广州高考化学易错题专题复习化学能与电能练习题Word下载.docx
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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.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
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↑。
3.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
3.5%
向左
Ⅲ
饱和溶液
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
(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。
(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。
4.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)。
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。
5.《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴趣。
“修旧如旧”是文物保护的主旨。
(1)查阅高中教材得知铜锈为Cu2(OH)2CO3,俗称铜绿,可溶于酸。
铜绿在一定程度上可以提升青铜器的艺术价值。
参与形成铜绿的物质有Cu和_______。
(2)继续查阅中国知网,了解到铜锈的成分非常复杂,主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。
考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈,结构如图所示:
Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈,请解释原因_____________。
(3)文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体),请结合下图回答:
①过程Ⅰ的正极反应物是___________。
②过程Ⅰ负极的电极反应式是_____________。
(4)青铜器的修复有以下三种方法:
ⅰ.柠檬酸浸法:
将腐蚀文物直接放在2%-3%的柠檬酸溶液中浸泡除锈;
ⅱ.碳酸钠法:
将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡,使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3;
ⅲ.BTA保护法:
请回答下列问题:
①写出碳酸钠法的离子方程式___________________。
②三种方法中,BTA保护法应用最为普遍,分析其可能的优点有___________。
A.在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜
B.替换出锈层中的Cl-,能够高效的除去有害锈
C.和酸浸法相比,不破坏无害锈,可以保护青铜器的艺术价值,做到“修旧如旧”
【答案】O2、H2O、CO2碱式碳酸铜为致密结构,可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜;
而碱式氯化铜为疏松结构,潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀氧气(H2O)Cu-e-+Cl-=CuCl4CuCl+O2+2H2O+2CO32-=2Cu2(OH)2CO3+4Cl-ABC
(1)由质量守恒定律可知,反应前后元素种类不变;
(2)结合图像可知,Cu2(OH)2CO3为致密结构,Cu2(OH)3Cl为疏松结构;
(3)正极得电子发生还原反应,过程Ⅰ的正极反应物是氧气,Cu作负极;
(4)在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜;
替换出锈层中的Cl-,能够高效的除去有害锈;
BTA保护法不破坏无害锈。
(1)铜锈为Cu2(OH)2CO3,由质量守恒定律可知,反应前后元素种类不变,参与形成铜绿的物质有Cu和O2、H2O、CO2;
(2)结合图像可知,Cu2(OH)2CO3为致密结构,可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜,属于无害锈。
Cu2(OH)3Cl为疏松结构,潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀,属于有害锈;
(3)①结合图像可知,正极得电子发生还原反应,过程Ⅰ的正极反应物是氧气,电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-;
②结合图像可知,过程Ⅰ中Cu作负极,电极反应式是Cu-e-+Cl-=CuCl;
(4)①碳酸钠法中,Na2CO3的缓冲溶液使CuCl转化为难溶的Cu2(OH)2CO3,离子方程式为4CuCl+O2+2H2O+2CO32-=2Cu2(OH)2CO3+4Cl-;
②A.在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜,能保护内部金属铜,这能使BTA保护法应用更为普遍,故A正确;
B.Cu2(OH)3Cl为疏松结构,潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀,属于有害锈。
替换出锈层中的Cl-,能够高效的除去有害锈,这能使BTA保护法应用更为普遍,故B正确;
C.酸浸法会破坏无害锈Cu2(OH)2CO3,BTA保护法不破坏无害锈,可以保护青铜器的艺术价值,做到“修旧如旧”,这能使BTA保护法应用更为普遍,故C正确;
答案选ABC。
6.某小组设计不同实验方案比较Cu2+、Ag+的氧化性。
(1)方案1:
通过置换反应比较
向酸化的AgNO3溶液插入铜丝,析出黑色固体,溶液变蓝。
反应的离子方程式是_______,说明氧化性Ag+>Cu2+。
(2)方案2:
通过Cu2+、Ag+分别与同一物质反应进行比较
试剂
编号及现象
试管
滴管
1.0mol/L
KI溶液
1.0mol/LAgNO3溶液
Ⅰ.产生黄色沉淀,溶液无色
1.0mol/LCuSO4溶液
Ⅱ.产生白色沉淀A,溶液变黄
①经检验,Ⅰ中溶液不含I2,黄色沉淀是________。
②经检验,Ⅱ中溶液含I2。
推测Cu2+做氧化剂,白色沉淀A是CuI。
确认A的实验如下:
a.检验滤液无I2。
溶液呈蓝色说明溶液含有________(填离子符号)。
b.白色沉淀B是________。
c.白色沉淀A与AgNO3溶液反应的离子方程式是____,说明氧化性Ag+>Cu2+。
(3)分析方案2中Ag+未能氧化I-,但Cu2+氧化了I-的原因,设计实验如下:
编号
实验1
实验2
实验3
现象
无明显变化
a中溶液较快变棕黄色,b中电极
上析出银;
电流计指针偏转
c中溶液较慢变浅黄色;
(电极均为石墨,溶液浓度均为1mol/L,b、d中溶液pH≈4)
①a中溶液呈棕黄色的原因是_______(用电极反应式表示)。
②“实验3”不能说明Cu2+氧化了I-。
依据是空气中的氧气也有氧化作用,设计实验证实了该依据,实验方案及现象是_______。
③方案2中,Cu2+能氧化I-,而Ag+未能氧化I-的原因:
_______。
(资料:
Ag++I-=AgI↓K1=1.2×
1016;
2Ag++2I-=2Ag↓+I2K2=8.7×
108)
【答案】Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+AgICu2+AgClCuI+2Ag+=Cu2++Ag+AgI
将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1mol/L
溶液,c中溶液较慢变浅黄,电流计指针偏转K1>K2,故
更易与
发生复分解反应,生成AgI2Cu2++4I-=2CuI+I2,生成了CuI沉淀,使得
的氧化性增强
(1)向酸化的AgNO3溶液插入铜丝,析出黑色固体,溶液变蓝,说明铜置换出了金属银,反应的离子方程式为
,说明氧化性Ag+>Cu2+,故答案为
;
(2)①经检验,Ⅰ中溶液不含I2,黄色沉淀是碘离子与银离子形成的碘化银沉淀,故答案为AgI;
②Ⅱ中溶液含I2,说明Cu2+做氧化剂,将碘离子氧化,本身被还原为Cu+,因此白色沉淀A是CuI。
溶液呈蓝色说明溶液含有Cu2+,故答案为Cu2+;
b.滤渣用浓硝酸溶解后,在上层清液中加入盐酸,生成的白色沉淀B为AgCl,故答案为AgCl;
c.白色沉淀A与AgNO3溶液反应生成了Cu2+和灰黑色沉淀,灰黑色沉淀用浓硝酸溶解后的溶液中含有银离子,黄色沉淀为AgI,说明灰黑色沉淀中含有金属银,反应的离子方程式为
(3)①碘化钾溶液与硝酸银溶液构成了原电池,a中溶液中的碘离子发生氧化反应生成碘单质,溶液呈棕黄色,电极反应式为
,故答案为
依据是空气中的氧气也有氧化作用,只需设计没有铜离子的情况下,也能看到相似的现象即可,可以设计实验:
将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1mol/L
溶液,c中溶液较慢变浅黄,电流计指针偏转,故答案为将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1mol/L
溶液,c中溶液较慢变浅黄,电流计指针偏转;
③Ag++I-=AgI↓K1=1.2×
108,K1>K2,故
发生复分解反应,生成AgI。
2Cu2++4I-=2CuI+I2,生成了CuI沉淀,使得
的氧化性增强,因此方案2中,Cu2+能氧化I-,而Ag+未能氧化I-,故答案为K1>K2,故
的氧化性增强。
点睛:
本题考查了化学实验方案的设计与探究,本题的难度较大,理解实验的设计意图是解题的关键。
本题的难点为(3)③,要注意根据反应进行的趋势大小和化学平衡移动的原理分析解答。
7.硫酰氯(SO2Cl2)常作氯化剂或氯璜化剂,用于制作药品、染料、表面活性剂等。
有关物质的部分性质如下表:
物质
熔点/℃
沸点/℃
其它性质
SO2Cl2
-54.1
69.1
①易水解,产生大量白雾
②易分解:
SO2Cl2SO2↑+Cl2↑
H2SO4
10.4
338
具有吸水性且不易分解
实验室用干燥而纯净的二氧化硫和氯气合成硫酰氯,反应的化学方程式为SO2(g)+Cl2(g)
SO2Cl2(l)△H=-97.3kJ/mol。
装置如图所示(夹持仪器已省略),请回答有关问题:
(1)仪器B的作用是_____________________。
(2)若无装置乙硫酰氯会发生水解,则硫酰氯水解反应的化学方程式为________________。
(3)写出丁装置中发生反应的化学反应方程式并标出电子的转移__________________。
(4)为提高本实验中硫酰氯的产率,在实验操作中需要注意的事项有_________(填序号)
①先通冷凝水,再通气②控制气流速率,宜慢不宜快
③若三颈烧瓶发烫,可适当降温④加热三颈烧瓶
(5)少量硫酰氯也可用氯磺酸(ClSO3H)分解获得,该反应的化学方程式为________________________,此方法得到的产品中会混有硫酸。
从分解产物中分离出硫酰氯的方法是___________