高中化学竞赛专题考试氧化还原反应电化学.docx

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1、2021年学军中学高中化学竞赛专题考试氧化复原反响、电化学本卷共130分。考试时间3小时班级： 姓名： 一 选择题每题只有1个正确选项，每题分，共30分。1、医学专家提出人体中细胞膜内的葡萄糖和细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成了微型的生物原电池，有关该原电池的以下说法中，正确的选项是 24e2O2，且正极旁边溶液的pH值上升。22H2O4e4OH，且正极旁边溶液的pH值降低。6H12O612e6CO12H，且负极旁边溶液的pH值降低。6H12O612OH12e6CO26H2O，且负极旁边溶液pH值降低。2在配平P4+CuSO4+H2OCu3P+H3PO4+ H2SO4时，H2O前面的化学计量数应

2、为 3 在配平的以下反响中，H3AsO4(aq)+Zn(s)+H+(aq)+H2O(aq)AsH3 (g) +Zn(H2O)42+(aq)， H2O前面的系数为4某温度下，将Cl2通入NaOH溶液，反响后得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合物。经测定ClO-及ClO3-的浓度之比为1:3，那么Cl2及NaOH溶液反响时，被复原的氯元素及被氧化的氯元素的物质的量之比为 A.21:5 B.11:3 C. 3:1 D.4:152003年2月1日，美国哥伦比亚号航天飞机在返回地面的途中坠毁，举世震惊。该航天飞机用铝粉和高氯酸铵(NH4C1O4)的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热，引发高氯酸

3、铵反响，产生N2、Cl2、O2和H20并放出大量的热。以下对此反响的表达中正确的选项是 ( )A上述反响瞬间产生大量的高温气体推动飞机飞行 B在反响中高氯酸铵只起氧化剂作用C其方程式可表示为2 NH4C1O4=N2+4H20+C12 +O2 D上述反响中反响物的总能量小于生成物的总能量6 三聚氰酸C3N3(OH)3可用于消退汽车尾气中的NO2。其反响原理为：C3N3(OH)3HNCO HNCONO2N2CO2H2O以下说法中正确的选项是A. C3N3(OH)3及HNCO为同一种物质 B. HNCO是一种很强的氧化剂 C . 反响中NO2是复原剂 D .1mol NO2在反响中转移4mol电子7

4、. 2004年美国圣路易斯高校研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200oC左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更平安。电池总反响为：C2H5OH +3O22CO2 +3H2O，电池示意如右图，以下说法不正确的选项是A.a极为电池的负极C.电池正极的电极反响为：4H+ + O2 + 4e-= 2H2OD.电池工作时，1mol乙醇被氧化时就有6mol电子转移8、据报道，美国正在探讨用锌蓄电池取代目前广泛运用的铅蓄电池，它具有容量大的特点，其电池反响为2Zn+O2=2ZnO其原料为锌粉、电解液和空气。那么以下表达正确的选项是 。A锌为正极，空气进入负极 B负极反响为 C电解液

5、确定不是强酸 D正极发生氧化反响9目前人们正探讨开发一种高能电池钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以Na+导电的-Al2O3陶瓷作固体电解质，反响为：2NaxSNa2Sx，以下说法正确的选项是A放电时，钠作负极，硫作正极 B放电时，钠极发生复原反响C充电时，钠极及外电源的正极相连，硫极及外电源的负极相连D充电时，阴极发生的反响是：Sx22exS10. 以下电对中，E值最小的是：A: Ag+/Ag； B: AgCl/Ag； C: AgBr/Ag； D: AgI/Ag11.E(Cu2+/Cu+)=0.158V，E(Cu+/Cu)=0.522V，那么反响 2 Cu+ Cu2+ + Cu的K为：10

6、-7 1012 106 10-1312. 以下都是常见的氧化剂，其中氧化实力及溶液pH 值的大小无关的是： A: K2Cr2O7 B: PbO2 C: O2 D: FeCl313. 以下电极反响中，有关离子浓度减小时，电极电势增大的是： A: Sn4+ + 2e- = Sn2+ B: Cl2+2e- = 2Cl- C: Fe - 2e- = Fe2+ D: 2H+ + 2e- = H214. 以下电极反响,其它条件不变时,将有关离子浓度减半,电极电势增大的是( ) A. Cu2+2e-=Cu B. I2+2e-=2I- C. Fe3+ +e-=Fe2+ D. Sn4+2e-=Sn2+15. 当

7、溶液中增加H+时,氧化实力不增加的氧化剂是( ) A. NO3- B. Cr2O72- C. O2 D. AgCl16. 对于银锌电池:(-)ZnZn2+(1molL-1)Ag+(1molL-1)Ag(+),EZn2+/Zn=-0.76V, EAg+/Ag=0.799V,该电池的标准电动势是( ) A. 1.180V B. 0.076V C. 0.038V 17. 原电池 (-)PtFe2+(1molL-1),Fe3+L-1)I-L-1),I2Pt (+) 电动势为( ):EFe3+/Fe2+=0.77V , EI/I=0.535VA. 0.358V B. 0.239V C. 0.532V 1

8、8. 电池反响为:2Fe2+(1molL-1)+I2=2Fe3+L-1)+2I-L-1)原电池符号正确的选项是( ) A.(-)FeFe2+(1molL-1),Fe3+L-1)I-L-1),I2Pt(+)B.(-)PtFe2+(1molL-1),Fe3+L-1)I-L-1)I2(s)(+)C.(-)PtFe2+(1molL-1),Fe3+L-1)I-L-1),I2Pt(+)D.(-)PtI2,I-L-1)Fe2+(1molL-1),Fe3+L-1)Pt(+)19. 元素电势图 EA: 1.15 1.29 ClO2 1.19 1.21 1.64 ClO4-ClO3-HClO2HClO 推断发生歧

9、化反响倾向最大的物质是( )A. ClO4- B. ClO3- C. HClO2 D. ClO220. 利用EA: 1.21 1.645 1.63 ClO3-HClO2HClOCl2求 EClO3-/Cl2的计算式正确的选项是( )A. EClO3-/Cl2=(51.21+31.645+11.63)/9 B. EClO3-/Cl2=(21.21+21.645+11.63)/5C. EClO3-/Cl2=(1.21+1.645+1.63)/3 D. EClO3-/Cl2=(21.21+21.645+11.63)/3二 填空题、计算题、简答题。共100分21、10分配平以下离子氧化复原反响1 A

10、n + Bx- Ay + B m2 Cl2 + OH ClO + Cl + H2O3 BiO + Mn2 + H Bi3 + MnO + H2O4 VO + H2C2O42H2O + H VO2 + CO2+ H2O5MnO + C3H7OH Mn2+ + C2H5COOH酸性介质22、5分有一原电池：Zn(s) | Zn2+(aq)MnO (aq)，Mn2+(aq) | Pt假设pH =2.00，c(MnOL1， c(Mn2+L1， c(Zn2+L1， T=298K。1计算两电极的电极电势：2计算该电池的电动势。：298K时，= 1.512 V ； = 0.762 V23、5分在含有1.0

11、molL1 的 Fe3+ 和 1.0 molL1的Fe2+的溶液中参与KCN(s)有Fe(CN)63，Fe(CN)64 配离子生成。当系统中c (CN) =1.0 molL-1 ，c ( Fe (CN)63- = c ( Fe (CN)64 = 1.0 molL1时，计算E(Fe3+/ Fe2+)。：=+0.769，1052，104524、5分在碱性溶液中，溴的电势图如下：BrOBrO1/2Br2Br0. 45V 问哪些离子能发生歧化反响？并写出有关的电极反响和歧化反响的离子反响方程式。25、8分铅蓄电池相应的电池为：Pb，PbSO4 | H2SO4 | PbO2，PbSO4，Pb1写出放电的

12、反响方程式；2计算电解质为1 molL1硫酸时的电池电压pH = 0时的标准电位：Pb2/Pb为 0.13V，PbO2/Pb2为1.46V；PbSO4的溶度积K sp = 2108。3充电时发生什么反响？当用1A电流向电池充电10h，转换的PbSO4的质量是多少PbSO4的摩尔质量为303gmol1？26. 按要求写出以下的反响方程式。12分，每空2分1S2O在碱性条件下发生的歧化反响如下：S2O+OH-S2-+S2O42-+ SO32-+H2O。该反响包含两个独立的歧化反响，它们的离子方程式分别为 、 。假如这两个独立的歧化反响是等物质的量发生的，那么按上述S2O的总歧化反响的配平的离子方程

13、式为 。2FeSO4溶液在pH2时暴露在空气中是比较稳定的。如在该溶液中参与氧化亚铁硫杆菌后，大部分Fe2+离子可快速转化成Fe3+Fe3+是浸出硫化矿物的良好的出剂。这一反响是细菌浸出矿物的重要反响之一，该反响方程式为： 3在H2O2作用下可实现Fe(CN)63-及Fe(CN)64-之间的互相转化，在酸性溶液中H2O2可使Fe(CN)64-转化为Fe(CN)63-；在碱性溶液里H2O2可使Fe(CN)63-转化为Fe(CN)64-。写出以上互相转化的离子方程式。酸性溶液中：碱性溶液中：27.10分以下各标准电极电势： Br2/Br = +1.07V NO3/HNO2 = +0.94V Co3

14、+/Co2+ = +1.82V O2/H2O = +1.23V H+/H2 = 0 V HBrO/Br2 = +1.59V As/AsH3 = -依据各电对的电极电势，指出： (1)最强的复原剂和最强的氧化剂是什么？ (2)哪些物质在水中不稳定？它们都发生什么改变？ (3) Br2能否发生歧化反响？说明缘由。 (4)哪些E 及H+离子浓度无关？ (5)在pH =10的溶液中，Br2能否发生歧化？ pBr2 = 1atm, 除H+ 离子外，其他物种浓度均为1moldm3 )28. 5分通过计算说明：当溶液的pH = 6时，试推断在下面条件下6Mn2+ (aq) + 5Cr2O72(aq) + 2

15、2H+ (aq)6MnO4(aq) + 10Cr3+ (aq) + 11H2O(l)Mn2+dm3)、Cr2O72dm3)、MnO4 (0.0010 moldm3)、 Cr3+(0.0010 moldm3) 。反响从什么方向到达平衡？：(MnO4/ Mn2+)= +1.507V (Cr2O72 /Cr3+)= +1.36V29、5分在25和101.325 kPa下，向电解池通入0.04193 A的恒定电流，阴极Pt，0.1 mol L-1 HNO3放出氢气，阳极Cu，0.1 mol L-1 NaCl得到Cu2+。用0.05115 mol L-1的EDTA标准溶液滴定产生的Cu2+，消耗了53.

16、12 mL。1 计算从阴极放出的氢气的体积。2 计算电解所需的时间(以小时为单位)。3010分镅Am是一种用处广泛的錒系元素。241Am的放射性强度是镭的3倍，在我国各地商场里经常可见到241Am骨密度测定仪，检测人体是否缺钙；用241Am制作的烟雾监测元件已广泛用于我国各地建筑物的火警报警器制作火警报警器的1片241Am我国批发价仅10元左右。镅在酸性水溶液里的氧化态和标准电极电势Ey4+/Am3+3+/Am的标准电极电势，等等。一般而言，发生自发的氧化复原反响的条件是氧化剂的标准电极电势大于复原剂的标准电极电势。 试推断金属镅溶于稀盐酸溶液后将以什么离子形态存在。简述理由。提示：按要点有条

17、理性的答复 附：Ey(H+/H2) = 0 V; Ey(Cl2/Cl-) = 1.36 V；Ey(O2/H2O) = 1.23 V。 31 (10 分) 最近我国有人报道，将0.1 mol L-1的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里，将蛋壳开口朝上，部分浸入盛有0.1 mol L-1的氯化铜溶液的烧杯中，在静置一周的过程中，蛋壳外外表渐渐出现金属铜，同时烧杯中的溶液慢慢褪色，并变得混浊。1设此装置中发生的是铜离子和硫离子干脆相遇的反响，(Cu2+/Cu)和(S/S2-)分别为0.345 V和 -0.476 V，nFE RTlnK，也可用其他公式表示反响的标准电动势，n为该反响得失电子数。计算

18、25oC下硫离子和铜离子反响得到铜的反响平衡常数，写出平衡常数表达式。2金属铜和混浊现象均出如今蛋壳外，这意味着什么？ 3该报道未提及硫离子及铜离子相遇时溶液的pH。现设pH = 6，写出反响的离子方程式。4请对此试验结果作一简短评论。32、10分右图示出在碳酸碳酸盐体系CO32102 molL1中，铀的存在物种及相关电极电势随pH的改变关系EpH图，以标准氢电极为参比电极。作为比较，虚线示出H+/H2和O2/H2O两电对的EpH关系。碳酸盐体系中主要物种的浓度。H2CO3：Ka1107，Ka210118-2 图中a和b分别是pH=4.4和6.1的两条直线，分别写出及a和b相对应的轴的物种发生

19、转化的方程式。8-3 分别写出及直线c和d 相对应的电极反响，说明其斜率为正或负的缘由。3，写出反响方程式。8-5 在pH=8.012之间，体系中UO2(CO3)34和U4O9(s)能否共存？说明理由；UO2(CO3)34和UO2(s)能否共存？说明理由。33、10分高中化学竞赛专题考试电化学本卷共120分。考试时间2小时班级： 姓名： 12345678DDBDADDC910111213141516ADCDBBDD17181920BCCB 一 选择题每题只有1个正确选项，每题分，共30分。二 填空题、计算题、简答题。共96分21、1mx mny mnx ny 2n 2n 1 2n1 n 35

20、2 14 5 2 7 42 1 2 2 2 454MnO + 5C3H7OH +12 H+ = 5C2H5COOH + 4 Mn2+ + 11H2O22、1正极为MnO/Mn2+，负极为Zn2+/Zn。相应的电极反响为：MnO (aq) + 8H+(aq) + 5e Mn2+(aq) + 4H2O(l)Zn2+(aq) + 2e Zn(s)pH ，102 molL1正极 = = 1.512 V = 1.347 V 负极 = = 0.7621V = 0.816 V（2） = 1.347V 23、向Fe3+(aq) + e Fe2+(aq)中加KCN后，发生以下协作反响：Fe3+(aq) + 6C

21、N(aq) Fe(CN)63(aq) Fe2+(aq) + 6CN(aq) Fe(CN)64(aq) = 当 c (CN) = c ( Fe (CN)63 = c ( Fe (CN)64= 1.0 molL1时 ；所以，= = 0.769 V = 0.36 V24、1从电势图可看出Br2能歧化为Br及BrO：Br2 + 2OH= Br+ BrO+ H2O；Br2作氧化剂的电极反响：Br2 + 2e= 2Br；Br2作复原剂的电极反响：Br2 + 4OH= 2BrO+ 2H2O+ 2e Br2歧化为Br及BrO3：3Br2 + 6OH= 5Br+ BrO3+ 3H2O；Br2作氧化剂的电极反响：

22、Br2 + 2e= 2Br；Br2作复原剂的电极反响；Br2 + 12OH = 2BrO+ 6H2O + 10e2BrO 也能发生歧化反响：3BrO= 2Br+ BrO；BrO作氧化剂的电极反响：BrO+ H2O + 2e = Br+ 2OH；BrO作复原剂的电极反响：BrO + 4OH= BrO + 2H2O+ 4e25、1PbO2 + Pb + 4H + 2SO= PbSO4 + 2H2O2电池电压为2.08 V32PbSO4 + 2H2O = PbO2 + Pb + 4H + 2SO42 转换PbSO4的总量为：113 g26. (1) 5S2O+14OH-4S2-+3S2O42-+7H

23、2O (2分) S2O+4OH-S2-+ SO32-+2H2O (2分)10S2O+34OH-9S2-+3S2O42-+ 5SO32-+17H2O (2分)2或 氧化亚铁硫杆菌可不要求2分32Fe(CN)64-+H2O2+2H+=2Fe(CN)63-+2H2O 2Fe(CN)63-+H2O2+2OH- =2Fe(CN)64-+2H2O+O24分27. 第二题： 28. 从右向左到达平衡29、 在25和101.325 kPa4193 mol L-1 HNO3 mol L-1 NaCl得到Cu2+。用0.05115 mol L-1的EDTA标准溶液滴定产生的Cu2+，消耗了5 mL。1 计算从阴极

24、放出的氢气的体积。2 计算电解所需的时间(以小时为单位)。1阳极反响： Cu (s) Cu2+2e 阴极反响： H2Oe 1/2 H2(g)OH- 电池反响： Cu (s) 2H2O Cu2+ H2(g) 2OH- Cu2+及EDTA按1 : 1络合，因此，阴极放出的氢气的摩尔数等于阳极产生的Cu2+ 的摩尔数，即等于消耗的EDTA的摩尔数： 给定条件下的体积为 整式计算，算式和结果全对，得总分值。分步计算：氢的摩尔数算式正确得1分；氢体积的算式正确得1分，结果正确含单位和有效数字各得1分。 4分 2 计算电解所需的时间(以小时为单位)。生成66.48 mL氢气需2.717 mmol25.43

25、4 mmol电子，电解所需时间为 计算过程及结果各1分。 2分30 答案：要点1：Ey(Amn+/Am) 0, 因此Am可及稀盐酸反响放出氢气转化为Amn+, n = 2,3,4;但Ey(Am3+/Am2+) 0, Am2+一旦生成可接着及H+反响转化为Am3+。或答：Ey(Am3+/Am)Ey(AmO2+/Am4+), 因此一旦生成的Am4+会自发歧化为AmO2+和Am3+。2分要点3：AmO2+是强氧化剂，一旦生成足以将水氧化为O2, 或将Cl氧化为Cl2，转化为Am3+, 也不能稳定存在。相反，AmO2+是弱复原剂，在此条件下不能被氧化为AmO22+。1分要点4：Am3+不会发生歧化原理

26、同上，可稳定存在。1分结论：镅溶于稀盐酸得到的稳定形态为Am3+。31. (10 分) 1Cu2+S2- = Cu + S n = 2, lnK = 2x96485C mol-1x(0.345+0.476)V/(8.314 J K-1mol-1x298.15K)K = 5.821027； 2分代入计算式的数值因约化导致计算结果K值不同，K值的指前因子在范围内均得总分值。K = Cu2+-1S2-1； 严格的表达式为K =Cu2+-1S2-1X co2 2分2硫离子可从蛋壳内通过蛋壳上的微孔向蛋壳外扩散并及铜离子反响生成铜和硫，而铜离子不能通过蛋壳微孔向蛋壳内扩散。两个要点各1分。 2分3Cu2

27、+ + H2S = Cu + S + 2H+ 2分 将方程式中的H2S写成HS-或S2-，即使方程配平了，均不得分。4请对此试验结果作一简短评论。开放式。只要写出了有确定合理性的评论均可得分。32、8-1 溶液中存在如下平衡： H2CO3 = H+ + HCO3 Ka1= c(H+) c(HCO3)/c(H2CO3)=4.5107分 HCO3= H+ + CO32 Ka2= c(H+) c(CO32)/c(HCO3)=4.71011 分，c(H+)= 1.0104molL1 c(H2CO3)= c(H+) c(HCO3)/4.5107 =2.2107 c(HCO3) c(CO32)= c(HC

28、O3) 4.71011/c(H+) = 4.7107 c(HCO3) 溶液中以H2CO3为主，c(H2CO3)= 1.0102molL1 1分，c(H+)= 1.0106molL1 c(H2CO3)= c(H+) c(HCO3)/4.5107 =2.2 c(HCO3) c(CO32)= c(HCO3) 4.71011/c(H+) = 4.7105 c(HCO3) 1分 溶液中以H2CO3和HCO3形成缓冲溶液。c(HCO3)= 1.0102molL1/3.2 =3.1105 molL1分c(H2CO3)= 2.2 c(HCO3) = 6.8103molL1分 其他计算方法合理，答案正确，也得总

29、分值。8-2 a：UO22+ + H2CO3 UO2CO3 + 2H+ 1分b：UO2CO3 + 2HCO3 UO2(CO3)22 + H2CO3 1分8-3 c：4UO22+ + H2O + 6e U4O9 + 2H+ 1分该半反响消耗H+，pH增大，H+浓度减小，不利于反响进展，故电极电势随pH增大而降低，即EpH线的斜率为负。8-4 d：U3+ + 2H2O UO2 + 1/2H2 + 3H+ 2分由图左下部分的E(UO2/U3+)pH关系推出，在时，E(UO2/U3+)远小于E(H+/H2)，故UCl3参与水中，会发生上述氧化复原反响。8-5。UO2(CO3)34和U4O9能共存 1分理由：E(UO2(CO3)34/U4O9)低于E(O2/H2O)而高于E(H+/H2)，因此，其氧化形态UO2(CO3)34不能氧化水而生成O2，其复原形态U4O9(s)也不能复原水产生H2。 1分假设只答UO2(CO3)34和U4O9(s)二者不反响，只得分UO2(CO3)34和UO2(s)不能共存 1分理由：E(UO2(CO3)34/U4O9)高于E(U4O9/UO2)，当UO2(CO3)34和UO2(s)相遇时，会发生反响：UO2(CO3)34 + 3 UO2 + H2O = U4O9 +2HCO3 + CO32 1分33、