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时间:2020-12-20
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1、2020-2021高考化学专题题库∶化学能与电能的综合题含答案解析一、化学能与电能1.如图所示,E为浸有Na2SO4溶液的滤纸,并加入几滴酚酞。A、B均为Pt片,压在滤纸两端,R、S为电源的电极。M、N为惰性电极。G为检流计,K为开关。试管C、D和电解池中都充满KOH溶液。若在滤纸E上滴一滴紫色的KMnO4溶液,断开K,接通电源一段时间后,C、D中有气体产生。(1)R为电源的__,S为电源的__。(2)A极附近的溶液变为红色,B极的电极反应式为__。(3)滤纸上的紫色点移向__(填“A极”或“B极”)。(4)当试管C
2、、D中的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K,经过一段时间,C、D中气体逐渐减少,主要是因为_,写出有关的电极反应式:__。【答案】负极正极2H2O-4e-++O2↑B极氢气和氧气在碱性环境下发生原电池=4H反应,消耗了氢气和氧气2H--4e---2+4OH=4H2O(负极),O2+2H2O+4e=4OH(正极)【解析】【分析】(1)根据电极产物判断电解池的阴阳极及电源的正负极;(2)根据电解池原理及实验现象书写电极反应式;(3)根据电解池原理分析电解质溶液中离子移动方向;(4)根据燃料电池原理分析解答。【详解
3、】(1)断开K,通直流电,电极C、D及氢氧化钾溶液构成电解池,根据离子的放电顺序,溶液中氢离子、氢氧根离子放电,分别生成氢气和氧气,氢气和氧气的体积比为2:1,通过图象知,C极上气体体积是D极上气体体积的2倍,所以C极上得氢气,D极上得到氧气,故R是负极,S是正极,故答案为:负极;正极;(2)A极是阴极,电解高锰酸钾时,在该极上放电的是氢离子,所以该极上碱性增强,酚酞显红色,B极是阳极,该极附近发生的电极反应式为:2H2O-4e-=4H++O2↑,故答案为:2-+22HO-4e=4H+O↑;(3)浸有高锰酸钾的滤纸和
4、电极A、B与电源也构成了电解池,因为R是负极,S是正极,所以B极是阳极,A极是阴极,电解质溶液中的阴离子高锰酸根离子向阳极移动,紫色点移向B极,故答案为:B极;(4)当C、D里的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K,构成氢氧燃料电池,氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应,消耗了氢气和氧气;在燃料电池中,燃料氢气为负极,在碱性环境下的电极反应式为:2H2+4OH--4e-=4H2O,C中的电极作负极,D中的电极作正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应,消
5、耗了氢气和氧气;2H2+4OH--4e-=4H2O(负极),O2+2H2O+4e-=4OH-(正极)。【点睛】明确原电池和电解池的工作原理、各个电极上发生的反应是解答本题的关键,难点是电极反应式的书写,注意电解质溶液的性质,以及电解质溶液中阴阳离子移动方向,为易错点。2.某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题:(1)上述实验中发生反应的化学方程式有__________________________________;(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是
6、____________________________;(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4中溶液,可与实验中CuSO4溶液起相似作用的是______________________________________;(4)要加快上述实验中气体产生的速率,还可采取的措旌有________(答两种);(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间
7、。①请完成此实验设计,其中:V1=______,V6=______,V9=______;②该同学最后得出的结论为:当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因________________________________________________________【答案】Zn+CuSO=ZnSO+Cu4,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形4成铜锌原电池,加快了氢气产生
8、的速率Ag24SO升高反应温度、适当增加硫酸的浓度(答案合理即可)301017.5当加入一定量的硫酸铜后,生成的单质铜会沉积在锌的表面,降低了锌与溶液的接触面积【解析】【详解】(1)在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应:CuSO4+Zn===ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。(2)由于Zn与反应生成的Cu及硫酸铜溶液组成了
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