全国高考化学化学能与电能的综合高考模拟和真题汇总附答案.docx

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全国高考化学化学能与电能的综合高考模拟和真题汇总附答案

全国高考化学化学能与电能的综合高考模拟和真题汇总附答案

一、化学能与电能

1．甲同学向做过银镜反应的试管滴加0.1mol/L的Fe（NO3）3溶液（pH=2），发现银镜部分溶解，和大家一起分析原因：

甲同学认为：

Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag。

乙同学认为：

Fe（NO3）3溶液显酸性，该条件下NO3－也能氧化单质Ag。

丙同学认为：

Fe3+和NO3－均能把Ag氧化而溶解。

（1）生成银镜反应过程中银氨溶液发生_____________（氧化、还原）反应。

（2）为得出正确结论，只需设计两个实验验证即可。

实验I：

向溶解了银镜的Fe（NO3）3的溶液中加入____________（填序号，①KSCN溶液、②K3[Fe（CN）6]溶液、③稀HC1），现象为___________，证明甲的结论正确。

实验Ⅱ：

向附有银镜的试管中加入______________溶液，观察银镜是否溶解。

两个实验结果证明了丙同学的结论。

（3）丙同学又把5mLFeSO4溶液分成两份：

第一份滴加2滴KSCN溶液无变化；第二份加入1mL0.1mol/LAgNO3溶液，出现白色沉淀，随后有黑色固体产生（经验证黑色固体为Ag颗粒），再取上层溶液滴加KSCN溶液变红。

根据上述的实验情况，用离子方程式表示Fe3+、Fe2+、Ag+、Ag之间的反应关系_______________。

（4）丁同学改用如图实验装置做进一步探究：

①K刚闭合时，指针向左偏转，此时石墨作_________，（填“正极”或“负极。

此过程氧化性：

Fe3+_______Ag+（填>或<）。

②当指针归零后，向右烧杯中滴加几滴饱和AgNO3溶液，指针向右偏转。

此过程氧化性：

Fe3+_______Ag+（填>或<）。

③由上述①②实验，得出的结论是：

_______________________。

【答案】还原②产生蓝色沉淀pH=20.3mol/LKNO3或NaNO3溶液Ag+Fe3+⇌Ag++Fe2+或（Ag++Fe2+⇌Ag+Fe3+）正极＞＜其它条件不变时，物质的氧化性与浓度有关系，浓度的改变可导致平衡的移动

【解析】

【分析】

（1）根据元素化合价的变化判断；

（2）实验Ⅰ：

甲同学认为：

Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则要证明甲的结论正确，可验证Fe3+的还原产物Fe2+的存在；

实验Ⅱ：

进行对照实验；

（3）根据实验现象判断溶液中发生的反应；

（4）根据指针偏转方向判断正负极，判断电极反应，并结合氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物分析解答。

【详解】

（1）往AgNO3溶液中逐滴加入氨水，银离子和氨水反应生成白色的氢氧化银沉淀和铵根离子，Ag++NH3•H2O═AgOH↓+NH4+；继续滴入氨水白色沉淀溶解，氢氧化银和氨水反应生成银氨溶液和水，AgOH+2NH3•H2O═Ag（NH3）2OH+2H2O，若用乙醛进行银镜反应，再加入乙醛溶液后，水浴加热，生成乙酸铵，氨气、银和水，化学反应方程式为：

CH3CHO+2Ag（NH3）2OH

CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O，银氨溶液中的银为+1价，被醛基还原生成0价的银单质，故答案为：

还原；

（2）实验Ⅰ：

甲同学认为：

Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则要证明甲的结论正确，可验证Fe3+的还原产物Fe2+的存在即可，验证Fe2+的实验是取少量除尽Ag+后的溶液于试管中，加入K3[Fe（CN）6]溶液会和Fe2+反应生成蓝色沉淀，故答案为：

②；产生蓝色沉淀；

实验Ⅱ：

丙同学认为：

Fe3+和NO3－均能把Ag氧化而溶解，且两个实验结果证明了丙同学的结论，而实验I验证了Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则实验II需要验证NO3－也能把Ag氧化而溶解，需进行对照实验，0.1mol/L的Fe（NO3）3溶液（pH=2），NO3－为0.3mol/L，所以需向附有银镜的试管中加入pH=2的0.3mol/LKNO3或NaNO3溶液，故答案为：

pH=2的0.3mol/LKNO3或NaNO3；

（3）Fe3+遇KSCN溶液变红，第一份滴加2滴KSCN溶液无变化，说明FeSO4溶液中无Fe3+，第二份加入1ml0.1mol/LAgNO3溶液，出现白色沉淀，随后有黑色固体Ag产生，再取上层溶液滴加KSCN溶液变红，说明有Fe3+产生，说明Fe2+被Ag+氧化生成Fe3+，Ag+被还原为Ag，又Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则该反应为可逆反应，反应的离子方程式为：

Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+或Ag++Fe2+⇌Ag+Fe3+；

（4）①K刚闭合时，指针向左偏转，则银为负极，石墨为正极，该电池的反应本质为Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+，该反应中铁离子为氧化剂，银离子为氧化产物，则氧化性：

Fe3+＞Ag+，故答案为：

正极；＞；

②当指针归零后，向右烧杯中滴加几滴饱和AgNO3溶液，指针向右偏转，则此时石墨为负极，银为正极，右侧烧杯中银离子浓度增大，反应Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+的平衡左移，发生反应Ag++Fe2+⇌Ag+Fe3+，此时Ag+为氧化剂，Fe3+为氧化产物，则氧化性：

Fe3+＜Ag+；

③由上述①②实验，得出的结论是：

在其它条件不变时，物质的氧化性与浓度有关，浓度的改变可导致平衡移动。

2．

（1）如下图所示，A为电源，B为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，C．D为电解槽，其电极材料见图，电解质溶液：

C装置中溶液为AgNO3溶液，D装置的溶液为Cu（NO3）2溶液，。

关闭K1，打开K2，通电后，B的KMnO4紫红色液滴向d端移动，则电源a端为_______极，通电一段时间后，观察到滤纸c端出现的现象是：

_________；

（2）打开K1，关闭K2，通电一段时间后，D装置中Cu极的电极反应式为______________。

C装置中右端Pt电极上的电极反应式为：

______________________。

C装置中总反应方程式为：

_______________________。

（3）假定C．D装置中电解质溶液足量，电解一段时间后，C装置中溶液的pH值_______（填“变大”.“变小”或“不变”，下同），D装置中溶液的pH值______。

【答案】负变红色Cu–2e-=Cu2+4OH--4e-=2H2O+O2↑

减小不变

【解析】

【分析】

（1）关闭K1，打开K2，为电解饱和食盐水装置，通电后，B的KMnO4紫红色液滴向d端移动，根据电解池工作原理可知阴离子向阳极移动判断电源的正负极并判断反应现象；

（2）打开K1，关闭K2，为电解硝酸银和硝酸铜的串联电路，D装置中Cu极连接电源的正极，为电解池的阳极，发生氧化反应，C装置中右端Pt电极为阳极，氢氧根离子放电生成氧气；

（3）C为电解硝酸银装置，D为电镀装置。

【详解】

（1）据题意KMnO4紫红色液滴向d端移动，说明高锰酸根离子向d端移动，可推出极为阳极，进一步可确定电源a端为负极，b端为正极，通电一段时间后，滤纸c端发生反应为2H++2e-=H2↑，促进水的电离，滴加酚酞呈红色；

（2）打开K1，关闭K2，为电解硝酸银和硝酸铜的串联电路，D装置中Cu极连接电源的正极，为电解池的阳极，发生氧化反应，电极方程式为Cu-2e-=Cu2+，C装置中右端Pt电极为阳极，氢氧根离子放电生成氧气，电解方程式为4OH--4e-=2H2O+O2↑，电解总反应为4AgNO3+2H2O

4Ag+O2↑+4HNO3；

（3）C装置中总反应方程式为4AgNO3+2H2O

4Ag+O2↑+4HNO3，溶液pH减小，D为电镀装置，溶液浓度不变，则pH不变。

3．（I）某同学设计实验探究构成原电池的条件，装置如下：

实验一：

实验探究电极的构成〈甲图〉

①A、B两极均选用石墨作电极，发现电流计指针不偏转；②A、B两极均选用铜片作电极，发现电流计指针不偏转；③A极用锌片，B极用铜片，发现电流计指针向左偏转；④A极用锌片，B极用石墨，发现电流计指针向左偏转。

结论一：

____________________________________。

实验二：

探究溶液的构成〈甲图，A极用锌片，B极用铜片）

①液体采用无水乙醇，发现电流计指针不偏转；

②改用硫酸溶液，发现电流计指针偏转，B极上有气体产生。

结论二：

____________________________________。

实验三：

对比实验，探究乙图装置能否构成原电池

将锌、铜两电极分别放入稀硫酸溶液中，发现锌片上有气泡产生，铜片上无明显现象，电流计指针不发生偏转。

结论三：

____________________________________。

思考：

对该同学的实验，同学乙提出了如下疑问，请你帮助解决。

（1）在甲图装置中，若A为镁片，B为铝片，电解质溶液为NaOH溶液，电流计的指针应向_______偏转。

（2）一根金属丝两端分别放在图乙的两个烧杯之中，电流计指针_______（填“能”或“不能”）偏转。

（II）依据氧化还原反应：

2Ag+（aq）+Cu（s）=Cu2+（aq）+2Ag（s）设计的原电池如图所示。

请回答下列问题：

（1）电极X的材料是_________；电解质溶液Y是_________；

（2）当电路中转移0.01mol电子时，两电极的质量差为______g。

【答案】电极必须是两活泼性不同的电极溶液必须是电解质溶液必须构成闭合回路右不能CuAgNO31.4g

【解析】

【分析】

（I）实验一：

由①②可知，当两极相同时，不能形成原电池；由③④可知，当两极是两种活泼性不同的金属或一种是金属一种是非金属时，可以形成原电池；

实验二：

①中乙醇是非电解质，溶液中无自由移动离子；②中硫酸是电解质，硫酸溶液中有自由移动离子，能形成原电池；

实验三：

要有电流，必须能形成闭合回路。

思考：

（1）相对于电解质溶液来讲，哪个电极更活泼，哪个电极做负极，指针向哪偏转；

（2）要形成原电池产生电流，必须形成闭合回路。

（II）根据反应“2Ag+（aq）+Cu（s）═Cu2+（aq）+2Ag（s）”分析，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，电极反应为Cu-2e-=Cu2+，则正极为活泼性较Cu弱的Ag，Ag+在正极上得电子被还原，电极反应为Ag++e=Ag，电解质溶液为AgNO3，原电池中，电子从负极经外电路流向正极，由此分析解答。

【详解】

（I）实验一：

由①②可知，当两极相同时，不能形成原电池；由③④可知，当两极是两种活泼性不同的金属或一种是金属一种是非金属时，可以形成原电池；

实验二：

①中乙醇是非电解质，溶液中无自由移动离子；②中硫酸是电解质，硫酸溶液中有自由移动离子，能形成原电池；

实验三：

要有电流，必须能形成闭合回路；

思考：

（1）相对于氢氧化钠溶液来讲，铝比镁更活泼，故铝做负极，电流计的指针应向右偏转；

（2）一根金属丝两端分别放在图乙的两个烧杯之中，不能形成闭合回路，而要形成原电池产生电流，必须形成闭合回路；

（II）

（1）由反应“2Ag+（aq）+Cu（s）═Cu2+（aq）+2Ag（s）”可知，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，Ag+在正极上得电子被还原，电解质溶液为AgNO3；

（2）若刚开始Cu电极和银电极的质量相等，当电路中通过0.01mol电子时，正极上生成Ag为0.01mol，即1.08g，负极上Cu溶解的物质的量为0.005mol，即0.32g，所以两个电极的质量差为0.32g+1.08g=1.4g。

4．

（1）工业上制取氯酸钠采用在热的石灰乳中通入氯气，然后结晶除去氯化钙后，再加入适量的（填试剂化学式），过滤后即可得到。

（2）实验室制取氯酸钠可通过如下反应：

3C12+6NaOH

5NaC1+NaC1O3+3H2O先往-5℃的NaOH溶液中通入适量C12，然后将溶液加热，溶液中主要阴离子浓度随温度的变化如右图表1所示，图中C表示的离子是。

（填离子符号）

（3）某企业采用无隔膜电解饱和食盐水法生产氯酸钠。

则阳极反应式为：

。

（4）样品中C1O3-的含量可用滴定法进行测定，步骤如下：

步骤1：

准确称取样品ag（约2.20g），经溶解、定容等步骤准确配制1000mL溶液。

步骤2：

从上述容量瓶中取出10.00mL溶液于锥形瓶中，准确加入25mL1.000mol/L（NH4）2Fe（SO4）2溶液（过量），再加入75mL硫酸和磷酸配成的混酸，静置10min。

步骤3：

再在锥形瓶中加入100mL蒸馏水及某种指示剂，用0.0200mol/LK2Cr2O7标准溶液滴定至终点，记录消耗消耗K2Cr2O7标准溶液的体积。

步骤4：

为精确测定样品中C1O3-的质量分数，重复上述步骤2、3操作2-3次。

步骤5：

数据处理与计算。

①步骤2中反应的离子方程式为；

静置10min的目的是。

②步骤3中K2Cr2O7标准溶液应盛放在（填仪器名称）中。

③用0.0200mol/LK2Cr2O7标准溶液滴定的目的是。

在上述操作无误的情况下，所测定的结果偏高，其可能的原因是。

【答案】

（1）Na2CO3

（2）ClO-（3）Cl--6e-+6OH-=C1O3-+3H2O（4）①ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；使溶液中C1O3-与Fe2+反应充分完全②酸式滴定管③计算步骤

消耗的（NH4）2Fe（SO4）2的量（其他合理答案也给分）

溶液中的Fe2+被空气中的氧气氧化

【解析】

试题分析：

（1）石灰乳与氯气反应生成氯化钙和氯酸钙，除去氯化钙后，可加入碳酸钠溶液，以生成碳酸钙沉淀，以此得到氯化钠；

（2）氯气与氢氧化钠反应低温时生成NaClO，温度高时生成NaClO3，-5℃时生成ClO-；（3）采用无隔膜电解饱和食盐水法生产氯酸钠，同时生成H2，其反应的方程式为：

NaCl+3H2O

NaClO3+3H2↑，阳极发生氧化反应，反应式为Cl--6e-+6OH-=C1O3-+3H2O；（4）①酸性条件下亚铁离子被ClO3-氧化未铁离子，自身被还原为氯离子，其反应的离子方程式为：

ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；静止10min可以使亚铁离子和次氯酸根离子充分反应；②K2Cr2O7溶液具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡胶管，所以改用酸式滴定管盛放；③步骤2中的（NH4）2Fe（SO4）2没有反应完，用K2Cr2O7溶液滴定步骤2的溶液是为了测得未反应完全的亚铁离子，所以是为了测为反应完全的硫酸亚铁铵的量；

亚铁离子容易被空气中的氧气氧化，测得结果偏高的原因为溶液中的Fe2+被空气中的氧气氧化。

考点：

探究物质的组成及测定物质的含量

5．

（一）如图所示，甲、乙是电化学实验装置，请回答下列问题：

若甲、乙两个烧杯中均盛放饱和NaCl溶液。

①甲中石墨棒上的电极反应式是_________________________________

②乙中总反应的离子方程式为___________________________________

若乙中含有0.10mol·L-1NaCl溶液400mL，当阳极产生的气体为560mL（标准状况下）时，溶液的pH=_____________（2分）（假设溶液体积变化忽略不计），转移电子的个数为____________

（二）肼一空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景。

其工作原理如上图所示，回答下列问题：

①该燃料电池中正极通入的物质是__________；

负极发生的反应式为：

__________________________

②电池工作时，OH-移向极________（“a”或“b”）

③当电池放电转移5mol电子时，至少消耗燃料肼________g

（三）全钒液流电池的结构如图所示，其电解液中含有钒的不同价态的离子、H+和SO42﹣．电池放电时，负极的电极反应为：

V2+﹣e﹣=V3+．

①电池放电时的总反应方程式为___________________________

充电时，电极M应接电源的_________极

②若电池初始时左、右两槽内均以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液，使用前需先充电激活，充电过程阴极区的反应分两步完成：

第一步VO2+转化为V3+；第二步V3+转化为V2+．则第一步反应过程中阴极区溶液n（H+）_________

_（填“增大”、“不变”或“减小”）（1分），阳极的电极反应式为_________________________

【答案】

（一）

（1）①O2＋4e－＋2H2O===4OH－

②2Cl－＋

2H2O

Cl2↑＋2OH－＋H2↑

③13；3.612×1022或0.

06NA

（二）①空气或氧气N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑②a③40

（三）①VO2++2H++V2+=VO2++H2O+V3+正

②减小VO2++H2O﹣e﹣=VO2++2H+

【解析】

试题分析：

（一）

（1）①甲装置为原电池，石墨作正极，O2放电，电极反应为：

O2＋2H2O＋4e－=4OH－；②乙装置为电解池，Fe是阴极，不参与反应，总反应的离子方程式为：

2Cl－＋

2H2O

Cl2↑＋2OH－＋H2↑；③阳极生成0.025mol的气体,其中先是氯离子失电子，0.04mol氯离子失去0.04mol电子,生成0.02mol的氯气，另外的0.005mol气体是氢氧根离子失电子生成的氧气，可知0.02mol氢氧根失去0.02mol电子，共失去0.06mol电子，同时在阴极氢离子得电子0.06mol电子，刚好反应0.06mol氢离子，也就是留下了0.04mol氢氧根离子，氢离子浓度为0.04/0.4=0.1mol/L.pH为13；转移电子的个数为3.612×1022或0.

06NA；

（二）①在肼（N2H4）燃料电池中，通入燃料气体N2H4为负极，通入空气或氧气的一极为正极；在原电池中，阴离子向负极移动，在碱性电解质中失去电子生成氮气和水，电极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O；②电池工作时，OH-移向负极，即a极；③当电池放电转移5mol电子时，消耗燃料肼1.25mol，质量为40g；

（三）①左槽的电极反应式为VO2++2H++e-=VO2++H2O，为原电池的正极，总反应方程式为VO2++2H++V2+=VO2++H2O+V3+；充电时，电极M应接电源的正极；②第一步VO2+转化为V3+的方程式为：

VO2++4H++2e‾=V3++2H2O，消耗了H+，所以阴极区溶液n（H+）减小；阳极上VO2+失电子生成VO2+，电极方程式为：

VO2++H2O﹣e﹣=VO2++2H+。

考点：

原电池，电解池原理

6．（16分）某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）。

从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。

（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）：

编号

实验目的

碳粉/g

铁粉/g

醋酸/%

①

为以下实验作参照

0.5

2.0

90.0

②

醋酸浓度的影响

0.5

36.0

③

0.2

2.0

90.0

（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。

t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了（填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式是。

（3）经过相当长的一段时间，图1锥形瓶中混合物表面生成了一层红棕色的铁锈，取少量铁锈于试管中，加入稀盐酸，取少量反应之后的溶液检验其中的Fe3+，检验Fe3+最灵敏的试剂是大家熟知的KSCN，可以检验痕量的Fe3+。

还可用KI来检验：

2Fe3++2I－

2Fe2++I2，有资料认为这可能是一个可逆反应。

Fe3+与I－反应后的溶液显深红色，它是I2溶于KI溶液的颜色。

为探究该深红色溶液中是否含Fe3+，进而证明这是否是一个可逆反应，试利用实验室常用仪器、用品及以下试剂设计方案并填写位于答题卷的下表。

0.1mol/L的FeCl3、KI、KSCN、NaOH、H2SO4、KMnO4溶液，CCl4，蒸馏水。

编号

实验操作

预期现象和结论

①

在试管中加入少量该FeCl3溶液和

（填少量、过量）的KI溶液。

深红色如期出现

②

将试管中的混合溶液转移至

（填仪器）中，倒入一定量的，

塞住活塞，充分振荡（萃取），静置。

③

【答案】

（1）（每空1分，共2分）

编号

实验目的

碳粉/g

铁粉/g

醋酸/%

①

为以下实验作参照

0.5

2.0

90.0

②

醋酸浓度的影响

0.5

2.0

36.0

③

碳粉质量的影响

0.2

2.0

90.0

（2）吸氧（2分）

（1分）还原（1分）O2+4e-+2H2O=4OH-（2分）

（3）（8分）

编号

实验操作

预期现象和结论

①

过量（1分）

②

分液漏斗（1分）；CCl4（1分）；

液体分层，上层接近无色，下层紫红色（1分）

③

打开活塞，先放出下层液体，再从分液漏斗的上口中倒出水层于试管中，加入KSCN溶液（2分）

出现血红色，则反应后的混合物中含Fe3+，进而证明这的确是一个可逆反应；反之则不含Fe3+，进而证明不是一个可逆反应（2分）

【解析】

试题分析：

（1）探究影响化学反应速率，每次只能改变一个变量，故有②中铁的量不变，为2.0g；③中改变了碳粉的质量，故为探究碳粉的量对速率的影响；

（2）压强与气体的物质的量成正比，从图中可以看出，气体的量开始增加，后减少，故为吸氧腐蚀；活泼金属做负极，故碳为正极，发生还原反应，其电极反应为：

O2+4e-+2H2O=4OH-；（3）经过相当长的一段时间，图1锥形瓶中混合物表面生成了一层红棕色的铁锈，取少量铁锈于试管中，加入稀盐酸，取少量反应之后的溶液检验其中的Fe3+，根据题干所给信息可知：

①在试管中加入少量该FeCl3溶液和过量的KI溶液，现象为出现深红色；②将试管中的混合溶液转移至分液漏斗中，倒入一定量的CCl4，塞住活塞，充分振荡（萃取），静置，碘易溶于有机溶剂现象为液体分层，上层接近无色，下层紫红色；③打开活塞，先放出下层液体，再从分液漏斗的上口中倒出水层于试管中，加入KSCN溶液，则若出现血红色，则反应后的混合物中含Fe3+，进而证明这的确是一个可逆反应；反之则不含Fe3+，进而证明不是一个可逆反应。

考点：

化学反应原理，探究实验。

7．（11分）某化学兴趣小组用如图所示装置电解CuSO4溶液，测定铜的相对原子质量。

（1）若实验中测定在标准状况下放出的氧气的体积VL，B连接直流电源的_________（填“正极”或“负极”）；

（2）电解开始一段时间后，在U形管中可观察到的现象有__________________，电解的离子方程式为___________________________________。

（3）实验中还需测定的数据是_______________（填写序号）

①B极的质量增重mg

②A极的质量增重mg

（4）下列实验操作中必要的是__