第四章高考强化

电解过程中，阳离子向阴极移动，所以 $ {\rm {\mathrm{K}}^{+}} $ 向左室迁移， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；电解过程中， $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{2}} $ 先生成再消耗，是中间产物，其浓度是增大还是减小，取决于其生成速率与消耗速率的相对大小，故无法判断其浓度变化， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误； $ \mathrm{b} $ 处生成氯气，与水反应生成 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 和 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}} $ ，蓝色石蕊试纸遇 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 变红，后被 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}} $ 漂白而褪色， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；由两极电极反应式可得电解总反应为 $ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}+8{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}+6{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\begin{matrix}{{\underline{ \underline { \rm{~~ 电解 ~~} } }} \atop{}}\\ \end{matrix}{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}↑+9{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}+4{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}↑.\end{array} \hspace{-0.5em} } $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

$ {\rm \mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{A}\mathrm{g}} $ 电极为原电池负极，题给电极反应式电荷不守恒， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；电池总反应为 $ {\rm 8\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}+7{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}+{\mathrm{N}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}\xlongequal{}8{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}+4{\mathrm{H}}_{2}↑+{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}↑+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}.} $ ，总反应会消耗 $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ，则溶液 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 会发生改变，且左室需要补加 $ {\rm \mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误； $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 不能通过质子交换膜， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

由电极反应式可知，产生标准状况下 $ {\rm 5.6\mathrm{L}(} $ 即 $ {\rm 0.25\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}){\mathrm{O}}_{2}} $ 时转移 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，理论上转化 $ \dfrac{1}{1-x}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 的 $ {\rm {\mathrm{L}\mathrm{i}}_{x}{\mathrm{C}\mathrm{o}\mathrm{O}}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确； $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}} $ 为阴离子，向阳极移动，即向 $ {\rm \mathrm{P}\mathrm{t}} $ 电极迁移， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极产生 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 、消耗 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，则阳极附近 $ {\rm \mathrm{p}\mathrm{H}} $ 降低， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

根据题图剖析可知电极 $ \mathrm{a} $ 为阴极，连接电源负极， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确； $ {\rm {\mathrm{B}\mathrm{r}}^{-}} $ 在电解阶段被消耗，在催化阶段又重新生成，不需要补充，加入物质 $ {\rm \mathrm{Y}} $ 的目的是补充 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；阴极生成 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ ，阳极生成 $ {\rm {\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}} $ ，电池总反应为 $ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm {\mathrm{B}\mathrm{r}}^{-}+3{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\begin{matrix}{{\underline{ \underline { \rm{~~ 电解 ~~} } }} \atop{}}\\ \end{matrix}{\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}+3{\mathrm{H}}_{2}↑.\end{array} \hspace{-0.5em} } $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；催化阶段反应为 $ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm 2{\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{O}}^{-}{}_{3}\begin{matrix}{{\underline{ \underline { \rm{~~ 催化剂 ~~} } }} \atop{}}\\ \end{matrix}2{\mathrm{B}\mathrm{r}}^{-}+3{\mathrm{O}}_{2}↑.\end{array} \hspace{-0.5em} } $ ，故 $ {\rm n({\mathrm{O}}_{2}):n({\mathrm{B}\mathrm{r}}^{-})=3:2} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

【题图剖析】

放电时阳离子 $ {\rm ({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})} $ 向正极 $ (\mathrm{b} $ 极 $ ) $ 迁移， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；该电池负极消耗 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}} $ 、正极消耗 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}} $ ，所以可用于海水脱盐， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；由原电池电极反应可知还原性： $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{u}}_{2}\mathrm{O} > {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{3}{\mathrm{T}\mathrm{i}}_{2}{({\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4})}_{3}} $ ，而将 $ \mathrm{b} $ 极换为 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}/\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 电极后 $ \mathrm{b} $ 极仍增重，则此时 $ \mathrm{b} $ 极电极反应式为 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}-{\mathrm{e}}^{-}+{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ ，所以该电极作为负极，则还原性： $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g} > {\mathrm{C}\mathrm{u}}_{2}\mathrm{O}} $ ，综合可知还原性： $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g} > {\mathrm{C}\mathrm{u}}_{2}\mathrm{O} > {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{3}{\mathrm{T}\mathrm{i}}_{2}{({\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4})}_{3}} $ ，若以 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}/\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 电极代替 $ \mathrm{a} $ 极，则 $ \mathrm{a} $ 极电极反应式为 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}-{\mathrm{e}}^{-}+{\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}\xlongequal{}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 、 $ \mathrm{b} $ 极电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{T}\mathrm{i}}_{2}{({\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4})}_{3}+2{\mathrm{e}}^{-}+2{\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+}\xlongequal{}{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{3}{\mathrm{T}\mathrm{i}}_{2}{({\mathrm{P}\mathrm{O}}_{4})}_{3}} $ ，电池不会失去储氯能力， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

实验ⅰ中两电极分别附着 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ ，可以构成原电池，总反应为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}+{\mathrm{O}}_{2}\xlongequal{}2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ， $ a > 0 $ 说明两极间存在电势差，形成原电池， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；实验ⅱ中电极Ⅱ为新石墨电极，和实验ⅳ的区别在于无 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 附着，缺少 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 作为还原剂，所以 $ b < d $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；实验ⅲ中 $ c > 0 $ ，说明电极Ⅰ上有空气中的 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 参与反应，构建了原电池， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；实验 $ ⅰ\sim $ ⅳ依次完成，则实验ⅳ电极Ⅱ上的 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 吸附量小于实验ⅲ，故电压： $ d > c $ 是因为实验ⅳ电极Ⅰ上吸附的 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 量比实验ⅲ中的多， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

由阳极总反应可知，每转移2个 $ {\mathrm{e}}^{-} $ ，消耗4个 $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ，双极膜中解离出2个 $ {\rm {\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ 向阳极移动，且阳极反应生成 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，阳极区 $ {\rm c({\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-})} $ 减小， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；由阴极反应式可知，每生成 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{N}}^{+}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 转移 $ 6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{e}}^{-} $ ，则双极膜中有 $ {\rm 6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 解离， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；阳极总反应为 $ {\rm 2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}+4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}2{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}}_{2}↑+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}.} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；在 $ {\rm \mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{C}\mathrm{u}} $ 电极的 $ {\rm \mathrm{P}\mathrm{b}} $ 活性位上发生了反应 $ {\rm +{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

【题图剖析】

阳极区： $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}+{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{O}}^{-}} $

$ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}⇌{[{\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}]}^{2-}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}.} $

$ {\rm [{\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}]^{2-}-{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}+\mathrm{H}\cdot} $

$ {\rm \mathrm{H}\cdot +\mathrm{H}\cdot \xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}↑.} $

总： $ {\rm 2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}+4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}-2{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}2{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_{2}↑.} $

阳极区：

总：

由题图可知，该装置中有电源，为电解池， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 在电极 $ \mathrm{a} $ 表面转化为乙烯， $ {\rm \mathrm{C}} $ 元素化合价由 $ +4 $ 价降低至 $ -2 $ 价，得电子，故电极 $ \mathrm{a} $ 为电解池阴极， $ {\rm \mathrm{A}} $ 为电源负极， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；阳极 $ ( $ 电极 $ \mathrm{b}) $ 的电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}-4{\mathrm{e}}^{-}\xlongequal{}4{\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{O}}_{2}↑.} $ ，气体 $ {\rm \mathrm{X}} $ 为 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ ，阴极 $ ( $ 电极 $ \mathrm{a}) $ 的电极反应式为 $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+12{\mathrm{e}}^{-}+12{\mathrm{H}}^{+}\xlongequal{}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}+4{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；结合阴、阳极的电极反应式及电解质溶液的酸碱性可知，电极 $ \mathrm{b} $ 处生成的 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ 会通过交换膜移向电极 $ \mathrm{a} $ 处，则该装置应采用阳离子（或质子）交换膜， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；由上述电极反应式可知，生成 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}} $ 时转移 $ 12\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，电极 $ \mathrm{b} $ 上生成 $ {\rm 3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{2}} $ ，并有 $ {\rm 12\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}^{+}} $ 通过交换膜进入阴极室，故阳极室质量减少 $ 3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×32\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}+12\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×1\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=108\mathrm{g} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

由题图可知，工作时， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 在 $ {\rm \mathrm{I}\mathrm{n}/{\mathrm{I}\mathrm{n}}_{2}{\mathrm{O}}_{3-x}} $ 电极表面转化为 $ {\rm {\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 元素化合价由 $ +4 $ 价降至 $ +2 $ 价，得电子，故该电极为电解池阴极，与电源负极相连，电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+2{\mathrm{e}}^{-}+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\xlongequal{}{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 、 $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确； $ {\rm \mathrm{I}\mathrm{n}/{\mathrm{I}\mathrm{n}}_{2}{\mathrm{O}}_{3-x}} $ 电极为阴极，则 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{i}}_{2}\mathrm{P}} $ 电极为阳极，阴极电势低于阳极， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确； $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{i}}_{2}\mathrm{P}} $ 电极（阳极）的电极反应式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2})}_{7}{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{2}-4{\mathrm{e}}^{-}+4{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2})}_{6}\mathrm{C}\mathrm{N}+4{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，每转移 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 电子，理论上 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{i}}_{2}\mathrm{P}} $ 电极上有 $ 0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 即 $ 62.5\mathrm{g} $ 辛腈生成， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。