2025北京高二（上）期末化学汇编：电解池

第1页/共1页2025北京高二（上）期末化学汇编电解池一、单选题1．（2025北京北师大附中高二上期末）中国科学家使用三元Ni-Fe-V催化剂，通过电催化实现了在温和的条件下人工固氮，电极上的催化机理的示意图如下图所示。下列说法不正确的是（）A．三元Ni-Fe-V催化剂可降低固氮反应的活化能B．电催化过程的电极反应：C．①②③中均断开N原子间的键，形成键D．该电极上可能发生生成氢气的反应2．（2025北京十一学校高二上期末）一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图），可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是（）A．阳极反应：B．阴极区溶液中浓度逐渐升高C．理论上每消耗，阳极室溶液减少D．理论上每消耗，通过阳离子交换膜的离子为3．（2025北京十一学校高二上期末）下列离子方程式书写不正确的是（）A．硫化钠溶液呈碱性：B．泡沫灭火器原理：C．硫酸铜溶液显酸性：D．用惰性电极电解饱和食盐水阳极的电极方程式：4．（2025北京北师大附中高二上期末）下列实验装置(部分夹持装置已略去)不能达到对应实验目的是（）A．测定中和反应的反应热B．测定锌与稀硫酸反应速率C．探究温度对化学平衡移动的影响D．验证电解饱和食盐水的阳极产物A．A B．B C．C D．D5．（2025北京十一学校高二上期末）图a-c分别为氯化钠在不同状态下的导电实验（X、Y均表示石墨电极）微观示意图。下列说法不正确的是（）A．图a中放入氯化钠固体，该条件下不导电B．图b中X电极上发生氧化反应C．图c中随着反应发生，水的电离被促进D．图b和图c中，Y的电极产物相同6．（2025北京昌平高二上期末）工业生产中可通过双极膜电渗析技术对含NaNO3的高盐废水进行处理，制备HNO3和NaOH，工作原理如下图所示。下列说法正确的是（）A．石墨电极a的电极反应为2H2O-4e−=O2↑+4H+B．M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜C．乙室产生含低浓度NaNO3废水，丙室产生NaOHD．阳极生成1mol气体时，该装置可得到4molHNO37．（2025北京北师大附中高二上期末）利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。装置序号电解质溶液实验现象①+少量阴极表面产生无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验，电解液中有②+过量氨水阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验，电解液中无Fe元素已知：。下列分析不正确的是（）A．①中气体减少，推测是由于溶液中减小，且Cu覆盖铁电极，阻碍与铁接触B．①中检测到，推测可能发生反应：、C．随阴极析出铜，推测②中溶液减小，平衡逆向移动D．②中生成，使得比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密8．（2025北京二十中高二上期末）下列解释事实的化学方程式不正确的是（）A．电解熔融的制：B．用溶液除去浑浊淡水中的悬浮颗粒物：C．能使石蕊试液变红：D．用溶液处理水垢中的：9．（2025北京二十中高二上期末）下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是（）A．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀B．钢管与电源正极连接，钢管可被保护C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D．钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应是二、填空题10．（2025北京十一学校高二上期末）微生物代谢过程与电极反应相结合的微生物电化学，可以有效降低污水处理成本。I．微生物燃料电池是以微生物作为催化剂，将污水中的有机物（如）转化为等无机物，如图所示。(1)a电极为该电池的填（“正极”或“负极”），电极反应式为。(2)电池使用时，负极区溶液的几乎不变，请解释原因。II．微生物电解池也以微生物为催化剂，将污水中的有机物转化为等无机物，如图所示。(3)电镀、金属冶炼等行业会产生重金属废水，利用该生物电解池可以回收含铜废水中的铜，将废水中的转化为铜单质，从而进行回收再利用。则含铜废水应通入室（填“阳极”或“阴极”），若有1.5mol电子发生了转移，理论上生成铜的质量为。(4)关于微生物原电池和微生物电解池的比较，下列说法正确的是。a．都需要外加电源

b．能量转化形式相同c．都发生氧化还原反应

d．都能除去废水中的有机物11．（2025北京昌平高二上期末）电化学电池技术在能量储存及工业生产实现物质转化方面具有重要价值。I.碱性甲醇(CH3OH)-空气燃料电池，是目前一种高能量密度电池，该电池装置的工作示意图如图所示。(1)装置中铂电极a为(填“正极”或“负极”)。(2)装置中铂电极b上发生的电极反应式是。(3)装置中负极区的pH(填“升高”、“降低”或“不变”)。II.碱性甲醇(CH3OH)-空气燃料电池作为电源，利用图所示方法可以从海水中提取CO2.海水中含有HCO等离子，呈弱碱性。(4)结合化学用语说明b室如何实现CO2提取。(5)b室排出的海水不可直接排回大海，需用该装置中产生的物质处理b室排出的海水，合格后(海水pH≈8)才能排回大海。结合化学用语说明该物质是如何产生的。三、解答题12．（2025北京北师大附中高二上期末）锂电池有广阔的应用前景。用“循环电沉积”法处理某种锂电池，可使其中的Li电极表面生成只允许通过的和C保护层，工作原理如下图1，具体操作如下。ⅰ．将表面洁净的Li电极和电极浸在溶有的有机电解质溶液中。ⅱ．0~5min，a端连接电源正极，b端连接电源负极，电解，电极上生成和C。ⅲ．5～10min，a端连接电源负极，b端连接电源正极，电解，电极上消耗和C，Li电极上生成和C，步骤ⅱ和步骤ⅲ为1个电沉积循环。ⅳ．重复步骤ⅱ和步骤ⅲ的操作，继续完成9个电沉积循环。(1)步骤ⅱ内电路中的由向迁移(填“Li电极”或“电极”)。(2)已知下列反应的热化学方程式。

步骤ⅱ电解总反应的热化学方程式为。(3)步骤ⅲ中，Li电极的电极反应式为。(4)受上述“循环电沉积”法的启示，科学家研发了适用于火星大气(主要成分是)的“”可充电电池，装置工作原理如下图2。“”电池充电时，Li电极表面生成Li而不会形成和C沉积，原因是。13．（2025北京四中高二上期末）利用黄铜矿(主要成分为，含有等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。(1)矿石在焙烧前需粉碎，其作用是。(2)的作用是利用其分解产生的使矿石中的铜元素转化为。发生热分解的化学方程式是。(3)矿石和过量按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；和时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。温度/℃B中所含铜、铁的主要物质400500①温度低于，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是。②温度高于，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是。(4)用离子方程式表示置换过程中加入的目的。(5)粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的溶液做电解液，并维持一定的和。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是。14．（2025北京二十中高二上期末）的资源化利用是实现我国“双碳”目标的有效途径之一。(1)杭州第19届亚洲运动会开幕式主火炬创新使用“零碳”甲醇燃料，综合利用焦炉气中的与工业尾气中合成绿色甲醇，实现了循环内零碳排放。①制备甲醇的主反应：

，该过程中还存在一个生成的副反应，结合反应：

，写出该副反应的热化学方程式：。②将和按物质的量比混合，以固定流速通过盛放催化剂的反应器，在相同时间内，不同温度下的实验数据如图所示。已知：产率i．催化剂活性最好的温度为。(填字母序号)a．

b．

c．

d．ii．温度升高时的平衡转化率降低，解释原因：。iii．温度由升到，的实验产率降低，解释原因：。(2)近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含食废水污染问题。向一定浓度的溶液通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。①电极b是电解池的极(填“阴”或“阳”)。②写出电解过程中生成尿素[]的电极反应式：。

参考答案1．C【详解】A．催化剂可通过降低反应活化能，加快反应速率，A正确；B．根据图示可知，电催化过程中得电子与氢离子结合成氨，电极反应：，B正确；C．③未断开N原子间的键，而是N原子间σ键，C错误；D．图可知，氢离子得电子生成了氢原子，两个氢原子之间可以得到氢气，因此该电极上可能发生生成氢气的反应，D正确；答案选C。2．C【分析】装置图中右侧为饱和食盐水，右侧电极上生成气体，则右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应：；左侧电极为阴极，发生还原反应，在碱性条件下转化为，电极反应：，中间为阳离子交换膜，由阳极移向阴极。【详解】A．右侧为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，阳极反应：，A正确；B．左侧电极为阴极，发生还原反应，在碱性条件下转化为，电极反应：，阴极区溶液中浓度逐渐升高，B正确；C．理论上每消耗，转移电子，生成氯气，同时有由阳极移向阴极，阳极室溶液减少质量为：，C错误；D．理论上每消耗，转移电子，生成氯气，根据电荷守恒，则有由阳极移向阴极，D正确；故选C。3．A【详解】A．硫化钠溶液呈碱性是因为硫离子水解：，A错误；B．泡沫灭火器原理是硫酸铝和碳酸氢钠水解相互促进，反应完全：，B正确；C．硫酸铜溶液显酸性是由于铜离子水解：，C正确；D．用惰性电极电解饱和食盐水，阳极发生氧化反应生成氯气，电极方程式：，D正确；故选A。4．A【详解】A．反应在敞口容器中，反应放出的热量会迅速扩散到空气中，不能准确测量中和热，A符合题意；B．通过测定收集一定体积的H2所需的时间或一定时间收集H2的体积大小来测定锌与稀硫酸反应速率，B不符合题意；C．将平衡球放在两个不同温度的水中，根据温度变化与气体颜色的深浅判断温度对化学平衡移动的影响，C不符合题意；D．电解饱和食盐水阳极反应：，具有氧化性，可将碘离子氧化为碘单质，与淀粉作用溶液变蓝，D不符合题意；答案选A。5．D【分析】图a表示NaCl晶体，由于NaCl晶体中含有和，而的电子层数比多一层，所以半径大于半径；图b表示熔融的NaCl，通直流电后，向阳极移动，则X极为阳极，Y为阴极；图c表示电解NaCl的水溶液。【详解】A．氯化钠固体不存在自由移动的离子，所以该条件下不导电，故A正确；B．由分析知，X电极为阳极，电极上发生氧化反应，故B正确；C．随着反应发生，水在Y电极上放电生成H2，水的电离程度增大，故C正确；D．图b和图c装置都能导电，图b中Y的电极产物为Na，图c中Y的电极产物为H2，故D错误；故选D。6．D【分析】石墨a与外界负极相连，为阴极，左侧双极膜H+向左移动并在石墨电极a上生成H2，OH-向右移动，进入甲室，乙室中的Na+通过M膜进入甲室，生成NaOH，M膜为阳离子交换膜，石墨b为阳极，右侧双极膜中的H+向左移动，OH-移向右侧并在石墨电极b上生成O2，乙室中通过N膜进入丙室，生成HNO3，N极膜为阴离子交换膜。【详解】A．根据分析，石墨电极a为阴极，发生还原反应，电极反应为2H++2e-=H2↑，A错误；B．根据分析可知，M膜为阳离子交换膜，N极膜为阴离子交换膜，B错误；C．乙室高浓度的硝酸钠，Na+移向甲室，生成NaOH，移向丙室，生成HNO3，同时乙室生成低浓度的NaNO3，C错误；D．阳极生成1molO2，电子转移4mol，可得到4molHNO3，D正确；答案选D。7．C【详解】A．随着反应的进行，一段时间后溶液中的减小，同时阴极发生电极反应：，生成的Cu覆盖在阴极铁制镀件表面，阻碍了与铁的接触，故气体减少，A正确；B．因为溶液中有和，铁制镀件与其接触，铁可能与和发生氧化还原反应生成，B正确；C．当阴极有Cu析出时，阴极电极反应：，阳极电极反应：，又因为②中电解液中无Fe元素，根据得失电子守恒，溶液不变，C错误；D．②中与反应生成，使得比①溶液中小，Cu缓慢析出，镀层更致密，D正确；答案选C。8．C【详解】A．熔融的NaCl中只含有Na+和Cl-，可利用电解熔融的NaCl制Cl2，对应的化学方程式正确，A不符合题意；B．Al2(SO4)3溶液中的Al3+可发生水解生成Al(OH)3胶体，胶体表面积大，有较强的吸附能力，能除去浑浊淡水中的悬浮颗粒物，对应的离子方程式正确，B不符合题意；C．H2CO3属于二元弱酸，分两步电离，电离方程式应为，C符合题意；D．CaCO3在水中的溶解度比CaSO4更小，可利用沉淀的转化原理将不易溶于酸的CaSO4转化成易溶于酸CaCO3，从而最终达到除水垢的目的，对应的离子方程式正确，D不符合题意；故选C。9．A【详解】A．铁遇冷浓硝酸表面钝化，钝化膜可阻止内部金属与浓硝酸进一步反应，从而保护内部金属不被腐蚀，A正确；B．钢管与电源正极连接，钢管作阳极，铁失电子生成Fe2+，从而加快腐蚀，B错误；C．钢管与铜管露天堆放在一起时，二者与表面的水膜构成原电池，钢管作负极，从而加速腐蚀，C错误；D．钢铁发生吸氧腐蚀时，Fe作负极，Fe失电子生成Fe2+，则负极反应是，D错误；故选A。10．(1)负极C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+(2)生成的H+通过质子交换膜向右侧移动，因此负极区溶液的几乎不变(3)阴极48g(4)cd【详解】（1）a电极将污水中的有机物(如)转化为等无机物，碳元素化合价上升，故a为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应为：C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+；（2）负极电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+，当转移24mol电子时，生成的24molH+通过质子交换膜向右侧移动，故负极区溶液的几乎不变；（3）将废水中的转化为铜单质，铜元素化合价下降，得到电子，故含铜废水应通入阴极，发生反应，若有1.5mol电子发生了转移，则理论上生成铜的质量为；（4）a．微生物原电池不需要外加电源，a错误；b．微生物原电池是化学能转化为电能，微生物电解池是电能转化为化学能，能量转化形式不相同，b错误；c．均有元素化合价发生变化，都发生氧化还原反应，c正确；d．由题干信息可知，微生物原电池和微生物电解池都能将污水中的有机物转化为等无机物，d正确；故选cd。11．(1)负极(2)O2+4e-+2H2O=4OH-(3)降低(4)a室发生电极反应为2H2O-4e−=O2+4H+，H+通过阳离子交换膜移动到b室，HCO+H+=CO2↑+H2O，实现CO2的提取(5)c室发生电极反应2H2O+2e-=2OH-+H2↑，b室中的Na+通过阳离子交换膜进入c室，产生NaOH溶液【分析】I．碱性甲醇空气燃料电池中，通入甲醇的电极为负极，发生氧化反应生成：CH3OH-6e-+8OH-=+7H2O，正极上发生还原反应，O2得电子与水反应得到OH-：O2+4e-+2H2O=4OH-；II．电解海水a室为阳极室发生氧化反应：2H2O-4e−=O2+4H+，H+通过阳离子交换膜移动到b室，HCO+H+=CO2↑+H2O，实现CO2的提取。【详解】（1）经过分析，铂电极a发生氧化反应，铂电极a为负极；（2）铂电极b为正极，发生的电极反应式是：O2+4e-+2H2O=4OH-；（3）根据负极的反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=+7H2O，消耗OH-离子，负极区的pH降低；（4）电解海水a室为阳极室发生氧化反应：2H2O-4e−=O2+4H+，H+通过阳离子交换膜移动到b室，HCO+H+=CO2↑+H2O，实现CO2的提取；（5）由于c室发生电极反应2H2O+2e-=2OH-+H2↑，b室中的Na+通过阳离子交换膜进入c室，产生NaOH溶液，b室产生的是pH=6的酸性废水，需要用c室产生的NaOH中和后才能排回大海。12．(1)Li电极电极(2)

(3)(4)电解质中未溶解CO2，内电路的隔膜只允许通过不允许通过，阳极生成的无法迁移到阴极放电，转化为C和。【详解】（1）步骤ⅱ中，a端连接电源正极，作阳极，b端连接电源负极，作阴极，电解池中阳离子向阴极移动，则由Li电极移向电极；（2）步骤ⅱ电解总反应的化学方程式为，反应I．；反应II．，根据盖斯定律：反应I×2-反应II得步骤ⅱ电解总反应的，所以步骤ⅱ电解总反应的热化学方程式为；（3）步骤ⅲ中，a端连接电源负极，作阴极，b端连接电源正极，作阳极，Li电极的电极反应式为：；（4）由图可知，电解质中未溶解CO2，“”电池充电时，内电路的隔膜只允许通过不允许通过，阳极生成的无法迁移到阴极放电，转化为C和。13．(1)增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分(2)(3)温度低于，随焙烧温度升高，分解产生的增多，可溶物含量增加，故铜浸出率显著增加温度高于，随焙烧温度升高发生反应：，和转化成难溶于水的，铜浸出率降低(4)(5)粗铜若未经酸浸处理，其中杂质会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量【分析】黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)粉碎后加入硫酸铵通入空气焙烧，黄铜矿在硫酸铵生成的SO3作用下，转化成CuSO4，得到的混合气体中主要含NH3，用硫酸吸收，得到硫酸铵，是溶液A的主要溶质，可以循环利用，固体B为SiO2、CuSO4及含铁的化合物，加水分离，主要形成含硫酸铜的滤液和含SiO2的滤渣，分别为滤液C和滤渣D，向硫酸铜溶液中加入过量的铁，置换得到粗铜和FeSO4，粗铜再精炼可以得到纯铜。【详解】（1）黄铜矿的矿石在焙烧前需粉碎，是为了增大反应物的接