2019-2020年高三化学二轮复习 考点突破18 化学能与电能（含解析）.doc

2019-2020年高三化学二轮复习 考点突破18 化学能与电能（含解析）1、一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应:CH3CH2OH-4e-+H2O=CH3COOH+4H+。下列有关说法正确的是()A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动B.若有0.4 mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48 L氧气C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2OD.正极上发生的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-【答案】C【解析】正极反应为O2+4H+4e-=2H2O,负极反应生成氢离子,正极上消耗氢离子,因此氢离子应该向正极移动;由正极反应式中的比例关系可知,每转移0.4 mol电子,反应掉氧气0.1 mol即2.24 L;将电池的正负极反应式相加即可得C项。2、高铁酸盐在能源、环境保护等有着广泛的用途，可以用电解法制高铁酸盐(已知高铁酸盐在酸性条件下不稳定)，总反应式为Fe2H2O2OH3H2FeO。下列说法正确的是：A铁为阳极，H2SO4为电解液B阴极发生的电极反应为6H2O+6e=3H2+6OHC阳极附近溶液pH变大D铁失去3 mol电子可以在阴极得到33.6 L氢气【答案】B3、下列说法中，正确的是A电解精炼钢时，粗铜中的金、银、锌等形成阳极泥而与铜分离B易潮解的试剂都要用带磨口玻璃塞的广口瓶保存C氨可将NO2 转化成无毒的物质，是因为氨具有还原性D用己知浓度的盐酸滴定锥形瓶中未知浓度的氢氧化钠溶液时，若锥形瓶中原残留有少量蒸馏水，滴定结果将偏低【答案】C4、下列关于能量转换的认识中不正确的是（ ）A电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能B.绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能C.煤燃烧时，化学能主要转化为热能D白炽灯工作时，电能全部转化为光能【答案】D 5、用铂电极电解下列溶液，当耗电量相同时，阴极和阳极上同时都有气体产生，且溶液的pH下降的是 （ ）AH2SO4 BCuSO4 CHCl DKCl【答案】A6、有一种MCFC型燃料电池，该电池所用燃料为H2和空气，电解质为熔融的K2CO3。电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O，负极反应为H2 + CO322e= H2O + CO2。下列说法中正确的是：A正极反应为4OH4e= 2H2O + O2 B放电时，电池中CO32的物质的量将逐渐减少C放电时CO32向负极移动D电路中的电子经正极、负极、熔融的K2CO3后再流回正极，形成闭合回路【答案】C7、关于下列装置说法正确的是() A装置中，盐桥中的K移向ZnSO4溶液B装置工作一段时间后，a极附近溶液的pH增大C用装置精炼铜时，c极为粗铜D装置中电子由Zn流向Fe，装置中有Fe2生成【答案】B【解析】为原电池，Zn作负极，Cu作正极，溶液中的阳离子(K)移向正极(Cu片)；为电解池，a极为阴极，阴极反应式为2H2e=H2，破坏了水的电离，H2OHOH，正向移动生成大量OH，pH增大；为精炼池，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质溶液为CuSO4(aq)；为原电池，Zn比Fe活泼，Zn作负极，Fe作正极，发生Zn的吸氧腐蚀，电子由Zn片流向Fe片。8、已知Na2O2H2ONaOHO2(H0)。能反映出过氧化钠与水反应过程中能量变化的图像是()【答案】D【解析】过氧化钠与水反应放出热量，则反应物总能量高于生成物总能量，排除A、B两项；由于总反应放出能量，而反应吸收能量，因此反应必定放出能量，所以反应过程中能量的变化趋势是先降后升，结合上述分析可知D项正确。9、下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏燃料(S)涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为： TiO2/STiO2/S*(激发态)TiO2/S*TiO2/SeI3-2e3I2TiO2/S3I2TiO2/SI3-下列关于该电池叙述错误的是( )A.电池工作时，I离子在镀铂导电玻璃电极上放电B.电池工作时，是将太阳能转化为电能C.电池的电解质溶液中I和I的浓度不会减少D.电池中镀铂导电玻璃为正极【答案】A【解析】二氧化钛电极上的材料失去电子作太阳能电池的负极，则镀铂导电玻璃为电池的正极，电解质中的I到铂电极上得电子转化为I，然后I到二氧化钛电极上将部分电子失去，再次转化为I，故整个过程中I、I浓度不会减少，题目中的四个方程式相加得：可知，该电池的能量转化过程为有机光敏染料吸收光能变为激发态，激发态在电池内部转化为电能后又恢复原态，如此循环。 10、某实验兴趣小组用如图所示装置做完实验后，在读书卡片上记下了如下6条记录，其中合理的是()ABCD【答案】B11、下列对各种平衡体系的叙述中，完全正确的是一组是（ ）在醋酸溶液中存在的电离平衡： 加水稀释后，溶液中所有离子浓度均减小；常温下，在醋酸溶液中加入少量的CH3COONa固体，会使其电离平衡逆向移动；一定浓度的醋酸钠溶液可使酚酞试液变红，其原因是溶液中存在如下平衡：使得溶液中的c（OH）c（H+）；某温度下，容积一定的密闭容器中进行可逆反应：X（g）+Y（g）2Z（g）+ W（s）H0，平衡后，升高温度，c（Z）增大；在上述的可逆反应中，当容器中气体压强不变时，反应达到平衡；在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中，加入稀盐酸，平衡向溶解的方向移动；在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入碘化钾固体，氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀A BC D【答案】B【解析】稀释过程中，OH-浓度增大；因该反应为气体体积不变的可逆反应，故压强不能作为判断反应达到平衡的依据。12、将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸。同时向a中加入少量CuSO4溶液。图中产生H2的体积V L与时间t min的关系正确的是()AB.C D.【答案】A【解析】由于发生ZnCuSO4=ZnSO4Cu。发生的Cu附着在Zn上，与H2SO4溶液构成CuZn/H2SO4原电池，反应速率加快，但由于Zn与CuSO4反应消耗了Zn，使产生H2的体积减少，图A中a反应速率大，产生的氢气少。13、有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A B ；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，电极反应式为：E2-+2e-=E，B-2e-=B2+则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为（ ）AABED BDABE CDEAB DABDE【答案】B14、电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2+6OHIO3+5I+3H2O，下列说法正确的是( )A右侧发生的电极方程式：O2+4e+2H2O4OHB电解槽内发生反应的总化学方程式是KI+3H2OKIO3+3H2C电解结束后，右侧溶液中不可能含有IO3D如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内反应的总化学方程式不变【答案】B15、右图为番茄电池，下列说法正确的是( )A一段时间后，锌片质量会变小B铜电极附近会出现蓝色C电子由铜通过导线流向锌D锌电极是该电池的正极【答案】A【解析】这是一个微型原电池。锌比铜活泼，因此锌是负极，失去电子被氧化，电子经导线传递到正极上。铜是正极而被保护，番茄显酸性，因此在正极上是氢离子得到电子被还原，所以正确的答案是A。16、钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失大量资金请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题(1)钢铁的电化学腐蚀原理如图所示：写出石墨电极的电极反应式_；将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在右图虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向写出修改后石墨电极的电极反应式_(2)生产中可用盐酸来除铁锈现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式_(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀装置示意图如下：A电极对应的金属是_(写元素名称)，B电极的电极反应式是_若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为_ mol.镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因_【答案】(1)O24e2H2O = 4OH如图所示2Cl2e = Cl2(2)2FeCl3Fe = 3FeCl2(3)铜Cu22e = Cu0.08 mol铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(其他答案合理也给分)【解析】(1)在中性溶液中发生吸氧腐蚀，将虚线中改为直流电源，这属于外加电流的阴极保护法，外加电源后石墨电极为阳极，氯离子失电子生成氯气(2)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了三价铁离子，而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子(3)为在铁表面镀铜需将铁作阴极、铜作阳极，当析出1 mol铜时两电极的质量差为6464128 g，转移2 mol电子，当质量差为5.12 g，电路中通过的电子为0.08 mol；镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，因为镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀17、(1)在298 K时，1 mol C2H6在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量1 558.3 kJ.写出该反应的热化学方程式_.(2)利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨作电极，在电极上分别通入乙烷和氧气通入乙烷气体的电极应为_极(填写“正”或“负”)，该电极上发生的电极反应是_(填字母代号)a2C2H614e7O2 = 4CO26H2ObC2H614e18OH = 2CO12H2OcO22H2O4e = 4OHdO24e4H = 2H2O(3)在下图所示实验装置中，石墨棒上的电极反应式为_；如果起始时盛有1 000 mL pH5的硫酸铜溶液(25，CuSO4足量)，一段时间后溶液的pH变为1，此时可观察到的现象是_；若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变，忽略溶液体积的变化)，可向溶液中加入_(填物质名称)，其质量约为_【答案】(1)2C2H6(g)7O2(g) = 4CO2(g)6H2O(l)H3 116.6 kJ/mol(2)负b(3)4OH4e = O22H2O石墨电极表面有气泡产生，铁电极上附着一层红色物质，溶液颜色变浅氧化铜(或碳酸铜)4 g(或6.2 g)【解析】(2)燃料电池中通O2的为正极，通燃料气的为负极，电极反应式书写时需注意电解质溶液的酸碱性(3)由图中电子移动方向判断铁为阴极，石墨为阳极电解过程中阳极生成O2，阴极析出铜要恢复到原状态需加入CuO或CuCO3，CuO或CuCO3的质量可由H的量求得18、某同学设计出如下装置成功的证明了Cu和Ag的金属活动性顺序。请你原电池原理和实验装置，完成下列实验报告。实验目的：探究Cu和Ag的金属活动性顺序（1）电极材料：正极： ；负极： ； 硝酸银溶液的作用是 。（2）写出电极反应式：正极： ；负极： 。（3）实验现象： 。（4）实验结论： 。【答案】（1）银片、铜片；参与氧化还原反应和导电（2）正极：2Ag+ + 2e 2Ag，负极：Cu2e Cu2+（3）负极不断溶解，正极上有银白色固体析出，溶液由无色变为蓝色（4）金属活动性CuAg【解析】试题分析：（1）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。铜比银活泼，所以铜是负极，银是正极，硝酸银溶液是电解质溶液，参与氧化还原反应和导电作用。（2）负极是铜失去电子，电极反应式是Cu2e Cu2+；正极是溶液中的银离子得到电子，则电极反应式是2Ag+ + 2e 2Ag。（3）根据以上分析可知，实验现象是负极不断溶解，正极上有银白色固体析出，溶液由无色变为蓝色。（4）根据实验现象和原理可得出的结论是金属活动性CuAg。考点：考查原电池的有关判断和应用以及电极反应式的书写点评：该题是高考中的常见题型，属于基础性试题的考查。只要是考查学生对原电池工作原理的熟悉掌握程度，以及灵活运用知识解决实际问题的能量，有利于培养学生的逻辑推理能力，也有助于提高学生的应试能力和学习效率。19、某同学用废干电池内的黑色固体(可能含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质)进行如下图所示实验：(1)操作灼烧滤渣时所用主要仪器有酒精灯、玻璃棒、_、_。(2)操作的试管加入中所得滤渣，试管中迅速产生能使带火星的木条复燃的气体，由此推测滤渣含有MnO2，试管中发生反应的化学方程式：_。(3)操作灼烧滤渣中的黑色固体时，产生一种使澄清石灰水变浑浊的气体，由此推测滤渣中除含有MnO2外，还存在的物质为_。(4)已知氯化锌与稀氨水反应生成Zn(OH)2白色沉淀，Zn(OH)2可以溶于稀氨水生成可溶性的Zn(NH3)4(OH)2；下列是该同学对操作的滤液主要成分进行探究的过程：(一)猜想主要成分为氯化铵；验证(操作)过程取少量滤液加入NaOH固体，并加热；实验现象闻到有轻微的氨味；判断猜想_(填“猜想成立”或“猜想不成立”)；(二)猜想主要成分为氯化锌；验证(操作)过程_实验现象_；判断猜想猜想成立；由上述实验得出的结论是：滤液中的主要成分：_。【答案】(1)坩埚三脚架(泥三角)(2)2H2O22H2OO2(3)炭(或C)(4)(一)判断猜想猜想不成立(二)验证(操作)过程取少量滤液逐滴滴入稀氨水实验现象先有白色沉淀、滴入过量稀氨水后白色沉淀溶解判断猜想结论：主要成分为氯化锌，其中含有少量的氯化铵【解析】灼烧是在坩埚中进行，所以还需要的仪器有三脚架、坩埚。操作能产生使带火星的木条复燃的气体，是使H2O2分解，所以滤渣中含有MnO2。20、0.40L某浓度的NaOH溶液恰好与标准状况下5.8 L Cl2完全反应，计算： (1)生成的NaClO的物质的量；(2)该溶液中NaOH的物质的量浓度。【答案】(1)0.26mol (2)1.3mol/L【解析】本题需要注意的是当反应物或生成物为不纯物质时，必须首先求出其纯净物的量再进行计算。21、某金属元素X原子的核外电子数等于核内中子数，取该元素的单质0.6 g与足量的氧气充分反应，可得到1.0 g氧化物XO。试通过计算推导出该元素在元素周期表中的位置。【答案】第三周期A族【解析】设X的相对原子质量为Ar，则由题意知：2XO2=2XO2Ar 2(Ar16)06 g 1.0 g，解得Ar24由该元素的原子核外电子数等于核内中子数可知，该元素原子的质子数与中子数相等，所以X的原子序数为12，该元素是Mg，位于周期表的第三周期A族。22、已知A、B、C、D、E、F是含有同一种元素的化合物，其中F能使红色湿润石蕊试纸变蓝色，它们之间能发生如下反应： A+H2O B+C C+F D D+NaOH F+E+H2O （1）写出它们的化学式：D_，F_。（2）写出反应的化学方程式：_（3）写出反应的离子方程式：_。（4）工业生产C的过程中有如下一步反应：即F经催化氧化生成B和H2O，写出该步反应的化学方程式：_。【答案】【解析】23、已知甲、乙、丙分别代表中学化学中的常见物质，若甲的化学式为RCl3，其溶液在加热蒸干并灼烧时可发生反应： a.甲+H2O乙+丙 b.乙氧化物+H2O 请根据题目要求回答下列问题：（1）若甲为某用途广泛的金属元素的氯化物，其溶液在上述变化中生成的氧化物为红棕色粉末，则该金属在周期表中的位置是 。（2）若甲为某短周期金属元素的氯化物，则甲发生a反应的化学方程式为 。 （3）将以上两种金属单质用导线连接，插入一个盛有NaOH溶液的烧杯中构成原电池，则负极发生的电极反应为 _。【答案】（1）第四周期，第族（2）AlCl33H2OAl(OH)33HCl（3）Al3e4OHAlO22H2O24、如图为原电池装置，则正极材料是 ，负极反应式是 原电池反应的离子方程式是 【答案】Cu；Zn2e=Zn2+；Zn+Cu2+=Zn2+Cu【解析】不活泼的铜为正极，负极是锌失去电子，生成铜离子，电极反应式为：Zn2e=Zn2+，总的离子反应方程式就是锌与铜离子自发的氧化还原反应，即Zn+Cu2+=Zn2+Cu，故答案为：Cu；Zn2e=Zn2+；Zn+Cu2+=Zn2+Cu25、下列反应:氢氧化钠与硫酸一氧化碳与氧气八水合氢氧化钡与氯化铵金属铜与硝酸银。其中(用序号填空):(1)属于放热反应的是 ;(2)属于吸热反应的是 ;(3)能设计成原电池的反应是 ;(4)能设计成燃料电池的反应是 。【答案】(1)(2)(3)(4)【解析】酸碱中和反应、燃烧、活泼金属置换不活泼金属反应属于放热反应,属于典型的吸热反应。燃烧和置换反应一定是氧化还原反应,理论上均可设计成原电池,且CO燃烧可设计成燃料电池。26、如图装置闭合电键K时，电流计A的指针将发生偏转。试回答：(1) 丙池是 （填“原电池”或“电解池”），甲中a极电极名称是 ，丙中c极电极名称是 ；(2)乙中Cu极的电极反应是_ ，若电路中有0.02mol电子通过,则甲中a电极溶解的质量为 g； (3)闭合电键K一段时间后,丙池中生成二种气体和一种碱，则丙池中发生的总的化学方程式是 ；（4）丙池中反应进行较长时间后，收集到标准状况下氢气2.24L，此时测得丙池溶液质量实际减少4.23 g,含有碱0.100mol（不考虑气体在水中的溶解），则实际放出气体的物质的量是 mol；（5）如果要给丙中铁片上镀上一层Cu，则丙池应作何改进 。【答案】（1）电解池 负极 阳极 （2）Cu2+2e=Cu 0.65 (3) 2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2（4)0.165 说明：H2：0.1 Cl2 ：0.05 O2：0.015 (5)“C”换成“Cu”、将“NaCl溶液”换成“CuSO4溶液”。27、近年我国首创以Al空气海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流，其工作时电极总反应式为：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3；请判断：（1）原电池的负极是 ；（2）工作时原电池的两极反应：A负极 ；B正极 ；（3）工作时原电池正极附近pH （增大，减小，不变）【答案】（1）Al （2）Al-3e=Al3+；O2+2H2O+4e=4OH-