备战高考化学化学反应与能量变化推断题综合题附详细答案
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
备战高考化学化学反应与能量变化推断题综合题附详细答案
一、化学反应与能量变化练习题(含详细答案解析)
1.A 、B 是中学化学常见的化合物,它们各由两种元素组成;乙为元素R 组成的单质,它们之间存在如图所示关系.根据要求回答问题:
()1如图三个反应中,属于氧化还原反应的有______个.
()2若元素R 与氧同主族,下列事实能说明R 与氧的非金属性相对强弱的有______.
A .还原性:22H R H O >
B .酸性:22H R H O >
C .稳定性:22H R H O < C .沸点:22H R H O <
()3若化合物B 常温下为气体,其水溶液呈碱性(答题必须用具体物质表示). ①化合物B 的电子式为______;其水溶液呈碱性的原因是______(用离子方程式表示). ②化合物B 可与2O 组成燃料电池(氢氧化钾溶液为电解质溶液),其反应产物与反应Ⅲ相同.写出该电池负极的电极反应式______.
③当1mol 的化合物B 分别参与反应Ⅱ、Ⅲ时,热效应为1H V 和2H V ,则反应Ⅰ的热化学方程式为______(注:反应条件相同、所有物质均为气体).
【答案】3 A 、C 32NH H 0+4NH OH +
-+
3222NH 6e 6OH N 6H O ---+=+ ()()()()2212N g O g 2NO g H 0.8H H +==-V V V
【解析】
【分析】
()1A 、B 是中学化学常见的化合物,它们各由两种元素组成,乙为元素R 组成的单质,反应Ⅰ、Ⅱ为有氧气参加的反应,应为氧化还原反应,反应Ⅲ由化合物A 、B 反应生成单质,也应为氧化还原反应;
()2元素R 与氧同主族,则R 为硫元素,硫的非金属性弱于氧,根据元素周期律判断; ()3若化合物B 常温下为气体,其水溶液呈碱性,则B 为3NH ,根据转化关系可知,A 为NO ,乙为2N ,据此答题。
【详解】
()1A 、B 是中学化学常见的化合物,它们各由两种元素组成,乙为元素R 组成的单质,反应Ⅰ、Ⅱ为有氧气参加的反应,应为氧化还原反应,反应Ⅲ由化合物A 、B 反应生成单质,也应为氧化还原反应,所以属于氧化还原反应的有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,共3个; ()2元素R 与氧同主族,则R 为硫元素,硫的非金属性弱于氧,根据元素周期律可知,能
说明S 与氧的非金属性相对强弱的有,还原性:22H R H O >、稳定性:22H R H O <,故答案为:A 、C ;
()3若化合物B 常温下为气体,其水溶液呈碱性,则B 为3NH ,根据转化关系可知,A 为NO ,乙为2N ;
①化合物B 的电子式为
;其水溶液呈碱性的原因是一水合氨电离产生氢氧根离子,离子方程式为32NH H 0+4NH OH +
-+;
②化合物3NH 与2O 组成燃料电池(氢氧化钾溶液为电解质溶液),电池负极为氨气发生
氧化反应生成氮气和水,电极反应式为3222NH 6e 6OH N 6H O ---+=+;
③当1mol 的化合物B 分别参与反应Ⅱ、Ⅲ时,热效应为1H V 和2H V ,根据盖斯定律,将反应反应(Ⅰ-Ⅱ4)5
⨯可得反应Ⅰ的热化学方程式为()()()()2212N g O g 2NO g H 0.8H H +==-V V V 。
【点睛】
元素非金属性强弱的判断依据:①非金属单质跟氢气化合的难易程度(或生成的氢化物的稳定性),非金属单质跟氢气化合越容易(或生成的氢化物越稳定),元素的非金属性越强,反之越弱;②最高价氧化物对应的水化物(即最高价含氧酸)的酸性强弱.最高价含氧酸的酸性越强,对应的非金属元素的非金属性越强,反之越弱;③氧化性越强的非金属元素单质,对应的非金属元素的非金属性越强,反之越弱,(非金属相互置换)。
2.A 、B 、C 、D 、E 均为短周期元素,且原子序数依次增大;A 的主族序数、周期数、原子序数均相同;B 为非金属元素,其单质有多种同素异形体,其中一种可作电极材料;C 是植物生长所需的主要元素之一;D 和A 可形成化合物2A D 和22A D ,且2A D 是最常见的溶剂;E 原子次外层电子数等于其它层电子数之和,则:
()1E 的离子结构示意图为 ______ ,B 、C 、D 、E 与A 形成的化合物中稳定性最强的是 ______ (填化学式).
()2在加热和Cu 作催化剂时,化合物25B A DA 与2D 反应生成其中一种产物是3BA BAD 的化学方程式为 ______ .
()3A E -五种元素中,含同一元素的各类物质能实现下列转化的有(图) ______ (填元素符号)
()4图所示是一种酸性燃料电池25B A DA 检测仪,具有自动吹气流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测.则该电池的负极反应为 ______ .A 出口处的物质 ______ .
【答案】 2H O 2CH 3CH 2OH +O 22O
Δ−−→ 2CH 3CHO +2H 2O N 、S 3223CH CH OH H O 4e CH COOH 4H -++-=+ 2H O
【解析】
【分析】
短周期元素中主族序数、周期数、原子序数均相同的是H ,则A 为H 元素;B 为非金属元素,其单质有多种同素异形体,其中一种可作电极材料,非金属单质常用作电极的是碳,则B 为C 元素;D 和A 可形成化合物2A D 和22A D ,且2A D 是最常见的溶剂,则D 为O 元素;植物生长所需元素是N 、P 、K ,又A 、B 、C 、D 、E 均为短周期元素,且原子序数依次增大,则C 为N 元素;E 原子次外层电子数等于其它层电子数之和,则E 为第三周期元素S ,据此进行解答。
【详解】
短周期元素中主族序数、周期数、原子序数均相同的是H ,则A 为H 元素;B 为非金属元素,其单质有多种同素异形体,其中一种可作电极材料,非金属单质常用作电极的是碳,则B 为C 元素;D 和A 可形成化合物2A D 和22A D ,且2A D 是最常见的溶剂,则D 为O 元素;植物生长所需元素是N 、P 、K ,又A 、B 、C 、D 、E 均为短周期元素,且原子序数依次增大,则C 为N 元素;E 原子次外层电子数等于其它层电子数之和,则E 为第三周期元素S ;
()1E 为S 元素,硫离子有三个电子层,电子数依次为2、8、8,离子结构示意图为
,非金属性越强,对应氢化物的稳定性越强,C 、N 、O 、S 中非金属性O 最强,稳定性最强的为2H O ;
()252B A DA 与2D 分别为32CH CH OH 、2O ,在铜作催化剂条件下加热,乙醇与氧气反应生成乙醛,反应的化学方程式为:; ()3根据转化关系可知,单质与氧气反应生成氧化物X ,X 与氧气反应生成氧化物Y ,Y 生成酸,酸可以生成X ,这样的元素必须有变价,5种元素中满足条件的元素为:N 、S ; ()254B A DA 为32CH CH OH ,根据图可知,该原电池的燃料为乙醇和氧气,生成物乙酸和水,电解质为酸性溶液,原电池负极失去电子发生了氧化反应,所以负极反应为乙醇失
去电子生成乙酸,电极反应为:3223CH CH OH H O 4e CH COOH 4H -++-=+,正极在
酸性条件下氧气得到电子发生了还原反应:22O 4H 4e 2H O +-++=,所以A 处为
2H O 。
【点睛】
考查位置、结构与性质关系的综合应用,推断各元素为解答关键,注意熟练掌握原子结构与元素周期律、元素周期表的关系,明确原电池原理及其应用,试题侧重考查学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力。
3.A 、B 、C 、D 、E 、F 是中学化学中常见的六种短周期元素,有关位置及信息如下:A 的气态氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝;C 单质在实验室一般保存在煤油中;F 的最高价氧化物对应水化物既能和酸反应又能和强碱反应,G 单质是日常生活中用量最大的金属,易被腐蚀。
请回答下列问题:
(1)A 元素在周期表中的位置是____________。
(2)A 与B 可组成质量比为7:16的三原子分子,该分子释放在空气中可能引起的环境问题有:(任写一种)。
__________________;
(3)同温同压下,将a L A 氢化物的气体和b L D 的氢化物气体通入水中,若a=b ,则所得溶液的pH__7(填 “>"或“<”或“=”),若使所得溶液pH=7,则a_________b(填“>"或“<”或“=”)。
(4)写出F 的单质与NaOH 溶液反应的离子方程式:____________________。
(5)已知一定量的E 单质能在B 2(g )中燃烧,其可能的产物及能量关系如下左图所示:请写出一定条件下EB 2(g ) 与E (s )反应生成EB(g )的热化学方程式__________________。
(6)若在D 与G 组成的某种化合物的溶液甲中,加入铜片,溶液会慢慢变为蓝色,依据产生该现象的反应原理,所设计的原电池如上右图所示,其反应中正极反应式为
______________。
某同学假设正极产物是Fe 2+,请你设计实验证明该假设
___________________。
【答案】第二周期第VA 族 酸雨(或光化学烟雾) < > 2Al + 2OH - + 2H 2O =2AlO 2- + 3H 2↑ CO 2(g ) + C(s )=2CO(g ) △H =+172.5kJ/mol 或1/2CO 2(g ) + 1/2 C(s )= CO(g ) △H =+86.25kJ/mol Fe 3++ e -=Fe 2+ 滴加酸性高锰酸钾溶液(或铁氰化钾溶液),若溶液紫色褪去(或产生蓝色沉淀),则产品中含有Fe 2+
【解析】
【分析】
【详解】
A的气态氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则A是N元素;C单质在实验室一般保存在煤油中,所以C是Na元素;F的最高价氧化物对应的水化物既能与酸反应又能与碱反应,F是Al元素,G单质是日常生活中用量最大的金属,易被腐蚀,则G是Fe元素。
其余E是C元素,B是O元素,D是Cl元素。
(1)N元素在周期表中的位置是第二周期第VA族;
(2)N与O可组成质量比为7:16的三原子分子,该分子的化学式是NO2,该分子释放在空气中可能引起的酸雨问题;
(3)a L A氢化物的气体和b L D的氢化物气体通入水中,若a=b,则二者恰好反应生成氯化铵,溶液呈酸性,pH<7。
如果使溶液的pH=7,呈中性,所以氨气稍过量,a>b;(4)Al与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,离子方程式为2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑;
(5)由图可知,1mol C(s)与氧气反应生成1molCO气体放出的热量是393.5kJ-
283kJ=110.5kJ,1mol C(s)与氧气完全燃烧生成二氧化碳气体放出393.5kJ的热量,根据盖斯定律,所以EB2(g)与E(s)反应生成EB(g)的热化学方程式为CO2(g) +C(s)=
2CO(g)△H=(-110.5kJ/mol)×2-(-393.5kJ/mol)=+172.5kJ/mol;
(6)Cu与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁和氯化铜,溶液逐渐变为蓝色,Cu作负极,发生氧化反应,则正极反应是铁离子得电子生成亚铁离子,电极反应式为Fe3++e-= Fe2+。
亚铁离子具有还原性,所以检验亚铁离子的实验方法是滴加酸性高锰酸钾溶液(或铁氰化钾溶液),若溶液紫色褪去(或产生蓝色沉淀),则产品中含有Fe2+。
4.请根据化学反应与热能的有关知识,填写下列空白:
(1)在Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl晶体反应的演示实验中:反应物混合后需用玻璃棒迅速搅拌,其目的是____________,体现该反应为吸热反应的现象是烧杯变凉和________。
(2)下列过程中不一定释放能量的是____(请填编号)。
A.形成化学键 B.燃料燃烧 C.化合反应 D.葡萄糖在体内的氧化反应
E.酸碱中和
F.炸药爆炸
(3)已知:通常条件下,酸碱稀溶液中和生成1 mol水放出的热量为中和热。
稀溶液中1 mol H2SO4和NaOH恰好反应时放出Q kJ热量,则其中和热为____kJ/mol。
(4)已知H2和O2反应放热,且断开1 mol H-H、1 mol O=O、 1 mol O-H键需吸收的能量分别为Q1、Q2、Q3 kJ,由此可以推知下列关正确的是___(填编号)。
A.Q1+Q2>Q3 B.Q1+Q2>2Q3 C.2Q1+Q2<4Q3 D.2Q1+Q2<2Q3
【答案】搅拌,使反应物充分接触促进反应玻璃片上水结冰而与烧杯粘在一起 C Q 2
C
【解析】
【分析】
(1)通过玻璃棒的搅拌可使混合物充分接触而促进反应进行;烧杯和玻璃片之间的水结冰会
将二者粘在一起;
(2)形成化学键释放能量,燃烧放热、有些化合反应是吸热反应,如碳和二氧化碳反应制一氧化碳,大多数分解反应是吸热反应,氧化反应、酸碱中和、炸药爆炸都是放热反应;
(3)依据中和热的概念是强酸、强碱的稀溶液完全反应生成1 mol 水和可溶性盐放出的热量进行分析;
(4)根据旧键断裂吸收的能量减去新键生成释放的能量的差值即为反应热,结合燃烧反应为放热反应分析解答。
【详解】
(1)固体参加的反应,搅拌可使反应混合物充分接触而促进反应进行,通过玻璃片上水结冰而与烧杯粘在一起,知道氢氧化钡晶体和氯化铵之间的反应是吸热反应;
(2)形成化学键、燃料的燃烧、葡萄糖在体内的氧化反应、酸碱中和反应和炸药的爆炸过程都属于放热反应,而化合反应不一定为放热反应,如CO 2与C 在高温下反应产生CO 的反应属于吸热反应,所以不一定释放能量的为化合反应,故合理选项是C ;
(3)在稀溶液中1 mol H 2SO 4与NaOH 溶液恰好完全反应时生成2 mol H 2O ,放出Q kJ 热量,而中和热是指强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应生成可溶性盐和1 mol 水时放出的热量,故H 2SO 4与NaOH 反应的中和热为: 2Q kJ/mol ; (4)1 mol H 2O 中含2 mol H-O 键,断开1 mol H-H 、1 mol O=O 、1 mol O-H 键需吸收的能量分别为Q 1、Q 2、Q 3 kJ ,则形成1 mol O-H 键放出Q 3 kJ 热量,对于反应H 2(g)+
12O 2(g)=H 2O(g),断开1 mol H-H 键和12 mol O=O 键所吸收的能量(Q 1+12
Q 2) kJ ,生成2 mol H-O 新键释放的能量2Q 3 kJ ,由于该反应是放热反应,所以2Q 3-(Q 1+
12Q 2)>0,2Q 1+Q 2<4Q 3,故合理选项是C 。
【点睛】
本题考查了化学反应与能量变化,注意掌握中和热的概念,反应热为断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键释放的总能量的差,(4)1 mol H 2O 中含2 mol H-O 键为解答易错点。
5.为探究原电池和电解池的工作原理,某研究性小组分别用如图所示装置进行实验。
(1)甲装置中,a 电极的反应式为_____。
(2)乙装置中,阴极区产物为_____。
(3)丙装置是一种家用84消毒液(NaClO )发生器。
外接电源a 为_____ (填“正”或“负”)极,该装置内发生反应的化学方程式为_____、_____。
(4)若甲装置作为乙装置的电源,一段时间后,甲中消耗气体与乙中产生气体的物质的量之比为_____ (不考虑气体的溶解)。
(5)某工厂采用电解法处理含Cr 2O 72-的废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽内盛放含铬废水,Cr 2O 72-被还原成为Cr 3+,Cr 3在阴极区生成Cr(OH)3沉淀除去,工作原理如图。
①写出电解时阴极的电极反应式____。
②写出Cr 2O 72-被还原为Cr 3+的离子方程式____。
【答案】H 2-2e -+2OH -=2H 2O 氢氧化钠和氢气 负 2NaCl+2H 2O 电解2NaOH+H 2↑+Cl 2↑ Cl 2+2NaOH=NaCl+NaClO+H 2O 3:4 2H ++2e -=H 2↑ Cr 2O 72-+6Fe 2++14H +=2Cr 3++6Fe 3++7H 2O
【解析】
【分析】
甲装置:该装置为氢氧燃料电池,氢气被氧化作负极,氧气被还原做作正极;
乙装置:该装置为电解池,与正极相连的一极为阳极发生氧化反应,与负极相连的为阴极发生还原反应;
丙装置:该装置为电解池,电解饱和食盐水时阳极产生氯气,阴极产生氢气和氢氧根,要制备次氯酸钠所以需要氯气到阴极与氢氧根反应,所以下端为阳极产生氯气;
(5)B 电极生成氢气,说明该电极发生还原反应为阴极,氢离子放电生成氢气,导致阴极区pH 变大;A 电极为阳极,铁为电极材料,则铁被氧化生成Fe 2+,继而将Cr 2O 72-还原成为Cr 3+,然后迁移到阴极与OH -生成沉淀。
【详解】
(1)甲装置是氢氧燃料电池,a 电极通入氢气为负极,电解质溶液为KOH 溶液,所以电极反应式为H 2-2e -+2OH -=2H 2O ;
(2)乙装置是电解池,电解饱和食盐水,所以阴极区产物为氢氧化钠和氢气;
(3)根据分析可知该装置中发生电解饱和食盐水的反应,同时阳极产生的氯气与阴极产物发生反应制备次氯酸钠,下端为阳极,上端为阴极,即a 电极为电源负极,该装置内发生反应的化学方程式为2NaCl+2H 2O 电解2NaOH+H 2↑+Cl 2↑,Cl 2+2NaOH=NaCl+NaClO +H 2O ;
(4)若甲装置作为乙装置的电源,一段时间后,甲中总反应为:2H 2+O 2=2H 2O ;乙中总反应为:2NaCl+2H 2O=2NaOH+H 2↑+Cl 2↑;各电极转移的电子相等,假如都是4mol ,甲池消耗气体2mol+1mol=3mol ,乙池产生气体2mol+2mol=4mol ,物质的量之比为3:4;
(5)①阴极氢离子放电生成氢气,电极方程式为:2H++2e-=H2↑;
②根据分析可知反应过程中Fe2+将Cr2O72-还原成为Cr3+,方程式为:Cr2O72-
+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。
【点睛】
第(5)题为易错点,虽然Cr2O72-被还原成为Cr3+,但根据图示可知阴极产生的是氢气,说明Cr2O72-被还原并不是电极反应,再结合阳极材料为Fe,可知是阳极产生的Fe2+将Cr2O72-还原。
6.硫化氢(H2S)是一种有毒的可燃性气体,用H2S、空气和KOH溶液可以组成燃料电池,其电池总反应为2H2S+3O2+4KOH=2K2SO3+4H2O。
(1)该电池工作时正极应通入___。
(2)该电池负极的电极反应式为___。
(3)该电池工作一段时间后负极区溶液的pH__(填“升高”“不变”或“降低”)。
【答案】O2 H2S+8OH--6e-=SO32-+5H2O 降低
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由电池总反应可知,反应中硫元素的化合价升高,发生氧化反应,氧气中氧的化合价降低,发生还原反应,则通入硫化氢的电极为负极,通入氧气的电极为正极。
答案为:O2。
(2)碱性溶液中正极的电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,总反应减去正极反应得到负极反应式为:H2S+8OH--6e-=SO32-+5H2O。
答案为:H2S+8OH--6e-=SO32-+5H2O。
(3)由负极反应式可知,负极反应消耗OH-,同时生成水,则负极区溶液中c(OH-)减小,pH降低。
答案为:降低。
【点睛】
电池反应中有氧气参加,氧气在反应中得到电子发生还原反应,根据原电池原理,负极发生氧化,正极发生还原,所以通入氧气的电极为电池的正极,酸性条件下的反应:
O2+4H++4e-=2H2O,碱性条件下的反应:O2+2H2O+4e-=4OH-。
7.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。
8.有甲、乙两位学生利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人都使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6mol·L-1硫酸溶液中,乙同学将电极放入6mol·L-1的氢氧化钠溶液中,如图所示。
(1)写出甲池中正极的电极反应式__。
(2)写出乙池中负极的电极反应式__。
(3)写出乙池中总反应的离子方程式__。
(4)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出__活动性更强,而乙会判断出__活动性更强(填写元素符号)。
(5)由此实验,可得到如下哪些结论正确(________)
A.利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质
B.镁的金属性不一定比铝的金属性强
C.该实验说明金属活动顺序已过时,已没有实用价值
D.该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大,因此应具体问题具体分析
(6)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序判断原电池中的正负极”这种做法__(可靠或不可靠)。
如不可靠,请你提出另一个判断原电池正负极的可行实验方案__(如可靠,此空可不填)。
【答案】2H++2e-=H2↑ 2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑Mg Al AD 不可靠将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液,构成原电池,利用电流计测定电流的方向,从而判断电子流动方向,再确定原电池正负极
【解析】
【分析】
甲同学依据的化学反应原理是Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑,乙同学依据的化学反应原理是
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。
由于铝与碱的反应是一个特例,不可作为判断金属性强弱的依据。
判断原电池的正极、负极要依据实验事实。
【详解】
(1)甲中镁与硫酸优先反应,甲池中正极上氢离子得电子产生氢气,电极反应式为:2H++2e-=H2↑;
(2)乙池中负极上铝失电子在碱性条件下生成AlO2-,电极反应式为2Al+8OH--6e-
=2AlO2-+4H2O;
(3)乙池中铝与氢氧化钠反应,镁与氢氧化钠不反应,总反应的离子方程式为:2Al+
2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(4)甲中镁作负极、乙中铝作负极,根据作负极的金属活泼性强判断,甲中镁活动性强、乙中铝活动性强,故答案为:Mg;Al;
(5)A.根据甲、乙中电极反应式知,原电池正负极与电解质溶液有关,故A正确;B.镁的金属性大于铝,但失电子难易程度与电解质溶液有关,故B错误;、
C.该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极,不能说明金属活动性顺序没有使用价值,故C错误;
D.该实验说明化学研究对象复杂,反应与条件有关,电极材料相同其反应条件不同导致其产物不同,所以应具体问题具体分析,故D正确;
故选AD;
(6)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序表判断原电池中的正负极”这种做法不可靠。
可行实验方案如:将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液,构成原电池,利用电流计测定电流的方向,从而判断电子流动方向,再确定原电池正负极。
【点睛】
本题考查了探究原电池原理,明确原电池中各个电极上发生的反应是解本题关键,注意不能根据金属的活动性强弱判断正负极,要根据失电子难易程度确定负极,为易错点。
利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质;该实验还说明化学研究对象复杂,反应受条件影响较大,因此应具体问题具体分析。
9.微型纽扣电池在现代生活中应用广泛。
有一种银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,总反应是Zn+Ag2O=ZnO+2Ag。
请回答下列问题。
(1)该电池属于_________电池(填“一次”或“二次”)。
(2)负极是_________,电极反应式是__________________________。
(3)使用时,正极区的pH_________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)事实证明,能设计成原电池的反应通常是放热反应,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_____。
(填字母)
A.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H>0
B.NaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(1)△H<0
C.2CO(g)+O2(g)=2CO2(1)△H<0
(5)以KOH溶液为电解质溶液,依据所选反应设计一个原电池,其负极的电极反应式为
__________。
【答案】一次 Zn Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O 增大 C CO-2e-+4OH-=C O 32-+2H2O
【解析】
【分析】
(1)纽扣电池为一次电池;
(2)根据电池的总反应可知Zn为负极,失去电子,发生氧化反应,Ag2O为正极,得到电子,发生还原反应,据此分析作答;
(3)根据电池的总反应可知,Ag2O为正极,得到电子,发生还原反应,根据电极反应确定c(OH-)的变化以判断pH的变化;
(4)可设计成原电池的反应应为氧化还原反应;
(5)燃料电池中,负极通入燃料,燃料失电子发生氧化反应,正极通入氧化剂,得电子发生还原反应,据此作答。
【详解】
(1)纽扣电池为一次电池;
(2)根据电池的总反应可知Zn为负极,失去电子,发生氧化反应,电极反应为:Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O;
(3)根据电池的总反应可知,Ag2O为正极,得到电子,发生还原反应,电极反应为:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,使用时,c(OH-)增大,因此正极区的pH逐渐增大;
(4)A. 能设计成原电池的反应通常是放热反应,由于反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)是氧化还原反应,但该反应为吸热反应,因而不能设计成原电池,A项错误;
B. 反应NaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(1)为复分解反应,不能设计成原电池,B项错误;
C. 反应2CO(g)+O2(g)=2CO2(1)为氧化还原反应,且该反应为放热反应,可设计成原电池,C 项正确;
答案选C。
(5)燃料电池中,负极通入燃料,燃料失电子发生氧化反应,电极反应为CO-2e-+4OH-=CO32- +2H2O。
【点睛】
设计制作化学电源的过程为:
10.如图所示,A、B、C三个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。
(1)A、B、C三个装置中属于原电池的是___(填标号)。
(2)A池中Zn是___极,电极反应式为___;A中总反应的离子方程式___。
(3)B池中总反应的方程式为___。
(4)C池中Zn是___极,发生___反应,电极反应式为___;反应过程中,CuCl2溶液浓度___(填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】A 负 Zn-2e-=Zn2+ Zn+Cu2+=Zn2++Cu CuCl2Cu+Cl2↑阴还原 Cu2++2e-=Cu 不变
【解析】
【分析】
(1)A、B、C三个装置中,没有外接电源的属于原电池。
(2)A池中,相对活泼的金属作负极,电极反应式为金属失电子生成金属离子;A中总反应为负极金属与电解质发生氧化还原反应。
(3)B池中总反应为电解氯化铜。
(4)C池中,与正极相连的电极为阳极,阳极失电子发生氧化反应;通过分析两电极反应,可确定反应过程中,CuCl2溶液浓度变化情况。
【详解】
(1)A、B、C三个装置中,没有外接电源的属于原电池,则原电池是A。
答案为:A;(2)A池中,相对活泼的金属是Zn,Zn是负极,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+;A中总反应的离子方程式为Zn+Cu2+=Zn2++Cu。
答案为:负;Zn-2e-=Zn2+;Zn+Cu2+=Zn2++Cu;(3)B池中总反应,就是电解氯化铜的反应,方程式为CuCl2Cu+Cl2↑。
答案为:
CuCl2Cu+Cl2↑;
(4)C池中,与负极相连的电极为阴极,Zn与电源负极相连,是阴极,得电子,发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-=Cu;反应过程中,阳极Cu-2e-=Cu2+,生成的Cu2+与阴极消耗的Cu2+物质的量相等,则CuCl2溶液浓度不变。
答案为:阴;还原;Cu2++2e-=Cu;不变。
【点睛】
不管是原电池还是电解池,解题的切入点都是电极的判断。
通常,原电池的负极金属材料都会失电子生成阳离子;而电解池的阳极材料是否失电子,则要看其是否为活性电极。
若阳极为活性电极,则在电解时阳极材料失电子;若为惰性电极,则阳极发生溶液中阴离子失电子的反应。
11.A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)A中反应的离子方程式为_________________________________。
(2)B中Fe极为_______极,电极反应式为_______________________。
C中Fe极为
_______极,电极反应式为__________________________,电子从_______极流出(填“Zn”或“Fe”)。
(3)比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序是___________________。
【答案】Fe+2H+=Fe2+H2↑负极Fe-2e-=Fe2+正极2H++2e-=H2↑Zn B>A>C。