广东省2023年高考化学模拟题汇编-27电解池

这是一份广东省2023年高考化学模拟题汇编-27电解池，共34页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，原理综合题等内容，欢迎下载使用。
广东省2023年高考化学模拟题汇编-27电解池

一、单选题
1．（2023·广东·统考一模）我国科学家设计了一种新型的溴基液流可充电电池用于大规模储能，其放电时的工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是

A．放电时，M为正极
B．放电时，N极发生的电极反应为Br-+2Cl--2e-=
C．充电时，每生成1molTiO2+，有2molH+穿过质子交换膜进入N极室
D．充电时，总反应为2Ti3+++2H2O=2TiO2++Br-+2Cl-+4H+
2．（2023·广东湛江·统考一模）双极膜在电化学中应用广泛，它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的解离成和，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。三碘甲烷()又名碘仿，在医药和生物化学中用作防腐剂和消毒剂。电解法制取碘仿的工作原理如图所示，反应原理为，下列说法不正确的是

A．电极N连接直流电源的负极
B．电解一段时间后，硫酸溶液浓度降低
C．电极M上的主要反应为
D．每制备1mol三碘甲烷，理论上双极膜内解离
3．（2023·广东广州·统考一模）以熔融盐(、)为电解液，以石墨为阳极，电解和获取电池材料，下列说法正确的是
A．阳极上被还原 B．阴极发生的反应为
C．电解时，阳离子向阳极移动 D．理论上每生成电路中转移电子
4．（2023·广东梅州·统考模拟预测）化学用语是学习化学的重要工具。下列化学用语对事实的表述正确的是
A．基态氢原子的电子云轮廓图为：
B．用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：
C．NaHS发生水解反应的离子方程式为：
D．阴离子的结构式为，中心离子的配位数为4
5．（2023·广东广州·广东实验中学校考模拟预测）我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，电池工作原理如图所示，电极材料为金属锌和选择性催化材料，图中的双极膜层间的H2O解离成H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是

A．电解质溶液2一定是碱性溶液
B．充电时，每生成标况下11.2 L O2在阳极可生成65 g Zn
C．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2NA
D．放电时，电池总反应为2Zn+ O2+ 4OH-+ 2H2O= 2
6．（2023·广东·校联考一模）次磷酸钴广泛应用丁化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电渗析槽电解法制备次磷酸钴的装置如图所示。下列说法正确的是

A．Co电极连接电源负极
B．C采用阴离子交换膜
C．石墨电极的电极反应式为
D．工作时，原料室中的浓度不变
7．（2023·广东深圳·统考一模）法国科学家莫瓦桑在无水HF中电解制得单质氟()，获得1906年诺贝尔化学奖。下列关于该过程的描述不正确的是
A．阳极上发生氧化反应
B．阴极反应为
C．需将电解产生的两种气体严格分开
D．理论上，每转移，可得到(标准状况下)
8．（2023·广东深圳·统考一模）一种可充电锌－空气电池放电时的工作原理如下图所示。已知：I室溶液中，锌主要以的形式存在，并存在。下列说法正确的是

A．放电时，I室溶液pH增大
B．放电时，该装置II室可实现海水淡化
C．充电时，Zn电极反应为
D．充电时，每生成，III室溶液质量理论上减少32g
9．（2023·广东茂名·统考一模）一款低成本高能效的新型无隔膜铈铅单液流电池装置如图所示，该电池用石墨毡做电极，可溶性铈盐和铅盐的混合酸性溶液作电解液。已知电池反应为：。下列相关说法正确的是

A．放电时，在b电极发生还原反应
B．该电池可用稀硫酸酸化电解质溶液
C．充电过程中，a电极发生的反应为
D．放电过程中，电解质溶液中的向a电极移动
10．（2023·广东清远·清新一中校考模拟预测）如图所示是蒽()氧化为蒽醌()的间接合成示意图。下列说法错误的是

A．电解槽中，阳极附近溶液的浓度升高
B．1 mol蒽被完全氧化成蒽醌转移电子数目为
C．活性炭的作用是吸收有机物
D．化学再生过程，对环境是友好的
11．（2023·广东江门·校联考模拟预测）镍离子(Ni2+)和钴离子(Co2+)性质相似，工业上可通过电化学装置将废水中的Co2+和Ni2+分离，装置如图。已知Co2+和乙酰丙酮不反应，下列说法错误的是

A．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
B．通电过程中Ⅳ室内硫酸浓度逐渐增大
C．Ⅲ室中Ni2+参与的反应为Ni2++2CH3COCH2COCH3+2OH-=Ni(CH3COCHCOCH3)2+2H2O
D．通电过程中N极每产生11.2L(标准状况下)气体，双极膜内减少18g H2O
12．（2023·广东·华南师大附中校联考模拟预测）宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一。下列实验对应的反应方程式书写正确的是
A．电解氯化镁溶液：
B．向硫酸铜溶液中加入过量浓氨水：
C．氯气通入水中：
D．溶液中加入少量溶液：
13．（2023·广东·华南师大附中校联考模拟预测）如图所示是以光电极作辅助电极，以溶液和溶液为初始电解液组成二次电池，充电时光电极受光激发产生电子和空穴，空穴作用下转化为。下列说法正确的是

A．放电时M极的电极反应式：
B．充电时流向M电极室
C．放电时光电极产生的电子转移给
D．充电过程中光能最终转化为电能
14．（2023·广东广州·广东实验中学校考模拟预测）如下所示电解装置中，通电后逐渐溶解，装置温度升高，下列判断错误的是

A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，石墨电极Ⅱ附近可能收集到一种能使澄清石灰水变浑浊的气体
C．随着电解的进行，溶液浓度变大
D．当完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
15．（2023·广东·深圳市光明区高级中学校联考模拟预测）对氨基苯酚(，俗称PAP)是一种重要的精细化工中间体，工业上常采用电解硝基苯的方法制取，其装置原理如图所示。下列说法错误的是

A．电源a为负极
B．电极c上发生的电极反应式为+4H++4e-=+H2O
C．离子交换膜最好用质子交换膜
D．当生成1mol时，右侧生成的CO2在标准状况下体积为44.8L
16．（2023·广东·深圳市光明区高级中学校联考模拟预测）下列实验操作及现象、所得实验结论正确的是。
选项
实验操作及现象
实验结论
A
向KI溶液、的混合物中滴加硝酸酸化的，边滴加边振荡，层显紫色
氧化性：
B
用pH计分别测定的、溶液的pH，得
非金属性：N>C
C
用铂丝蘸取某未知溶液放到无色火焰上灼烧，并透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色
该无色溶液中一定有钾盐
D
用惰性电极电解某未知溶液，用湿润的KI淀粉试纸检验阳极气体，试纸变蓝色
阳极产生的是

A．A B．B C．C D．D

二、填空题
17．（2023·广东·华南师大附中校联考模拟预测）氮氧化物是主要大气污染物，可采用多种方法消除，其中氢气选择性催化还原()是一种理想的方法。其相关反应如下：
主反应：  
副反应：  
(1)已知：  ，  ，则_______(用含有和的代数式表示)
(2)恒温条件下，将、充入某恒容密闭容器中，在催化剂作用下进行反应。
①下列有关说法错误的是_______。(填字母序号)
a.当容器内的压强不再变化时说明主、副反应均达到平衡
b.平衡后，若向容器内再充入少量，主、副反应平衡常数均增大
c.平衡后，、和三者的物质的量之比保持不变
d.平衡后，
②在不同温度下，反应相同时间时测得混合气体中N2、的体积分数随温度的变化关系如图所示，温度高于205℃时，的体积分数随温度的升高而减小的原因可能_______。(答一点)

(3)某温度下，将、按物质的量比1：3充入某恒容密闭容器中，若平衡后与物质的量之比为3：1，的转化率为80%，则的有效去除率(转化为的的量与起始量的比值)为_______%，的物质的量分数为_______%。(结果保留两位有效数字)
(4)在催化剂表面的反应机理如下图：

研究表明，在催化剂中，表面上形成的以的形式被储存。随后在载体上，与和产生，该反应的离子方程式为_______。(已知发生反应的、物质的量之比为1：1)
(5)除了，还有其他有效的方法消除氮氧化物，例如可用电解法将转变为，其工作原理如图。M极为电解池的_______极，N极的电极反应式为_______。


三、实验题
18．（2023·广东茂名·统考一模）某兴趣小组在电解食盐水实验中发现两极产生气体体积不相等，该组同学猜测阳极除外可能有产生。小组同学利用如图装置进行实验探究。

已知：在酸性条件下能被氧化为。
(1)配制溶液，实验所用到的玻璃仪器有量筒、玻璃棒、烧杯、胶头滴管、_______。
(2)利用上述装置检验阳极是否产生，其连接顺序为_______：A→_______→_______→_______。实验前从a处通入氮气的目的为_______。
(3)小组同学根据实验现象判断有产生，用电极反应式表示产生的原因_______。
(4)该小组在恒定电压下进行电解实验，探究不同、不同浓度的溶液对产生的影响，用传感器测得在时间内阳极区溶解氧的浓度变化，装置如图所示，数据记录如下表。

编号




溶解氧的浓度
1
50.0
0
0
0
8.3~7.3
2
5.0
0
45.0
0
8.3~10.5
3
5.0
5.0
x
0
8.3~15.0
4
0
0
50.0
0
8.3
5
0
0
0
50.0
8.3~15.5

①实验2、3是判断相同浓度在不同下是否有氧气产生，其中_______。
②实验2和5条件下，测得溶解氧的曲线如图中Ⅰ、Ⅱ所示，分析实验2溶解氧先降低后升高的原因是_______。

③实验3中时间段内溶液溶解氧逐渐增大，电解后取阳极区溶液于试管a，加入淀粉溶液，没有明显现象；然后滴加稀硫酸，溶液变蓝。电解后另取阳极区溶液于试管b，加入淀粉溶液，溶液变蓝。由上述实验现象可获得的实验结论是_______。
④工业上在一定条件下电解食盐水制备较纯净的，除了控制一定的电压，采用活性电极外，可采取的措施有_______(写一种)。

四、原理综合题
19．（2023·广东·统考一模）甲烷的直接转化具有较高的经济价值，因此备受科学家关注。请回答下列问题：
(1)用丝光沸石作催化剂可实现甲烷直接转化制备甲醇，合成方法有以下两种：
方法I：CH4(g)+O2(g)CH3OH(g) △H1=-126.4kJ•mol-1
方法II：CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g) △H2
已知H2的燃烧热为285.8kJ/mol，H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ•mol-1，则△H2=_____。
(2)某工厂采用方法Ⅰ生产甲醇。在200℃下，向容积为5L的恒容密闭反应器中加入催化剂，并充入6.0kPaCH4、4.8kPaO2和一定量He使反应充分进行，体系的总压强随时间的变化如图所示。

①下列措施可以提高CH4的平衡转化率的是_____(填标号)。
A．升高温度
B．反应达到平衡后，再充入一定量He
C．投料比不变，增大反应物浓度
②达到平衡时体系中CH3OH的体积分数为_____(精确到0.1%)。
③该反应温度下，方法I的标准压力平衡常数=_____(列出计算式)。[已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)， =，其中pθ=100kPa，pC、pH、pD、pE为各组分的平衡分压。]
④若将容器改为绝热容器，初始温度为200℃，其他条件不变，达到新平衡时，甲醇产率降低，原因是_____。
(3)为提高生产效率，利用方法Ⅱ进行连续生产时采用如图所示的步骤控制体系温度和通入气体(各阶段气体流速相同)。

已知大多数气体分子在催化剂表面的吸附过程是放热的，He不会在催化剂表面吸附，吸附和解吸附不会导致体系温度的变化。通入CH4发生反应前，要往反应器中通入O2从而活化催化剂，活化催化剂后持续通入He一段时间的目的是_____；请从反应速率的角度说明，通入CH4后反应温度维持在200℃的原因：_____。
(4)用ZrO2/NiCo2O4作电解催化剂也可以实现甲烷的直接转化，装置如图所示。

写出ZrO2/NiCo2O4电极的反应式：_____。
20．（2023·广东汕头·统考一模）的综合利用是解决温室问题的有效途径。回答下列问题：
(1)用制备甲醇可实现碳循环，一-种制备方法为
  
已知：①  
②  
该制备反应的_______。升高温度，该制备甲醇反应的的平衡转化率_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)已知反应的，，其中、分别为正、逆反应速率常数，p为气体分压(分压=总压×物质的量分数)。在下，按初始投料比、、，得到不同压强条件下的平衡转化率关系图：

①a、b、c各曲线所表示的投料比由大到小的顺序为_______(用字母表示)。
②N点在b曲线上，时的压强平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
③条件下，某容器测得某时刻，，，此时_______(保留两位小数)。
(3)用电解法将转化为燃料是实现碳循环的一种途径，原理如图所示。铜电极上产生的电极反应式为_______，若阴极只产生、、，且生成速率相同，则相同条件下电极产生的与电极上产生的的物质的量之比为_______。

21．（2023·广东梅州·统考模拟预测）综合利用化石燃料，提高利用率，有助于实现“碳达峰、碳中和”。回答下列问题：
Ⅰ.利用-干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用，还可以缓解温室效应对环境的影响。该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
上述反应中C(ads)为吸附活性炭，反应历程的能量变化如图所示：

(1)-干重整反应的热化学方程式为___________(选用、、、、的关系式表示反应热)，反应Ⅱ是___________(填“慢反应”或“快反应”)。
(2)在恒压条件下，等物质的量的(g)和(g)发生干重整反应时，各物质的平衡转化率随温度变化如图所示。已知在干重整中还发生了副反应：    ，则表示平衡转化率的是曲线___________(填“A”或“B”)，判断的依据是___________。

Ⅱ.在一密闭容器中，通入1mol 和3mol (g)发生甲烷的水蒸气重整反应。甲烷的水蒸气重整涉及以下反应：
③
④
(3)如图所示，压强为kPa，温度低于700℃时，加入CaO可明显提高平衡体系混合气中的物质的量，原因是___________。

(4)500℃时，反应相同时间后测得的转化率随压强的变化如图所示。则图中E点和G点的浓度大小关系为c(G)___________c(E)(填“>”“b>c     0.5     0.64
(3)          4：1

【详解】（1）设③根据盖斯定律可知，③=②-①，则；该反应为放热反应，则升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳的转化率减小；
（2）①两种物质反应，增大二氧化碳的浓度则氢气的平衡转化率会增大，故a、b、c各曲线所表示的投料比由大到小的顺序为a>b>c；
②根据题给数据可得三段式如下，

平衡时气体总物质的量=1.6mol，
则此时平衡常数；
③根据，
则；
（3）由图可知，二氧化碳在铜电极上得到电子生成乙烯，电极反应式为：；根据电子转移情况：、、，由于阴极生成CO、HCOOH、，且各产物生成速率相同，则每产生1 mol 电路中通过电子总物质的量为16 mol，故Pt电极与Cu电极上产生与的体积比为16/4=4：1。
21．(1)     +=2CO+ 2H2 =E3-E1     快反应
(2)     B     CO2的转化率大于
(3)加入CaO和反应使浓度降低，反应④平衡正向移动，平衡体系混合气中H2的物质的量增大
(4)     >     0.75
(5)CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2

【详解】（1）-干重整反应生成CO和H2，由图可知反应物的能量高于生成物，该反应为吸热反应，=生成物能量-反应物能量=E3-E1，热化学方程式为：+=2CO+ 2H2 =E3-E1；由图可知，反应Ⅱ的活化能小于反应Ⅰ，反应Ⅱ是快反应。
（2）等物质的量的CH4(g)和CO2(g)发生干重整反应+=2CO+ 2H2，同时还发生了副反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)，则CO2的转化率大于，则表示CH4平衡转化率的是曲线B。
（3）压强为P0kPa，温度低于700℃时，加入CaO和反应使浓度降低，反应④平衡正向移动，平衡体系混合气中H2的物质的量增大。
（4）温度、投料量相同，由图乙可看出E、G两点CH4转化率相同，可知E、G两点CH4物质的量相等，但G点压强大，所以G点对应的体积小，CH4的浓度大，即c(G) >c( E)；500℃ 时由图甲可知平衡时n( H2) =2.1 mol，由图乙可知，相同反应时间，G点CH4转化率小于F点，但G点压强大于F点，则G点已达到平衡，CH4平衡转化率为0.6，列三段式：


平衡时气体总物质的量为：0.4mol+0.3mol+2.1mol+0.3mol+2.1mol=5.2mol，此温度下反应③的压力平衡常数 。
（5）由外接直流电源可以判断是电解池，根据元素化合价变化，Ni- YSZ电极上发生CH4→H2+ CO2的转变，则该电极为阳极，发生氧化反应,结合图示，电极反应式为CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2。
22．(1)     >     主反应的随温度升高而变大，说明升高温度平衡正向移动，则反应为吸热反应
(2)     b     5%
(3)AC
(4)节约能源、产品容易分离、副产物少
(5)     正          2:9

【详解】（1）主反应的随温度升高而变大，说明升高温度平衡正向移动，则反应为吸热反应，焓变大于零；
（2）升高温度，反应正向移动，的含量减小、的含量增加，故图中表示的体积分数的曲线为b；时，体积分数均为30%，若投料1mol；


则1-a-b=a，b=1-2a，反应后总的物质的量为1+a+b=2-a，则，、，总量为，故的体积分数为；
（3）A．的物质的量分数不再改变，说明平衡不再移动，反应体系已达平衡，A正确；
B．催化剂不能改变反应的平衡转化率，B错误；
C．反应达到平衡后，增加压强，不变，C正确；
D．升高温度，所有反应的速率都加快，D错误；
故选AC；
（4）该途径为放热反应，且生成水容易分离，故生产丙烯的好处是节约能源、产品容易分离；
（5）①Y极中水发生氧化反应生成氧气，为阳极，与电源正极相连；
②X极为阴极，二氧化碳得到电子发生还原反应生成丙烯，电极反应式为；
③理论上，根据电子守恒可知，，2:9。
23．(1)     ＜     -165
(2)     350℃下CH4的体积分数很大，而CO的体积分数几乎为0，即此温度下CH4的选择性较大，制得的CH4纯度较高     93.75%     0.22
(3)CO2+8H++8e-=CH4+2H2O

【详解】（1）由题干信息可知，反应I即，正反应是一个气体体积减小的方向，则该反应的＜0，反应I和II的吉布斯自由能与热力学温度(T)之间的关系图所示信息可知，曲线2代表反应I的变化关系，故-165，故答案为：＜；-165；
（2）①由题干图像可知，350℃下CH4的体积分数很大，而CO的体积分数几乎为0，即此温度下CH4的选择性较大，制得的CH4纯度较高，故在工业上，常选用350℃作为合成温度，故答案为：350℃下CH4的体积分数很大，而CO的体积分数几乎为0，即此温度下CH4的选择性较大，制得的CH4纯度较高；
②由题干图像可知，450℃时，CH4的体积分数为37.5%，CO的体积分数为2.5%，根据碳原子守恒可知，CO2对甲烷的选择性=×100%=93.75%，假设CO2总共转化量为xmol，则0.9375x转化为CH4,0.0625x转化为CO，根据三段式分析可得：，，该温度下达到平衡时，CH4的物质的量为：0.9375xmol，H2O的物质的量为：1.875x+0.0625x=1.9375xmol，H2的物质的量为：3-3.75x-0.0625x=(3-3.8125x)mol，CO的物质的量为0.0625xmol，CO2的物质的量为1-0.9375x-0.0625x=(1-x)mol，根据CO2的体积分数和H2的体积分数相等有：3-3.8125x=0.9375x，解得x=0.63mol，平衡时体系气体总的物质的量为：0.9375xmol +1.9375xmol +(3-3.8125x)mol +0.0625xmol +(1-x)=4-1.875x=4-1.875×0.63=2.81875mol，H2的分压为：=0.212p总，CO2的平衡分压为：=0.131p总，CO的平衡分压为：=0.014p总，H2O的平衡分压为：=0.433p总，反应II的Kp===0.22，故答案为：93.75%；0.22；
（3）光催化剂在光能作用下，电子发生跃迁，形成类似于电解池的阴阳极，将CO2转变为CH4，该过程发生还原反应，故酸性环境下该过程的电极反应式为：CO2+8H++8e-=CH4+2H2O，故答案为：CO2+8H++8e-=CH4+2H2O。