蘇教版化學選修6 專題5課題1知能優(yōu)化訓練

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111 1．鋅錳干電池在放電時，電池總反應方程式可以表示為Zn＋2MnO2＋2NH===Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O。在此電池放電時，正極(碳棒)上發(fā)生反應的物質是(　　) A．MnO2和NH B．Zn2＋和NH C．Zn D．碳棒 解析：選A。由鋅錳干電池的總反應知，Zn為負極，MnO2為正極上發(fā)生反應的物質，NH為正極上的輔助反應物。 2．(2011年龍巖高二檢測)據(jù)報道，鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池，因為鋅電池容量更大，而且沒有鉛污染。其電池反應為：2Zn＋O2===2ZnO，原料為鋅粒、電解液和空氣。則下列敘述正確的是(雙選)(　　) A．鋅為正極，空氣進入負極反應 B．負極反應為Zn－2e－===Zn2＋ C．正極發(fā)生氧化反應 D．電解液肯定不是強酸 解析：選BD。，所以Zn作負極，負極發(fā)生氧化反應：Zn－2e－===Zn2＋。如果電解液是強酸，由于c(H＋)大，正極的反應是2H＋＋2e－===H2↑，而不是O2得到電子。因此B、D項是正確的。 3．(2011年高考浙江卷)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。導致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說法正確的是(　　) A．液滴中的Cl－ 由a區(qū)向b區(qū)遷移 B．液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．液滴下的Fe因發(fā)生還原反應而被腐蝕，生成的Fe2＋由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH－形成Fe(OH)2 ，進一步氧化、脫水形成鐵銹 D．若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，則負極發(fā)生的電極反應為：Cu－2e－===Cu2＋ 解析：選B。Cl－由b區(qū)向a區(qū)遷移，A錯；正極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正確；由題干知鐵板發(fā)生吸氧腐蝕，鐵作負極，發(fā)生氧化反應，因此C項錯；銅螺絲釘作正極，因此D錯。 4．(2011年金華高二檢測)燒過菜的鐵鍋未及時洗滌(殘液中含NaCl等)，第二天便出現(xiàn)紅棕色銹斑。下列反應表示整個過程可能發(fā)生的變化，其中不符合事實的是(　　) A．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ B．Fe－3e－===Fe3＋ C．Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ D．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 解析：選B。根據(jù)題意，鐵在NaCl溶液中發(fā)生吸氧腐蝕，電極反應為：負極Fe－2e－===Fe2＋，正極2H2O＋O2＋4e－===4OH－，生成的Fe2＋與OH－結合為Fe(OH)2，并進一步在空氣中被氧化為Fe(OH)3。 5．某學校設計了一節(jié)實驗活動課，讓學生從廢舊電池中回收碳棒、MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物質，整個實驗過程如下?；卮鹩嘘P問題。 (1)干電池的基本構造和工作原理 如圖為干電池的基本構造圖。干電池工作時負極上的電極反應是 __________________________，MnO2的作用是除去正極上的產(chǎn)物H2，該反應方程式為2MnO2＋H2===Mn2O3＋H2O。 (2)鋅皮和碳棒的回收 用鉗子和剪子剪開待回收的干電池的鋅筒，將鋅皮和碳棒取出，并用毛刷刷干凈，將電池內的黑色粉末移入燒杯中。 (3)氯化銨、氯化鋅的提取、檢驗和分離 ①如何從黑色粉末中提取NH4Cl和ZnCl2等晶體的混合物？寫出簡要的實驗步驟________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②設計簡單的實驗證明所得晶體中含有NH。 實驗步驟 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 實驗現(xiàn)象 ________________________________________________________________________； 有關的離子方程式 ________________________________________________________________________。 ③用________的方法可將NH4Cl和ZnCl2的晶體混合物分離開。 ④最后剩余的黑色殘渣的主要成分是MnO2，還有炭黑和有機物等?？捎米茻姆椒ǔルs質，該實驗中要用到的主要儀器有 ________________________________________________________________________。 解析：以干電池為情景綜合考查物質的提取、檢驗和分離。 答案：(1)Zn－2e－===Zn2＋ (3)①向小燒杯中加入一定量的蒸餾水，充分攪拌，然后過濾，將濾液移入蒸發(fā)皿中，加熱蒸發(fā)結晶?、谌∩倭烤w溶于蒸餾水配成溶液，取少許溶液于試管中，加入少量NaOH溶液后加熱，將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口　試紙變藍　NH＋OH－NH3↑＋H2O?、奂訜帷、苒釄濉⒕凭珶?玻璃棒、三角架等) 1．出土的錫青銅(銅錫合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆蓋在其表面。下列說法正確的是(雙選)(　　) A．錫青銅的熔點比純銅高 B．在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫可對銅起保護作用 C．錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快 D．生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學腐蝕過程，但不是化學反應過程 解析：選BC。合金的熔點一般比各組分金屬的熔點要低，所以錫銅合金的熔點比純銅低，A錯誤；Sn與Cu形成原電池，因Sn比Cu金屬活潑性強，所以Sn作負極，Cu作正極，Sn對Cu起到保護作用，B正確；合金在潮濕環(huán)境下，可以發(fā)生電化學腐蝕，比干燥環(huán)境腐蝕要快，C正確；金屬腐蝕，即金屬被氧化，化學腐蝕與電化學腐蝕都屬于化學反應過程，D錯誤。 2．(2011年莆田高二檢測)下列各變化中屬于原電池反應的是(　　) A．在空氣中金屬鋁表面迅速氧化形成保護層 B．鍍鋅鐵表面有劃損時，也能阻止鐵被氧化 C．紅熱的鐵絲與冷水接觸，表面形成藍黑色保護層 D．濃HNO3比稀HNO3更能氧化金屬銅 解析：選B。A、C、D項為化學腐蝕；B項Zn作負極，F(xiàn)e作正極，在潮濕環(huán)境中構成原電池，Zn被腐蝕，F(xiàn)e受到保護；C項3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；D項濃硝酸的氧化性強于稀硝酸，所以更易氧化銅。 3．對于銅、鋅和稀H2SO4組成的原電池裝置中，當導線中有1 mol 電子通過時，理論上的兩極變化是(　　) ①鋅片溶解了32.5 g?、阡\片增重32.5 g?、坫~片上析出1 g H2?、茔~片上析出1 mol H2 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 解析：選A。根據(jù)反應可知，當有1 mol電子通過時，溶解0.5 mol Zn，其質量為0.5 mol65 gmol－1＝32.5 g，同時生成0.5 mol H2，其質量為0.5 mol2 gmol－1＝1 g。 4．(2011年漳州高二檢測) 關于如圖裝置的敘述，正確的是(　　) A．鋁是負極，鋁片上析出無色氣體 B．石墨是陽極，石墨棒上析出黃綠色氣體 C．溶液中兩電極間產(chǎn)生白色沉淀 D．溶液中先產(chǎn)生白色沉淀，最后沉淀溶解 解析：選C。Al—空氣—電解質溶液形成原電池。鋁是負極，Al－3e－===Al3＋，石墨為正極，氧氣在石墨上放電O2＋2H2O＋4e－===4OH－，總反應為：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。 5．鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕，發(fā)生的原電池反應為：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下說法正確的是(　　) A．負極發(fā)生的反應為：Fe－2e－===Fe2＋ B．正極發(fā)生的反應為：2H2O＋O2＋2e－===4OH－ C．原電池是將電能轉變?yōu)榛瘜W能的裝置 D．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕 解析：選A。正極發(fā)生的反應應為：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；原電池是將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置；由于空氣與水交界處比在水下部分氧氣濃度大，所以鋼柱在空氣與水交界處比在水下部分更容易腐蝕。 6．(2011年邯鄲高二檢測)有A、B、C、D四塊金屬片，進行如下實驗：①A、B用導線相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，A為負極；②C、D用導線相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，電流由D―→導線―→C；③A、C相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D用導線相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，D極發(fā)生氧化反應。據(jù)此，判斷四種金屬的活動性順序是(　　) A．A＞B＞C＞D B．A＞C＞D＞B C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A 解析：選B。金屬與稀硫酸溶液組成原電池，活潑金屬為負極，失去電子發(fā)生氧化反應，較不活潑的金屬為正極，H＋在正極表面得到電子生成氫氣，電子運動方向由負極到正極。題中由①知A＞B；由②知C＞D；由③知A＞C；由④知D＞B。綜合以上信息可知金屬活動性A＞C＞D＞B。 7．化學在生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應用。下列說法不正確的是(雙選)(　　) A．鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．鋼鐵在海水中比在河水中更易腐蝕，主要原因是海水含氧量高于河水 C．在海輪外殼上鑲入鋅塊，鋅作負極，可減緩船體的腐蝕速率 D．在空氣中，鐵板比鍍鋅鐵板更耐腐蝕 解析：選BD。選項A，鋼鐵吸氧腐蝕時，O2在正極獲得電子，選項B，鋼鐵在海水中比在河水中更易腐蝕，主要原因不是海水含氧量高于河水，而是海水中電解質的濃度高于河水，在海水中更易發(fā)生電化學腐蝕。選項C，是因為輪船主要用鐵造外殼，鐵在海水中易被腐蝕。鑲入比鐵活潑的鋅塊，形成原電池，鋅作負極，失去電子先被腐蝕，從而起到保護鐵的作用，可減緩船體的腐蝕速率；選項D，在潮濕空氣中鐵板容易發(fā)生電化學腐蝕，鍍鋅鐵板則不容易被腐蝕，鋅比鐵活潑，鋅鐵構成原電池，鐵作正極被保護。 8．可用于電動汽車的鋁空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是(　　) A．以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應都為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．以NaOH溶液為電解液時，負極反應為：Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3 C．以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變 D．電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極 解析：選A。無論是NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，在正極上都是O2得到電子被還原，A正確；生成的Al(OH)3是兩性氫氧化物，在堿溶液中發(fā)生反應生成Al(OH)，B錯誤；生成的Al(OH)3與NaOH反應生成Na[Al(OH)4]，消耗電解質中的NaOH，使pH減小，C錯誤；原電池中，電子從外電路的負極流向正極，D錯誤。 9．為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外興趣活動小組學生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在如圖所示的三個裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存相同的一段時間，下列對實驗結束時現(xiàn)象的描述不正確的是(　　) A．實驗結束時，裝置Ⅰ左側的液面一定會下降 B．實驗結束時，左側液面裝置Ⅰ比裝置Ⅱ的低 C．實驗結束時，裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴重 D．實驗結束時，裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕 解析：選B。這是一道原電池原理應用于金屬腐蝕的選擇題。裝置Ⅰ中的鐵釘處于鹽酸蒸氣中，被侵蝕而釋放出H2，使左側液面下降而右側液面上升；裝置Ⅱ中鐵釘同樣處于鹽酸的蒸氣中，所不同的是懸掛鐵釘?shù)慕饘俳z由鐵絲換成了銅絲，在這種氛圍中構成了原電池，加速了鐵釘?shù)母g而放出更多的H2，使左側液面下降更多，右側液面上升更多；裝置Ⅲ中雖然掛鐵釘?shù)倪€是銅絲，但由于濃硫酸有吸水性而無揮發(fā)性，使鐵釘處于一種較為干燥的空氣中，因而在短時間內幾乎沒有被侵蝕。金屬發(fā)生何種腐蝕要根據(jù)環(huán)境條件來確定，在此題中若能將裝置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ逐一對比，找出鐵釘所處環(huán)境的異同，便不難作出正確選擇。 10．(2010年高考安徽卷)某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質傳遞H＋，其基本結構如圖所示，電池總反應可表示為：2H2＋O2===2H2O，下列有關說法正確的是(　　) A．電子通過外電路從b極流向a極 B．b極上的電極反應式為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．每轉移0.1 mol電子，消耗1.12 L的H2 D．H＋由a極通過固體酸電解質傳遞到b極 解析：選D。本題考查原電池知識，意在考查學生的分析能力。該原電池的化學原理是H2被氧化，在負極(a極)發(fā)生反應：H2－2e－===2H＋，H＋由a極轉移到b極，D項正確；O2發(fā)生還原反應，在正極(b極)發(fā)生反應：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，則電子從a極流向b極，A、B項不正確；C項因未指明氣體所處的溫度和壓強，不正確。 11.按如圖所示進行鐵腐蝕的實驗，一周后觀察： (1)若試管中液面上升，發(fā)生的是________腐蝕，電極反應為： 正極_________________________________________________________； 負極___________________________________________________________。 (2)若試管中液面下降，發(fā)生的是____________腐蝕，電極反應為：正極 ________________________________________________________________________； 負極________________________________________________________________________。 解析：由題意知：(1)若試管中液面上升，則說明試管內氣體體積減小，肯定發(fā)生的是吸氧腐蝕而消耗了O2，因此正、負兩極的電極反應為： 正極：2H2O＋O2＋4e－===4OH－； 負極：2Fe－4e－===2Fe2＋。 (2)若試管中液面下降，則說明試管內氣體體積增大，應該有H2生成，則發(fā)生的是析氫腐蝕，因此正、負兩極的電極反應為： 正極：2H＋＋2e－===H2↑； 負極：Fe－2e－===Fe2＋。 答案：(1)吸氧　2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 2Fe－4e－===2Fe2＋ (2)析氫　2H＋＋2e－===H2↑　Fe－2e－===Fe2＋ 12．利用反應Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2組成一個化學電池。 (1)指出正極為________，電極反應式為__________________________________；負極為____________，電極反應式為____________________________。 (2)若電池內溶液為100 mL 0.5 mol/L的FeCl3溶液；當溶液中FeCl3全部被還原成FeCl2時，溶液中CuCl2的物質的量濃度是________，導線上通過的電子是________mol。 解析：n(Fe3＋)＝0.5 mol/L0.1 L＝0.05 mol，則通過的電子數(shù)為0.05 mol，CuCl2的物質的量濃度為0.25 mol/L。 答案：(1)Pt(或C)　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu　Cu－2e－===Cu2＋　(2)0.25 mol/L　0.05 13．某化學興趣小組為了探索鋁電極在原電池中的作用，設計并進行了以下一系列實驗，實驗結果記錄如下： 編號 電極材料 電解質溶液 電流計指針偏轉方向 1 Mg　Al 稀鹽酸 偏向Al 2 Al　Cu 稀鹽酸 偏向Cu 3 Al　石墨 稀鹽酸 偏向石墨 4 Mg　Al NaOH溶液 偏向Mg 5 Al　Zn 濃硝酸 偏向Al 根據(jù)上表中的實驗現(xiàn)象完成下列問題： (1)實驗1、2中Al所作的電極是否相同？ ________________________________________________________________________。 (2)指出鋁和石墨的電極并寫出實驗3中的電極反應式和電池總反應方程式。 鋁為(　　)： ________________________________________________________________________。 石墨為(　　)： ________________________________________________________________________。 電池總反應： ________________________________________________________________________。 (3)實驗4中的鋁作正極還是負極？________，為什么？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)解釋實驗5中電流計指針偏向鋁的原因： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)根據(jù)實驗結果總結：在原電池中金屬鋁作正極還是負極受到哪些因素的影響？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：實驗1中Mg活潑，故Mg作負極；實驗2中Al活潑，故Al作負極；實驗3中是Al作負極，將鹽酸中的氫離 子置換出氫氣；實驗4中Mg雖比Al活潑，但Mg不能與NaOH溶液反應，而Al可與NaOH溶液反應，故Al作負極；實驗5中Al雖比Zn活潑，但常溫下，Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，阻止內部的金屬繼續(xù)與酸反應，故Zn為負極。 答案：(1)不相同 (2)負極　2Al－6e－===2Al3＋　正極　6H＋＋6e－===3H2↑　2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ (3)負極　因Mg雖比Al活潑，但Mg不能與NaOH溶液反應，而Al可與NaOH溶液反應，故Al作負極 (4)Al雖比Zn活潑，但常溫下，Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，阻止內部的金屬繼續(xù)與酸反應，故Zn為負極，電流計指針偏向鋁 (5)與另一電極材料的活潑性、電解質溶液的酸堿性以及電解質溶液的氧化性強弱等因素有關 111