《2026年新高考5年真题高中化学全一册通用版广东专版》

16. 某理论研究认为：燃料电池(图乙)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图甲和图丙，其中$\mathrm{O_2}$获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 (C)


A.负极反应的催化剂是i
B.图甲中，i到ii过程的活化能一定最低
C.电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变
D.相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同

答案： 16.参考答案C
命题意图本题以燃料电池催化机理研究为情境，意在考查考生读图能力和理解分析能力，体现了“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”等化学学科核心素养。
解题思路该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知，电极Ⅱ上H₂发生氧化反应，电极Ⅱ为负极，电极反应为H₂ - 2e⁻=2H⁺；电极Ⅰ上O₂发生还原反应，电极Ⅰ为正极，电极反应为O₂+4e⁻+4H⁺=2H₂O。由图甲可知，正反应的催化剂是i，A项错误。图甲中，i到ii过程为O₂获得第一个电子的过程，根据题意可知，O₂获得第一个电子的过程最慢，则i到ii过程的活化能最高，B项错误。根据负极的电极反应，为保持溶液呈电中性，H⁺通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量不变，C项正确。由电极反应可知，O₂催化循环一次转移4个电子，H₂催化循环一次转移2个电子，相同时间内两电极转移电子量相同，则电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D项错误。

17. (14分)酸及盐在生活生产中应用广泛。
(1) 甲苯氧化可生成苯甲酸。向盛有2 mL甲苯的试管中，加入几滴酸性$\mathrm{KMnO_4}$溶液，振荡，观察到体系颜色由紫色逐渐变浅消失。
(2) 某苯甲酸粗品含少量泥沙和氯化钠。用重结晶法提纯该粗品过程中，需要的操作及其顺序为：加热溶解、d、a、b(填下列操作编号)。

(3) 兴趣小组测定常温下苯甲酸饱和溶液的浓度$c_0$和苯甲酸的$K_a$，实验如下：取50.00 mL苯甲酸饱和溶液，用0.1000 mol·L⁻¹$\mathrm{NaOH}$溶液滴定，用pH计测得体系的pH随滴入溶液体积V变化的曲线如图。据图可得：

①$c_0 =$0.0280mol·L⁻¹。
②苯甲酸的$K_a =$$\frac{10^{-2.89}×10^{-2.89}}{0.0280 - 10^{-2.89}}$(列出算式，水的电离可忽略)。
(4) 该小组继续探究取代基对芳香酸酸性的影响。
①知识回顾　羧酸酸性可用$K_a$衡量。下列羧酸$K_a$的变化顺序为：$\mathrm{CH_3COOH ＜ CH_2ClCOOH ＜ CCl_3COOH ＜ CF_3COOH}$。
随着卤原子电负性增大，羧基中的羟基极性增大，酸性增强。
②提出假设　甲同学根据①中规律推测下列芳香酸的酸性强弱顺序为：

③验证假设　甲同学测得常温下三种酸的饱和溶液的pH大小顺序为Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，据此推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足，不能用所测得的pH直接判断$K_a$大小顺序，因为常温下三种酸的饱和溶液的浓度不完全相同。
乙同学用(3)中方法测定了上述三种酸的$K_a$，其顺序为Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ。
④实验小结　假设不成立，芳香环上取代基效应较复杂，①中规律不可随意推广。
(5) 该小组尝试测弱酸$\mathrm{HClO}$的$K_a$。
①丙同学认为不宜按照(3)中方法进行实验，其原因之一是次氯酸易分解。该分解反应的离子方程式为$2HClO\xlongequal{光照}2H⁺+2Cl⁻+O₂↑$。
②小组讨论后，选用0.100 mol·L⁻¹$\mathrm{NaClO}$溶液(含少量$\mathrm{NaCl}$)进行实验，以获得$\mathrm{HClO}$的$K_a$。简述该方案取适量0.100mol·L⁻¹NaClO溶液放入烧杯中，用pH计测得体系在25℃下的pH，记录数据。根据$K_b=\frac{c(HClO)·c(OH⁻)}{c(ClO⁻)}≈\frac{c²(OH⁻)}{0.100}=\frac{(10^{pH - 14})²}{0.100}$计算ClO⁻的水解平衡常数K_b，再利用公式$K_a=\frac{K_w}{K_b}=10^{13 - 2pH}$求出HClO的K_a。 (包括所用仪器及数据处理思路)。
③教师指导：设计实验方案时，需要根据物质性质，具体问题具体分析。

答案： 17.参考答案
(1)由紫色逐渐变浅消失
(2)d、a、b
$(3)①0.0280 ②\frac{10^{-2.89}×10^{-2.89}}{0.0280 - 10^{-2.89}}$
(4)①增大极性 ③常温下三种酸的饱和溶液的浓度不完全相同
$(5)①2HClO\xlongequal{光照}2H⁺+2Cl⁻+O₂↑ ②$取适量0.100mol·L⁻¹NaClO溶液放入烧杯中，用pH计测得体系在25℃下的pH，记录数据。根据$K_b=\frac{c(HClO)·c(OH⁻)}{c(ClO⁻)}≈\frac{c²(OH⁻)}{0.100}=\frac{(10^{pH - 14})²}{0.100}$计算ClO⁻的水解平衡常数K_b，再利用公式$K_a=\frac{K_w}{K_b}=10^{13 - 2pH}$求出HClO的K_a。
命题意图本题以酸及盐的应用为主线，涉及重结晶、酸碱滴定、取代基对酸性的影响、电离平衡常数测定等知识，体现了“科学探究与创新意识”“证据推理与模型认知”等化学学科核心素养。
解题思路
(1)酸性KMnO₄溶液具有强氧化性，可以将甲苯氧化生成苯甲酸，故向盛有2mL甲苯的试管中，加入几滴酸性KMnO₄溶液，振荡，观察到体系颜色由紫色逐渐变浅消失。
(2)用重结晶法提纯苯甲酸粗品过程中，需要依次进行的操作为加热溶解、趁热过滤(除去不溶性杂质，防止降温使苯甲酸提前析出)、冷却结晶、常温过滤。
(3)①由图像可知，当加入14.00mLNaOH溶液时，苯甲酸恰好被完全中和，则苯甲酸饱和溶液的浓度$c₀=\frac{0.1000mol·L⁻¹×14.00×10⁻³L}{50.00×10⁻³L}=0.0280mol·L⁻¹。$②由图像可知，初始苯甲酸饱和溶液的pH为2.89，忽略水的电离，则苯甲酸饱和溶液中的c(H⁺)=c(苯甲酸根)=10⁻².⁸⁹mol·L⁻¹，则苯甲酸的$K_a=\frac{10^{-2.89}×10^{-2.89}}{0.0280 - 10^{-2.89}}。$
(4)①羧酸酸性的强弱取决于羧基中O—H键的极性大小，极性越大，酸性越强，卤素原子的电负性越大，吸电子能力越强，使得羧基中O—H键的极性越大，越易电离出H⁺，酸性越强。②羧酸中烃基越长，推电子效应越大，羧基中羟基的极性更小，越不容易电离出H⁺，酸性更弱。
易错归纳
键的极性对羧酸酸性的影响
①羧酸中卤原子电负性越大，羧基中羟基的极性更大，更容易电离出H⁺，酸性更强。②羧酸中烃基越长，推电子效应越大，羧基中羟基的极性更小，越不容易电离出H⁺，酸性更弱。