高考化学 化学反应与能量变化 培优易错试卷练习(含答案)附答案一、化学反应与能量变化练习题（含详细答案解析）1．A 、B 、C 、D 、E 均为短周期元素，且原子序数依次增大；A 的主族序数、周期数、原子序数均相同；B 为非金属元素，其单质有多种同素异形体，其中一种可作电极材料；C 是植物生长所需的主要元素之一；D 和A 可形成化合物2A D 和22A D ，且2A D 是最常见的溶剂；E 原子次外层电子数等于其它层电子数之和，则：()1E 的离子结构示意图为 ______ ，B 、C 、D 、E 与A 形成的化合物中稳定性最强的是 ______ (填化学式)．()2在加热和Cu 作催化剂时，化合物25B A DA 与2D 反应生成其中一种产物是3BA BAD 的化学方程式为 ______ ．()3A E -五种元素中，含同一元素的各类物质能实现下列转化的有(图) ______ (填元素符号)()4图所示是一种酸性燃料电池25B A DA 检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测．则该电池的负极反应为 ______ .A 出口处的物质 ______ ．【答案】 2H O 2CH 3CH 2OH +O 22OΔ−−→ 2CH 3CHO +2H 2O N 、S 3223CH CH OH H O 4e CH COOH 4H -++-=+ 2H O【解析】【分析】短周期元素中主族序数、周期数、原子序数均相同的是H ，则A 为H 元素；B 为非金属元素，其单质有多种同素异形体，其中一种可作电极材料，非金属单质常用作电极的是碳，则B 为C 元素；D 和A 可形成化合物2A D 和22A D ，且2A D 是最常见的溶剂，则D 为O 元素；植物生长所需元素是N 、P 、K ，又A 、B 、C 、D 、E 均为短周期元素，且原子序数依次增大，则C 为N 元素；E 原子次外层电子数等于其它层电子数之和，则E 为第三周期元素S ，据此进行解答。

【详解】短周期元素中主族序数、周期数、原子序数均相同的是H ，则A 为H 元素；B 为非金属元素，其单质有多种同素异形体，其中一种可作电极材料，非金属单质常用作电极的是碳，则B 为C 元素；D 和A 可形成化合物2A D 和22A D ，且2A D 是最常见的溶剂，则D 为O 元素；植物生长所需元素是N 、P 、K ，又A 、B 、C 、D 、E 均为短周期元素，且原子序数依次增大，则C 为N 元素；E 原子次外层电子数等于其它层电子数之和，则E 为第三周期元素S ；()1E 为S 元素，硫离子有三个电子层，电子数依次为2、8、8，离子结构示意图为，非金属性越强，对应氢化物的稳定性越强，C 、N 、O 、S 中非金属性O 最强，稳定性最强的为2H O ；()252B A DA 与2D 分别为32CH CH OH 、2O ，在铜作催化剂条件下加热，乙醇与氧气反应生成乙醛，反应的化学方程式为：； ()3根据转化关系可知，单质与氧气反应生成氧化物X ，X 与氧气反应生成氧化物Y ，Y 生成酸，酸可以生成X ，这样的元素必须有变价，5种元素中满足条件的元素为：N 、S ； ()254B A DA 为32CH CH OH ，根据图可知，该原电池的燃料为乙醇和氧气，生成物乙酸和水，电解质为酸性溶液，原电池负极失去电子发生了氧化反应，所以负极反应为乙醇失去电子生成乙酸，电极反应为：3223CH CH OH H O 4e CH COOH 4H -++-=+，正极在酸性条件下氧气得到电子发生了还原反应：22O 4H 4e 2H O +-++=，所以A 处为2H O 。

【点睛】考查位置、结构与性质关系的综合应用，推断各元素为解答关键，注意熟练掌握原子结构与元素周期律、元素周期表的关系，明确原电池原理及其应用，试题侧重考查学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力。

2．用零价铁(Fe )去除水体中的硝酸盐(NO 3-)已成为环境修复研究的热点之一。

Fe 还原水体中NO 3-的反应原理如图所示。

①作负极的物质是________。

②正极的电极反应式是_________。

【答案】铁 NO 3-+8e -+10H +=NH 4++3H 2O【解析】【分析】【详解】根据图示可知在反应中Fe 单质失去电子变为Fe 3O 4，NO 3-得到电子被还原产生NH 4+，所以Fe 作负极，正极上NO 3-得到电子被还原产生NH 4+，正极的电极反应式为：NO 3-+8e -+10H +=NH 4++3H 2O 。

3．根据如图所示电化学实验装置图，回答有关问题。

(1)若只闭合S 1，该装置属于_______，能量转化形式为_______，锌极作_______极。

(2)若只闭合S 2，该装置属于_______，能量转化形式为_______，锌极上的电极反应式为_______。

(3)若只闭合S 3，该装置属于_______，铜极作_______极，锌极上的电极反应式为_______，总反应的化学方程式为_______。

【答案】原电池 化学能转化为电能 负 电解池 电能转化为化学能 -2+Zn-2e =Zn 电解池 阳 2+-2H +2e =H 2442通电Cu+H SO CuSO +H ↑ 【解析】【分析】原电池是将化学能转化为电能，较活泼金属作负极，发生氧化反应，正极发生还原反应；电解池是将电能转化为化学能，需要外接电源，与电源正极相连的为阳极，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，据此解答。

【详解】(1)若只闭合S 1，没有外接电源，则Zn 、Cu 、稀硫酸构成原电池，该装置将化学能转化为电能，较活泼的锌作负极。

答案为：原电池；化学能转化为电能；负。

(2)若只闭合S 2，装置中有外接电源，该装置为电解池，将电能转为化学能，与电源正极相连的锌极作阳极，发生氧化反应，电极反应为Zn-2e -=Zn 2+。

答案为：电解池；电能转化为化学能；Zn-2e -=Zn 2+。

(3)若只闭合S 3，该装置为电解池，与电源正极相连的铜极作阳极，电极反应式为：Cu-2e -=Cu 2+；锌为阴极，电极反应式为：2H ++2e -=H 2↑,总反应式为：Cu+H 2SO 4通电CuSO 4+H 2↑。

答案为：电解池；阳；2H++2e-=H2↑；Cu+H2SO4通电CuSO4+H2↑。

【点睛】有外接电源的是电解池，没有外接电源的是原电池，原电池里负极发生氧化反应，电解池里阳极发生氧化反应。

4．依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。

请回答下列问题：(1)电极X的材料是_______；电解质溶液Y是________；(2)银电极上发生的电极反应式为___________________；(3)外电路中的电子是从______→______；(4)当有1.6 g铜溶解时，银棒增重______g 。

【答案】Cu AgNO3 Ag++e- =Ag X(或Cu) Ag 5.4【解析】【分析】(1)根据电池反应式知，Cu失电子发生氧化反应，作负极，Ag作正极，电解质溶液为含有银离子的可溶性银盐溶液；(2)银电极上是溶液中的Ag+得到电子发生还原反应；(3)外电路中的电子是从负极经导线流向正极；(4)先计算Cu的物质的量，根据反应方程式计算出正极产生Ag的质量，即正极增加的质量。

【详解】(1)根据电池反应式知，Cu失电子发生氧化反应，Cu作负极，则Ag作正极，所以X为Cu，电解质溶液为AgNO3溶液；(2)银电极为正极，正极上Ag+得到电子发生还原反应，正极的电极反应式为：Ag++e-=Ag；(3)外电路中的电子是从负极Cu经导线流向正极Ag；(4)反应消耗1.6 g铜的物质的量为n(Cu)=m 1.6gM64g/mol=0.025 mol，根据反应方程式2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)可知：每反应消耗1 mol Cu，正极上产生2 mol Ag，则0.025 mol Cu反应，在正极上产生0.05 mol Ag，该Ag的质量为m(Ag)=0.05 mol×108 g/mol=5.4 g，即正极银棒增重5.4 g。

【点睛】本题考查原电池原理，明确元素化合价变化与正负极的关系是解本题关键，计算正极增加的质量时，既可以根据反应方程式计算，也可以根据同一闭合回路中电子转移数目相等计算。

5．（1）选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，完成下列反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu。

①画出装置图：___。

②电极材料和电解质溶液各是什么___。

？③写出电极反应式：负极：___；正极：___。

（2）用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间，锌片的质量减少了3.25克，铜表面析出了氢气___L（标准状况下）。

导线中通过___mol电子。

【答案】负极：锌片、正极：铜片；CuSO4溶液 Zn–2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu 1.12L 0.1【解析】【分析】（1）利用反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计原电池，根据反应可知，Zn为负极，则正极可以是活泼性不如Zn的金属如铜等，也可以是碳棒，电解质溶液应为CuSO4，根据原电池原理写出电极反应式。

（2）根据锌和氢气之间转移电子数目相等计算。

【详解】（1）①利用反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计原电池，根据反应可知，Zn为负极，则正极可以是活泼性不如Zn的金属如铜等，也可以是碳棒，电解质溶液应为CuSO4，设计的原电池装置为：；②根据以上设计可知，负极为锌片，正极为铜片，电解质溶液为CuSO4溶液；③原电池中负极活泼金属失电子发生氧化反应，电极反应为：Zn–2e-=Zn2+，正极为溶液中的阳离子得到电子发生还原反应，CuSO4溶液中的阳离子有Cu2+和H+，放电能力Cu2+大于H+，正极反应为：，Cu2++2e-=Cu；（2）用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中构成的原电池中，负极：Zn–2e-=Zn2+，正极：2H++2e-=H2↑，由电极反应n(H2)=n(Zn)=3.25g0.05mol 65g/mol=，V(H2)=0.05mol⨯22.4L/mol=1.12L，n(e-)=2 n(Zn)=2⨯0.05mol=0.1mol。

【点睛】原电池中负极材料一般为活泼金属，失去电子发生氧化反应，负极由于消耗而减少，正极一般是溶液中的阳离子得到电子发生还原反应，放电能力强的阳离子发生反应，正极上的现象一般为产生气体或质量增加。

6．请运用原电池原理设计实验,验证 Cu2+、Fe3+氧化性的强弱。

请写出电极反应式。

（1）负极 __________________________（2）正极 __________________________________（3）并在方框内画出实验装置图,要求用烧杯和盐桥,并标出外电路中电子流向。