高考化学备考之化学反应与能量变化压轴突破训练∶培优 易错 难题篇

高考化学备考之化学反应与能量变化压轴突破训练∶培优易错难题篇一、化学反应与能量变化练习题（含详细答案解析）1．在铜、锌、稀硫酸构成的原电池中（如图所示）(1)负极是__________（填“铜”或“锌”），_________电子（填“失去”或“得到”），发__________（填“氧化”或“还原”），电极反应方程式______________；(2)电流由__________流向__________（填“铜”或“锌），铜片上观察到的现象是________________。

【答案】锌失去氧化 Zn-2e-=Zn2+铜锌铜片表面有气泡产生【解析】【分析】锌比铜活泼，形成原电池反应时，锌为负极，发生氧化反应，铜为正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电子从负极流向正极，阳离子从负极移向正极，以此解答。

【详解】(1)Zn、Cu、H2SO4构成原电池，由于金属活动性Zn>Cu，所以Zn为原电池的负极，失去电子，被氧化，发生氧化反应，负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；(2)铜为正极，溶液中的H+在正极上得电子发生还原反应，2H++2e-=H2↑，会看到正极Cu片上不断产生气泡。

电子从负极流向正极，阳离子从负极移向正极，由于电流方向为正电荷移动方向，所以电流从正极Cu经外电路流向负极Zn。

【点睛】本题考查了原电池的构成条件、电极的判断、电极反应及电流方向等。

掌握原电池构成条件及反应原理是本题解答的关键。

2．用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO3-)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。

①作负极的物质是________。

②正极的电极反应式是_________。

【答案】铁 NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O【解析】【分析】【详解】根据图示可知在反应中Fe单质失去电子变为Fe3O4，NO3-得到电子被还原产生NH4+，所以Fe作负极，正极上NO3-得到电子被还原产生NH4+，正极的电极反应式为：NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O。

3．如图所示：(1)若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的________腐蚀(填“吸氧”或“析氢”)，正极发生的电极反应式为_______________。

(2)若开始时开关K与b连接，两极均有气体产生，则N端是电源的________极(填“正”或“负”)，电解池总反应的离子方程式为_________。

【答案】吸氧O2+4e-+2H2O==4OH-负2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑【解析】【分析】从图中可以看出，当K与a相连时，形成原电池，Fe作负极，石墨作正极，发生吸氧腐蚀；当K与b相连时，形成电解池，若Fe电极作阳极，则发生Fe-2e-==Fe2+的反应，没有气体产生，不合题意，故Fe电极应作阴极。

【详解】(1)若开始时开关K与a连接，则形成原电池，铁发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，铁作负极，则石墨作正极，发生的电极反应式为O2+4e-+2H2O==4OH-。

答案为：吸氧；O2+4e-+2H2O==4OH-；(2)若开始时开关K与b连接，两极均有气体产生，由以上分析知，Fe作阴极，与电源的负极相连，则N端是电源的负极，发生H2O得电子生成H2和OH-的电极反应，阳极Cl-失电子生成Cl2，则电解池总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑。

答案为：负；2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑。

【点睛】分析电池反应时，电极的判断是解题的切入点。

若无外接直流电源，则装置为原电池；若有外接直流电源，则装置为电解池。

在电解池中，与电源负极相连的电极为电解池的阴极，与电源正极相连的电极为电解池的阳极。

4．请运用原电池原理设计实验,验证 Cu2+、Fe3+氧化性的强弱。

请写出电极反应式。

（1）负极 __________________________（2）正极 __________________________________（3）并在方框内画出实验装置图,要求用烧杯和盐桥,并标出外电路中电子流向。

________________________________【答案】Cu−2e−=Cu2+2Fe3++2e−=2Fe2+【解析】【分析】Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，反应中Cu被氧化，为原电池的负极，则正极可为碳棒或不如Cu活泼的金属，电解质溶液为氯化铁溶液，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，以此解答该题。

【详解】Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，(1)Cu被氧化，为原电池的负极，负极反应为Cu−2e−=Cu2+；(2)正极Fe3+被还原，电极方程式为2Fe3++2e−=2Fe2+；(3)正极可为碳棒，电解质溶液为氯化铁，则原电池装置图可设计为，电子从铜极流向碳极。

【点睛】设计原电池时，根据具体的氧化还原反应，即2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，然后拆成两个半反应，化合价升高的发生氧化反应，作负极，化合价降低的发生还原反应，作正极，原电池的本质就是自发进行的氧化还原反应，由于反应在一个烧杯中效率不高，所以可以设计为氧化还原反应分别在两极发生。

5．（1）用惰性电极电解下列溶液，写出电极反应式和总反应式以及溶液复原需加入的物质①NaCl溶液阴极：_________；阳极：_________；总反应式：_______________；溶液复原需加入的物质____________。

②CuSO4溶液阴极：_________；阳极：______；总反应式：____________________________；溶液复原需加入的物质____________。

（2）写出下列原电池电极反应式和总反应式 ①氢氧燃料电池（电解质是KOH 溶液） 负极反应：______________________； 正极反应：__________________； 总反应：_____________。

②甲烷燃料电池。

碱性介质(如KOH) 负极：____________； 正极：______________； 总反应式：_________。

【答案】2H ＋＋2e －=H 2↑ 2Cl －－2e －=Cl 2↑ 2NaCl ＋2H 2O2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑ 通HCl 气体 2Cu 2＋＋4e －=2Cu 4OH －－4e －=2H 2O ＋O 2↑ 2CuSO 4＋2H 2O2Cu ＋2H 2SO 4＋O 2↑ 加CuO 或CuCO 3固体 2H 2－4e －＋4OH －=4H 2O O 2＋2H 2O ＋4e －=4OH － 2H 2＋O 2=2H 2O CH 4－8e －＋10OH －=CO 32-＋7H 2O 2O 2＋8e －＋4H 2O=8OH － CH 4＋2O 2＋2OH －=CO 32-＋3H 2O 【解析】 【详解】（1）①用惰性电极电解NaCl 溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以阴极、阳极、电池反应式分别为2H ＋＋2e －=H 2↑、2Cl －－2e －=Cl 2↑、2NaCl ＋2H 2O2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，溶液复原需加入的物质是通HCl 气体；②用惰性电极电解CuSO 4溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上铜离子放电生成铜单质，所以阴极、阳极、电池反应式分别为2Cu 2＋＋4e －=2Cu 、4OH －－4e －=2H 2O ＋O 2↑、2CuSO 4＋2H 2O 2Cu ＋2H 2SO 4＋O 2↑，溶液复原需加入的物质是加CuO 或CuCO 3固体；（2）①氢氧燃料电池（电解质是KOH 溶液）工作时，氢气失电子是还原剂，发生氧化反应；氧气得电子是氧化剂，发生还原反应。

负极上氢气失电子在碱性条件下生成水，发生的电极反应为： 2H 2－4e －＋4OH －=4H 2O ；正极是O 2得到电子生成水，发生的电极反应式为：O 2＋2H 2O ＋4e －=4OH －； 电极的总反应式为2H 2＋O 2=2H 2O ；②甲烷燃料电池。

碱性介质(如KOH)工作时，负极上甲烷失电子在碱性条件下生成碳酸盐和水，反应的电极方程式为：CH 4－8e －＋10OH －=CO 32-＋7H 2O ；正极上氧气得电子产生氢氧根离子，反应的电极方程式为：2O 2＋8e －＋4H 2O=8OH －； 电极总反应式为：CH 4＋2O 2＋2OH －=CO 32-＋3H 2O 。

6．某含镍()NiO 废料中有FeO 、23Al O 、MgO 、2SiO 等杂质，用此废料提取4NiSO 的工艺流程如图1：已知：①有关金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH 如图．②25℃时，32NH H O ⋅的电离常数5b K 1.810.HF -=⨯的电离常数4a K 7.210-=⨯，sp K ()112MgF 7.410-=⨯．(1)加23Na CO 调节溶液的pH 至5，得到废渣2的主要成分是______(填化学式)． (2)Mg 能与饱和4NH Cl 溶液反应产生3NH ，请用化学平衡移动原理解释(用必要的文字和离子方程式回答)______．(3)25℃时，11mol L -⋅的NaF 溶液中()c OH-=______ 1mol L(-⋅列出计算式即可4).NH F溶液呈______(填“酸性”、“碱性”或“中性”)． (4)已知沉淀前溶液中()231c Mg1.8510mol L +--=⨯⋅，当除镁率达到99%时，溶液中()c F -=______ 1mol L -⋅．(5)在NaOH 溶液中用NaClO 与4NiSO 反应可得()NiO OH ，化学方程式为____________；()NiO OH 与贮氢的镧镍合金可组成镍氢碱性电池(KOH 溶液)，工作原理为：()5652LaNi H 6NiO OH LaNi 6NiO 6H O +++ƒ放电充电，负极的电极反应式：______．【答案】3Al(OH)、3Fe(OH) 氯化铵水解生成盐酸和一水合氨，4232NH H O NH H O H +++⋅+ƒ，镁和氢离子反应生成氢气，氢离子浓度减小，促进平衡正向进行，生成的一水合氨分解生成氨气，2432Mg 2NH Mg 2NH H +++=+↑+↑144107.210--⨯酸性 32.010-⨯()42422NiSO NaClO 4NaOH 2Na SO NaCl 2NiO OH H O ++=+++5652LaNi H 6OH 6e LaNi 6H O --+-=+【解析】【分析】某NiO 的废料中有FeO 、23Al O 、MgO 、2SiO 等杂质，加入稀硫酸溶解后过滤得到滤渣1为2SiO ，滤液为4NiSO 、4FeSO 、243Al (SO )、4MgSO ，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，再加入碳酸钠溶液调节溶液pH ，使铁离子，铝离子全部沉淀，过滤得到滤渣2为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，滤液中加入4NH F 沉淀2Mg+，生成沉淀滤渣3为2MgF ，过滤得到的滤液，滤液中获得42NiSO 6H O ⋅晶体的方法是通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥得到晶体，失去结晶水得到硫酸镍，据此分析。