化学化学反应与能量变化的专项培优练习题及答案解析.docx

1、化学化学反应与能量变化的专项培优练习题及答案解析化学化学反应与能量变化的专项培优练习题及答案解析一、化学反应与能量变化练习题（含详细答案解析）1部分中学化学常见元素原子结构及性质如表所示：序号元素结构及性质AA单质是生活中常见金属，它有两种氯化物，相对分子质量相差35.5BB原子最外层电子数是内层电子总数的1/5CC是常见化肥的主要元素，单质常温下呈气态DD单质被誉为“信息革命的催化剂”，是常用的半导体材料E通常情况下，E没有正化合价，A、B、C、D、F都能与E形成化合物FF在周期表中可以排在A族，也有人提出排在A族(1)A元素在周期表中的位置为_。(2)B与C形成的化合物的化学式为_，它属于

2、_(填“离子”或“共价”)化合物。(3)F与E可以形成原子个数比分别为21、11的两种化合物X和Y，区别X与Y的水溶液的实验方法是_F与C组成的两种化合物M和N所含的电子数分别与X、Y相等，则M的水溶液显_性，N的结构式为_。(4)C与E都是较活泼的非金属元素，用化学方程式表明这两种单质的氧化性强弱_。(5)有人认为B、D的单质用导线连接后插入氯化钠溶液中可以形成原电池，你认为是否可以，若可以，试写出正极的电极方程式(若认为不行可不写)_【答案】第四周期第族 Mg3N2 离子 分别取X、Y各少许置于试管中，再各加入少量的MnO2粉末，迅速产生无色气体的是H2O2，无明显现象的是H2O 三角锥形

3、 4NH3+3O22N2+6H2O Si4e+6OHSiO32+3H2O 【解析】【分析】A单质是生活中常见金属，它有两种氯化物，相对分子质量相差35.5，则A为Fe元素；B元素原子最外层电子数是内层电子总数的，B有3个电子层，最外层电子数为2，则B为Mg元素；C是常见化肥的主要元素，单质常温下呈气态，C为N元素；D单质被誉为“信息革命的催化剂”，是常用的半导体材料，则D为Si；F在周期表中可以排在A族，也有人提出排在A族，其化合价表现+1、1，故F为H元素；通常情况下，E没有最高正化合价，A、B、C、D、F都能与E形成化合物，则E为O元素，据此解答。【详解】A单质是生活中常见金属，它有两种氯

4、化物，相对分子质量相差35.5，则A为Fe元素；B元素原子最外层电子数是内层电子总数的，B有3个电子层，最外层电子数为2，则B为Mg元素；C是常见化肥的主要元素，单质常温下呈气态，C为N元素；D单质被誉为“信息革命的催化剂”，是常用的半导体材料，则D为Si；F在周期表中可以排在A族，也有人提出排在A族，其化合价表现+1、1，故F为H元素；通常情况下，E没有最高正化合价，A、B、C、D、F都能与E形成化合物，则E为O元素；(1)A为Fe元素，在周期表中的位置为：第四周期第族；(2)Mg与N元素形成的化合物的化学式为Mg3N2，它属于离子化合物；(3)H与O元素可以形成原子个数比分别为2：1、1：

5、1的两种化合物X和Y，则X为H2O、Y为H2O2，区别X与Y的水溶液的实验方法是：分别取X、Y各少许置于试管中，再各加入少量的MnO2粉末，迅速产生无色气体的是H2O2；无明显现象的是H2O；H与N组成的两种化合物M和N所含的电子数分别与H2O、H2O2相等，则M为NH3、N为N2H4，NH3分子构型为三角锥形，N2H4的结构式为；(4)利用氧化剂的氧化性处于氧化产物的氧化性，可以说明单质氧化性强弱，表明氮气、氧气的氧化性强弱的方程式为：4NH3+3O22N2+6H2O；(5)Mg、Si的单质用导线连接后插入NaOH溶液中，Si与氢氧化钠反应生成硅酸钠与氢气，可以形成原电池，Si发生氧化反应，

6、故负极上Si失去电子，碱性条件下生成硅酸根与水，负极电极反应式为：Si4e+6OHSiO32+3H2O。2A、B、C、D、 E、F六种物质的相互转化关系如下图所示（反应条件未标出），其中反应是置换反应，B、C、F都是气态单质，且B为黄绿色：反应中有水生成，反应需要放电才能发生，A是种极易溶于水的气体，A和D相遇有白烟生成。(1)反应的化学方程式为_。(2)反应中每生成1 molC，转移的电子数为_。(3)A与D的水溶液恰好完全反应时，其生成物的水溶液呈性_（填“酸”“碱”或“中），该水溶液中存在着如下关系，用粒子浓度符号填写：c(H)+_c(OH)+_；c(H)c(OH)+_。(4)元素X与组

7、成B的元素同周期，X的单质既可与酸反应也可与碱反应且都生成H2，则X的单质与碱反应的离子方程式_；X、空气、海水可以组成新型海水标志灯的电池。该种灯以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使X不断氧化而源源不断产生电流。则该新型电池的正极的电极反应式为_；原电池的总反应方程式为_。【答案】4NH35O24NO6H2O 3.6121024 酸 c(NH4) c(Cl) c(NH3H2O) 2Al2OH2H2O2AlO23H2 O22H2O4e4OH 4Al3O26H2O4Al(OH)3 【解析】【分析】B、C、F都是气态单质，且B为黄绿色，因此B是氯气。A是种极易溶于水的气体，A和D相遇有白烟生成，这

8、说明A应该是氨气，D是氯化氢。由于氯气具有强氧化性，且反应是置换反应，因此反应是氯气与氨气发生的氧化还原反应，生成物是氮气与氯化氢，其中C是氮气。反应需要放电才能发生，因此F是氧气，在放电的条件下与氮气反应生成NO，则E是NO。反应中有水生成，所以该反应是氨气与氧气发生的催化氧化生成NO与水，结合题目要求和物质的性质可解答该题。【详解】B、C、F都是气态单质，且B为黄绿色，因此B是氯气。A是种极易溶于水的气体，A和D相遇有白烟生成，这说明A应该是氨气，D是氯化氢。由于氯气具有强氧化性，且反应是置换反应，因此反应是氯气与氨气发生的氧化还原反应，生成物是氮气与氯化氢，其中C是氮气。反应需要放电才能

9、发生，因此F是氧气，在放电的条件下与氮气反应生成NO，则E是NO。反应中有水生成，所以该反应是氨气与氧气发生的催化氧化生成NO与水，（1）反应的化学方程式为4NH35O24NO6H2O；（2）在反应中氮元素的化合价从3价升高到0价失去3个电子，因此每生成1mol氮气转移6mol电子，其电子数为6.021023/mol6mol3.6121024；（3）盐酸与氨水恰好反应时生成氯化铵，由于溶液中NH4水解，所以溶液显酸性；根据电荷守恒可知，在氯化铵溶液中存在c(H) + c(NH4)c(OH)+ c(Cl)；根据物料守恒可知c(Cl)c(NH3H2O)+ c(NH4)，则根据电荷守恒可知，溶液中c

10、(H)c(OH)+ c(NH3H2O)；（4）元素X与组成B的元素同周期，X的单质既可与酸反应也可与碱反应且都生成H2，则X应该是金属铝；铝单质与碱反应的离子方程式为2Al2OH2H2O2AlO23H2；原电池中较活泼的金属失去电子，发生氧化反应，电子沿导线传递到正极，正极得到电子发生还原反应。所以该原电池中负极是铝，正极是氧气得到电子，电极反应式为O22H2O4e4OH。由于负极是铝失去电子，产生的铝离子与OH结合生成氢氧化铝，所以总反应式为4Al3O26H2O4Al(OH)3。3从本质入手看物质及其能量的变化，可以让我们更加深入的去理解所学知识的内涵及外延应用。对于原电池这部分知识也是如此

11、，如图是原电池的基本构造模型：（1）若a和b的电极材料为Al或Mg。若c为稀NaOH溶液时，则a的电极材料为_，该极电极方程式为_。若c为稀H2SO4时，则a的电极材料为_，该极电极方程式为_。（2）对于原电池的应用，以下说法正确的是_。A选择构成原电池两极材料时，必须选择活泼性不同的两种金属材料B构成原电池时，负极材料的活泼性一定比正极材料的强C构成原电池时，作为负极材料的金属受到保护D从能量转化角度去看，如图的氧化还原反应能量变化曲线，则不能够设计原电池【答案】Al Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O Mg Mg-2e-=Mg2+ D 【解析】【分析】(1)原电池中电极由负极经导

12、线流向正极，所以a为负极发生氧化反应，b为正极发生还原反应。【详解】(1)若c为稀NaOH溶液时，电池总反应应为2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2，Al被氧化做负极，即a的电极材料为Al，该电极方程式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；若c为稀H2SO4时，Mg比Al活泼，所以电池总反应式为Mg+2H+=Mg2+H2，Mg被氧化做负极，即a的电极材料为Mg，电极方程式为：Mg-2e-=Mg2+；(2)A构成原电池两极材料不一定选择活泼性不同的两种金属材料，可以是活泼性相同的Pt电极、也可以是非金属材料，如燃料原电池的两极材料常选择石墨电极，故A错误；B碱性原电池中，作

13、为负极的材料的活泼性不一定比正极材料的强，如Al-Mg-NaOH原电池中，活泼金属Mg作正极，Al作负极，故B错误；C原电池中正极发生得到电子的还原反应，所以作为正极材料的金属受到保护，而负极材料的金属会加速腐蚀，故C错误；D原电池中发生氧化还原反应，会以电能的形式放出能量，所以一般为放热的氧化还原反应，而图示反应为吸热反应，所以从能量转化角度看，一般不设计成原电池或不能够设计原电池，故D正确；综上所述选D。【点睛】构成原电池的两个电极中并不是较为活泼的金属一定就会做负极，要结合具体的环境去判断发生的总反应，再判断正负极。4根据如图所示电化学实验装置图，回答有关问题。(1)若只闭合S1，该装置

14、属于_，能量转化形式为_，锌极作_极。(2)若只闭合S2，该装置属于_，能量转化形式为_，锌极上的电极反应式为_。(3)若只闭合S3，该装置属于_，铜极作_极，锌极上的电极反应式为_，总反应的化学方程式为_。【答案】原电池 化学能转化为电能 负 电解池 电能转化为化学能 电解池 阳 【解析】【分析】原电池是将化学能转化为电能，较活泼金属作负极，发生氧化反应，正极发生还原反应；电解池是将电能转化为化学能，需要外接电源，与电源正极相连的为阳极，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，据此解答。【详解】(1)若只闭合S1，没有外接电源，则Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，该装置将化学能转化为电能，较活泼的锌

15、作负极。答案为：原电池；化学能转化为电能；负。(2)若只闭合S2，装置中有外接电源，该装置为电解池，将电能转为化学能，与电源正极相连的锌极作阳极，发生氧化反应，电极反应为Zn-2e-=Zn2+。答案为：电解池；电能转化为化学能；Zn-2e-=Zn2+。(3)若只闭合S3，该装置为电解池，与电源正极相连的铜极作阳极，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+；锌为阴极，电极反应式为：2H+2e-=H2,总反应式为：Cu+H2SO4 CuSO4+H2。答案为：电解池；阳；2H+2e-=H2；Cu+H2SO4 CuSO4+H2。【点睛】有外接电源的是电解池，没有外接电源的是原电池，原电池里负极发生氧化反应

16、，电解池里阳极发生氧化反应。5如图是常见原电池装置，电流表A发生偏转。(1)若两个电极分别是铁、铜，电解质溶液是浓硝酸，Cu极发生反应_（填“氧化”或“还原”），其电极反应式为_；(2)若两个电极分别是镁、铝，电解质溶液是氢氧化钠溶液，Al电极是_极（填“正”或“负”），其电极反应式为_。(3)若原电池的总反应是2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，则可以作负极材料的是_，正极电极反应式为_。【答案】氧化 Cu2e=Cu2 负 Al3e4OH=AlO22H2O Cu(或铜) Fe3e=Fe2 【解析】【分析】【详解】(1)虽然铁比铜活泼，但是铁在浓硝酸中发生钝化，所以该原电池中铜被氧化，即

17、铜电极为负极，失电子发生氧化反应，电极方程式为Cu2e=Cu2；(2)镁虽然比铝活泼，但镁不与氢氧化钠溶液发生反应，所以该原电池中Al被氧化，即Al为负极，失电子发生氧化反应，电极方程式为：Al3e4OH=AlO22H2O；(3)根据总反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2可知Cu被氧化，Fe3+被还原，原电池中负极发生氧化反应，所以负极材料为Cu；正极发生还原反应，电极方程式为Fe3e=Fe2。【点睛】第1小题为易错点，虽然铁和铜都能被浓硝酸氧化，但要注意铁在浓硝酸中发生钝化，所以该原电池中铜为负极。6请运用原电池原理设计实验,验证 Cu2+、Fe3+氧化性的强弱。请写出电极反应式。

18、（1）负极 _ （2）正极 _（3）并在方框内画出实验装置图,要求用烧杯和盐桥,并标出外电路中电子流向。_【答案】Cu2e=Cu2+ 2Fe3+2e=2Fe2+ 【解析】【分析】Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+，反应中Cu被氧化，为原电池的负极，则正极可为碳棒或不如Cu活泼的金属，电解质溶液为氯化铁溶液，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，以此解答该题。【详解】Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+，(1)Cu被氧化，为原电池的负极，负极反应为Cu2e=Cu2+；(2)正极Fe3+被还原，电极方程式为2Fe3+2e=2Fe2+；

19、(3)正极可为碳棒，电解质溶液为氯化铁，则原电池装置图可设计为，电子从铜极流向碳极。【点睛】设计原电池时，根据具体的氧化还原反应，即2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+，然后拆成两个半反应，化合价升高的发生氧化反应，作负极，化合价降低的发生还原反应，作正极，原电池的本质就是自发进行的氧化还原反应 ，由于反应在一个烧杯中效率不高，所以可以设计为氧化还原反应分别在两极发生。7微型纽扣电池在现代生活中应用广泛。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应是ZnAg2OZnO2Ag。请回答下列问题。(1)该电池属于_电池(填“一次”或“二次”)。(2)负极是_，电极反应式是

20、_。(3)使用时，正极区的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_。(填字母)AC(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H0BNaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(1)H0C2CO(g)+O2(g)=2CO2(1)H0(5)以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其负极的电极反应式为_。【答案】一次 Zn Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O 增大 C CO2e+4OH=C O 32+2H2O 【解析】【分析】（1）纽扣电池为一次电池；（2）根据电池的总反

21、应可知Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，Ag2O为正极，得到电子，发生还原反应，据此分析作答；（3）根据电池的总反应可知，Ag2O为正极，得到电子，发生还原反应，根据电极反应确定c(OH-)的变化以判断pH的变化；（4）可设计成原电池的反应应为氧化还原反应；（5）燃料电池中，负极通入燃料，燃料失电子发生氧化反应，正极通入氧化剂， 得电子发生还原反应，据此作答。【详解】（1）纽扣电池为一次电池；（2）根据电池的总反应可知Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应为：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O；（3）根据电池的总反应可知，Ag2O为正极，得到电子，发生还原反应，电极反应为：Ag2O

22、+H2O+2e-=2Ag+2OH-，使用时，c(OH-)增大，因此正极区的pH逐渐增大；（4）A. 能设计成原电池的反应通常是放热反应，由于反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)是氧化还原反应，但该反应为吸热反应，因而不能设计成原电池，A项错误；B. 反应NaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(1)为复分解反应，不能设计成原电池，B项错误；C. 反应2CO(g)+O2(g)=2CO2(1)为氧化还原反应，且该反应为放热反应，可设计成原电池，C项正确；答案选C。（5）燃料电池中，负极通入燃料，燃料失电子发生氧化反应，电极反应为CO-2e+4OH=CO32- +2H

23、2O。【点睛】设计制作化学电源的过程为：8燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为氢氧燃料电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用a、b表示)。（2）负极反应式为_，正极反应式为_。（3）用该燃料电池作电源，用Pt作电极电解饱和食盐水：写出阴极的电极反应式：_。写出总反应的离子方程式：_。当阳极产生7.1gCl2时，燃料电池中消耗标况下H2_L。【答案】由化学能转变为电能 由a到b 2H24e-+4OH-=4H2O O2+4e-+2H2O=4OH- 2H2O+2e-=H2 +

24、2OH-或2H+ +2e-=H2 Cl-2H2OH2+2OH+Cl2 2.24 【解析】【分析】（1）原电池是将化学能转变为电能的装置，原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极；（2）负极上燃料失电子发生还原反应，正极上氧气得电子生成氢氧根离子；（3）用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；根据转移电子守恒计算消耗氢气的物质的量【详解】(1)该装置是把化学物质中的能量转化为电能，所以是化学能转变为电能；在原电池中，负极上失电子，正极上得电子，电子的流向是从负极流向正极，所以是 由a到b，故答案为：由化学能转变为电能；由a到b；(2)碱性环境中，该反应中负极上氢气失电子生成

25、氢离子，电极反应式为2H24e-+4OH-=4H2O，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案为：2H24e-+4OH-=4H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-；（3）用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极上氢离子放电，电极反应式为：2H2O+2e-=H2 +2OH-或2H+ +2e-=H2，阳极上氯离子放电生成氯气，所以总反应离子方程式为：Cl-2H2OH2+2OH+Cl2 ，根据转移电子守恒计算消耗氢气的物质的量，电解时，阳极上生成氯气，每生成 0.1mol 氯气转移电子的物质的量=0.1mol（1-0）2=0.2mol，燃料电池中消耗氢气的物质的

26、量=0.2mol/2=0.1mol，所以标况下体积为2.24L，故答案为：2H2O+2e-=H2 +2OH-或2H+ +2e-=H2 ； Cl-2H2OH2+2OH+Cl2 ； 2.24。9如右图所示，常温，U形管内盛有100mL的某种溶液，请按要求回答下列问题。（1）若所盛溶液为CuSO4溶液，打开K2，合并K1，则： A为_极，B极的电极反应式为_。反应过程中，溶液中SO42和OH离子向_极（A或B）移动。（2）若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，打开K1，合并K2，则：A电极可观察到的现象是_。电解过程总反应的化学方程式是_。反应一段时间后打开K2,若忽略溶液的体积变化和气体的溶解，B极

27、产生气体的体积（折算成标准状况）为11.2mL，将溶液充分混合，溶液的pH为_。向电解后的电解质溶液中加入或通入_（填试剂名称），能使溶液复原。【答案】负 Cu2+2e-=Cu A 产生气泡，电极附近溶液变红 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2 12 氯化氢 【解析】【详解】(1)该装置是原电池，锌作负极，碳作正极，正极上铜离子得电子生成铜发生氧化反应，电极反应式为Cu2+2e-=Cu；原电池放电时，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以溶液中氢氧根离子和硫酸根离子向A极移动；(2)该装置是电解池，碳棒是阳极，锌棒是阴极，电解时，锌棒上氢离子放电生成氢气，同时电极附近生成氢

28、氧根离子导致溶液呈碱性，加入酚酞后溶液变红；电解时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧化钠，所以电池反应式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2；B极产生氯气，生成的氯气的物质的量为=0.0005mol，根据电解总反应可知生成的n(NaOH)=0.001mol，溶液中c(OH-)=0.01mol/L，所以溶液pH=12；如果要想使电解后的溶液恢复到原溶液，应遵循“析出什么加入什么”的思想加入物质，阳极上析出氯气，阴极上析出氢气，所以应该加入氯化氢。10我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器因受到环境腐蚀，欲对其进行修复和防护具有重要意义。图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的示意图。腐蚀过程中，负极是_（填图中字母“a”或“b”或“c”）环境中的Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_；