(共27张PPT)
跨模块融合命题3 电化学＋有机化学的融合
研真题 明确考向
【真题】 (2025·陕晋青宁卷)我国科研人员采用图甲所示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程如图乙(灰球表示电极表面催化剂)，
答案：D
【高考动向】
有机物与电化学的融合既能体现化学的学科价值，又能体现化学的社会价值。近几年高考试卷中常出现结合有机物转化或合成的电化学试题，有机物可以在电极上直接生成，也可以在协同转化反应中生成，考查考生对所学知识的综合应用能力，体现高考跨模块融合命题的趋势。
模拟练 提升考能
1.某生物质电池原理如图所示，充、放电时分别得到高附加值的醇和羧酸。
下列说法正确的是( )
A．放电时，正极电极反应为
B．放电时，Co0.2Ni0.8(OH)2转化为Co0.2Ni0.8OOH
C．充电时，K+通过交换膜从左室向右室迁移
D．充电时，阴极电极反应为 ＋2H2O＋2e－===
＋2OH－
答案：D
2．(2025·山东青岛二模)一种利用电化学方法将生物质转化生成的CH3OH高效合成有机硫化合物的工作原理如图。电解质为NaOH溶液，在高纯度导电炭黑(KB)催化作用下，CH3OH和Na2SO3在电极表面形成HOCH2SO3Na、NaOOCCH2SO3Na和CH3SO3Na等有机硫化合物。
答案：D
3．(2025·四川资阳二模)废水中的乙酸钠和对氯苯酚( )可以通过膜电池除去，其原理如图所示，
下列说法不正确的是( )
A．当外电路中有0.1 mol e－转移时，a极区增加的H+的个数为0.1NA
B．a极为电池的正极，发生还原反应
C．该电池工作时受环境温度的影响
D．b极的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H+
答案：A
答案：C
下列说法正确的是( )
A．Pt/C和Pt/TiO2电极均连接电源的正极
B．Pt/C和Pt/TiO2电极上均可能有H2逸出
C．Pt/C电极上若生成1 mol环己酮的FE为20%，则一定伴随生成约2.7 mol环己醇
D．TiO2增大了Pt上Hads的覆盖度，有利于提高环己酮制备的纯度
答案：B
解析：苯酚在Pt/C和Pt/TiO2表面电化学加氢生成环己酮和环己醇的机理为首先溶液中的H+得电子生成吸附态的H原子，然后苯酚与吸附态的H原子反应生成环己酮和环己醇，电极反应式可写为C6H6O＋4H+＋4e－===C6H10O和C6H6O＋6H+＋6e－===C6H12O，因此Pt/C和Pt/TiO2电极为阴极，连接电源负极。H+得电子除了生成吸附态的H原子，还可能还原为H2。如图所示，TiO2诱导了Hads从Pt到TiO2的迁移，降低了Pt表面的Hads覆盖度，有效抑制了环己酮的过度加氢，因此Pt/C表面苯酚加氢生成环己酮和环己醇，而Pt/TiO2表面苯酚加氢还原产物只有环己酮，提高了环己酮选择性。Pt/C和Pt/TiO2电极均连接电源的负极，故A错误；
Pt/C和Pt/TiO2电极上均存在吸附于Pt表面的氢原子，这些氢原子在电催化条件下能够发生还原反应生成H2，故B正确；生成环己酮的FE为20%，若通过电极的电子全部用于苯酚加氢生成环己酮和环己醇，则生成环己酮和环己醇所需电子数比例为1∶4，根据电极反应式可知生成1 mol环己酮所需4 mol电子，因此有16 mol电子用于生成环己醇，得到环己醇的物质的量为2.7 mol，由于通过电极的电子可能存在其他用途，则生成环己醇的物质的量最大为2.7 mol，故C错误；TiO2减小了Pt上Hads的覆盖度，有利于提高环己酮制备的选择性，故D错误。(共13张PPT)
跨模块融合命题1 有机化学＋微观结构
的融合
研真题 明确考向
【真题】 (2025·安徽卷)一种天然保幼激素的结构简式如下：
下列有关该物质的说法，错误的是( )
A．分子式为C19H32O3 B. 存在4个C—O σ键
C．含有3个手性碳原子 D. 水解时会生成甲醇
答案：B
解析：该分子不饱和度为4，碳原子数为19，氢原子数为2×19＋2－4×2＝32，化学式为C19H32O3，A正确；醚键含有2个C—O σ键，酯基中含有3个C—O σ键，则1个分子中含有5个C—O σ键，B错误；手性碳原子是连接4个不同基团的C原子，其含有3个手性碳原子，如图所
示 (*标记处为手性碳原子)，C
正确；该有机物中含有—COOCH3基团，酯基水解时生成甲醇，D正确。
【高考动向】
在新高考的背景下，多模块知识融合型情境命题已成为高考命题的一大趋势。 这一类型的命题，重新整合必修和选择性必修教材知识，如有机物与物质结构与性质的融合。这类题型给高考试题注入了新的活力，也对考生化学学科的学习提出了更高的素质要求，是高考命题的一个新方向。
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A. 分子中有两个手性碳原子
B. 分子中碳原子的杂化类型有sp3、sp2、sp
C．1 mol该有机物可与1 mol NaOH发生反应
D．1 mol该有机物可与2 mol H2发生加成反应
答案：B
2．(2024·黑吉辽卷)如图所示的自催化反应，Y作催化剂。下列说法正确的是( )
A．X不能发生水解反应
B．Y与盐酸反应的产物不溶于水
C．Z中碳原子均采用sp2杂化
D．随c(Y)增大，该反应速率不断增大
答案：C
解析：X中含有酯基和酰胺基，能发生水解反应，A错误；Y中含有亚氨基，与盐酸反应生成盐，产物可溶于水，B错误；Z中碳原子形成碳碳双键及苯环，均为sp2杂化，C正确；Y是催化剂，可提高反应速率，但随着反应进行，反应物浓度不断减小，反应速率变慢，故随c(Y)增大，反应速率不一定增大，D错误。
3．(2025·山东潍坊二模)化合物M是一种新型抗生素中间体，其合成路线如下。已知化合物K中虚线圈内所有原子共平面。
下列说法错误的是( )
A．K中虚线圈内碳原子和氮原子的杂化方式均为sp2
B．形成M时，氮原子与L中碳原子b成键
C．Q的核磁共振氢谱有4组峰
D．M水解可生成CO18O
答案：D
解析：K中虚线圈内所有原子共平面，则N原子的最外层孤电子对未参与杂化，N原子的杂化方式为sp2，苯环和碳氧双键的C原子均为sp2杂化，A正确；对照L和M的结构可以看出，形成M时，L分子中18O与碳原子b之间的共价键断裂，则氮原子与L中碳原子b成键，B正确；Q有四种类型的氢原子，核磁共振氢谱有4组峰，C正确；M分子中，左侧环上存在酯基和酰胺基，在酸性条件下两种官能团都发生水解反应，M可水解生成H2CO3，H2CO3分解生成CO2和水，但是18O并不存在于二氧化碳中，D错误。(共19张PPT)
跨模块融合命题2 电化学＋晶胞结构的融合
研真题 明确考向
【真题】(2025·云南卷)(Li0.45La0.85)ScO3是优良的固态电解质材料，Ce4+取代部分La3+后产生空位，可提升Li+传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(O2－未画出)及其作为电解质的电池装置如下。
下列说法错误的是( )
A．每个晶胞中O2－个数为12
B．该晶胞在yz平面的投影为
C．Ce4+取代后，该电解质的化学式为(Li0.45La0.85－yCey)ScO3
D．若只有Li+发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li+数目相等
答案：C
Ce4+ 取代La3+后，Li+数目减小并产生空位，因此，根据化合物中各元素化合价的代数和为0可知，取代后该电解质的化学式为(Li0.45－yLa0.85－yCey)ScO3，C错误；Li+与电子所带的电荷数目相同，只是电性不同，原电池中内电路和外电路通过的电量相等，因此，若只有Li+发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li+数目相等，D正确。
【高考动向】
电池充、放电过程中常常存在电极材料晶胞的变化，近几年的高考试题中出现了以晶胞结构为素材的电化学试题。在新教材、新高考改革趋势下，这种晶胞结构知识与其他知识模块的融合考查将成为命题热点。另外，物质结构与反应机理相结合的试题也出现在近几年的高考中，考查的反应机理多为有机反应，一是因为有机反应机理研究的比较成熟，二是因为可以加强有机化学知识和综合能力的考查，此类试题信息量大，考查考生快速提取信息、灵活解决问题的能力。
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1.(2025·江苏南通调研)磷酸铁锂电池具有循环稳定性好的优点，其原理如题图甲所示。放电时Li+嵌入Li1－xFePO4(0＜x≤1)形成LiFePO4。M为某种Li1－xFePO4的晶胞(如题图乙所示)，其中O围绕单个Fe、P分别形成正八面体(A)和正四面体(B)，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。
下列有关说法正确的是( )
A．Li1－xFePO4中x＝0.75
B．晶胞M中Fe2+与Fe3+的个数比为3∶1
C．聚合物隔膜是阴离子交换膜
D．充电时，X电极应与直流电源的正极相连
答案：B
在LiFePO4中Fe为＋2价，在Li1－xFePO4中，设Fe2+个数为a，Fe3+个数为b，则a＋b＝4，根据化合物中各元素化合价代数和为0，可得3×1＋2a＋3b＝12，解得a＝3，b＝1，所以Fe2+与Fe3+的个数比为3∶1，B正确；放电时Li+从X电极移向Y电极，所以聚合物隔膜是阳离子交换膜，允许Li+通过，C错误；放电时X电极上LixC6失电子，X为负极，充电时，X电极应与直流电源的负极相连，D错误。
2．(2025·四川成都三模)水溶液锌电池(图甲)的电极材料是研究热点之一，一种在晶体MnO空位中嵌入Zn2+的电极材料充、放电过程如图乙所示(除中心空位外，其他空位未画出)。已知：(1)充、放电过程中，晶体中O2－的个数不变；(2)嵌入的Zn2+位于晶胞面上。
下列叙述中正确的是( )
A．该电极材料在锌电池中作负极
B．①为MnO活化过程，其中Mn的价态可能不变
C．②代表电池放电过程
D．③中1 mol 晶体转移的电子数为0.2 mol
答案：C
3．(2025·浙江浙东北联盟三模)LiCoO2是锂离子电池正极材料，晶体中O围绕Co形成八面体，八面体共棱形成层状空间结构，与Li+层交替排列。在充、放电过程中，Co(Ⅲ)与Co(Ⅳ)相互转化，Li+在层间脱出或嵌入，晶胞组成变化如图所示。
答案：B(共33张PPT)
跨模块融合命题4 工艺流程＋反应原理的融合
研真题 明确考向
【真题】 (2025·安徽卷)某含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等，一种提取该废渣中锶的流程如下所示。
已知25 ℃时，Ksp(SrSO4)＝10－6.46，Ksp(BaSO4)＝10－9.97。
回答下列问题：
(1)锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族。基态锶原子价电子排布式为________。
5s2
解析：含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等，加入稀盐酸酸浸，碳酸盐溶解进入浸出液，浸出渣1中含有SrSO4、SiO2，加入BaCl2溶液进行盐浸，发生沉淀转化，SrSO4(s)＋Ba2+(aq) BaSO4(s)＋Sr2+(aq)，得到SrCl2溶液，经过系列操作得到SrCl2·6H2O晶体。
锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族，基态锶原子价电子排布式为5s2。
(2)“浸出液”中主要的金属离子有Sr2+、__________(填离子符号)。
Ca2+、Mg2+
解析：碳酸盐均能溶于盐酸，“浸出液”中主要的金属离子有Sr2+、Ca2+、Mg2+。
SrSO4(s)＋Ba2+(aq) BaSO4(s)＋Sr2+(aq)
10－8.97
(4)其他条件相同时，盐浸2 h，浸出温度对锶浸出率的影响如图甲所示。随温度升高锶浸出率增大的原因是？
答案：温度升高，SrSO4溶解度增大，反应速率加快，所以锶浸出率增大
解析：温度升高，SrSO4溶解度增大，反应速率加快，所以锶浸出率增大。
(5)“浸出渣2”中主要含有SrSO4、___________(填化学式)。
BaSO4、SiO2
解析：“盐浸”时发生沉淀的转化，生成了BaSO4，SiO2不参与反应，故“浸出渣2”中主要含有SrSO4、BaSO4、SiO2。
(6)将窝穴体a(结构如图乙所示)与K+形成的超分子加入“浸出液”中，能提取其中的Sr2+，原因是_____________________________________
_____________________________。
Sr2+具有更多的空轨道，能够与更多的N、O形成配位键，形成超分子后，结构更稳定
解析：窝穴体a与K+形成的超分子加入“浸出液”中，能提取其中的Sr2+，原因是Sr2+具有更多的空轨道，能够与更多的N、O形成配位键，形成超分子后，结构更稳定。
(7)由SrCl2·6H2O制备无水SrCl2的最优方法是________(填标号)。
a．加热脱水 b．在HCl气流中加热
c．常温加压 d．加热加压
a
解析：Ca(OH)2为强碱，则Sr(OH)2也是强碱，Sr2+不水解，排除b，由平衡移动原理可知SrCl2·6H2O制备无水SrCl2的方法加压不利于脱水，排除c、d。
【高考动向】
近年来，对高中化学不同模块中的知识整合成为对学生综合能力考查的一种命题方式。随着高考改革的推进，打破教材界限成为未来高考命题的趋势，这是对考生的学科素养检测的手段，也是高考命题的一个新方向。本题将沉淀溶解平衡融入化学工艺流程题中进行了考查。
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1.SrCO3是一种重要的含锶化合物，广泛应用于许多领域。以天青石(主要成分为SrSO4)为原料制备SrCO3的一种工艺方法如图所示。
天青石主要元素质量分数如表所示。
元素 Sr Ba Ca Al Si
质量分数/% 36.4 2.0 4.0 0.5 5.0
已知：Ksp(SrSO4)＝3.4×10－7，Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10。
回答下列问题：
(1)天青石与碳粉在一定投料比下“煅烧”生成SrS和碳氧化物，据矿样成分分析结果计算得出，生成CO2、CO时失重率分别为30.4%、38.6%，实际热重分析显示失重率为32.6%，则“煅烧”中主要生成的碳氧化物为________(填“CO”或“CO2”)。
CO2
解析：天青石与碳粉混合煅烧生成SrS和碳氧化物，水浸后滤液中加入硫酸，除去钡离子，过滤后滤液中通入二氧化碳，生成碳酸锶。
设生成的碳氧化物中CO2含量为x，则CO含量为1－x，则有0.304x＋0.386(1－x)＝0.326，解得x≈73%，因此煅烧过程中主要生成的碳氧化物为CO2。
(2)“煅烧”过程中还可能产生少量对环境有危害的气体，化学式为_______和________________。
CO
SO2(顺序可互换)
解析：煅烧过程中还可能生成少量对环境有危害的气体，天青石的主要成分为SrSO4，能生成的有害气体为SO2，碳粉能生成的有害气体为CO，则两种气体的化学式为SO2和CO。
(3)“水浸”后滤渣的主要成分除CaSiO3和C外，还有两种氧化物，化学式为________和_______________。
Al2O3
SiO2(顺序可互换)
解析：天青石中含有Ba、Ca、Al和Si，已知Ba元素通过后续加入硫酸除去，Ca转化为硅酸钙，则Al转化为Al2O3，同时Si转化为SiO2，则两种氧化物为Al2O3和SiO2。
(4)“水浸”时需加热，SrS与热水作用后的溶液呈碱性的主要原因是_____________________________(用化学方程式表示)。
(5)“水浸”后的滤液中c(Sr2+)＝0.680 mol·L－1，c(Ba2+)＝0.024 mol·L－1，“除杂”过程中(忽略H2SO4溶液引起的体积变化)，为使Sr2+不沉淀，应控制溶液中c(Ba2+)≥________mol·L－1，每升滤液中加入1.0 mol·L－1H2SO4溶液的体积≤________mL。
2×10－4
23.8
(6)“沉锶”过程中，可溶性Sr(OH)2发生反应的离子方程式为_________________________________________________。
Sr2+＋2OH－＋CO2===SrCO3↓＋H2O
解析：沉锶过程中，可溶性Sr(OH)2与二氧化碳反应生成碳酸锶沉淀和水，离子方程式为Sr2+＋2OH－＋CO2===SrCO3↓＋H2O。
2．(2025·河南许平汝二模)钴酸镍(NiCo2O4)可作为电极材料，以红土镍矿(主要成分为NiS、FeS和SiO2)为原料制备NiCo2O4的工艺流程如图所示。
已知：
①流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表所示。
②室温下，Ksp[Ni(OH)2]＝1.0×10－15。
回答下列问题：
氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Ni(OH)2
开始沉淀的pH 1.1 6.5 7.1
沉淀完全的pH 3.2 9.7 9.0
(1)基态Co原子的核外电子排布式为___________________________。
(2)写出“煅烧”时FeS发生反应的化学方程式：_________________________________________。
1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
解析：Co为27号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。
(3)Ni2O3有强氧化性，“加压酸浸”时有气体产生且Ni3+被还原为Ni2+，则产生的气体为______(填化学式)。
O2
解析：“加压酸浸”时，Ni2O3发生反应Ni2O3＋6H+===2Ni3+＋3H2O、4Ni3+＋2H2O===4Ni2+＋O2↑＋4H+，总反应为2Ni2O3＋8H+===4Ni2+＋4H2O＋O2↑，故生成的气体为O2。
(4)“除铁”时调pH的范围是______________________。
3.2≤pH<7.1或[3.2，7.1)
解析：“除铁”时，要将所有的Fe3+转化为Fe(OH)3，由表格中数据可知，调pH的范围是3.2≤pH＜7.1或[3.2，7.1)。
(5)已知“加压酸浸”过程中的相关影响因素如下：
根据图示，选择“加压酸浸”过程中硫酸的加入量和矿石粒径的最适宜条件为________(填标号，下同)。
A．260 kg/t矿；0.45 mm
B．320 kg/t矿；0.25 mm
C．350 kg/t矿；0.15 mm
D．380 kg/t矿；0.05 mm
C
解析：由“硫酸加入量对浸出效果的影响图”可知，当硫酸的加入量为340～360 kg/t矿时，效果最好，根据“矿石粒径对浸出效果的影响图”可知，当矿石粒径为0.15 mm左右时效果最好，故答案选C。
(6)上述流程中涉及“煅烧”、“加压酸浸”等操作。下列有关说法错误的是________。
A．“煅烧”过程中，空气宜选择从下往上的通入方式，可使“煅烧”更充分
B．“煅烧”过程中产生的SO2可用浓氨水吸收以防止污染
C．“加压酸浸”中，为加快反应速率，可选用98%的浓硫酸
D．“加压酸浸”后，浸渣的主要成分为SiO2
C
解析：“煅烧”过程中，空气从下往上通入，可增大接触面积，能使“煅烧”更充分，A正确；“煅烧”过程中生成的气体为SO2，为酸性气体，可用碱液吸收以防止污染，故SO2可用浓氨水吸收以防止污染，B正确；浓硫酸中H+浓度过小，为加快反应速率，“加压酸浸”中可加入浓度稍大的硫酸，但不能使用98%的浓硫酸，C错误；“加压酸浸”后，浸渣的主要成分为SiO2，D正确。
(7)“沉镍”过程中，若c(Ni2+)＝1.00 mol·L－1，向100 mL该溶液中加入100 mL 2.05 mol·L－1 NaOH溶液，则“沉镍”后的滤液中c(Ni2+)为__________mol·L－1(保留一位小数)。
1.6×10－12
(8)写出“合成”过程中生成NiCo2O4反应的化学方程式：___________________________________________________________。
2Ni(OH)2＋4(CH3COO)2Co＋O2＋8NH3＋2H2O===2NiCo2O4＋8CH3COONH4
解析：“合成”时，Ni(OH)2、(CH3COO)2Co、NH3和O2发生反应，最终可生成NiCo2O4，反应方程式为2Ni(OH)2＋4(CH3COO)2Co＋O2＋8NH3＋2H2O===2NiCo2O4＋8CH3COONH4。
