高三化学总复习 课时跟踪训练21 第六章 6.3 化学反应与能量

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