2020年高考化学一轮总复习文档：第九章章末高考真题演练
展开1．(2018·全国卷Ⅱ)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是( )
A．放电时，ClO向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－===2CO＋C
D．充电时，正极反应为：Na＋＋e－===Na
答案 D
解析 放电时是原电池，ClO向负极移动，A正确；电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2＋4e－===2CO＋C，C正确；充电时是电解池，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO＋C－4e－===3CO2，D错误。
2．(2018·全国卷Ⅲ)一种可充电锂－空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是( )
A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为Li2O2－x＝2Li＋O2
答案 D
解析 放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处反应，说明电池内，Li＋向多孔碳材料电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳材料电极为正极，A错误。因为多孔碳材料电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳材料电极(由负极流向正极)，B错误。充电和放电时电池中离子的移动方向相反，放电时，Li＋向多孔碳材料电极移动，充电时向锂电极移动，C错误。根据图示和上述分析，可知放电时，电池的正极反应是O2与Li＋得电子转化为Li2O2－x，电池的负极反应是单质Li失电子转化为Li＋，所以总反应为：2Li＋O2＝Li2O2－x，充电时的反应与放电时的反应相反，所以充电时，电池总反应为Li2O2－x＝2Li＋O2，D正确。
3．(2018·北京高考)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
解析 对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]无明显变化，说明②Fe附近的溶液中不含Fe2＋，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀，说明③Fe附近的溶液中含Fe2＋，②中Fe被保护，A正确；①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2＋，对比①②的异同，①可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2＋，B正确；对比①②，①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀，①也能检验出Fe2＋，不能用①的方法验证Zn保护Fe，C正确；由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2＋，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼，D错误。
4．(2017·全国卷Ⅱ)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )
A．待加工铝质工件为阳极
B．可选用不锈钢网作为阴极
C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al
D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
答案 C
解析 C错：阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。
5．(2017·海南高考)一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是( )
A．Pd电极b为阴极
B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3
C．H＋由阳极向阴极迁移
D．陶瓷可以隔离N2和H2
答案 A
解析 此装置为电解池，总反应式是N2＋3H2===2NH3，Pd电极b上是氢气发生氧化反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故B说法正确；根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即H＋由阳极移向阴极，故C说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D说法正确。
6.(2016·北京高考)用石墨电极完成下列电解实验。
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．b处：2Cl－－2e－===Cl2↑
C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋
D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
答案 B
解析 实验一中，a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极，a、d处发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；若b处发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，不足以解释b处“变红”和“褪色”现象，B错误；c处铁作阳极，发生反应Fe－2e－===Fe2＋，由于生成的Fe2＋浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故颜色上无明显变化，C正确；实验二中，两个铜珠的左端均为阳极，右端均为阴极，初始时两个铜珠的左端(阳极)均发生反应Cu－2e－===Cu2＋，右端(阴极)均发生反应2H＋＋2e－===H2↑，一段时间后，Cu2＋移动到m和n处，m、n处附近Cu2＋浓度增大，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，m、n处能生成铜，D正确。
7．(2016·上海高考)图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示( )
A．铜棒的质量 B．c(Zn2＋)
C．c(H＋) D．c(SO)
答案 C
解析 该原电池中Zn是负极，Cu是正极，在正极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，铜棒的质量不变，A错误；由于Zn是负极，发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)增大，B错误；由于反应不断消耗H＋，所以溶液中c(H＋)逐渐降低，C正确；SO不参加反应，其浓度不变，D错误。
8．(2016·四川高考)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为：Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是( )
A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6
C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===
Li1－xCoO2＋xLi＋
答案 C
解析 由放电时电池总反应可知，放电时负极反应式为LixC6－xe－===C6＋xLi＋，正极反应式为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，在原电池内部阳离子由负极向正极迁移，A、B正确；充电时阴极反应式为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6，阳极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，转移x mol e－，石墨电极增重7x g，若转移1 mol e－，石墨电极将增重7 g，C错误，D正确。
9．(2018·高考组合题)(1)(全国卷Ⅰ)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为____________________________。电解后，________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。
(2)(全国卷Ⅲ)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)(天津高考)O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式：________________________。
电池的正极反应式：6O2＋6e－===6O
6CO2＋6O===3C2O＋6O2
反应过程中O2的作用是________。
该电池的总反应式：_____________________________。
(4)(江苏高考)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：____________________________。
答案 (1)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ a
(2)①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ ②K＋ a到b
(3)Al－3e－===Al3＋(或2Al－6e－===2Al3＋) 催化剂 2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3
(4)HNO2－2e－＋H2O===NO＋3H＋。
解析 (1)阳极发生失去电子的氧化反应，阳极区是稀硫酸，氢氧根离子放电，则电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。阳极区氢离子浓度增大，通过阳离子交换膜进入a室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸氢钠。阴极是氢离子放电，氢氧根离子浓度增大，与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠，所以电解后a室的亚硫酸氢钠浓度增加。
(2)①由图可知，阴极为氢氧化钾溶液，所以反应为水电离出的氢离子得电子，反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。②电解时，溶液中的阳离子应该向阴极迁移，明显是溶液中大量存在的钾离子迁移，方向为由左向右，即由a到b。
(3)明显电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3＋，方程式为：Al－3e－===Al3＋(或2Al－6e－===2Al3＋)。根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将正、负极反应式加和得到总反应为：2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3。
(4)根据电解原理，阳极发生失电子的氧化反应，阳极反应为HNO2失去电子生成HNO3,1 mol HNO2反应失去2 mol电子，结合原子守恒和溶液呈酸性，电解时阳极电极反应式为HNO2－2e－＋H2O===NO＋3H＋。
10．(2016·高考组合题)(1)(北京高考)Fe还原水体中NO的反应原理如图所示。
①作负极的物质是________。
②正极的电极反应式是________________。
(2)(天津高考)氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：____________________________。
(3)(天津高考)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。
①电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为______________________。
③c(Na2FeO4)随初始c(Na OH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：__________________________________。
答案 (1)①Fe'②NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O
(2)H2＋2OH－－2e－===2H2O
(3)①阳极室 ②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 ③M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢[或N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低]
解析 (1)由图示可知，Fe失去电子作负极，NO在正极发生反应转化为NH：NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O。
(2)碱性氢氧燃料电池的负极发生氧化反应，在碱性条件下氢气放电生成H2O。
(3)①电解时，阳极反应式为：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，阴极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电解过程中，阳极室消耗OH－，c(OH－)降低。②根据题意，Na2FeO4易被H2还原，由于阴极产生的气体为H2，若不及时排出，会将Na2FeO4还原，使其产率降低。③根据题意，若碱性较弱，则Na2FeO4稳定性差，且反应慢；若碱性过强，则铁电极区会产生Fe(OH)3或Fe(OH)3分解生成的Fe2O3，所以M点和N点的c(Na2FeO4)均低于最高值。
