1、课时跟踪训练 21 第六章 6.3 化学反应与能量A 级(基础达标)一、选择题1(2017太原五中段考)以下各装置在正常工作时，都伴随有能量变化，其中由化学能转变为电能的是( )解析 A 项，电解水过程中电能转化为化学能；B 项，干电池工作时把化学能转化为电能；C 项，太阳能热水器工作时把太阳能转化为热能；D 项，水力发电过程中把机械能转化为电能。本题选 B。答案 B2下列电解质溶液用惰性电极进行电解时，一段时间后，溶液的 pH 增大的是( )A稀碳酸钠溶液 B硫酸钠溶液C稀硫酸 D硫酸铜溶液答案 A3下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )解析 电镀时镀层金属作阳极，镀件作阴极，故选项 C
2、错误。答案 C4. (2016合肥模拟)用固体氧化物作为电解质的氢氧燃料电池电解 Na2SO4溶液，已知固体氧化物在高温下允许氧离子(O 2 )在其间通过，其工作原理如图所示(c、d 均为惰性电极)。下列有关说法正确的是( )A电路中电子流向为 adcbB电极 b 为负极，电极反应式为 O24e =2O2C电解后烧坏中溶液 pH 增大D理论上 b 极消耗气体和 c 极生成气体质量相等解析 在溶液中没有电子的流动，只有离子的流动，A 项错误；通入 O2的一极(电极b)为电池的正极，发生还原反应，B 项错误；惰性电极电解 Na2SO4溶液实质上是电解水，溶液的 pH 不变，C 项错误；c 极生成
3、O2，根据得失电子守恒可知 D 项正确。答案 D5电解装置如图所示，电解槽内装有 KI 及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I26OH =IO 5I 3H 2O，下列说法不正确的是( ) 3A右侧发生的电极方程式：2H 2O2e =H22OH B电解结束时，右侧溶液中含有 IO 3C电解槽内发生反应的总化学方程式：KI3H 2O=KIO33H 2D如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变解析 电解的电极反应：阳极 2I 2e =I2，使左侧溶液变蓝色；3I26OH =IO 5I 3H 2O，则一
4、段时间后，蓝色变浅；IO 通过阴离子交换膜向右 3 3侧移动；阴极 2H2O2e =H22OH ，右侧放出氢气。如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜：阳极 2I 2e =I2，多余 K 通过阳离子交换膜迁移至阴极；阴极2H2O2e =H22OH ，保证两边溶液呈电中性，结果不会生成 IO ，总化学方程式当 3然不同。答案 D二、填空题6从 H 、Cu 2 、Na 、SO 、Cl 五种离子中两两恰当地组成电解质，按下列要求24进行电解：(1)以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解，则采用的电解质是_。(2)以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质是_。(3)以铂为
5、电极，使电解质和水量都减少进行电解，则电解质是_。解析 (1)电解电解质型，水不参与反应，可以是无氧酸或较不活泼金属的无氧酸盐，如 HCl、CuCl 2。(2)电解水型，电解质不参与反应，只起增强溶液导电性作用，可以是含氧酸，活泼金属的含氧酸盐或强碱，如 H2SO4、Na 2SO4。(3)电解质和水均参与反应，可以是较不活泼金属的含氧酸盐或活泼金属的无氧酸盐，如 CuSO4、NaCl。答案 (1)HCl、CuCl 2 (2)H 2SO4、Na 2SO4(3)CuSO4、NaCl7如图 X 是直流电源。Y 槽中 c、d 为石墨棒，Z 槽中 e、f 是质量相同的铜棒。接通电路后，发现 d 附近显红
6、色。(1)电源上 b 为_极(用“正” 、 “负” 、 “阴”或“阳”填空)。Z 槽中 e 为_极(同上)。连接 Y、Z 槽线路中，电子流动的方向是 d_e(用“”或“”填空)。(2)写出 c 极上反应的电极反应式：_。写出 Y 槽中总反应的化学方程式：_。写出 Z 槽中 e 极上反应的电极反应式：_。解析 d 极附近显红色，说明 d 为阴极，电极反应式为 2H 2e =H2，c 为阳极，电极反应式为 2Cl 2e =Cl2，Y 槽电解饱和 NaCl 溶液的总反应方程式为2NaCl2H 2O 2NaOHCl 2H 2；直流电源中 a 为正极，b 为负极，Z 槽= = = = =电 解 中 f
7、为阴极，e 为阳极，活性电极作阳极，电极本身失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu2e =Cu2 ，电子流动方向由 ed。答案 (1)负 阳 (2)2Cl 2e =Cl22NaCl2H 2O 2NaOHH 2Cl 2= = = = =电 解 Cu2e =Cu2B 级(能力提升)一、选择题1. 缠有金属丝的铁钉插在含有酚酞的 NaCl 溶液中，如图所示，可以看到在贴近金属丝一边的溶液中出现粉红色。则该金属丝可能是( )A镁 B铝C锌 D铜解析 贴近金属丝一边溶液出现粉红色，说明金属丝附近产生 OH ，即金属丝作正极，正极上发生反应 2H2OO 24e =4OH ，因此金属丝的活泼性比 Fe 差，D
8、 项正确。答案 D2下列与金属腐蚀有关的说法中正确的是( )A图 1 中，铁钉易被腐蚀B图 2 中，滴加少量 KSCN 溶液，生成红色沉淀C图 3 中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D图 4 中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极解析 图 1 为干燥环境，不易腐蚀；图 2 中，Fe2e =Fe2 ，Fe 2 与 SCN 不能生成红色沉淀，即使是 Fe3 与 SCN 生成的也不是红色沉淀；D 项为牺牲阳极的阴极保护法，镁为负极。答案 C3. 如图所示，A 池用石墨电极电解 pH13 氢氧化钠溶液(100 mL)，B 池 c 电极为纯铜，d
9、电极为粗铜(含有杂质 Fe、Ag)，溶液是足量 CuSO4溶液，通电一段时间后停止，A 池 a 极产生的气体在标准状况下为 2.24 L，则下列说法正确的是( )Ad 电极质量一定减少 6.4 gBc 电极质量一定增加 6.4 gCA 池 pH 不变DA 池溶液质量减少 3.6 g解析 由现象：由原理得 a：4H 4e =2H2b：4OH 4e =2H2OO 2c：2Cu 2 4e =2Cu由数据： n(H2)0.1 mol H2Cu 据 守 恒 c 电极析出铜 6.4 g。答案 B二、综合题4MnO 2常用于实验室和电池工业，请回答下列问题：(1)MnO2主要存在于软锰矿中。写出舍勒用软锰矿
10、制取 Cl2的离子方程式：_。(2)检验溶液中 Mn2 的方法：向待测溶液中加入硝酸，无明显现象；继续加入难溶于水的 NaBiO3(还原产物为 Bi3 )，溶液呈紫红色。写出发生反应的离子方程式：_。某学生取实验室制备 Cl2后的冷却澄清溶液，依次加入硝酸、少量 NaBiO3，发现溶液变为紫红色后立即褪去，用离子方程式解释紫红色褪去的原因：_。(3)甲、乙分别为工业制备单质锰和 MnO2的原理图。甲图所示电解池中阳极产生的气体是_(填化学式)。要配制乙图所示电解池中的电解质溶液 250 mL，需要称取 MnSO4_g。写出乙图所示电解池中的阳极反应式：_。(4)图丙表示电解池，通电后阴极和阳极
11、上分别得到单质 Mn 和 MnO2。写出该电解池电解总反应的离子方程式：_。与图甲、乙所示的电解池相比，该电解池的突出优点是_。解析 (1)教材上介绍舍勒研究软锰矿时，发现它与热的浓盐酸反应放出黄绿色气体，实验室至今仍用该反应制备氯气：MnO 24H 2Cl Mn2 Cl 22H 2O。= = = = = 高考时遇到教材上的反应，一定要书写规范，不要漏写加热符号或气体生成箭头。(2)本问考查陌生氧化还原反应的离子方程式的书写。硝酸起酸化的作用，Mn 2 被 NaBiO3氧化为紫红色的 MnO ，离子方程式为 2Mn2 5NaBiO 314H =2MnO 5Bi 3 5Na 7H 2O。考 4
12、4生可能会忽视“难溶于水的 NaBiO3”，把“NaBiO 3”误写成“BiO ”。制备 Cl2后的溶液中 3含有大量具有还原性的 Cl ，可以将 MnO 还原为 Mn2 而使溶液褪色： 42MnO 10Cl 16H =2Mn2 5Cl 28H 2O。(3)图甲所示电解池的阴极是 MnSO4溶 4液中的 Mn2 得电子被还原为 Mn，阳极是电解 OH 生成 O2(4OH 4e =O22H 2O)，故阳极产生的气体是 O2。本问考查单位的换算。 c(MnSO4) c(Mn2 )1 mol/L(Mn 的相对原子质量为 55)， m(MnSO4)1 mol/L0.250 L151 g/mol37.7
13、5 g。图乙所示电解池的目的是制备 MnO2，根据 Mn 的化合价由2 升高到4 知，阳极上Mn2 失去电子被氧化为 MnO2：Mn 2 2e 2H 2O=MnO24H 。(4)阳极上还原剂 Mn2 失去电子被氧化为 MnO2：Mn 2 2e 2H 2O=MnO24H 。阴极上 Mn2 得到电子被还原为Mn，Mn 2 2e =Mn，二者相加即为电解总反应：2Mn2 2H 2O MnMnO 24H 。图甲所示电解池阴极产生目标产物单质锰，= = = = =电 解 阳极产生氧气；图乙所示电解池阳极产生目标产物 MnO2，阴极析出氢气；图丙为同槽电解装置原理图，阴、阳极同时产生目标产物单质锰和 Mn
14、O2，制备等量的目标产物，丙的能耗最低。答案 (1)MnO 24H 2Cl Mn2 Cl 22H 2O= = = = = (2)2Mn2 5NaBiO 314H =2MnO 5Bi 3 5Na 7H 2O 42MnO 10Cl 16H =2Mn2 5Cl 28H 2O 4(3)O 2 37.75 Mn 2 2e 2H 2O=MnO24H (4)2Mn 2 2H 2O MnMnO 24H 制备等量的目标产物，丙的能= = = = =电 解 耗最低5(2016湖北重点中学联考).(1)研究钢铁的防腐蚀措施意义重大。利用如图装置可以模拟铁的电化学防护，其中 Y 为 NaCl。为减缓铁的腐蚀：若 X
15、为碳棒，开关 K 应置于_处(填字母)，此时 X 极发生的电极反应式为_。若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，则此时铁极发生的电极反应式为_。(2)在城市中地下常埋有纵横交借的管道和输电线路，地上还铺有地铁、城铁的铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道形成回路时，就会引起后者的腐蚀。为表示其原理，某班级的学生绘制了下列装置图(假设电极材料均为铁，电解质溶液均为 NaCl 溶液)。你认为其中能合理模拟金属管道的腐蚀原理的是_；c()的总反应方程式是_；若图 d 中接通电源，则平放的铁丝左侧附近产生的现象是_；请你为防止地下金属管道腐蚀提供一种策略_。.1 L 某溶液中含有的离子如下表：
16、离子 Cu2 Al3 NO 3 Cl物质的量浓度(mol/L) 2 1 4 x用惰性电极电解该溶液。当电路中有 5 mol 电子通过时，溶液的 pH_(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)。解析 .(1)若 X 为碳棒，则开关 K 应置于 N 处，铁作阴极被保护，此时 X 极为阳极，发生反应 2Cl 2e =Cl2。若 X 为 Zn，开关 K 置于 M 处，则利用牺牲阳极的阴极保护法，形成一个原电池装置，铁极发生反应：O 22H 2O4e =4OH 。(2)观察四个装置，只有 b 装置不符合要求，不能形成闭合回路。c()中阳极上铁失电子，阴极上水电离出的氢离子得电子生成氢气，
17、总反应方程式为 Fe2H 2O Fe(OH)= = = = =电 解 2H 2。装置 c 和装置 d 等效，铁丝左侧为电解池的阴极，有氢气放出，阳极上铁失电子生成的 Fe2 结合溶液中的 OH ，铁丝左侧附近产生少量白色沉淀，随后白色沉淀变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀。.根据溶液呈电中性得 c(Cl )3 mol/L，电解时，溶液中离子放电顺序：阴极为Cu2 H ，阳极为 Cl OH 。当电路中有 5 mol 电子通过时，3 mol Cl 在阳极发生反应2Cl 2e =Cl2，然后 1 mol H2O 在阳极发生反应 2H2O4e =O24H ；2 mol Cu2 在阴极发生反应 Cu2 2e =Cu，然后 1 mol H 在阴极发生反应 2H 2e =H2，此时溶液中 c(H )1 mol/L，故溶液的 pH0。答案 .(1)N 2Cl 2e =Cl2 O 22H 2O4e =4OH(2)acd Fe2H 2O Fe(OH)2H 2 铁丝左侧有无色的气体产生，附= = = = =电 解 近产生少量白色沉淀，随后白色沉淀变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀 将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(塑料或油漆等).0
