高考化学化学能与电能培优易错试卷练习(含答案)含详细答案

1、高考化学化学能与电能培优易错试卷练习 ( 含答案 ) 含详细答案一、化学能与电能1 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 =agfe3 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

2、过程，如下图所示：阴极区的电极反应式为_。 电路中转移1 mol 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 ab或 ba）。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feso分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，4 或 fecl2 溶液同时滴加kscn溶液，后者红色加深- 10h+3h2 o3+2+铁 no3 8e=nh4fe e= fe 2e5.6l 2h= h2 k+ ab 原电池中先确定原电池的正负极，列出正负

3、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。【解析】【分析】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。【详解】(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 feso42溶或 fec

4、l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；23+(3)由题可知， hcl 失去电子变为 cl ，发生氧化反应，做阳极。阴极区的电极反应式为fee = fe2+， 外侧 fe2+与氧气反应 4fe2+o2+4h+= 4fe3+2h2o，电路中转移1 mol 电子，需消耗氧气 0.25mol ，即 5.6l(标准状况 )。(4)由

5、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 ab。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；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。2 电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的ph 在 5.06.0 之间，通过

6、电解生成fe(oh)3 沉淀。 fe(oh)3 有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉 )浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。（ 1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的_。a h2so4 b baso4cna2so4d naoh（ 2）电解池阳极发生了两个电极反应，电极反应式分别是 ._ ； ._；（ 3）电极反应和的生成物反应得到fe(oh)3 沉淀的离子方程式是_ ；（ 4）该燃料电池是以熔

7、融碳酸盐为电解质， ch4 为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料做电极。负极的电极反应是 _；为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分 a 物质参加循环（见上图）。 a 物质的化学式是 _；（5）实验过程中，若在阴极产生了44.8 l（标准状况）气体，则熔融盐燃料电池消耗ch4（标准状况） _l。【答案】 cfe 2e2-222 10h223=fe4oh-4e =2h o+o 4feoo =4fe(oh) 8hch4-8e-+4co32 -=5co2 +2h2 oco211.2 l【解析】【分析】（1）从所加入物质能增大溶液离子的浓度，并能保持污水的ph

8、在 5.06.0 之间进行分析；（ 2）根据阳极电极材料和离子的放电顺序分析放电的离子，书写电极反应；（ 3）二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化为三价；（ 4）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；根据两极上发生的反应确定循环使用的物质；（ 5）在燃料电池和电解池的串联电路中，转移的电子数目是相同的。【详解】（1）为了增强溶液的导电性，可选用易溶的强电解质溶液，排除b 项，考虑到污水的ph在 5.06.0 之间，因此不能使用氢氧化钠，硫酸能将fe(oh)3 溶解，因此应向污水中加入适量的硫酸钠；（2）电解时，铁作阳极，失电子，发生反应fe-2e-=fe2+，同时溶液中的oh-失电子被氧化为

9、 o2，因此，电极反应为： .fe-2e-=fe2+， . 4oh-4e-=2h2o+o2 ；（3） fe2+具有还原性，能被氧气氧化为三价，那么得到fe(oh)3沉淀的离子方程式为： 4fe2；10h2o o2=4fe(oh)3 8h（4）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应为：ch4-8e- +4co32 -=5co2+2h2o；由电极反应可知电池工作时参加循环的物质为co2；（5）阴极的电极反应为 2h+2e-=h2，阴极产生了44.8 l（即 2mol）气体，转移的电子的物质的量为 4mol ，由 ch4 -32-22o 可知，当转移的电子的物质的量为4mol-8e +4

10、co=5co +2h时，消耗ch4 的体积为v=nvm= 1 4mol 22.4l/mol=11.2l 。83 某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：（ 1）上述实验中发生反应的化学方程式有_ ；（ 2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_；（3）实验室中现有na 2so4 、 mgso 4 、 ag 2so4 、 k 2 so4 等 4 中溶液，可与实验中cuso 4 溶液起相似作用的是_ ；（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措旌有_（答两种）；（5）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

11、系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6 个盛有过量zn 粒的反应瓶中，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=_，v6=_， v9=_；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。请分析氢气生成速率下降的主要原因 _【答案】 zn+cuso=znso+cu4， zn+h2so4=znso4 +h2 cuso4 与 zn 反应产生的 cu 与 zn 形4成铜锌原电池，加快了氢气产生的速率ag2so4 升高反应温度、适当增加硫酸的浓度（答案合理即可）30

12、 10 17.5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【解析】【详解】（1）在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：cuso4 zn=znso4 cu、 znh2so4=znso4 h2。（ 2）由于 zn 与反应生成的 cu 及硫酸铜溶液组成了 cuzn 原电池，大大加快了生成氢气的反应速率。（ 3）只要是比锌的金属性弱的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有 ag2so4符合题意。（ 4）要加快生成氢气的反应速率，还可以采取如下措施：升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。（ 5）因为要研究硫酸铜的量对

13、反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 ml，根据 f 中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 ml，可以求得v6 10 ml， v9 17.5 ml。由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢。4 甲同学向做过银镜反应的试管滴加0.1mol/l 的 fe( no3) 3 溶液 ( ph=2) ，发现银镜部分溶解，和大家一起分析原因：甲同学认为： fe3+具有氧化性，能够溶解单质ag。乙同学认为：fe no3)3溶液显酸性，该条件下3也能氧化单质ag(no。丙同学认为：fe3+和 no3 均能把 ag 氧化而

14、溶解。(1) 生成银镜反应过程中银氨溶液发生_ （氧化、还原）反应。(2) 为得出正确结论，只需设计两个实验验证即可。实验 i：向溶解了银镜的fe( no3) 3 的溶液中加入 _（填序号， kscn溶液、k3fe cn6溶液、稀hc1_，证明甲的结论正确。( )），现象为实验：向附有银镜的试管中加入_溶液，观察银镜是否溶解。两个实验结果证明了丙同学的结论。(3) 丙同学又把 5mlfeso2 滴 kscn溶液无变化；第二份加入4 溶液分成两份：第一份滴加1ml0.1mol/lagno 3 溶液，出现白色沉淀，随后有黑色固体产生（经验证黑色固体为ag 颗粒），再取上层溶液滴加kscn溶液变红。

15、根据上述的实验情况，用离子方程式表示fe3+、fe2+、 ag+ 、ag 之间的反应关系 _。(4) 丁同学改用如图实验装置做进一步探究：k 刚闭合时，指针向左偏转，此时石墨作_，（填 “正极 ”或 “负极。此过程氧化性： fe3+_ag+（填 或或 ）。由上述实验，得出的结论是：_。【答案】还原 产生蓝色沉淀ph=2 0.3mol/l kno3 或 nano3 溶液 ag + fe3+ ? ag+ +fe2+或 (ag+ + fe2+ ? ag + fe3+) 正极 其它条件不变时，物质的氧化性与浓度有关系，浓度的改变可导致平衡的移动【解析】【分析】(1)根据元素化合价的变化判断；(2)实验

16、 ：甲同学认为：fe3+具有氧化性，能够溶解单质ag，则要证明甲的结论正确，可验证 fe3+的还原产物fe2+的存在；实验 ：进行对照实验；(3)根据实验现象判断溶液中发生的反应；(4)根据指针偏转方向判断正负极，判断电极反应，并结合氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物分析解答。【详解】(1)往 agno3 溶液中逐滴加入氨水，银离子和氨水反应生成白色的氢氧化银沉淀和铵根离子， ag+nh3?h2o agoh +nh4+ ；继续滴入氨水白色沉淀溶解，氢氧化银和氨水反应生成银氨溶液和水，agoh+2nh3?h2 o ag(nh3)2 oh+2h2o，若用乙醛进行银镜反应，再加入乙醛溶液后，水

17、浴加热，生成乙酸铵，氨气、银和水，化学反应方程式为：ch cho+2ag(nh ) ohch coonh +2ag +3nh+h o，银氨溶液中的银为+1 价，被醛33 2342基还原生成0 价的银单质，故答案为：还原；(2)实验 ：甲同学认为： fe3+具有氧化性，能够溶解单质ag，则要证明甲的结论正确，可验证 fe3+的还原产物fe2+的存在即可，验证fe2+的实验是取少量除尽ag+后的溶液于试管中，加入 k3fe(cn)6溶液会和fe2+反应生成蓝色沉淀，故答案为：；产生蓝色沉淀；实验 ：丙同学认为：fe3+和 no3 均能把 ag 氧化而溶解，且两个实验结果证明了丙同学的结论，而实验

18、i 验证了 fe3+具有氧化性，能够溶解单质ag，则实验 ii 需要验证no3也能把 ag 氧化而溶解，需进行对照实验，0.1mol/l 的 fe(no3)3 溶液 (ph=2)， no3为0.3 mol/l ，所以需向附有银镜的试管中加入ph=2 的 0.3 mol/l kno3或 nano3 溶液，故答案为： ph=2的 0.3 mol/l kno33或 nano ；3+遇 kscn溶液变红，第一份滴加2 滴 kscn溶液无变化，说明feso3+，(3)fe4 溶液中无 fe第二份加入 1ml 0.1mol/l agno 3溶液，出现白色沉淀，随后有黑色固体ag 产生，再取上层溶液滴加 k

19、scn溶液变红，说明有fe3+产生，说明 fe2+被 ag+氧化生成 fe3+，ag+被还原为ag，又 fe3+具有氧化性，能够溶解单质ag，则该反应为可逆反应，反应的离子方程式为：fe3+ag? fe2+ag+ 或 ag+fe2+? ag+fe3+；(4) k 刚闭合时，指针向左偏转，则银为负极，石墨为正极，该电池的反应本质为fe3+ag? fe2+ag+ ，该反应中铁离子为氧化剂，银离子为氧化产物，则氧化性：fe3+ ag+，故答案为：正极；当指针归零后，向右烧杯中滴加几滴饱和agno3 溶液，指针向右偏转，则此时石墨为负极，银为正极，右侧烧杯中银离子浓度增大，反应fe3+ag? fe2+

20、ag+的平衡左移，发生反应 ag+fe2+? ag+fe3+，此时 ag+为氧化剂， fe3+为氧化产物，则氧化性： fe3+ ag+；由上述实验，得出的结论是：在其它条件不变时，物质的氧化性与浓度有关，浓度的改变可导致平衡移动。5mnso4 在工业中有重要应用，用软锰矿浆(主要成分为mno2 和水，含有fe2 o3feoal2o3pbo)mnso4（资料）部分阳离子形成氢氧化物沉淀的ph离子fe2+fe3+al3+mn 2+pb2+开始沉淀时的 ph7.62.73.88.38.0完全沉淀时的 ph9.73.74.79.88.8(1)向软锰矿浆中通入so2 生成mnso4，该反应的化学方程是_

21、。(2)加入mno 2 的主要目的是_；(3)在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节ph， ph 应调至 _范围，生成的沉淀主要含有_ 和少量caso4。(4) 阳离子吸附剂可用于主要除去的离子是_。(5) 用惰性电极电解 mnso4溶液，可以制得高活性mno 2。 电解 mnso4、 znso4和 h2so4 的混合溶液可制备 mno2 和 zn，写出阳极的电极反应方程式 _ 。【答案】 so2 +mno 2=mnso4将 fe2+氧化为 fe3+4.7 ph、”“ 或”“ =）”（ 4）在本实验温度下，使铁钝化的硝酸最低浓度为_%；利用本实验数据判断，若以45%的硝酸进行实验（不再注水），则

22、电流表的指针应指向_电极（填 “铁 ”或 “铜”）（ 5）该实验装置上的不足是 _，改进方法是 _。【答案】盐桥正14。 4mol/lno 3 e 2h =no2 h2o=48铜缺少尾气处理装置应在两侧支管口处均连接导管，将产生气体导入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中【解析】【详解】（ 1）在该装置中仪器 a 因其作用而称为盐桥；铁在浓硝酸中发生钝化，所以铜是正极，所以铁是正极；100010001.465%（2）根据 c6314.4mol / l ；正极是硝酸根离子发生还原反m应，电极反应式为 : no 3e2hno 2 h 2 o ；（3）温度相同条件下加入水探究一定温度下(实验时实际的环境温度)使

23、铁钝化的硝酸的最低浓度，改变加入水的量体坛就钝化浓度，所以温度不变，故t1t2 ；2.32.52.4（4）重复三次实验平均加水量3ml=2.4ml ，使铁钝化的硝酸最低浓度5.0 1.465%100%48%，利用本实验数据判断，若以45% 的硝酸进行实验（不5.0 1.42.4再注水），铁不发生钝化，铁做负极，则电流表的指针应指向电极铜电极；（ 5）反应过程中所生产的了氮的氧化物是有毒气体会污染空气，该实验装置的不足之处是没有尾气处理装置，应在两侧支管口处均连接导管，将产生的气体导入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中吸收尾气，避免排放到空气中污染环境。7 请从图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水（含酚酞

24、）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=h22cl 2e =cl2 2e（2）溶液变红，有气体产生（ 3） h f g d e c（4） cl 2 2i=2cl i 2【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

25、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cl 2，以电解池为中心，则有：hf、ga、bd、ec，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cl 2 2i =2cl i 2。考点：本题考查化学反应中的能量变化。8纳米级 fe粉

26、是新型材料，具有超强磁性、高效催化性。某化学小组探究用氢气和碳酸亚铁制取纳米级铁粉。其实验设计如图（加热、支持装置省略）（ 1） a 的名称是 _；浓硫酸的作用是 _ 。（ 2）打开分液漏斗活塞，一段时间后再对c 装置加热，这样操作的目的是_；反应一段时间后d 中变蓝， e 中溶液变浑浊，c 中发生反应的化学方程式为 _。（3）反应中若观察到b 装置中气泡产生过快，则应进行的操作是_。（ 4）反应一段时间后， b 中产生气泡太慢，再滴加硫酸反应速率略有加快但不明显；若向硫酸中加少量硫酸铜再滴入与zn 反应，反应速率明显加快，原因是_ 。（ 5）检验碳酸亚铁中含有铁元素的实验方法是_。【答案】（

27、 1）蒸馏烧瓶（ 1 分）吸收氢气中的水蒸气（或干燥氢气）（2分）（2）排除体系内的空气，防止干挠实验，防止爆炸（2 分） feco3222+hfe+co +h o（ 2分）（3）调节 a 中分液漏斗活塞，减慢硫酸滴加速度（2 分，不全对扣1 分）（4）锌与硫酸铜反应生成铜，铜与锌形成原电池（锌为负极），加快了反应速率（2 分）（5）取少量 feco3加适量盐酸完全溶解，再加入少量33k fe(cn) 溶液，产生蓝色沉淀，则碳酸亚铁中含有铁元素。（溶解后加入氧化剂，检验fe3+也可） （ 2 分）【解析】【分析】【详解】本题的实验目的是用氢气和碳酸亚铁制取纳米级铁粉，根据装置分析可知，a 为

28、h2 的制取装置， b 为干燥装置， c为 h23d 中无色硫酸铜可用于检验水还原 feco 制取纳米级铁粉。的存在， e 中澄清石灰水则用于检验co2。（ 1）仪器 a 是圆底烧瓶； b 为干燥装置，所以浓硫酸的作用是吸收氢气中的水蒸气。（ 2）因 h2 是爆炸气体，所以在操作时必须先排除装置中的空气，必须打开分液漏斗活塞，一段时间后再对 c 装置加热，防止装置中的空气干挠实验，造成爆炸的危险。反应一段时间后 d 中变蓝，说明有水生成， e 中溶液变浑浊，说明有 co2 生成。则 c 中发生反应的化学方程式为feco3+h2fe+co2+h2o。（3）反应中若观察到b 装置中气泡产生过快，则

29、说明a 处产生 h2 的速率过快，可调节a中分液漏斗活塞，减慢硫酸滴加速度。（ 4）加少量硫酸铜再滴入与 zn 反应，锌与硫酸铜反应生成铜，铜与锌形成原电池（锌为负极），加快了反应速率。（5）检验碳酸亚铁中含有铁元素的实验方法是取少量feco3 加适量盐酸完全溶解，再加入少量 k3fe(cn)3 溶液，产生蓝色沉淀，则碳酸亚铁中含有铁元素。9工业上用某矿渣(含有 cu2 o、 al2o3，fe2 o3、 sio2 )制取铜的操作流程如下：已知： cu2 h2o 2h= cu cu2o（1）实验操作 的名称为；在空气中灼烧固体混合物d 时，用到多种硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有

30、(填仪器名称 )。（2）滤液 a 中铁元素的存在形式为(填离子符号 )，生成该离子的离子方程式为，检验滤液 a 中存在该离子的试剂为填(试剂名称 )。（3）金属 e 与固体 f 发生的某一反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程式为。（4）常温下，等ph 的 naalo2和 naoh 两份溶液中，由水电离出的c(oh)前者为后者的108 倍，则两种溶液的 ph。（5）利用电解法进行粗铜精炼时，下列叙述正确的是(填代号 )。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c精铜作阴极，电解后电解液中cu2浓度减小d粗铜精炼时通过的电量与阴极析出铜的量无确定关系（6）从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水中选用

31、合适的试剂，测定粗铜样品中金属铜的质量分数，涉及的主要步骤为：称取一定质量的样品过滤、洗涤、干燥称量剩余固体铜的质量。(填缺少的操作步骤，说出主要操作方法，不必描述操作过程的细节)【答案】（1）过滤；坩埚；（ 2） fe2 ；cu 2fe3=cu2 2fe2；硫氰化钾溶液和新制氯水或铁氰化钾溶液；（ 3） 2al fe2o32fe al2o3；（ 4） 11；（ 5） b c；（ 6）将浓硫酸用蒸馏水稀释，使样品与足量稀硫酸充分反应。【解析】试题分析：（ 1）操作 i 得到液体和固体，因此操作步骤为过滤；灼烧固体需要在坩埚中进行，因此缺少的是坩埚；（ 2） cu2o 在酸性条件生成 cu，fe2o3 6h=2fe3 3h2o， cu 2fe3=cu2 2fe2 ，因此铁元素以 fe2 形式存在；检验 fe2 ：先加 kscn溶液，观察溶液颜色，然后再加氯水，如果溶液变为红色，说明含有fe2，也可以用 k3fe(cn)6，如果产生蓝色沉淀，说明有fe2 ；（3）焊接钢轨，采用铝热反应，即2al fe2o32feal2o3；（4）设 ph=x，naoh 溶液中水电离出x，则 naalo2 中水电离的 c(ohc(oh)=c(h )=10 )=10(8 x)， naalo2 的 ph=10 14/10 (8 x)=10(x 2