2020-2021【化學(xué)】化學(xué)化學(xué)能與電能的專項培優(yōu)練習(xí)題(含答案)含答案解析

1、2020-2021 【化學(xué)】化學(xué)化學(xué)能與電能的專項培優(yōu)練習(xí)題( 含答案 ) 含答案解析一、化學(xué)能與電能1 如圖所示， E 為浸有 Na2SO4 溶液的濾紙，并加入幾滴酚酞。A、 B 均為 Pt 片，壓在濾紙兩端， R、S 為電源的電極。M、 N 為惰性電極。 G 為檢流計， K 為開關(guān)。試管C、 D 和電解池中都充滿 KOH 溶液。若在濾紙 E 上滴一滴紫色的 KMnO4 溶液，斷開 K，接通電源一段時間后， C、 D 中有氣體產(chǎn)生。（ 1） R 為電源的 _， S 為電源的 _。（ 2） A 極附近的溶液變?yōu)榧t色， B 極的電極反應(yīng)式為 _。（ 3）濾紙上的紫色點移向 _(填 “A極”或 “

2、B極 ”)。（4）當(dāng)試管 C、 D 中的氣體產(chǎn)生到一定量時，切斷外電源并接通開關(guān)K，經(jīng)過一段時間，C、 D 中氣體逐漸減少，主要是因為_，寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式：_?！敬鸢浮控?fù)極正極2H2O 4e- O2 B 極 氫氣和氧氣在堿性環(huán)境下發(fā)生原電池=4H反應(yīng)，消耗了氫氣和氧氣2H-4e-2 4OH=4H2O(負(fù)極 )， O2 2H2O4e =4OH (正極 )【解析】【分析】（1）根據(jù)電極產(chǎn)物判斷電解池的陰陽極及電源的正負(fù)極；（2）根據(jù)電解池原理及實驗現(xiàn)象書寫電極反應(yīng)式；（3）根據(jù)電解池原理分析電解質(zhì)溶液中離子移動方向；（4）根據(jù)燃料電池原理分析解答?！驹斀狻浚?）斷開 K，通直流電，電極C、 D

3、 及氫氧化鉀溶液構(gòu)成電解池，根據(jù)離子的放電順序，溶液中氫離子、氫氧根離子放電，分別生成氫氣和氧氣，氫氣和氧氣的體積比為2:1，通過圖象知， C 極上氣體體積是D 極上氣體體積的2 倍，所以C 極上得氫氣，D 極上得到氧氣，故 R 是負(fù)極， S是正極，故答案為：負(fù)極；正極；（2） A 極是陰極，電解高錳酸鉀時，在該極上放電的是氫離子，所以該極上堿性增強(qiáng)，酚酞顯紅色， B極是陽極，該極附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為：2H2O-4e-=4H+O2，故答案為：2-+22H O-4e =4H +O ；（3）浸有高錳酸鉀的濾紙和電極A、 B 與電源也構(gòu)成了電解池，因為R 是負(fù)極， S是正極，所以 B 極是陽極，

4、A 極是陰極，電解質(zhì)溶液中的陰離子高錳酸根離子向陽極移動，紫色點移向 B 極，故答案為： B 極；（4）當(dāng) C、 D 里的氣體產(chǎn)生到一定量時，切斷外電源并接通開關(guān)K，構(gòu)成氫氧燃料電池，氫氣和氧氣在堿性環(huán)境下發(fā)生原電池反應(yīng)，消耗了氫氣和氧氣；在燃料電池中，燃料氫氣為負(fù)極，在堿性環(huán)境下的電極反應(yīng)式為：2H2+4OH-4e-=4H2O， C 中的電極作負(fù)極，D 中的電極作正極，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案為：氫氣和氧氣在堿性環(huán)境下發(fā)生原電池反應(yīng)，消耗了氫氣和氧氣；2H2 4OH- 4e-=4H2O(負(fù)極 )， O2 2H2O4e-=4OH-(正極 )。【點睛】明確原電池和電解

5、池的工作原理、各個電極上發(fā)生的反應(yīng)是解答本題的關(guān)鍵，難點是電極反應(yīng)式的書寫，注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)，以及電解質(zhì)溶液中陰陽離子移動方向，為易錯點。2 電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖表示一個電解池，裝有電解液a； X、 Y 是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題。若 X、 Y 都是惰性電極， a 是飽和 NaCl 溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞溶液，則：(1)電解池中 X 極上的電極反應(yīng)式是_，在 X 極附近觀察到的現(xiàn)象是_。(2)Y 電極上的電極反應(yīng)式是_ ，檢驗該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是 _。放出氣體，溶液變紅 2e【答案】 2H+2e =H22Cl=Cl2 把濕潤的

6、碘化鉀淀粉試紙放在 Y 電極附近，試紙變藍(lán)【解析】【詳解】由題意或圖像可知，此池為電解池，X 極為陰極， Y 極為陽極。電極為惰性電極，飽和NaCl 溶液中存在 Na+、 Cl 、 H+、 OH ，在陰極上， H+ 放電能力強(qiáng)于 Na+，故陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為 2H+2e=H2，因而導(dǎo)致 X 極附近有氣體放出，溶液呈堿性，溶液顏色由無色變?yōu)榧t色；在陽極上，Cl放電能力強(qiáng)于OH ，故陽極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為2Cl 2e=Cl2。3 甲同學(xué)向做過銀鏡反應(yīng)的試管滴加0.1mol/L 的 Fe( NO3) 3 溶液 ( pH=2) ，發(fā)現(xiàn)銀鏡部分溶解，和大家一起分析原因：甲同學(xué)認(rèn)為：Fe3+具有氧

7、化性，能夠溶解單質(zhì)Ag。乙同學(xué)認(rèn)為：Fe( NO3) 3 溶液顯酸性，該條件下NO3也能氧化單質(zhì)Ag。丙同學(xué)認(rèn)為：Fe3+和 NO3 均能把Ag 氧化而溶解。(1) 生成銀鏡反應(yīng)過程中銀氨溶液發(fā)生_ （氧化、還原）反應(yīng)。(2) 為得出正確結(jié)論，只需設(shè)計兩個實驗驗證即可。實驗 I：向溶解了銀鏡的Fe( NO3) 3 的溶液中加入_（填序號，KSCN溶液、K3Fe( CN) 6溶液、稀HC1），現(xiàn)象為 _，證明甲的結(jié)論正確。實驗：向附有銀鏡的試管中加入_溶液，觀察銀鏡是否溶解。兩個實驗結(jié)果證明了丙同學(xué)的結(jié)論。(3) 丙同學(xué)又把5mLFeSO2 滴 KSCN溶液無變化；第二份加入4 溶液分成兩份：第

8、一份滴加1mL0.1mol/LAgNO 3 溶液，出現(xiàn)白色沉淀，隨后有黑色固體產(chǎn)生（經(jīng)驗證黑色固體為Ag 顆粒），再取上層溶液滴加KSCN溶液變紅。根據(jù)上述的實驗情況，用離子方程式表示Fe3+、Fe2+、 Ag+ 、Ag 之間的反應(yīng)關(guān)系_。(4) 丁同學(xué)改用如圖實驗裝置做進(jìn)一步探究：K 剛閉合時，指針向左偏轉(zhuǎn)，此時石墨作_，（填 “正極 ”或 “負(fù)極。此過程氧化性： Fe3+_Ag+（填 或或 、”“ c(H )【解析】試題分析： (I)通入 CO 的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2CO-4e-32- 4CO2，正極上的電極反應(yīng)式為2-232- ；(II)（ 1）開始時開關(guān)K

9、與 a+2COO +4e +2CO 2CO連接，是原電池，鐵為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Fe-2e- = Fe2，向 B 極附近滴加鐵氰 化 鉀 溶 液 現(xiàn) 象 是 出 現(xiàn) 帶 有 特 征 藍(lán) 色 的 沉 淀 ； 離 子 反 應(yīng) 式 為 3Fe2+63-+2Fe(CN) =Fe3Fe(CN)6 2 ；（ 2）開關(guān)K 與 b 連接，裝置為電解池，鐵為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子得到電子生成氫氣，電極方程式為2H+2e-=H2 ，電解飽和食鹽水生成氫氣、氯氣和氫電解氧化鈉，總方程式為2Cl-+2H2O2OH-+H2 +Cl2，通常將惰性電解電解食鹽水稱為氯堿工業(yè)；（ 3） A電解過程中陽離子向陰

10、極移動，B 為陰極，溶液中 Na+向， B 極移動，故 A 錯誤； B A 生成氯氣，能使?jié)駶橩I 淀粉試紙變藍(lán)，故 B 正確； C反應(yīng)一段時間后加適量 HCl 氣體，可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度，不是加入鹽酸，故C 錯誤； D若標(biāo)準(zhǔn)狀況下 B 極產(chǎn)生 2.24L氫氣，氫氣物質(zhì)的量為0.1mol ，依據(jù)電極反應(yīng)計算，由2H+2e-=H2得到電解過程中轉(zhuǎn)移0.2mol 電子，溶液里只有離子移動，無電子轉(zhuǎn)移，故D 錯誤；答案為B；（ 4）電解時，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的氫氧根離子的放電能力大于硫酸根離子的放電能力，所以陽極上氫氧根離子失電子生成水和氧氣4OH-4e-=2H2O+O2；陽極氫

11、氧根離子放電，因此硫酸根離子向陽極移動，陰極氫離子放電，因此鈉離子向陰極移動，所以通過相同電量時，通過陰離子交換膜的離子數(shù)小于通過陽離子交換膜的離子數(shù)；氫氧化鉀在陰極生成，所以在D 口導(dǎo)出；通電開始后，陰極上氫離子放電生成氫氣，氫離子來自于水，所以促進(jìn)水的電離，導(dǎo)致溶液中氫氧根離子的濃度大于氫離子的濃度，所以溶液的 PH 值增大?！究键c定位】考查原電池和電解池理論【名師點晴】本題以原電池和電解池為載體，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和電化學(xué)知識的綜合應(yīng)用，連接外接電源為電解池，電解池的陰極連接電源負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)，沒有外接電源是原電池，活潑金屬作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式書寫時要結(jié)合電解質(zhì)溶液對電

12、極反應(yīng)的影響，根據(jù)離子的還原性或氧化性強(qiáng)弱判斷電解產(chǎn)物，（ 3）的 D 選項是易錯點，結(jié)合生成的氫氣可以確定電子轉(zhuǎn)移數(shù)目為 0.2mol ，但溶液里無電子轉(zhuǎn)移，只有陰陽離子定向移動，如果缺泛對題意的理解易出錯，據(jù)此分析解題。8 （一）如圖所示，甲、乙是電化學(xué)實驗裝置，請回答下列問題：若甲、乙兩個燒杯中均盛放飽和NaCl 溶液。甲中石墨棒上的電極反應(yīng)式是_乙中總反應(yīng)的離子方程式為_若乙中含有0.10 molL-1 NaCl 溶液400mL，當(dāng)陽極產(chǎn)生的氣體為560mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時，溶液的pH=_（ 2 分）（假設(shè)溶液體積變化忽略不計），轉(zhuǎn)移電子的個數(shù)為 _（二）肼一空氣燃料電池是一種堿性電池

13、，無污染，能量高，有廣泛的應(yīng)用前景。其工作原理如上圖所示，回答下列問題：該燃料電池中正極通入的物質(zhì)是_；負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)式為： _-電池工作時， OH 移向極 _（“ a”或“ b”）當(dāng)電池放電轉(zhuǎn)移 5mol 電子時，至少消耗燃料肼 _g( 三 ) 全釩液流電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，其電解液中含有釩的不同價態(tài)的離子、+2H和 SO4電池放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)為：V2+ e =V3+電池放電時的總反應(yīng)方程式為_充電時，電極 M應(yīng)接電源的 _ 極若電池初始時左、右兩槽內(nèi)均以VOSO和 H SO的混合液為電解液，使用前需先充電激424活，充電過程陰極區(qū)的反應(yīng)分兩步完成：第一步2+3+3+2+VO 轉(zhuǎn)化為 V

14、 ；第二步V 轉(zhuǎn)化為 V 則第一步反應(yīng)過程中陰極區(qū)溶液n（ H+） _ _（填“增大”、“不變”或“減小”）（1 分），陽極的電極反應(yīng)式為_【答案】（一） （ 1）O2 4e 2H2O=4OH 2Cl 2H2O Cl 2 2 OH H2 13 ； 3.612 10 22 或 0. 06NA（二）空氣或氧氣N2 4-22a40H +4OH -4e=4H O+ N 2+2+2+23+正（三） VO +2H+V =VO +HO+V減小 VO2+22+HO e=VO +2H【解析】試題分析：（一）（1）甲裝置為原電池，石墨作正極，O 放電，電極反應(yīng)為： O 2H2O22 4e =4OH ；乙裝置為電解

15、池，F(xiàn)e是陰極，不參與反應(yīng)，總反應(yīng)的離子方程式為：2Cl 2HOCl H ；陽極生成0.025mol 的氣體 , 其中先是氯離子失電22 OH2子， 0.04mol氯離子失去 0.04mol電子 , 生成 0.02mol 的氯氣，另外的 0.005mol氣體是氫氧根離子失電子生成的氧氣，可知0.02mol 氫氧根失去0.02mol電子，共失去0.06mol 電子，同時在陰極氫離子得電子0.06mol電子，剛好反應(yīng)0.06mol氫離子，也就是留下了0.04mol 氫氧根離子，氫離子濃度為0.04/0.4=0.1mol/L.pH為 13；轉(zhuǎn)移電子的個數(shù)為3.612 10 22或 0. 06NA；（

16、二）在肼（ N2H4）燃料電池中，通入燃料氣體N2H4 為負(fù)極，通入空氣或氧氣的一極為正極；在原電池中，陰離子向負(fù)極移動，在堿性電解質(zhì)中失去電子生成氮?dú)夂退?，電極反應(yīng)為 N2H4-4e-a 極；當(dāng)電池放電轉(zhuǎn)移 5mol+4OH=N2 +4H2O；電池工作時，OH 移向負(fù)極，即電子時，消耗燃料肼1.25mol ，質(zhì)量為40g；（三）左槽的電極反應(yīng)式為+-2+VO2 +2H +e =VO +H2O，為原電池的正極，總反應(yīng)方程式為+2+2+3+M應(yīng)接電源的正極；第一步2+VO2 +2H+V =VO +H2O+V ；充電時，電極VO 轉(zhuǎn)化為+3+）減??；陽極上式為： VO2 +4H+2e= V +2H

17、2O，消耗了H，所以陰極區(qū)溶液n（H+，電極方程式為：2+子生成 VO2VO +H2Oe =VO2 +2H 。考點：原電池，電解池原理9 某化學(xué)興趣小組對電化學(xué)問題進(jìn)行了實驗探究。利用如圖所示裝置探究金屬的防護(hù)措施，實驗現(xiàn)象是鋅電極不斷溶解，鐵電極表面有氣泡產(chǎn)生。V3+ 的方程2+VO 失電（1）寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式：_。（ 2）某學(xué)生認(rèn)為，鐵電極可能參與反應(yīng)，并對產(chǎn)物作出假設(shè)：假設(shè) 1：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成 Fe2 ；假設(shè) 2：鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe3 ；假設(shè) 3： _。（3）為了探究假設(shè)1、 2，他采取如下操作：取 0 01 mol/L FeCl3 溶液2 mL 于試管中，加入過量鐵

18、粉；取操作試管的上層清液加入2 滴 K3Fe （ CN） 6 溶液，生成藍(lán)色沉淀；取少量正極附近溶液加入2 滴 K3Fe （ CN） 6 溶液，未見藍(lán)色沉淀生成；取少量正極附近溶液加入2 滴 KSCN溶液，未見溶液變紅。據(jù)、現(xiàn)象得出的結(jié)論是_ 。（ 4 ） 該 實 驗 原 理 可 應(yīng) 用 于 防 護(hù) 鋼 鐵 腐 蝕 ， 請 再 舉 一 例 防 護(hù) 鋼 鐵 腐 蝕 的 措 施_ 。利用如圖所示裝置做電解50 mL 0 5 mol/L的 CuCl 2 溶液實驗。實驗記錄：A陽極上有黃綠色氣體產(chǎn)生，該氣體使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰埾茸兯{(lán)后褪色（提示：Cl 2氧化性大于IO3 ）；B電解一段時間以后，陰極

19、表面除有銅吸附外，還出現(xiàn)了少量氣泡和淺藍(lán)色固體。（ 1 ）分析實驗記錄A 中試紙顏色變化，用離子方程式解釋： _ ； _。（2）分析實驗記錄B 中淺藍(lán)色固體可能是 _ （寫化學(xué)式）【答案】（ 1） Zn 2e=Zn2（ 2）鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe2 和 Fe3（3）正極附近溶液不含 Fe2 和 Fe3 （ 4）油漆（其他合理答案均可）（ 1） 2I Cl 2=I 2 2Cl 5Cl2 I 2 6H2O=10Cl 2IO3 12H（2） Cu（ OH） 2【解析】試題分析：（1）鋅比鐵活潑，鋅為負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn 2e=Zn2。（2）根據(jù)假設(shè) 1、 2 進(jìn)行分析，

20、得出假設(shè)3 為鐵參與反應(yīng)，被氧化生成Fe2和 Fe3 。（3）從分析得出的試管中含有223；Fe；現(xiàn)象說明不含F(xiàn)e ；現(xiàn)象說明不含F(xiàn)e因此可得出的結(jié)論是正極附近溶液不含23。Fe和 Fe（4）防護(hù)鋼鐵腐蝕的措施有油漆、電化學(xué)保護(hù)法等。（ 1）陽極上氯離子放電，有氯氣產(chǎn)生，由于2I Cl 2=I 2 2Cl ，該氣體使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)；當(dāng)氯氣過量時，會發(fā)生反應(yīng)5Cl 2 I 2 6H2O=10Cl 21O3 12H，顏色褪去。（2）電解一段時間后， Cu2濃度下降， H開始放電，溶液pH 增大， Cu2 轉(zhuǎn)化為 Cu（ OH）2?！究键c定位】本題主要是考查了原電池和電解池原理的應(yīng)用與有關(guān)

21、判斷【名師點晴】電化學(xué)是歷年高考的重要考點之一，考查的內(nèi)容為：提供電極材料和電解質(zhì)溶液判斷能否形成原電池，原電池電極名稱判斷及電極反應(yīng)式的書寫，提供反應(yīng)方程式設(shè)計原電池、電解池（包括電鍍池、精煉池），根據(jù)電解時電極質(zhì)量或溶液 p H 的變化判斷電極材料或電解質(zhì)種類，電解產(chǎn)物的判斷和計算，結(jié)合圖像考查電極質(zhì)量或電解質(zhì)溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化。解答電解池相關(guān)題目時，應(yīng)從幾步入手：看電極（材料），判斷電極本身是否參與反應(yīng)?？慈芤海袛嚯娊庖褐械年栯x子、陰離子種類，從而判斷在陰極、陽極發(fā)生反應(yīng)的微粒?？锤裟ぃ袛鄡蓸O反應(yīng)發(fā)生后陰離子、陽離子的濃度變化，從而判斷溶液中微粒穿過陰（陽）離子隔膜的方向和產(chǎn)物。10

22、 Cu(NO3) 2 是重要的化工原料?；卮鹣铝泄I(yè)生產(chǎn)和化學(xué)實驗中的幾個問題。實驗室欲制備0.3 mol Cu(NO 3) 2 晶體，甲、乙兩同學(xué)分別設(shè)計實驗方案如下：綠色化學(xué)的角度分析，_同學(xué)的方案更合理，此同學(xué)可節(jié)約2mol/L 的稀硝酸_mL；甲方案的離子方程式為_；乙同學(xué)實驗時通入O2 的速率不宜過大，為便于觀察和控制產(chǎn)生O2 的速率，宜選擇_方案（填字母序號）。B裝置如何檢查氣密性：_。（ 2）某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)對硝酸銅的受熱分解進(jìn)行探究。他們設(shè)計了如下左圖裝置加熱 Cu(NO3) 2 固體（加熱及夾持裝置未畫出）。加熱過程發(fā)現(xiàn)：裝置中的固體逐漸變?yōu)楹谏?；裝置中有氣泡產(chǎn)生，但在上升的過程中消失；石蕊試液逐漸變?yōu)榧t色，液體幾乎不被壓至裝置中。請寫出 Cu(NO3) 2 受熱分解的化學(xué)方程式： _；（3） NO、 O 和熔融 NaNO可制作燃料電池，其原理見上右圖。該電池在使用過程中石墨I(xiàn)223電極上生成氧化物Y，其電極反應(yīng)式為 _。【答案】乙1003Cu+8H+2+213+2NO 3Cu+2NO +4H O B 關(guān)閉 K ，打開分液漏斗的活塞，注