全国高考化学化学能与电能的综合高考真题汇总含详细答案.docx

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全国高考化学化学能与电能的综合高考真题汇总含详细答案

全国高考化学化学能与电能的综合高考真题汇总含详细答案

一、化学能与电能

1．亚硝酰氯NOCl可用于合成清洁剂等。

它可用Cl2与NO在常温常压下合成：

它的熔点为-64.5℃，沸点为-5.5℃，常温下是黄色的有毒气体，遇水易水解。

请按要求回答下列相关问题：

（1）过量铁屑和稀硝酸充分反应制备NO的离子方程式为：

______________________。

（2）制备NOCl的装置如下图所示，连接顺序为:

a→_________________________（按气流自左向右方向，用小写字母表示）。

①装置A和B作用是①干燥NO和Cl2，②___________________________________________。

②装置D的作用是______________________________________。

③装置E中NOCl发生反应的化

学方程式为________________。

（3）工业生产过程中NO尾气处理方法有多种，其中间接电化学法，其原理如图所示：

该过程中阴极的电极反应式为：

__________________________________________。

【答案】3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2Oe→f→c→b→d或f→e→c→b→d观察气泡调节气体流速防止E中水蒸气进入F，引起NOCl的水解NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O2HSO3—+2e—+2H+=S2O42—+2H2O

【解析】

【分析】

（1）过量铁屑和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水；

（2）将氯气和NO干燥后在装置F中发生反应，在冰盐中冷凝收集NOCl，氯气、NO以及NOCl均不能排放到空气中，用氢氧化钠溶液吸收，注意NOCl遇水易水解。

（3）由间接电化学法示意图可知，阴极上HSO3—放电生成S2O42—，S2O42—在吸收塔中将NO还原为N2。

【详解】

（1）过量铁屑和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水，反应的离子方程式为3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2O，故答案为3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2O；

（2）将氯气和NO干燥后在装置F中发生反应，在冰盐中冷凝收集NOCl，氯气、NO以及NOCl均不能排放到空气中，用氢氧化钠溶液吸收，NOCl遇水易水解，故在收集装置和尾气处理装置之间需加一个干燥装置，故答案为e→f（或f→e）→c→b→d；

①装置A和B作用是除干燥NO、Cl2外，另一个作用是通过观察气泡调节气体的流速控制反应的发生，故答案为观察气泡调节气体流速；

②NOCl遇水易水解，装置D中氯化钙做干燥剂，吸收水蒸气，防止E中水蒸气进入反应器F中，引起NOCl的水解，故答案为防止E中水蒸气进入F，引起NOCl的水解；

③装置E的目的吸收尾气，防止污染环境，NOCl与氢氧化钠溶液反应生成NaCl、NaNO2和H2O，反应的化学方程式为NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O，故答案为NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O；

（3）由间接电化学法示意图可知，阴极上HSO3—放电生成S2O42—，S2O42—在吸收塔中将NO还原为N2，阴极的电极反应式为2HSO3—+2e—+2H+=S2O42—+2H2O，故答案为2HSO3—+2e—+2H+=S2O42—+2H2O。

【点睛】

本题考查化学实验方案的设计与评价，侧重考查分析问题和解决问题的能力，注意化学方程式的书写和排列实验先后顺序的方法，掌握电极反应式的书写方法是解答关键，

2．保险粉又称连二亚硫酸钠（Na2S2O4），可用于纺织工业的漂白剂、脱色剂，脱氯剂。

Na2S2O4是白色粉末，无味，易溶于水、难溶于乙醇，具有极强的还原性，在空气中易被氧化，在碱性介质中稳定。

Ⅰ.甲酸钠（ HCOONa） 法制备过程如下：

（1）连二亚硫酸钠中硫元素的化合价为______________。

（2）实验室用Na2SO3固体和某酸反应制备SO2气体，制备SO2时所选用的酸，你认为下列最适宜选用的是______________。

A．浓盐酸B．浓硝酸

C．质量分数为70%的硫酸D．质量分数为10%的硫酸

（3）步骤①中制备连二亚硫酸钠的化学方程式可表示为____________________________。

（4）上述步骤②中，加入适量乙醇水溶液的作用是______________。

（5）在包装保存“保险粉”时加入少量的Na2CO3固体，目的是_________________________。

（6）①现将0.05mol/LNa2S2O4溶液在空气中放置，其溶液的pH与时间（t）的关系如图所示。

t1时溶液中只有NaHSO3一种溶质，此时含硫元素的粒子浓度由大到小的顺序为_______________。

②t1~t2段发生化学反应的离子方程式为______________________________。

Ⅱ.电解法制备:

工业上用惰性电极电解NaHSO3溶液得到Na2S2O4。

过程如图所示

（7） ①产品在_________________（填“阳极”、“阴极”）得到。

②若不加隔膜，则连二亚硫酸钠产率降低，其原因是__________________________________。

【答案】+3CNaOH+HCOONa+2SO2=Na2S2O4+CO2+H2O连二亚硫酸钠难溶于乙醇，用乙醇水溶液可降低连二亚硫酸钠的在溶液中的溶解度，有利于Na2S2O4晶体析出Na2CO3为碱性物质，提高“保险粉”的稳定性c（HSO3-）＞c（SO32-）＞c（H2SO3）2HSO3-+O2=2H++2SO42-阴极若不加隔膜，则部分HSO3-到阳极失电子发生氧化反应生成硫酸根离子，得不到连二亚硫酸钠，使连二亚硫酸钠产率下降或部分HSO3-被阳极产生的Cl2氧化生成SO42-，使连二亚硫酸钠产率下降

【解析】Ⅰ.

（1）连二亚硫酸钠（Na2S2O4）中钠元素为+1价，氧元素为-2价，根据正负化合价的代数和为0，硫元素的化合价为+3价，故答案为：

+3；

（2）二氧化硫具有还原性，能被硝酸氧化，盐酸中的氯化氢易挥发，制得的二氧化硫不纯，70%的H2SO4产生二氧化硫的速率较快，故选C；

（3）SO2气体通入甲酸钠的碱性溶液可以生成Na2S2O4和二氧化碳，反应的化学方程式为NaOH+HCOONa+2SO2=Na2S2O4+CO2+H2O，故答案为：

NaOH+HCOONa+2SO2=Na2S2O4+CO2+H2O；

（4）根据题意，Na2S2O4易溶于水、难溶于乙醇。

加入适量乙醇水溶液可以降低连二亚硫酸钠的在溶液中的溶解度，有利于Na2S2O4晶体析出，故答案为：

连二亚硫酸钠难溶于乙醇，用乙醇水溶液可降低连二亚硫酸钠的在溶液中的溶解度，有利于Na2S2O4晶体析出；

（5）由信息可知在碱性介质中稳定，则在包装保存“保险粉”时加入少量的Na2CO3固体，目的是Na2CO3为碱性物质，提高“保险粉”的稳定性，故答案为：

Na2CO3为碱性物质，提高“保险粉”的稳定性；

（6）①NaHSO3的电离程度大于水解程度，溶液显酸性，含硫元素的粒子浓度由大到小的顺序为c（HSO3-）＞c（SO32-）＞c（H2SO3），故答案为：

c（HSO3-）＞c（SO32-）＞c（H2SO3）；

②Na2S2O4溶液在空气中易被氧化生成亚硫酸氢钠，则0～t1段发生离子反应方程式为2S2O42-+O2+2H2O=4HSO3-，t1点是为0.1mol/L的NaHSO3，根据图像t2时pH=1，说明NaHSO3完全被氧化生成硫酸氢钠，t1~t2段发生化学反应的离子方程式为2HSO3-+O2=2H++2SO42-，故答案为：

2HSO3-+O2=2H++2SO42-；

Ⅱ.（7） ①用惰性电极电解NaHSO3溶液得到Na2S2O4，反应过程中S元素的化合降低，被还原，应该在阴极上反应得到Na2S2O4，故答案为：

阴极；

②若不加隔膜，则部分HSO3-到阳极失电子发生氧化反应，也可能被阳极产生的氯气氧化，结果都会生成硫酸根离子，得不到连二亚硫酸钠，使连二亚硫酸钠产率下降，故答案为：

若不加隔膜，则部分HSO3-到阳极失电子发生氧化反应生成硫酸根离子，得不到连二亚硫酸钠，使连二亚硫酸钠产率下降。

3．电解原理和原电池原理是电化学的两个重要内容。

某兴趣小组做如下探究实验：

（1）如上图1为某实验小组依据氧化还原反应设计的原电池装置，若盐桥中装有饱和的KNO3溶液和琼胶制成的胶冻,则NO3-移向_____________装置（填写“甲或乙”）。

其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，发现生成无色无味的单质气体，则石墨上电极反应式______________________。

（2）如上图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲装置是____________（填“原电池或电解池”），乙装置中石墨

（2）为极，乙装置中与铁线相连的石墨

（1）电极上发生的反应式为。

（3）在图2乙装置中改为加入CuSO4溶液，一段时间后，若某一电极质量增重1.28g，则另一电极生成______________mL（标况下）气体。

【答案】

（1）甲；2H++2e-＝H2；

（2）原电池；阳；Cu2++2e－=Cu

（3）224

【解析】

试题分析：

（1）装置1中铁是负极、石墨是正极，阴离子在原电池中移向负极，NO3-移向甲装置；若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，发现生成无色无味的单质气体，则石墨上电极反应式2H++2e-＝H2；

（2）图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲装置中两个电极不同，构成原电池；，乙装置是电解池，石墨

（2）与正极相连，石墨

（2）为阳极，乙装置中与铁线相连的石墨

（1）是阴极，电极上发生的反应式为Cu2++2e－=Cu；（3）某一电极生成1.28g铜，转移电子

，则另一电极生成氧气，根据转移电子相同，生成氧气0.01mol，标况下的体积为224mL。

考点：

本题考查电解原理和原电池原理。

4．1、右图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。

请回答下列问题：

（1）当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为：

（2）当电极a为Fe、电极b为Cu、电解质溶液为浓硝酸时，该装置（填“能”或“不能”）形成原电池，若不能，请说明理由，_________；若能，请指出负极是该电极反应式是_________。

（3）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂（如O2）反应所放出的化学能直接转化为电能。

现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，CH4为燃料，采用酸性溶液为电解液；则CH4应通入极（填a或b，下同），电子从极流出。

电池的负极反应方程式为：

_________________________

2、已知锌与稀硫酸反应为放热反应，某学生为了探究其反应过程中的速率变化，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下：

（反应速率最小的时间段（即0～1、l～2、2～3、3～4、4～5min）为原因是。

另一学生也做同样的实验，由于反应太快，测量氢气的体积时不好控制，他就事先在硫酸溶液中分别加入等体积的下列溶液以减慢反应速率

A．蒸馏水B．CuCl2溶液C．NaCl溶液

你认为他上述做法中可行的是（填相应字母）；做法中不可行的是____________，理由是：

_______________________________________________________。

5．

（1）研究性学习小组为了证明铁的金属性比铜强，他设计了如下几种方案，其中合理的是________（填序号）

A．铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出；

B．铁、铜与氯气反应分别生成FeCl3、CuCl2；

C．铜片置于FeCl3溶液中，铜片逐渐溶解（2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2）

D．铁片、铜片分别置于盛有稀硫酸的烧杯中，铁片上有气泡产生，而铜片无气泡

E．常温下，分别将铁片和铜片置于浓硝酸中，铁片不溶解，而铜片溶解

（2）请你另设计一个能证明铁的金属活动性比铜强的实验。

要求：

a．此方案的原理不同于上述任一合理方案；

b．在方框内绘出实验装置图并注明所需的药品；

c．写出实验过程中的主要实验现象并用相关化学用语解释现象

_______________

现象_______________解释_______________

现象_______________解释_______________

【答案】AD

铜片表面有气泡2H++2e-=H2↑铁片逐渐溶解；Fe-2e-=Fe2+

【解析】

【分析】

（1）根据金属的活泼性顺序表可以确定金属性的强弱；

（2）除了金属活动顺序表外，原电池装置也可以证明两电极材料的金属性强弱。

【详解】

（1）A．铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出，说明金属铁的活泼性强于铜，能证明铁的金属性比铜强，故A正确；

B．铁、铜与氯气反应分别生成FeCl3、CuCl2，证明氯气是氧化性强的物质，能将金属氧化为高价，不能说明铁的金属性比铜强，故B错误；

C．铜片置于FeCl3溶液中，铜片逐渐溶解：

2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，说明还原性是铜单质强于亚铁离子，不能说明铁的金属性比铜强，故C错误；

D．铁片、铜片分别置于盛有稀硫酸的烧杯中，铁片上有气泡产生，而铜片无气泡，证明金属铁能和硫酸之间发生置换反应，但是铜不能，所以能证明铁的金属性比铜强，故D正确；

E．常温下，分别将铁片和铜片置于浓硝酸中，铁片会钝化，不溶解，而铜片则不会产生钝化现象，会溶解，不能说明铁的金属性比铜强，故E错误；

故选AD；

（2）除了金属活动顺序表外，在原电池中，如果两电极材料都是金属，负极金属的活泼性一般是强于正极金属的活泼性的，如Cu、Fe、硫酸原电池中金属铁是负极，金属铜是正极，能证明铁的金属性强于铜，设计的原电池装置如：

，可观察到的现象是：

铜片表面有气泡放出，发生的电极反应为2H++2e-=H2↑；铁片溶解，发生的电极反应为Fe-2e-=Fe2+。

6．某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。

Ⅰ．利用如图所示装置探究金属的防护措施，实验现象是锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡产生。

（1）写出负极的电极反应式：

____________。

（2）某学生认为，铁电极可能参与反应，并对产物作出假设：

假设1：

铁参与反应，被氧化生成Fe2＋；

假设2：

铁参与反应，被氧化生成Fe3＋；

假设3：

__________________________。

（3）为了探究假设1、2，他采取如下操作：

①取0．01mol/LFeCl3溶液2mL于试管中，加入过量铁粉；

②取操作①试管的上层清液加入2滴K3[Fe（CN）6]溶液，生成蓝色沉淀；

③取少量正极附近溶液加入2滴K3[Fe（CN）6]溶液，未见蓝色沉淀生成；

④取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液，未见溶液变红。

据②、③、④现象得出的结论是________________________。

（4）该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀，请再举一例防护钢铁腐蚀的措施_____________。

Ⅱ．利用如图所示装置做电解50mL0．5mol/L的CuCl2溶液实验。

实验记录：

A．阳极上有黄绿色气体产生，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色（提示：

Cl2氧化性大于IO

）；

B．电解一段时间以后，阴极表面除有铜吸附外，还出现了少量气泡和浅蓝色固体。

（1）分析实验记录A中试纸颜色变化，用离子方程式解释：

①__________；②___________。

（2）分析实验记录B中浅蓝色固体可能是________________（写化学式）

【答案】Ⅰ．

（1）Zn－2e－===Zn2＋

（2）铁参与反应，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋

（3）正极附近溶液不含Fe2＋和Fe3＋（4）油漆（其他合理答案均可）

Ⅱ．

（1）2I－＋Cl2===I2＋2Cl－5Cl2＋I2＋6H2O===10Cl－＋2IO3－＋12H＋

（2）Cu（OH）2

【解析】

试题分析：

Ⅰ．

（1）锌比铁活泼，锌为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。

（2）根据假设1、2进行分析，得出假设3为铁参与反应，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋。

（3）从②分析得出①的试管中含有Fe2＋；③现象说明不含Fe2＋；④现象说明不含Fe3＋；因此可得出的结论是正极附近溶液不含Fe2＋和Fe3＋。

（4）防护钢铁腐蚀的措施有油漆、电化学保护法等。

Ⅱ．

（1）阳极上氯离子放电，有氯气产生，由于2I－＋Cl2===I2＋2Cl－，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝；当氯气过量时，会发生反应5Cl2＋I2＋6H2O===10Cl－＋21O3－＋12H＋，颜色褪去。

（2）电解一段时间后，Cu2＋浓度下降，H＋开始放电，溶液pH增大，Cu2＋转化为Cu（OH）2。

【考点定位】本题主要是考查了原电池和电解池原理的应用与有关判断

【名师点晴】电化学是历年高考的重要考点之一，考查的内容为：

提供电极材料和电解质溶液判断能否形成原电池，原电池电极名称判断及电极反应式的书写，提供反应方程式设计原电池、电解池（包括电镀池、精炼池），根据电解时电极质量或溶液pH的变化判断电极材料或电解质种类，电解产物的判断和计算，结合图像考查电极质量或电解质溶液质量分数的变化。

解答电解池相关题目时，应从几步入手：

①看电极（材料），判断电极本身是否参与反应。

②看溶液，判断电解液中的阳离子、阴离子种类，从而判断在阴极、阳极发生反应的微粒。

③看隔膜，判断两极反应发生后阴离子、阳离子的浓度变化，从而判断溶液中微粒穿过阴（阳）离子隔膜的方向和产物。

7．高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、速凝于一体的新型多功能水处理剂。

其生产流程如下：

（1）配制KOH溶液时，是在每100mL水中溶解61.6gKOH固体（该溶液的密度为1.47g/mL），它的物质的量浓度是mol/L。

（2）在溶液I中加入KOH固体的目的是（填编号）。

A．与溶液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO

B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率

C．为下一步反应提供碱性的环境

D．使副产物KClO3转化为KClO

（3）每制得59.4克K2FeO4，理论上消耗氧化剂的物质的量为mol。

从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后，还得到副产品KNO3、KCl，写出③中反应的离子方程式：

。

（4）高铁酸钾（K2FeO4）溶液中加入稀硫酸，溶液变为黄色，并有无色气体产生，该反应的离子方程式是。

（5）从环境保护的角度看，制备K2FeO4较好的方法为电解法，其装置如图2所示。

电解过程中阳极的电极反应式为。

【答案】（15分）前三空每空2分，后三空每空3分。

（1）10

（2）AC

（3）0.45；2Fe3++3ClO-+10OH-＝2FeO42-+3Cl-+5H2O（4）4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O

（5）Fe+8OH﹣－6e﹣＝FeO42﹣+4H2O

【解析】

试题分析：

（1）100mL水的质量：

m（水）=100g，溶液的质量：

m（液）=100g+61.6g=161.6g，溶液的体积：

V=

=

，KOH的物质的量：

n=

=

，KOH物质的量浓度：

c=

=

≈10mol/L，故填：

10；

（2）KOH和氯气反应生成KClO，除去未反应的氯气，且只有碱性条件下，铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，所以加入KOH的目的是除去氯气且使溶液为碱性，故选AC；

（3）反应③中铁离子和次氯酸根粒子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；n（K2FeO4）=

=0.3mol，根据2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O知，氧化剂的物质的量=

×3=0.45mol，故填：

0.45；2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

（4）向高铁酸钾溶液中滴加稀硫酸，溶液变黄色，说明生成Fe3+，并产生大量气泡，应为氧气，说明高铁酸钾在酸性条件下自身发生氧化还原反应，反应的离子方程式为4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O，故填：

4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O；

（5）电解法是制备K2FeO4较好的方法，Fe作阳极，电极反应为Fe+8OH—6e-=FeO42-+4H2O，石墨作阴极，电极反应为：

O2+2H2O+4e-=4OH—，故填：

Fe+8OH﹣﹣6e﹣═FeO42﹣+4H2O。

考点：

考查了物质制备的工艺流程、方程式的书写等相关知识。

8．实验室用下面装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的质量，D装置的硬质双通玻璃管中的固体物质是FeO和Fe2O3的混合物。

（1）如何检查装置A的气密性？

（2）装置A发生的反应有时要向其中加入少量CuSO4溶液，其目的是，其原理是。

（3）为了安全，在点燃D处的酒精灯之前，在b出口处必须。

（4）装置B的作用是；装置C中装的液体是。

（5）在气密性完好，并且进行了必要的安全操作后，点燃D处的酒精灯，在硬质双通玻璃管中发生反应的化学方程式是。

（6）若FeO和Fe2O3固体混合物的质量为23.2g，反应完全后U型管的质量增加7.2g，则混合物中Fe2O3的质量为g。

（7）U形管E右边又连接干燥管F的目的是，若无干燥管F，测得Fe2O3的质量将（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

【答案】（14分）

（1）关闭a，从球形漏斗口加水，待水从漏斗管上升与容器中的水面形成一段水柱，停止加水，静置片刻，如水柱不下降，证明其气密性良好；

（2）加快氢气产生的速率；Zn先与CuSO4反应生成Cu附着在Zn表面，Zn（负极）、Cu（正极）与稀盐酸（电解质溶液）组成很多微小原电池，发生原电池反应，加快了反应速率。

（3）检验氢气的纯度。

（4）除去H2中混有的HCl气体；浓硫酸；

（5）Fe2O3＋3H2

2Fe＋3H2O，FeO＋H2

Fe＋H2O。

（6）16

（7）防止空气中的水蒸气等气体进入E中；偏大。

【解析】

试题分析：

（1）检查装置A的气密性，需要关闭开关a，在球形漏斗中加入水到下端液面高于容器中的液面，一段时间后液面不变证明气密性完好；

（2）加快氢气产生的速率；Zn先与CuSO4反应生成Cu附着在Zn表面，Zn（负极）、Cu（正极）与稀盐酸（电解质溶液）组成很多微小原电池，发生原电池反应，加快了反应速率。

（3）氢气是可燃性气体，装置中需要充满氢气后方可进行加热反应，所以需要对氢气进行验纯，避免混有空气加热发生爆炸，在F处收集氢气验纯；

（4）由于A中产生的H2中混有HCl和水蒸气，必须通过洗气逐一除去，防止干扰后续实验，故B的作用是除去氢气中的氯化氢，C中装浓硫酸，用于干燥氢气，

（5）装置D中发生的是氧化亚铁、氧化铁与氢气的反应，反应方程式为：

3H2+Fe2O3

2Fe+3H2O，H2+FeO

Fe+H2O，

（5）U型管的质量增加的7.2g是水，物质的量是0.4m