动B．电极a的电极反应为2CH2=CHCN＋2H＋－2e－=NC(CH2)4CNC．当电路中转移1mole－时，阳极室溶液质量增加9gD．(CH3)4NBr在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解答案：D解析：由题图结合总反应可知，a极上丙烯腈得到电子发生还原反应生成己二腈：2CH2=CHCN＋2H＋＋2e－=NC(CH2)4CN，则a为阴极，b为阳极，b极中水失去电子发生氧化反应生成氧气：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，电解过程中阳离子向阴极移动，故H＋向电极a移动，A、B错误；当电路中转移1mole－时，阳极室生成0.25mol氧气(质量为8g)，同时有1mol氢离子(质量为1g)进入阴极区，故溶液质量减少9g，C错误。3．(2024·海淀区高三期末)LiMn2O4为尖晶石型锰系锂离子电池材料，其晶胞由8个立方单元组成，这8个立方单元可分为A、B两种类型(如图所示)。电池充电过程的总反应可表示为LiMn2O4＋C6=Li1－xMn2O4＋LixC6。已知：充、放电前后晶体中锰的化合价只有＋3、＋4，分别表示为Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)。下列说法不正确的是()A．每个晶胞含8个Li＋B．B立方单元中Mn、O原子个数比为1∶2C．放电时，正极反应为Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－=LiMn2O4D．若x＝0.6，则充电后材料中Mn(Ⅲ)与Mn(Ⅳ)的数目比为1∶4答案：B解析：由A立方单元可知，一个A中含2个Li＋，一个晶胞含4个A，所以每个晶胞含8个Li＋，A正确；由B立方单元及均摊法可知，B中Mn原子个数为1＋6×eq\f(1,4)＝eq\f(5,2)，O原子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，则Mn、O原子个数比为eq\f(5,2)∶4＝5∶8，B错误；根据充电过程总反应知，放电时，正极Li1－xMn2O4发生还原反应，电极反应为Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－=LiMn2O4，C正确；若x＝0.6，则Li1－xMn2O4为Li0.4Mn2O4，设Mn(Ⅲ)与Mn(Ⅳ)的数目分别为a、b，则a＋b＝2，0.4＋3a＋4b＝8，解得a＝0.4，b＝1.6，所以Mn(Ⅲ)与Mn(Ⅳ)的数目比为0.4∶1.6＝1∶4，D正确。4．(2024·武汉市高三年级调研考试)我国科技工作者设计了一种CO2转化的多功能光电化学平台，实现了CO生产与塑料到化学品的协同转化，其原理如图所示。下列说法错误的是()A．光催化电极的电势：a>bB．电池工作时，负极区溶液的pH减小C．正极区的电极反应为CO2＋2e－＋2HCOeq\o\al(－,3)=CO＋2COeq\o\al(