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1、高考化学培优 ( 含解析 ) 之化学能与电能及答案一、化学能与电能1 某研究小 探究弱酸性条件下 生 化学腐 型的影响因素,将混合均匀的新制 粉和碳粉置于 形瓶底部,塞上瓶塞 (如 1)。从胶 滴管中滴入几滴醋酸溶液,同 量容器中的 化。(1) 完成以下 表(表中不要留空格): 号 目的碳粉 /g 粉 /g醋酸 /% 以下 作参照0.52.090.0醋酸 度的影响0.5_36.0_0.22.090.0(2) 号 得容器中 随 化如 2。 t 2 ,容器中 明 小于起始 ,其原因是 生了 _腐 , 在 3 中用箭 出 生 腐 子流 方向;此 ,碳粉表面 生了 _( “氧化 ”或“ 原 ”)反 ,
2、其 极反 式是_ 。( 3) 小 2 中 0t 1 大的原因提出了如下假 , 你完成假 二:假 一: 生析 腐 生了气体;假 二: _ ;(4) 假 一,某同学 了 收集的气体中是否含有H2 的方案。 你再 一个 方案 假 一,写出 步 和 。 步 和 (不要求写具体操作 程): _【答案】 2.0碳粉含量的影响吸氧 原反 2H2O+O2+4e-=4OH- (或 4H+O2+4e-=2H2O)反 放 ,温度升高,体 膨 步 和 (不要求写具体操作 程) 品用量和操作同 号 (多孔橡皮塞增加 、出 管) 通入 气排 瓶内空气; 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)
3、。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 中铁的量不变,为2.0g; 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
4、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)药品用量和操作同编号实验(多孔橡皮塞增加进、出导管)通入氩气排净瓶内空气;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 某小组同学用如下装置电解食盐水,并对电解产物进行探究。实验装置电解质溶液5mol / L NaCl溶液实验现象a 极附近b 极附近开始时,产生白色浑浊并逐渐增加,当沉产生入 U
5、 形管底部时部分沉淀变为橙黄色;随无色后 a 极附近沉淀自下而上也变为橙黄色气泡资料显示:氯化亚铜( CuCl)为白色粉末,微溶于水;氢氧化亚铜(CuOH)为黄色不溶于水的固体,易脱水分解为红色的Cu 2O ; Cu 水溶液中不稳定,酸性条件下易歧化为Cu2 和 Cu;氢氧化铜可以溶于浓NaOH 得到蓝色溶液(1)经检验, b 极产生的气体是H 2 , b 极附近溶液的pH_(填“增大”、“减小”、或“不变” );铜丝 a 应与电源的 _( 填“正”或“负”)极相连。(2)CuCl,则该极的电极反应式是_。同学们分析 a 极附近生成的白色浑浊是(3)Cu2 O ,则 CuCl 转化为 Cu2
6、O 的原因是 _( 用方程式表示 );橙黄色沉淀中含有结合离子在溶液中的运动规律,解释“a 极附近沉淀自下而上”变为橙黄色原因是_。同学们通过实验进一步证实沉淀中含有1:将橙黄色沉淀滤出洗涤后,滴加(4)Cu0.2mol / L H 2 SO4 至过量,应观察到的现象是_。(5)同学们根据上述实验提出猜想:电解时,1Cu 做阳极先被氧化为 Cu 。为此,他们用 Cu电极电解 5mol / L NaOH 溶液,实验时观察到阳极产生大量无色气泡,附近溶液变蓝,未见预期的黄色沉淀。根据现象能否得出“该猜想不成立”的结论,并说明理由:_。【答案】增大正CueClCuClCuClOHCuOHCl 、2C
7、uOH Cu 2OH 2 O通电时,在阴极产生的 OH向阳极定向移动沉淀溶解,溶液变蓝,且有少量红色固体产生不能,阳极产生的大量O2 可能将 CuOH 氧化【解析】【分析】( 1) 电解池阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应,据此判断;( 2) 结合 a 极附近生成的白色浑浊是CuCl 写出电极反应式;( 3) 根据电极反应式结合溶度积常数判断;( 4) 氧化亚铜与稀硫酸反应生成铜单质、铜离子和水;( 5) 用 Cu 电极电解 5mol/ LNaOH 溶液,实验时观察到阳极产生大量无色气泡为氧气,氧气具有强的氧化性,能够氧化 CuOH。【详解】(1)用铜做电极,电解氯化钠溶液,b 极产生的气体是
8、 H 2,则 b 极氢离子得到电子发生还原反应,为阴极,电极反应式为:2H 2O 2eH 22OH,因为 b 极生成氢氧根离子,所以附近溶液pH 增大; a 为阳极,与电源正极相连,故答案为:增大;正;(1)a 极为阳极,铜做阳极为活性电极,a 极附近生成的白色浑浊是CuCl,(2)依据可知则其电极反应式为:CueClCuCl ,故答案为: Cu eClCuCl ;(3)用铜电极电解饱和食盐水时,阳极发生氧化反应,电极反应为Cu eClCuCl ,阴极发生还原反应,电极方程式为2H2eH 2 ,开始时生成 CuCl 白色生成,随着反应进行,溶液pH 逐渐增大,因 K ap (CuOH)K ap
9、 (CuCl) ,则可生成 CuOH 橙黄色沉淀, CuOH 不稳定分解生成Cu 2O 和水。橙黄色沉淀中含有Cu2 O ,则 CuCl 转化为 Cu2 O 的原因是,随着电解的进行,氢氧根离子浓度增大,使CuCl 转化为 CuOH,方程式: CuClOHCuOHCl ,CuOH 不稳定分解生成 Cu 2O 和水,方程式: 2CuOHCu 2OH 2 O ,故答案为:CuClOHCuOHCl、 2CuOHCu2 OH 2O ;通电时,在阴极产生的OH向阳极定向移动,氢氧根离子浓度增大则CuCl 转化为CuOH,而 CuOH 不稳定分解生成Cu2 O 和水,所以看到现象为“a 极附近沉淀自下而上
10、”变为橙黄色,故答案为:通电时,在阴极产生的OH向阳极定向移动;(4)氧化亚铜与稀硫酸反应生成铜单质、铜离子和水,化学方程式为:Cu 2 OH 2SO4CuCuSO 4H 2O ,铜为红色固体,硫酸铜为蓝色溶液,所以现象为:沉淀溶解,溶液变蓝,且有少量红色固体产生,故答案为:沉淀溶解,溶液变蓝,且有少量红色固体产生;( 5)用 Cu 电极电解 5mol / LNaOH 溶液,实验时观察到阳极产生大量无色气泡为氧气,氧气具有强的氧化性,能够氧化CuOH,所以不能依据该现象得出“该猜想不成立”的结论,故答案为:不能,阳极产生的大量O2 可能将 CuOH 氧化。31、右图是某化学兴趣小组探究不同条件
11、下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题:(1)当电极a 为 Al、电极 b 为 Cu、电解质溶液为稀硫酸时,正极的电极反应式为:(2)当电极 a 为 Fe、电极 b 为 Cu、电解质溶液为浓硝酸时,该装置(填“能 ”或 “不能 ”)形成原电池,若不能,请说明理由,_;若能,请指出负极是该电极反应式是_。(3)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如 O2)反应所放出的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池,以电极a 为正极,电极b 为负极, CH4 为燃料,采用酸性溶液为电解液;则 CH4 应通入极 (填 a 或 b,下同 ),电子从极流出。电池的负极反应方程式为: _2、已知锌与稀硫酸反应为放热反应,某学生为了探究其反应过程中的速率变化,用排水集气法收集反应放出的氢气,实验记录如下:(反应速率最小的时间段 (即 0 1、 l 2、 2 3、3 4、 4 5 min)为 原因是 。另一学生也做同样的实验,由于反应太快,测量氢气的体积时不好控制,他就事先在硫酸溶液中分别加入等体积的下列溶液以减慢反应速率A蒸馏水B CuCl2 溶液 C NaCl 溶液你认为他上述做法中可行的是(填相应字母 );做法中不可行的是_,理由是:_ 。4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