【化学】化学 化学能与电能的专项 培优练习题附答案解析

【化学】化学化学能与电能的专项培优练习题附答案解析
一、化学能与电能
1．如图所示，E为浸有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。

A、B均为Pt片，压在滤纸两端，R、S为电源的电极。

M、N为惰性电极。

G为检流计，K为开关。

试管C、D和电解池中都充满KOH溶液。

若在滤纸E上滴一滴紫色的KMnO4溶液，断开K，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。

（1）R为电源的__，S为电源的__。

（2）A极附近的溶液变为红色，B极的电极反应式为__。

（3）滤纸上的紫色点移向__(填“A极”或“B极”)。

（4）当试管C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，主要是因为_，写出有关的电极反应式：__。

【答案】负极正极 2H2O－4e-=4H＋＋O2↑ B极氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应，消耗了氢气和氧气 2H2＋4OH-－4e-=4H2O(负极)，O2＋2H2O＋4e-=4OH-(正极)
【解析】
【分析】
（1）根据电极产物判断电解池的阴阳极及电源的正负极；（2）根据电解池原理及实验现象书写电极反应式；（3）根据电解池原理分析电解质溶液中离子移动方向；（4）根据燃料电池原理分析解答。

【详解】
（1）断开K，通直流电，电极C、D及氢氧化钾溶液构成电解池，根据离子的放电顺序，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，分别生成氢气和氧气，氢气和氧气的体积比为2:1，通过图象知，C极上气体体积是D极上气体体积的2倍，所以C极上得氢气，D极上得到氧气，故R是负极，S是正极，故答案为：负极；正极；
（2）A极是阴极，电解高锰酸钾时，在该极上放电的是氢离子，所以该极上碱性增强，酚酞显红色，B极是阳极，该极附近发生的电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，故答案为：2H2O-4e-=4H++O2↑；
（3）浸有高锰酸钾的滤纸和电极A、B与电源也构成了电解池，因为R是负极，S是正极，所以B极是阳极，A极是阴极，电解质溶液中的阴离子高锰酸根离子向阳极移动，紫色点移向B极，故答案为：B极；
（4）当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，构成氢氧燃料电池，氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应，消耗了氢气和氧气；在燃料电池中，燃料氢气为负极，在碱性环境下的电极反应式为：2H2+4OH--4e-=4H2O，C中的电极作负极，D中的电极作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：氢气和氧气在碱性环境下发生
原电池反应，消耗了氢气和氧气；2H2＋4OH-－4e-=4H2O(负极)，O2＋2H2O＋4e-=4OH-(正极)。

【点睛】
明确原电池和电解池的工作原理、各个电极上发生的反应是解答本题的关键，难点是电极反应式的书写，注意电解质溶液的性质，以及电解质溶液中阴阳离子移动方向，为易错点。

2．亚硝酰氯NOCl可用于合成清洁剂等。

它可用Cl2与NO在常温常压下合成：它的熔点为-64.5℃，沸点为-5.5℃，常温下是黄色的有毒气体，遇水易水解。

请按要求回答下列相关问题：
(1)过量铁屑和稀硝酸充分反应制备NO的离子方程式为：______________________。

(2)制备NOCl的装置如下图所示，连接顺序为:a→_________________________(按气流自左向右方向，用小写字母表示)。

①装置A和B作用是①干燥NO和Cl2，
②___________________________________________。

②装置D的作用是______________________________________。

③装置E中NOCl发生反应的化学方程式为________________。

(3)工业生产过程中NO尾气处理方法有多种，其中间接电化学法，其原理如图所示：
该过程中阴极的电极反应式为：__________________________________________。

【答案】3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2O e→f→c→b→d或f→e→c→b→d观察气泡调节气体流速防止E中水蒸气进入F，引起NOCl的水解 NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O 2HSO3—+2e—+2H+= S2O42—+ 2H2O
【解析】
【分析】
（1）过量铁屑和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水；
（2）将氯气和NO干燥后在装置F中发生反应，在冰盐中冷凝收集NOCl，氯气、NO以及NOCl均不能排放到空气中，用氢氧化钠溶液吸收，注意NOCl遇水易水解。

（3）由间接电化学法示意图可知，阴极上HSO3—放电生成S2O42—，S2O42—在吸收塔中将
NO还原为N2。

【详解】
（1）过量铁屑和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水，反应的离子方程式为
3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2O，故答案为3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2O；
（2）将氯气和NO干燥后在装置F中发生反应，在冰盐中冷凝收集NOCl，氯气、NO以及NOCl均不能排放到空气中，用氢氧化钠溶液吸收，NOCl遇水易水解，故在收集装置和尾气处理装置之间需加一个干燥装置，故答案为e→f（或f→e）→c→b→d；
①装置A和B作用是除干燥NO、Cl2外，另一个作用是通过观察气泡调节气体的流速控制反应的发生，故答案为观察气泡调节气体流速；
②NOCl遇水易水解，装置D中氯化钙做干燥剂，吸收水蒸气，防止E中水蒸气进入反应器F中，引起NOCl的水解，故答案为防止E中水蒸气进入F，引起NOCl的水解；
③装置E的目的吸收尾气，防止污染环境，NOCl与氢氧化钠溶液反应生成NaCl、NaNO2和H2O，反应的化学方程式为NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O，故答案为
NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O；
（3）由间接电化学法示意图可知，阴极上HSO3—放电生成S2O42—，S2O42—在吸收塔中将NO还原为N2，阴极的电极反应式为2HSO3—+2e—+2H+= S2O42—+ 2H2O，故答案为2HSO3—
+2e—+2H+= S2O42—+ 2H2O。

【点睛】
本题考查化学实验方案的设计与评价，侧重考查分析问题和解决问题的能力，注意化学方程式的书写和排列实验先后顺序的方法，掌握电极反应式的书写方法是解答关键，
3．氯化亚砜又称亚硫酰氯，其分子式为 SOCl2，常温常压下为淡黄色液体，遇水易水解。

国内的氯化亚砜主要应用于医药、农药、染料等行业。

实验室用干燥纯净的 Cl2、SO2和SCl2制备 SOCl2的部分装置如图所示：
已知：①SOCl2沸点为 78.8℃，SCl2 的沸点为 50℃，且两种液体可互溶。

②SOCl2遇水剧烈反应，液面上产生白雾，并有气体产生。

请回答：
（1）实验室制取 SOCl2的反应方程式为____________
（2）写出丙中发生的离子反应_____________
（3）仪器 e 的名称是___________，实验仪器的连接顺序为a→_________（仪器可以重复使用）。

（4）仪器 f 的作用是 ____________
（5）实验结束后，将三颈烧瓶中混合物分离的实验操作名称是______。

（6）工业上常用 ZnCl2·2H2O 与 SOCl2共热制取 ZnCl2。

写出用惰性电极电解ZnCl2和盐酸的混合溶液的总反应离子反应式为_______。

甲同学认为 SOCl2还可用作FeCl3·6H2O 制取无水FeCl3的脱水剂，但乙同学对此提出质疑，可能的原因是____
【答案】SO2+Cl2+SCl22SOCl22MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O球形冷凝管
c→d→c→d→b吸收SO2、Cl2，防止外界水蒸气进入装置分馏（或蒸馏）2H++2Cl—H2↑+Cl2↑SOCl2可能会与Fe3+发生氧化还原反应
【解析】
【分析】
由实验装置图可知，丙装置中浓盐酸与高锰酸钾反应制备氯气，因氯气中混有氯化氢和水蒸气，所以先将气体通过盛有饱和食盐水的乙装置除去氯化氢，再通过盛有浓硫酸的乙装置除去水蒸气，干燥的氯气、二氧化硫和SCl2在三颈烧瓶中，在活性炭作催化剂作用下，反应制得SOCl2，二氯化硫（SCl2）的沸点低，甲装置中球形冷凝管的作用是起冷凝回流SCl2的作用，干燥管中碱石灰的作用是防止有毒的氯气与二氧化硫逸出污染环境，同时防止空气中的水蒸气进入烧瓶中使氯化亚砜水解。

【详解】
（1）实验室用干燥的氯气、二氧化硫和SCl2在三颈烧瓶中，在活性炭作催化剂作用下，反应制得SOCl2，反应的化学方程式为SO2+Cl2+SCl22SOCl2，故答案为
SO2+Cl2+SCl22SOCl2；
（2）装置丙中浓盐酸与高锰酸钾反应生产氯化锰、氯化钾、氯气和水，反应的离子方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O，故答案为2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O；（3）仪器 e 的名称是球形冷凝管；因氯气中混有氯化氢和水蒸气，实验时应先除去氯化氢和水蒸气，制得干燥的氯气，实验仪器的连接顺序为丙（制氯气）—乙（除氯化氢）—乙（除水蒸气）—甲（制SOCl2），则仪器的接口连接顺序为a→c→d→c→d→b，故答案为球形冷凝管；c→d→c→d→b；
（4）仪器 f中盛有碱石灰，碱石灰的作用是吸收逸出的有毒的Cl2和SO2污染环境，防止空气中的水蒸气进入反应装置而使SOCl2水解，故答案为吸收SO2、Cl2，防止外界水蒸气进入装置；
（5）已知氯化亚砜沸点为77℃，SCl2的沸点为50℃，实验结束后，采用分馏（或蒸馏）的方法即可将之分离，故答案为分馏（或蒸馏）；
（6）用惰性电极电解ZnCl2和盐酸的混合溶液时，阳极上氯离子放电能力强于氢氧根离子，阴极上氢离子放电能力强于锌离子，电解的总方程式为2H++2Cl—H2↑+Cl2↑；FeCl3具有氧化性，SOCl2具有还原性，SOCl2用作FeCl3·6H2O制取无水FeCl3的脱水剂时，SOCl2可能会与FeCl3发生氧化还原反应使FeCl3变质，故答案为2H++2Cl—H2↑+Cl2↑；SOCl2可能会与Fe3+发生氧化还原反应。

【点睛】
本题考查了性质实验方案的设计与评价，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力，注意掌握化学实验基本操作方法，明确常见物质的性质及化学实验方案设计原则是解答关键。

4．某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+，发现和探究过程如下。

向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。

(1)检验产物
①取少量黑色固体，洗涤后，_______（填操作和现象），证明黑色固体中含有Ag。

②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有_______________。

(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3+，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+，乙依据的原理是___________________（用离子方程式表示）。

针对两种观点继续实验：
①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。

同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
序号取样时间/min现象
ⅰ3产生大量白色沉淀；溶液呈红色
ⅱ30产生白色沉淀；较3 min时量少；溶液红色较3 min时加深
ⅲ120产生白色沉淀；较30 min时量少；溶液红色较30 min时变浅
(资料：Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3+产生的原因作出如下假设：
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+；
假设b：空气中存在O2，由于________（用离子方程式表示），可产生Fe3+；
假设c：酸性溶液中NO3-具有氧化性，可产生Fe3+；
假设d：根据_______现象，判断溶液中存在Ag+，可产生Fe3+。

③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。

实验Ⅱ可证实假设d成立。

实验Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液，3 min时溶液呈浅红色，30 min后溶液几乎无色。

实验Ⅱ：装置如图。

其中甲溶液是________，操作及现象是________________。

【答案】加入足量稀盐酸（或稀硫酸），固体未完全溶解（或者加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀）Fe2+Fe+2Fe3+=3Fe2+4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O白色沉淀0.05 mol·L-1 NaNO3溶液FeCl2、FeCl3混合溶液按图连接好装置，电流表指针发生偏转，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，后者红色更深
【解析】
【详解】
(1)①黑色固体中含有过量铁，如果同时含有银，则可以加入HCl或H2SO4溶解Fe，而银不能溶解，故答案为：加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化，固体未完全溶解；
②K3[Fe(CN)3]是检验Fe2+的试剂，所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2+，故答案为：Fe2+；
(2)过量铁粉与Fe3+反应生成Fe2+，即Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案为：Fe+2Fe3+=3Fe2+；
②O2氧化Fe2+反应为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，白色沉淀是AgSCN，所以实验可以说明含有Ag+，Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+，故答案为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；白色沉淀；
③实验Ⅰ：证明假设abc错误，就是排除Ag+对实验的影响，相当于没有Ag+存在的空白实验，考虑其他条件不要变化，可以选用0.05mol•L-1NaNO3，故答案为：0.05 mol·L-1 NaNO3溶液；
实验Ⅱ：原电池实验需要证明的是假设d的反应Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能够实现，所以甲池应当注入FeCl2、FeCl3混合溶液，按图连接好装置，如电流表指针发生偏转，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，后者红色更深，可说明d正确，故答案为：FeCl2、FeCl3混合溶液；按图连接好装置，电流表指针发生偏转，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，后者红色更深。

5．钨是我国丰产元素，是熔点最高的金属，广泛用于拉制灯泡的灯丝，有“光明使者”的美誉。

钨在自然界主要以钨 (+6价) 酸盐的形式存在。

有开采价值的钨矿石是白钨矿和黑钨矿。

白钨矿的主要成分是钨酸钙（CaWO4）；黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐，化学式常写成(FeWO4和MnWO4)，钨酸（H2WO4）酸性很弱，难溶于水。

已知：①CaWO4与碳酸钠共热发生复分解反应。

②钨在高温下可与焦炭(C)反应生成硬质合金碳化钨(WC)。

（1）74W在周期表的位置是第_______周期。

（2）写出黑钨矿中FeWO4与氢氧化钠，空气熔融时的化学反应方程式
________________________________；白钨矿粉与碳酸钠共热的化学反应方程式
_______________。

（3）工业上，可用一氧化碳、氢气或铝还原WO3冶炼W。

理论上，等物质的量的CO、
H2、Al作还原剂，可得到W的质量之比为______。

用焦炭也能还原WO3，但用氢气更具有优点，其理由是_____________________________________。

（4）已知氢氧化钙和钨酸钙(CaWO4)都是微溶电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小。

下图为不同温度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线，则T1时
K sp(CaWO4)＝_________(mol/L)2。

将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙，发生反应的离子方程式为_____________________________，T2时该反应的平衡常数为__________。

（5）工业上，可用电解法从碳化钨废料中回收钨。

碳化钨作阳极，不锈钢作阴极，盐酸为电解质溶液，阳极析出滤渣D并放出CO2。

写出阳极的电极反应式_______________。

【答案】六 4 FeWO4+8NaOH+O22Fe2O3+4Na2WO4+4H2O
CaWO4+Na2CO3CaCO3+Na2WO4 2∶2∶3 焦炭为固体，得到的金属钨会混有固体杂质，并且用焦炭还可能产生CO等有污染的尾气 1×10-10 WO42-+ Ca(OH)2=CaWO4+ 2OH-
1×103 mol/L WC－10e-+6H2O= H2WO4+CO2+ 10H+
【解析】(1)W为74号元素，第五周期最后一种元素为56号，第六周期最后一种元素为84号，因此74号在元素周期表的第六周期，故答案为：六；
(2)FeWO4中的铁为+2价，与氢氧化钠在空气熔融时被空气中的氧气氧化，反应的化学反应方程式为4 FeWO4+8NaOH+O22Fe2O3+4Na2WO4+4H2O；白钨矿粉与碳酸钠共热的化学反应方程式为CaWO4+Na2CO3CaCO3+Na2WO4，故答案为：4
FeWO4+8NaOH+O22Fe2O3+4Na2WO4+4H2O；CaWO4+Na2CO3CaCO3+Na2WO4；
(3)工业上，可用一氧化碳、氢气或铝还原WO3冶炼W。

理论上，1mol的CO、H2、Al作还原剂时，转移的电子分别为2mol，2mol，3mol，根据得失电子守恒，得到W的质量之比为2∶2∶3。

用焦炭也能还原WO3，但用氢气更具有优点，因为焦炭为固体，得到的金属钨会混有固体杂质，并且用焦炭还可能产生CO等有污染的尾气，故答案为：2∶2∶3；焦炭为固体，得到的金属钨会混有固体杂质，并且用焦炭还可能产生CO等有污染的尾气；
(4)根据图像，T1时K SP(CaWO4)=c(Ca2+)•c(WO42-)=1×10-5×1×10-5=1×10-10，将钨酸钠溶液加入石灰乳，发生复分解反应，氢氧化钙和钨酸根离子反应生成钨酸钙沉淀，反应的离子方程
式为：WO42-+Ca(OH)2=CaWO4+2OH-，T2时，C(OH-)=10-2mol/L，c(WO42-)=10-7mol/L，平衡常数K等于生成物平衡浓度系数次方之积和反应物平衡浓度系数次方之积，即
K=
() 2
2
4
c OH c WO
-
-
（）
=
()22
7
10
10
-
-
=1×103，故答案为：1×10-10；WO42-+Ca(OH)2=CaWO
4
+2OH-；1×103；
(5)电解时，阴极是氢离子放电生成氢气，电极反应式是2H++2e-=H2↑，阳极是碳化钨失去电子，发生氧化反应：WC+6H2O-10e-=H2WO4+CO2↑+10H+，故答案为：WC+6H2O-10e-
=H2WO4+CO2↑+10H+。

6．钢铁分析中常用高氯酸(HClO4)溶解矿样，某研究性学习小组欲制取少量高氯酸。

该学习小组查阅到：
a．HClO4浓度高于60%时遇含碳化合物易爆炸，浓度低于60%时比较稳定;
b．NaClO4与浓硫酸反应可制得高氯酸，若采用真空蒸馏可得纯高氯酸;
c．NaClO3在673K(400℃) 分解产生NaClO4、NaCl和一种气体。

该小组同学设计实验分三步制备高氯酸：
（一）制氯气并使制得的氯气与氢氧化纳溶液反应制氯酸纳;
（二）氯酸钠分解制高氯酸钠;
（三）高氯酸纳与浓硫酸反应制高氯酸[2NaClO4+H2SO4(浓)Na2SO4+2HClO4]。

（1）制取氯酸钠的装置连接顺序为A,___________
（2）B 装置中发生反应的离子方程式为__________________________。

（3）为了制备高氯酸钠并推出氯酸钠分解制高氯酸钠的化学方程式，该小组设计了两组装置(甲，乙)如下：
该小组经过分析决定选用甲装置制备高氯酸钠，取NaClO3样品2.13 g,加热充分反应后集气瓶中收集到224 mL (标准状况下)气体，则该反应的化学方程式为
_________________________；不选用乙装置的原因可能为______________________。

（4）用丙裝置制备高氯酸，向烧瓶中加入高氯酸钠，然后加入浓硫酸后，加热可制取高氯酸。

实验开始前，胶塞及导管接口需要包锡箔纸，其原因是___________，仪器E的名称为
___________。

该组同学发现操作中少加入一种物质，该物质的名称为___________。

发现后的正确操作为_________________。

（5）工业上大量制备NaClO4常用高电流密度电解NaClO3的方法，试写出以惰性电极电解时的阳极反应式：_______________________________________________。

【答案】C,B,D 3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O 2 NaClO3NaClO4+NaCl+O2↑乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反应且反应后气体无法收集橡胶中含有“碳”，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸锥形瓶碎瓷片(或沸石) 停止实验，冷却后加入碎瓷片(或沸石)再继续进行实验 ClO3--2e+H2O=ClO4-+2H+
【解析】
（1）. 装置A制取的氯气通过装置C除去氯化氢杂质，在装置B中，氯气与氢氧化钠溶液反应制得氯酸钠，用D吸收多余的氯气，防止污染环境，所以制取氯酸钠的装置连接顺序为A，C，B，D，故答案为C，B，D；
（2）.在B 装置中，氯气和氢氧化钠溶液在加热的条件下发生反应，生成氯化钠、氯酸钠
和水，反应的离子方程式为：3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O，故答案为3Cl2+6OH-5Cl-
+ClO3-+3H2O；
（3）. 用甲装置制备高氯酸钠，2.13gNaClO3样品的物质的量为0.02mol，224mL(标准状况下)气体的物质的量为0.01mol，则该反应的化学方程式为2NaClO3NaClO4+NaCl+O2↑；因乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反应且反应后气体无法收集，所以不选用乙装置，故答案为2NaClO3NaClO4+NaCl+O2↑；乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反应且反应
后气体无法收集；
（4）. 实验开始前，胶塞及导管接口需要包锡箔纸，其原因是橡胶中含有“碳”，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸；仪器E的名称为锥形瓶；该组同学发现操作中少加入一种物质，该物质的名称为碎瓷片（或沸石），发现后的正确操作为停止实验，冷却后加入碎瓷片（或沸石）再继续进行实验，故答案为橡胶中含有“碳”，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸；锥形瓶；碎瓷片(或沸石)；停止实验，冷却后加入碎瓷片(或沸石)再继续进行实验；
（5）.工业上大量制备NaClO4常用高电流密度电解NaClO3的方法，以惰性电极电解时，阳极发生氧化反应，则阳极反应式为：ClO3--2e-+H2O=ClO4-+2H+，故答案为ClO3--2e-+H2O=ClO4-+2H+。

7．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】 Mg Al 2H++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。

(1)负极材料：A池Mg，B池Al。

(2)电极反应式：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。

8．新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。

某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。

回答下列问题：
①甲烷燃料电池负极的电极反应为________________________。

②闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是____________（填化学式），电解氯化钠溶液的总反应方程式为_________________________；
③若每个电池甲烷通入量为 1 L(标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为__________(法拉第常数F＝9.65×104 C · mol－1，列式计算），最多能产生的氯气体积为__________L(标准状况）。

【答案】(1） CH4＋10OH－－8e－＝CO2↑＋7H2O
(2）H22NaCl＋2H2O 电解
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3）3.45×104C 4
【解析】
试题分析：（1）甲烷在负极通入，电解质溶液显碱性，则甲烷燃料电池负极的电极反应为CH 4＋10OH －－8e －
＝CO 2↑＋7H 2O ； （2）b 电极是阴极，氢离子放电，产生H 2；惰性电极电解食盐水的方程式为2NaCl ＋
2H 2O 电解
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。

(3）1分子甲烷失去8个电子，则理论上通过电
解池的电量为
122.4/L L mol
×8×9.65×104C·mol －1＝3.45×104C ；根据电子得失守恒可知产生氯气的体积是1822.4/22.4/42
L L mol L mol mol ⨯⨯=。

【考点定位】本题主要是考查电化学原理的应用与有关计算
【名师点晴】应对电化学定量计算的三种方法：（1）计算类型：原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH 的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。

（2）方法技巧：①根据电子守恒计算：用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

②根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

③根据关系式计算：根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。

例如：
， (式中M 为金属，n 为其
离子的化合价数值）该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。

在电化学计算中，还常利用Q ＝I ·t 和Q ＝n(e －）×N A ×1.60×10－19C 来计算电路中通过的电量。

9．）某课外活动小组同学用右图装置进行实验，试回答下列问题。

（1）若开始时开关K 与a 连接，则A 极的电极反应式为：________________________。

（2）若开始时开关K 与b 连接，则B 极的电极反应式为：_________________________， 总反应的离子方程式为___________________。

有关上述实验，下列说法正确的是（填序
号）______________
①溶液中Na +
向A 极移动 ②从A 极处逸出的气体能使湿润KI 淀粉试纸变蓝
③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度(饱和食盐水足量) ④若标准状况下B 极产生2.24 L 气体，则溶液中转移0.2 mol 电子
（3）该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为_____________。

此时通过阴离子交换膜的离子数____________（填“大于”或“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。

②制得的硫酸溶液从出口（填写“A”、“B”、“C”、“D”）_____________导出。

③通电开始后，阴极附近溶液pH 会增大，请简述原因__________________ 。

④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为___________________。

【答案】（1）O 2+2H 2O+4e -=4OH -；（2）2H ++2e -=H 2↑，2H 2O+2Cl -= Cl 2↑+H 2 ↑+2OH -
，② ；
（3）①4OH - -4e -= O 2↑+2H 2O ，小于；② A ；③ 消耗了水生成了更多的KOH ；④O 2+2H 2O+4e -=4OH -。

【解析】
试题分析：（1）K 与a 连接，构成原电池，A 极作正极，B 极作负极，此装置属于钢铁的吸氧腐蚀，A 极电极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －=4OH －；（2）K 与b 连接，构成的是电解池，B 极为阴极 H ＋在此得电子，2H 2O ＋2e －=H 2↑＋2OH －，A 极为阳极，2Cl －2e －=Cl 2↑，因此总
电极反应式为：2Cl －＋2H 2O =点燃 =======通电 =======电解 ========催化剂△ Cl 2↑＋H 2↑＋2OH －
，①根据电解原理，阳离子向阴极移动，即向B 极移动，故错误；②从A 处逸出的气体是Cl 2，能把I －氧化成I 2，淀粉遇碘单质变蓝，故正确；③应通入HCl 气体，盐酸中含有水，这样原来溶液的浓度将减小，故错误；④B 极产生2.24L 的氢气，则转移电子为2.24×2/22.4mol=0.2mol，但溶液中没有电子的转移，只是阴阳离子的定向移动，故错误；（3）①左端为阳极，阴离子放电，其电极反应式为：2H 2O －4e －=O 2↑＋4H ＋，阴极上的电极反应式为：2H 2O ＋2e －=H 2↑＋2OH －，SO 4
2－通过阴离子交换膜，与形成H ＋形成H 2SO 4，K ＋通过阳离子交换膜与形成的OH －形成KOH ，根
据得失电子数目守恒，因此填小于；②根据上述分析，硫酸应从A 口导出；③根据B 极电
解反应式，消耗了水生成了更多的OH－，因此OH－浓度增大，即pH增大；④构成燃料电池，氧气作正极，氢气作负极，因为电解质溶液是KOH，即正极电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。

考点：考查电解原理、原电池工作原理等知识。

10．Cu(NO3)2是重要的化工原料。

回答下列工业生产和化学实验中的几个问题。

实验室欲制备0.3 mol Cu(NO3)2晶体，甲、乙两同学分别设计实验方案如下：
①绿色化学的角度分析，_________同学的方案更合理，此同学可节约2mol/L的稀硝酸
_________mL；
②甲方案的离子方程式为___________；
③乙同学实验时通入O2的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O2的速率，宜选择
__________方案（填字母序号）。

④B装置如何检查气密性：_________________。

（2）某校化学兴趣小组的同学对硝酸铜的受热分解进行探究。

他们设计了如下左图装置加热Cu(NO3)2固体（加热及夹持装置未画出）。

加热过程发现：装置①中的固体逐渐变为黑色；装置②中有气泡产生，但在上升的过程中消失；石蕊试液逐渐变为红色，液体几乎不被压至装置③中。

请写出Cu(NO3)2受热分解的化学方程式：______________；
（3）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见上右图。

该电池在使用过程中石墨I 电极上生成氧化物Y，其电极反应式为_______________。

【答案】乙100 3Cu+8H++2NO3－＝3Cu2++2NO↑+4H2O B关闭K1，打开分液漏斗的活塞，注入水，观察漏斗内水柱下降后在一定高度保持不变，说明气密性良好
2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑ NO2+NO3――e－=N2O5
【解析】。