化学能与电能-高考化学考前专项练习试题（含解析）

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化学能与电能
共18题，满分100分
题号 一 二 三 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请注意保持试卷整洁
一、单选题（共50分）
1．（本题5分）设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．电解饱和食盐水得到0.4molNaOH，则生成氯气分子数为0.1NA
B．标准状况下，2.24L甲醇所含氢原子的数目大于0.4NA
C．0.1mol 1，2 环氧丙烷()中含有共价键的总数为0.4NA
D．密闭容器中，1mol N2(g)与3mol H2(g)反应制备氨气，形成6NA个N H键
2．（本题5分）电池有铅蓄电池、燃料电池(如NO2NH3电池)、锂离子电池、Mg—次氯酸盐电池等，它们可以将化学能转化为电能。NH3、CH4、NaBH4都可用作燃料电池的燃料。CH4的燃烧热为890.3kJ mol-1。电解则可以将电能转化为化学能，电解饱和NaCl溶液可以得到Cl2，用电解法可制备消毒剂高铁酸钠(Na2FeO4)。下列化学反应表示正确的是
A．铅蓄电池的正极反应：Pb-2e-+SO=PbSO4
B．电解饱和NaCl溶液：2Na++2Cl-2Na+Cl2↑
C．CH4燃烧：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)；ΔH=-890.3kJ mol-1
D．一定条件下NO2与NH3的反应：6NO2+8NH37N2+12H2O
3．（本题5分）人类社会的发展离不开化学，下列关于化学史的说法正确的是
A．法国的莫瓦桑通过电解KHF2的水溶液得到了单质氟
B．英国科学家莫塞莱证明了原子序数即原子最外层电子数
C．丹麦科学家波尔提出了构造原理
D．英国汤姆生制作了第一张元素周期表
4．（本题5分）下列说法错误的是
A．铅蓄电池在放电过程中，负极质量最终减小，正极质量最终增加
B．放热反应不一定能自发进行
C．一定条件下，使用催化剂能加快反应速率，但不能提高反应物的平衡转化率
D．温度一定，当溶液中Ag＋和Cl－浓度的乘积等于Ksp时，溶液为AgCl的饱和溶液
5．（本题5分）关于如图所示的原电池，下列说法正确的是
A．电子从铜电极通过电流计流向锌电极
B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移
C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是
D．取出盐桥后，电流计仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变
6．（本题5分）已知为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．0.1 mol肼()含有的孤电子对数为
B．与的混合物0.1 mol，充分燃烧消耗的数目为
C．用铜作电极电解饱和NaCl溶液，当电路中通过0.5 mol 时，阴、阳两极产生的气体分子总数为
D．标准状况下，13.44 L氯气与足量热的NaOH溶液充分反应生成、NaCl和时，转移的电子数为
7．（本题5分）KIO3为白色结晶粉末，工业上可用电解法制备，装置如图所示，配制碱性电解质溶液(KOH＋I2)时，I2发生氧化还原反应，生成KIO3和KI。下列说法错误的是
A．电解时b为阴极
B．电解过程中阴极区溶液pH降低
C．电解过程中K＋由左向右通过阳离子交换膜
D．a极反应式为：I--6e-+6OH＝IO3-+3H2O
8．（本题5分）利用如图装置可以测定铜锌原电池工作时转移电子的物质的量，假设量筒的量程足够大，锌片和铜片中无杂质，气体积已转换为标准状况。下列说法正确的是
A．a电极的电极材料是铜
B．如果将稀硫酸换为CuSO4溶液，则不能达到实验目的
C．锌与稀硫酸反应时放出的热量对实验测定不产生影响
D．若量筒中收集到aLH2，则电解质溶液中通过了a/11.2mol电子
9．（本题5分）从古至今化学均与生活、生产密切相关，化学工业在各国的国民经济中占有重要地位，是许多国家的基础产业和支柱产业。下列有关说法错误的是
A．战国曾侯乙编钟属于青铜制品，青铜是一种合金
B．敦煌莫高窟壁画中绿色颜料铜绿的主要成分是碳酸铜
C．港珠澳大桥水下钢柱镶铝块防腐的方法为牺牲阳极的阴极保护法
D．大兴机场的隔震支座由橡胶和钢板相互叠加黏结而成，不属于新型无机材料
10．（本题5分）下列热化学方程式或离子方程式中，不正确的是
A．的电离：
B．钢铁发生吸氧腐蚀时正极的电极反应式：
C．甲烷的燃烧热为，则甲烷燃烧的热化学方程式为
D．用饱和碳酸钠溶液处理水垢(CaSO4)：
二、判断题（共20分）
11．（本题4分）铅酸蓄电池工作时，当电路中转移电子时，负极增重。(_____)
12．（本题4分）我们可以根据硫酸密度的大小来判断铅酸蓄电池是否需要充电。(______)
13．（本题4分）电解精炼铜和电镀铜，电解液的浓度均会发生很大的变化。(_______)
14．（本题4分）用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等，能够减缓金属的腐蚀。(_______)
15．（本题4分）用作电极电解盐酸可发生。( )
三、解答题（共30分）
16．（本题10分）实验题：
（1）下列说法正确的是
A．图1为实验室制备硝基苯的装置
B．图2可以用于测定乙醇分子结构
C．图3装置可以达到验证酸性：CH3COOH > H2CO3 > C6H5OH的目的
D．图4装置可以达到验证溴乙烷发生消去反应生成烯烃的目的
(2)用氧化还原滴定法测定制备得到的TiO2试样中的TiO2的质量分数：在一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+，再以KSCN溶液作为指示剂，用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。
①TiCl4水解生成TiO2·xH2O的化学方程式为 。
②滴定终点的现象是 。
③滴定分析时，称取TiO2试样0.2 g，消耗0.1 mol·L—1NH4Fe(SO4)2标准溶液20mL，则TiO2的质量分数为 。
④若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准溶液的液面，使其测定结果 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
⑤工业上由H4TiO4可制得钛白粉TiO2。TiO2直接电解还原法生产钛是一种较先进的方法，电解质为熔融的CaCl2，原理如图所示，阴极的电极反应为 。
(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl-,利用Ag+与Cr 生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl-恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10-5 mol·L-1)时,溶液中c(Ag+)为 mol·L-1,此时溶液中c(Cr)等于 mol·L-1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和2.0×10-10)
17．（本题10分）将H2S转化为可再利用的资源是能源研究领域的重要课题。
（1）H2S的转化
Ⅰ 克劳斯法
Ⅱ 铁盐氧化法
Ⅲ 光分解法
① 反应Ⅰ的化学方程式是 。
② 反应Ⅱ： + 1 H2S == Fe2+ + S↓ + （将反应补充完整）。
③ 反应Ⅲ体现了H2S的稳定性弱于H2O。结合原子结构解释二者稳定性差异的原因： 。
（2）反应Ⅲ硫的产率低，反应Ⅱ的原子利用率低。我国科研人员设想将两个反应耦合，实现由H2S高效产生S和H2，电子转移过程如图。
过程甲、乙中，氧化剂分别是 。
（3）按照设计，科研人员研究如下。
① 首先研究过程乙是否可行，装置如图。经检验，n极区产生了Fe3+，p极产生了H2。n极区产生Fe3+的可能原因：

ⅰ．Fe2+ - e- = Fe3+
ⅱ．2H2O -4e-=O2 +4H+， （写离子方程式）。经确认，ⅰ是产生Fe3+的原因。过程乙可行。
② 光照产生Fe3+后，向n极区注入H2S溶液，有S生成，持续产生电流，p极产生H2。研究S产生的原因，设计如下实验方案： 。 经确认，S是由Fe3+氧化H2S所得，H2S不能直接放电。过程甲可行。
（4）综上，反应Ⅱ、Ⅲ能耦合，同时能高效产生H2和S，其工作原理如图。

进一步研究发现，除了Fe3+/Fe2+ 外，I3-/I- 也能实现如图所示循环过程。结合化学用语，说明I3-/I- 能够使S源源不断产生的原因： 。
18．（本题10分）碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防治碘缺乏病，KI、KIO3曾先后用于加碘盐中。KI还可用于分析试剂、感光材料、制药等，其制备原理如下：
反应I：3I2+ 6KOH=KIO3+5KI+3H2O
反应II：3H2S+KIO3=3S↓+KI+3H2O
请回答有关问题。
(1)启普发生器中发生反应的化学方程式为 。装置中盛装30%氢氧化钾溶液的仪器名称是 。
(2)关闭启普发生器活塞，先滴入30%的KOH溶液，待观察到三颈烧瓶中溶液颜色由棕黄色变为 (填现象) ，停止滴入KOH溶液；然后打开启普发生器活塞，通入气体，待三颈烧瓶和烧杯中产生气泡的速率接近相等时停止通气。
(3)滴入硫酸溶液，并对三颈烧瓶中的溶液进行水浴加热，其目的是 。接着把三颈烧瓶中的溶液倒入烧杯中，加入碳酸钡，在过滤器中过滤、洗涤。合并滤液和洗涤液，蒸发至析出结晶，干燥得成品。
(4)实验室模拟工业制备KIO3流程如图：
几种物质的溶解度见表：
KCl KH(IO3)2 KClO3
25℃时的溶解度(g) 20.8 0.8 7.5
80℃时的溶解度(g) 37.1 12.4 16.2
①由上表数据分析可知，“操作a”为 。
②用惰性电极电解KI溶液也能制备KIO3，请写出电解反应的离子方程式 。
(5)某同学测定上述流程生产的KIO3样品的纯度：取1.00g样品溶于蒸馏水中并用硫酸酸化，再加入过量的KI和少量的淀粉溶液，逐滴滴加2.0mol·L-1Na2S2O3溶液，恰好完全反应时共消耗12.60mLNa2S2O3溶液。该样品中KIO3的质量分数为 。(已知反应：I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6)。
参考答案：
1．B
【详解】A．电解饱和食盐水的化学方程式为，得到0.4molNaOH，生成0.2mol氯气，则生成氯气分子数为0.2 NA，A项错误；
B．标况下，甲醇为液体，则2.24L甲醇的物质的量大于0.1mol，所含氢原子的数目大于0.4NA，B项正确；
C．一个1，2 环氧丙烷()分子中含有10个共价键，则0.1mol 1，2 环氧丙烷( )中含有共价键的总数为NA，C项错误；
D．氮气和氢气反应生成氨气为可逆反应，所以1mol N2(g)与3mol H2(g)反应生成氨气的物质的量小于2mol，则形成N H键的个数小于6NA，D项错误；
答案选B。
2．D
【详解】A．原电池正极应当是得电子，化合价降低，正确的反应为PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O，故A错误；
B．电解饱和氯化钠溶液，阳极生成氯气，阴极得到氢氧化钠和氢气，无钠单质产生，正确的离子方程式为2H2O+2Cl-2OH-+H2↑+Cl2↑，B错误；
C．燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定产物的热量变化，故甲烷燃烧热的热反应方程式中应当生成液态水，正确的热反应方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ mol-1，C错误；
D．一定条件下NO2与NH3反应发生氧化还原反应，可以得到氮气和水，反应方程式配平正确，D正确；
本题选D。
3．C
【详解】A．在溶液中阴离子放电能力：OH-＞F-，所以电解KHF2的水溶液时，阳极上是OH-失去电子变为O2，不可能得到了单质F2，A错误；
B．原子序数即为原子核内质子数，原子核内质子数等于原子核外电子数，原子核外电子分层排布，除H、He原子核内质子数等于原子最外层电子数外，其它元素的原子序数都不等于其最外层电子数，B错误；
C．1913年丹麦科学家玻尔提出氢原子结构模型，创造性的将量子学说与卢瑟福的原子核式结构结合起来，成为玻尔模型，即原子的构造原理，C正确；
D．英国汤姆生在原子中发现了电子，俄国化学家门捷列夫根据相对原子质量大小制作了第一张元素周期表，D错误；
故合理选项是C。
4．A
【详解】负极 Pb+SO42-=PbSO4+2e 正极 PbO2+4H++SO42-+2e=PbSO4+2H2O
A.铅蓄电池在放电过程中，负极质量最终增加，正极质量最终增加，
5．C
【详解】
A．该原电池中较活泼的金属锌作负极，较不活泼的金属铜作正极，电流从铜电极通过电流表流向锌电极，故A错误；
B．原电池放电时，盐桥中的阴离子向硫酸锌溶液中迁移，阳离子向硫酸铜溶液中迁移，故B错误；
C．原电池放电时，铜作正极，铜离子得电子发生还原反应在铜极上析出，电极反应式为，故C正确；
D．取出盐桥则不能构成原电池无法产生电流，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】A．1 mol肼()含有的孤电子对数为，0.1 mol肼含有的孤电子对数为，A错误；
B．1 mol 与1 mol 燃烧耗氧量相同，若混合物0.1 mol，充分燃烧消耗的数目应为，B错误；
C．用铜作电极电解饱和NaCl溶液，阳极，阴极，当电路中通过0.5 mol 时，阴、阳两极产生的气体分子总数为，C错误；
D．标准状况下，13.44L氯气的物质的量为0.6 mol，与足量热的NaOH溶液充分反应生成、NaCl和时，化学方程式为3Cl2+6NaOH5NaCl+3H2O+NaClO3，则0.6 mol 转移的电子数为，D正确；
故答案选D。
7．B
【分析】根据电解装置图可知，阳离子交换膜可使阳离子通过，b电极得到氢氧化钾溶液，说明溶液中氢离子得到电子发生还原反应，b为电解池的阴极，电极反应为2H2O+2e-＝H2↑+2OH-，则a为电解池的阳极，电极反应为I--6e-+6OH＝IO3-+3H2O，据此分析解答问题。
【详解】A．根据上述分析可知，b为电解池阴极，A选项正确；
B．电解过程中阴极区溶液中OH-离子浓度增大，pH升高，B选项错误；
C．电解过程中K+由左向右通过阳离子交换膜移向阴极，C选项正确；
D．a为电解池的阳极，电极反应为I--6e-+6OH＝IO3-+3H2O，D选项正确；
答案选B。
8．B
【详解】A、由图可知b电极有H2，则b为铜，为正极；a为锌，为负极，故A错误；B、如果将稀硫酸换为 CuSO4 溶液，则b上铜离子得电子生成铜，无气体生成，则不能达到实验目的，故B正确；C、锌与稀硫酸反应时放出的热量会使气体温度升高膨胀，实验测定产生影响，故C错误；D、电解质溶液中无电子通过，故D错误；故选B。
9．B
【详解】A．青铜是铜锡合金，即青铜是一种合金，故A说法正确；
B．铜绿为Cu2(OH)2CO3，不是碳酸铜，故B说法错误；
C．铝比铁活泼，铝作负极，钢柱作正极，保护钢柱不被腐蚀，这种方法叫牺牲阳极的阴极保护法，故C说法正确；
D．橡胶属于有机高分子材料，钢板属于金属材料，故D说法正确；
故答案为B。
10．C
【详解】A．在水分子的作用下部分电离，其电离方程式为或，故A正确；
B．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极为氧气得电子发生还原反应，其电极反应式为，故B正确；
C．甲烷的燃烧热为，即1 mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出890.3 kJ的热量，则甲烷燃烧的热化学方程式为，故C错误；
D．用饱和碳酸钠溶液处理水垢(CaSO4)，硫酸钙转化为碳酸钙，反应的离子方程式为，故D正确；
故答案为：C。
11．正确
【详解】负极反应式为：Pb+SO-2e-=PbSO4，负极增重的质量为硫酸根离子的质量，电路中转移0.1mol电子，负极增重=4.8g，正确。
12．正确
【详解】铅蓄电池工作过程中硫酸参与化学反应，且硫酸浓度减小时密度也减小，所以可根据硫酸密度的大小判断铅蓄电池是否需要充电，故答案为：正确。
13．错误
【详解】电解精炼铜时阳极粗铜中的铁、锌等均放电，阴极铜离子放电，所以电解液的浓度会发生变化；电镀铜时，阳极铜放电，阴极铜离子放电，所以电解质溶液的浓度几乎保持不变，因此说法错误。
14．正确
【详解】通过电镀，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，使得钢铁与外界隔开，可减缓其腐蚀，故正确。
15．正确
【详解】在电解池中铜作电极，阳极铜放电生成铜离子，阴离子氢离子得到电子生成氢气，可发生，故正确。
16． B TiCl4+(x+2)H2OTiO2·xH2O↓+4HCl 滴入最后一滴标准溶液时, 锥形瓶内溶液变成红色, 且半分钟不褪色 80% 偏小 TiO2＋4e－==Ti＋2O2- 2.0×10-5 5.0×10-3
【详解】（1）考查实验方案设计与评价，A、制备硝基苯，温度计的水银球应插入水浴中，故A错误；B、C2H6O的结构简式可能是CH3CH2OH，也可能是CH3－O－CH3，因此通过与金属钠反应，测产生氢气与C2H6O的物质的量关系，确认乙醇的结构简式，如果是乙醇和氢气的物质的量之比为2：1，则乙醇的结构简式为CH3CH2OH，反之则为CH3－O－CH3，故B正确；C、因为乙酸也挥发，因此从广口瓶中逸出的气体中混有乙酸，对后续实验产生干扰，故C错误；D、乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，从试管中出来的气体中混有乙醇，对实验产生干扰，故D错误；（2）考查滴定实验、量的测定和电极反应式的书写，①TiCl4发生水解，其化学反应方程式为TiCl4＋（2+x）H2O=TiO2·xH2O↓＋4HCl；②TiO2中Ti的化合价由＋4价→＋3价，化合价降低，把Fe2＋氧化成Fe3＋，Fe3＋与KSCN溶液，溶液变红，即滴定到终点的现象是：滴入最后一滴标准溶液时, 锥形瓶内溶液变成红色, 且半分钟不褪色 ；③依据得失电子数目守恒，有：n(Fe2＋)×1=n(TiO2)×1，即n(TiO2)=n(Fe2＋)=20×10－3×0.1mol=2×10－3mol，其质量分数为2×10－3×80/0.2×100%=80%；④滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准溶液的液面，标准溶液的体积偏小，因此所测结果偏小；⑤根据电极原理，TiO2为阴极，根据装置图O2－从阴极移向阳极，即阴极反应式为TiO2＋4e－=Ti＋2O2－；（3）考查溶度积的计算，Cl－恰好转化成沉淀，此时c(Ag＋)=Ksp(AgCl)/c(Cl－)=2.0×10－10/10－5mol·L－1=2×10－5mol·L－1，此时溶液中c(CrO42－)=Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag＋)=2×10－12/(2×10－5)2mol·L－1=5×10－3mol·L－1。
17． ↓ 2Fe3+ 2 1 2H+ O与S位于同主族，原子半径S>O，得电子能力S【分析】（1）H2S具有较强的还原性，利用氧化还原反应将其转化为S，据此分析；
（2）氧化剂具有氧化性，易得电子，化合价降低，据此作答；
（3）根据光能转化成化学能，化学能转化为电能，讨论负极发生的电极反应；
（4）根据电解质溶液中正负极反应方程式，及各物质的转化关系作答。
【详解】（1）①H2S在氧气氧化作用下生成S，其化学方程式为：↓；
②H2S为Fe3+氧化为S，依据氧化还原反应规律可知，其离子方程式为：2 Fe3++ 1 H2S ==2Fe2+ + S↓ +2H+，故答案为2 Fe3+：2；1：2H+；
③O与S位于同主族，原子半径S>O，得电子能力S（2）过程甲中，S元素化合价从-2价升高到0价，Fe元素从+3降低到+2价，则氧化剂为Fe3+；过程乙中，Fe元素从+2升高到+3价，H元素化合价从+1价降低到0价，则氧化剂为H+；
（3）n极区产生了Fe3+，p极产生了H2，则n极为氧化反应，是原电池的负极，p极发生了还原反应是原电池的正极，负极区，除了Fe2+失电子生成Fe3+以外，也可能是水失电子生成的氧气将Fe2+氧化成Fe3+所致，其离子方程式为：2H2O -4e-=O2 +4H+，；
②为了研究S是由于H2S失电子发生氧化反应产生的，避免溶液中其他离子的干扰，需要将将溶液换成溶液，进行验证。
（4）根据上述工作原理可知，I3-/I- 能够使S源源不断产生，主要是因为在电极上放电：。在溶液中氧化：。和循环反应。
18． ZnS+H2SO4=H2S↑+ZnSO4 滴液漏斗或恒压分液漏斗 无色 使溶液酸化并加热，有利于溶液中剩余的硫化氢逸出而将其除去 蒸发浓缩、冷却结晶(或重结晶) I－+3H2O+3H2↑ 89.88%
【分析】在三颈烧瓶中先加入NaOH溶液，待溶液颜色变为无色后，停止加入NaOH溶液，向启普发生器中加入硫酸，反应生成H2S，将开始生成的KIO3转化为KI，提高原料利用率，反应完后，加入硫酸将剩余的H2S气体除去。工业制备KIO3主要是将KClO3、I2、HCl和H2O反应生成KH(IO3)2、Cl2和KCl，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到KH(IO3)2晶体，再加入KOH溶液得到KIO3，过滤、蒸发得到晶体。
【详解】(1)启普发生器ZnS和H2SO4反应生成H2S和ZnSO4，其反应的化学方程式为ZnS+H2SO4=H2S↑+ZnSO4。根据图中得到盛装30%氢氧化钾溶液的仪器名称是滴液漏斗或恒压分液漏斗；故答案为：ZnS+H2SO4=H2S↑+ZnSO4；滴液漏斗或恒压分液漏斗。
(2)KI和KIO3是无色的，因此待观察到三颈烧瓶中溶液颜色由棕黄色变为无色，说明单质碘反应完，停止滴入KOH溶液；故答案为：无色。
(3)烧瓶中可能还有剩余的硫化氢气体，滴入硫酸溶液，并对三颈烧瓶中的溶液进行水浴加热，其目的是使溶液酸化并加热，有利于溶液中剩余的硫化氢逸出而将其除去；故答案为：使溶液酸化并加热，有利于溶液中剩余的硫化氢逸出而将其除去。
(4)①由上表数据分析可知，KH(IO3)2在25℃时溶解度小，因此“操作a”为蒸发浓缩、冷却结晶(或重结晶)；故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶(或重结晶)。
②用惰性电极电解KI溶液也能制备KIO3，阳极得到，阴极得到氢气，因此电解反应的离子方程式I－+3H2O+3H2↑；故答案为：I－+3H2O+3H2↑。
(5)某同学测定上述流程生产的KIO3样品的纯度：取1.00g样品溶于蒸馏水中并用硫酸酸化，再加入过量的KI和少量的淀粉溶液，逐滴滴加2.0 mol L 1 Na2S2O3溶液，恰好完全反应时共消耗12.60mLNa2S2O3溶液。根据关系式KIO3～3I2～6Na2S2O3，样品中n(KIO3)= ×0.0126L×2 mol L 1=0.0042mol，因此该样品中KIO3的质量分数为；故答案为：89.88%。
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