全国高考化学试题汇编 专题五 化学能与电能(b卷)(含解析)

专题五 化学能与电能（B 卷）
一、选择题（每题5分，共50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NH 3的含量，其工作原理示意图如下。

下列说法不正确．．．
的是 （ ）
A ．O 2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NH 3与O 2的物质的量之比为4:5
D ．负极的电极反应式为：2NH 3－6e —＋6OH —=N 2＋6H 2O
2.（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（ ）
A ．K 与M 、N 均断开，一段时间后电解质溶液质量变大
B ．K 分别与M 、N 相连时，铁均受到保护
C ．K 与M 相连时，每转移1mol 电子Fe 表面生成32gCu
D ．K 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（ ） A ．a 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LiMn 2O 4=Li 1-x Mn 2O 4+xLi
4.（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
C Fe
CuCl 2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-+6H2O
D.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Ⅳ→A→电极I
C. 当0.1mol电子转移时，电极I和电极Ⅳ的质量差为4.1g
D.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.（2015·山东滨州市二模·11）
10.（2015·河北石家庄高三二模·11）
二、非选择题（共50分）
11.（2015·徐州、宿迁、连云港三市三模·20）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。

⑴①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。

②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。

⑵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。

①在图示的转化中，化合价不变的元素是（填元素名称）。

②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。

③加入NaClO时发生的反应为：Cu(NH3)2＋4＋2ClO－＋2OH－＝Cu(OH)2↓＋2N2H4↑＋
2Cl－＋2H2O
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 图2
⑶ 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：
a．NH4I（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：2NO2⇌N2O4△H＜0，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
A．b点的操作是压缩注射器
B．c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K b＞K c
D．d点：v（正）＞v（逆）
（3）利用反应6NO2+8NH3═7N2+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．
①电极a为极，其电极反应式为．
②当有2.24LNO2（标准状况下）被处理时，转移电子为mol．
③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．
①写出该反应的离子方程式．
②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
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-x Mn2O4在阳极失电子，电池充电反应为LiMn2O4=Li1-x Mn2O4+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Al－3e－=Al3＋,乙、丙是铜的精炼，为电解池，A正确；Ⅳ是阴极，反应是Cu2＋＋2e－=Cu,Ⅲ是阳极，反应是Cu－2e－=Cu2＋，电子流向是电极I→A→电极Ⅳ，B错误，当0.1mol电子转移时，电极I质量减少0.9g，电极Ⅳ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2Cl －－2e －
=Cl 2,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N 2H 4－4e －＋4OH －=N 2＋4H 2O ，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N 2H 4~2Cu ，消耗0. 1mol N 2H 4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】．⑴ ① 2CO＋O 2＋4OH －＝2CO 2－3＋2H 2O(2分)
② CO＋O 2―－2e －＝CO 2 (2分)
⑵ ① 氢、钠(2分)
② 增大(2分) 1 mol(2分)
③ 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)
⑶ 4CO＋2SO 2======铝矾土773 K 4CO 2＋2S 2 (2分)
【命题立意】本题考查化学原理综合知识。

难度中等。

【解析】(1)①CO 、O 2作燃烧电池生成CO 2，由于KOH 作电解质，所以最终产物为K 2CO 3。

②d 极：CO → CO 2，固体电解质传导O 2－，利用O 2－平衡电荷配平。

(2)①由图示可知，N 2H 4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。

②通氧气发生反应： 4Cu(NH3)2+ + O2 + 8NH3·H2O = 4Cu(NH3)42+ + 4OH－ + 6H2O，碱性增强。

③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 + S x，由原子守恒有x=2。

12.【答案】（1）K=[NH3]•[HI]；正向；（2）A C（3）①负；2NH3﹣6e﹣+60H﹣=N2+6H2O；
②0.4；③阴离子；（4）①2Co2++N2H4+4OH﹣=2Co↓+N2↑+4H2O；②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=[NH3]•[HI]，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K b＞K c，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）①由反应6NO2+8NH3═7N2+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2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O；②当有2.24L NO2（标准状况）即0.1mol 被处理时，转移电子为0.1mol×（4﹣0）=0.4mol③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）①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；
②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⑴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】⑴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。

⑵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+H2O Cu2O+H2↑，则水被消耗，氢氧化钠溶液的浓度增大，pH增大。

⑶运用Cu2O 与H+反应检验。