2020高考化学一轮复习第六章化学反应与能量第3节检测(含解析)

化学反应与能量

一、选择题

1．用饱和氯化钠溶液润湿的滤纸分别做甲、乙两个实验，下列判断错误的是(　　)

甲　　　　　　　　　乙

A．甲是原电池，乙是电解池

B．甲中铁棒比乙中铁棒更易腐蚀

C．d电极上的电极反应是Fe－2e－===Fe2＋

D．b电极上的电极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－

【答案】C

2．(2019·四川成都一诊)港珠澳大桥设计寿命120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是(　　)

A．防腐原理主要是避免发生反应2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2

B．钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池

C．采用外加电流的阴极保护时需外接镁、锌等作辅助阳极

D．钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀

【答案】C

3．四个电解装置都以Pt作电极，它们分别盛有如下电解质溶液进行电解，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是(　　)

【答案】C

【解析】电解盐酸，溶质HCl的量会减小，溶剂的量不变，所以酸性减弱，pH增大，故A项错误；电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气，溶液酸性增强，pH减小，故B项错误；电解氢氧化钾的实质是电解水，溶质的量不变，溶剂的量减小，碱性增强，pH增大，故C项正确；电解氯化钡溶液得到的是氢氧化钡、氢气和氯气，溶液碱性增强，pH增大，故D项错误。

4．下列关于各装置图的叙述，不正确的是(　　)

A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质为CuSO4溶液

B．装置②的总反应式：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋

C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连

D．装置④中的铁钉几乎不被腐蚀

【答案】B

【解析】精炼铜时，粗铜为阳极，由电流方向知a极为阳极，A项正确；装置②为原电池，Fe作负极，Cu作正极，总反应式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，B项错误；外加电源的阴极保护法中，铁应与外接电源的负极相连，C项正确；装置④中，由于浓H2SO4的吸水性，使铜丝和铁钉连接处周围空气非常干燥，缺少了构成原电池的必要条件——电解质溶液，故铁钉几乎不被腐蚀，D项正确。

5．原电池与电解池在生活中和生产中有着广泛应用。下列有关判断中错误的是(　　)

A．装置①研究的是金属的吸氧腐蚀，Fe上的反应为Fe－2e－===Fe2＋

B．装置②研究的是电解CuCl2溶液，它将电能转化为化学能

C．装置③研究的是电解饱和食盐水，电解过程中，B极上发生氧化反应

D．三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应

【答案】C

6．下列有关电化学装置的说法正确的是(　　)

图a 图b

图c 图d

A．利用图a装置处理银器表面的黑斑Ag2S，银器表面发生的反应为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－

B．图b电解一段时间，铜电极溶解，石墨电极上有光亮的红色物质析出

C．图c中的X极若为负极，则该装置可实现粗铜的精炼

D．图d中若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀

【答案】A

【解析】形成原电池反应，Al为负极，被氧化，Ag2S为正极，被还原，正极反应式为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－，A项正确；铜为阴极，发生还原反应，不能溶解，石墨电极上生成氧气，B项错误；图c中的X极若为负极，粗铜为阴极，而电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，不能进行粗铜的精炼，C项错误；该装置有外接电源，属于“外加电源的阴极保护法”，D项错误。

7．(2019·安徽宿州模拟)关于下列装置的说法正确的是(　　)

A．装置①中盐桥内的K＋移向CuSO4溶液

B．装置①将电能转变为化学能

C．若装置②用于铁棒镀铜，则N极为铁棒

D．若装置②用于电解精炼铜，溶液中的Cu2＋浓度保持不变

【答案】A

【解析】装置①是原电池，Zn是负极，Cu是正极，K＋移向CuSO4溶液，A项正确，B项错误；装置②是电解池，N是阳极，M是阴极，铁棒镀铜时M极应为铁棒，C项错误；电解精炼铜时，溶液中的Cu2＋浓度降低，D项错误。

8．(2018·四川绵阳中学二模)我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”Na－CO2电池。放电时该电池“吸入”CO2，充电时“呼出”CO2。吸入CO2时，其工作原理如下图所示。吸收的全部CO2中，有2/3转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面。下列说法正确的是(　　)

A．“吸入”CO2时，钠箔为正极

B．“吸入”CO2时的正极反应：4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3＋C

C．“呼出”CO2时，Na＋向多壁碳纳米管电极移动

D．标准状况下，每“呼出”22.4 L CO2，转移电子数为0.75  mol

【答案】B

【解析】 “吸入”CO2时是原电池装置，钠箔失电子为负极，正极发生还原反应，电极反应式：4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3＋C，选项A错误，选项B正确； “呼出”CO2时是电解池，阳离子Na＋向阴极钠箔电极移动，选项C错误；标准状况下，每“呼出”22.4 L CO2，物质的量为1 mol，结合阳极电极反应式2Na2CO3＋C－4e－===4Na＋＋3CO2，所以每“呼出”22.4 L CO2，转移电子数为  mol，选项D错误。

9．(2019届四川达州一诊)铅蓄电池是重要的化学电源，该电池在放电过程的总反应：

Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)

现以铅蓄电池为外电源，在钢制品上电镀铝。电镀时以室温熔融盐(有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体)作电解液(非水体系)。下列说法不正确的是(　　)

A．钢制品应与铅蓄电池的PbO2极相接

B．电镀时Al2Cl、AlCl离子浓度保持不变

C．铅蓄电池正极的电极反应为PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O

D．电镀时阳极的电极反应：Al＋7AlCl－3e－===4Al2Cl

【答案】A

10．(2018·福建福州模拟)某科研小组用图示装置处理污水，方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0，工作时产生胶体和气体，胶体吸附污物形成沉淀，气体把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层。下列有关污水处理过程的说法不正确的是(　　)

A．甲装置为电解池，且铁电极为阳极

B．乙池正极反应式O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．乙池工作时，循环的物质A为CO2

D．消耗1.6 g CH4时，碳电极生成8.96 L气体(标况)

【答案】B

二、非选择题

11．(2018·北京东城区期末)某课外小组分别用图中所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。

甲 乙

请回答：

Ⅰ.用甲图装置进行第一组实验。

(1)在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu做电极的是________(填字母)。

A．铝　 B．石墨　　

C．银　 D．铂

(2)N极发生反应的电极反应式为________________________________________。

(3)实验过程中，SO__________(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动；滤纸上能观察到的现象有________________________________________。

Ⅱ.用乙图装置进行第二组实验。实验过程中，观察到与第一组实验不同的现象：两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料得知，高铁酸根离子(FeO)在溶液中呈紫红色。

(4)电解过程中，X极区溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(5)电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O和________________________________________________________________________。

(6)若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况时气体体积)，则Y电极(铁电极)质量减少________g。

(7)在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为2K2FeO4＋3Zn===Fe2O3＋ZnO＋2K2ZnO2。该电池正极发生的反应的电极反应式为___________________。

【答案】(1)A　(2)2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)

(3)从右向左　滤纸上有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可)

(4)增大　(5)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　(6)0.28

(7)2FeO＋6e－＋5H2O===Fe2O3＋10OH－

【解析】Ⅰ.(1)甲图中左侧是原电池装置，Zn为负极，Cu为正极，Cu电极也可以换成比Zn活泼性弱的金属或石墨。

(2)甲图中右侧是电解池装置，则M为阳极，N为阴极，H＋在阴极得电子，发生还原反应。

(3)在原电池中阴离子移向原电池的负极，甲图中M电极(Fe)被腐蚀，故滤纸上最后会出现Fe(OH)3。

Ⅱ.(4)乙图为电解NaOH溶液的装置，在此装置中X(C)为阴极，Y(Fe)为阳极，电解过程中，溶液中的H＋在X极上放电，故c(H＋)降低，pH增大。

(5)由题干知，Y电极上有气体生成，应为OH－放电得到O2。

(6)电解池中电子守恒，H＋得到的电子等于OH－与铁失去的电子之和，列出方程式即可求解。

12．如图所示的是探究金属腐蚀条件的实验装置图，请分析实验并回答下列问题：

甲　　　　　　　乙　　　　　　丙

(1)若起始时甲、乙、丙3套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是________。

(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越__________(填“高”或“低”)，钢铁越易腐蚀。

(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为____________________________。

【答案】(1)乙　(2)高　(3)2H2O＋O2＋4e―===4OH―

【解析】(1)甲、乙、丙3套装置中的乙装置形成了原电池，铁作负极失电子，炭粉作正极，氧气得电子，使试管内压强降低，所以乙装置导管中液面上升最高。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越高，越易形成原电池造成钢铁的腐蚀。(3)乙装置形成了原电池，碳作正极，氧气得电子，电极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH―。

13．(1)(2017·湖北襄阳四市2月联考)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见价态有＋3、＋4，铈的合金耐高温，可以用来制造喷气推进器零件。可采用电解法将吸收液中的NO转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，其原理如图甲所示。

甲

①Ce4＋从电解槽的________(填字母序号)口流出。

②写出阴极的电极反应式：__________________。每消耗1 mol NO，阴极区H＋物质的量减少______mol。

(2)(2017·深圳三模节选)工业上还可用通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图乙所示，阳极的电极反应式为____________________；其中可循环使用的物质是__________。(填化学式)

乙

【答案】(1)①a　②2NO＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O　4

(2)Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O　NaOH溶液

【解析】(2)阳极是铁，故阳极上铁放电生成FeO，由于是碱性环境，故电极方程式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O。在电解时，水电离的H＋在阴极放电：2H＋＋2e－===H2↑，c(OH－)增大，Na＋通过阳离子交换膜进入阴极区，使阴极区c(NaOH)增大，故NaOH可以循环使用。

14．铁元素及其化合物与人类的生产、生活息息相关，试回答下列问题：

(1)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板，该反应的离子方程式为____________________________________________________。

(2)以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe(OH)2，装置如图所示，其中P端通入CO2。

①石墨Ⅰ电极上的电极反应式为________________________。

②通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。则下列说法正确的是__________(填字母)。

A．X、Y两端都必须用铁作电极

B．可以用NaOH溶液作为电解质溶液

C．阴极发生的反应是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

D．白色沉淀只能在阳极上产生

③若将所得Fe(OH)2沉淀暴露在空气中，其颜色变化为________________________，该反应的化学方程式为____________________________________________________。

【答案】(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

(2)①H2－2e－＋CO===CO2＋H2O　　②B、C

③由白色迅速变成灰绿色，最终变成红褐色

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

【解析】(1)Fe3＋具有较强的氧化性，能够氧化Cu：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。

(2)①石墨Ⅰ电极上氢气发生氧化反应，石墨Ⅰ电极为负极，电极反应式为H2－2e－＋CO===CO2＋H2O。②制取Fe(OH)2则应使铁生成Fe2＋，故铁电极应与电源的正极相连，故Y极必须是Fe，X极可以选石墨棒等作电极，A项错误；若选用NaOH溶液作电解质溶液，白色沉淀在阳极上产生，若选NaCl溶液作电解质溶液则沉淀在两极中间的溶液中产生，B项正确、D项错误；阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C项正确。