备战高考化学压轴题之化学反应与能量变化备战高考题型整理突破提升附答案解析Word文档下载推荐.docx

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______________。

②以稀硫酸为电解质溶液，向两极分别通入气体X2和Z2可形成原电池，其中通入气体X2的一极是_______（填“正极”或“负极”）。

③若外电路有3mol电子转移，则理论上需要W2Q的质量为_________。

【答案】第二周期第ⅢA族

负极37g

4，因为都为主族元素，最外层电子数小于8，所以Y的最外层为3个电子，Q的最外层为4个电子，则Y为硼元素，Q为硅元素，则X为氢元素，W与氢同主族，为钠元素，Z的原子序数等于Y、W、Q三种元素原子的最外层电子数之和，为氧元素。

即元素分别为氢、硼、氧、钠、硅。

（1）根据分析，Y为硼元素，位置为第二周期第ⅢA族；

QX4为四氢化硅，电子式为

；

（2）①根据元素分析，该反应方程式为

②以稀硫酸为电解质溶液，向两极分别通入气体氢气和氧气可形成原电池，其中通入气体氢气的一极是负极，失去电子；

③外电路有3mol电子转移时，需要消耗1.5mol氢气，则根据方程式分析，需要0.5mol硅化钠，质量为37g。

3．我国对“可呼吸”的钠——二氧化碳电池的研究取得突破性进展。

该电池的总反应式为4Na+3CO2

2Na2CO3+C，其工作原理如图所示（放电时产生的Na2CO3固体贮存于碳纳米管中）。

（1）钠金属片作为该电池的___极（填“正”或“负”，下同）；

放电时，电解质溶液中Na＋从___极区向___极区移动。

（2）充电时，碳纳米管连接直流电源的___极，电极反应式为___。

【答案】负负正正2Na2CO3+C-4e-=3CO2↑+4Na+

（1）从电池总反应4Na+3CO2

2Na2CO3+C可以看出，Na由0价升高到+1价，则钠金属片失电子，作为该电池的负极；

放电时，电解质溶液中阳离子向正极区移动。

（2）充电时，负极连接直流电源的负极，正极连接直流电源的正极，电极反应式为作原电池正极时反应的逆反应。

放电时，电解质溶液中Na＋（阳离子）从负极区向正极区移动。

答案为：

负；

正；

（2）充电时，负极（钠金属片）连接直流电源的负极，碳纳米管（正极）连接直流电源的正极，电极反应式为2Na2CO3+C-4e-=3CO2↑+4Na+。

2Na2CO3+C-4e-=3CO2↑+4Na+。

燃料电池的电极反应式书写起来往往比较麻烦，且易出错。

我们可以写出一个电极的反应式（简单易写的），然后利用总反应方程式—某电极的电极反应式，就可得出另一电极的反应式。

4．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

（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。

（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。

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

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。

（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：

（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。

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．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++

（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·

，故答案为：

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。

7．

（1）二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含SO2快速启动，其装置示意图如图：

①质子的流动方向为________________（“从A到B”或“从B到A”）。

②负极的电极反应式为________________。

（2）工业上吸收和转化SO2的电解装置示意图如下（A．B均为惰性电极）：

①B极接电源的________________极（“负”或“正”）。

②A极的电极反应式是_________________。

【答案】从A到BSO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+正2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O

（1）①二氧化硫发生氧化反应，氧气发生还原反应，所以二氧化硫所在电极为负极，氧气所在电极为正极，原电池中阳离子移向正极，所以质子移动方向为：

从A到B；

②二氧化硫在负极失去电子发生氧化反应，电极反应式为：

SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+；

（2）①依据图示可知，二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极与电源的正极相连，即B极接电源的正极；

②A为阴极，得电子发生还原反应由SO32-生成S2O42-，电极反应式为2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O。

8．如图所示：

（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（填“吸氧”或“析氢”），正极发生的电极反应式为_______________。

（2）若开始时开关K与b连接，两极均有气体产生，则N端是电源的________极（填“正”或“负”），电解池总反应的离子方程式为_________。

【答案】吸氧O2+4e-+2H2O==4OH-负2Cl-+2H2O

2OH-+Cl2↑+H2↑

从图中可以看出，当K与a相连时，形成原电池，Fe作负极，石墨作正极，发生吸氧腐蚀；

当K与b相连时，形成电解池，若Fe电极作阳极，则发生Fe-2e-==Fe2+的反应，没有气体产生，不合题意，故Fe电极应作阴极。

（1）若开始时开关K与a连接，则形成原电池，铁发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，铁作负极，则石墨作正极，发生的电极反应式为O2+4e-+2H2O==4OH-。

吸氧；

O2+4e-+2H2O==4OH-；

（2）若开始时开关K与b连接，两极均有气体产生，由以上分析知，Fe作阴极，与电源的负极相连，则N端是电源的负极，发生H2O得电子生成H2和OH-的电极反应，阳极Cl-失电子生成Cl2，则电解池总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O

2OH-+Cl2↑+H2↑。

2Cl-+2H2O

分析电池反应时，电极的判断是解题的切入点。

若无外接直流电源，则装置为原电池；

若有外接直流电源，则装置为电解池。

在电解池中，与电源负极相连的电极为电解池的阴极，与电源正极相连的电极为电解池的阳极。

9．有甲、乙两位学生利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人都使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol·

L-1硫酸溶液中，乙同学将电极放入6mol·

L-1的氢氧化钠溶液中，如图所示。

（1）写出甲池中正极的电极反应式__。

（2）写出乙池中负极的电极反应式__。

（3）写出乙池中总反应的离子方程式__。

（4）如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出__活动性更强，而乙会判断出__活动性更强（填写元素符号）。

（5）由此实验，可得到如下哪些结论正确（________）

A．利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质

B．镁的金属性不一定比铝的金属性强

C．该实验说明金属活动顺序已过时，已没有实用价值

D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析

（6）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序判断原电池中的正负极”这种做法__（可靠或不可靠）。

如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行实验方案__（如可靠，此空可不填）。

【答案】2H＋＋2e-=H2↑2Al＋8OH-－6e-=2AlO2-＋4H2O2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑MgAlAD不可靠将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液，构成原电池，利用电流计测定电流的方向，从而判断电子流动方向，再确定原电池正负极

甲同学依据的化学反应原理是Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑，乙同学依据的化学反应原理是2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。

由于铝与碱的反应是一个特例，不可作为判断金属性强弱的依据。

判断原电池的正极、负极要依据实验事实。

（1）甲中镁与硫酸优先反应，甲池中正极上氢离子得电子产生氢气，电极反应式为：

2H＋＋2e-=H2↑；

（2）乙池中负极上铝失电子在碱性条件下生成AlO2-，电极反应式为2Al＋8OH-－6e-=2AlO2-＋4H2O；

（3）乙池中铝与氢氧化钠反应，镁与氢氧化钠不反应，总反应的离子方程式为：

2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑；

（4）甲中镁作负极、乙中铝作负极，根据作负极的金属活泼性强判断，甲中镁活动性强、乙中铝活动性强，故答案为：

Mg；

Al；

（5）A．根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，故A正确；

B．镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，故B错误；

、

C．该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极，不能说明金属活动性顺序没有使用价值，故C错误；

D．该实验说明化学研究对象复杂，反应与条件有关，电极材料相同其反应条件不同导致其产物不同，所以应具体问题具体分析，故D正确；

故选AD；

（6）上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序表判断原电池中的正负极”这种做法不可靠。

可行实验方案如：

将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液，构成原电池，利用电流计测定电流的方向，从而判断电子流动方向，再确定原电池正负极。

本题考查了探究原电池原理，明确原电池中各个电极上发生的反应是解本题关键，注意不能根据金属的活动性强弱判断正负极，要根据失电子难易程度确定负极，为易错点。

利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质；

该实验还说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析。

10．Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。

该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。

电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2＝4LiCl＋S＋SO2。

（1）电池的负极材料为_____，发生的电极反应为______________。

（2）电池正极发生的电极反应为_______________。

【答案】Li4Li－4e－＝4Li＋2SOCl2＋4e－＝4Cl－＋S＋SO2

（1）原电池中，失电子发生氧化反应的极是负极，该极上发生失电子的氧化反应；

（2）原电池的正极上发生得电子的还原反应。

（1）该原电池中锂的活泼性大于碳的，所以锂作负极，负极上Li失电子，发生氧化反应，电极反应4Li－4e－＝4Li＋；

（2）正极上得电子发生还原反应，根据反应方程式知，SOCl2得电子生成Cl-、S、SO2，电极方程式为2SOCl2+4e-=4Cl-+S+SO2。

11．我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器因受到环境腐蚀，欲对其进行修复和防护具有重要意义。

图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的示意图。

①腐蚀过程中，负极是_____（填图中字母“a”或“b”或“c”）

②环境中的Clˉ̄扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈Cu2（OH）3Cl，其离子方程式为_____；

③若生成4.29gCu2（OH）3Cl，则理论上耗氧体积为_____L（标准状况）。

【答案】c2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2（OH）3Cl↓0.448

①根据图示，该装置为原电池，Cu作负极失去电子，发生氧化反应，元素的化合价升高，根据图示可知腐蚀过程中，负极是c，正极是b，a为腐蚀之后生成的产物；

②环境中的氯离子扩散到孔口，负极上Cu失去电子变为Cu2+，正极上O2得到电子变为OH-，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈Cu2（OH）3Cl，离子方程式为2Cu2++3OH-+Cl-=Cu2（OH）3Cl↓；

③4.29gCu2（OH）3Cl的物质的量n[Cu2（OH）3Cl]=

=0.02mol，每反应产生1molCu2（OH）3Cl转移4mol电子，根据同一闭合回路中电子转移数目相等，n（O2）=n[Cu2（OH）3Cl]=0.02mol，所以理论上耗氧体积V（O2）=0.02mol×

22.4L/mol=0.448L。

本题考查了原电池原理、物质性质及转移电子守恒，注意同一闭合回路中电子转移数目相等进行解答。

12．I已知下列热化学方程式：

①H2（g）+

O2（g）═H2O（l）；

△H=-285.8kJ•mol-1

②H2（g）+

O2（g）═H2O（g）；

△H=-241.8kJ•mol-1

③CO（g）═C（s）+

O2（g）；

△H=+110.5kJ•mol-1

④C（s）+O2（g）═CO2（g）；

△H=-393.5kJ•mol-1

回答下列问题：

（1）上述反应中属于放热反应的是_________________

（2）H2的燃烧热△H=___________________

（3）燃烧10gH2生成液态水，放出的热量为________________

（4）表示