高考化学易错题专题训练化学能与电能练习题及详细答案.docx
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高考化学易错题专题训练化学能与电能练习题及详细答案
高考化学易错题专题训练-化学能与电能练习题及详细答案
一、化学能与电能
1．电解原理在化学工业中有广泛应用。
如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。
请回答以下问题。
若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，则：
（1）电解池中X极上的电极反应式是____________，在X极附近观察到的现象是_________________。
（2）Y电极上的电极反应式是____________，检验该电极反应产物的方法是____________。
【答案】2H++2e－=H2↑放出气体，溶液变红2Cl－－2e－=Cl2↑把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝
【解析】
【详解】
由题意或图像可知，此池为电解池，X极为阴极，Y极为阳极。
电极为惰性电极，饱和NaCl溶液中存在Na+、Cl－、H+、OH－，在阴极上，H+放电能力强于Na+，故阴极上发生的电极反应式为2H++2e－=H2↑，因而导致X极附近有气体放出，溶液呈碱性，溶液颜色由无色变为红色；在阳极上，Cl－放电能力强于OH－，故阳极上发生的电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。
2．以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。
某研究小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响。
（1）将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿，涂上铁粉、碳粉的混合物，贴在表面皿上。
在滤纸上加几滴检验试剂，再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸，操作如下所示：
①实验ⅰ的现象说明，得电子的物质是_______________________________。
②碳粉的作用是___________________________________________________。
③为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是_____________________。
（2）向如图示装置的烧杯a、b中各加入30mL3.5%的NaCl溶液，闭合K，指针未发生偏转。
加热烧杯a，指针向右偏转。
①取a、b中溶液少量，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，b中铁片作________极。
②加热后，指针发生偏转的原因可能是_____________________。
（3）用
（2）中图示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响，向烧杯a、b中各加入30mL不同质量分数的NaCl溶液，实验记录如下表所示。
实验
a
b
指针偏转方向
I
0.1%
0.01%
向右
II
0.1%
3.5%
向左
Ⅲ
3.5%
饱和溶液
向右
①Ⅱ中，b中电极发生的电极反应式是_______________________________。
②Ⅲ中，铁在饱和NaCl溶液中不易被腐蚀。
查阅资料可知：
在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀。
设计实验证明：
_______________________________。
（4）根据上述实验，对钢铁腐蚀有影响的因素是_______________________________。
【答案】O2与铁组成原电池，作原电池的正极用水代替NaCl溶液进行上述实验正温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快Fe－2e-=Fe2+另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K3Fe（CN）6溶液，然后往其中一个烧杯中通入O2，观察现象温度、NaCl溶液的浓度、O2的浓度
【解析】
【分析】
（1）铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，发生吸氧腐蚀生成氢氧根离子，溶液显碱性，遇到酚酞变红；
（2）①K3[Fe（CN）6]溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀；
②温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快；
（3）①依据不同浓度下，检流计指针偏转方向判断电极，书写电极反应式；
②要证明在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀，可以设计对比试验，一个实验中通入氧气，另一个实验中不通入氧气，观察铁的腐蚀情况；
（4）依据上述实验总结归纳解答。
【详解】
（1）①铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，酚酞变红说明生成氢氧根离子，发生吸氧腐蚀，故得电子的物质是O2；
②铁与碳以氯化钠溶液为电解质形成原电，铁做原电池负极，碳做正极；
③为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是，用水做电解质，代替氯化钠进行上述实验；
（2）①K3[Fe（CN）6]溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀，而取a、b中溶液少量，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，a中出现蓝色沉淀，说明a中生成二价铁离子，b中无变化，b中没有二价铁离子生成，所以a做负极，b做正极；
②加热后，指针发生偏转的原因可能是：
温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快；
（3）①依据图表中Ⅱ组数据及指针向左偏转，则可知：
b极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式：
Fe－2e-=Fe2+；
②要证明氧气浓度对金属腐蚀速率的影响，可以设计对比实验，如下：
另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K3Fe（CN）6溶液，然后往其中一个烧杯中通入O2，观察现象；
（4）通过上述实验可知：
对钢铁腐蚀有影响的因素是有温度、NaCl溶液的浓度、O2的浓度。
3．请从图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水（含酚酞）的实验，要求测定产生的氢气的体积（大于25mL），并检验氯气的氧化性。
（1）A极发生的电极反应式是__________；B极发生的电极反应式是_______________
（2）电极A可能观察到的
现象是_________________
（3）设计检测上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为_______接_______、_______接A，B接_______、_______接_______。
（4）实验中，在盛有KI 淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为__________________。
【答案】
（1）2H＋＋2e－==H2↑2Cl－—2e
－==Cl2↑＋2e－
（2）溶液变红，有气体产生（3）HFGDEC
（4）Cl2＋2I－===2Cl－＋I2
【解析】
试题分析：
（1）要达到电解食盐水的目的，则电解池中铁棒必须连接电源的负极而作阴极，碳棒则连接电源的正极而作阳极，反之，铁作阳极则Fe2＋进入溶液，无法实现电解食盐水的目的。
A极发生的电极反应式是2H＋＋2e－==H2↑；B极发生的电极反应式是2Cl－—2e
－==Cl2↑＋2e－
（2）电源负极接电解池的铁棒，负极区氢离子放电生成氢气和氢氧化钠，所以电极A可能观察到的
现象是溶液变红，有气体产生。
（3）电解池左边A导管口产生H2，右边B导管口产生Cl2，以电解池为中心，则有：
H←F、G←A、B→D、E→C，相应装置的作用：
（4）实验中，在盛有KI 淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为Cl2＋2I－===2Cl－＋I2。
考点：
本题考查化学反应中的能量变化。
4．1、右图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。
请回答下列问题：
（1）当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为：
（2）当电极a为Fe、电极b为Cu、电解质溶液为浓硝酸时，该装置（填“能”或“不能”）形成原电池，若不能，请说明理由，_________；若能，请指出负极是该电极反应式是_________。
（3）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂（如O2）反应所放出的化学能直接转化为电能。
现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，CH4为燃料，采用酸性溶液为电解液；则CH4应通入极（填a或b，下同），电子从极流出。
电池的负极反应方程式为：
_________________________
2、已知锌与稀硫酸反应为放热反应，某学生为了探究其反应过程中的速率变化，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下：
（反应速率最小的时间段（即0～1、l～2、2～3、3～4、4～5min）为原因是。
另一学生也做同样的实验，由于反应太快，测量氢气的体积时不好控制，他就事先在硫酸溶液中分别加入等体积的下列溶液以减慢反应速率
A．蒸馏水B．CuCl2溶液C．NaCl溶液
你认为他上述做法中可行的是（填相应字母）；做法中不可行的是____________，理由是：
_______________________________________________________。
5．
（1）如下图所示，A为电源，B为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，C．D为电解槽，其电极材料见图，电解质溶液：
C装置中溶液为AgNO3溶液，D装置的溶液为Cu（NO3）2溶液，。
关闭K1，打开K2，通电后，B的KMnO4紫红色液滴向d端移动，则电源a端为_______极，通电一段时间后，观察到滤纸c端出现的现象是：
_________；
（2）打开K1，关闭K2，通电一段时间后，D装置中Cu极的电极反应式为______________。
C装置中右端Pt电极上的电极反应式为：
______________________。
C装置中总反应方程式为：
_______________________。
（3）假定C．D装置中电解质溶液足量，电解一段时间后，C装置中溶液的pH值_______（填“变大”.“变小”或“不变”，下同），D装置中溶液的pH值______。
【答案】负变红色Cu–2e-=Cu2+4OH--4e-=2H2O+O2↑
减小不变
【解析】
【分析】
（1）关闭K1，打开K2，为电解饱和食盐水装置，通电后，B的KMnO4紫红色液滴向d端移动，根据电解池工作原理可知阴离子向阳极移动判断电源的正负极并判断反应现象；
（2）打开K1，关闭K2，为电解硝酸银和硝酸铜的串联电路，D装置中Cu极连接电源的正极，为电解池的阳极，发生氧化反应，C装置中右端Pt电极为阳极，氢氧根离子放电生成氧气；
（3）C为电解硝酸银装置，D为电镀装置。
【详解】
（1）据题意KMnO4紫红色液滴向d端移动，说明高锰酸根离子向d端移动，可推出极为阳极，进一步可确定电源a端为负极，b端为正极，通电一段时间后，滤纸c端发生反应为2H++2e-=H2↑，促进水的电离，滴加酚酞呈红色；
（2）打开K1，关闭K2，为电解硝酸银和硝酸铜的串联电路，D装置中Cu极连接电源的正极，为电解池的阳极，发生氧化反应，电极方程式为Cu-2e-=Cu2+，C装置中右端Pt电极为阳极，氢氧根离子放电生成氧气，电解方程式为4OH--4e-=2H2O+O2↑，电解总反应为4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3；
（3）C装置中总反应方程式为4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3，溶液pH减小，D为电镀装置，溶液浓度不变，则pH不变。
6．某课外活动小组设计了如下图所示的装置，调节滑动变阻器，控制电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验（此时，止水夹a处于打开状态，止水夹b处于关闭状态）。
实验过程中看到了令人很高兴的现象（阳离子交换膜只允许阳离子和水通过）。
请帮助他们分析并回答下列问题：
（1）写出B装置中的电极反应：
阴极：
__________________________________；
阳极：
__________________________________。
（2）先后观察到A装置中的现象是：
①烧杯A中导管产生气泡数秒后溶液变红，；
②烧瓶中液面______________________________，烧杯A中导管又有气泡冒出。
（3）当观察到A装置中的现象后，他们关闭止水夹a，打开止水夹b。
再观察C装置（此溶液经过煮沸，且上层有油膜），若无现象，请说明理由；若有现象，请写出有关反应的化学方程式（是离子反应的写离子方程式）：
_______________________；片刻后再向烧杯C中吹大量空气，则C中的现象是。
【答案】
（1）2H2O+2e-=H2↑+2OH-（或2H++2e-===H2↑），Fe-2e-=Fe2+；
（2）①A烧杯中的水倒吸并产生红色喷泉；②上升到高于左侧导管一定程度后又逐渐下落至与导管相平；（3）Fe2++2OH-===Fe（OH）2↓，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。
【解析】
试题分析：
（1）根据电解原理，铁做阳极，活动金属作阳极，先失电子，其电极反应式为：
Fe－2e－=Fe2＋，Pt作阴极，其电极反应式为：
2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；
（2）①B装置产生的氢气，进入烧瓶中，使NH3和水接触，利用NH3极易溶于水，造成导管内的压强突然减小，产生喷泉，因此溶液变红，A烧杯中水倒吸并产生红色喷泉；②烧杯A中导管又有气泡冒出，说明B中不断产生氢气，因此上升到高于左侧导管一定程度后又逐渐下落至与导管相平；（3）关闭止水夹a，打开止水夹b，生成的Fe2＋和NaOH反应，Fe2＋＋2OH－=Fe（OH）2↓，Fe（OH）2容易被氧气所氧化，出现白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。
考点：
考查电解原理、铁化合物的性质等知识。
7．关于电解池应用的规律提炼题组
某化学兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究，回答下列问题：
（1）通O2的Pt电极为电池极（填电极名称），其电极反应式为。
（2）若B电池为电镀池，目的是在某镀件上镀一层银，则X电极材料为，电解质溶液为。
（3）若B电池为精炼铜，且粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质，在电极（填“X”或“Y”）周围有固体沉积，该电极的电极反应式为。
（4）若X、Y均为Pt，B电池的电解质溶液为500mL1.0mol/L的NaCl溶液，当电池工作一段时间断开电源K，Y电极有560mL（标准状况）无色气体生成（假设电极产生气体完全溢出，溶液体积不变）。
恢复到常温下，B电池溶液的pH=，要使该溶液恢复到原来的状态，需加入（填物质并注明物质的量）。
（5）若X、Y均是铜，电解质溶液为NaOH溶液，电池工作一段时间，X极附近生成砖红色沉淀，查阅资料得知是Cu2O，试写出该电极发生的电极反应式为。
（6）若X、Y均是Pt，电解质溶液为Na2SO4溶液，通电一段时间后，在阴极上逸出cmol气体，同时有NgNa2SO4•10H2O晶体析出，若温度不变，此时剩余溶液的溶质的质量分数为。
（学法题）通过以上题目，请总结书写电极反应式的关键。
【答案】
（1）正；O2＋4e－＋2H2O=4OH－；
（2）Ag；AgNO3溶液
（3）X，三个方程式（4）13；0.05molHCl
（5）2Cu＋2OH－－2e－＝Cu2O＋H2O（6）
%
【解析】
试题分析：
（1）根据装置图的特征，A池是氢氧燃料电池，通O2的Pt电极为电池正极，电极方程式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－；
（2）在电镀池中，镀层金属做阳极，待镀金属做阴极，含镀层金属阳离子的盐溶液做电解质溶液，所以若B电池为电镀池，实现某镀件上镀一层银，则X电极材料为Ag，电解质溶液为AgNO3溶液；（3）精炼铜的过程中，比铜活泼的金属在阳极失电子，不活泼的金属则成为阳极泥，所以粗铜中若含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质，则该电池阳极泥的主要成分是Ag、Au。
（4）根据装置图，通入氧气的Pt电极是正极，则Y电极是阴极，电极反应为2H2O+2e－=H2↑+2OH－，氢气的物质的量为0.56L÷22.4L/mol=0.025mol，则溶液中c（OH－）=0.05mol÷0.5L=0.1mol/L,c（H＋）=1×10-13mol/L,PH=13；该电解过程有0.025mol氢气和0.025mol氯气生成，所以要使该溶液恢复到原来的状态，需加入0.05molHCl。
（5）根据装置图，X电极是阳极，Cu失电子生成Cu2O，电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－＝Cu2O＋H2O。
（6）用Pt作电极，电解饱和硫酸钠溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上氢离子放电生成氢气，电解水后，溶液中硫酸钠过饱和导致析出晶体，剩余的电解质溶液仍是饱和溶液，析出的硫酸钠晶体和电解的水组成的也是饱和溶液，
NgNa2SO4·10H2O硫酸钠的质量=Ng×
=
g，设电解水的质量为x：
2H2O
O2↑+2H2↑，
36g2mol
xcmol
解得，x=18cg
所以饱和溶液的质量分数=
÷（N+18a）g×100%=
%。
【考点定位】原电池、电解池的工作原理，电极反应，电解的计算等
【名师点睛】本题考查原电池、电解池的工作原理，电化学是重点也是难点，注意：
构成原电池的条件，①一般来说，能与电解质溶液中的某种成分发生氧化反应的是原电池的负极。
②很活泼的金属单质一般不作做原电池的负极，如K、Na、Ca等。
原电池正负极的判断；电极反应式的书写：
准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键。
要注意电解质溶液的酸碱性，要考虑电子的转移数目。
8．高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、速凝于一体的新型多功能水处理剂。
其生产流程如下：
（1）配制KOH溶液时，是在每100mL水中溶解61.6gKOH固体（该溶液的密度为1.47g/mL），它的物质的量浓度是mol/L。
（2）在溶液I中加入KOH固体的目的是（填编号）。
A．与溶液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO
B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
C．为下一步反应提供碱性的环境
D．使副产物KClO3转化为KClO
（3）每制得59.4克K2FeO4，理论上消耗氧化剂的物质的量为mol。
从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后，还得到副产品KNO3、KCl，写出③中反应的离子方程式：
。
（4）高铁酸钾（K2FeO4）溶液中加入稀硫酸，溶液变为黄色，并有无色气体产生，该反应的离子方程式是。
（5）从环境保护的角度看，制备K2FeO4较好的方法为电解法，其装置如图2所示。
电解过程中阳极的电极反应式为。
【答案】（15分）前三空每空2分，后三空每空3分。
（1）10
（2）AC
（3）0.45；2Fe3++3ClO-+10OH-＝2FeO42-+3Cl-+5H2O（4）4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O
（5）Fe+8OH﹣－6e﹣＝FeO42﹣+4H2O
【解析】
试题分析：
（1）100mL水的质量：
m（水）=100g，溶液的质量：
m（液）=100g+61.6g=161.6g，溶液的体积：
V=
=
，KOH的物质的量：
n=
=
，KOH物质的量浓度：
c=
=
≈10mol/L，故填：
10；
（2）KOH和氯气反应生成KClO，除去未反应的氯气，且只有碱性条件下，铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，所以加入KOH的目的是除去氯气且使溶液为碱性，故选AC；
（3）反应③中铁离子和次氯酸根粒子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；n（K2FeO4）=
=0.3mol，根据2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O知，氧化剂的物质的量=
×3=0.45mol，故填：
0.45；2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；
（4）向高铁酸钾溶液中滴加稀硫酸，溶液变黄色，说明生成Fe3+，并产生大量气泡，应为氧气，说明高铁酸钾在酸性条件下自身发生氧化还原反应，反应的离子方程式为4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O，故填：
4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O；
（5）电解法是制备K2FeO4较好的方法，Fe作阳极，电极反应为Fe+8OH—6e-=FeO42-+4H2O，石墨作阴极，电极反应为：
O2+2H2O+4e-=4OH—，故填：
Fe+8OH﹣﹣6e﹣═FeO42﹣+4H2O。
考点：
考查了物质制备的工艺流程、方程式的书写等相关知识。
9．铁的单质和化合物在实验和实际生产中都有重要作用。
Ⅰ．某同学将Cl2通入FeCl2和KSCN混合溶液中，现象为：
操作
现象
现象1：
A中溶液变红
现象2：
稍后，溶液由红色变为黄色
（1）B装置中反应的化学方程式______________________________________________。
（2）A中溶液变红的原因是___________________________________________________。
（3）为探究产生现象2的原因，该同学进行如下实验：
①取少量A中黄色溶液于试管加入NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，则溶液中一定存在____。
②取少量A中黄色溶液于试管中，加入过量KSCN溶液，最终得到血红色溶液。
实验说明，Fe3+与SCN－生成红色Fe（SCN）3的反应____可逆反应（是或不是）。
（4）该同学根据实验猜想，SCN－可能被氯水氧化。
查资料得知SCN－的电子式为
，
离子反应为：
SCN－+８Cl2+9H2O＝SO42－+NO3－+16Cl－+18H++CO2；
①上述反应中，0.5molSCN－被氧化时转移的电子总数为____个。
②若要检验产物中含有SO42－，常用的化学试剂是________（写试剂名称）。
Ⅱ．高铁电池因原料丰富、绿色环保而倍受关注。
Zn－K2FeO4碱性电池的某电极的放电产物为FeOOH，该极电极为______极，电极反应式为_______________________________。
【答案】2NaOH+Cl2＝NaCl+NaClO+H2OFe2+被Cl2氧化产生Fe3+，Fe3+与SCN-反应生成Fe（SCN）3呈红色Fe3+是8×6.02×1023氯化钡溶液、盐酸正FeO42－+3e－+3H2O＝FeOOH+5OH－
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析：
（1）为防止污染，B中氢氧化钠吸收多余氯气，其化学方程式为：
2NaOH+Cl2＝NaCl+NaClO+H2O
（2）Cl2可氧化Fe2+生成Fe3+，Fe3+与SCN-反应生成Fe（SCN）3溶液，呈红色.（3）①取A中黄色溶液于试管中，加NaOH溶液，生成红褐色沉淀，说明有氢氧化铁固体生成，所以原溶液中一定存在Fe3+；另取少量A中黄色溶液于试管中，加入过量KSCN溶液，最终得到血红色溶液。
实验说明，Fe3+与SCN－生成红色Fe（SCN）3是可逆反应。
（4）①、由SCN－的电子式为
可S为-2价，C为+4价，N为-3价，所以在方程式SCN－+８Cl2+9H2O＝SO42－+NO3－+16Cl－+18H++CO2中，S元素与N元素被Cl2氧化，所以1mol反应转移16mole-,则0.5molSCN－被氧化时转移的电子总数为8×6.02×1023个。
②、检验SO42－：
加入盐酸酸化后再加BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明白色沉淀为硫酸钡，即溶液中有SO42－；II、已知：
Zn－K2FeO4碱性电池的某电极的放电产物为FeOOH，可知在该电极Fe由+6价变为+3价，为正极，电极反应式为FeO42－+3e－+3H2O＝FeOOH+5OH－。
考点：
了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。
了解氧化
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