2020-2021高考化学提高题专题复习化学能与电能练习题附答案
一、化学能与电能
1．以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。某研究小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响。
（1）将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿，涂上铁粉、碳粉的混合物，贴在表面皿上。在滤纸上加几滴检验试剂，再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸，操作如下所示：
①实验ⅰ的现象说明，得电子的物质是_______________________________。 ②碳粉的作用是___________________________________________________。 ③为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是_____________________。
（2）向如图示装置的烧杯a、b中各加入30mL 3.5%的NaCl溶液，闭合K，指针未发生偏转。加热烧杯a，指针向右偏转。
①取a、b中溶液少量，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，b中铁片作________极。
②加热后，指针发生偏转的原因可能是_____________________。
（3）用（2）中图示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响，向烧杯a、b中各加入30mL不同质量分数的NaCl溶液，实验记录如下表所示。 实验 I II Ⅲ a 0.1% 0.1% 3.5% b 0.01% 3.5% 饱和溶液 指针偏转方向 向右 向左 向右 ①Ⅱ中，b中电极发生的电极反应式是_______________________________。
②Ⅲ中，铁在饱和NaCl溶液中不易被腐蚀。查阅资料可知：在饱和NaCl溶液中O2浓度较
低，钢铁不易被腐蚀。设计实验证明：_______________________________。 （4）根据上述实验，对钢铁腐蚀有影响的因素是_______________________________。 【答案】O2 与铁组成原电池，作原电池的正极 用水代替NaCl溶液进行上述实验 正 温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快 Fe－2e-=Fe2+ 另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K3Fe(CN)6溶液，然后往其中一个烧杯中通入O2，观察现象 温度、NaCl溶液的浓度、O2的浓度 【解析】 【分析】
（1）铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，发生吸氧腐蚀生成氢氧根离子，溶液显碱性，遇到酚酞变红；
（2）①K3[Fe(CN)6]溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀； ②温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快；
（3）①依据不同浓度下，检流计指针偏转方向判断电极，书写电极反应式；
②要证明在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀，可以设计对比试验，一个实验中通入氧气，另一个实验中不通入氧气，观察铁的腐蚀情况； （4）依据上述实验总结归纳解答。 【详解】
（1）①铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，酚酞变红说明生成氢氧根离子，发生吸氧腐蚀，故得电子的物质是O2；
②铁与碳以氯化钠溶液为电解质形成原电，铁做原电池负极，碳做正极；
③为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是，用水做电解质，代替氯化钠进行上述实验；
（2）①K3[Fe(CN)6]溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀，而取a、b中溶液少量，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，a中出现蓝色沉淀，说明a中生成二价铁离子，b中无变化，b中没有二价铁离子生成，所以a做负极，b做正极；
②加热后，指针发生偏转的原因可能是：温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快； （3）①依据图表中Ⅱ组数据及指针向左偏转，则可知：b极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式：Fe－2e-=Fe2+；
②要证明氧气浓度对金属腐蚀速率的影响，可以设计对比实验，如下：另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K3Fe(CN)6溶液，然后往其中一个烧杯中通入O2，观察现象；
（4）通过上述实验可知：对钢铁腐蚀有影响的因素是有温度、NaCl溶液的浓度、O2的浓度。
2．（1）利用原电池装置可以验证Fe3+与Cu2+氧化性相对强弱，如下图所示。
该方案的实验原理是自发进行的氧化还原反应可以设计为原电池。写出该氧化还原反应的离子方程式：__________。该装置中的负极材料是______（填化学式），正极反应式是_______。
（2）某研究性学习小组为证明2Fe3++2I－?2Fe2++I2为可逆反应，设计如下两种方案。 方案一：
取5mL0.1mol/LKI溶液，滴加2mL0.1mol/L的FeCl3溶液，再继续加入2mLCCl4，充分振荡、静置、分层，再取上层清液，滴加KSCN溶液。 ①方案一中能证明该反应为可逆反应的现象是______。
②有同学认为方案一设计不够严密，即使该反应为不可逆反应也可能出现上述现象，其原因是（用离子方程式表示）_____。 方案二：
设计如下图原电池装置，接通灵敏电流计，指针向右偏转（注：灵敏电流计指针总是偏向．．．
电源正极），随着时间进行电流计读数逐渐变小，最后读数变为零。当指针读数变零后，在右管中加入1mol/L FeCl2溶液。
③方案二中，“读数变为零”是因为____________.
④“在右管中加入1mol/L FeCl2溶液”后，观察到灵敏电流计的指针______偏转（填“向左”、“向右”或“不”），可证明该反应为可逆反应。
－
【答案】Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ Cu Fe3+ + e = Fe2+ 下层（CCl4层）溶液呈紫红色，且上层
清液中滴加KSCN后溶液呈血红色 4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+ 该可逆反应达到了化学平衡状态 向左 【解析】 【分析】
（1）验证Fe3+与Cu2+氧化性强弱时，应将反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成原电池，原电池中铜作负极发生氧化反应被损耗，选用金属性弱于铜的金属或非金属C作正极，电解质溶液为可溶性的铁盐；
（2）方案一：如该反应为可逆反应，加入四氯化碳，四氯化碳层呈紫红色，上层清液中滴加KSCN后溶液呈血红色；但在振荡过程中，Fe2+离子易被空气中氧气生成Fe3+，不能证明Fe3+未完全反应；
方案二：图中灵敏电流计的指针指向右，右侧烧杯为正极，当指针读数变零后，在右管中加入1mol/LFeCl2溶液，如为可逆反应，可发生2Fe2++I2?2Fe3++2I-，I2被还原，指针应偏向
左。 【详解】
（1）Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+反应，反应中Cu被氧化，Cu电极为原电池的负极，负极反应式为Cu-2e-=Cu2+，选用金属性弱于铜的金属或石墨作正极，正极上Fe3+发生还原反应，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，故答案为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+；Cu； Fe3+ + e－ = Fe2+；
（2）①若该反应为可逆反应，反应中有碘单质生成，但不足量的Fe3+不能完全反应，溶液中依然存在Fe3+，则证明有碘单质和Fe3+存在的实验设计为：向反应后的溶液再继续加入2mLCCl4，充分振荡、静置、分层，下层（CCl4层）溶液呈紫红色，再取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，故答案为下层（CCl4层）溶液呈紫红色，且上层清液中滴加KSCN后溶液呈血红色；
②在振荡过程中，Fe2+离子易被空气中氧气生成Fe3+，不能证明反应可逆，反应的化学方程式为4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+，故答案为4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+；
③若该反应为可逆反应，“读数变为零”说明该可逆反应达到了化学平衡状态，故答案为该可逆反应达到了化学平衡状态；
④当指针读数变零后，在右管中加入1mol/LFeCl2溶液，如为可逆反应，可发生
2Fe2++I2?2Fe3++2I-，I2被还原，灵敏电流计指针总是偏向电源正极，指针应偏向左，故答案为向左。 【点睛】
本题考查化学反应原理的探究，侧重于分析问题和实验能力的考查，注意把握发生的电极反应、原电池工作原理，注意可逆反应的特征以及离子检验的方法为解答的关键。
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【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
Cl2↑＋H2↑＋2OH－
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【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。
Cl2↑＋H2↑＋2OH－。
4．某兴趣小组利用电解装置，探究“铁作阳极”时发生反应的多样性，实验过程如下。 I.KCl作电解质
（1）一定电压下，按图-1装置电解，现象如下：
石墨电极上迅速产生无色气体，铁电极上无气体生成，铁逐渐溶解。
5min后U型管下部出现灰绿色固体，之后铁电极附近也出现灰绿色固体，10min后断开K。按图-2进行实验。
①石墨电极上的电极反应式是________。
②确认灰绿色固体中含有Fe2+的实验现象是_______。
2020-2021高考化学提高题专题复习化学能与电能练习题附答案
