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1、化学化学能与电能的专项培优易错试卷练习题( 含答案 ) 及答案一、化学能与电能1 亚硝酰氯 NOCl 可用于合成清洁剂等。它可用Cl2 与 NO 在常温常压下合成：它的熔点为-64.5，沸点为 -5.5，常温下是黄色的有毒气体，遇水易水解。 请按要求回答下列相关问题：(1)过量铁屑和稀硝酸充分反应制备NO 的离子方程式为：(2)制备 NOCl 的装置如下图所示，连接顺序为:a _ 。( 按气流自左向右方向，用小写字母表示)。装置 A 和 B 作用是干燥NO 和 Cl2， _ 。装置 D 的作用是 _ 。装置 E 中 NOCl 发生反应的化学方程式为 _。(3)工业生产过程中NO 尾气处理方法有
2、多种，其中间接电化学法，其原理如图所示：该过程中阴极的电极反应式为： _ 。【答案】 3Fe+8H+32+2+2NO=3Fe +2NO +4H O e f c bd或 f e c bd观察气泡调节气体流速防止E中水蒸气进入FNOCl的水解NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2，引起+H O2HSO+= S O2+ 2H O+2e +2H3242【解析】【分析】（1）过量铁屑和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水；（2）将氯气和NO 干燥后在装置F 中发生反应，在冰盐中冷凝收集NOCl，氯气、 NO 以及NOCl 均不能排放到空气中，用氢氧化钠溶液吸收，注意NOCl遇水易水解。（3）由间接电
3、化学法示意图可知，阴极上HSO3放电生成S2O4 2， S2O42 在吸收塔中将NO 还原为 N2。【详解】（1）过量铁屑和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水，反应的离子方程式为+32+2+32+23Fe+8H +2NO=3Fe +2NO +4H O，故答案为3Fe+8H +2NO =3Fe +2NO +4H O；（2）将氯气和NO 干燥后在装置F 中发生反应，在冰盐中冷凝收集NOCl，氯气、NO 以及NOCl 均不能排放到空气中，用氢氧化钠溶液吸收，气处理装置之间需加一个干燥装置，故答案为NOCl 遇水易水解，故在收集装置和尾e f （或 f e） c b d； 装置 A 和 B 作用是除
4、干燥 NO、 Cl2 外，另一个作用是通过观察气泡调节气体的流速控制反应的发生，故答案为观察气泡调节气体流速； NOCl 遇水易水解，装置D 中氯化钙做干燥剂，吸收水蒸气，防止器 F 中，引起 NOCl 的水解，故答案为防止E 中水蒸气进入F，引起E 中水蒸气进入反应 NOCl 的水解； 装置 E 的目的吸收尾气，防止污染环境，NOCl 与氢氧化钠溶液反应生成NaCl、 NaNO2和 H2O，反应的化学方程式为 NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO+H2O，故答案为NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO+H2O；（3）由间接电化学法示意图可知，阴极上HSO3放电生成S2O4 2， S2O
5、42 在吸收塔中将NO 还原为 N2，阴极的电极反应式为2HSO3+2e+2H+= S2O42+ 2H2O，故答案为2HSO3+2e+2H+= S2 O42+ 2H2O。【点睛】本题考查化学实验方案的设计与评价，侧重考查分析问题和解决问题的能力，注意化学方程式的书写和排列实验先后顺序的方法，掌握电极反应式的书写方法是解答关键，2 研究 +6 价铬盐不同条件下微粒存在形式及氧化性，某小组同学进行如下实验：已知： Cr2O72- ( 橙色 )+ H2O2CrO42- ( 黄色 )+ 2H+ H=+13. 8kJ/ mol ， +6 价铬盐在一定条件下可被还原为Cr3+， Cr3+在水溶液中为绿色。
6、（ 1）试管 c 和 b 对比，推测试管 c 的现象是 _ 。（ 2）试管 a 和 b 对比， a 中溶液橙色加深。甲认为温度也会影响平衡的移动，橙色加深不一定是 c( H+) 增大影响的结果；乙认为橙色加深一定是c( H+) 增大对平衡的影响。你认为是否需要再设计实验证明？_（“是”或“否”），理由是_ 。c(Cr2 O72- )（3）对比试管 a、b、c 的实验现象，可知 pH 增大_（选填“增大”，c(CrO42- )“减小”，“不变”）；（4）分析如图试管 c 继续滴加 KI 溶液、过量稀 H2SO4的实验现象，说明6+ 价铬盐氧化性强弱为 Cr2 72-42 - （填“大于”，“小于
7、”，“不确定”）；写出此过程中氧O _CrO化还原反应的离子方程式_。（5）小组同学用电解法处理含Cr2 O72- 废水，探究不同因素对含Cr2O72- 废水处理的影响，结果如表所示（ Cr2O72- 的起始浓度，体积、电压、电解时间均相同）。实验是否加入否否加入 5g否Fe ( SO )324是否加入 H2SO4否加入 1mL加入 1mL加入 1mL电极材料阴、阳极均为石阴、阳极均为石阴、阳极均为石阴极为石墨，墨墨墨阳极为铁Cr2O72- 的去除率 /%0. 92212. 720. 857. 3实验中 Cr2 72-放电的电极反应式是 _。O实验中 Fe3+去除 Cr272- 的机理如图所示
8、，结合此机理，解释实验iv 中 Cr272-去除率提OO高较多的原因 _ 。【答案】溶液变黄色否 Cr2 72-( 橙色 )+ H242- ( 黄色 )+ 2H+正向是吸热反应，若因OO ?CrO浓H24SO溶于水而温度升高，平衡正向移动，溶液变为黄色。而实际的实验现象是溶液橙色加深，说明橙色加深就是增大c( H+) 平衡逆向移动的结果减小 大于Cr2 72-+6I-O14H+3+3I222-6e-+3+7H22+2+2Cr2 7+14H2Cr，Fe与+=+7H OCr O+=+O阳极Fe失电子生成Fe+272-在酸性条件下反应生成Fe3 +， Fe3+在阴极得电子生成Fe2+，继续还原 Cr
9、2 7 2-， Fe2+循Cr OO环利用提高了Cr2O72- 的去除率【解析】【分析】根据平衡移动原理分析对比实验；注意从图中找出关键信息。【详解】（ 1）由 Cr2O72- ( 橙色 )+ H2O 2CrO42- ( 黄色 )+ 2H+及平衡移动原理可知，向重铬酸钾溶液中加入氢氧化钠溶液后，可以减小溶液中的氢离子浓度，使上述平衡向正反应方向移动，因此，试管c 和b（只加水，对比加水稀释引起的颜色变化）对比，试管c 的现象是：溶液变为黄色。（2）试管a 和b 对比，a 中溶液橙色加深。甲认为温度也会影响平衡的移动，橙色加深不一定是c( H+) 增大影响的结果；乙认为橙色加深一定是c( H+)
10、 增大对平衡的影响。我认为不需要再设计实验证明，故填否。理由是：Cr2O72- ( 橙色 )+ H2O ?CrO42- ( 黄色)+ 2H+正向是吸热反应，浓H2SO4 溶于水会放出大量的热量而使溶液的温度升高，上述平衡将正向移动，溶液会变为黄色。但是，实际的实验现象是溶液的橙色加深，说明上述平衡是向逆反应方向移动的，橙色加深只能是因为增大了c( H+) 的结果。（3）对比试管 a、b、c 的实验现象，可知随着溶液的pH 增大，上述平衡向正反应方向移动， c(Cr2O 72- ) 减小，而 c(CrO 4 2- ) 增大，故 c(Cr2O72- ) 减小。c(CrO42- )（4）向试管c 继
11、续滴加 KI 溶液，溶液的颜色没有明显变化，但是，加入过量稀H2 4SO后，溶液变为墨绿色，增大氢离子浓度，上述平衡向逆反应方向移动，CrO42- 转化为 Cr2 72-O，Cr2 O72-氧化，说明 +6 价铬可以在酸性条件下将 I 氧化，而在碱性条件下，CrO4 2不能将 I盐氧化性强弱为： Cr2O72- 大于 CrO42- ；此过程中发生的氧化还原反应的离子方程式是 Cr2O72- +6I- +14H+=2Cr3+3I2+7H2O。（ 5）实验中， Cr2O7 2- 在阴极上放电被还原为 Cr3+，硫酸提供了酸性环境，其电极反应式是 Cr2O72- +6e- +14H+=2Cr3+7H
12、2O。由实验中Fe3+去除 Cr2O72- 的机理示意图可知，加入Fe2( SO4) 3 溶于水电离出Fe3+，在直流电的作用下，阳离子向阴极定向移动，故Fe3+更易在阴极上得到电子被还原为Fe2+， Fe2+在酸性条件下把Cr2O72- 还原为 Cr3+。如此循环往复，Fe3+在阴极得电子生成Fe2+，继续还原2 72-， Fe2+循环利用提高了Cr2 72-的去除率。由此可知，实验iv 中 Cr272- 去除率提高较Cr OOO多的原因是：阳极Fe 失电子生成Fe2+，Fe2+与 Cr2O72- 在酸性条件下反应生成Fe3+， Fe3+在阴极得电子生成 Fe2+，继续还原 Cr2O72-
13、，故在阴阳两极附近均在大量的 Fe2+， Fe2+循环利用提高了 Cr2O72- 的去除率。【点睛】本题中有很多解题的关键信息是以图片给出的，要求我们要有较强的读图能力，能从图中找出解题所需要的关键信息，并加以适当处理，结合所学的知识解决新问题。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
14、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
15、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 GFIB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 2e2=Cl ；答案：负极2Cl 2e Cl2(3)利用 Cl2+2KI=2KCl+I，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+2H2O2NaOH+ H 2 + Cl22mol22.4Ln（ NaOH） 5.6 10 -3 Ln（ NaOH） = 25.6103mol=0.0005m
16、ol22.4c(NaOH)= n NaOH= 0.0005mol=0.01mol/LV5010 3kw=-lg11014pH=-lg=12c OH0.01答案： 12(5)若将 B 电极换成铁电极，总电极反应为Fe+2HOFe(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 硝酸是氧化性酸，其本质是有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关
17、氧化NONO33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6 mol L-1电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气实验稀硝酸体，在液面上方变为红棕色。电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，15 mol L-1 浓硝实验铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为酸绿色。（ 1）实验中，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稀硝酸反应有+的1 mol LH 和 NH 生成， NH 生成的原理是产生 H2244过程中 NO3 被还原。（3）用上图装置进行实验：溶液X
18、为 1 mol L-1稀硝酸溶液，观察到电流计指针向右偏转。反应后的溶液中含+NH4 。实验室检验 NH4 的方法是 _ 。+_。4生成 NH 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：观察到 A 中有 NH生成， B 中无明显现象。 A、 B 产生不同现象的解释是3_。A中生成 NH 的离子方程式是 _。3（5）将铝粉加入到 NaNO3溶液中无明显现象，结合实验和说明理由_。【答案】负2NO+O=2NO 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
19、溶液中含+-+NH43 8e 10H NH4 3H2O Al 与 NaOH溶液反应产NO-NaOH溶液反应-生 H2 的过程中可将 NO3 还原为 NH3，而 Mg不能与8Al 3NO 5OH2H2O-H2 的过程，3NH 8AlO2 因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成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
20、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，
21、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+O=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
22、铵根离子，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+；生成4+的电极反应式是 NO3-NH+8e+4+22 的过程中可将-NO3 还原为 NH3；根+10 H =NH +3H O；（ 4） Al 与 NaOH溶液反应产生H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； 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+3NO3-232-+5OH +2H O=3NH +8AlO ；（ 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
23、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 。5 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分别设计如图所示的原电池 ,请完成以下问题：,并探究产物的有关性质。(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
24、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
25、。6某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下。编号电极材料电解质溶液电流表指针偏转方向1Al、 Mg稀盐酸偏向 Al2Al、 Cu稀盐酸偏向 Cu3Al、 C(石墨 )稀盐酸偏向石墨4Al、 Mg氢氧化钠溶液偏向 Mg5Al、 Zn浓硝酸偏向 Al试根据上表中的实验现象回答下列问题：（1）实验 1、2 中 Al 所作的电极 (正极或负极 )是否相同 (填“是”或“否” )？_。（2）对实验 3 完成下列填空：铝为 _极，电极反应式：_ ；石墨为 _极，电极反应式： _ ；电池总反应式： _ 。（3）实验 4 中铝作负极还是正极_，理由是_ 。（
26、4）解释实验 5 中电流表指针偏向铝的原因：_ 。写出铝电极的电极反应式：_ 。(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：_。【答案】（ 1）否；3（2）负， 2Al 6e =2Al ；正，6H 6e =3H ； 2Al 6HCl=2AlCl 3H ；232（3）负极，在 NaOH溶液中，活动性 Al Mg；（4） Al 在浓硝酸中发生钝化， Zn 在浓硝酸中发生反应，被氧化，即在浓硝酸中活动性ZnAl ， Al 是原电池的正极 NO2 H2O； (5)另一个电极材料的活动. ，NO3e 2H性；电解质溶液。【解析】试题分析：（ 1）原电池中一般活泼金属作负极，能和电解质溶液
27、反应，电流表指针指向正极，实验1，电流表指针偏向Al ，说明Mg作负极，铝作正极，实验2， Al比铜活泼，且铜不与稀盐酸反应，则Al作负极，故填写“否”；（2）实验3，电流表指针偏向石墨，说明铝作负极，石墨作正极，铝和盐酸的反应：2Al6H=2Al 3 3H2，负极上的反应式为：2Al 6e =2Al 3 ，正极反应式为： 6H 6e=3H2；（3）虽然 Mg比铝活泼，但Mg不与 NaOH反应，但铝和氢氧化钠溶液反应，因此铝作负极，其反应离子方程式为： 3H ；2Al 2OH 2H O=2AlO22（4）虽然铝比锌活泼，但铝和浓硫酸、浓硝酸发生钝化反应，产生一层致密氧化薄膜阻碍反应的进行，锌和
28、硝酸反应的离子方程式为：2 2NO 2H O，负极Zn 4H 2NO=Zn32反应式为 Zn 2e2，正极反应式为：=NO HO；（ 5）根据以上分=ZnNO 2H e322析，影响因素是：另一个电极材料的活动性；电解质溶液。考点：考查原电池正负极的判断、电极反应式的书写等知识。7 高铁酸盐（如 K2FeO4）是一种高效绿色氧化剂，可用于饮用水和生活用水的处理。从环境保护的角度看，制备高铁酸盐较好的方法为电化学法。（1）电化学法制备高铁酸钠采用铁片作阳极，NaOH 溶液作为电解质溶液，其电流效率可达到 40%。写出阳极产生高铁酸钠的电极反应方程式：_。（2）铁丝网电极是更理想的阳极材料，相同条
29、件下，可将电流效率提高至70%以上，原因是_ 。研究亦发现，铁电极在某一电压范围内会产生氧气使阳极表面生成Fe2O3膜而 “钝化 ”。写出产生 O2的电极反应方程式： _。（3） FeO42易与水 4h 生成絮状氢氧化铁，也会影响高铁酸盐的产率。若以铁丝网为阳极，在中间环节（对应图中4h 后）过滤掉氢氧化铁，反应过程中FeO42浓度以及电流效率随时间的变化如图 1 中实线所示（图中曲线是每隔1h 测得的数据）。图中虚线部分对应于没有过滤氢氧化铁而连续电解的情况。下列判断正确的是_(填编号 ) 过滤：掉氢氧化铁有利于获得较高浓度的高铁酸盐溶液 过滤掉氢氧化铁对电流效率影响不大 实验表明不过滤掉氢
30、氧化铁，6h 后电流效率几乎为 0（4）在相同的 pH 条件下，经过相同的反应时间，高铁酸盐的产率与温度关系如图2。随温度升高，高铁酸盐产率先增大后减小的原因是_。（5）人们还对用铁的氧化物作电极制备高铁酸盐进行了研究，例如以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐，该研究方向的价值有_ （至少答一点）。【答案】 Fe-6e FeO422+8OH+4H O 铁丝网比铁片接触面积更大4OH -4eO2 +2H2O 温度升高加快了高铁酸盐的生成速率，另一方面，温度升高加快了高铁酸盐与水反应，10 20时生成为主要因素，20以后分解为主要因素。以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐消耗电能少；以铁的氧化物为电极，可以实现变
31、废为宝；以磁铁矿作为多孔电极，不会发生钝化现象等合理答案。【解析】【分析】（ 1）已知反应物和生成物，书写方程式时要根据原子守恒和电荷守恒；（ 2）接触面积越大，电流越大；阳极铁失去电子，氢氧根也可能失去电子生成氧气；（ 3）比较实线和虚线对应的坐标即可得出答案；（ 4）产率增大说明生成速率增大，减小则说明分解速率增大；（ 5）从耗能、环保、提高反应速率等角度解析。【详解】（1）铁失去电子，在碱性溶液中生成高铁酸根离子，同时有水生成，故阳极产生高铁酸钠的电极反应方程式为： Fe-6e FeO4 22+8OH+4H O；（2）铁丝网比铁片接触面积更大，电流效率更高，阳极铁失去电子，氢氧根也可能失去电子生成氧气，再与铁反应生成氧化铁，铁电极上发生析氧反应4OH -4e O2 +2H2O；（3）由图可知，4h 后若没有过滤氢氧化铁，高铁酸根离子浓度及电流效率