化学化学能与电能的专项培优练习题(含答案)及答案解析

试题分析：（1）装置1中铁是负极、石墨是正极，阴离子在原电池中移向负极，NO3移向甲装置；若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，发现生成无色无味的单质气体，则石墨上电极反应式2H+2e＝H2；（2）图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲装置中两个电极不同，构成原电池；，乙装置是电解池，石墨（2）与正极相连，石墨（2）为阳极，乙装置中与铁线相连的石墨（1）是阴极，电极上发生的反应式为Cu+2e=Cu；（3）某一电极生成 1.28 g铜，转移电子

2+

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+

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1.28g?2?0.04mol，则另一电极生

64g/mol成氧气，根据转移电子相同，生成氧气0.01mol，标况下的体积为224mL。 考点：本题考查电解原理和原电池原理。

4．（一）下图是实验室用氢气还原氧化铜实验的简易装置。其中的铜质燃烧匙可以在试管M中上下移动，实验时,先将细铜丝一端被弯成螺旋状，先在空气中加热变黑后再迅速伸入球型干燥管中。

（1）铜质燃烧匙的作用有 ， 。 （2）实验过程中，在试管是 ， 。

（二）原电池与电解池在化学工业中有广泛应用。如图装置，a为CuCl2溶液，X为Fe棒，Y为碳棒，回答以下问题：（1）若断开k1，闭合k2，则装置为_____ ；X电极上的电极反应式为_____________；电解质溶液中的阳离子向______极移动(填X或Y)； （2）若线路中通过3.01×10的电子，则Y极上析出物质的质量为 。

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M中可观察到的现象

【答案】（一）（1）控制反应的发生和停止 与锌构成原电池加快反应速率 (2) 铜匙和锌粒表面都有气泡产生 锌粒逐渐变小或消失 （二） (1)原电池 Fe－2e＝Fe Y (2) 1.6g

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2+

【解析】

试题分析：（一）（1）铜质燃烧匙可以上下移动，因此作用之一是的作用有控制反应的发生和停止；其次铜与锌构成原电池加快反应速率。

（2）锌能与盐酸反应生成氢气，其次铜锌构成原电池，铜是正极，其在表明氢离子放电，所以实验过程中，在试管M中可观察到的现象是铜匙和锌粒表面都有气泡产生、锌粒逐渐变小或消失。

（二）（1）若断开k1，闭合k2，则装置为原电池，铁是活泼的金属，铁是负极，则X电极上的电极反应式为Fe－2e＝Fe ；电解质溶液中的阳离子向正极移动，即向Y极移动；

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2+

（2）若线路中通过3.01×10的电子，即0.05mol电子，Y极是铜离子得到电子，电极反应式为Cu＋2e＝Cu，所以Y极上析出物质的质量为【考点定位】本题主要是考查原电池原理的应用

【名师点晴】掌握原电池的工作原理是解答的关键，原电池是把化学能转化为电能的装置，原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，解答时注意灵活应用。

2＋

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0.05mol?64g/mol?1.6g。 2

5．已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（杂质与酸不反应）。某化学兴趣小组在实验室条件下以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。 步骤一：电解精制：

电解时，粗铜应与电源的_______极相连，阴极上的电极反应式为______________。 电解过程中，硫酸铜的浓度会________（选填：变大、不变、变小）。 步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：

（1）阳极泥的综合利用：

稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式：_____________。残渣含有极少量的黄金。为了回收金，他们查阅了有关资料（见下表）： 序号 1 2 反应 Au + 6HNO3（浓）Au3+ + 4Cl-===AuCl4- Au(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O 化学平衡常数 << 1 >>1

从资料中可知，金很难与硝酸反应，但却可溶于王水（浓硝酸与盐酸按体积比1∶3的混合物），请你从化学平衡移动的角度简要解释金能够溶于王水的原因__________。 （2）滤液含量的测定：以下是该小组探究滤液的一个实验流程：

L-1，Fe2+的浓度为_________mol·L-1 则100mL滤液中Cu2+的浓度为__________mol·

【答案】正 Cu2++ 2e-= Cu 变小 3Ag + 4H++NO3-= 3Ag++ NO↑+ 2H2O 王水中的Cl-与Au3+反应，降低了Au3+的浓度，使平衡向正反应方向移动，Au不断溶解 0.5 0.1 【解析】 【分析】

步骤一：电解精炼铜时，精铜做阴极，粗铜作阳极，阴极上是铜离子得电子；根据锌、铁与硫酸铜发生置换反应分析；

步骤二：（1）金属银可以和硝酸反应得到硝酸银以及水和一氧化氮；金离子可以和氯离子之间发生反应，形成稳定的AuCl4-离子，可以根据化学平衡移动原理来解释； （2）根据化学反应原理结合原子守恒的思想来计算回答。 【详解】

步骤一：在电解精炼铜时，阳极反应是金属锌、铁、镍等先失电子，阴极上是铜离子得电子产生铜，电解反应为：Cu2++2e═Cu，精铜做阴极，粗铜作阳极；硫酸铜的浓度会变小，原因是锌、铁与硫酸铜发生置换反应；

步骤二：（1）金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水，反应的离子方程式为：3Ag+4H++NO3-═3Ag++NO↑+2H2O；根据表中的信息，Au+6HNO3（浓）

═Au（NO3）3+3NO2↑+3H2O，并且Au3++4Cl-═AuCl4-，在王水中，含有浓硝酸和浓盐酸，浓盐酸含有大量氯离子，Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子，使反应1平衡向右移动，则金溶于王水中；

（2）100mL的滤液中含有亚铁离子、铜离子、锌离子，当加入足量的金属Fe以后，会将金属铜全部置换出来，所以生成的3.2g金属是Cu，所以铜离子的浓度

c===0.5mol/L；亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，在空气中更易被氧化为

氢氧化铁，受热分解生成的氧化铁的质量是4.8g，根据原子守恒，亚铁离子的物质的量是：c==

=0.06mol，所以加入铁粉后的滤液中亚铁离子的浓度

=0.6mol/L，由于加入了铁粉，铁与溶液中的铁离子反应生成了亚铁离子，所以

100mL滤液中亚铁离子的浓度为：0.6mol/L-0.5 mol/L=0.1mol/L。

6．）某课外活动小组同学用右图装置进行实验，试回答下列问题。

（1）若开始时开关K与a连接，则A极的电极反应式为：________________________。 （2）若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为：_________________________， 总反应的离子方程式为___________________。 有关上述实验，下列说法正确的是（填序号）______________ ①溶液中Na向A极移动

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②从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝

③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度(饱和食盐水足量) ④若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子

（3）该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为_____________。此时通过阴离子交换膜的离子数____________（填“大于”或“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。

②制得的硫酸溶液从出口（填写“A”、“B”、“C”、“D”）_____________导出。 ③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因__________________ 。

④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为___________________。

【答案】（1）O2+2H2O+4e=4OH；（2）2H+2e=H2↑，2H2O+2Cl= Cl2↑+H2 ↑+2OH ，② ；（3）①4OH-4e= O2↑+2H2O，小于；② A；③ 消耗了水生成了更多的KOH；④O2+2H2O+4e=4OH。

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【解析】

试题分析：（1）K与a连接，构成原电池，A极作正极，B极作负极，此装置属于钢铁的吸氧腐蚀，A极电极反应式为O2＋2H2O＋4e=4OH；（2）K与b连接，构成的是电解池，B极为阴极 H在此得电子，2H2O＋2e=H2↑＋2OH，A极为阳极，2Cl－2e=Cl2↑，因此总

= 2Cl======= ======= Cl ======== ，①根据电解原理，阳离子向阴极移电极反应式为：＋2HH2↑＋2OH2O2↑＋△点燃＋

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通电－

电解催化剂－

动，即向B极移动，故错误；②从A处逸出的气体是Cl2，能把I氧化成I2，淀粉遇碘单质变蓝，故正确；③应通入HCl气体，盐酸中含有水，这样原来溶液的浓度将减小，故错误；④B极产生2.24L的氢气，则转移电子为2.24×2/22.4mol=0.2mol，但溶液中没有电子的转移，只是阴阳离子的定向移动，故错误；（3）①左端为阳极，阴离子放电，其电极

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