全国高考化学化学反应与能量变化的推断题综合高考模拟和真题分类汇总.docx

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全国高考化学化学反应与能量变化的推断题综合高考模拟和真题分类汇总

全国高考化学化学反应与能量变化的推断题综合高考模拟和真题分类汇总

一、化学反应与能量变化练习题（含详细答案解析）

1．在铜、锌、稀硫酸构成的原电池中（如图所示）

（1）负极是__________（填“铜”或“锌”），_________电子（填“失去”或“得到”），发__________（填“氧化”或“还原”），电极反应方程式______________；

（2）电流由__________流向__________（填“铜”或“锌），铜片上观察到的现象是________________。

【答案】锌失去氧化Zn-2e-=Zn2+铜锌铜片表面有气泡产生

【解析】

【分析】

锌比铜活泼，形成原电池反应时，锌为负极，发生氧化反应，铜为正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电子从负极流向正极，阳离子从负极移向正极，以此解答。

【详解】

（1）Zn、Cu、H2SO4构成原电池，由于金属活动性Zn>Cu，所以Zn为原电池的负极，失去电子，被氧化，发生氧化反应，负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；

（2）铜为正极，溶液中的H+在正极上得电子发生还原反应，2H++2e-=H2↑，会看到正极Cu片上不断产生气泡。

电子从负极流向正极，阳离子从负极移向正极，由于电流方向为正电荷移动方向，所以电流从正极Cu经外电路流向负极Zn。

【点睛】

本题考查了原电池的构成条件、电极的判断、电极反应及电流方向等。

掌握原电池构成条件及反应原理是本题解答的关键。

2．某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。

（1）图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式_________；在方括号内用箭头表示出电子流动的方向___________。

（2）正极反应式为_____________________，负极反应式为__________________。

（3）按图1装置实验，约8min时才看到导管中液柱上升，下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是________。

a．用纯氧气代替具支试管内的空气

b．将食盐水浸泡过的铁钉表面撒上铁粉和碳粉的混合物

c．用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水

【答案】C

O2+2H2O+e-=4OH-Fe-2e-=Feabc

【解析】

【分析】

（1）铁钉的吸氧腐蚀中，碳作正极，铁作负极；

（2）负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应；

（3）要使现象更快、更清晰，可采取增大反应速率等方法。

【详解】

（1）在食盐水中，铁钉发生吸氧腐蚀，活动性较强的铁作负极，其中含有的活动性弱的杂质碳作正极，正极的化学式为C；电子从负极Fe沿导线流向正极C，其图象为

；

（2）该装置中，负极上铁失电子发生氧化反应，负极的电极反应式为：

Fe-2e-=Fe2+；正极C上O2得电子发生还原反应，正极的电极反应式为：

2H2O+O2+4e-=4OH-；

（3）a.用纯氧气代替具支试管内的空气，氧气的浓度增大，反应速率加快，a正确；

b.用食盐水浸泡过的铁钉再蘸取铁粉和炭粉的混合物，增大反应物的接触面积，反应速率加快，b正确；

c.用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水，改变相同的压强即改变相同的体积，毛细尖嘴管上升的高度大于玻璃导管，且红墨水现象更明显，c正确；

故合理选项是abc。

3．某同学设计一个燃料电池（如图所示），目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理。

根据要求回答相关问题：

（1）甲装置中，通入氢气的电极为________（填“正极”或“负极”），该极电极反应式为________；若将KOH溶液换成硫酸溶液，则正极电极反应式为__________________________。

（2）关于乙装置，下列说法正确的是________（填序号）；

①溶液中Na＋向C极移动

②从C极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝

③反应一段时间后通入适量HCl可恢复到电解前电解质的浓度

④若标准状况下Fe极产生2.24L气体，则溶液中转移0.2mol电子

该装置中发生的总反应的离子方程式为__________________________。

（3）乙装置中，X为阳离子交换膜，反应一段时间后交换膜左侧溶液中pH____（填“增大”、“减小”或“不变”）；若用饱和MgCl2溶液代替饱和氯化钠溶液，则该装置中发生的总反应______（填“改变”或“不变”）。

（4）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________（填“增大”“减小”或“不变”），精铜电极上的电极反应式为_______________________________。

【答案】负极H2-2e-+2OH-=2H2OO2+4e-+4H+=2H2O②③2Cl-+2H2O

2OH-+H2↑+Cl2↑增大改变减小Cu2++2e-=Cu

【解析】

【分析】

甲池为原电池，氧气发生还原反应，通入氧气的一极为正极，氢气发生还原反应，通入氢气的一极为负极；乙池中Fe电极与负极相连为阴极，石墨电极为阳极；丙池中精铜为阴极，粗铜为阳极。

【详解】

（1）氢氧燃料电池中氢气发生还原反应，所以通入氢气的一极为负极，电解质溶液为KOH溶液，所以电极方程式为H2-2e-+2OH-=2H2O；正极为通入氧气的一极，若电解质为硫酸，氧气得电子后会生成水，电极方程式为：

O2+4e-+4H+=2H2O；

（2）①C极为阳极，电解池中阳离子流向阴极，故错误；

②电解饱和食盐水时阳极上氯离子放电生成氯气，氯气可以使湿润的KI淀粉试纸变蓝，故正确；

③电解饱和食盐水阳极生成氯气，阴极生成氢气，所以反应一段时间后通入适量HCl可恢复到电解前电解质的浓度，故正确；

④电子不能在溶液中转移，故错误；

综上所述答案为②③；

乙装置中右侧阳极反应为：

2Cl--2e-=Cl2↑，左侧阴极反应为水电离的氢离子放电：

2H++2e-=H2↑，总反应为2Cl-+2H2O

2OH-+H2↑+Cl2↑；

（3）乙装置中右侧阳极反应为：

2Cl--2e-=Cl2↑，左侧阴极反应为水电离的氢离子放电：

2H++2e-=H2↑，水的电离平衡被破坏，电离出更多的氢氧根，X为阳离子交换膜，所以生成的OH-无法迁移到阳极，所以左侧溶液中pH增大；由于Mg2+会与OH-反应生成沉淀，所以总反应发生改变；

（4）丙池中阴极即精铜上发生反应：

Cu2++2e-=Cu，而阳极即粗铜上由于由比铜活泼的金属杂质放电，所以转移相同电子数目时，阳极不能生成与阴极消耗的等量的铜离子，所以硫酸铜溶液浓度减小。

【点睛】

第2题第4个选项为易错点，学生要注意审题，电子并不能在溶液中进行专业，不要盲目计算，

4．根据如图所示电化学实验装置图，回答有关问题。

（1）若只闭合S1，该装置属于_______，能量转化形式为_______，锌极作_______极。

（2）若只闭合S2，该装置属于_______，能量转化形式为_______，锌极上的电极反应式为_______。

（3）若只闭合S3，该装置属于_______，铜极作_______极，锌极上的电极反应式为_______，总反应的化学方程式为_______。

【答案】原电池化学能转化为电能负电解池电能转化为化学能

电解池阳

【解析】

【分析】

原电池是将化学能转化为电能，较活泼金属作负极，发生氧化反应，正极发生还原反应；电解池是将电能转化为化学能，需要外接电源，与电源正极相连的为阳极，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，据此解答。

【详解】

（1）若只闭合S1，没有外接电源，则Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，该装置将化学能转化为电能，较活泼的锌作负极。

答案为：

原电池；化学能转化为电能；负。

（2）若只闭合S2，装置中有外接电源，该装置为电解池，将电能转为化学能，与电源正极相连的锌极作阳极，发生氧化反应，电极反应为Zn-2e-=Zn2+。

答案为：

电解池；电能转化为化学能；Zn-2e-=Zn2+。

（3）若只闭合S3，该装置为电解池，与电源正极相连的铜极作阳极，电极反应式为：

Cu-2e-=Cu2+；锌为阴极，电极反应式为：

2H++2e-=H2↑,总反应式为：

Cu+H2SO4

CuSO4+H2↑。

答案为：

电解池；阳；2H++2e-=H2↑；Cu+H2SO4

CuSO4+H2↑。

【点睛】

有外接电源的是电解池，没有外接电源的是原电池，原电池里负极发生氧化反应，电解池里阳极发生氧化反应。

5．为探究原电池和电解池的工作原理，某研究性小组分别用如图所示装置进行实验。

（1）甲装置中，a电极的反应式为_____。

（2）乙装置中，阴极区产物为_____。

（3）丙装置是一种家用84消毒液（NaClO）发生器。

外接电源a为_____（填“正”或“负”）极，该装置内发生反应的化学方程式为_____、_____。

（4）若甲装置作为乙装置的电源，一段时间后，甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比为_____（不考虑气体的溶解）。

（5）某工厂采用电解法处理含Cr2O72-的废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽内盛放含铬废水，Cr2O72-被还原成为Cr3+，Cr3在阴极区生成Cr（OH）3沉淀除去，工作原理如图。

①写出电解时阴极的电极反应式____。

②写出Cr2O72-被还原为Cr3+的离子方程式____。

【答案】H2-2e-+2OH-=2H2O氢氧化钠和氢气负2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O3:

42H++2e-=H2↑Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O

【解析】

【分析】

甲装置：

该装置为氢氧燃料电池，氢气被氧化作负极，氧气被还原做作正极；

乙装置：

该装置为电解池，与正极相连的一极为阳极发生氧化反应，与负极相连的为阴极发生还原反应；

丙装置：

该装置为电解池，电解饱和食盐水时阳极产生氯气，阴极产生氢气和氢氧根，要制备次氯酸钠所以需要氯气到阴极与氢氧根反应，所以下端为阳极产生氯气；

（5）B电极生成氢气，说明该电极发生还原反应为阴极，氢离子放电生成氢气，导致阴极区pH变大；A电极为阳极，铁为电极材料，则铁被氧化生成Fe2+，继而将Cr2O72-还原成为Cr3+，然后迁移到阴极与OH-生成沉淀。

【详解】

（1）甲装置是氢氧燃料电池，a电极通入氢气为负极，电解质溶液为KOH溶液，所以电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O；

（2）乙装置是电解池，电解饱和食盐水，所以阴极区产物为氢氧化钠和氢气；

（3）根据分析可知该装置中发生电解饱和食盐水的反应，同时阳极产生的氯气与阴极产物发生反应制备次氯酸钠，下端为阳极，上端为阴极，即a电极为电源负极，该装置内发生反应的化学方程式为2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；

（4）若甲装置作为乙装置的电源，一段时间后，甲中总反应为：

2H2+O2=2H2O；乙中总反应为：

2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑；各电极转移的电子相等，假如都是4mol，甲池消耗气体2mol+1mol=3mol，乙池产生气体2mol+2mol=4mol，物质的量之比为3：

4；

（5）①阴极氢离子放电生成氢气，电极方程式为：

2H++2e-=H2↑；

②根据分析可知反应过程中Fe2+将Cr2O72-还原成为Cr3+，方程式为：

Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。

【点睛】

第（5）题为易错点，虽然Cr2O72-被还原成为Cr3+，但根据图示可知阴极产生的是氢气，说明Cr2O72-被还原并不是电极反应，再结合阳极材料为Fe，可知是阳极产生的Fe2+将Cr2O72-还原。

6．电化学在化学工业中有着广泛应用。

根据图示电化学装置，

（1）甲池通入乙烷（C2H6）一极的电极反应式为___。

（2）乙池中，若X、Y都是石墨，A是Na2SO4溶液，实验开始时，同时在两极附近溶液中各滴入几滴酚酞溶液，X极的电极反应式为___；一段时间后，在Y极附近观察到的现象是___。

（3）工业上通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，则阳极的电极反应式为__，阴极反应式为___。

【答案】C2H6+18OH--14e-=12H2O+2CO32-4OH--4e-=O2↑+2H2O电极表面产生气泡，附近溶液显红色Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O2H2O+2e-=H2↑+2OH-

【解析】

【分析】

甲池为乙烷燃料电池，所以反应过程中乙烷被氧化，则通入乙烷的一极应为负极，通入氧气的一极为正极；乙池为电解池，X与电池正极相连为阳极，Y与负极相连为阴极。

【详解】

（1）通入乙烷的一极为负极，乙烷被氧化，由于电解质溶液KOH，所以生成碳酸根和水，电极方程式为：

C2H6+18OH--14e-=12H2O+2CO32-；

（2）X为阳极，硫酸钠溶液中水电离出的OH-在阳极放电生成氧气，电极方程式为：

4OH--4e-=O2↑+2H2O；Y电极为阴极，水电离出的氢离子在阴极放电生成氢气，水的电离受到促进电离出更多的氢氧根，Y电极附近显碱性，电极附近滴有酚酞，所以可以观察到Y电极附近有气泡产生且溶液显红色；

（3）阳极是铁，故阳极上铁放电生成FeO42-，由于是碱性环境，故电极方程式为：

Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O；电解时，水电离的H+在阴极放电生成氢气，电极方程式为：

2H2O+2e-=H2↑+2OH-。

【点睛】

陌生电极反应式的书写步骤：

①根据题干找出反应物以及部分生成物，根据物质变化分析化合价变化并据此写出得失电子数；②根据电荷守恒配平电极反应式，在配平时需注意题干中电解质的环境；③检查电极反应式的守恒关系（电荷守恒、原子守恒、转移电子守恒等）。

7．在我国南海、东海海底均存在大量的可燃冰（天然气水合物，可表示为

）。

2017年5月，中国首次海域可燃冰试采成功。

2017年11月3日，国务院正式批准将可燃冰列为新矿种。

可燃冰的开采和利用，既有助于解决人类面临的能源危机，又能生成一系列的工业产品。

（1）对某可燃冰矿样进行定量分析，取一定量样品，释放出的甲烷气体体积折合成标准状况后为166m3，剩余H2O的体积为0.8m3，则该样品的化学式中x=_________________。

（2）已知下表数据，且知H2O（l）=H2O（g）△H=+41

化学键

C—H

O=O

C=O

H—O

键能/

413

498

803

463

用甲烷燃烧热表示的热化学方程式为_____________________________________________________。

（3）甲烷燃料电池相较于直接燃烧甲烷有着更高的能量转化效率，某甲烷燃料电池，正极通入空气，以某种金属氧化物为离子导体（金属离子空穴中能传导O2-），该电池负极的电极反应式为__________________________________________。

（4）甲烷与水蒸气重整制氢是工业上获得氢气的重要手段。

若甲烷与脱盐水在一定条件下反应生成H2，同时得到体积比为1:

3的CO2和CO，该反应的化学方程式为_____________________________________。

混合气体中的CO2可用浓氨水脱除，同时获得氮肥NH4HCO3，该反应的离子方程式是_________________________________________________________。

【答案】6CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-892kJ·mol-1CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O

NH3·H2O+CO2=NH4++

【解析】

【分析】

【详解】

（1）n（CH4）=

=

mol，n（H2O）=

=

mol，n（CH4）:

n（H2O）=

:

≈1:

6，所以x=6，故答案为：

6；

（2）由表格可知①CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）的△H=（4×413+2×498-2×803×-4×463）kJ·mol-1=-810kJ·mol-1，又因为②H2O（l）=H2O（g）△H=41

，将①-2×②得：

CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=（-810-2×41）

=-892kJ·mol-1，故答案为：

CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-892kJ·mol-1；

（3）甲烷在负极失电子，被氧化，结合电解质、原子守恒、电荷守恒可得负极反应为：

CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O，故答案为：

CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O；

（4）由已知可知道，反应物为甲烷和水，生成物为氢H2、CO和CO2，结合CO2和CO的体积比为1:

3可得方程式为：

。

二氧化碳和氨水反应生成NH4HCO3的离子方程式为：

NH3·H2O+CO2=NH4++

，故答案为：

；NH3·H2O+CO2=NH4++

。

【点睛】

燃料电池电极反应的书写：

燃料在负极失电子，O2在正极得电子。

8．请运用原电池原理设计实验,验证Cu2+、Fe3+氧化性的强弱。

请写出电极反应式。

（1）负极__________________________

（2）正极__________________________________

（3）并在方框内画出实验装置图,要求用烧杯和盐桥,并标出外电路中电子流向。

________________________________

【答案】Cu−2e−=Cu2+2Fe3++2e−=2Fe2+

【解析】

【分析】

Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，反应中Cu被氧化，为原电池的负极，则正极可为碳棒或不如Cu活泼的金属，电解质溶液为氯化铁溶液，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，以此解答该题。

【详解】

Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，

（1）Cu被氧化，为原电池的负极，负极反应为Cu−2e−=Cu2+；

（2）正极Fe3+被还原，电极方程式为2Fe3++2e−=2Fe2+；

（3）正极可为碳棒，电解质溶液为氯化铁，则原电池装置图可设计为

，电子从铜极流向碳极。

【点睛】

设计原电池时，根据具体的氧化还原反应，即2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，然后拆成两个半反应，化合价升高的发生氧化反应，作负极，化合价降低的发生还原反应，作正极，原电池的本质就是自发进行的氧化还原反应，由于反应在一个烧杯中效率不高，所以可以设计为氧化还原反应分别在两极发生。

9．回答下列问题：

（1）铅蓄电池的总反应为：

Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O，放电时，负极反应式为___________，充电时，阳极反应式为___________。

（2）利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。

①若X为石墨，为减缓铁的腐蚀，将开关K置于Ｎ处，该电化学防护法称为___________。

②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为__________。

（3）我国的科技人员为了消除SO2的污染，利用原电池原理，设计如图2装置用SO2和O2制备硫酸，电极A、B为多孔的材料。

①A极的电极反应式是________。

②B极的电极反应式是________。

【答案】Pb+SO42-－2e-＝PbSO4PbSO4+2H2O-2e-＝PbO2+4H++SO42-外加电流的阴极保护法牺牲阳极阴极保护法4H++O2+4e-＝2H2OSO2+2H2O-2e-＝SO42-+4H+

【解析】

【分析】

（1）放电时，该装置是原电池，负极上铅失电子发生氧化反应，充电时，该装置是电解池，阳极失电子发生氧化反应；

（2）作原电池正极或作电解池阴极的金属被保护；

（3）该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极，据此书写电极反应式。

【详解】

：

（1）放电时，该装置是原电池，负极上铅失电子发生氧化反应，即Pb+SO42--2e-=PbSO4，在充电时，该装置是电解池，阳极上硫酸铅失电子发生氧化反应，即PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，故答案为：

Pb+SO42--2e-=PbSO4；PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-；

（2）①若X为石墨，为减缓铁的腐蚀，将开关K置于N处，该装置构成电解池，铁作阴极而被保护，该电化学防护法称为外加电流的阴极保护法；故答案为：

外加电流的阴极保护法；

②若X为锌，开关K置于M处，该装置构成原电池，锌易失电子作负极，铁作正极而被保护，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法，故答案为：

牺牲阳极的阴极保护法．

（3）该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，即B极是负极，负极二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式是SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，正极上投放的气体是氧气，即A极是正极，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式是4H++O2+4e-=2H2O，故答案为：

①4H++O2+4e-=2H2O；   ②SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+。

10．乙醇（C2H5OH）燃料电池（DEFC）具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。

现有以下三种乙醇燃料电池。

（1）三种乙醇燃料电池中正极反应物均为_________________。

（填化学式）

（2）熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO32－向电极___（填“a”或“b”）移动。

（3）酸性乙醇燃料电池中，若电池消耗标准状况下2.24LO2，则电路中通过了的电子数目为___________。

【答案】O2a0.4NA

【解析】

【分析】

（1）燃料电池中，负极通入燃料，正极通入氧化剂；

（2）根据装置图可知，a为负极，原电池中阴离子由正极向负极移动；

（3）酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应为：

3O2+12H++12e-=6H2O，根据电极反应计算转移的电子的数目。

【详解】

（1）燃料电池中，负极通入燃料，正极通入氧化剂，由装置图可知，三种乙醇燃料电池中正极反应物均为O2；

（2）根据装置图可知，a为负极，原电池中阴离子由正极向负极移动，因此CO32－向电极a移动；

（3）酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应为：

3O2+12H++12e-=6H2O，若电池消耗标准状况下2.24L（即0.1mol）O2时，电子转移0.4mol，转移电子的数目为0.4NA。

11．

（1）用惰性电极电解下列溶液，写出电极反应式和总反应式以及溶液复原需加入的物质

①NaCl溶液

阴极：

_________；阳极：

_________；总反应式：

_______________；溶液复原需加入的物质____________。

②