2015高考化學(xué)模擬題答案
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答案解析
1.【解析】選C。由硫酸銅溶液的電解方程式:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4可知,加入CuO才可與生成的H2SO4反應(yīng)生成CuSO4而使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài),故C正確。
【誤區(qū)警示】恢復(fù)電解質(zhì)溶液時(shí)容易只注意溶質(zhì)成分,而忽略了溶液濃度。用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時(shí),若使電解后的溶液恢復(fù)原狀態(tài),一般加入陰極產(chǎn)物與陽(yáng)極產(chǎn)物的化合物。如電解CuSO4溶液,因從溶液中減少的是Cu和O2,且為2∶1,相當(dāng)于減少了CuO,所以恢復(fù)應(yīng)加CuO,加1 mol Cu(OH)2則多加1 mol H2O;如果需要加Cu(OH)2才能恢復(fù),說(shuō)明CuSO4電解質(zhì)電解完后還電解了水,且CuO和H2O為1∶1。
2.【解題指南】解答本題時(shí)需掌握:“活成離子弱成泥,離子濃度要減小”——在電解精煉的過(guò)程中,比精煉金屬活潑的金屬,會(huì)以離子形式留在溶液中,而活潑性比精煉金屬弱的,會(huì)變成陽(yáng)極泥,所以,溶液中精煉金屬離子的濃度會(huì)減小。
【解析】選D。粗銅作陽(yáng)極,與直流電源正極相連;雜質(zhì)Ag以單質(zhì)形式形成陽(yáng)極泥;每通過(guò)2 mol電子時(shí),得到精銅質(zhì)量為64 g,通過(guò)3.01×1023個(gè)電子,即
0.5 mol電子,得到的精銅為16 g,③對(duì)。
3.【解析】選D。只閉合K1,鐵棒作陽(yáng)極電解NaCl溶液,Fe失電子生成Fe2+,H+在陰極得電子生成H2,從而使溶液中產(chǎn)生較多OH-,二者擴(kuò)散到U形管底部相遇生成白色Fe(OH)2沉淀,B項(xiàng)正確;只接通K2,鐵棒作陰極,不能失電子,此時(shí)相當(dāng)于惰性電極,該極上生成H2,石墨電極上生成Cl2,C項(xiàng)正確;綜上分析只接通K1鐵腐蝕最快,只閉合K3,形成原電池,鐵腐蝕的速率次之,都斷開(kāi)時(shí)鐵自然腐蝕,而只接通K2時(shí)鐵棒作陰極被保護(hù),腐蝕速率最慢,A項(xiàng)正確。
4.【解析】選D。由反應(yīng)式知鐵為陽(yáng)極,濃NaOH為電解液,故A、B項(xiàng)均錯(cuò)誤;Fe在反應(yīng)中失去6個(gè)電子,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;鐵失去3 mol電子可以在陰極得到1.5 mol氫氣,標(biāo)準(zhǔn)狀況下為33.6 L,D項(xiàng)正確。
5.【解析】選A。A項(xiàng)該裝置不一定是原電池,可以是原電池也可以是電解池;B項(xiàng)根據(jù)已知條件,a極上發(fā)生Cu2++ 2e-====Cu反應(yīng),一定是還原反應(yīng);C項(xiàng)a、b可以是同種電極材料,如用鐵電極電解硫酸銅溶液;D項(xiàng)該過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)換可以是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,也可以是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
【誤區(qū)警示】該題容易通過(guò)反應(yīng):Cu2++ Fe====Fe2++ Cu誤判該裝置為原電池。單從兩極的反應(yīng)上不能判定該裝置是原電池還是電解池,兩種可能都有。兩電極的材料也容易誤判,可以是同種材料。
6.【解析】選B。A選項(xiàng),Fe與電源的正極相連,故Fe為陽(yáng)極,陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),因電解質(zhì)溶液呈堿性,故不能得到H+,正確的陽(yáng)極反應(yīng)式為Fe-6e-+8OH-====Fe+4H2O;B選項(xiàng),Ni電極為陰極,在陰極,水電離出的H+發(fā)生還原反應(yīng)生成H2;C選項(xiàng),由電極反應(yīng)式知OH-由左(陰極)向右(陽(yáng)極)移動(dòng);D選項(xiàng),陽(yáng)極區(qū)消耗OH-,pH減小,陰極區(qū)生成OH-,pH增大,由總反應(yīng)式:Fe+2OH-+2H2O====Fe+3H2↑可知,整個(gè)溶液堿性減小,pH減小。
7.【解析】選C。由O2-移動(dòng)方向可知b為電源正極,A錯(cuò);b為電源正極,石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng),B錯(cuò);D項(xiàng)每生成0.1 mol鈦,轉(zhuǎn)移電子0.4 mol,錯(cuò)誤。
8.【解析】選C。商人電解自來(lái)水時(shí),用鐵作陽(yáng)極,鐵失電子成為Fe2+,在陰極,水中的H+得電子成為氫氣,破壞了水的電離平衡生成了OH-,Fe2+與OH-生成氫氧化亞鐵,氫氧化亞鐵很快被氧化為氫氧化鐵,故兩極間產(chǎn)生灰綠色沉淀,并很快變成紅褐色。商人電解凈化水時(shí),用石墨作陽(yáng)極,陽(yáng)極(b極)電極反應(yīng)為4OH--4e-====2H2O+O2↑,陽(yáng)極區(qū)c(H+)增大,pH降低,陰極(a極)電極反應(yīng)為2H++2e-====H2↑,陰極區(qū)c(OH-)增大,pH升高,故兩極上只有氣體產(chǎn)生,水中并無(wú)沉淀。故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。電解自來(lái)水實(shí)驗(yàn)中,若陰極產(chǎn)生氣體(H2)為
3.36 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為×2=0.3 mol,陽(yáng)極鐵失電子成為Fe2+,質(zhì)量減小×56 g·mol-1=8.4 g,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
9.【解析】選D。A項(xiàng),若電鍵K與N連接,則形成原電池,鐵作負(fù)極,被腐蝕,不正確;B項(xiàng),若電鍵K與N連接,正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式是2H2O+O2+4e-====4OH-,不正確;C項(xiàng),若電鍵K與M連接,將石墨棒換成銅棒,則形成電解池,若要在鐵棒上鍍銅,電解質(zhì)溶液不能用食鹽水,而應(yīng)用硫酸銅溶液,故不正確;D項(xiàng),若電鍵K與M連接,則為電解食鹽水,根據(jù)反應(yīng)方程式:
2NaCl+2H2O2NaOH+
2 2 44.8
1 mol x V
解得x=1 mol,V=22.4 L,即1 mol氯化鈉全部被電解完,產(chǎn)生1 mol氫氧化鈉和22.4 L的H2、Cl2的混合氣體,而現(xiàn)在產(chǎn)生氣體為28 L,表明電解完氯化鈉后繼續(xù)電解水,但生成氫氧化鈉的量不變,即生成了1 mol NaOH,D項(xiàng)正確。
【誤區(qū)警示】該題D項(xiàng)中NaCl完全電解后生成22.4 L氣體和1 mol NaOH,再繼續(xù)電解水時(shí),氣體增加但NaOH不變,若依據(jù)28 L氣體進(jìn)行計(jì)算則得不出正確結(jié)果,而認(rèn)為D項(xiàng)錯(cuò)。
10.【解題指南】正確解答本題,需明確以下兩點(diǎn):
(1)濃硝酸隨著反應(yīng)的進(jìn)行會(huì)變稀,發(fā)生的反應(yīng)會(huì)改變;
(2)硫酸不具有揮發(fā)性,故裝置Ⅱ左側(cè)開(kāi)始時(shí)發(fā)生的是吸氧腐蝕。
【解析】選C。裝置Ⅰ形成原電池,銅作負(fù)極、鐵作正極,反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是銅與濃硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng),開(kāi)始生成二氧化氮,硝酸變稀后生成一氧化氮;濃硝酸變稀后,鐵和銅兩個(gè)電極轉(zhuǎn)換,溶液中會(huì)有亞鐵離子生成;裝置Ⅱ開(kāi)始發(fā)生的是吸氧腐蝕,鐵、氧氣和水反應(yīng)生成鐵銹,氧氣消耗后壓強(qiáng)變小左邊液面上升,接觸后發(fā)生化學(xué)腐蝕,有氫氣放出。
【加固訓(xùn)練】某課外活動(dòng)小組,為研究金屬的腐蝕和防護(hù)
的原理,做了以下實(shí)驗(yàn):將剪下的一塊鍍鋅鐵片,放入錐
形瓶中,并滴入少量食鹽水將其浸濕,再加數(shù)滴酚酞試液,
按如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),過(guò)一段時(shí)間后觀察。下列
現(xiàn)象不可能出現(xiàn)的是 ( )
A.B中導(dǎo)氣管產(chǎn)生氣泡
B.B中導(dǎo)氣管里形成一段水柱
C.金屬片剪口變紅
D.鋅被腐蝕
【解析】選A。該題思考的切入點(diǎn)是鐵-鋅-NaCl溶液構(gòu)成原電池,由于溶液顯中性,鋅又比鐵活潑,只能是鋅作負(fù)極,鐵作正極,在負(fù)極上發(fā)生Zn-2e-====Zn2+,正極:O2+2H2O+4e-====4OH-,所以在A中由于其中的氧氣作氧化劑而使錐形瓶?jī)?nèi)氣體的量減小,導(dǎo)致B中的水沿導(dǎo)氣管進(jìn)入而使導(dǎo)氣管里形成一段水柱,同時(shí)鋅被腐蝕,金屬片上由于O2得到電子,使金屬片剪口處溶液c(OH-)增大,使得溶液顯堿性,遇到酚酞試液而變紅,故綜合以上分析應(yīng)選A。
11.【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):
(1)電鍍池的連接方式。
(2)串聯(lián)電路的特點(diǎn):在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)各電極的電量相等。
【解析】(1)電鍍時(shí)鍍件作陰極、鍍層金屬作陽(yáng)極、含有鍍層金屬的可溶性鹽溶液作電鍍液,故鐵作陰極、銀作陽(yáng)極、電鍍液為硝酸銀溶液。
(2)甲池中陰極反應(yīng)為Ag++e-====Ag,當(dāng)陰極增重43.2 g時(shí),析出Ag的物質(zhì)的量為0.4 mol,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量也為0.4 mol。乙池中陰極反應(yīng)式為2H++2e-====H2↑,根據(jù)電子守恒,析出氫氣為0.2 mol,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為
4.48 L。
答案:(1)鐵 陰極 Ag++e-====Ag
銀 陽(yáng)極 Ag-e-====Ag+ AgNO3
(2)4.48
12.【解析】(1)①開(kāi)關(guān)K與a連接,形成原電池,由于電解質(zhì)溶液為飽和食鹽水,鐵發(fā)生吸氧腐蝕。②開(kāi)關(guān)K與b連接,為石墨作陽(yáng)極電解飽和食鹽水,總反應(yīng)的離子方程式為2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑。(2)①該電解槽中陽(yáng)極為OH-放電,電極反應(yīng)式為4OH--4e-====2H2O+O2↑。陽(yáng)極OH-放電,因此S向陽(yáng)極遷移,陰極H+放電,因此Na+向陰極遷移,顯然通過(guò)相同電量時(shí),通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。②NaOH在陰極產(chǎn)生,因此從出口D導(dǎo)出。③通電開(kāi)始后,陰極上H+放電,促進(jìn)水的電離,OH-濃度增大,因此pH增大。④堿性氫氧燃料電池中負(fù)極為H2放電,電極反應(yīng)式為H2-2e-+2OH-====2H2O。該電池的總反應(yīng)式為2H2+O2====2H2O,由于H2(g)+O2(g)====H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,當(dāng)電池工作產(chǎn)生36 g液態(tài)H2O時(shí),理論上轉(zhuǎn)化的電能為285.8 kJ·mol-1×2 mol=
571.6 kJ。
答案:(1)①吸氧
②2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)①4OH--4e-====2H2O+O2↑ 小于?、贒
③H+放電促進(jìn)水的電離,使OH-濃度增大
④H2-2e-+2OH-====2H2O 571.6
13.【解題指南】正確解答本題,需明確以下兩點(diǎn):
(1)活潑金屬作陽(yáng)極時(shí),會(huì)優(yōu)先失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),但作陰極時(shí)會(huì)受到保護(hù);
(2)電鍍時(shí),陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),使陽(yáng)極質(zhì)量減小;而陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng),使陰極質(zhì)量增加,而減小和增加的質(zhì)量相等。
【解析】(1)在中性溶液中發(fā)生吸氧腐蝕,將虛線框中改為直流電源,這屬于外加電流的陰極保護(hù)法,外加電源后石墨電極為陽(yáng)極,氯離子失電子生成氯氣。
(2)鐵銹的主要成分為氧化鐵的水合物,與鹽酸反應(yīng)后生成了氯化鐵,而后鐵與氯化鐵會(huì)化合生成氯化亞鐵。
(3)鐵上鍍銅,則銅為陽(yáng)極,鐵為陰極,故a為正極;Fe極上電極反應(yīng)式為Cu2++2e-====Cu;陽(yáng)極溶解的銅等于陰極上析出的銅,故陽(yáng)極溶解的銅為2.56 g,即0.04 mol,故電鍍過(guò)程中電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為0.08 mol;鍍件破損后,鍍層金屬與鍍件金屬在周圍環(huán)境中形成原電池,活潑性強(qiáng)的金屬更容易被腐蝕。
答案:(1)①O2+4e-+2H2O====4OH- ②如圖所示
③2Cl--2e-====Cl2↑
(2)2FeCl3+Fe====3FeCl2
(3)①a Cu2++2e-====Cu ②0.08 mol?、坭F比銅活潑,鐵與銅構(gòu)成原電池的兩個(gè)電極,鐵作負(fù)極,更易被腐蝕 鋅(合理即可)
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