2015年全国高考化学试题汇编：专题（5）化学能与电能（B卷）（含解析）.doc

专题五专题五 化学能与电能（化学能与电能（B B 卷）卷）一、选择题（每题一、选择题（每题 5 5 分，共分，共 5050 分）分）1.（2015·北京西城区二模试卷·10）电化学气敏传感器可用于监测环境中 NH3的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是 （ ）AO2在电极 b 上发生还原反应B溶液中 OH向电极 a 移动 C反应消耗的 NH3与 O2的物质的量之比为 4:5D负极的电极反应式为：2NH36e6OH=N26H2O2.（2015·广州 7 校联合体第三次测试题·10）某学习小组为研究电化学原理，设计右图装置。下列叙述正确的是（ ）AK 与 M、N 均断开，一段时间后电解质溶液质量变大BK 分别与 M、N 相连时，铁均受到保护CK 与 M 相连时，每转移 1mol 电子 Fe 表面生成 32gCuDK 与 N 相连时， 碳棒上产生使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体3.（2015·开封市高三理综冲刺模拟考试·11）我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述正确的是（ ）Aa 为电池的负极B放电时，溶液中的 Li+从 a 向 b 迁移C放电时，a 极锂元素的化合价发生变化D电池充电反应为 LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi4.（2015·大连市高三二模·7）化学与生产、生活、社会密切相关。下列有关说法中正确的是（ ）A.航天服材质是由碳化硅、陶瓷和碳纤维等复合而成，它是一种新型有机合成材料CFeCuCl2溶液B.煤中含有苯、二甲苯等，可以通过煤的干馏得到，并将它们分离C.经过一定的化学变化，可以从海水中提取氯化钠、镁、溴等D.在海轮外壳镶嵌锌块，能减缓轮船的腐蚀，是利用牺牲阳极的阴极保护法5.（2015·大连市高三二模·13）以硼氢化合物 NaBH4(B 元素的化合价为+3 价)和 H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用 Pt/C，正极材料采用 MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）A.电池放电时 Na+从 a 极区移向 b 极区B.电极 b 采用 MnO2，MnO2既作电极材料又有还原作用C.该电池的负极反应为：BH4-+8OH-8e- = BO2-+6H2OD.每消耗 3 mol H2O2，转移的电子为 6 mol 6.（2015·山东德州高三二模·8）下列有关化学概念或原理的论述中正确的是（ ）A 由 SO2通入 Ba（NO3）2溶液产生白色沉淀可知，BaSO3不溶于硝酸B 电解精炼铜，电解结束后电解质溶液浓度不变C 海水中 Na+、Cl一结晶成 NaCl 的过程，形成了化学键D 任何可逆反应，其平衡常数越大，反应速率、反应物的转化率就越大7.（2015·山东聊城高考模拟理科综合二·12）某电化学装置如图所示，电极 I 为 Al，其它均为 Cu，且开始时四电极质量均相等，下列叙述不正确的是A.甲为原电池，乙、丙均为电解池B.电子流动方向 ：电极A电极 IC. 当 0.1mol 电子转移时，电极 I 和电极的质量差为 4.1gD.若丙中的电解质改为 CuCl2，电极 III 的电极反应发生改变8.（2015·合肥市高三第三次质量检测理科综合·12）如图所示，甲池的总反应式为。下列说法正确的是（ ）A甲池中负极上的电极反应式为B乙池中石墨电极上发生的反应为C甲池溶液 pH 增大，乙池溶液 pH 减小D甲池中每消耗 0. 1mol N2H4乙池电极上则会析出 6.4g 固体9.（2 20 01 15 5··山山东东滨滨州州市市二二模模 ··1 11 1）10.（2 20 01 15 5··河河北北石石家家庄庄高高三三二二模模··1 11 1）二、非选择题（共二、非选择题（共 5050 分）分）11.（2 20 01 15 5··徐徐州州、宿宿迁迁、连连云云港港三三市市三三模模··2 20 0）CO 和联氨(N2H4)的性质及应用的研究是能源开发、环境保护的重要课题。 用 CO、O2和 KOH 溶液可以制成碱性燃料电池，则该电池反应的离子方程式为 。 用 CO、O2和固体电解质还可以制成如右图所示的燃料电池，则电极 d 的电极反应式为 。 联氨的性质类似于氨气，将联氨通入 CuO 浊液中，有关物质的转化如图 1 所示。 在图示的转化中，化合价不变的元素是 （填元素名称） 。 在转化过程中通入氧气发生反应后，溶液的 pH 将 （填“增大” 、“减小”或“不变” ） 。转化中当有 1 mol N2H4参与反应时，需要消耗 O2的物质的量为 。 加入 NaClO 时发生的反应为：Cu(NH3)2ClO2OHCu(OH)2422N2H42Cl2H2O该反应需在 80以上进行，其目的除了加快反应速率外，还有 、 。图 1 1 图 2 2 CO 与 SO2在铝矾土作催化剂、773 K 条件下反应生成 CO2和硫蒸气，该反应可用于从烟道气中回收硫，反应体系中各组分的物质的量与反应时间的关系如图 2 所示，写出该反应的化学方程式： 。12.（2015·山东德州高三二模·29） （18 分）化学反应原理在生产和科研中有着重要的应用，请利用相关知识回答下列问题（1）一定条件下在密闭容器中加入 NH4I 发生反应：aNH4I（s）NH3（g）+HI（g） b.2HI（g）H2（g）+I2（g）则反应 a 的平衡常数表达式为 ；达到平衡后，扩大容器体积，反应 b 的移动方向 （填正向、逆向或不移动）（2）氮元素的+4 价氧化物有两种，它们之间发生反应：2NO2N2O4H0，将一定量的NO2充入注射器中后封口，图 1 是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化（气体颜色越深，透光率越小） 下列说法正确的是Ab 点的操作是压缩注射器Bc 点与 a 点相比，c（NO2）增大，c（N2O4）减小C若不忽略体系温度变化，且没有能量损失，则 b、c 两点的平衡常数 KbKcDd 点：v（正）v（逆）（3）利用反应 6NO2+8NH37N2+12H2O 构成原电池，能消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，装置如图 2 所示电极 a 为 极，其电极反应式为 当有 2.24LNO2（标准状况下）被处理时，转移电子为 mol为使电池持续放电，该离子交换膜需选用 交换膜（4）使用硼氢化钠（NaBH4）为诱导剂，可使 Co2+与肼（N2H4）在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体写出该反应的离子方程式 在纳米钴的催化作用下，肼（N2H4）可分解生成两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图 3所示，为抑制肼的分解，可采取的合理措施有 （任写一种） 13.（2015·山东聊城高考模拟理科综合二·30） （14 分）金属单质及其化合物在工农业生产中应用广泛。（1）用 FeC13溶液腐蚀印刷电路板上的铜，向所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是_。a.若无固体剩余，则溶液中可能有 Fe3+b.若有固体存在，则溶液中一定有 Cu2+和 Fe2+c.若溶液中有Cu2+，则可能有固体存在，且该固体中一定没有铁粉d.若溶液中有 Fe2+，则一定有固体存在（2）Cu2O 是一种半导体材料，制取 Cu2O 的电解池如图，则石墨电极接电源的_（填“正”或“负” ）极，电解池工作时，Cu 电极的电极反应式为_；电解后溶液pH_（填“变大” 、 “变小”或“不变” ） ，（3）查阅资料可知：Cu2O 为红色碱性氧化物，在酸性溶液中可发生反应：Cu2O+2H+=Cu+Cu2+H2O。请设计简单实验来验证某铜粉样品中是否有氧化亚铜：_。答案和解析答案和解析1.【答案】C【命题立意】本题考查电化学知识。【解析】左边NH3转化为N2，失电子，a为负极、b为正极。氧气在b极发生还原反应，A正确;溶液中阳离子向正极迁移、阴离子向负极迁移，B正确；NH3失去3个e-生成N2、O2得到4个电子生成OH-，根据电子转移相等知消耗的NH3与O2物质的量比为4：3，C错误；负极上NH3失电子生成N2，根据电荷守恒、质量守恒配平，D正确。2.【答案】D【命题立意】本题考查电化学原理的应用。【解析】K 与 M、N 均断开，铁和氯化铜反应置换出铜，一段时间后电解质溶液质量变小，A 错误；K 与 M 相连时，铁作负极，被腐蚀，K 与 N 相连时，铁作阴极受到保护，B 错误；K 与 M 相连时，每转移 1mol 电子 C 表面生成 32gCu，C 错误；K 与 N 相连时， 碳棒作阳极，氯离子在碳棒上放电，生成氯气，使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体，D 正确。3.【答案】D【命题立意】本题旨在考查原电池的原理【解析】A. 由图示可知：活动性 b>a,所以 b 是负极，a 是正极。Li 失电子为负极，LiMn2O4得电子为正极，故 A 错误；B. 放电时，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，溶液中阳离子向负电荷较多的正极移动，即溶液中 Li+从 b 向 a 迁移，故 B 错误； C. 放电时，a 为正极，正极上 LiMn2O4中 Mn 元素得电子，所以锂的化合价不变，故C 错误；D. 充电时，Li+在阴极得电子，Li1-xMn2O4在阳极失电子，电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi，故 D 正确.4.【答案】D；【命题立意】本题考查化学与 STSE；【解析】A 项，碳化硅、陶瓷和碳纤维为无机非金属材料，错误；B 项，煤中不含苯、二甲苯，错误；C 项，从海水中提取 NaCl 属物理变化，错误；D 项，锌比铁活泼，作负极发生氧化反应而消耗，被保护的金属 Fe 作为正极就可以避免腐蚀。因这种方法牺牲了阳极(原电池的负极)保护了阴极(原电池的正极)，因而叫做牺牲阳极(原电池的负极)保护法，正确。5.【答案】B；【命题立意】本题考查燃料电池的工作原理；【解析】A 项，电池工作时，电极 b 处 H2O2得电子被还原生成 OH-作正极，阳离子向正极移动，则 Na+从 a 极区移向 b 极区，正确；B 项，电极 b 为正极，H2O2得电子被还原生成 OH-，MnO2既作电极材料又有催化作用，错误；C 项，负极 BH4-失电子发生氧化反应生成 BO2-，电极反应式为 BH4-+8OH-8e-=BO2-+6H2O，正确；D 项，正极电极反应式为 H2O2+2e-=2OH-，每消耗 3molH2O2，转移的电子为 6mol，正确；6.【答案】 C【命题立意】本题考查元素化合物知识、平衡常数、化学键铜的精炼。【解析】SO2通入硝酸钡溶液，发生氧化还原反应生成硫酸钡沉淀，则 BaSO3能溶于强酸，结论不合理，A 错误；电解精炼铜，粗铜作阳极，粗铜有比铜活泼的金属锌、铁等首先放电，而阴极只析出铜，所以电解结束后电解质溶液浓度改变，B 错误；海水中离子自由移动，钠离子和氯离子形成离子键而结晶析出晶体氯化钠，C 正确；平衡常数只反映反应物的转化率，不反映反应速率的快慢，且只与温度有关， D 错误。7.【答案】C【命题立意】本题考查电化学【解析】根据题意甲是原电池，Al 是负极，反应是 Al3e=Al3,乙、丙是铜的精炼，为电解池，A 正确；是阴极，反应是 Cu22e=Cu,是阳极，反应是 Cu2e=Cu2，电子流向是电极 IA电极，B 错误，当 0.1mol 电子转移时，电极 I 质量减少 0.9g，电极的质量增大 3.2g，两极质量差为 4.1g，C 正确；若丙中的电解质改为 CuCl2，电极III 的电极反应是 2Cl2e=Cl2,D 正确。8.【答案】B【命题立意】本题考查电化学【解析】分析图知甲是燃料电池，则乙是电解池，甲的电解质溶液是氢氧化钾，则负极不可能生成 H+，应该是 N2H44e4OH=N24H2O，A 错误；乙的石墨极是阳极，发生氧化反应，B 正确；根据甲池总反应生成了水，则氢氧化钾溶液浓度变小，pH 减小，乙的阴极析出铜，结合 B 项则乙池的溶液 pH 减小，C 错误；根据各个电极流过的电量相等知N2H42Cu，消耗 0. 1mol N2H4乙池电极上则会析出 12.8g 铜，D 错误。9.【答案】C【命题立意】本题考查原电池原理的应用。【解析】由图像可得，pH=2 时气体的压强增大，发生析氢腐蚀，pH=4 时气体的压强减小，发生的是吸氧腐蚀，无论析氢还是吸氧，负极反应都是铁失电子变成亚铁离子，由图像可得，吸氧腐蚀的速率大于析氢腐蚀，C 错误。10.【答案】B【命题立意】本题考查金属腐蚀的相关内容。【解析】插入海水中的铁棒，越靠近底部氧气越少，腐蚀程度降低，A 错误；闭合 K2是形成原电池，铁作负极，腐蚀严重，闭合 K1 形成电解池，铁作阴极被保护，B 正确；闭合开关后形成原电池，Zn 作负极，金属铂上产生气体，C 错误；锌锰原电池自放电腐蚀是由 Zn 的还原作用引起的，D 错误。11【答案】 2COO24OH2CO2H2O(2 分)23 COO22eCO2 (2 分) 氢、钠(2 分) 增大(2 分) 1 mol(2 分) 使氢氧化铜分解 降低联氨的溶解度促使其从溶液中逸出(2 分) 4CO2SO24CO22S2 (2 分)=铝矾土773 K【命题立意】本题考查化学原理综合知识。难度中等。【解析】(1)CO、O2作燃烧电池生成 CO2，由于 KOH 作电解质，所以最终产物为K2CO3。d 极：CO CO2，固体电解质传导 O2，利用 O2平衡电荷配平。(2)由图示可知，N2H4中氮显2 价，NH3中氮显3 价，N2中显 0 价，化合价变化，Cu2O、Cu(NH3)2+中铜均显+1 价，Cu(NH3)42+、CuO 中铜均显+2 价；NaClO 作氧化剂，+1 价氯被还原为2 价，O2作氧化剂，被还原为2 价，化合价没有变的只有 H 和 Na 元素。通氧气发生反应： 4Cu(NH3)2+ + O2 + 8NH3·H2O = 4Cu(NH3)42+ + 4OH + 6H2O，碱性增强。由图示可知，加入 NaClO 后，最终产物为 CuO，80可使 Cu(OH)2分解，N2H4以气体逸出。(3)由图示，取 40时可知，反应物分别减少 1 mol、2 mol，此时生成物分别增加 0.5 mol、2 mol，由碳元素守恒，可得 CO 减少的量等于 CO2物质的量的增多，有 4CO + 2SO2 4CO2 + Sx，由原子守恒有 x=2。12.【答案】 （1）K=NH3HI；正向；（2）A C（3）负；2NH36e+60H=N2+6H2O；0.4；阴离子；（4）2Co2+N2H4+4OH=2Co+N2+4H2O；降低反应温度或增大压强【命题立意】本题考查化学平衡的影响因素、反应速率、氧化还原反应、原电池和电解池的工作原理等。【解析】 （1）NH4I 为固态，不列入平衡常数表达式，所以其平衡常数表达式为：K=NH3HI，反应 2HI（g）H2（g）+I2（g）前后气体物质的量不变，所以增大容器体积即降压，反应 a 的平衡正向移动，HI 的物质的量增大，使 b 反应的平衡正向移动。（2）b 点开始是压缩注射器的过程，气体颜色变深，透光率变小，A 正确；c 点是压缩注射器后的情况，二氧化氮和四氧化二氮的浓度都增大，B 错误；b 点开始是压缩注射器的过程，平衡正向移动，反应放热，导致 T（b）T（c） ，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，所以 KbKc，C 正确；c 点后的拐点是拉伸注射器的过程，d 点是平衡向气体体积增大的逆向移动过程，所以 v（逆）v（正） ，D 错误。（3）由反应 6NO2+8NH37N2+12H2O 可知，反应中 NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则 a 为负极，b 为正极，负极电极方程式为 2NH36e+6OH=N2+6H2O；当有 2.24L NO2（标准状况）即 0.1mol 被处理时，转移电子为 0.1mol×（40）=0.4mol原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮与 OH-反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作， ；（4）依据题意，反应物为 Co2+与肼（N2H4） 、碱性条件下存在 OH，生成物为：钴单质，据此得出 Co 的化合价降低，故 N 的化合价升高，只能为 0 价，即氮气，据此得出还有水生成，氧化还原反应中存在得失电子守恒以及元素守恒，故此反应的离子反应方程式为：2Co2+N2H4+4OH=2Co+N2+4H2O；由图 1 可知，温度越高，肼的体积分数含量越低，故要抑制肼的分解，应降低反应温度；根据题意 N2H4分解反应为 3N2H4N2+4NH3，因此加压可抑制肼的分解。【易错提醒】解答本题的需注意反应 a、b 是相互影响的，即压强对反应 b 没有影响，但对反应 a 有影响，从而引起物质浓度变化而引起反应 b 的平衡移动。13.【答案】【命题立意】本题考查金属的性质与应用、电解原理的应用。【解析】固体没有剩余，说明铜全部以 Cu2形式存在，加入的铁完全反应，溶液中一定含有 Fe2+，可能含有 Fe3+，a 正确；若有固体存在，固体中一定有铜，可能有铁，溶液中一定有含有Fe2+，可能没有 Cu2+，b 错误；若溶液中有 Cu2+，则加入的铁量不足，固体中一定没有铁粉，c 正确；当加入的铁较少时，只发生Fe+2Fe3+=3Fe2+时，则不会有铜析出，没有固体存在，d 错误。 由于是制取Cu2O，则铜电极是阳极，反应是 2Cu-2e-+2OH- =Cu2O+ H2O，石墨极是阴极，接电源的负极；总反应为 2Cu+H2OCu2O+H2，则水被消耗，氢氧化钠溶液的浓度增大，pH 增大。运用 Cu2O 与 H+反应检验。