备战高考化学化学能与电能综合练习题含答案文档格式.docx
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装置E在整套装置之后，起到吸收尾气，防止环境污染的作用。
（3）①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，需要过量的碳酸根离子、氢氧根离子和钡离子，过量的钡离子可以用碳酸根离子除去，因此在加入Na2CO3之前应先加入过量BaCl2。
②用石墨做电极，电解池的阳极发生氧化反应，元素化合价升高，因此氯离子在阳极失电子和水反应得到ClO2，电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+。
2．方法与规律提炼：
（1）某同学利用原电池装置证明了反应Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋能够发生，设计的装置如下图所示。
为达到目的，其中石墨为_________极，甲溶液是____________，证明反应Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋能够发生的实验操作及现象是_________________________
（2）用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO
）已成为环境修复研究的热点之一。
Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。
上图中作负极的物质是___________。
正极的电极反应式是______________。
（3）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：
阴极区的电极反应式为_______________。
电路中转移1mol电子，需消耗氧气_______L（标准状况）。
（4）KClO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
写出电解时阴极的电极反应式___________________电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________，其迁移方向是_____________（填a→b或b→a）。
学法题：
通过此题的解答，请归纳总结书写电极反应式的方法____
【答案】负FeSO4或FeCl2溶液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，后者红色加深铁NO3-＋8e－＋10H＋=NH4+＋3H2OFe3+＋e－=Fe2+5.6L2H＋＋2e－=H2↑K+a→b原电池中先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失；
注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。
电解池中电极反应式的书写看阳极材料，如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写。
根据原电池原理，负极发生氧化反应；
根据电解池原理，阴极发生还原反应，通过物质的化合价变化判断反应发生原理，阳离子移动方向与电子移动方向相同，据此回答问题。
（1）已知电池总反应为反应Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋，银离子化合价降低，得到电子，作正极，故石墨一侧仅为导电材料，作负极，甲溶液是含Fe2+的溶液，可以为FeSO4或FeCl2溶液。
证明反应能够发生，实际上即证明有Fe3+生成，实验操作及现象是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，后者红色加深。
（2）由图可知，电子从铁电极移到外侧，故铁电极失去电子，发生氧化反应，做负极。
正极NO3-得到电子变为NH4+，NO3-＋8e－＋10H＋=NH4+＋3H2O；
（3）由题可知，HCl失去电子变为Cl2，发生氧化反应，做阳极。
阴极区的电极反应式为Fe3+＋e－=Fe2+，外侧Fe2+与氧气反应4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，电路中转移1mol电子，需消耗氧气0.25mol，即5.6L（标准状况）。
（4）由图可知，阴极溶液为KOH，根据阳离子放电顺序H+>
K+，即电解时阴极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。
阴极得到电子，阳离子向阴极移动，即电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为K+，其迁移方向是a→b。
归纳电极反应式的书写方法：
原电池中先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失；
3．某小组研究Na2S溶液与KMnO4溶液反应，探究过程如下。
资料:
Ⅰ.MnO4在强酸性条件下被还原为Mn2+，在近中性条件下被还原为MnO2.
Ⅱ.单质硫可溶于硫化钠溶液，溶液呈淡黄色。
（1）根据实验可知，Na2S具有________性。
（2）甲同学预测实验I中S2－被氧化成SO32-。
①根据实验现象，乙同学认为甲的预测不合理，理由是_______________。
②乙同学取实验Ⅰ中少量溶液进行实验，检测到有SO42－，得出S2－被氧化成SO42－的结论，丙同学否定该结论，理由是_______________。
③同学们经讨论后，设计了如右下图的实验，证实该条件下MnO4-的确可以将S2－氧化成SO42－。
a.左侧烧杯中的溶液是__________。
b.连通后电流计指针偏转，一段时间后，_________（填操作和现象），证明S2－被氧化为SO42－。
（3）实验I的现象与资料i存在差异，其原因是新生成的产物（Mn2+）与过量的反应物（MnO4-）发生反应，该反应的离子方程式是______________。
（4）实验Ⅱ的现象与资料也不完全相符，丁同学猜想其原因与（3）相似，经验证猜想成立，他的实验方案_______。
（5）反思该实验，反应物相同，而现象不同，体现了物质变化不仅与其自身的性质有关，还与__________因素有关。
【答案】还原溶液呈紫色.说明酸性KMnO4溶液过量
SO32-能被其继续氧化KMnO4溶液是用H2SO4酸化的，故溶液中检测出SO42-不能证明一定是氧化新生成的0.1mol/LNa2S溶液取左侧烧杯中的溶液,用盐酸酸化后,
滴加BaCl2溶液.观察到有白色沉淀生成2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+H+将实验I中生成的MnO2分离洗涤后（或取MnO2），加入0.1mol/LNa2S溶液.观察到有浅粉色沉淀.且溶液呈淡黄色F证明新生成的MnO2与过量的S反应.故没得到MnO2沉淀用量、溶液的酸碱性
（1）根据实验I可知，高锰酸钾溶液的紫色变浅，说明Na2S具有还原性，故答案为：
还原；
（2）①根据实验现象，溶液呈紫色，说明酸性KMnO4溶液过量，SO32-能被其继续氧化，因此甲的预测不合理，故答案为：
溶液呈紫色，说明酸性KMnO4溶液过量，SO32-能被其继续氧化；
②KMnO4溶液是用H2SO4酸化的，故溶液中检测出SO42-不能证明一定是氧化新生成的，因此S2－被氧化成SO42－的结论不合理，故答案为：
KMnO4溶液是用H2SO4酸化的，故溶液中检测出SO42-不能证明一定是氧化新生成的；
③a.根据图示，左侧烧杯中发生氧化反应，为原电池的负极，根据题意，要达到MnO4-将S2－氧化成SO42－的目的，左侧烧杯中的溶液可以是0.1mol/LNa2S溶液，右侧烧杯中的溶液可以是0.1mol/LKMnO4溶液，故答案为：
0.1mol/LNa2S溶液；
b.连通后，高锰酸钾与硫化钠溶液发生氧化还原反应，电流计指针偏转，一段时间后，取左侧烧杯中的溶液，用盐酸酸化后，滴加BaCl2溶液，观察到有白色沉淀生成，证明S2－被氧化为SO42－，故答案为：
取左侧烧杯中的溶液，用盐酸酸化后，滴加BaCl2溶液，观察到有白色沉淀生成；
（3）Mn2+与过量的MnO4-反应生成二氧化锰沉淀，反应的离子方程式为2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+H+，故答案为：
2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+H+；
（4）实验Ⅱ的现象与资料也不完全相符，丁同学猜想其原因与（3）相似，经验证猜想成立，实验方案可以为：
将实验I中生成的MnO2分离洗涤后（或取MnO2），加入0.1mol/LNa2S溶液.观察到有浅粉色沉淀.且溶液呈淡黄色F证明新生成的MnO2与过量的S
反应.故没得到MnO2
沉淀，故答案为：
沉淀；
（5）反思该实验，反应物相同，而现象不同，体现了物质变化不仅与其自身的性质有关，还与反应物的用量、溶液的酸碱性等因素有关，故答案为：
反应物的用量、溶液的酸碱性。
4．电解原理和原电池原理是电化学的两个重要内容。
某兴趣小组做如下探究实验：
（1）如上图1为某实验小组依据氧化还原反应设计的原电池装置，若盐桥中装有饱和的KNO3溶液和琼胶制成的胶冻,则NO3-移向_____________装置（填写“甲或乙”）。
其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，发现生成无色无味的单质气体，则石墨上电极反应式______________________。
（2）如上图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲装置是____________（填“原电池或电解池”），乙装置中石墨
（2）为极，乙装置中与铁线相连的石墨
（1）电极上发生的反应式为。
（3）在图2乙装置中改为加入CuSO4溶液，一段时间后，若某一电极质量增重1.28g，则另一电极生成______________mL（标况下）气体。
【答案】
（1）甲；
2H++2e-＝H2；
（2）原电池；
阳；
Cu2++2e－=Cu
（3）224
试题分析：
（1）装置1中铁是负极、石墨是正极，阴离子在原电池中移向负极，NO3-移向甲装置；
若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，发现生成无色无味的单质气体，则石墨上电极反应式2H++2e-＝H2；
（2）图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲装置中两个电极不同，构成原电池；
，乙装置是电解池，石墨
（2）与正极相连，石墨
（2）为阳极，乙装置中与铁线相连的石墨
（1）是阴极，电极上发生的反应式为Cu2++2e－=Cu；
（3）某一电极生成1.28g铜，转移电子
，则另一电极生成氧气，根据转移电子相同，生成氧气0.01mol，标况下的体积为224mL。
考点：
本题考查电解原理和原电池原理。
5．有A、B两位学生均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序,并探究产物的有关性质。
分别设计如图所示的原电池,请完成以下问题：
（1）负极材料：
A池___，B池___。
（2）电极反应式：
A池正极____________________；
B池负极____________________。
由上述实验分析“利用金属活动性顺序表直接判断原电池的正负极”是________（填“可靠”或“不可靠”）。
【答案】MgAl2H++2e-====H2↑Al-3e-+4OH-====AlO2-+2H2O不可靠
【解析】由两装置图可知，A池中电解质为硫酸，镁较活泼作负极，总反应为镁与硫酸反应生成硫酸镁和氢气；
B池中电解质为氢氧化钠溶液，由于铝可以被氢氧化钠溶液溶解，而镁不溶，所以此时铝较活泼，铝作负极，总反应为铝、氢氧化钠、水反应生成偏铝酸钠和氢气。
A池Mg，B池Al。
A池正极2H++2e-====H2↑；
B池负极Al-3e-+4OH-====AlO2-+2H2O。
由上述实验分析“利用金属活动性顺序表直接判断原电池的正负极”是不可靠的。
点睛：
金属的活动性与所处的化学环境有着密切的关系，所以要具体问题具体分析。
本题中镁和铝两种金属，在酸性条件下，镁较活泼，但是在强碱性条件下，铝则较活泼。
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
电极材料
电解质溶液
电流指针偏转方向
1
MgAl
稀盐酸
偏向Al
2
AlCu
偏向Cu
3
Al石墨
偏向石墨
4
NaOH溶液
偏向Mg
5
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。
7．1、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：
_______________________________________________________。
8．某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。
Ⅰ．利用如图所示装置探究金属的防护措施，实验现象是锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡产生。
（1）写出负极的电极反应式：
____________。
（2）某学生认为，铁电极可能参与反应，并对产物作出假设：
假设1：
铁参与反应，被氧化生成Fe2＋；
假设2：
铁参与反应，被氧化生成Fe3＋；
假设3：
__________________________。
（3）为了探究假设1、2，他采取如下操作：
①取0．01mol/LFeCl3溶液2mL于试管中，加入过量铁粉；
②取操作①试管的上层清液加入2滴K3[Fe（CN）6]溶液，生成蓝色沉淀；
③取少量正极附近溶液加入2滴K3[Fe（CN）6]溶液，未见蓝色沉淀生成；
④取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液，未见溶液变红。
据②、③、④现象得出的结论是________________________。
（4）该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀，请再举一例防护钢铁腐蚀的措施_____________。
Ⅱ．利用如图所示装置做电解50mL0．5mol/L的CuCl2溶液实验。
实验记录：
A．阳极上有黄绿色气体产生，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色（提示：
Cl2氧化性大于IO
）；
B．电解一段时间以后，阴极表面除有铜吸附外，还出现了少量气泡和浅蓝色固体。
（1）分析实验记录A中试纸颜色变化，用离子方程式解释：
①__________；
②___________。
（2）分析实验记录B中浅蓝色固体可能是________________（写化学式）
【答案】Ⅰ．
（1）Zn－2e－===Zn2＋
（2）铁参与反应，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋
（3）正极附近溶液不含Fe2＋和Fe3＋（4）油漆（其他合理答案均可）
Ⅱ．
（1）2I－＋Cl2===I2＋2Cl－5Cl2＋I2＋6H2O===10Cl－＋2IO3－＋12H＋
（2）Cu（OH）2
Ⅰ．
（1）锌比铁活泼，锌为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。
（2）根据假设1、2进行分析，得出假设3为铁参与反应，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋。
（3）从②分析得出①的试管中含有Fe2＋；
③现象说明不含Fe2＋；
④现象说明不含Fe3＋；
因此可得出的结论是正极附近溶液不含Fe2＋和Fe3＋。
（4）防护钢铁腐蚀的措施有油漆、电化学保护法等。
Ⅱ．
（1）阳极上氯离子放电，有氯气产生，由于2I－＋Cl2===I2＋2Cl－，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝；
当氯气过量时，会发生反应5Cl2＋I2＋6H2O===10Cl－＋21O3－＋12H＋，颜色褪去。
（2）电解一段时间后，Cu2＋浓度下降，H＋开始放电，溶液pH增大，Cu2＋转化为Cu（OH）2。
【考点定位】本题主要是考查了原电池和电解池原理的应用与有关判断
【名师点晴】电化学是历年高考的重要考点之一，考查的内容为：
提供电极材料和电解质溶液判断能否形成原电池，原电池电极名称判断及电极反应式的书写，提供反应方程式设计原电池、电解池（包括电镀池、精炼池），根据电解时电极质量或溶液pH的变化判断电极材料或电解质种类，电解产物的判断和计算，结合图像考查电极质量或电解质溶液质量分数的变化。
解答电解池相关题目时，应从几步入手：
①看电极（材料），判断电极本身是否参与反应。
②看溶液，判断电解液中的阳离子、阴离子种类，从而判断在阴极、阳极发生反应的微粒。
③看隔膜，判断两极反应发生后阴离子、阳离子的浓度变化，从而判断溶液中微粒穿过阴（阳）离子隔膜的方向和产物。
9．某学校研究性学习小组设计实验探究铝等金属的性质：
将一置于空气中的铝片投入浓氯化铜溶液中，铝片表面出现一层海绵状暗红色物质，接下来铝片上产生大量气泡，产生的气体，具有可燃性，溶液温度迅速上升。
若用同样的铝片投入同浓度的硫酸铜溶液中，在短时间内铝片无明显变化。
（1）铝与氯化铜溶液能迅速反应，而与同浓度的硫酸铜溶液在短时间内不反应的原因可能是_______。
A．铝与Cl—反应，铝与SO42—不反应
B．氯化铜溶液酸性比同浓度的硫酸铜溶液酸性强
C．硫酸铜水解生成硫酸使铝钝化
D．氯离子能破坏氧化铝表面薄膜，而硫酸根离子不能
E．生成氯化铝溶于水，而生成硫酸铝不溶于水
（2）放出的气体是_______，请分析开始阶段产生气体的速率不断加快的原因是_________________。
（3）某同学通过其它的实验操作，也能使铝片与硫酸铜溶液反应加快，他采取的措施可能是________。
A．用砂纸擦去铝片表面的氧化膜后投入硫酸铜溶液中
B．把铝片投入热氢氧化钠溶液中一段时间后,取出洗涤，再投入硫酸铜溶液中
C．向硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液，再投入铝片
D．向硫酸铜溶液中加入氯化钠固体，再投入铝片
（4）除去氧化铝的铝片与镁片为电极，在X电解质溶液中构成原电池，列表如下：
选项
铝电极
电解质
负极反应
正极反应
A
负极
NaOH
2Al－6e—+8OH—=2AlO2—+4H2O
6H2O+6e—=6OH—+3H2↑
B
2Al－6e—=2Al3+
6H++6e—=3H2↑
C
正极
Mg+2e—=Mg2+
2NO3—+4H+－4e—=2NO2↑+2H2O
其中正确的是____（填序号），由此推知，金属作电极不仅与本身性质相关，而且与________有关。
【答案】DH2①该反应放热，温度升高反应加快②置换出的Cu与Al及溶液构成原电池，反应加快A、B、DA电解质的性质
（1）铝与氯化铜溶液反应的实质是铝与铜离子的反
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