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学必求其心得,业必贵于专精学必求其心得,业必贵于专精PAGE1学必求其心得,业必贵于专精PAGE课时跟踪训练21第六章6.3化学反应与能量A级(基础达标)一、选择题1.(2017·太原五中段考)以下各装置在正常工作时,都伴随有能量变化,其中由化学能转变为电能的是()[解析]A项,电解水过程中电能转化为化学能;B项,干电池工作时把化学能转化为电能;C项,太阳能热水器工作时把太阳能转化为热能;D项,水力发电过程中把机械能转化为电能。本题选B。[答案]B2.下列电解质溶液用惰性电极进行电解时,一段时间后,溶液的pH增大的是()A.稀碳酸钠溶液 B.硫酸钠溶液C.稀硫酸 D.硫酸铜溶液[答案]A3.下列图示中关于铜电极的连接错误的是()[解析]电镀时镀层金属作阳极,镀件作阴极,故选项C错误。[答案]C4.(2016·合肥模拟)用固体氧化物作为电解质的氢氧燃料电池电解Na2SO4溶液,已知固体氧化物在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过,其工作原理如图所示(c、d均为惰性电极).下列有关说法正确的是()A.电路中电子流向为a→d→c→bB.电极b为负极,电极反应式为O2+4e-=2O2-C.电解后烧坏中溶液pH增大D.理论上b极消耗气体和c极生成气体质量相等[解析]在溶液中没有电子的流动,只有离子的流动,A项错误;通入O2的一极(电极b)为电池的正极,发生还原反应,B项错误;惰性电极电解Na2SO4溶液实质上是电解水,溶液的pH不变,C项错误;c极生成O2,根据得失电子守恒可知D项正确。[答案]D5.电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH-=IOeq\o\al(-,3)+5I-+3H2O,下列说法不正确的是()A.右侧发生的电极方程式:2H2O+2e-=H2↑+2OH-B.电解结束时,右侧溶液中含有IOeq\o\al(-,3)C.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2O=KIO3+3H2↑D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学方程式不变[解析]电解的电极反应:阳极2I--2e-=I2,使左侧溶液变蓝色;3I2+6OH-=IOeq\o\al(-,3)+5I-+3H2O,则一段时间后,蓝色变浅;IOeq\o\al(-,3)通过阴离子交换膜向右侧移动;阴极2H2O+2e-=H2↑+2OH-,右侧放出氢气.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜:阳极2I--2e-=I2,多余K+通过阳离子交换膜迁移至阴极;阴极2H2O+2e-=H2↑+2OH-,保证两边溶液呈电中性,结果不会生成IOeq\o\al(-,3),总化学方程式当然不同。[答案]D二、填空题6.从H+、Cu2+、Na+、SOeq\o\al(2-,4)、Cl-五种离子中两两恰当地组成电解质,按下列要求进行电解:(1)以碳棒为电极,使电解质质量减少,水量不变进行电解,则采用的电解质是________。(2)以碳棒为电极,使电解质质量不变,水量减少进行电解,则采用的电解质是________.(3)以铂为电极,使电解质和水量都减少进行电解,则电解质是________。[解析](1)电解电解质型,水不参与反应,可以是无氧酸或较不活泼金属的无氧酸盐,如HCl、CuCl2.(2)电解水型,电解质不参与反应,只起增强溶液导电性作用,可以是含氧酸,活泼金属的含氧酸盐或强碱,如H2SO4、Na2SO4.(3)电解质和水均参与反应,可以是较不活泼金属的含氧酸盐或活泼金属的无氧酸盐,如CuSO4、NaCl。[答案](1)HCl、CuCl2(2)H2SO4、Na2SO4(3)CuSO4、NaCl7.如图X是直流电源。Y槽中c、d为石墨棒,Z槽中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后,发现d附近显红色.(1)①电源上b为________极(用“正”、“负”、“阴”或“阳”填空)。②Z槽中e为________极(同上).③连接Y、Z槽线路中,电子流动的方向是d________e(用“→”或“←"填空)。(2)①写出c极上反应的电极反应式:__________________________________。②写出Y槽中总反应的化学方程式:__________________________________。③写出Z槽中e极上反应的电极反应式:__________________________________。[解析]d极附近显红色,说明d为阴极,电极反应式为2H++2e-=H2↑,c为阳极,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,Y槽电解饱和NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl+2H2Oeq\o(=,\s\up14(电解))2NaOH+Cl2↑+H2↑;直流电源中a为正极,b为负极,Z槽中f为阴极,e为阳极,活性电极作阳极,电极本身失电子发生氧化反应,电极反应式为Cu-2e-=Cu2+,电子流动方向由e→d.[答案](1)①负②阳③←(2)①2Cl--2e-=Cl2↑②2NaCl+2H2Oeq\o(=,\s\up14(电解))2NaOH+H2↑+Cl2↑③Cu-2e-=Cu2+B级(能力提升)一、选择题1.缠有金属丝的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中,如图所示,可以看到在贴近金属丝一边的溶液中出现粉红色。则该金属丝可能是()A.镁 B.铝C.锌 D.铜[解析]贴近金属丝一边溶液出现粉红色,说明金属丝附近产生OH-,即金属丝作正极,正极上发生反应2H2O+O2+4e-=4OH-,因此金属丝的活泼性比Fe差,D项正确.[答案]D2.下列与金属腐蚀有关的说法中正确的是()A.图1中,铁钉易被腐蚀B.图2中,滴加少量KSCN溶液,生成红色沉淀C.图3中,燃气灶的中心部位容易生锈,主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D.图4中,用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁块相当于原电池的正极[解析]图1为干燥环境,不易腐蚀;图2中,Fe-2e-=Fe2+,Fe2+与SCN-不能生成红色沉淀,即使是Fe3+与SCN-生成的也不是红色沉淀;D项为牺牲阳极的阴极保护法,镁为负极。[答案]C3。如图所示,A池用石墨电极电解pH=13氢氧化钠溶液(100mL),B池c电极为纯铜,d电极为粗铜(含有杂质Fe、Ag),溶液是足量CuSO4溶液,通电一段时间后停止,A池a极产生的气体在标准状况下为2。24L,则下列说法正确的是()A.d电极质量一定减少6。4gB.c电极质量一定增加6。4gC.A池pH不变D.A池溶液质量减少3.6g[解析]由现象:由原理得a:4H++4e-=2H2↑b:4OH--4e-=2H2O+O2↑c:2Cu2++4e-=2Cu由数据:n(H2)=0。1moleq\o(→,\s\up14(据守恒))H2~Cuc电极析出铜6。4g。[答案]B二、综合题4.MnO2常用于实验室和电池工业,请回答下列问题:(1)MnO2主要存在于软锰矿中。写出舍勒用软锰矿制取Cl2的离子方程式:____________________________。(2)检验溶液中Mn2+的方法:向待测溶液中加入硝酸,无明显现象;继续加入难溶于水的NaBiO3(还原产物为Bi3+),溶液呈紫红色.写出发生反应的离子方程式:______________________________________。某学生取实验室制备Cl2后的冷却澄清溶液,依次加入硝酸、少量NaBiO3,发现溶液变为紫红色后立即褪去,用离子方程式解释紫红色褪去的原因:________________.(3)甲、乙分别为工业制备单质锰和MnO2的原理图。①甲图所示电解池中阳极产生的气体是________(填化学式)。②要配制乙图所示电解池中的电解质溶液250mL,需要称取MnSO4________g。③写出乙图所示电解池中的阳极反应式:_______________________。(4)图丙表示电解池,通电后阴极和阳极上分别得到单质Mn和MnO2。①写出该电解池电解总反应的离子方程式:_____________________。②与图甲、乙所示的电解池相比,该电解池的突出优点是__________。[解析](1)教材上介绍舍勒研究软锰矿时,发现它与热的浓盐酸反应放出黄绿色气体,实验室至今仍用该反应制备氯气:MnO2+4H++2Cl-eq\o(=,\s\up14(△))Mn2++Cl2↑+2H2O。高考时遇到教材上的反应,一定要书写规范,不要漏写加热符号或气体生成箭头。(2)本问考查陌生氧化还原反应的离子方程式的书写。硝酸起酸化的作用,Mn2+被NaBiO3氧化为紫红色的MnOeq\o\al(-,4),离子方程式为2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnOeq\o\al(-,4)+5Bi3++5Na++7H2O。考生可能会忽视“难溶于水的NaBiO3”,把“NaBiO3"误写成“BiOeq\o\al(-,3)”.制备Cl2后的溶液中含有大量具有还原性的Cl-,可以将MnOeq\o\al(-,4)还原为Mn2+而使溶液褪色:2MnOeq\o\al(-,4)+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。(3)①图甲所示电解池的阴极是MnSO4溶液中的Mn2+得电子被还原为Mn,阳极是电解OH-生成O2(4OH--4e-=O2↑+2H2O),故阳极产生的气体是O2。②本问考查单位的换算.c(MnSO4)=c(Mn2+)=1mol/L(Mn的相对原子质量为55),m(MnSO4)=1mol/L×0.250L×151g/mol=37。75g。③图乙所示电解池的目的是制备MnO2,根据Mn的化合价由+2升高到+4知,阳极上Mn2+失去电子被氧化为MnO2:Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+。(4)①阳极上还原剂Mn2+失去电子被氧化为MnO2:Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+.阴极上Mn2+得到电子被还原为Mn,Mn2++2e-=Mn,二者相加即为电解总反应:2Mn2++2H2Oeq\o(=,\s\up14(电解))Mn+MnO2+4H+。②图甲所示电解池阴极产生目标产物单质锰,阳极产生氧气;图乙所示电解池阳极产生目标产物MnO2,阴极析出氢气;图丙为同槽电解装置原理图,阴、阳极同时产生目标产物单质锰和MnO2,制备等量的目标产物,丙的能耗最低。[答案](1)MnO2+4H++2Cl-eq\o(=,\s\up14(△))Mn2++Cl2↑+2H2O(2)2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnOeq\o\al(-,4)+5Bi3++5Na++7H2O2MnOeq\o\al(-,4)+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O(3)①O2②37.75③Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+(4)①2Mn2++2H2Oeq\o(=,\s\up14(电解))Mn+MnO2+4H+②制备等量的目标产物,丙的能耗最低5.(2016·湖北重点中学联考)Ⅰ.(1)研究钢铁的防腐蚀措施意义重大。利用如图装置可以模拟铁的电化学防护,其中Y为NaCl。为减缓铁的腐蚀:①若X为碳棒,开关K应置于________处(填字母),此时X极发生的电极反应式为_________________。②若X为锌,开关K置于M处,则此时铁极发生的电极反应式为_______。(2)在城市中地下常埋有纵横交借的管道和输电线路,地上还铺有地铁、城铁的铁轨,当有电流泄漏入潮湿的土壤中,并与金属管道形成回路时,就会引起后者的腐蚀.为表示其原理,某班级的学生绘制了下列装置图(假设电极材料均为铁,电解质溶液均为NaCl溶液).你认为其中能合理模拟金属管道的腐蚀原理的是__________________;c(Ⅱ)的总反应方程式是________________________;若图d中接通电源,则平放的铁丝左侧附近产生的现象是_____________;请你为防止地下金属管道腐蚀提供一种策略________________。Ⅱ.1L某溶液中含有的离子如下表:离子Cu2+Al3+NOeq\o\al(-,3)Cl-物质的量浓度(mol/L)214x用惰性电极电解该溶液。当电路中有5mol电子通过时,溶液的pH=________(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)。[解析]Ⅰ.(1)①若X为碳棒,则开关K应置于N处,铁作阴极被保护,此时X极为阳极,发生反应2Cl--2e-=Cl2↑。②若X为Zn,开关K置于M处,则利用牺牲阳极的阴极保护法,形成一个原电池装置,铁极发生反应:O2+2H2O+4e-=4OH-。(2)观察四个装置,只有b装置不符合要求,不能形成闭合回路.c(Ⅱ)中阳极④上铁失电子,阴极②上水电离出的氢离子得电子生成氢气,总反应方程式为Fe+2H2
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