高考化学化学能与电能大题培优Word格式.docx

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（3）浸有高锰酸钾的滤纸和电极A、B与电源也构成了电解池，因为R是负极，S是正极，所以B极是阳极，A极是阴极，电解质溶液中的阴离子高锰酸根离子向阳极移动，紫色点移向B极，故答案为：

B极；

（4）当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，构成氢氧燃料电池，氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应，消耗了氢气和氧气；

在燃料电池中，燃料氢气为负极，在碱性环境下的电极反应式为：

2H2+4OH--4e-=4H2O，C中的电极作负极，D中的电极作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：

氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应，消耗了氢气和氧气；

2H2＋4OH-－4e-=4H2O（负极），O2＋2H2O＋4e-=4OH-（正极）。

【点睛】

明确原电池和电解池的工作原理、各个电极上发生的反应是解答本题的关键，难点是电极反应式的书写，注意电解质溶液的性质，以及电解质溶液中阴阳离子移动方向，为易错点。

2．研究+6价铬盐不同条件下微粒存在形式及氧化性，某小组同学进行如下实验：

已知：

Cr2O72-（橙色）+H2O

2CrO42-（黄色）+2H+△H=+13.8kJ/mol，+6价铬盐在一定条件下可被还原为Cr3+，Cr3+在水溶液中为绿色。

（1）试管c和b对比，推测试管c的现象是_____________________。

（2）试管a和b对比，a中溶液橙色加深。

甲认为温度也会影响平衡的移动，橙色加深不一定是c（H+）增大影响的结果；

乙认为橙色加深一定是c（H+）增大对平衡的影响。

你认为是否需要再设计实验证明？

__________（“是”或“否”），理由是____________________________________________________。

（3）对比试管a、b、c的实验现象，可知pH增大

_____（选填“增大”，“减小”，“不变”）；

（4）分析如图试管c继续滴加KI溶液、过量稀H2SO4的实验现象，说明+6价铬盐氧化性强弱为Cr2O72-__________CrO42-（填“大于”，“小于”，“不确定”）；

写出此过程中氧化还原反应的离子方程式_________。

（5）小组同学用电解法处理含Cr2O72-废水，探究不同因素对含Cr2O72-废水处理的影响，结果如表所示（Cr2O72-的起始浓度，体积、电压、电解时间均相同）。

实验

ⅰ

ⅱ

ⅲ

ⅳ

是否加入Fe2（SO4）3

否

加入5g

是否加入H2SO4

加入1mL

电极材料

阴、阳极均为石墨

阴极为石墨，阳极为铁

Cr2O72-的去除率/%

0.922

12.7

20.8

57.3

①实验ⅱ中Cr2O72-放电的电极反应式是________________。

②实验ⅲ中Fe3+去除Cr2O72-的机理如图所示，结合此机理，解释实验iv中Cr2O72-去除率提高较多的原因_______________。

【答案】溶液变黄色否Cr2O72-（橙色）+H2O

CrO42-（黄色）+2H+正向是吸热反应，若因浓H2SO4溶于水而温度升高，平衡正向移动，溶液变为黄色。

而实际的实验现象是溶液橙色加深，说明橙色加深就是增大c（H+）平衡逆向移动的结果减小大于Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2OCr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O阳极Fe失电子生成Fe2+，Fe2+与Cr2O72-在酸性条件下反应生成Fe3+，Fe3+在阴极得电子生成Fe2+，继续还原Cr2O72-，Fe2+循环利用提高了Cr2O72-的去除率

根据平衡移动原理分析对比实验；

注意从图中找出关键信息。

（1）由Cr2O72-（橙色）+H2O

2CrO42-（黄色）+2H+及平衡移动原理可知，向重铬酸钾溶液中加入氢氧化钠溶液后，可以减小溶液中的氢离子浓度，使上述平衡向正反应方向移动，因此，试管c和b（只加水，对比加水稀释引起的颜色变化）对比，试管c的现象是：

溶液变为黄色。

我认为不需要再设计实验证明，故填否。

理由是：

CrO42-（黄色）+2H+正向是吸热反应，浓H2SO4溶于水会放出大量的热量而使溶液的温度升高，上述平衡将正向移动，溶液会变为黄色。

但是，实际的实验现象是溶液的橙色加深，说明上述平衡是向逆反应方向移动的，橙色加深只能是因为增大了c（H+）的结果。

（3）对比试管a、b、c的实验现象，可知随着溶液的pH增大，上述平衡向正反应方向移动，

减小，而

增大，故

减小。

（4）向试管c继续滴加KI溶液，溶液的颜色没有明显变化，但是，加入过量稀H2SO4后，溶液变为墨绿色，增大氢离子浓度，上述平衡向逆反应方向移动，CrO42-转化为Cr2O72-，Cr2O72-可以在酸性条件下将I-氧化，而在碱性条件下，CrO42-不能将I-氧化，说明+6价铬盐氧化性强弱为：

Cr2O72-大于CrO42-；

此过程中发生的氧化还原反应的离子方程式是Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O。

（5）①实验ⅱ中，Cr2O72-在阴极上放电被还原为Cr3+，硫酸提供了酸性环境，其电极反应式是Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O。

②由实验ⅲ中Fe3+去除Cr2O72-的机理示意图可知，加入Fe2（SO4）3溶于水电离出Fe3+，在直流电的作用下，阳离子向阴极定向移动，故Fe3+更易在阴极上得到电子被还原为Fe2+，Fe2+在酸性条件下把Cr2O72-还原为Cr3+。

如此循环往复，Fe3+在阴极得电子生成Fe2+，继续还原Cr2O72-，Fe2+循环利用提高了Cr2O72-的去除率。

由此可知，实验iv中Cr2O72-去除率提高较多的原因是：

阳极Fe失电子生成Fe2+，Fe2+与Cr2O72-在酸性条件下反应生成Fe3+，Fe3+在阴极得电子生成Fe2+，继续还原Cr2O72-，故在阴阳两极附近均在大量的Fe2+，Fe2+循环利用提高了Cr2O72-的去除率。

本题中有很多解题的关键信息是以图片给出的，要求我们要有较强的读图能力，能从图中找出解题所需要的关键信息，并加以适当处理，结合所学的知识解决新问题。

3．研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。

（1）甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。

某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有________（填序号）。

A．用纯氧气代替试管内空气B．用酒精灯加热试管提高温度

C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末D．换成更细的导管，水中滴加红墨水

（2）该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐_______________（填“加快”、“不变”、“减慢”），你认为影响因素为________________________________________

时间/min

1

3

5

7

9

液柱高度/cm

0.8

2.1

3.0

3.7

4.2

（3）为探究铁钉腐蚀实验a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白：

实验操作

实验现象

实验结论

向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞指示剂

a点附近溶液出现红色

a点电极反应为①___________________

然后再滴加2~3滴②________________

b点周围出现蓝色沉淀

b点电极反应为③___________________

根据以上实验探究，试判断____________（填“a”或“b”）为负极，该点腐蚀更严重。

（4）设计下面装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。

测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化见下图，从图中可分析，t1~t2之间主要发生__________腐蚀（填吸氧或析氢），原因是__________________________________________。

（5）金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。

将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极电极反应式________________________。

【答案】ACD减慢氧气的浓度O2+4e—+2H2O=4OH—铁氰化钾溶液Fe-2e—=Fe2+b吸氧氧气含量和瓶内压强都降低，因此主要是吸氧腐蚀3Fe-8e—+4H2O=Fe3O4+8H+

（1）由影响化学反应速率的几大因素进行推导，其中a为浓度、b为温度、c为固体表面积，但b项直接加热会使具支试管内温度持续升高，导管一端只会产生气泡不会形成气柱，d项换成更细的导管旨在放大实验现象，以便于明显观察到水柱的上升，答案为ACD；

（2）通过表格，间隔2分钟液面高度的变化，5~7，7~9变化趋势逐渐减小，则反应速率逐渐减慢，随着反应的进行，空气中的氧气浓度含量逐渐减小，反应速率逐渐减慢；

（3）铁钉的吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a点附近出现红色，则产生氢氧根离子，电极反应式：

O2+4e—+2H2O=4OH—；

b点则为Fe失电子生成二价铁或三价铁，b点周围出现蓝色沉淀则加入铁氰化钾验证二价铁的存在，电极反应：

Fe-2e—=Fe2+；

b点做电池的负极，腐蚀更严重；

（4）从图中分析t1~t2之间氧气的体积分数逐渐减小，压强逐渐减小，可确定此时发生吸氧腐蚀；

（5）将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，3Fe-8e—+4H2O=Fe3O4+8H+。

答案为：

减慢；

氧气的浓度；

铁氰化钾溶液；

Fe-2e—=Fe2+；

b；

吸氧；

氧气含量和瓶内压强都降低，因此主要是吸氧腐蚀；

（5）将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，答案为：

3Fe-8e—+4H2O=Fe3O4+8H+。

4．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现反应条件不同，反应速率不同。

请回答下列问题：

（1）在用稀硫酸与锌制氢的实验中，加入少量下列物质可加快氢气生成速率的是_____（填序号）

A．Na2SO4溶液B．MgSO4溶液C．SO3D．CuSO4溶液

（2）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验：

将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的容器中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。

请完成此实验设计，其中：

V1＝____mL，V6＝______mL。

该同学最后得出的结论为：

当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。

请分析速率下降的主要原因__________。

（3）该同学为探究其它因素对锌与稀硫酸反应速率的影响，又做了以下实验，记录数据如下，回答下列问题：

①由实验可推知，反应物的总能量_______产物的总能量（填“＜”、“＞”或“＝”）。

②实验2和5表明，______对反应速率有影响。

③实验4和5表明，______对反应速率有影响，能表明同一规律的实验还有_________（填实验序号）。

④本实验中影响反应速率的其他因素还有________。

【答案】CD3010当加入一定量的硫酸铜后，生成的单质铜会沉积在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积＞浓度固体表面积1和2温度

（1）在用稀硫酸与锌制氢气的实验中，加入Na2SO4溶液，减小了硫酸的浓度，使速率减小，故A错误；

B、加入MgSO4溶液，减小了硫酸的浓度，使速率减小，故B错误；

C、通入SO3相当于加入了硫酸，增大了硫酸的浓度，加快了化学反应速率；

D、加入CuSO4溶液，锌为活泼金属，发生Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，置换出铜，与锌形成原电池反应，化学反应速率加快；

故选CD；

（2）研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响要求硫酸的量不变，所以V1=30，分析可以看出为了消除硫酸的物质的量浓度不同引起的误差，所以加入的硫酸铜和水的体积和要求一样为20mL，所以V6＝10，加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。

请分析氢气生成速率下降的主要原因是当加入一定量的硫酸铜后，生成的单质铜会沉积在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积；

（3）①从表中看出，反应后的温度高于反应前的温度，说明这是一个放热反应，即反应物的总能量大于产物的总能量；

②实验2和5表明只要硫酸的物质的量浓度不同，是为了探究浓度对反应速率的影响；

③实验4和5、1和2，都是为了探究固体表面积对反应速率的影响，粉末反应的时间短，说明固体表面积越大，反应速率越快；

④由于这是一个放热反应，所以温度也是影响本实验的反应速率的因素之一。

5．如图所示,A为电源,B为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液,C、D为电解槽,其电极材料及电解质溶液如图所示。

（1）关闭K1,打开K2,通电后,B的KMnO4紫红色液滴向c端移动,则电源b端为极，通电一段时间后,滤纸d端的电极反应式是。

（2）已知C装置中溶液的溶质为Cu（NO3）2和X（NO3）3,且均为0.1mol,打开K1,关闭K2,通电一段时间后,阴极析出固体质量m（g）与通过电子的物质的量n（mol）关系如图所示,则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是。

（3）D装置中溶液是H2SO4溶液,则电极C端从开始至一段时间后的实验现象是。

【答案】

（1）负极，2H++2e-=H2

（2）Cu2+>

H+>

X3+

（3）产生无色气体，溶液变为蓝色，一段时间后有红色物质析出

试题分析：

（1）据题意B的KMnO4紫红色液滴向c端移动，说明高锰酸根离子向c端移动，可推出极c端为阳极，则与之相连的电源a端为正极，b端为负极，所以通电滤纸d端为阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，故答案为：

负；

2H++2e-=H2↑；

（2）根据电解C的图象可知，通电后就有固体生成，当通过电子为0.2mol时，析出固体质量达最大，证明此时析出的固体是铜．如果是X3+析出，电子数应该是0.3mol，则氧化能力为Cu2+＞X3+，当电子超过0.2mol时，固体质量没变，说明这是阴极产生的是氢气，即电解水，说明氧化能力H+＞X3+，故氧化能力为Cu2+＞H+＞X3+；

故答案为：

Cu2+＞H+＞X3+；

（3）D装置中溶液是H2SO4，电极C端与b负极相连即为阴极，开始为氢离子得电子生成氢气，后阳极的铜失电子生成铜离子进入溶液，溶液变为蓝色，一段时间后有红色物质在阴极析出，所以看到的现象为在C端开始时有无色无味气体产生，溶液变为蓝色，一段时间后有红色物质析出；

在C端开始时有无色无味气体产生，溶液变为蓝色，一段时间后有红色物质析出。

【考点定位】考查原电池和电解池的工作原理

【名师点晴】本题综合考查电解原理以及根据图象获取信息、运用知识综合分析能力，根据KMnO4紫红色液滴向c端移动判断电源的正负极为解答该题的关键。

打开K1，关闭K2，则为电解C、D两池，根据电解C的图象可知，开始即析出固体，总共0.2mol电子通过时，析出固体质量达最大，证明此时析出的固体是铜，此后，继续有电子通过，不再有固体析出，说明X3+不放电，H+放电，从而判断离子氧化性；

D装置中溶液是H2SO4，电极C端与b负极相连即为阴极，开始氢离子得电子生成氢气，后阳极的铜失电子生成铜离子进入阴极在阴极析出。

注意电极方程式的判断，为易错点。

6．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：

编号

电解质溶液

电流指针偏转方向

MgAl

稀盐酸

偏向Al

2

AlCu

偏向Cu

Al石墨

偏向石墨

4

NaOH溶液

偏向Mg

AlZn

浓硝酸

试根据上表中的实验现象回答下列问题：

（1）实验1、2中Al所作的电极是否相同？

．

（2）实验1、4中Al所作的电极是否相同？

（3）写出实验3中的电极反应式．正极：

；

（4）用电子式表示氯化镁的形成过程：

（1）不同；

（2）不同；

（3）2H＋＋2e－=H2↑；

（4）

。

（1）实验1：

Mg比Al活泼，两者都和盐酸反应，因此Mg作负极，Al作正极，实验2：

Al比Cu活泼，Al作负极，Cu作正极，故Al所作的两极不相同；

（2）实验4中，虽然Mg比Al活泼，但Mg不与氢氧化钠反应，而Al可以，因此Al作负极，Mg作正极，因此Al所作的两极不相同；

（3）实验3中，正极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；

（4）MgCl2是离子化合物，用电子式表示氯化镁形成过程：

。

考点：

考查原电池中正负极的判断、电子式表示化合物形成过程等知识。

7．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

8．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固体（加热及夹持装置未画出）。

加热过程发现：

装置①中的固体逐渐变为黑色；

装置②中有气泡产生，但在上升的过程中消失；

石蕊试液逐渐变为红色，液体几乎不被压至装置③中。

请写出Cu（NO3）2受热分解的化