高考化学 化学能与电能 培优易错试卷练习(含答案)含答案
一、化学能与电能
1．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
（1）请完成以下实验设计表(表中不要留空格)： 编号 ① ② ③ 实验目的 为以下实验作参照 醋酸浓度的影响 __ 碳粉/g 0.5 0.5 0.2 铁粉/g 2.0 __ 2.0 醋酸/% 90.0 36.0 90.0 （2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_____________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了__(“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是___________________________________。
（3）该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二： 假设一：发生析氢腐蚀产生了气体； 假设二：______________________________； ……
（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。
实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：__________
【答案】2.0 碳粉含量的影响 吸氧 还原反应 2H2O+O2+4e-=4OH- （或4H++O2+4e-=2H2O） 反应放热，温度升高，体积膨胀 实验步骤和结论（不要求写具体操作过程） ①药品用量和操作同编号①实验（多孔橡皮塞增加进、出导管） ②通入氩气排净瓶内空气；
③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化（也可测温度变化，检验Fe2+等）。 如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。 （本题属于开放性试题，合理答案均给分） 【解析】 【详解】
(1)探究影响化学反应速率，每次只能改变一个变量，故有②中铁的量不变，为2.0g； ③中改变了碳粉的质量，故为探究碳粉的量对速率的影响。
(2) t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极，铁为负极，碳电极氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：还原；O2+2H2O+4e-=4OH-；
(3) 图2中0-t1时压强变大的原因可能为：铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应，温度升高时锥形瓶中压强增大，所以假设二为：反应放热使锥形瓶内温度升高，故答案为：反应放热使锥形瓶内温度升高；
(4)基于假设一，可知，产生氢气，发送那些变化，从变化入手考虑 实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）
①药品用量和操作同编号①实验（多孔橡皮塞增加进、出导管） ②通入氩气排净瓶内空气；
③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化（也可测温度变化，检验Fe2+等）。 如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。 （本题属于开放性试题，合理答案均给分）。
2．现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水,并测量电解产生的氢气的体积（约6 mL）和检验氯气的氧化性（不应将多余的氯气排入空气中）。
（1）试从上图图1中选用几种必要的仪器,连成一整套装置,各种仪器接口的连接顺序（填编号）是:A接______,B接______。 （2）碳棒上发生的电极反应为_______。
（3）能说明氯气具有氧化性的实验现象是_______。
（4）假定装入的饱和食盐水为50 mL（电解前后溶液体积变化可忽略）,当测得的氢气为5.6 mL（已折算成标准状况）时,溶液的pH为____。
（5）工业上采用离子交换膜法电解饱和食盐水，如上图图2，该离子交换膜是__（填“阳离子”或“阴离子”）交换膜，溶液A是_______（填溶质的化学式）
【答案】G、F、I D、E、C 2Cl--2e-=Cl2↑ 淀粉-KI溶液变成蓝色 12 阳离子 NaOH 【解析】 【分析】
(1)实验的目的是电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性，结合装置的作用来连接装置；
(2)实验目的生成氢气和氯气，所以铁应为阴极，碳棒为阳极；
(3)氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘单质，使淀粉碘化钾溶液变蓝色说明； (4)电解饱和食盐水的方程式：2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑，利用公式c=
n来计V算NaOH的物质的量浓度，然后求出氢离子的浓度，最后求出pH；
(5)氢气在阴极生成，则b为阴极，a为阳极，阳离子向阴极移动，则离子交换膜允许阳离子通过；a极上氯离子失电子，生成氯气同时溶液中生成NaOH。 【详解】
(1)产生的氢气的体积用排水量气法，预计H2的体积6ml左右，所以选I不选H，导管是短进长出，所以A接G，用装有淀粉碘化钾溶液的洗气瓶检验氯气时，导管要长进短出，所以B接D，氯气要进行尾气处理，即E接C；
(2)实验目的生成氢气和氯气，所以铁应为阴极，连接电源负极，碳棒为阳极，所以炭棒接直流电源的正极，电极反应：2Cl--2e-═Cl2↑；
(3)氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘单质，碘单质遇到淀粉变蓝色，使淀粉碘化钾溶液变蓝色说明氯气具有氧化性； (4)因电解饱和食盐水的方程式：2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑，当产生的H2的体积
5.6?10?3L=2.5×10-4mol，生成氢氧化钠的物质的量为5×10-为5.6mL时，物质的量n=
22.4L/mol4
5?10?4molmol，所以溶液中NaOH的物质的量浓度=═0.01mol/L，所以氢离子的浓度
0.05L10?14=mol/L=1×10-12mol/L，pH=12； 0.01(5)氢气在阴极生成，则b为阴极，a为阳极，阳离子向阴极移动，则离子交换膜允许阳离子通过，所以离子交换膜为阳离子交换膜；a极上氯离子失电子，生成氯气同时溶液中生成NaOH，所以溶液A是NaOH。 【点睛】
分析电解过程的思维程序：①首先判断阴阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极；②再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴阳离子两组；③然后排出阴阳离子的放电顺序：阴极:阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+；阳极：活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH-；如果阳极材料是活性金属如Fe或Cu为阳极，则阳极本身被氧化。
3．现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中)。
(1)试从下图中选用几种必要的仪器，连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺序(填编号)是A接__________，B接__________。
(2)铁棒接直流电源的________极；碳棒上发生的电极反应为_______。 (3)能说明氯气具有氧化性的实验现象是_______________________。
(4)假定装入的食盐水为50 mL，一段时间后，产生5.6 mL(标准状况)H2时，所得溶液在25 ℃时的pH＝________。
(5)若将B电极换成铁电极，写出在电解过程中U形管底部出现的现象： __________。 【答案】A接GFI B接DEC 负极 2Cl－－2e－＝Cl2↑ 淀粉KI溶液变蓝 12 白色沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色 【解析】 【分析】
U形管装置为电解装置，铁棒为阴极，连接电源负极，发生还原反应：2H＋＋2e－=H2↑；碳
－－
棒为阳极，连接电源正极，发生氧化反应：2Cl－2e=Cl2↑，所以从A出来的是H2，应该
连接G，然后F连接I。淀粉KI溶液可以检验Cl2，所以B连接D，E连接C，目的是吸收尾气Cl2。 【详解】
(1)根据以上分析可知：A接GFI ，B接DEC ； 答案： A接GFI B接DEC
(2)铁棒不可连接电源正极，如果连接正极铁会失电子，发生氧化反应，所以必须连接电源
－－
负极；碳棒为阳极，连接电源正极，发生氧化反应：2Cl－2e=Cl2↑； －－
答案：负极 2Cl－2e＝Cl2↑
(3)利用Cl2+2KI=2KCl+I2，碘单质使得淀粉溶液变蓝，证明氯气具有氧化性； 答案：淀粉KI溶液变蓝 (4)2NaCl+2H2O
2NaOH + H2↑ + Cl2↑
2mol 22.4L n（NaOH） 5.6×10-3L
2?5.6?10?3n（NaOH）=mol=0.0005mol
22.4c(NaOH)=
n?NaOH?0.0005mol==0.01mol/L ?350?10VpH=-lg
c?OH??kw1?10?14=-lg=12
0.01答案：12
(5)若将B电极换成铁电极，总电极反应为Fe+2H2O
Fe(OH)2↓+H2↑，后续反应4Fe
（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，因此现象为生成白色沉淀，迅速变成灰绿色最后变成红褐色。
答案：白色沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色 【点睛】
试题以电解饱和食盐水为载体，旨在考查学生灵活运用电解原理解决实际问题的能力，明确电解原理、物质的性质特点是解答的关键。
4．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现反应条件不同，反应速率不同。请回答下列问题：
（1）在用稀硫酸与锌制氢的实验中，加入少量下列物质可加快氢气生成速率的是_____（填序号）
A．Na2SO4 溶液 B．MgSO4 溶液 C．SO3 D．CuSO4 溶液
（2）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验：将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的容器中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
请完成此实验设计，其中：V1＝____ mL， V6＝______ mL。
该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析速率下降的主要原因__________ 。
（3）该同学为探究其它因素对锌与稀硫酸反应速率的影响，又做了以下实验，记录数据如下，回答下列问题：
高考化学 化学能与电能 培优易错试卷练习(含答案)含答案
