1、2020-2021 【化学】化学化学能与电能的专项培优易错 难题练习题 ( 含答案 )及答案一、化学能与电能1 研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。（ 1）甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有_(填序号 )。A用纯氧气代替试管内空气B用酒精灯加热试管提高温度C将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末D换成更细的导管，水中滴加红墨水（2）该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐_(填 “加快 ”、“不变 ”、 “减慢”)， 你认为影响因
2、素为 _时间 /min13579液柱高度 /cm0.82.13.03.74.2（3）为探究铁钉腐蚀实验a、 b 两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白：实验操作实验现象实验结论向 NaCl 溶液中滴加 23a 点附近溶液出现红色a 点电极反应为滴酚酞指示剂 _然后再滴加 23 滴b 点周围出现蓝色沉淀b 点电极反应为 _ _根据以上实验探究，试判断_(填“a或”“b”)为负极，该点腐蚀更严重。（4）设计下面装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化见下图，从图中可分析，t 1t 2 之间主要发生_腐蚀 (填吸氧或析氢 )，原因是 _ 。（5）金
3、属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将Fe 作阳极置于H2SO4 溶液中，一定条件下Fe 钝化形成致密Fe O氧化膜，试写出该阳极电极反应式_ 。34【答案】 ACD减慢氧气的浓度O22铁氰化钾溶液2+b+4e+2H O=4OHFe -2e =Fe吸氧 氧气含量和瓶内压强都降低，因此主要是吸氧腐蚀3Fe - 8e23 4+4HO =Fe O +8H【解析】【分析】（1）由影响化学反应速率的几大因素进行推导，其中a 为浓度、 b 为温度、 c 为固体表面积，但 b 项直接加热会使具支试管内温度持续升高，导管一端只会产生气泡不会形成气柱， d 项换成更细的导管旨在放大实验现象，以便于明显观察到水柱的上
4、升，答案为ACD；（ 2）通过表格，间隔 2 分钟液面高度的变化， 57，79 变化趋势逐渐减小，则反应速率逐渐减慢，随着反应的进行，空气中的氧气浓度含量逐渐减小，反应速率逐渐减慢；（ 3）铁钉的吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a 点附近出现红色，则产生氢氧根离子，电极反应式： O2+4e+2H2O=4OH； b 点则为 Fe 失电子生成二价铁或三价铁，b 点周围出现蓝色沉淀则加入铁氰化钾验证二价铁的存在，电极反应：Fe -2e=Fe 2+；b 点做电池的负极，腐蚀更严重；（ 4）从图中分析 t 1t 2 之间氧气的体积分数逐渐减小，压强逐渐减小，可确定此时发生吸氧腐蚀；（5）将Fe作阳极置于H2 4溶
5、液中，一定条件下Fe 钝化形成致密3 4氧化膜， 3Fe -SOFe O8e+4H2O =Fe3O4+8H+ 。【详解】（1）由影响化学反应速率的几大因素进行推导，其中a 为浓度、 b 为温度、 c 为固体表面积，但 b 项直接加热会使具支试管内温度持续升高，导管一端只会产生气泡不会形成气柱， d 项换成更细的导管旨在放大实验现象，以便于明显观察到水柱的上升，答案为ACD；（ 2）通过表格，间隔 2 分钟液面高度的变化， 57，79 变化趋势逐渐减小，则反应速率逐渐减慢，随着反应的进行，空气中的氧气浓度含量逐渐减小，反应速率逐渐减慢；答案为：减慢；氧气的浓度；（ 3）铁钉的吸氧腐蚀中，滴有酚酞
6、的a 点附近出现红色，则产生氢氧根离子，电极反应式： O2+4e+2H2O=4OH； b 点则为 Fe 失电子生成二价铁或三价铁，b 点周围出现蓝色沉淀则加入铁氰化钾验证二价铁的存在，电极反应：Fe -2e=Fe 2+；b 点做电池的负极，腐蚀更严重；答案为： O22；铁氰化钾溶液；Fe -2e=Fe2+； b ；+4e+2H O=4OH（ 4）从图中分析 t 1t2 之间氧气的体积分数逐渐减小，压强逐渐减小，可确定此时发生吸氧腐蚀；答案为：吸氧；氧气含量和瓶内压强都降低，因此主要是吸氧腐蚀；（5）将 Fe 作阳极置于H2SO4 溶液中，一定条件下Fe 钝化形成致密Fe3O4 氧化膜，答案为：
7、 3Fe - 8e+4H2O =Fe3O4+8H+。2 电解原理在化学工业中有广泛应用。I 右图表示一个电解池，装有电解液a； X、 Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请完成以下问题：（ 1）若 X、 Y 都是惰性电极， a 是饱和 NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：在X 极附近观察到的现象是_；电解一段时间后，该反应总离子方程式_ ；若用该溶液将阳极产物全部吸收，反应的离子方程式_ 。（2）若用该装置电解精炼铜，电解液a 选用 CuSO4 溶液，则： X 电极的材料是_，电解一段时间后，CuSO4 溶液浓度 _（填 “增大 ”、减小 ”或 “不变”）。（3
8、）若 X、 Y 都是惰性电极，a 是溶质为液，通电一段时间后，阴极析出固体质量Cu(NO3)2 和 X(NO3)3，且均为m(g)与通过电子的物质的量0.1 mol 的混合溶n(mol) 关系如图所示，则 Cu2+、 X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是_。II右图为模拟工业离子交换膜法电解饱和食盐水制备烧碱的工作原理。下列说法正确的是_。A从 E 口逸出的气体是Cl2B从 B 口加入含少量NaOH 的水溶液以增强导电性C标准状况下每生成22.4 L Cl2 ，便产生2 mol NaOHD电解一段时间后加适量盐酸可以恢复到电解前的浓度【答案】放出气体，溶液变红2Cl 2H2O2OH Cl2 H
9、2 Cl2 2OH = Cl ClOH2O 纯铜减小Cu2+H+X3+ BC【解析】试题分析：本题考查电解的原理和电解原理的应用，离子放电顺序的判断和电化学的计算。I. X 与外加电源的负极相连，（1）若 X、 Y 都是惰性电极，X 为阴极，a 是饱和Y 为阳极 。NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞 试 液 。 X电 极 的 电 极 反 应 式 为2H+ +2e- =H2 ， X电 极 附 近 水 的 电 离 平 衡（H 2OH+ +OH -）正向移动，H+继续放电，溶液中c（ OH -）c（H + ），溶液呈碱性，遇酚酞变红色， X 极附近观察到的现象是放出气体，溶液变红。
10、Y 电极的电极反应式为2Cl-2e- =Cl2，电解一段时间后，该反应总离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+H2 +Cl2；若用该溶液将阳极产物全部吸收，NaOH 与Cl2 反应的离子方程式为Cl2 2OH = Cl ClOH2O。（2）电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，X 的电极材料为纯铜。阳极（ Y 电极）的电极反应为 ：比 Cu 活泼的金属发生氧化反应和Cu-2e-=Cu2+，阴极（ X 电极）电极反应式为2+-4Cu +2e =Cu，根据电子守恒和原子守恒 ，电解一段时间后CuSO 溶液浓度减小。（3）由图像知开始通过0.2mol电子析出固体的质量达到最大值，结合阳离子物质的量都
11、为 0.1mol ，则 Cu2+优先在阴极放电， Cu2+的氧化能力最强，继续通电，阴极不再有固体析出，接着 H+放电， X3+不放电，则 Cu2+、X3+、 H+氧化能力由大到小的顺序是Cu2+H+ X3+。II.根据 Na+的流向可以判断装置左边电极为阳极，右边电极为阴极。A 项，右边电极的电极反应为2H+2e-=H2， E 口逸出的气体是 H2，错误； B 项，装置图中的阴极室产生NaOH，从 B 口加入含少量 NaOH 的水溶液，增大溶液中离子的浓度，增强导电性，正确；C 项， n（Cl2222）=22.4L 22.4L/mol=1mol ，根据电解方程式 2NaCl+2H O2NaO
12、H+H +Cl ，生成 NaOH 物质的量为 2mol ，正确； D 项，根据元素守恒，电解一段时间后通入适量的HCl气体可以恢复到电解前的浓度，不是盐酸，错误；答案选BC。3MnSO4 在工业中有重要应用，用软锰矿浆(主要成分为MnO2 和水，含有Fe2 O3、 FeO、Al2O3 和少量 PbO 等杂质 )浸出制备MnSO4 ，其过程如下：（资料）部分阳离子形成氢氧化物沉淀的pH离子Fe2+Fe3+Al3+Mn 2+Pb2+开始沉淀时的 pH7.62.73.88.38.0完全沉淀时的 pH9.73.74.79.88.8(1)向软锰矿浆中通入 SO生成 MnSO，该反应的化学方程是 _。24
13、(2)加入 MnO 2 的主要目的是 _；(3)在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH， pH 应调至 _范围，生成的沉淀主要含有_和少量CaSO4。(4) 阳离子吸附剂可用于主要除去的离子是_。(5) 用惰性电极电解MnSO4溶液，可以制得高活性MnO 2。 电解 MnSO4、 ZnSO4和 H2SO4 的混合溶液可制备 MnO2 和 Zn，写出阳极的电极反应方程式_ 。【答案】 SO2 +MnO 2=MnSO4将 Fe2+氧化为 Fe3+4.7 pH”、“ ”或“ =”）通过阳离子交换膜的离子数。 氢 气 、 氧 气 和 氢 氧 化 钠 溶 液 又 可 制 成 燃 料 电 池 ， 该 电 池 的 负 极 反 应 式 为_ 。【答案】（ 1）2+ 2H2-= 4OH-； 吸氧 (1 分 ) ； OO + 4e 阴 2H+ 2e-2( 或2
