精选备战高考化学易错题专题复习化学能与电能及答案解析

精选备战高考化学易错题专题复习化学能与电能及答案解析一、化学能与电能1．硝酸是氧化性酸，其本质是NO3－有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关NO3－氧化性的探究（实验均在通风橱中完成）。

实验装置编号溶液X实验现象实验Ⅰ 6 mol·L-1稀硝酸电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色。

实验Ⅱ15 mol·L-1浓硝酸电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色。

（1）实验Ⅰ中，铝片作_____（填“正”或“负”）极。

液面上方产生红棕色气体的化学方程式是_________。

（2）实验Ⅱ中电流计指针先偏向右边后偏向左边．．．．．．．．．．的原因是____________________。

查阅资料：活泼金属与1 mol·L-1稀硝酸反应有H2和NH4+生成，NH4+生成的原理是产生H2的过程中NO3－被还原。

（3）用上图装置进行实验Ⅲ：溶液X为1 mol·L-1稀硝酸溶液，观察到电流计指针向右偏转。

①反应后的溶液中含NH4+。

实验室检验NH4+的方法是______________________________。

②生成NH4+的电极反应式是_____________________________________________。

（4）进一步探究碱性条件下NO3－的氧化性，进行实验Ⅳ：①观察到A中有NH3生成，B中无明显现象。

A、B产生不同现象的解释是_______________。

②A中生成NH3的离子方程式是_______________________________。

（5）将铝粉加入到NaNO3溶液中无明显现象，结合实验Ⅲ和Ⅳ说明理由_________________。

【答案】负2NO+O2=2NO2Al开始作电池的负极，Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜后，Cu作负极取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NH4+NO3-＋8e-＋10H+＝NH4+＋3H2O Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3，而Mg不能与NaOH溶液反应8Al＋3NO3-＋5OH-＋2H2O＝3NH3↑＋8AlO2-因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程，NO3－无法被还原【解析】【分析】（1）根据实验现象可知，实验1电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色，说明在原电池中铝作负极，发生氧化反应，铜做正极，硝酸根离子被还原成一氧化氮，在空气中被氧化成二氧化氮；（2）实验2中电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色，说明开始铝是负极，同实验1，铜表面有二氧化氮产生，很快铝被浓硝酸钝化，铜做负极，发生氧化反应，生成硝酸铜，溶液呈绿色，硝酸根离子在铝电极被还原成二氧化氮，据此答题；（3）溶液X为1mol•L-1稀硝酸溶液，反应后的溶液中含NH4+，说明硝酸根离子被还原成了铵根离子，原电池中铝做负极，铜做正极，硝酸根离子在正极还原成铵根离子；（4）Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3，根据电荷守恒和元素守恒可写出离子方程式，而镁与碱没有反应；（5）铝粉在中性溶液中不产生氢气，也就不与硝酸钠反应，据此分析。

【详解】（1）根据实验现象可知，实验1电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色，说明在原电池中铝作负极，发生氧化反应，铜做正极，硝酸根离子被还原成一氧化氮，在空气中被氧化成二氧化氮，反应方程式为2NO+O2=2NO2；（2）实验2中电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色，说明开始铝是负极，同实验1，铜表面有二氧化氮产生，很快铝被浓硝酸钝化，铜做负极，发生氧化反应，生成硝酸铜，溶液呈绿色，硝酸根离子在铝电极被还原成二氧化氮；（3）溶液X为1mol•L-1稀硝酸溶液，反应后的溶液中含NH4+，说明硝酸根离子被还原成了铵根离子，原电池中铝做负极，铜做正极，硝酸根离子在正极还原成铵根离子，①实验室检验NH4+的方法是取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NH4+；②生成NH4+的电极反应式是NO3-+8e-+10 H+=NH4++3H2O；（4）①Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3；根据电荷守恒和元素守恒可写出离子方程式，而镁与碱没有反应；②碱性条件下铝将硝酸根还原生成氨气，反应的离子方程式为8Al+3NO3-+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO2-；（5）铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程，也就不与硝酸钠反应，所以无明显现象。

【点睛】原电池中失电子发生氧化反应的一极一定是负极，得电子发生还原反应的一极一定是正极；电子流出的一极一定是负极、电子流入的一极一定是正极。

2．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。

3．已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（杂质与酸不反应）。

某化学兴趣小组在实验室条件下以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。

步骤一：电解精制：电解时，粗铜应与电源的_______极相连，阴极上的电极反应式为______________。

电解过程中，硫酸铜的浓度会________（选填：变大、不变、变小）。

步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：（1）阳极泥的综合利用：稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式：_____________。

残渣含有极少量的黄金。

为了回收金，他们查阅了有关资料（见下表）：序号反应化学平衡常数1Au + 6HNO 3（浓）Au(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O<< 12Au3+ + 4Cl-===AuCl4->>1从资料中可知，金很难与硝酸反应，但却可溶于王水（浓硝酸与盐酸按体积比1∶3的混合物），请你从化学平衡移动的角度简要解释金能够溶于王水的原因__________。

（2）滤液含量的测定：以下是该小组探究滤液的一个实验流程：则100mL滤液中Cu2+的浓度为__________mol·L-1，Fe2+的浓度为_________mol·L-1【答案】正 Cu2++ 2e-= Cu 变小 3Ag + 4H++NO3-= 3Ag++ NO↑+ 2H2O 王水中的Cl-与Au3+反应，降低了Au3+的浓度，使平衡向正反应方向移动，Au不断溶解 0.5 0.1【解析】【分析】步骤一：电解精炼铜时，精铜做阴极，粗铜作阳极，阴极上是铜离子得电子；根据锌、铁与硫酸铜发生置换反应分析；步骤二：（1）金属银可以和硝酸反应得到硝酸银以及水和一氧化氮；金离子可以和氯离子之间发生反应，形成稳定的AuCl4-离子，可以根据化学平衡移动原理来解释；（2）根据化学反应原理结合原子守恒的思想来计算回答。

【详解】步骤一：在电解精炼铜时，阳极反应是金属锌、铁、镍等先失电子，阴极上是铜离子得电子产生铜，电解反应为：Cu2++2e═Cu，精铜做阴极，粗铜作阳极；硫酸铜的浓度会变小，原因是锌、铁与硫酸铜发生置换反应；步骤二：（1）金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水，反应的离子方程式为：3Ag+4H++NO3-═3Ag++NO↑+2H2O；根据表中的信息，Au+6HNO3（浓）═Au（NO3）3+3NO2↑+3H2O，并且Au3++4Cl-═AuCl4-，在王水中，含有浓硝酸和浓盐酸，浓盐酸含有大量氯离子，Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子，使反应1平衡向右移动，则金溶于王水中；（2）100mL的滤液中含有亚铁离子、铜离子、锌离子，当加入足量的金属Fe以后，会将金属铜全部置换出来，所以生成的3.2g金属是Cu，所以铜离子的浓度c===0.5mol/L；亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，在空气中更易被氧化为氢氧化铁，受热分解生成的氧化铁的质量是4.8g，根据原子守恒，亚铁离子的物质的量是：=0.06mol，所以加入铁粉后的滤液中亚铁离子的浓度c===0.6mol/L，由于加入了铁粉，铁与溶液中的铁离子反应生成了亚铁离子，所以100mL滤液中亚铁离子的浓度为：0.6mol/L-0.5 mol/L=0.1mol/L。

4．取6根铁钉，6支干净的试管及其他材料，如图所示。

试管①放入一根铁钉，再注入蒸馏水，使铁钉和空气及水接触；试管②在试管底部放入硅胶(是一种干燥剂)，再放入铁钉，用棉花团堵住试管口，使铁钉和干燥空气接触；试管③先放入一根铁钉，趁热倒入煮沸的蒸馏水(已赶出原先溶解在蒸馏水中的空气)浸没铁钉，再加上一层植物油，使铁钉不能跟空气接触；试管④中放入铁钉注入食盐水，使铁钉和空气及食盐水接触；[来源:学§科§网Z§X§X §K]试管⑤放入相连的铁钉和锌片，注入自来水，浸没铁钉和锌片；试管⑥放入相连的铁钉和铜丝，注入自来水，浸没铁钉和铜丝。

把6支试管放在试管架上，几天后观察铁钉被腐蚀的情况。

（1）上述实验中铁钉发生了电化学腐蚀的是____ (填试管序号)；在电化学腐蚀中，负极反应是__________。