化学化学能与电能的专项培优练习题(含答案)及答案解析

化学化学能与电能的专项培优练习题(含答案)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 －

－

电流计指针向右偏转，铜片表面产 实验Ⅰ 6 mol·L-1稀硝酸 生无色气体，在液面上方变为红棕色。 电流计指针先向右偏转，很快又偏实验Ⅱ 15 mol·L-1浓硝酸 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________________。 L-1稀硝酸反应有H2和NH4+生成，NH4+生成的原理是产生H2查阅资料：活泼金属与1 mol·的过程中NO3－被还原。

L-1稀硝酸溶液，观察到电流计指针向右偏（3）用上图装置进行实验Ⅲ：溶液X为1 mol·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=2NO2 Al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-＋10 H+＝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】 【详解】

（1）实验Ⅰ中，由于Al的金属活动性比Cu强，因此Al做负极。铜片表面产生的无色气体是NO，在液体上方NO被空气中的氧气氧化成红棕色的NO2，方程式为2NO+O2=2NO2；（2）实验Ⅱ中， Al的金属活动性比Cu强，Al开始作电池的负极，电流计指针先偏向右边；由于Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜，阻止了内层金属的进一步反应，因此，Cu作负极，电流计指针偏向左边；

（3）①实验室检验NH4+有两种常用方法：方法一，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+；方法二，取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，并在试管口放一蘸有浓盐酸的玻璃棒，若有白烟生成，证明溶液中含NH4+；②NH4+的生成是NO3被还原的结果，其电极反应式为NO3-＋8e-＋10 H+＝NH4+＋3H2O

（4）①观察到A中有NH3生成，是由于Al与NaOH溶液反应产生H2，并且与此同时，H2可将NO3-还原为NH3；B中无现象是由于Mg与NaOH溶液不反应；②A中生成NH3的离子方程式为 8Al＋3NO3-＋5OH-＋2H2O＝3NH3↑＋8AlO2-；

（5）铝与中性的硝酸钠溶液不能生成H2， NO3－无法被还原，因此将铝粉加入到NaNO3溶液中无明显现象。

－

2．为探究Ag与Fe3氧化性的相关问题，某小组同学进行如下实验：

-已知：相关物质的溶解度（20℃）AgCl：1．5×104g Ag2SO4：0．796 g

+

+

（1）甲同学的实验如下： 序号 操作 将2 mL 1 mol/L AgNO3溶液加实验Ⅰ 入到1 mL 1 mol/L FeSO4溶液中 取上层清液，滴加KSCN 溶液 现象 产生白色沉淀，随后有黑色固体产生 溶液变红 注：经检验黑色固体为Ag

① 白色沉淀的化学式是_____________。

② 甲同学得出Ag+氧化了Fe2+的依据是_______________。 （2）乙同学为探究Ag+和Fe2+反应的程度，进行实验Ⅱ。

a．按右图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应），发现电压表指针偏移。偏移的方向表明：电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，指针偏移减小。

ｂ．随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为：偏移减小→回到零点→逆向偏移。

① a中甲烧杯里的电极反应式是___________。

② b中电压表指针逆向偏移后，银为_________极（填“正”或“负”）。 ③ 由实验得出Ag和Fe2反应的离子方程式是___________。 （3）为进一步验证乙同学的结论，丙同学又进行了如下实验： 序号 实验Ⅲ 实验Ⅳ 实验Ⅴ 操作 将2 mL 2 mol/L Fe(NO3)3溶液加入有银镜的试管中 现象 银镜消失 +

+

将2 mL1 mol/L Fe2(SO4)3溶液加入有银镜的试管中 银镜减少，未消失 将2 mL 2 mol/L FeCl3溶液加入有银镜的试管中 银镜消失 +

① 实验Ⅲ___________（填“能”或“不能”）证明Fe3氧化了Ag，理由是

_____________。

② 用化学反应原理解释实验Ⅳ与Ⅴ的现象有所不同的原因：_____________。 【答案】Ag2SO4 有黑色固体（Ag ）生成，加入KSCN 溶液后变红 Fe2+－e-＝Fe3+ 负 Fe2+＋Ag+

Fe3+＋Ag 不能 因为Fe(NO3)3溶液呈酸性，酸性条件下NO3-也可能氧化Ag

Fe2+＋Ag+，且AgCl比Ag2SO4溶解度更小，Cl-比SO42-更有

溶液中存在平衡：Fe3+＋Ag镜溶解）。 【解析】 【分析】 【详解】

（1）将2mL 1mol/L AgNO3溶液加入到1mL 1mol/L FeSO4溶液中发生复分解反应会生成硫酸银白色沉淀，银离子具有强氧化性会氧化Fe2+为Fe3+，银离子被还原为黑色固体金属单质银；取上层清液，滴加KSCN溶液溶液变红说明有铁离子生成； ①上述分析可知白色沉淀为硫酸银，它的化学式是Ag2SO4，故答案为Ag2SO4；

②甲同学得出Ag+氧化了Fe2+的依据是实验现象中，银离子被还原为黑色固体金属单质银，取上层清液，滴加KSCN溶液溶液变红说明有铁离子生成，故答案为有黑色固体（Ag）生成，加入KSCN溶液后变红；

（2）①实验过程中电压表指针偏移，偏移的方向表明：电子由石墨经导线流向银，依据原

利于降低Ag+浓度，所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大（或促使平衡正向移动，银

电池原理可知银做原电池正极，石墨做原电池负极，负极是甲池溶液中亚铁离子失电子发

+-++-生氧化反应生成铁离子，a中甲烧杯里的电极反应式是Fe2-e=Fe3；故答案为Fe2-e

=Fe3；

②随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2（SO4）3溶液，和乙池组成原电池，发现电压表指针的变化依次为，偏移减小→回到零点→逆向偏移，依据电子流向可知乙池中银做原电池负极，发生的反应为铁离子氧化为银生成亚铁离子；故答案为负；

③由实验现象得出，Ag+和Fe2+反应生成铁离子和金属银，反应的离子方程式是Fe2++Ag+

Fe3++Ag；故答案为Fe2++Ag+

Fe3++Ag；

（3）①将2mL 2mol/L Fe（NO3）3溶液加入有银镜的试管中银镜消失，说明银杯氧化，可能是溶液中铁离子的氧化性，也可能是铁离子水解显酸性的溶液中，硝酸根离子在酸溶液中具有了强氧化性，稀硝酸溶解银，所以实验Ⅲ不能证明Fe3+氧化了Ag，故答案为不

-能；因为Fe（NO3）3溶液呈酸性，酸性条件下NO3也可能氧化Ag；

+

②将2mL1mol/L Fe2（SO4）3溶液加入有银镜的试管中银镜减少，未消失说明部分溶解，将2mL 2mol/L FeCl3溶液加入有银镜的试管中银镜消失，说明银溶解完全，依据上述现象可知，溶液中存在平衡：Fe3+Ag

+

+

平衡：Fe3+Ag

+

Fe2++Ag+，且AgCl比Ag2SO4溶解度更小，Cl-比SO42-

更有利于降低Ag浓度，所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大，故答案为溶液中存在

Fe2++Ag+，且 AgCl比Ag2SO4溶解度更小，Cl-比SO42-更有利于降低Ag+

浓度，所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大。

3．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；Cu+2e=Cu

2+

－

（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Cu+2e=Cu；（3）某一电极生成 1.28 g铜，转移电子

2+

－

+

-

-

1.28g?2?0.04mol，则另一电极生

64g/mol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。

4．（一）下图是实验室用氢气还原氧化铜实验的简易装置。其中的铜质燃烧匙可以在试管M中上下移动，实验时,先将细铜丝一端被弯成螺旋状，先在空气中加热变黑后再迅速伸入球型干燥管中。

（1）铜质燃烧匙的作用有 ， 。 （2）实验过程中，在试管是 ， 。

（二）原电池与电解池在化学工业中有广泛应用。如图装置，a为CuCl2溶液，X为Fe棒，Y为碳棒，回答以下问题：（1）若断开k1，闭合k2，则装置为_____ ；X电极上的电极反应式为_____________；电解质溶液中的阳离子向______极移动(填X或Y)； （2）若线路中通过3.01×10的电子，则Y极上析出物质的质量为 。

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M中可观察到的现象

【答案】（一）（1）控制反应的发生和停止 与锌构成原电池加快反应速率 (2) 铜匙和锌粒表面都有气泡产生 锌粒逐渐变小或消失 （二） (1)原电池 Fe－2e＝Fe Y (2) 1.6g

－

2+

【解析】

试题分析：（一）（1）铜质燃烧匙可以上下移动，因此作用之一是的作用有控制反应的发生和停止；其次铜与锌构成原电池加快反应速率。

（2）锌能与盐酸反应生成氢气，其次铜锌构成原电池，铜是正极，其在表明氢离子放电，所以实验过程中，在试管M中可观察到的现象是铜匙和锌粒表面都有气泡产生、锌粒逐渐变小或消失。

（二）（1）若断开k1，闭合k2，则装置为原电池，铁是活泼的金属，铁是负极，则X电极上的电极反应式为Fe－2e＝Fe ；电解质溶液中的阳离子向正极移动，即向Y极移动；

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2+