全国高考化学化学能与电能的综合高考真题汇总含答案

实验装置
编号
溶液 X
实验现象
实验Ⅰ 6 mol·L-1 稀硝酸
电流计指针向右偏转，铜片表面产 生无色气体，在液面上方变为红棕 色。
实验Ⅱ 15 mol·L-1 浓硝酸
电流计指针先向右偏转，很快又偏 向左边，铝片和铜片表面产生红棕 色气体，溶液变为绿色。
（1）实验Ⅰ中，铝片作____________（填“正”或“负”）极。液面上方产生红棕色气体的化 学方程式是____________。 （2）实验Ⅱ中电流计指针先偏向右边后偏向左边的原因是________________。 查阅资料：活泼金属与 1 mol·L-1 稀硝酸反应有 H2 和 NH4+生成，NH4+生成的原理是产生 H2 的过程中 NO3－被还原。 （3）用上图装置进行实验Ⅲ：溶液 X 为 1 mol·L-1 稀硝酸溶液，观察到电流计指针向右偏 转。 ① 反应后的溶液中含 NH4+。实验室检验 NH4+的方法是________。 ② 生成 NH4+的电极反应式是________。 （4）进一步探究碱性条件下 NO3－的氧化性，进行实验Ⅳ：
（3）阳极附近溶液仍为蓝色；U 型管冷却后阴极附近溶液仍为绿色；
（4）①证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－； ②Cu2+ + 4Cl－+ Cu = 2[CuCl2]－；
③加入 CuCl2 蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同。
【解析】
试题分析：（1）电解过程中阳极发生氧化反应，溶液中的氯离子放电生成氯气，氯气溶于
丙进行如下实验：
a．取电解后绿色溶液 2 mL，加 20 mL 水稀释，静置 5 分钟后溶液中产生白色沉淀。
b. 另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加 2 mL 浓盐酸，加热获得含[CuCl2]＿的黄色溶
液。
c. 冷却后向上述溶液……
d. 取 c 中 2 mL 溶液，加 20 mL 水稀释，静置 5 分钟后溶液中产生白色沉淀。
为蓝色；阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变
为绿色；U 型管变热，冷却后阴极附近溶液仍为绿色
丙通过对现象分析证实了甲和乙的观点均不是溶液变绿的主要原因。丙否定甲的依据
是
，否定乙的依据是
。
（4）丙继续查阅资料：
i. 电解 CuCl2 溶液时可能产生[CuCl2]＿，[CuCl2]＿掺杂 Cu2+后呈黄色 ii. 稀释含[CuCl2]＿的溶液生成 CuCl 白色沉淀据此丙认为：电解过程中，产生[CuCl2]＿掺 杂 Cu2+后呈黄色，与 CuCl2 蓝色溶液混合呈绿色。
③电池总反应式：______________________________________________________。 （3）实验 4 中铝作负极还是正极________，理由是
_________________________________。
全国高考化学化学能与电能的综合高考真题汇总含答案
一、化学能与电能
1．如图所示，E 为浸有 Na2SO4 溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。A、B 均为 Pt 片，压在滤纸 两端，R、S 为电源的电极。M、N 为惰性电极。G 为检流计，K 为开关。试管 C、D 和电解 池中都充满 KOH 溶液。若在滤纸 E 上滴一滴紫色的 KMnO4 溶液，断开 K，接通电源一段时 间后，C、D 中有气体产生。
（1）实验 1、2 中 Al 所作的电极(正极或负极)是否相同(填“是”或“否”)？
____________。
（2）对实验 3 完成下列填空：
①铝为________极，电极反应式：__________________________________________；
②石墨为________极，电极反应式：_________________________________________；
（1）R 为电源的__，S 为电源的__。 （2）A 极附近的溶液变为红色，B 极的电极反应式为__。 （3）滤纸上的紫色点移向__(填“A 极”或“B 极”)。 （4）当试管 C、D 中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关 K，经过一段时间， C、D 中气体逐渐减少，主要是因为_，写出有关的电极反应式：__。 【答案】负极 正极 2H2O－4e-=4H＋＋O2↑ B 极 氢气和氧气在碱性环境下发生原电池 反应，消耗了氢气和氧气 2H2＋4OH-－4e-=4H2O(负极)，O2＋2H2O＋4e-=4OH-(正极) 【解析】 【分析】 （1）根据电极产物判断电解池的阴阳极及电源的正负极；（2）根据电解池原理及实验现 象书写电极反应式；（3）根据电解池原理分析电解质溶液中离子移动方向；（4）根据燃 料电池原理分析解答。 【详解】 （1）断开 K，通直流电，电极 C、D 及氢氧化钾溶液构成电解池，根据离子的放电顺序， 溶液中氢离子、氢氧根离子放电，分别生成氢气和氧气，氢气和氧气的体积比为 2:1，通过 图象知，C 极上气体体积是 D 极上气体体积的 2 倍，所以 C 极上得氢气，D 极上得到氧 气，故 R 是负极，S 是正极，故答案为：负极 ；正极； （2）A 极是阴极，电解高锰酸钾时，在该极上放电的是氢离子，所以该极上碱性增强，酚 酞显红色，B 极是阳极，该极附近发生的电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，故答案为： 2H2O-4e-=4H++O2↑； （3）浸有高锰酸钾的滤纸和电极 A、B 与电源也构成了电解池，因为 R 是负极，S 是正 极，所以 B 极是阳极，A 极是阴极，电解质溶液中的阴离子高锰酸根离子向阳极移动，紫 色点移向 B 极，故答案为：B 极； （4）当 C、D 里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关 K，构成氢氧燃料电池， 氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应，消耗了氢气和氧气；在燃料电池中，燃料氢气 为负极，在碱性环境下的电极反应式为：2H2+4OH--4e-=4H2O，C 中的电极作负极，D 中的 电极作正极，电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：氢气和氧气在碱性环境下发生
3．某小组同学利用下图装置对电解氯化铜实验进行了研究。
装置
现象
电解一段时间时，阳极石墨表面产生
气体，阴极石墨上附着红色物质，烧
杯壁变热，溶液由蓝色变为绿色
（1）甲认为电解过程中阳极产生的
是溶液变绿的原因，写出产生该物质的电极
反应式：
。
（2）乙查阅资料，CuCl2 溶液中存在平衡：Cu2+ + 4Cl＿
水，溶液可能呈现绿色，故答案为：Cl2；2Cl－-2e－= Cl2↑；
（2）电解过程放热导致温度升高，Cu2+ + 4Cl－
[CuCl4]2－正向移动，[CuCl4]2＿浓度
增大，故答案为：电解过程放热导致温度升高，Cu2+ + 4Cl－
[CuCl4]2－正向移动；
（3）阳极生成了氯气，但阳极附近溶液仍为蓝色，说明不是生成氯气的缘故；Cu2+ + 4Cl＿
[CuCl4]2＿(黄色) ΔH＞0，温度降低，平衡正向移动，溶液应该呈现黄色，但 U 型
管冷却后阴极附近溶液仍为绿色，因此乙的推断也不正确，故答案为：阳极附近溶液仍为
蓝色；U 型管冷却后阴极附近溶液仍为绿色；
（4）①根据信息，取电解后绿色溶液 2 mL，加 20 mL 水稀释，静置 5 分钟后溶液中产生 白色沉淀，说明电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－，故答案为：证明在上述实验条件下， 电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－； ②氯化铜晶体和铜粉加入 2 mL 浓盐酸中，加热获得含[CuCl2]＿的黄色溶液，反应的离子方 程式为 Cu2+ + 4Cl－+ Cu = 2[CuCl2]－，故答案为：Cu2+ + 4Cl－+ Cu = 2[CuCl2]－； ③c 的步骤就是证明电解时阴极附近生成[CuCl2]＿是导致溶液变绿的原因，因此操作及现象 为加入 CuCl2 蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同，故答案为：加入 CuCl2 蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同。 考点：考查了物质性质的探究实验方案的设计的相关知识。
[CuCl4]2＿(黄色) ΔH＞0。
据此乙认为:电解过程中，[CuCl4]2＿(黄色)浓度增大，与 CuCl2 蓝色溶液混合呈绿色。乙依
据平衡移动原理推测在电解过程中[CuCl4]2＿浓度增大的原因：
。
（3）丙改用下图装置，在相同条件下电解 CuCl2 溶液，对溶液变色现象继续探究。
装置
现象
电解相同时间时，阳极石墨表面产生气泡，溶液仍
① a 的目的是
。
② 写出 b 中生成[CuCl2]＿的离子方程式：
。
③ 补充 c 中必要的操作及现象：
。
丙据此得出结论：电解时阴极附近生成[CuCl2]＿是导致溶液变绿的原因。
【答案】
（1）Cl2；2Cl－-2e－= Cl2↑ （2）电解过程放热导致温度升高，Cu2+ + 4Cl－
[CuCl4]2－正向移动；
① 观察到 A 中有 NH3 生成，B 中无明显现象。A、B 产生不同现象的解释是________。
②A 中生成 NH3 的离子方程式是________。 （5）将铝粉加入到 NaNO3 溶液中无明显现象，结合实验Ⅲ和Ⅳ说明理由________。 【答案】负 2NO+O2=2NO2 Al 开始作电池的负极，Al 在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜 后，Cu 作负极 取少量待检溶液于试管中，加入浓 NaOH 溶液，加热，若产生使湿润的红 色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含 NH4+ NO3-＋8e-＋10 H+＝NH4+＋3H2O Al 与 NaOH 溶 液反应产生 H2 的过程中可将 NO3-还原为 NH3，而 Mg 不能与 NaOH 溶液反应 8Al＋3NO3＋5OH-＋2H2O＝3NH3↑＋8AlO2- 因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成 H2 的过程，NO3－无法 被还原 【解析】 【分析】 【详解】 （1）实验Ⅰ中，由于 Al 的金属活动性比 Cu 强，因此 Al 做负极。铜片表面产生的无色气 体是 NO，在液体上方 NO 被空气中的氧气氧化成红棕色的 NO2，方程式为 2NO+O2=2NO2； （2）实验Ⅱ中， Al 的金属活动性比 Cu 强，Al 开始作电池的负极，电流计指针先偏向右 边；由于 Al 在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜，阻止了内层金属的进一步反应，因此，Cu 作负极，电流计指针偏向左边； （3）①实验室检验 NH4+有两种常用方法：方法一，取少量待检溶液于试管中，加入浓 NaOH 溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含 NH4+；方法 二，取少量待检溶液于试管中，加入浓 NaOH 溶液，加热，并在试管口放一蘸有浓盐酸的 玻璃棒，若有白烟生成，证明溶液中含 NH4+；②NH4+的生成是 NO3－被还原的结果，其电 极反应式为 NO3-＋8e-＋10 H+＝NH4+＋3H2O （4）①观察到 A 中有 NH3 生成，是由于 Al 与 NaOH 溶液反应产生 H2，并且与此同时，H2 可将 NO3-还原为 NH3；B 中无现象是由于 Mg 与 NaOH 溶液不反应；②A 中生成 NH3 的离 子方程式为 8Al＋3NO3-＋5OH-＋2H2O＝3NH3↑＋8AlO2-； （5）铝与中性的硝酸钠溶液不能生成 H2， NO3－无法被还原，因此将铝粉加入到 NaNO3 溶 液中无明显现象。
原电池反应，消耗了氢气和氧气；2H2＋4OH-－4e-=4H2O(负极)，O2＋2H2O＋4e-=4OH-(正 极)。 【点睛】 明确原电池和电解池的工作原理、各个电极上发生的反应是解答本题的关键，难点是电极 反应式的书写，注意电解质溶液的性质，以及电解质溶液中阴阳离子移动方向，为易错 点。
2．硝酸是氧化性酸，其本质是 NO3－有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关 NO3－氧化 性的探究（实验均在通风橱中完成）。
4．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实
验结果记录如下。
编号电极材料
电解质溶液
电流表指针偏转方向
1
Al、Mg
稀盐酸
偏向 Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向 Cu
3
Al、C(石墨) 稀盐酸
偏向石墨
4
Al、Mg
氢氧化钠溶液 偏向 Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向 Al
试根据上表中的实验现象回答下列问题：