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

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1、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

2、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

3、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：

4、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，

5、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

6、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 p

7、H 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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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 ba

13、,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

14、；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

15、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

16、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

17、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

18、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

19、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

20、素。通氧气发生反应： 4Cu(NH3)2+ + O2 + 8NH3H2O = 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

21、；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

22、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

23、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

24、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。