2020-2021高考化学专题题库∶化学能与电能的综合题附答案

1、2020-2021 高考化学专题题库：化学能与电能的综合题附答案一、化学能与电能1.业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液电极板，经过导线与直流电源相连。请回答以下问题。电解原理在化学工a; X、Y 是两块、Y都是惰性电极，a是饱和NaCI液，则： 电解池中X极上的电极反映式是，在X极附近察到的现象是 丫电极上的电极反映式是 ，该电极反映产物的方法是 【答案】2H+2e=H2Y 电极附近，试纸变蓝【解析】2C 2e=C2T把湿润的碘化钾淀粉试纸【详解】由题意或图像可知，此池为电解池，X 极为阴极，Y 极为阳极。电极为惰性电极，饱和NaCI 溶液中存在Na+、Cl、H+、OH，在阴极上，

2、H+放电能力强于Na+，故阴极上发生的 电极反映式为22H+2e_=H f，因而导致X 极附近有气体放出，溶液呈碱性，溶液颜色由无 色变为红色；在阳极上， C 2，故阳极上发生的电极反映式为=Cl2 f。2.一种污水处理方法：保持污水的2C 2e电浮选凝聚法是工业上采用的pH 在 5.06.0 之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OHp有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生

3、气泡速率缓慢，无法使悬浮物成浮渣。此时，应向污水中加入适量的 。H2SC4 b. BaSC4 c. Na2SC4 .NaOH(2)电解池阳极发生了两个电极反映，电极反映式诀别是i ;n. ;3(3)电极反映i和n的生成物反映得到Fe(0H)沉淀的离子方程式是3(4)气为氧化剂，稀土金属材料做 电极。 负极的电极反映是 该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质， CH4 为燃料，空； 为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必需有部分A(5)A物质的化学式是 ；实验进程中，若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗(标准状况) L。CH4【答案】C F

4、e- 2=Fe2+ 4OH-4e=2O+2 f 4FeT + IO+ =4Fe(O)3 J+ 8H + C4-8e-+4CQ2-=5CQ +2H2O CO 11.2 L【解析】【分析】(1析；pH 在 5.06.0 之间进行分(2)(3)二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化为三价；燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反映；根据两极上发生的反映确定循环使用的物质；在燃料电池和电解池的串联电路中，转移的电子数目是相同的。【详解】(1B 项，考虑到污水的 pH5.06.0 量的硫酸钠；(2)时溶液中的 OH 失电子被氧化Fe(OH) 溶解，因此应向污水中加入适3电解时，铁作阳极，失电子，发生反映Fe-

5、2e-=Fg+，同32为。 ,因此，电极反映为：I .Fe-2e-=Fe2+,n . 4OH-4e-=2H2O+O2 f ；2(3)那么得到31OH+ =4Fe(OH)J+ 8H+；3(4)料失电子发生氧化反映，电极反映为：+2H2O；Fe2+具有还原性，能被氧气氧化为三价， Fe(OH)j 沉淀的离子方程式为：4Fe2 + +燃料电池中，负极上燃CH4-8e-+4CQ2 =5CO2由电极反映可知电池工作时参加循环的物质为(5)CQ；阴极的电极反映为 2H+2e-=H2f，阴极产生了 44.8 L (即 2mol)气体，转移的电子的 物质的量为 4mol，由 CH4-8e-+4CQ2-=5CO

6、2+2H2O 可知，当转移的电子的物质的量为1时，消耗 CH4 的体积为 V=nVm=- X 4mol X 22.4L/mol=11.2L。83. 化性。4mol(约 6 mL)和检(1)选用几种必要的仪器，连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺是A接 ， B接 。试从下图中(填编号)也和代盐水NJOU i 伽铁棒接直流电源的 极；碳棒上发生的电极反映为 。能说明氯气具有氧化性的实验现象是 。假定装入的食盐水为 50 mL, 段时间后，产生 5.6 mL(标准状况)H2 时，所得溶液在25C时的pH= 。若将B电极换成铁电极，写出在电解进程中U形管底部出现的现象： 。【答案】A 接 GFI B

7、接 EC 负极 2C 2e 丄 C2 f 淀粉 KI 溶液变蓝 12 白色沉淀迅 速变成灰绿色最后变成红褐色【解析】【分析】U2H* + 2e =H2f; 碳棒为阳极，连接电源正极，发生氧化反映：2 2e=Cb，所以从A出来的是F 连接KI C12,所以B , E CI2。【详解】根据以上分析可知：A接GFI, B接答案：A接 GFI B接 EC铁棒不可连接电源正极，如果连接正极铁会失电子，发生氧化反映，所以必需连接电源负极；碳棒为阳极，连接电源正极，发生氧化反映：2C2e=；答案：负极2Cl 2e = ClfCl2+2KI=2KCI+2KI溶液变蓝222NaCI+2HO2NaOH+Hf+Cl

8、222mol 22.4Ln ( NaOH 5.6 x10- Ln (NaOH =2 5.6 103mol=0.0005mol22.4c(NaOH)= Na0H =0.0005呼=o.o1mol/L VkwpH=-lg CoH答案：1250 4 3=-lg1=120.0122若将B电极换成铁电极，总电极反映为Fe+2H O Fe(O)j+H，后续反映 (OH+Q+2H2O=4Fe(OH,因此现象为生成白色沉淀，迅速变成灰绿色最后变成红褐22【点睛】是解答的关键。4.有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关硝酸是氧化性酸，其本质NO 氧化-性的探究(实验均在通风橱中完成)。实验装置实验装置编号X实验

9、现象I6molL-1稀硝酸面上方变为红棕色。r! 实验n灌液;15molL-1 浓硝酸 实验I中，铝片作(填“正”或“负”)极。液面上方产生红棕色气体的化方程式是 。实验n中电流计指针先偏向右边后偏向左边的原因是。1 mol L -1 H NH+生成，NH+被还原。2用上图装置进行实验川：溶液X1mol L-1稀硝酸溶液，观察到电流计指针向 右偏转。 反映后的溶液中含NH+。实验室试验NH+的方法是 。 生成的电极反映式是 。(4 的氧化性，进行实验W:AlMg观察到A NH 生成，B AB 产生不同现象的解释是3A中生成NH 的离子方程式是 3(5) 将铝粉加入到 NaNO 溶液中无鲜明现象

10、，接合实验川和”说明理由【答案】负 2NO+O=2NO Al 开始作电池的负极，Al 在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜后， Cu 作负极取少量待检溶液于试管中，加入浓蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NaOH 溶液，加热，若产生使湿润的红色石NH+ NO- + 8e- + 10H+= NH+ 3fO Al 与 NaOH 溶液反映产22生H 的进程中可将NO-还原为而Mg不能与NaOH溶液反映8AI+3NO- +5OH+2fO=3NHf+22与中性的硝酸钠溶液无生成【解析】【分析】(1)上H 的进程，NO_无法被还原根据实验现象可知，实验 1 电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面方变为红棕色，

11、说明在原电池中铝作负极，发生氧化反映，铜做正极，硝酸根离子被还原 成一氧化氮，在空气中被氧化成二氧化氮；(2)实验 2 中电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色，说明开始铝是负极，同实验1,铜表面有二氧化氮产生，快铝被浓硝酸钝化，铜做负极，发生氧化反映，生成硝酸铜，溶液呈绿色，硝酸根离子在铝电极被还原成二氧化氮，据此答题；(3)溶液X为1mol?L-1稀硝酸溶液，反映后的溶液中含NH+,说明硝酸根离子被还原成了铵根离子，原电池中铝做负极，铜做正极，硝酸根离子在正极还原成铵根离子；(4) Al 与 NaOH 溶液反2应产生H 的进程中可将NO 还原为NH

12、,2(5)铝粉在中性溶液中不产生氢气，也就不与硝酸钠反映，据此分析。【详解】(1)根据实验现象可知，实验 1 电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色，说明在原电池中铝作负极，发生氧化反映，铜做正极，硝酸根离子被还原 成一氧化氮，在空气中被氧化成二氧化氮，反映方程式为2NO+O=2NO2； (2)实验 2 中电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿 色，说明开始铝是负极，同实验1,铜表面有二氧化氮产生，很快铝被浓硝酸钝化，铜做负极，发生氧化反映，生成硝酸铜，溶液呈绿色，硝酸根离子在铝电极被还原成二氧化氮溶液X为1mol?L-1稀酸溶液

13、，反映后的溶液中含NH4+，说明硝酸根离子被还原成了铵根离子，原电池中铝做负极，铜做正极，硝酸根离子在正极还原成铵根离子，实 验室试验NH+的方法是 取少量待检溶液于试管中，加入浓润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NaOH 溶液，加热，若产生使湿4NH +；生成 NH 的电极反映式是 NQ-+8e4+10 H+=NH4+3H2O;( 4)Al 与 NaOH 溶液反映产生 冲的进程中可将 NO-还原为 NH;根据电荷守恒和兀素守恒可写出离子方程式，而镁与碱没有反映；碱性条件下铝将硝酸根还原生成氨气，反映的离子方程式为8AI+3NC -+5OH+2H2O=3NH f +8AIC -;( 5)铝

14、与中性33的硝酸钠溶液无生成H33【点睛】原电池中失电子发生氧化反映的一极一定是负极，得电子发生还原反映的一极一定是极；电子流出的一极一定是负极、电子流入的一极一定是正极。5钢铁分析中常用高氯酸(HCIC4)溶解矿样，某研究性学习小组欲制取少量高氯酸。该学习小组查阅到：a.度低于b.HCIO4 60%60%时比较稳定NaCIOt 与浓硫酸反映可制得高氯酸，若米用真空蒸馏可得纯高氯酸;NaCIO3673K(400C)NaCQ、NaCI和一种气体。该小组同学设计实验分三步制备高氯酸：(一) 酸纳制氯气并且使制得的氯气与氢氧化纳溶液反映制氯；(二)氯酸钠分解制高氯酸(三)高氯酸纳与浓硫酸反映制高氯酸

15、2NaCIO4+H2SC4(浓Na2SC4+2HCIQ。trE制取氯酸钠的装置连接顺序为A, B 装置中发生反映的离子方程式为 置甲，乙如下:该小组经过分析决定选用甲装置制备高氯酸钠，取NaCIQ样本2.13g,加热充分反映后集瓶中收集到224mL标准状况气体，则该反映的化学方程式为 ;不选用乙装置的原因可能为 。用丙裝置制备高氯酸，向烧瓶中加入高氯酸钠，然后加入浓硫酸后，加热可制取高氯酸。实验开始前，胶塞及导管接口需要包锡箔纸，其原因是 ，仪器E的名称为 。该组同学发现操作中少加入一种物质，该物质的名称为 。发现后的正确操作为 。（5）工业上大量制备NaCIQ常用高电流密度电解NaCIO3的

16、方法，试写出以惰性电极电解时的阳极反映式：。2-+3-2【答案】C,B,3C +6OH5C CIO +3H O 2NaCIQNaCIO 2-+3-2能快速判断氯酸钠是否完全反映且反映后气体无法收集橡胶中含有碳”，若生成的高氯-2-酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸锥形瓶碎瓷或沸石停滞实验，冷却后入碎瓷片或沸）再继续进行实验CIQ-2e+H-2-【解析】装置ACB收多余的氯气，防止污染环境，所以制取氯酸钠的装置连接顺序为 A, C, B, ,故答案为 C, B, ;B装置中，氯气和氢氧化钠溶液在加热的条件下发生反映，生成氯化钠、氯酸钠和水，反映的离子方程式为：3CI+6OH5CCI-+3H2O

17、故答案为3CI2+6O5CI-+CIQ +3H O-用甲装置制备高氯酸钠， 2.13gNaCIO30.02mol224mL（标准状况下O.OImol，则该反映的化学方程式为 2NaCIO3 NaCQ+NaCI+Qf; 因乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反映且反映后气体无法收集，所以不选用乙装置，故答案为2NaCIO3NaCIQ+NaCI+Qf;乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反映且反映后气体无法收集；碳”，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸；仪器E 的名称为锥形瓶；该组同学发现操作中少加入一种物质，该物质的名称为碎瓷片（或沸石），发现后的正确操作为停滞实验，冷却后加入碎瓷片（或沸

18、石）再继续进行实验，故答案为橡胶中含有“碳”，若生成 的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸冷却后加入碎瓷片（或沸石）再继续进行实验；锥形瓶；碎瓷片（或沸石）；停滞实验，3-24-+3-24-工业上大量制备NaCIQ常用高电流密度电解NaCIQ的方法，以惰性电极电解时，阳极发生氧化反映，则极反映式为：CIO -2e+H O=CIO +2H3-24-+3-24-电解原理在化学工业中有广泛应用。请完成以下问题：a； X、Y 是两块电极板，经过导线与直流电源相连。、Y都是惰性电极，a是饱和NaCI 在X极附近观察到的现象是 ； 电解一段时间后，该反映总离子方程式 ;若用该溶液将阳极产物全部吸收，

19、反映的离子方程式 。极的材料是若用该装置电解精练铜，电解液a 选用 CuSQ 溶液，则：X 电 CuSQ溶液浓度 (填 增大”减少或 不 变”)。 、Y都是惰性电极，a是溶质为32Cu(NO)和X(NQ),且均为O.lmol的混合溶液，通电一段时间后，阴极析出固体质量m(g)与经过电的物质的量n(mol)关系如图所示，则Cu2+.x3+、氧化能力由大到小的顺序是32041 0.Z 03右图为模拟工业离子交换膜法电解饱和食盐水制备烧碱的工作原理。F 列说法正确的是ECI2BNaQH的水溶液以增强导电性22.4LC22molNaQH电解一段时间后加适量盐酸可以恢复到电解前的浓度2222C2H2OL

20、20HCl f H f C 201CIOH 0 纯铜减少 Cu2+H+X3+ 222学的计算。I. X与外加电源的负极相连，X为阴极，Y为阳极。(1、Y都是惰性电极，a是饱和NaCI酞试液。X2H+2e-=H2 f, X电极附近水的电离平衡(H2OH+OH-)正向移动，H+c(OH-c(H遇酚酞变红色，X极附近观察到的现象是放出气体，溶液变红。Y电极的电极反映式为22C-2e-=C f，电解一段时间后，该反映总离子方程式为22C+2H2O!2OH-+H f +C f;22+出 0。NaOH C12C12 20HCIO极反映为：比Cu活泼的金属发生氧化反映和X的电极材料为纯铜。阳极（Y电极）的电

21、Cu-2e-=Cu2+，阴极（X 电极）电极反映式为Cu2+2e-=Cu,根据电子守恒和原子守恒 ，电解一段时间后 CuSO 溶液浓度减少。由图像知开始经过0.2mol 电子析出固体的质量达到最大值，接合阳离子物质的量都 为贝UCiF+优先在阴极放电，Cu2+的氧化能力最强，继续通电，阴极不再有固体析出，接着放电，対不放电，贝UCu2*、H+氧化能力由大到小的顺序是Cu2+ H+X3+ 。根据Na+的流向可以判断装置左边电极为阳极，右边电极为阴极。A项，右边电极的电极2H+2e-=H2 T , E 口逸出的气体是 H2,错误；B B 口加入含少量NaOH 的水溶液，增大溶液中离子的浓度，增强导

22、电性，正确；NaOH,C项，n（CI2）=22.4L22.4L/mol=1mol2NaCI+2H2O2NaOH+H2f+CI2T，生NaOH2mol，正确；项，根据元素守恒，电解一段时间后通入适量的HCI气体可以恢复到电解前的浓度，不是盐酸，错误；答案选BC。（）下图是实验室用氢气还原氧化铜实验的简易装置。其中的铜质燃烧匙可以在试管M 中上下移动，实验时，先将细铜丝一端被弯成螺旋状，先在空气中加热变黑后再迅速伸入-1 r科 /1铜质燃烧匙的作用有 , 。（2 ） 实验进程中，在试管 M 中可观察到的现象（二）原电池与电解池在化学工业中有广泛应用。如图装置，a为CuCl2溶液，X为Fe棒，Y为碳

23、棒，回答以下问题：（1）若断开k1，闭合k2,则装置为 ； X电极上的电极反映式为 ;电解质溶液中的阳离子向 极移动填X或Y）；若线路中经过3.01 X 10 22的电子，贝U Y极上析出物质的质量为 。【答案】（一）（1）控制反映的发生和停滞与锌构成原电池加快反映速率（2）铜匙和锌粒表面都有气泡产生锌粒逐渐变小或消失_（二）（1）原电池 Fe 2e Fe Y （2）1.6g_：（一停滞；其次铜与锌构成原电池加快反映速率。(2)锌能与盐酸反映生成氢气，其次铜锌构成原电池，铜是正极，其在表明氢离子放电， 所以实验进程中，在试管M 中可观察到的现象是铜匙和锌粒表面都有气泡产生、锌粒逐渐变小或消失。

24、(二)(1若断开k1,闭合k2，则装置为原电池，铁是活泼的金属，铁是负极，贝UX电Fe= Fe2+ ;电解质溶液中的阳离子向正极移动，即向Y 极移动；若线路中经过3.01 X1022的电子，即0.05mol电子，Y极是铜离子得到电子，电极反应式为C2+ +2e=Cu所以Y极上析出物质的质量为；mo1 64g/mol 1.6。【考点定位】本题主要是考查原电池原理的应用极得到电子，发生还原反映，解答时注意灵活应用。&关于电解池应用的规律提炼题组某化学兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究，回答下列问题：幽(：1 帘网A(1)通Q的Pt电极为电池 极(填电极名)，其电极反映式为 。(2 B

25、X电极材料为 ，电解质溶液为 。若B电池为精练铜，且粗铜中含有 Zn、Ag、Au 等杂质，在电极(填“ X”或“Y”)周围有固体沉积，该电极的电极反映式为 。若XY均为Pt,B电池的电解质溶液为500mL1.0mol/L 的NaCl溶液，当电池工作一段时间断开电源KY电极有560mL(标准状)无色气体生假设电极产生气体完全溢出，溶液体积不)。恢复到常温下B电池溶液的pH 要使该溶液恢复_(5)溶液为 NaOH 溶液，电池工作一段时间，若 X Y 均是铜，电解质X 极附近生成砖红色沉淀，查阅资料得知是CitO,试写出该电极发生的电极反映式为 。(6)若X YPtNQSQ溶液，通电一段时间后，在阴

26、极上逸出c mol 气体，同时有N g2Na SQ?10H2。晶体析出，若温度不变，此时剩余溶液的溶质的质量分数2为 。(学法题)经过以上题目，请总结书写电极反映式的关键 。Q 2H，O=4OH2AgAgNQ 溶液(3)X,三个方程式(4130.05molHCl2Cu+20H2e= CiKH HO71C0w1-1 -n%【解析】试题分析：（1）根据装置图的特征，A池是氢氧燃料电池，通02的Pt电极为电池正极，电极方程式为Q+ 4+2fO=4O（ ）在电镀池中，镀层金属做阳极，待镀金属做阴极，含镀层金属离子的盐溶液做电解质溶液，所以若B电池为电镀池，实现某镀件上镀一层银，则X 电极材料为 Ag,

27、电解质溶液为 AgNO 溶液；（3）精练铜的进程中，比铜活泼 的金属在阳极失电子，不活泼的金属则成为阳极泥，所以粗铜中若含有Zn、Fe、Ag、Au 等杂质，则该电池阳极泥的主要成分是极，贝U Y 电极是阴极，电极反映为Ag Au（4）根据装置图，通入氧气的2fO+2e =Hf +2OH，氢气的物质的量为Pt 电极是正0.56L -22.4L/mol=0.025molc（O）=0.05mol -0.5L=0.1mol/L,c（+ ）=1X10-13mol/L,PH=130.025mol0.025mol0.05molHCI。（5）电极是阳极，CuCu2O2Cu+ 2OH-2eCu2O+H2O（6）

28、Pt饱和溶液，析出的硫酸钠晶体和 电解的水组成的也是饱和溶液,1437 INNgNa2SO4-10H2O硫酸钠的质=NgX322 =11g，设电解水的质量为X：152H2O36g xO2T +2H2T,2mol cmol解得，x=18cg71N7100w71N7100w= 161-(N+18a)gX100%=161(w+13t)【考点定位】原电池、电解池的工作原理，电极反映，电解的计算等【名师点睛】本题考查原电池、电解池的工作原理，电化学是重点也是难点，注意：构成 原电池的条件，一般来说，能与电解质溶液中的某种成分发生氧化反映的是原电池的负极。很活泼的金属单质一般不作做原电池的负极，如K、NaCa等。原电池正负极的判考虑电子的转移数目。（14分）现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并且测量电解产生的氢气的体积（约mL）和试验氯气的氧化不应将多余的氯气排入空气中）。（1）试从下图中选用几种必要的仪器号）是:，连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺序（填编A接 , 接，B 接 , 接 。电園0H趟和匱盐水TNsOH瀋液2lOOmLM10 tnL用筒铁棒接直流电源的 极；碳棒上发生的电极反映为(3 )能说明氯气具有氧化性的实验现象是(4)假定装入的饱和食盐水为50mL(电解前后溶液体， 当测得的氢气换算成标准状况下为