2020高考化学一轮复习第六章化学反应与能量第3节真题检测(含解析)

化学反应速率和化学平衡

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1．(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

①EDTA－Fe2＋－e－===EDTA－Fe3＋

②2EDTA－Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA－Fe2＋

该装置工作时，下列叙述错误的是(　　)

A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O

B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S

C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需为酸性

【答案】C

【解析】光伏电池为外接电源对协同转化装置进行电解， CO2在ZnO@石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，ZnO@石墨烯电极作为阴极，阴极电极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；H2S在石墨烯电极转化为2H＋、S，发生失去电子的氧化反应，石墨烯电极作为阳极，根据反应①②可得，阳极电极反应为H2S－2e－===2H＋＋S，再将阴、阳极的电极反应式相加可得，协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯电极上的高，C项错误；由于Fe3＋、Fe2＋均易水解，所以如果采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需要酸性，D项正确。

2．(2018·北京卷，7)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。

下列说法不正确的是(　　)

A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe

B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化

C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法

D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼

【答案】D

3．(2017·全国卷Ⅰ，11)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)

A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

【答案】C

【解析】钢管表面不失电子，几乎无腐蚀电流，故A项正确。外电路中，电子从高硅铸铁流向电源正极，从电源负极流向钢管桩，故B项正确。高硅铸铁作为惰性辅助电极，不被损耗，故C项错误。保护电流应根据环境(pH，离子浓度，温度)变化进行调整，故D项正确。

4．(2016·全国卷Ⅰ，11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

下列叙述正确的是(　　)

A．通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大

B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品

C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低

D．当电路中通过1 mol 电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成

【答案】B

【解析】通电后中间隔室的SO向正极区迁移，正极区溶液中OH－放电，pH降低，Na＋向负极区迁移，负极区溶液中H＋放电，pH增大，A、C项均错误；电路中通过1 mol电子的电量，有0.25 mol O2生成，D项错误。

5．(2015·浙江卷，11)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O－CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．X是电源的负极

B．阴极的反应式是H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－

C．总反应可表示为H2O＋CO2H2＋CO＋O2

D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1

【答案】D

【解析】从图示可看出，与X相连的电极发生H2O→H2、CO2→CO的转化，均得电子，应为电解池的阴极，则X为电源的负极，故A项正确；阴极H2O→H2、CO2→CO均得电子发生还原反应，电极反应式分别为H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－，故B项正确；从图示可知，阴极生成H2和CO的同时，阳极有O2生成，所以总反应可表示为H2O＋CO2H2＋CO＋O2，故C项正确；从总反应方程式可知，阴极生成2 mol气体(H2、CO各1 mol)、阳极生成1 mol气体(O2)，所以阴、阳两极生成的气体物质的量之比为2∶1，故D项不正确。

6．(2014·上海卷，12)如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析正确的是(　　)

A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高

C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法

D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001 mol气体

【答案】B

【解析】A项，K1闭合构成原电池，铁棒是负极，铁失去电子，铁棒上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，不正确；B项，K1闭合，石墨棒是正极，溶液中的氧气得到电子转化为OH－，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，正确；C项，K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连，在阴极，不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，不正确；D项，K2闭合，铁棒作阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气，石墨棒是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，电路中通过0.002NA个电子时，两极均产生0.001 mol气体，共计是0.002 mol气体，不正确。

7．(1)[2018·全国卷Ⅱ，26(4)]电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为________________________________________________________________________。

(2)[2018·全国卷Ⅱ，27(3)]KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

①写出电解时阴极的电极反应式___________________________________________。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_____________________________，其迁移方向是____________。

③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”[“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl]的主要不足之处有______________(写出一点)。

【答案】(1)Zn2＋＋2e－===Zn

(2)①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑　②K＋　a到b

③产生Cl2易污染环境

8．(1)[2014·山东卷，30(1)]离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。

钢制品应接电源的______极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_____________________________________________________。

若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为______。

(2)[2014·北京卷，26(4)]电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是__________，说明理由：

________________________________________________________________________。

(3)[2014·广东卷，32(5)]石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成图甲防腐示意图，并作相应标注。

图甲　　　 　 　　　　　　图乙　

(4)[2014·福建卷，24(1)]图乙是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①该电化学腐蚀称为____________。

②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是____(填字母)。

【答案】(1)负　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2

(2)NH3　根据反应：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多

(3)

(4)①吸氧腐蚀　②B

【解析】(1)在钢制品上电镀铝，故钢制品应作阴极，与电源的负极相连；因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在，则电镀过程中负极上得到电子的反应是4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl；在水溶液中，得电子能力：H＋>Al3＋，故阴极上发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑。

(2)由电解NO制备NH4NO3的工作原理图可知，NO在阳极发生氧化反应生成NO，电极反应式为5NO＋10H2O－15e－===5NO＋20H＋。NO在阴极发生还原反应生成NH，电极反应式为3NO＋18H＋＋15e－===3NH＋3H2O，电池总反应式为8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多，故应补充NH3，使其转化为NH4NO3。