高考化学专题训练及解析三.docx
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高考化学专题训练及解析三
高考化学专题训练及解析（三）
专题训练及解析：
电化学原理综合应用题
专题训练及解析：
速率、平衡图表类综合题
高考化学专题训练及解析：
电化学原理综合应用题
（含标准答案及解析）
时间：
45分钟 分值：
100分
1．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
（1）下列相关说法正确的是________（填序号）。
A．通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的优劣
B．二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用
C．除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料
D．近年来，废电池必须进行集中处理的问题被提上日程，其首要原因是电池外壳的金属材料需要回收
（2）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可表示为2Ni（OH）2＋Cd（OH）2
Cd＋2NiO（OH）＋2H2O
已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法正确的是________（填序号）。
A．以上反应是可逆反应
B．反应环境为碱性
C．电池放电时Cd作负极
D．该电池是一种二次电池
（3）在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示：
a、b两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸入，并在电极表面发生反应而放电。
①a电极是电源的________极；
②若该电池为飞行员提供了360kg的水，则电路中通过了________mol电子。
2．金属铜不溶于稀硫酸，可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐。
现将一定量的铜片加入到100mL稀硫酸和硫酸铁的混合液中，铜片完全溶解（不考虑盐的水解及溶液体积的变化）。
（1）写出铜溶解于上述混合液的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）若铜完全溶解时，溶液中的Fe3＋、Cu2＋、H＋三种离子的物质的量浓度相等，且测得溶液的pH＝1，则溶解铜的质量是______g，溶液中的c（SO
）＝________mol·L－1。
（3）若欲在如图所示的装置中发生
（1）中的反应，请判断图中的正、负极，并选出适当的物质作电极，写出电极反应式，填在相应的表格中。
正、负极判断
电极材料
电极反应式
X极
Y极
3.
（1）某课外活动小组同学用图1装置进行实验，试回答下列问题：
①若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的________腐蚀。
②若开始时开关K与b连接，则总反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
图1 图2
（2）芒硝化学式为Na2SO4·10H2O，无色晶体，易溶于水，是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。
该小组同学设想，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图2所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。
①该电解槽的阳极反应式为
________________________________________________________________________。
此时通过阴离子交换膜的离子数__________（填“大于”、“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钠溶液从出口（填“A”、“B”、“C”或“D”）________导出。
③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因：
________________________________________________________________________。
④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池，则电池负极的电极反应式为__________________________________________。
已知H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1，则该燃料电池工作产生36gH2O时，理论上有________kJ的能量转化为电能。
4．高氯酸铵（AP）受高温和猛烈撞击能引起爆炸，可用作火箭推进剂。
目前制备高氯酸铵的流程如下：
―→混合物A
HClO
HClO3
HClO4
NH4ClO4
（1）写出Cl2和NaOH溶液反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
将HClO3加入到电解槽中，电解产生H2和O3，产生H2的电极名称为__________，写出产生O3的电极反应式：
__________________。
O3与ClO
反应生成ClO
，O3与ClO
反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________________________________。
（2）工业上含有ClO
的废水可用微生物法处理：
向含有ClO
的废水中加入铁来制造厌氧环境，其主要原理是发生析氢腐蚀，析氢腐蚀时溶液pH变化为________（填“增大”或“减小”），负极反应式为_________________________________________________。
（3）已知Fe2＋可用K3Fe（CN）6来检验（呈蓝色）。
将图Ⅰ装置中的铁棒末端分别连上一块锌片和铜片，并静置于含有K3Fe（CN）6及酚酞的混合凝胶上。
一段时间后发现凝胶的某些区域（如图Ⅱ所示）发生了变化，则下列说法正确的是________。
a．甲区呈现红色b．乙区呈现蓝色
c．丙区产生Cu2＋d．丁区产生Fe2＋
5．已知：
①Cu2O溶于硫酸，立即发生反应：
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。
②部分难溶物的颜色和常温下的Ksp如下表所示：
Cu（OH）2
CuOH
CuCl
Cu2O
颜色
蓝色
黄色
白色
砖红色
Ksp（25℃）
1.6×10－19
1.0×10－14
1.2×10－6
某研究性学习小组对电解饱和食盐水进行了如下探究：
实验Ⅰ 装置如图所示，接通电源后，发现a、b电极上均有大量气泡产生。
（1）电解过程中的总离子反应方程式为
_________________________________________________________。
（2）为了确定电源的正、负极，下列操作一定行之有效的是 （填序号）。
A．观察两极产生气体的颜色
B．往U形管两端分别滴入数滴酚酞试液
C．用燃着的木条靠近U形管口
D．在U形管口置一张湿润的淀粉 KI试纸
实验Ⅱ 把上述电解装置的石墨棒换成铜棒，用直流电源进行电解，装置如图所示。
观察到的现象如下所示：
①开始无明显现象，随后液面以下的铜棒表面逐渐变暗；
②5min后，b极附近开始出现白色沉淀，并逐渐增多，且向a极扩散；
③10min后，最靠近a极的白色沉淀开始变成红色；
④12min后，b极附近的白色沉淀开始变成黄色，然后逐渐变成橙黄色；
⑤a极一直有大量气泡产生；
⑥停止电解，将U形管中悬浊液静置一段时间后，上层溶液呈无色，没有出现蓝色，下层沉淀全部显砖红色。
（3）a极发生的电极反应方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）电解5min后，b极发生的电极反应方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）12min后，b极附近出现的橙黄色沉淀的成分是 ，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（6）最后沉淀的成分是 ，请设计一实验验证此成分：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
1．
（1）A
（2）BCD （3）负 40000
解析
（1）B项二次电池可以多次使用，但不可能无限次重复使用。
C项氧气可用作燃料电池的氧化剂，而不是燃料。
D项废旧电池进行集中处理的主要原因是电池中含有汞、镉和铅等金属离子，它们会对土壤、水源造成污染。
（2）两个反应方向的条件不同，不能称为可逆反应。
（3）电路中通过的电子的物质的量为（360000g÷18g·mol－1）×2＝40000mol。
2．
（1）Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
（2）0.64 0.5
（3）
正、负极
判断
电极材料
电极反应式
X极
负极
铜
Cu－2e－===Cu2＋
Y极
正极
碳
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
3．
（1）①吸氧 ②2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑
（2）①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 小于 ②D
③H＋放电促进水的电离，使OH－浓度增大
④H2－2e－＋2OH－===2H2O 571.6
解析
（1）①开关K与a连接，形成原电池，由于电解质溶液为饱和食盐水，铁发生吸氧腐蚀。
②开关K与b连接，为石墨作阳极电解饱和食盐水，总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O
2OH－＋Cl2↑＋H2↑。
（2）①该电解槽中阳极为OH－放电，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
阳极OH－放电，因此SO2－4向阳极迁移，阴极H＋放电，因此Na＋向阴极迁移，显然通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数。
②NaOH在阴极产生，因此从出口D导出。
③通电开始后，阴极上H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大，因此pH增大。
④碱性氢氧燃料电池中负极为H2放电，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。
该电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O，由于H2（g）＋
O2（g）===H2O（l） ΔH＝－285.8kJ·mol－1，当电池工作产生36gH2O时，理论上转化的电能为285.8kJ·mol－1×2mol＝571.6kJ。
4．
（1）Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 阴极 6OH－－6e－===O3↑＋3H2O 1∶3
（2）增大 Fe－2e－===Fe2＋ （3）ad
解析
（1）从化合价的变化情况分析，H2是还原产物，因此是在电解池的阴极产生。
O3是氧化产物，在阳极产生，阳极上阴离子放电，只有溶液中的OH－放电，由此可写出电极反应式。
O3与ClO
反应生成ClO
时，氧化产物已明确，在酸性条件下O3的还原产物必为H2O，故根据得失电子守恒可得两者物质的量之比。
（2）析氢腐蚀的原理是：
负极反应Fe－2e－===Fe2＋，正极反应2H＋＋2e－===H2↑，溶液的pH增大。
（3）发生的均是吸氧腐蚀，当Fe上连Zn时，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故甲区呈现红色，乙区无蓝色出现。
当Fe上连Cu时，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故丁区产生Fe2＋，丁区呈现蓝色，丙区呈现红色，应选ad。
5．
（1）2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑
（2）BD
（3）2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
（4）Cu＋Cl－－e－===CuCl↓
（5）CuOH和Cu2O Ksp（CuOH）（6）Cu2O 取少量样品放入试管，滴加少量稀硫酸，观察到沉淀部分溶解且溶液呈蓝色，说明沉淀成分为Cu2O
解析
（1）用惰性电极电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，故离子方程式为2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
（2）由于电解生成的气体量较小，不一定能观察到气体颜色，A项错误；由于电解过程中阴极附近OH－浓度增大，滴加酚酞试液后溶液变红，B项正确；点燃可燃性气体前一定要检验纯度，C项错误；由于2KI＋Cl2===2KCl＋I2，生成的碘单质遇淀粉变蓝，D项正确。
即选BD。
（3）a极为阴极，溶液中的H＋放电，而它是由水电离产生的，故电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。
（4）根据观察到的现象可知，铜不可能失去2e－，而是失去一个e－生成Cu＋，然后与Cl－反应生成CuCl白色沉淀，电极反应式为Cu＋Cl－－e－===CuCl↓。
（5）b极生成的CuCl沉淀向a极扩散，而a极OH－向b移动，遇到CuCl后，根据Ksp（CuOH）（6）依据颜色推知最后沉淀为Cu2O；结合已知信息①，可让生成的沉淀与稀硫酸反应即可得以验证。
高考化学专题训练及解析：
速率、平衡图表类综合题
（含标准答案及解析）
时间：
45分钟 分值：
100分
1．铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。
（1）在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生反应：
Fe2O3（s）＋3CO（g）
2Fe（s）＋3CO2（g）。
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：
温度/℃
1000
1150
1300
平衡常数
64.0
50.7
42.9
请回答下列问题：
①该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH________0（填“>”、“<”或“＝”）。
②在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过10min后达到平衡。
求该时间范围内反应的平均反应速率v（CO2）＝____________________，CO的平衡转化率为________。
③欲提高②中CO的平衡转化率，可采取的措施是___________________________。
A．减少Fe的量B．增加Fe2O3的量
C．移出部分CO2D．提高反应温度
E．减小容器的容积F．加入合适的催化剂
（2）某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应，下列反应速率（v）和温度（T）的关系示意图中与铝热反应最接近的是________。
（3）写出氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式：
________________________________________________________________________。
欲使上述体系中Al3+浓度增加，可加入的物质是____________________________。
2．在2L容积不变的密闭容器内，800℃时反应2NO（g）＋O2（g）
2NO2（g）体系中，n（NO）随时间的变化如下表：
t/s
0
1
2
3
4
5
n（NO）/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
（1）用O2的反应速率表示0～2s内该反应的平均反应速率v＝________________。
若上述反应在850℃下进行，反应2s时n（NO）＝0.009mol，并且不再随时间而改变，则该反应是__________热反应。
（2）图中表示NO2浓度变化的曲线是__________（填字母）。
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是________（填序号）。
A．v（NO2）＝2v（O2）B．容器内的压强保持不变
C．v逆（NO）＝2v正（O2）D．容器内气体密度保持不变
（4）能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是________（填序号）。
A．及时分离出NO2B．适当升高温度
C．增大O2的浓度D．选择高效催化剂
3．在100℃时，将0.40mol的二氧化氮气体充入2L真空的密闭容器中，每隔一段时间就对该容器内的物质进行分析，得到数据如表所示：
时间（s）
0
20
40
60
80
n（NO2）/mol
0.40
n1
0.26
n3
N4
n（N2O4）/mol
0.00
0.05
n2
0.08
0.08
（1）在上述条件下，从反应开始直至20s时，二氧化氮的平均反应速率为___mol·L－1·s－1。
（2）n3__________n4（填“>”、“<”或“＝”），该反应的平衡常数为________（保留小数点后一位）。
（3）若在相同情况下，最初向该容器中充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，四氧化二氮的起始浓度是________mol·L－1，假设在80s时达到平衡，请在图中画出并标明该条件下此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线。
（4）达到平衡后，如升高温度，气体颜色会变深，则升高温度后，反应2NO2（g）N2O4（g）的平衡常数将________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（5）达到平衡后，如向该密闭容器中再充入0.32mol氦气，并把容器体积扩大为4L，则平衡将______（填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”），其理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．已知下列两个反应：
反应Ⅰ：
CO2（g）＋H2（g）
CO（g）＋H2O（g） ΔH1
反应Ⅱ：
CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g） ΔH2
（1）相同温度下，若上述反应Ⅰ的化学平衡常数为K1，反应Ⅱ的化学平衡常数为K2，那么K1·K2＝________。
（2）反应Ⅰ的化学平衡常数K1和温度T的关系如表一：
表一
T/℃
700
800
850
1000
1200
K1
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
则ΔH1________0（选填“>”、“＝”或“<”）。
（3）如果上述反应Ⅰ以CO和H2O（g）为起始反应物，在T℃时CO和H2O浓度变化如图所示，且密闭容器的容积为1L。
那么0～4min的平均反应速率v（CO2）=
mol·L-1·min-1，对照“表一”可知T= ℃。
（4）某温度下，反应Ⅰ的化学平衡常数为2.25。
在该温度下，向甲、乙、丙三个恒容密闭容器中通入CO2（g）和H2（g），这两种物质的起始浓度如表二：
表二
起始浓度
甲
乙
丙
c（CO2）（mol·L－1）
0.01
0.02
0.02
c（H2）（mol·L－1）
0.01
0.01
0.02
反应速率最快的是________（填“甲”、“乙”或“丙”），平衡时，H2转化率最大的是________（填“甲”、“乙”或“丙”），丙中H2的转化率为________。
5．汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。
（1）4CO（g）＋2NO2（g）===4CO2（g）＋N2（g） ΔH＝－1200kJ·mol－1
对于该反应，温度不同（T2>T1）、其他条件相同时，下列图像正确的是________（填代号）。
（2）汽车尾气中CO与H2O（g）在一定条件下可以发生反应：
CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g） ΔH<0。
820℃时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照下表进行投料，达到平衡状态，K＝1.0。
起始物质的量
甲
乙
丙
n（H2O）/mol
0.10
0.20
0.20
n（CO）/mol
0.10
0.10
0.20
①该反应的平衡常数表达式为
________________________________________________________________________。
②平衡时，甲容器中CO的转化率是________。
比较下列容器中CO的转化率：
乙________甲；丙________甲（填“>”、“＝”或“<”）。
③丙容器中，通过改变温度，使CO的平衡转化率增大，则温度________（填“升高”或“降低”），平衡常数K______（填“增大”、“减小”或“不变”）。
答案
1．
（1）①c3（CO2）/c3（CO） < ②0.006mol·L－1·min－1 60% ③C
（2）b
（3）Al（OH）3
H＋＋AlO
＋H2O 盐酸（合理即给分）
2．
（1）0.0015mol·L－1·s－1 放
（2）b （3）BC （4）C
3．
（1）0.0025
（2）＝ 2.8 （3）0.10 如图
（4）减小
（5）向左移动
氦气是惰性气体，不参与反应；扩大体积的瞬间，c（NO2）和c（N2O4）都降低为原来的一半，使c（N2O4）/c2（NO2）增大，并大于该温度下的平衡常数K，平衡会向左移动（或氦气是惰性气体，不参与反应，扩大体积相当于减小压强，平衡向左移动）
解析 根据反应速率的定义不难解答问题
（1）。
根据已知表中的数据可知60～80s反应达到平衡，故n3=n4。
由方程式2NO2（g）
N2O4（g）及平衡常数公式可计算出其平衡常数约为2.8。
因温度、体积不变，故达到等效平衡时需要N2O4的起始物质的量为0.20mol，即浓度为0.
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