化学一模试题分类汇编化学能与电能综合附详细答案.docx

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化学一模试题分类汇编化学能与电能综合附详细答案

2020-2021化学一模试题分类汇编——化学能与电能综合附详细答案

一、化学能与电能

1．《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴趣。

“修旧如旧”是文物保护的主旨。

（1）查阅高中教材得知铜锈为Cu2（OH）2CO3，俗称铜绿，可溶于酸。

铜绿在一定程度上可以提升青铜器的艺术价值。

参与形成铜绿的物质有Cu和_______。

（2）继续查阅中国知网，了解到铜锈的成分非常复杂，主要成分有Cu2（OH）2CO3和Cu2（OH）3Cl。

考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈，结构如图所示：

Cu2（OH）2CO3和Cu2（OH）3Cl分别属于无害锈和有害锈，请解释原因_____________。

（3）文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl（白色不溶于水的固体），请结合下图回答：

①过程Ⅰ的正极反应物是___________。

②过程Ⅰ负极的电极反应式是_____________。

（4）青铜器的修复有以下三种方法：

ⅰ．柠檬酸浸法：

将腐蚀文物直接放在2%-3%的柠檬酸溶液中浸泡除锈；

ⅱ．碳酸钠法：

将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，使CuCl转化为难溶的Cu2（OH）2CO3；

ⅲ．BTA保护法：

请回答下列问题：

①写出碳酸钠法的离子方程式___________________。

②三种方法中，BTA保护法应用最为普遍，分析其可能的优点有___________。

A．在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜

B．替换出锈层中的Cl-，能够高效的除去有害锈

C．和酸浸法相比，不破坏无害锈，可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”

【答案】O2、H2O、CO2碱式碳酸铜为致密结构，可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜；而碱式氯化铜为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀氧气（H2O）Cu-e-+Cl-=CuCl4CuCl+O2+2H2O+2CO32-=2Cu2（OH）2CO3+4Cl-ABC

【解析】

【分析】

（1）由质量守恒定律可知，反应前后元素种类不变；

（2）结合图像可知，Cu2（OH）2CO3为致密结构，Cu2（OH）3Cl为疏松结构；

（3）正极得电子发生还原反应，过程Ⅰ的正极反应物是氧气，Cu作负极；

（4）在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜；替换出锈层中的Cl-，能够高效的除去有害锈；BTA保护法不破坏无害锈。

【详解】

（1）铜锈为Cu2（OH）2CO3，由质量守恒定律可知，反应前后元素种类不变，参与形成铜绿的物质有Cu和O2、H2O、CO2；

（2）结合图像可知，Cu2（OH）2CO3为致密结构，可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜，属于无害锈。

Cu2（OH）3Cl为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀，属于有害锈；

（3）①结合图像可知，正极得电子发生还原反应，过程Ⅰ的正极反应物是氧气，电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-；

②结合图像可知，过程Ⅰ中Cu作负极，电极反应式是Cu-e-+Cl-=CuCl；

（4）①碳酸钠法中，Na2CO3的缓冲溶液使CuCl转化为难溶的Cu2（OH）2CO3，离子方程式为4CuCl+O2+2H2O+2CO32-=2Cu2（OH）2CO3+4Cl-；

②A．在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜，能保护内部金属铜，这能使BTA保护法应用更为普遍，故A正确；

B．Cu2（OH）3Cl为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀，属于有害锈。

替换出锈层中的Cl-，能够高效的除去有害锈，这能使BTA保护法应用更为普遍，故B正确；

C．酸浸法会破坏无害锈Cu2（OH）2CO3，BTA保护法不破坏无害锈，可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”，这能使BTA保护法应用更为普遍，故C正确；

答案选ABC。

2．某同学设计了甲烷燃料电池并探究某些工业电解原理（如图所示），其中乙装置为探究氯碱工业原理（X为阳离子交换膜，C为石墨电极），丙装置为探究粗铜精炼原理。

请回答下列问题：

（1）从a口通入的气体为_______。

（2）B电极的电极材料是________。

（3）写出甲中通甲烷一极的电极反应式：

________________________________。

（4）写出乙中发生的总反应的离子方程式为________________________________。

【答案】氧气粗铜CH4-8e-+10OH-=CO32－+7H2O2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2OH－

【解析】

【分析】

乙装置为探究氯碱工业原理，说明铁电极为阴极，则b为电源的负极，即通入甲烷，a为电源的正极，通入氧气。

丙为电解精炼铜，则A为精铜，B为粗铜。

【详解】

乙装置为探究氯碱工业原理，说明铁电极为阴极，则b为电源的负极，即通入甲烷，a为电源的正极，通入氧气。

丙为电解精炼铜，则A为精铜，B为粗铜。

（1）根据分析a极通入的为氧气；

（2）B连接电源的正极，是电解池的阳极，应为粗铜；

（3）根据电解质溶液为氢氧化钾分析，甲烷失去电子生成碳酸根离子，电极反应为CH4-8e-+10OH-=CO32－+7H2O；

（4）乙为电解氯化钠溶液，电解反应方程式为2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2OH－。

【点睛】

掌握电解池的工作原理。

若阳极为活性电极，即是除了铂金以外的其它金属时，金属放电，不是溶液中的阴离子放电。

阴极为溶液中的阳离子放电。

掌握燃料电池的电极的书写。

注意电解质的酸碱性。

3．钢铁分析中常用高氯酸（HClO4）溶解矿样，某研究性学习小组欲制取少量高氯酸。

该学习小组查阅到：

a．HClO4浓度高于60%时遇含碳化合物易爆炸，浓度低于60%时比较稳定;

b．NaClO4与浓硫酸反应可制得高氯酸，若采用真空蒸馏可得纯高氯酸;

c．NaClO3在673K（400℃）分解产生NaClO4、NaCl和一种气体。

该小组同学设计实验分三步制备高氯酸：

（一）制氯气并使制得的氯气与氢氧化纳溶液反应制氯酸纳;

（二）氯酸钠分解制高氯酸钠;

（三）高氯酸纳与浓硫酸反应制高氯酸[2NaClO4+H2SO4（浓）

Na2SO4+2HClO4]。

（1）制取氯酸钠的装置连接顺序为A,___________

（2）B装置中发生反应的离子方程式为__________________________。

（3）为了制备高氯酸钠并推出氯酸钠分解制高氯酸钠的化学方程式，该小组设计了两组装置（甲，乙）如下：

该小组经过分析决定选用甲装置制备高氯酸钠，取NaClO3样品2.13g,加热充分反应后集气瓶中收集到224mL（标准状况下）气体，则该反应的化学方程式为_________________________；不选用乙装置的原因可能为______________________。

（4）用丙裝置制备高氯酸，向烧瓶中加入高氯酸钠，然后加入浓硫酸后，加热可制取高氯酸。

实验开始前，胶塞及导管接口需要包锡箔纸，其原因是___________，仪器E的名称为___________。

该组同学发现操作中少加入一种物质，该物质的名称为___________。

发现后的正确操作为_________________。

（5）工业上大量制备NaClO4常用高电流密度电解NaClO3的方法，试写出以惰性电极电解时的阳极反应式：

_______________________________________________。

【答案】C,B,D3Cl2+6OH-

5Cl-+ClO3-+3H2O2NaClO3

NaClO4+NaCl+O2↑乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反应且反应后气体无法收集橡胶中含有“碳”，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸锥形瓶碎瓷片（或沸石）停止实验，冷却后加入碎瓷片（或沸石）再继续进行实验ClO3--2e+H2O=ClO4-+2H+

【解析】

（1）.装置A制取的氯气通过装置C除去氯化氢杂质，在装置B中，氯气与氢氧化钠溶液反应制得氯酸钠，用D吸收多余的氯气，防止污染环境，所以制取氯酸钠的装置连接顺序为A，C，B，D，故答案为C，B，D；

（2）.在B装置中，氯气和氢氧化钠溶液在加热的条件下发生反应，生成氯化钠、氯酸钠和水，反应的离子方程式为：

3Cl2+6OH-

5Cl-+ClO3-+3H2O，故答案为3Cl2+6OH-

5Cl-+ClO3-+3H2O；

（3）.用甲装置制备高氯酸钠，2.13gNaClO3样品的物质的量为0.02mol，224mL（标准状况下）气体的物质的量为0.01mol，则该反应的化学方程式为2NaClO3

NaClO4+NaCl+O2↑；因乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反应且反应后气体无法收集，所以不选用乙装置，故答案为2NaClO3

NaClO4+NaCl+O2↑；乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反应且反应后气体无法收集；

（4）.实验开始前，胶塞及导管接口需要包锡箔纸，其原因是橡胶中含有“碳”，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸；仪器E的名称为锥形瓶；该组同学发现操作中少加入一种物质，该物质的名称为碎瓷片（或沸石），发现后的正确操作为停止实验，冷却后加入碎瓷片（或沸石）再继续进行实验，故答案为橡胶中含有“碳”，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸；锥形瓶；碎瓷片（或沸石）；停止实验，冷却后加入碎瓷片（或沸石）再继续进行实验；

（5）.工业上大量制备NaClO4常用高电流密度电解NaClO3的方法，以惰性电极电解时，阳极发生氧化反应，则阳极反应式为：

ClO3--2e-+H2O=ClO4-+2H+，故答案为ClO3--2e-+H2O=ClO4-+2H+。

4．

（1）天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷。

①以甲烷、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。

该电池的负极反应式为___________________________。

②将质量相等的铁棒和石墨棒分别插入CuCl2溶液中，铁棒接甲烷燃料电池负极，石墨棒接该电池正极，一段时间后测得铁棒比石墨棒增加了6.4克。

写出铁棒电极上发生的电极反应式________；则理论上消耗CH4的体积在标准状况下为_____。

（2）如图所示的实验装置中，丙为用碘化钾溶液润湿的滤纸，m、n为夹在滤纸两端的铂夹；丁为直流电源，x、y为电源的两极；G为电流计；A、B、C、D四个电极均为石墨电极。

若在两试管中充满H2SO4溶液后倒立于H2SO4溶液的水槽中，闭合K2，断开K1。

①丙电解时反应的离子方程式为______________。

②继续电解一段时间后，甲池中A、B极均部分被气体包围，此时断开K2，闭合K1，电流计G指针发生偏转，则B极的电极反应式为__________________，C极的电极反应为__________________。

【答案】CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2OCu2＋＋2e－===Cu0.56L2I-+2H2O

I2+H2↑+2OH-O2+4e-+4H+=2H2O4OH--4e－=O2↑+2H2O

【解析】

（1）①总反应为甲烷和氧气反应生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钾反应生成碳酸钾，所以总方程式为：

CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O。

正极是氧气得电子：

O2+2H2O+4e-=4OH-，总反应减去正极反应（将正极反应扩大2倍，以消去氧气），得到负极反应为：

CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。

②将质量相等的铁棒和石墨棒分别插入CuCl2溶液中，铁棒接甲烷燃料电池负极，