高考化学 化学能与电能 培优 易错 难题练习(含答案)附详细答案

高考化学化学能与电能培优易错难题练习(含答案)附详细答案
一、化学能与电能
1．二氧化氯(ClO2)具有强氧化性，在工业上常用作水处理剂、漂白剂。

ClO2是一种易溶于水的黄绿色气体，其体积分数超过10%时易引起爆炸。

某研究小组欲用以下三种方案制备ClO2，回答下列问题：
（1）以黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2，黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO3-氧化成SO42-，写出制备ClO2的离子方程式__。

（2）用过氧化氢作还原剂，在硫酸介质中还原NaClO3制备ClO2，并将制得的ClO2用于处理含CN-废水。

实验室模拟该过程的实验装置(夹持装置略)如图所示。

①装置A的名称是__，装置C的作用是__。

②反应容器B应置于30℃左右的水浴中，目的是__。

③通入氮气的主要作用有3个，一是可以起到搅拌作用，二是有利于将ClO2排出，三是__。

④ClO2处理含CN-废水的离子方程式为__，装置E的作用是__。

（3）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2的方法。

①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。

某次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的__（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na2CO3和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。

②用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2，工作原理如图所示，写出阳极产生ClO2的电极反应式__。

【答案】FeS2+15ClO3-+14H+=15ClO2+Fe3++2SO42-+7H2O 恒压漏斗安全瓶提高化学反应速率，同时防止过氧化氢受热分解稀释ClO2，防止其爆炸 2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl-吸收ClO2等气体，防止污染大气 BaCl2 Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+
【分析】
二氧化氯(ClO2)具有强氧化性，在工业上常用作水处理剂、漂白剂。

分别利用无机反应和电解原理制备二氧化氯，三种方法均利用了氧化还原反应。

【详解】
（1）以黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2，黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO3-氧化成SO42-，根据氧化还原反应中电子守恒和元素守恒，可以写出制备ClO2的离子方程式为FeS2+15ClO3-+14H+=15ClO2+Fe3++2SO42-+7H2O。

（2）①装置A的名称为恒压漏洞，装置C为安全瓶，起到防止液体倒吸的作用。

②升高温度可以提高化学反应速率，但是原料中含有过氧化氢，过氧化氢在过高的温度下可以发生分解反应，因此反应容器B应置于30℃左右的水浴中。

③根据题文可知，ClO2是一种易溶于水的黄绿色气体，其体积分数超过10%时易引起爆炸，故通入氮气的主要作用有3个，一是可以起到搅拌作用，二是有利于将ClO2排出，三是稀释ClO2，防止其爆炸。

④ClO2处理含CN-废水发生氧化还原反应，将CN-转化为无污染的CO2和N2，故离子方程式为2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl-；装置E在整套装置之后，起到吸收尾气，防止环境污染的作用。

（3）①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，需要过量的碳酸根离子、氢氧根离子和钡离子，过量的钡离子可以用碳酸根离子除去，因此在加入Na2CO3之前应先加入过量BaCl2。

②用石墨做电极，电解池的阳极发生氧化反应，元素化合价升高，因此氯离子在阳极失电子和水反应得到ClO2，电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+。

2．现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水,并测量电解产生的氢气的体积（约6 mL）和检验氯气的氧化性（不应将多余的氯气排入空气中）。

（1）试从上图图1中选用几种必要的仪器,连成一整套装置,各种仪器接口的连接顺序（填编号）是:A接______,B接______。

（2）碳棒上发生的电极反应为_______。

（3）能说明氯气具有氧化性的实验现象是_______。

（4）假定装入的饱和食盐水为50 mL（电解前后溶液体积变化可忽略）,当测得的氢气为5.6 mL（已折算成标准状况）时,溶液的pH为____。

（5）工业上采用离子交换膜法电解饱和食盐水，如上图图2，该离子交换膜是__（填“阳离子”或“阴离子”）交换膜，溶液A是_______（填溶质的化学式）
【答案】G、F、I D、E、C 2Cl--2e-=Cl2↑淀粉-KI溶液变成蓝色 12 阳离子 NaOH
【分析】
(1)实验的目的是电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性，结合装置的作用来连接装置；
(2)实验目的生成氢气和氯气，所以铁应为阴极，碳棒为阳极；
(3)氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘单质，使淀粉碘化钾溶液变蓝色说明；
(4)电解饱和食盐水的方程式：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，利用公式c=n
V
来计
算NaOH的物质的量浓度，然后求出氢离子的浓度，最后求出pH；
(5)氢气在阴极生成，则b为阴极，a为阳极，阳离子向阴极移动，则离子交换膜允许阳离子通过；a极上氯离子失电子，生成氯气同时溶液中生成NaOH。

【详解】
(1)产生的氢气的体积用排水量气法，预计H2的体积6ml左右，所以选I不选H，导管是短进长出，所以A接G，用装有淀粉碘化钾溶液的洗气瓶检验氯气时，导管要长进短出，所以B接D，氯气要进行尾气处理，即E接C；
(2)实验目的生成氢气和氯气，所以铁应为阴极，连接电源负极，碳棒为阳极，所以炭棒接直流电源的正极，电极反应：2Cl--2e-═Cl2↑；
(3)氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘单质，碘单质遇到淀粉变蓝色，使淀粉碘化钾溶液变蓝色说明氯气具有氧化性；
(4)因电解饱和食盐水的方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，当产生的H2的体积
为5.6mL时，物质的量n=
3
5.610L
22.4L/mol
-
⨯
=2.5×10-4mol，生成氢氧化钠的物质的量为5×10-
4mol，所以溶液中NaOH的物质的量浓度=
4
510mol
0.05L
-
⨯═0.01mol/L，所以氢离子的浓度
=
14
10
0.01
-
mol/L=1×10-12mol/L，pH=12；
(5)氢气在阴极生成，则b为阴极，a为阳极，阳离子向阴极移动，则离子交换膜允许阳离子通过，所以离子交换膜为阳离子交换膜；a极上氯离子失电子，生成氯气同时溶液中生成NaOH，所以溶液A是NaOH。

【点睛】
分析电解过程的思维程序：①首先判断阴阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极；
②再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴阳离子两组；③然后排出阴阳离子的放电顺序：阴极:阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+；阳极：活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH-；如果阳极材料是活性金属如Fe或Cu为阳极，则阳极本身被氧化。

3．某同学设计了甲烷燃料电池并探究某些工业电解原理(如图所示)，其中乙装置为探究氯碱工业原理(X为阳离子交换膜，C为石墨电极)，丙装置为探究粗铜精炼原理。

请回答下列问题：
(1)从 a口通入的气体为_______。

(2)B电极的电极材料是________。

(3)写出甲中通甲烷一极的电极反应式：________________________________ 。

(4)写出乙中发生的总反应的离子方程式为________________________________。

【答案】氧气粗铜 CH4 -8e- + 10OH- = CO32－+ 7H2O 2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－【解析】
【分析】
乙装置为探究氯碱工业原理，说明铁电极为阴极，则b为电源的负极，即通入甲烷，a为电源的正极，通入氧气。

丙为电解精炼铜，则A为精铜，B为粗铜。

【详解】
乙装置为探究氯碱工业原理，说明铁电极为阴极，则b为电源的负极，即通入甲烷，a为电源的正极，通入氧气。

丙为电解精炼铜，则A为精铜，B为粗铜。

(1)根据分析a极通入的为氧气；
(2)B连接电源的正极，是电解池的阳极，应为粗铜；
(3)根据电解质溶液为氢氧化钾分析，甲烷失去电子生成碳酸根离子，电极反应为CH4 -8e- + 10OH- = CO32－+ 7H2O；
(4)乙为电解氯化钠溶液，电解反应方程式为2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－。

【点睛】
掌握电解池的工作原理。

若阳极为活性电极，即是除了铂金以外的其它金属时，金属放电，不是溶液中的阴离子放电。

阴极为溶液中的阳离子放电。

掌握燃料电池的电极的书写。

注意电解质的酸碱性。

4．研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。

（1）甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。

某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有________(填序号)。

A．用纯氧气代替试管内空气 B．用酒精灯加热试管提高温度
C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末 D．换成更细的导管，水中滴加红墨水
（2）该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐_______________(填“加快”、“不变”、“减慢”)，你认为影响因素为________________________________________
时间/min13579
液柱高度/cm0.8 2.1 3.0 3.7 4.2
（3）为探究铁钉腐蚀实验 a、b 两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白：
实验操作实验现象实验结论
向 NaCl溶液中滴加 2~3 滴酚酞指示剂a 点附近溶液出现红色
a 点电极反应为
①___________________
然后再滴加 2~3 滴
②________________b 点周围出现蓝色沉淀
b 点电极反应为
③___________________
根据以上实验探究，试判断____________(填“a”或“b”)为负极，该点腐蚀更严重。

（4）设计下面装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。

测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化见下图，从图中可分析，t1~t2之间主要发生__________ 腐蚀(填吸氧或析氢)，原因是__________________________________________。

（5）金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。

将 Fe 作阳极置于 H2SO4溶液中，一定条件下
Fe 钝化形成致密 Fe3O4氧化膜，试写出该阳极电极反应式________________________。

【答案】ACD 减慢氧气的浓度 O2+4e—+2H2O=4OH—铁氰化钾溶液 Fe -2e—=Fe 2+ b 吸氧氧气含量和瓶内压强都降低，因此主要是吸氧腐蚀 3Fe - 8e—+4H2O =Fe3O4+8H+
【解析】
【分析】
（1）由影响化学反应速率的几大因素进行推导，其中a为浓度、b为温度、c为固体表面积，但b项直接加热会使具支试管内温度持续升高，导管一端只会产生气泡不会形成气柱，d项换成更细的导管旨在放大实验现象，以便于明显观察到水柱的上升，答案为
ACD；
（2）通过表格，间隔2分钟液面高度的变化，5~7，7~9变化趋势逐渐减小，则反应速率逐渐减慢，随着反应的进行，空气中的氧气浓度含量逐渐减小，反应速率逐渐减慢；（3）铁钉的吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a点附近出现红色，则产生氢氧根离子，电极反应式：O2+4e—+2H2O=4OH—；b点则为Fe失电子生成二价铁或三价铁，b 点周围出现蓝色沉淀则加入铁氰化钾验证二价铁的存在，电极反应：Fe -2e—=Fe 2+；b点做电池的负极，腐蚀更严重；
（4）从图中分析t1~t2之间氧气的体积分数逐渐减小，压强逐渐减小，可确定此时发生吸氧腐蚀；
（5）将 Fe 作阳极置于 H2SO4溶液中，一定条件下Fe 钝化形成致密 Fe3O4氧化膜，3Fe -
8e—+4H2O =Fe3O4+8H+。

【详解】
（1）由影响化学反应速率的几大因素进行推导，其中a为浓度、b为温度、c为固体表面积，但b项直接加热会使具支试管内温度持续升高，导管一端只会产生气泡不会形成气柱，d项换成更细的导管旨在放大实验现象，以便于明显观察到水柱的上升，答案为
ACD；
（2）通过表格，间隔2分钟液面高度的变化，5~7，7~9变化趋势逐渐减小，则反应速率逐渐减慢，随着反应的进行，空气中的氧气浓度含量逐渐减小，反应速率逐渐减慢；答案为：减慢；氧气的浓度；
（3）铁钉的吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a点附近出现红色，则产生氢氧根离子，电极反应式：O2+4e—+2H2O=4OH—；b点则为Fe失电子生成二价铁或三价铁，b 点周围出现蓝色沉淀则加入铁氰化钾验证二价铁的存在，电极反应：Fe -2e—=Fe 2+；b点做电池的负极，腐蚀更严重；答案为：O2+4e—+2H2O=4OH—；铁氰化钾溶液； Fe -2e—=Fe 2+；b ；
（4）从图中分析t1~t2之间氧气的体积分数逐渐减小，压强逐渐减小，可确定此时发生吸氧腐蚀；答案为：吸氧；氧气含量和瓶内压强都降低，因此主要是吸氧腐蚀；
（5）将 Fe 作阳极置于 H2SO4溶液中，一定条件下Fe 钝化形成致密 Fe3O4氧化膜，答案为：3Fe - 8e—+4H2O =Fe3O4+8H+。

5．某小组设计不同实验方案比较Cu2+、Ag+ 的氧化性。

查阅资料：Ag+ + I-= AgI↓ K1=1.2×1016；2Ag+ + 2I-= 2Ag↓+ I2K2= 8.7×108（1）方案1：通过置换反应比较
向酸化的AgNO3溶液插入铜丝，析出黑色固体，溶液变蓝，说明氧化性Ag+＞Cu2+。

反应的离子方程式是___________________________________________________。

（2）方案2：通过Cu
2+
、Ag + 分别与同一物质反应进行比较
实验
试剂
编号及现象
试管滴管
1.0 mol/L
KI溶液
1.0 mol/L AgNO3溶液Ⅰ．产生黄色沉淀，溶液无色
1.0 mol/L CuSO4溶液Ⅱ．产生白色沉淀A，溶液变黄
①经检验，Ⅰ中溶液不含I2，黄色沉淀是________。

②经检验，Ⅱ中溶液含I2。

推测Cu2+做氧化剂，白色沉淀A是CuI。

确认A的实验如下：
a．检验滤液无I2。

溶液呈蓝色说明溶液含有________（填离子符号）。

b．白色沉淀B是________。

c．白色沉淀A与AgNO3溶液反应的离子方程式是___________，说明氧化性Ag+＞Cu2+。

（3）分析方案2中Ag+ 未能氧化I- ，但Cu2+氧化了I-的原因，设计实验如下：
编号实验1实验2实验3
实验
KI溶液
KI溶液 AgNO3溶液
a b
KI溶液 CuSO4溶液
c d
现象无明显变化
a中溶液较快变棕黄色,b中电
极上析出银；电流计指针偏转
c中溶液较慢变浅黄色；
电流计指针偏转
（电极均为石墨，溶液浓度均为 1 mol/L，b、d中溶液pH≈4）
①a中溶液呈棕黄色的原因是___________________________（用电极反应式表示）。

②“实验3”不能说明Cu2+氧化了I-。

依据是空气中的氧气也有氧化作用，设计实验证实了该依据，实验方案及现象是_____________________________。

③方案2中，Cu2+能氧化I-,而Ag+未能氧化I-。

其原因一是从K值分析：______；二是从Cu2+的反应特点分析：______________________________________________。

【答案】Cu+2Ag+＝2Ag+Cu2+；AgI Cu2+AgCl CuI+2Ag+＝Cu2++Ag+AgI2I――2e－＝I2将d烧杯内的溶液换为p H≈4的1 mol/L Na2SO4溶液，c中溶液较慢变浅黄，电流计指针偏转K1＞K2，故Ag+更易与I_发生复分解反应，生成AgI2Cu2+ + 4I- = 2CuI + I2，生成了CuI沉淀，使得Cu2+的氧化性增强
【解析】
【分析】
【详解】
(1)向酸化的硝酸银中插入铜丝，析出黑色固体，溶液变蓝，说明银离子氧化铜，反应生成银单质和铜离子，反应的离子方程式为：Cu+2Ag+＝2Ag+Cu2+； (2)经过检验，Ⅱ中溶液含有碘单质，推测铜离子做氧化剂，白色沉淀Ａ为碘化亚铜，沉淀Ａ中加入足量硝酸银溶液得到灰黑色沉淀，过滤得到滤液为蓝色，说明生成了铜离子，滤渣加入浓硝酸得到黄色沉淀为碘化银，溶液中加入稀盐酸生成白色沉淀，说明Ｂ为氯化银。

①经检验，Ⅰ中溶液不含I2，黄色沉淀为AgI。

②a．检验滤液无I2。

溶液呈蓝色说明溶液含有铜离子；b．白色沉淀B是氯化银；c．白色沉淀A与AgNO3溶液反应的离子方程式是CuI+2Ag+＝
Cu2++Ag+AgI。

(３). ①ａ中溶液较快变棕黄色，ｂ中电极上析出银，说明形成原电池，ａ为负极失去电子发生氧化反应，溶液变黄色是生成了碘单质，电极反应为2I――2e－＝
I2。

②实验３不能说明铜离子氧化碘离子，依据是空气中的氧气也有氧化作用，设计实验验证了该依据，实验方案及现象为：将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1 mol/L Na2SO4溶液，c中溶液较慢变浅黄，电流计指针偏转。

③方案２中，铜离子氧化碘离子，而银离子未能氧化碘离子的原因，K1＞K2，故Ag+更易与I_发生复分解反应，生成AgI。

铜离子氧化碘离子的方程式为：2Cu2+ + 4I- = 2CuI + I2，生成了CuI沉淀，使得Cu2+的氧化性增强。

6．硫酰氯(SO2Cl2)常作氯化剂或氯璜化剂，用于制作药品、染料、表面活性剂等。

有关物质的部分性质如下表：
物质熔点/℃沸点/℃其它性质
SO2Cl2-54.169.1①易水解，产生大量白雾
②易分解：SO2Cl2 SO2↑+Cl2↑
H2SO410.4338具有吸水性且不易分解
实验室用干燥而纯净的二氧化硫和氯气合成硫酰氯，反应的化学方程式为SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(l)△H=-97.3kJ/mol。

装置如图所示（夹持仪器已省略），请回答有关问题：
（1）仪器B的作用是_____________________。

（2）若无装置乙硫酰氯会发生水解，则硫酰氯水解反应的化学方程式为
________________。

（3）写出丁装置中发生反应的化学反应方程式并标出电子的转移__________________。

（4）为提高本实验中硫酰氯的产率，在实验操作中需要注意的事项有_________(填序号)①先通冷凝水，再通气②控制气流速率，宜慢不宜快
③若三颈烧瓶发烫，可适当降温④加热三颈烧瓶
（5）少量硫酰氯也可用氯磺酸(ClSO3H)分解获得，该反应的化学方程式为
________________________，此方法得到的产品中会混有硫酸。

从分解产物中分离出硫酰氯的方法是___________________。

（6）工业上处理SO2废气的方法很多，例如可以用Fe2(SO4)3酸性溶液处理，其工艺流程如下溶液②转化为溶液③发生反应的离子方程式为__________________________ ；
有的工厂用电解法处理含有SO2的尾气，其装置如下图所示（电极材料均为惰性电极）。

下列说法不正确的是_______
A．电极a连接的是电源的正极
B．若电路中转移0.03mole-，则离子交换膜左侧溶液中增加0.03mol离子
C．图中的离子交换膜是阳离子交换膜
D．阴极的电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+==S2O42-+2H2O
【答案】吸收未反应完的氯气和二氧化硫，防止污染空气；防止空气中水蒸气进人甲，防
止SO2Cl2水解 SO2Cl2+2H2O═H2SO4+2HCl ①②③
2ClSO3H＝H2SO4+SO2Cl2蒸馏 4H++4Fe2++O2＝4Fe3++2H2O B
【解析】（1）.甲装置发生的反应是：SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(l)，二氧化硫和氯气都是有毒的气体，产物SO2Cl2易水解，所以可以在仪器B中盛放碱石灰，以吸收未反应完的氯气和二氧化硫，防止污染空气，同时还可以防止空气中的水蒸气进入甲装置中，防止SO2Cl2水解，故答案为：吸收未反应完的氯气和二氧化硫，防止污染空气；防止空气中水蒸气进人甲，防止SO2Cl2水解；
（2）.乙硫酰氯发生水解生成硫酸和氯化氢，水解反应的方程式为：
SO2Cl2+2H2O═H2SO4+2HCl，故答案为：SO2Cl2+2H2O═H2SO4+2HCl；
（3）.在丁装置中，KClO3与浓盐酸反应生成KCl、Cl2和水，反应方程式
为：KClO3+6HCl=KCl+3Cl2+3H2O，在该反应中，KClO3中氯元素的化合价从+5价降低到0价，HCl中氯元素的化合价从－1价升高到0价，根据得失电子守恒，表示电子转移的式子
为：，故答案为：
；
（4）.由于硫酰氯通常条件下为无色液体，熔点为-54.1℃，沸点为69.1℃，在潮湿空气中“发烟”；100℃以上开始分解，生成二氧化硫和氯气，长期放置也会发生分解，因此为提高本实验中硫酰氯的产率，在实验操作中需要注意的事项有①先通冷凝水，再通气，②控制气流速率，宜慢不宜快，③若三颈烧瓶发烫，可适当降温，但不能加热三颈烧瓶，否则会加速分解，①②③正确，故答案为：①②③；
（5）.根据题意可知，氯磺酸（ClSO3H）加热分解，也能制得硫酰氯与硫酸，该反应的化学方程式为2ClSO3H＝H2SO4+SO2Cl2；硫酰氯通常条件下为无色液体，熔点为-54.1℃，沸点为69.1℃，而硫酸沸点高，则分离产物的方法是蒸馏，故答案为：
2ClSO3H＝H2SO4+SO2Cl2；蒸馏；
（6）.根据流程图可知，硫酸铁酸性溶液和SO2发生氧化还原反应生成硫酸亚铁和硫酸，所以溶液②中含有硫酸亚铁和硫酸，硫酸亚铁在酸性条件下被空气中的氧气氧化生成硫酸铁，反应的离子方程式为：4H++4Fe2++O2＝4Fe3++2H2O；由装置图可知，通入二氧化硫的一极生成硫酸，则a为阳极，发生氧化反应，b为阴极，发生还原反应，A. a为阳极，则电极a连接的是电源的正极，故A正确；B. 阳极发生SO2−2e−+2H2O=SO42−+4H+，若电路中转移0.03mole−，则离子交换膜左侧溶液中生成0.015molSO42−和0.06molH+，其中0.03molH+移向阴极，增加0.045mol离子，故B错误；C. 电解使阳极生成氢离子，阴极消耗氢离子，则氢离子向阴极移动，所以图中的离子交换膜是阳离子交换膜，故C正确；D. 阴极发生还原反应，电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+==S2O42-+2H2O，故D正确；故答案为：
4H++4Fe2++O2＝4Fe3++2H2O；B。

7．（1）天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷。

①以甲烷、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。

该电池的负极反应式为___________________________。

②将质量相等的铁棒和石墨棒分别插入CuCl2溶液中，铁棒接甲烷燃料电池负极，石墨棒接该电池正极，一段时间后测得铁棒比石墨棒增加了6.4克。

写出铁棒电极上发生的电极反应式________；则理论上消耗CH4的体积在标准状况下为_____。

（2）如图所示的实验装置中，丙为用碘化钾溶液润湿的滤纸，m、n为夹在滤纸两端的铂夹；丁为直流电源，x、y为电源的两极；G为电流计；A、B、C、D四个电极均为石墨电极。

若在两试管中充满H2SO4溶液后倒立于H2SO4溶液的水槽中，闭合K2，断开K1。

①丙电解时反应的离子方程式为______________。

②继续电解一段时间后，甲池中A、B极均部分被气体包围，此时断开K2，闭合K1，电流计G指针发生偏转，则B极的电极反应式为__________________，C极的电极反应为
__________________。

【答案】 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O Cu2＋＋2e－===Cu 0.56L 2I-+2H2O I2+H2↑+2OH-O2+4e-+4H+=2H2O 4OH--4e－=O2↑+2H2O
【解析】（1）①总反应为甲烷和氧气反应生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钾反应生成碳酸钾，所以总方程式为：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O。

正极是氧气得电子：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-，总反应减去正极反应（将正极反应扩大2倍，以消去氧气），得到负极反应为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。

②将质量相等的铁棒和石墨棒分别插入CuCl2溶液中，铁棒接甲烷燃料电池负极，石墨棒接该电池正极，则铁棒为电解的阴极，反应为：Cu2+ + 2e- = Cu；石墨棒为电解的阳极，反应为：2Cl- - 2e- = Cl2↑。

一段时间后测得铁棒比石墨棒增加了6.4克，这6.4g是生成的单质铜（0.1mol），则根据电极反应得到转移电子为0.2mol，1个甲烷生成碳酸根失去8个电子，所以参加反应的甲烷为0.025mol，即0.56L。

（2）①丙是碘化钾溶液，电解时阴阳两极分别是水电离的氢离子和碘化钾电离的碘离子反应，所以总方程式为2I-+2H2O I2+H2↑+2OH-
②闭合K2，断开K1时，是用直流电源对甲乙丙进行串联电解。

A中得到氢气，B中得到氧气（因为A中气体的体积大约是B的2倍），所以A为电解的阴极，B为电解的阳极，进而得到直流电源x为正极，y为负极。

断开K2，闭合K1，电流计G指针发生偏转，说明形
成原电池。

由题意只可能是甲中形成氢气氧气燃料电池，对乙丙进行电解。

所以B电极为原电池的正极，反应为氧气在酸性条件下得电子，方程式为O2+4e-+4H+=2H2O。

因为B为正极，所以C为电解的阳极，注意此时c电极表面应该有刚才断开K2，闭合K1时，进行电解得到的单质银。

所以此时c电极的反应为Ag－e- = Ag+。

8．某课外活动小组用如右图所示装置进行实验，请回答下列问题：
（1）若开始实验时开关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，下列说法正确的是___________（填序号）。

①从A极处逸出的气体能使湿润淀粉KI试纸变蓝
②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
③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）根据氯碱工业原理用如图所示装置电解K2SO4溶液。

①该电解槽的阳极反应式为，通过阴离子交换膜的离子数（填“＞”、”=”或“＜”）通过阳离子交换膜的离子数。

②图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d由小到大的顺序为。

③电解一段时间后，B口与C口产生气体的质量比为。

【答案】（1）O2 +2H2O+4e-=4OH-
（2）①（3）①4OH--4e-=2H2O+O2↑＜②b＜a＜c＜d ③8︰1
【解析】
试题分析：（1）若开始实验时开关K与a连接，则构成原电池，铁是负极，石墨A电极是正极，溶液中的氧气得到电子，则A极的电极反应式为O2 +2H2O+4e-=4OH-。

（2）若开始时开关K与b连接，则构成电解池。

①A与电源的正极相连，作阳极，溶液中的氯离子放电产生氯气，因此从A极处逸出的气体能使湿润淀粉KI试纸变蓝，正确；②阴极是氢离子放电，则反应一段时间后，加适量氯化氢可恢复到电解前电解质的浓度，错误；③溶液不能传递电子，只能通过导线传递，错误，答案选①。

（3）根据氯碱工业原理用如图所示装置电解K2SO4溶液。

①该电解槽的阳极是氢氧根放电产生氧气，则反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑。

通过阴离子交换膜的离子是硫酸根，通过阳离子交换膜的离子是钾离子，因此根据电荷守恒可知通过阴离子交换膜的离子数＜通过阳离子交换膜的离子数
②电解后硫酸和氢氧化钾的浓度增大，则a、b、c、d由小到大的顺序为b＜a＜c＜d。

③左侧产生硫酸，则B口生成的是氧气，右侧C口生成的氢气，因此电解一段时间后，B 口与C口产生气体的质量比为16:2＝8:1。

考点：考查电化学原理的应用
【答案】（1）A、B、C（2）Ag++e－＝Ag（3）滤纸变蓝（4）H2+2OH－－2e－＝2H2O 减小【解析】
试题分析：闭合K2、断开K1，则构成电解池。

A、B两极产生的气体体积之比为2:1，所以气体分别是氢气和氧气。

则A是阴极，B是阳极。

所以m是阳极，n是阴极，y是电源的负极，x是电源的正极，D是阳极，C是阴极。

（1）由于甲中生成物是氢气和氧气，即电解的是水，电解硝酸钾、氢氧化钡和稀硫酸均是电解水，电解氯化钠生成氢气、氯气和氢氧化钠，电解硫酸铜生成物是稀硫酸、铜和氧气，DE错误，答案选ABC。

（2）C是阴极，银离子放电，方程式为Ag++e－=Ag。

（3）m是阳极，氢离子放电，则m极周围水的电离平衡被破坏，溶液显碱性，因此滤纸变蓝色。

（4）闭合K2、断开K1一段时间后，断开K2、闭合K1，则此时构成氢氧燃料电池，其中A 是负极，B是正极，若M溶液为KOH溶液，则A极电极反应式为H2+2OH－－2e－＝2H2O。

惰性电极电解硝酸银溶液有硝酸生成，因此乙池电解质溶液的pH减小。

考点：考查电化学原理的应用
9．某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。

Ⅰ．利用如图所示装置探究金属的防护措施，实验现象是锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡产生。