2020-2021高考化学知识点过关培优训练∶化学能与电能附详细答案

2020-2021高考化学知识点过关培优训练∶化学能与电能附详细答案一、化学能与电能1．电解原理和原电池原理是电化学的两个重要内容。

某兴趣小组做如下探究实验：（1）如上图1为某实验小组依据氧化还原反应设计的原电池装置，若盐桥中装有饱和的KNO3溶液和琼胶制成的胶冻,则NO3-移向_____________装置（填写“甲或乙”）。

其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，发现生成无色无味的单质气体，则石墨上电极反应式______________________。

（2）如上图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲装置是____________（填“原电池或电解池”），乙装置中石墨（2）为极，乙装置中与铁线相连的石墨（1）电极上发生的反应式为。

（3）在图2乙装置中改为加入CuSO4溶液，一段时间后，若某一电极质量增重 1.28 g，则另一电极生成______________mL（标况下）气体。

【答案】（1）甲；2H++2e-＝H2；（2）原电池；阳；Cu2++2e－=Cu（3）224【解析】试题分析：（1）装置1中铁是负极、石墨是正极，阴离子在原电池中移向负极，NO3-移向甲装置；若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，发现生成无色无味的单质气体，则石墨上电极反应式2H++2e-＝H2；（2）图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲装置中两个电极不同，构成原电池；，乙装置是电解池，石墨（2）与正极相连，石墨（2）为阳极，乙装置中与铁线相连的石墨（1）是阴极，电极上发生的反应式为Cu2++2e－=Cu；（3）某一电极生成 1.28 g铜，转移电子1.2820.0464/gmolg mol⨯=，则另一电极生成氧气，根据转移电子相同，生成氧气0.01mol，标况下的体积为224mL。

考点：本题考查电解原理和原电池原理。

2．电解原理在化学工业中有广泛应用。

I．右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

请完成以下问题：（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：①在X极附近观察到的现象是_________________；②电解一段时间后，该反应总离子方程式_______________________________；若用该溶液将阳极产物全部吸收，反应的离子方程式__________________________。

（2）若用该装置电解精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：X电极的材料是____________，电解一段时间后，CuSO4溶液浓度_________（填“增大”、减小”或“不变”）。

（3）若X、Y都是惰性电极，a是溶质为Cu(NO3)2和X(NO3)3，且均为0.1 mol的混合溶液，通电一段时间后，阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如图所示，则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是_____。

II．右图为模拟工业离子交换膜法电解饱和食盐水制备烧碱的工作原理。

下列说法正确的是____。

A．从E口逸出的气体是Cl2B．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性C．标准状况下每生成22.4 L Cl2，便产生2 mol NaOHD．电解一段时间后加适量盐酸可以恢复到电解前的浓度【答案】放出气体，溶液变红 2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑ Cl2＋2OH－= Cl－＋ClO－＋H2O 纯铜减小 Cu2+>H+>X3+ BC【解析】试题分析：本题考查电解的原理和电解原理的应用，离子放电顺序的判断和电化学的计算。

I. X与外加电源的负极相连，X为阴极，Y为阳极。

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液。

①X电极的电极反应式为2H++2e-=H2↑，X电极附近水的电离平衡（H2O H++OH-）正向移动，H+继续放电，溶液中c（OH-） c（H+），溶液呈碱性，遇酚酞变红色，X极附近观察到的现象是放出气体，溶液变红。

②Y电极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，电解一段时间后，该反应总离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；若用该溶液将阳极产物全部吸收，NaOH与Cl2反应的离子方程式为Cl2＋2OH－= Cl－＋ClO－＋H2O。

（2）电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，X的电极材料为纯铜。

阳极（Y电极）的电极反应为：比Cu活泼的金属发生氧化反应和Cu-2e-=Cu2+，阴极（X电极）电极反应式为Cu2++2e-=Cu，根据电子守恒和原子守恒，电解一段时间后CuSO4溶液浓度减小。

（3）由图像知开始通过0.2mol电子析出固体的质量达到最大值，结合阳离子物质的量都为0.1mol，则Cu2+优先在阴极放电，Cu2+的氧化能力最强，继续通电，阴极不再有固体析出，接着H+放电，X3+不放电，则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是Cu2+>H+>X3+。

II.根据Na+的流向可以判断装置左边电极为阳极，右边电极为阴极。

A项，右边电极的电极反应为2H++2e-=H2↑，E口逸出的气体是H2，错误；B项，装置图中的阴极室产生NaOH，从B口加入含少量NaOH的水溶液，增大溶液中离子的浓度，增强导电性，正确；C项，n （Cl2）=22.4L÷22.4L/mol=1mol，根据电解方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，生成NaOH物质的量为2mol，正确；D项，根据元素守恒，电解一段时间后通入适量的HCl 气体可以恢复到电解前的浓度，不是盐酸，错误；答案选BC。

3．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。

4．某化学课外活动小组的同学利用原电池原理探究一定温度下（实验时实际的环境温度）使铁钝化的硝酸的最低浓度。

实验步骤如下：①向两支具支试管中分别加入浓硝酸5。

0mL（质量分数为65%，密度为1。

4g/mL）。

按图组装好实验装置。

②将铜丝和铁丝同时插入浓硝酸中，观察到灵敏电流计指针先指向铜丝，但又迅速反转（只需1—2s）指向铁丝一端。

③用盛有5。

0mL蒸馏水的注射器向具支试管内加水，并注视电流计的指针偏转方向。

在指针恰好发生反转又指向铜丝时停止实验，记录此时已注入的水的体积。

重复三次实验获得的数据如下：实验次数实验温度（℃）注入水的体积（mL）117。

22。

42T12。

53T22。

3请回答下列问题：（1）在该装置中仪器a因其作用而称为____；指针指向铁丝时，铁丝为___极（填“正”或“负”）（2）65%的硝酸的物质的量浓度是_________；在未注水前正极的电极反应式为________。

（3）T1_______T2（填“>”、“<”或“=”）（4）在本实验温度下，使铁钝化的硝酸最低浓度为_____%；利用本实验数据判断，若以45%的硝酸进行实验（不再注水），则电流表的指针应指向_____电极（填“铁”或“铜”） （5）该实验装置上的不足是_________，改进方法是________________________。

【答案】盐桥 正 14。

4mol/L NO 3－＋e －＋2H ＋=NO 2↑＋H 2O = 48 铜 缺少尾气处理装置 应在两侧支管口处均连接导管，将产生气体导入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中【解析】【详解】（1）在该装置中仪器a 因其作用而称为盐桥；铁在浓硝酸中发生钝化，所以铜是正极，所以铁是正极；（2）根据10001000 1.465%c 14.4mol /L M 63ρω⨯⨯===；正极是硝酸根离子发生还原反应，电极反应式为:32NO e 2H NO --+++=↑2H O +；（3）温度相同条件下加入水探究一定温度下(实验时实际的环境温度)使铁钝化的硝酸的最低浓度，改变加入水的量体坛就钝化浓度，所以温度不变，故12T T =；（4）重复三次实验平均加水量 2.3 2.5 2.4mL=2.4mL 3++=，使铁钝化的硝酸最低浓度5.0 1.465%100%48%5.0 1.4 2.4⨯⨯=⨯=⨯+，利用本实验数据判断，若以45%的硝酸进行实验（不再注水），铁不发生钝化，铁做负极，则电流表的指针应指向电极铜电极； （5）反应过程中所生产的了氮的氧化物是有毒气体会污染空气，该实验装置的不足之处是没有尾气处理装置，应在两侧支管口处均连接导管，将产生的气体导入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中吸收尾气，避免排放到空气中污染环境。

5．如图所示,A 为电源,B 为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO 4溶液,C 、D 为电解槽,其电极材料及电解质溶液如图所示。

(1)关闭K 1,打开K 2,通电后,B 的KMnO 4紫红色液滴向c 端移动,则电源b 端为 极，通电一段时间后,滤纸d 端的电极反应式是 。

(2)已知C 装置中溶液的溶质为Cu(NO 3)2和X(NO 3)3,且均为0.1 mol,打开K 1,关闭K 2,通电一段时间后,阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如图所示,则Cu 2+、X 3+、H +氧化能力由大到小的顺序是 。

(3)D装置中溶液是H2SO4溶液,则电极C端从开始至一段时间后的实验现象是。

【答案】(1)负极，2H+ + 2e-- = H2(2)Cu2+ >H+ >X3+(3)产生无色气体，溶液变为蓝色，一段时间后有红色物质析出【解析】试题分析：(1)据题意B的KMnO4紫红色液滴向c端移动，说明高锰酸根离子向c端移动，可推出极c端为阳极，则与之相连的电源a端为正极，b端为负极，所以通电滤纸d端为阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，故答案为：负；2H++2e-=H2↑；(2)根据电解C的图象可知，通电后就有固体生成，当通过电子为0.2mol时，析出固体质量达最大，证明此时析出的固体是铜．如果是X3+析出，电子数应该是0.3mol，则氧化能力为Cu2+＞X3+，当电子超过0.2mol时，固体质量没变，说明这是阴极产生的是氢气，即电解水，说明氧化能力H+＞X3+，故氧化能力为Cu2+＞H+＞X3+；故答案为：Cu2+＞H+＞X3+；(3)D装置中溶液是H2SO4，电极C端与b负极相连即为阴极，开始为氢离子得电子生成氢气，后阳极的铜失电子生成铜离子进入溶液，溶液变为蓝色，一段时间后有红色物质在阴极析出，所以看到的现象为在C端开始时有无色无味气体产生，溶液变为蓝色，一段时间后有红色物质析出；故答案为：在C端开始时有无色无味气体产生，溶液变为蓝色，一段时间后有红色物质析出。