化学化学能与电能的专项培优练习题含答案解析Word文件下载.docx

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可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+；

假设b：

空气中存在O2，由于________（用离子方程式表示），可产生Fe3+；

假设c：

酸性溶液中NO3-具有氧化性，可产生Fe3+；

假设d：

根据_______现象，判断溶液中存在Ag+，可产生Fe3+。

③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。

实验Ⅱ可证实假设d成立。

实验Ⅰ：

向硝酸酸化的________溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液，3min时溶液呈浅红色，30min后溶液几乎无色。

实验Ⅱ：

装置如图。

其中甲溶液是________，操作及现象是________________。

【答案】加入足量稀盐酸（或稀硫酸），固体未完全溶解（或者加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀）Fe2+Fe+2Fe3+=3Fe2+4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O白色沉淀0.05mol·

L-1NaNO3溶液FeCl2、FeCl3混合溶液按图连接好装置，电流表指针发生偏转，分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深

【解析】

【详解】

（1）①黑色固体中含有过量铁，如果同时含有银，则可以加入HCl或H2SO4溶解Fe，而银不能溶解，故答案为：

加入足量稀盐酸（或稀硫酸）酸化，固体未完全溶解；

②K3[Fe（CN）3]是检验Fe2+的试剂，所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2+，故答案为：

Fe2+；

（2）过量铁粉与Fe3+反应生成Fe2+，即Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案为：

Fe+2Fe3+=3Fe2+；

②O2氧化Fe2+反应为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，白色沉淀是AgSCN，所以实验可以说明含有Ag+，Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+，故答案为：

4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；

白色沉淀；

③实验Ⅰ：

证明假设abc错误，就是排除Ag+对实验的影响，相当于没有Ag+存在的空白实验，考虑其他条件不要变化，可以选用0.05mol•L-1NaNO3，故答案为：

0.05mol·

L-1NaNO3溶液；

原电池实验需要证明的是假设d的反应Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能够实现，所以甲池应当注入FeCl2、FeCl3混合溶液，按图连接好装置，如电流表指针发生偏转，分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深，可说明d正确，故答案为：

FeCl2、FeCl3混合溶液；

按图连接好装置，电流表指针发生偏转，分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深。

2．

（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

【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。

（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。

3．高铁酸盐（如K2FeO4）是一种高效绿色氧化剂，可用于饮用水和生活用水的处理。

从环境保护的角度看，制备高铁酸盐较好的方法为电化学法。

（1）电化学法制备高铁酸钠采用铁片作阳极，NaOH溶液作为电解质溶液，其电流效率可达到40%。

写出阳极产生高铁酸钠的电极反应方程式：

____________。

（2）铁丝网电极是更理想的阳极材料，相同条件下，可将电流效率提高至70%以上，原因是__________。

研究亦发现，铁电极在某一电压范围内会产生氧气使阳极表面生成Fe2O3膜而“钝化”。

写出产生O2的电极反应方程式：

__________。

（3）FeO42—易与水4h生成絮状氢氧化铁，也会影响高铁酸盐的产率。

若以铁丝网为阳极，在中间环节（对应图中4h后）过滤掉氢氧化铁，反应过程中FeO42—浓度以及电流效率随时间的变化如图1中实线所示（图中曲线是每隔1h测得的数据）。

图中虚线部分对应于没有过滤氢氧化铁而连续电解的情况。

下列判断正确的是___（填编号）

①过滤：

掉氢氧化铁有利于获得较高浓度的高铁酸盐溶液

②过滤掉氢氧化铁对电流效率影响不大

③实验表明不过滤掉氢氧化铁，6h后电流效率几乎为0

（4）在相同的pH条件下，经过相同的反应时间，高铁酸盐的产率与温度关系如图2。

随温度升高，高铁酸盐产率先增大后减小的原因是__________。

（5）人们还对用铁的氧化物作电极制备高铁酸盐进行了研究，例如以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐，该研究方向的价值有__________（至少答一点）。

【答案】Fe-6e－+8OH－═FeO42－+4H2O铁丝网比铁片接触面积更大4OH－-4e－═O2↑+2H2O①③温度升高加快了高铁酸盐的生成速率，另一方面，温度升高加快了高铁酸盐与水反应，10℃～20℃时生成为主要因素，20℃以后分解为主要因素。

以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐消耗电能少；

以铁的氧化物为电极，可以实现变废为宝；

以磁铁矿作为多孔电极，不会发生钝化现象等合理答案。

（1）已知反应物和生成物，书写方程式时要根据原子守恒和电荷守恒；

（2）接触面积越大，电流越大；

阳极铁失去电子，氢氧根也可能失去电子生成氧气；

（3）比较实线和虚线对应的坐标即可得出答案；

（4）产率增大说明生成速率增大，减小则说明分解速率增大；

（5）从耗能、环保、提高反应速率等角度解析。

（1）铁失去电子，在碱性溶液中生成高铁酸根离子，同时有水生成，故阳极产生高铁酸钠的电极反应方程式为：

Fe-6e－+8OH－═FeO42－+4H2O；

（2）铁丝网比铁片接触面积更大，电流效率更高，阳极铁失去电子，氢氧根也可能失去电子生成氧气，再与铁反应生成氧化铁，铁电极上发生析氧反应4OH－-4e－═O2↑+2H2O；

（3）由图可知，4h后若没有过滤氢氧化铁，高铁酸根离子浓度及电流效率均降低，①C正确，②错误；

虚线所示，6h后电流效率几乎为0，③正确，故选①③；

（4）高铁酸盐产率增高说明温度升高加快了高铁酸盐的生成速率，产率降低说明温度升高加快了高铁酸盐与水反应，10℃～20℃时生成为主要因素，20℃以后分解为主要因素；

（5）以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐，该研究方向的价值有：

以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐消耗电能少；

以磁铁矿作为多孔电极，不会发生钝化现象等。

4．

（1）工业上制取氯酸钠采用在热的石灰乳中通入氯气，然后结晶除去氯化钙后，再加入适量的（填试剂化学式），过滤后即可得到。

（2）实验室制取氯酸钠可通过如下反应：

3C12+6NaOH

5NaC1+NaC1O3+3H2O先往-5℃的NaOH溶液中通入适量C12，然后将溶液加热，溶液中主要阴离子浓度随温度的变化如右图表1所示，图中C表示的离子是。

（填离子符号）

（3）某企业采用无隔膜电解饱和食盐水法生产氯酸钠。

则阳极反应式为：

。

（4）样品中C1O3-的含量可用滴定法进行测定，步骤如下：

步骤1：

准确称取样品ag（约2.20g），经溶解、定容等步骤准确配制1000mL溶液。

步骤2：

从上述容量瓶中取出10.00mL溶液于锥形瓶中，准确加入25mL1.000mol/L（NH4）2Fe（SO4）2溶液（过量），再加入75mL硫酸和磷酸配成的混酸，静置10min。

步骤3：

再在锥形瓶中加入100mL蒸馏水及某种指示剂，用0.0200mol/LK2Cr2O7标准溶液滴定至终点，记录消耗消耗K2Cr2O7标准溶液的体积。

步骤4：

为精确测定样品中C1O3-的质量分数，重复上述步骤2、3操作2-3次。

步骤5：

数据处理与计算。

①步骤2中反应的离子方程式为；

静置10min的目的是。

②步骤3中K2Cr2O7标准溶液应盛放在（填仪器名称）中。

③用0.0200mol/LK2Cr2O7标准溶液滴定的目的是。

在上述操作无误的情况下，所测定的结果偏高，其可能的原因是。

【答案】

（1）Na2CO3

（2）ClO-（3）Cl--6e-+6OH-=C1O3-+3H2O（4）①ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；

使溶液中C1O3-与Fe2+反应充分完全②酸式滴定管③计算步骤

消耗的（NH4）2Fe（SO4）2的量（其他合理答案也给分）

溶液中的Fe2+被空气中的氧气氧化

试题分析：

（1）石灰乳与氯气反应生成氯化钙和氯酸钙，除去氯化钙后，可加入碳酸钠溶液，以生成碳酸钙沉淀，以此得到氯化钠；

（2）氯气与氢氧化钠反应低温时生成NaClO，温度高时生成NaClO3，-5℃时生成ClO-；

（3）采用无隔膜电解饱和食盐水法生产氯酸钠，同时生成H2，其反应的方程式为：

NaCl+3H2O

NaClO3+3H2↑，阳极发生氧化反应，反应式为Cl--6e-+6OH-=C1O3-+3H2O；

（4）①酸性条件下亚铁离子被ClO3-氧化未铁离子，自身被还原为氯离子，其反应的离子方程式为：

ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；

静止10min可以使亚铁离子和次氯酸根离子充分反应；

②K2Cr2O7溶液具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡胶管，所以改用酸式滴定管盛放；

③步骤2中的（NH4）2Fe（SO4）2没有反应完，用K2Cr2O7溶液滴定步骤2的溶液是为了测得未反应完全的亚铁离子，所以是为了测为反应完全的硫酸亚铁铵的量；

亚铁离子容易被空气中的氧气氧化，测得结果偏高的原因为溶液中的Fe2+被空气中的氧气氧化。

考点：

探究物质的组成及测定物质的含量

5．取6根铁钉，6支干净的试管及其他材料，如图所示。

试管①放入一根铁钉，再注入蒸馏水，使铁钉和空气及水接触；

试管②在试管底部放入硅胶（是一种干燥剂），再放入铁钉，用棉花团堵住试管口，使铁钉和干燥空气接触；

试管③先放入一根铁钉，趁热倒入煮沸的蒸馏水（已赶出原先溶解在蒸馏水中的空气）浸没铁钉，再加上一层植物油，使铁钉不能跟空气接触；

试管④中放入铁钉注入食盐水，使铁钉和空气及食盐水接触；

[来源:

学§

科§

网Z§

X§

K]

试管⑤放入相连的铁钉和锌片，注入自来水，浸没铁钉和锌片；

试管⑥放入相连的铁钉和铜丝，注入自来水，浸没铁钉和铜丝。

把6支试管放在试管架上，几天后观察铁钉被腐蚀的情况。

（1）上述实验中铁钉发生了电化学腐蚀的是____（填试管序号）；

在电化学腐蚀中，负极反应是__________。

（2）从铁钉被腐蚀的情况可知引起和促

进铁钉被腐蚀的条件是___________。

（3）为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是_______（答两种方法）。

（1）①④⑥F

e-2e-=Fe2+

（2）水、空气、电解质溶液和不活泼金属杂质的存在

（3）在表面涂上油漆、搪瓷、沥青等或镀上不易生锈的合金或牺牲阳极保护法（答出其中两种即可）

（1）①铁钉与水、空气接触可形成原电池，发生电化学腐蚀；

②、③两个试管不具备构成原电池的条件，不能发生电化学腐蚀；

④铁钉与食盐水、空气接触可形成原电池，发生电化学腐蚀；

⑤尽管具备构成原电池的条件，但锌比铁活泼，在原电池中作负极，使铁成为正极，铁未被腐蚀；

⑥铁的活泼性大于铜，铁作原电池的负极，发生电化学腐蚀；

则发生了电化学腐蚀的是①④⑥；

在电化学腐蚀中，负极反应是F

e-2e-=Fe2+；

进铁钉被腐蚀需形成原电池，铁做负极，条件是水、空气、电解质溶液和不活泼金属杂质的存在；

（3）利用原电池原理，电解池原理，加保护层的方法都可防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法是在表面涂上油漆、搪瓷、沥青等或镀上不易生锈的合金或牺牲阳极保护法。

化学试剂的保存、鉴别

6．新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。

某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。

回答下列问题：

甲烷燃料电池负极的电极反应为________________________。

闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是____________（填化学式），电解氯化钠溶液的总反应方程式为_________________________；

若每个电池甲烷通入量为1L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为__________（法拉第常数F＝9.65×

104C·

mol－1，列式计算），最多能产生的氯气体积为__________L（标准状况）。

（1）CH4＋10OH－－8e－＝CO2↑＋7H2O

（2）H22NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑（3）3.45×

104C4

（1）甲烷在负极通入，电解质溶液显碱性，则甲烷燃料电池负极的电极反应为CH4＋10OH－－8e－＝CO2↑＋7H2O；

（2）b电极是阴极，氢离子放电，产生H2；

惰性电极电解食盐水的方程式为2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

（3）1分子甲烷失去8个电子，则理论上通过电解池的电量为

×

8×

9.65×

104C·

mol－1＝3.45×

104C；

根据电子得失守恒可知产生氯气的体积是

。

【考点定位】本题主要是考查电化学原理的应用与有关计算

【名师点晴】应对电化学定量计算的三种方法：

（1）计算类型：

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。

（2）方法技巧：

①根据电子守恒计算：

用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

②根据总反应式计算：

先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

③根据关系式计算：

根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。

例如：

，（式中M为金属，n为其离子的化合价数值）该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。

在电化学计算中，还常利用Q＝I·

t和Q＝n（e－）×

NA×

1.60×

10－19C来计算电路中通过的电量。

7．实验室用下面装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的质量，D装置的硬质双通玻璃管中的固体物质是FeO和Fe2O3的混合物。

（1）如何检查装置A的气密性？

（2）装置A发生的反应有时要向其中加入少量CuSO4溶液，其目的是，其原理是。

（3）为了安全，在点燃D处的酒精灯之前，在b出口处必须。

（4）装置B的作用是；

装置C中装的液体是。

（5）在气密性完好，并且进行了必要的安全操作后，点燃D处的酒精灯，在硬质双通玻璃管中发生反应的化学方程式是。

（6）若FeO和Fe2O3固体混合物的质量为23.2g，反应完全后U型管的质量增加7.2g，则混合物中Fe2O3的质量为g。

（7）U形管E右边又连接干燥管F的目的是，若无干燥管F，测得Fe2O3的质量将（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

（14分）

（1）关闭a，从球形漏斗口加水，待水从漏斗管上升与容器中的水面形成一段水柱，停止加水，静置片刻，如水柱不下降，证明其气密性良好；

（2）加快氢气产生的速率；

Zn先与CuSO4反应生成Cu附着在Zn表面，Zn（负极）、Cu（正极）与稀盐酸（电解质溶液）组成很多微小原电池，发生原电池反应，加快了反应速率。

（3）检验氢气的纯度。

（4）除去H2中混有的HCl气体；

浓硫酸；

（5）Fe2O3＋3H2

2Fe＋3H2O，FeO＋H2

Fe＋H2O。

（6）16

（7）防止空气中的水蒸气等气体进入E中；

偏大。

（1）检查装置A的气密性，需要关闭开关a，在球形漏斗中加入水到下端液面高于容器中的液面，一段时间后液面不变证明气密性完好；

（3）氢气是可燃性气体，装置中需要充满氢气后方可进行加热反应，所以需要对氢气进行验纯，避免混有空气加热发生爆炸，在F处收集氢气验纯；

（4）由于A中产生的H2中混有HCl和水蒸气，必须通过洗气逐一除去，防止干扰后续实验，故B的作用是除去氢气中的氯化氢，C中装浓硫酸，用于干燥氢气，

（5）装置D中发生的是氧化亚铁、氧化铁与氢气的反应，反应方程式为：

3H2+Fe2O3

2Fe+3H2O，H2+FeO

Fe+H2O，

（5）U型管的质量增加的7.2g是水，物质的量是0.4mol，

设FeO、Fe2O3物质的量分别为xmol、ymol，则氧原子守恒式：

X+3Y=0.4

根据质量可知：

72X+160Y=23.2

解得Y=0.1，X=0.1，

所以氧化铁的质量为：

160g/mol×

0.1mol=16g，

（6）干燥管F的作用防空气中水蒸气对实验干扰，若无干燥管F，空气中的水蒸气被E吸收则所测生成水的质量增大，导致氧的含量增大，Fe2O3的质量将偏大，

考查有关铁的氧化物和氢氧化物的性质，探究物质的组成或测量物质的含量

8．（11分）已知金属活动相差越大，形成原电池时越容易放电。

请根据如图装置，回答下列问题：

（1）各装置名称是：

A池________，B池______，C池________。

（2）写出电极上发生的反应：

①_____________，③___________，⑤_____________。

（3）当电路上有2mol电子流过时，①极上质量变化______g，⑥极上质量变化______g。

（4）反应进行一段时间后，A、B、C三池中电解质溶液浓度不变的是________。

（1）原电池电解池电镀池

（2）Zn－2e－==Zn2＋2Cl－－2e－==Cl2↑Ag－e－==Ag＋

（3）65　216　（4）C池

【解析】试题分析：

由于两个电极活动性的差异最大的是Zn与Ag,所以A池是原电池。

Zn是负极，发生氧化反应，Ag为正极，在正极上发生还原反应。

相对其它池来说是电源。

B池是电解池；

C池是电解池。

由于Ag电极与电源的正极连接，是阳极，Cu是与电源的负极连接的，是阴极。

因此该池也就是电镀池。

（2）①在Zn电极上发生反应:

Zn－2e－==Zn2＋;

在③电极上Cl－放电，电极反应式是2Cl－-2e-=Cl2↑；

在⑤上由于Ag作阳极，所以是单质Ag失去电子，电极反应式是Ag－e－==Ag＋。

（3）当电路上有2mol电子流过时，因为Zn是+2价的金属，所以有1mol的Zn发生氧化反应，所以①极上质量会减轻65g。

在⑥极上会有质量变化2mol的Ag＋得到电子，被还原，析出金属Ag,其质量为2mol×

108g/mol=216g。

（4）反应进行一段时间后，A池的电解质溶液会逐渐有H2SO4变为ZnSO4;

B池会逐渐变为NaOH溶液；

而在C池因为阳极产生Ag＋离子，在阴极上是Ag＋得到电子，被还原，所以仍然是AgNO3溶液，浓度基本不变。

选项为C。

考查多个池串联时各个池的作用、电极反应、质量变化及溶液的浓度的变化情况的知识。

9．Cu（NO3）2是重要的化工原料。

回答下列工业生产和化学实验中的几个问题。

实验室欲制备0.3molCu（NO3）2晶体，甲、乙两同学分别设计实验方案如下：

①绿色化学的角度分析，_________同学的方案更合理，此同学可节约2mol/L的稀硝酸_________mL；

②甲方案的离子方程式为___________；

③乙同学实验时通入O2的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O2的速率，宜选择__________方案（填字母序号）。

④B装置如何检查气密性：

_________________。

（2）某校化学兴趣小组的同学对硝酸铜的受热分解进行探究。

他们设计了如下左图装置加热Cu（NO3）2