高考化学化学反应与能量变化(大题培优)含答案
一、化学反应与能量变化练习题（含详细答案解析）
1．A 、B 、C 三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
①B 中Sn 极的电极反应式为__________，Sn 极附近溶液的 pH(填“增大”、“减小”或“不变”) __________。
②C 中总反应离子方程式为__________，比较 A 、B 、C 中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是__________。
【答案】2H ++2e -=H 2↑ 增大 Zn+2H +=Zn 2++H 2 ↑ B>A>C
【解析】
【分析】
①B 中形成Sn-Fe 原电池，Fe 比Sn 活泼，则Sn 为正极发生还原反应；
②C 中形成Zn-Fe 原电池，总反应为Zn+2H +=Zn 2++H 2↑，电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率，金属作原电池正极时得到保护。
【详解】
①B 中形成Sn-Fe 原电池，由于Fe 比Sn 活泼，所以Sn 为正极，溶液中的H +在Sn 上获得电子，发生还原反应，电极反应式为：2H ++2e -=H 2↑；由于氢离子不断消耗，所以Sn 附近溶液中c(H +)减小，溶液的pH 值增大；
②锌比铁活泼，锌为原电池负极，被腐蚀，负极电极反应式为Zn-2e -=Zn 2+，正极：2H ++2e -=H 2↑，总反应方程式为Zn+2H +=Zn 2++H 2↑。A 发生化学腐蚀，B 发生电化学腐蚀，C 中发生电化学腐蚀，由于锌比铁活泼，所以铁作原电池的正极而被保护，电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率，所以由快到慢的顺序是B>A>C 。
【点睛】
本题考查了原电池的工作原理和电极反应式的书写以及金属的活泼性。一般情况下，在原电池反应中，活动性强的电极在负极，失去电子，发生氧化反应；但也有例外。如Mg-Al-NaOH 溶液构成的原电池中，活动性弱的Al 为负极，活动性强的Mg 为正极。知道金属腐蚀快慢的判断规律为：电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。
2．铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb 和PbO 2，电解液为稀硫酸。工作时该电池
总反应式为：Pb (s )＋PbO 2(s )＋2H 2SO 4(aq ) 垐垐?噲垐?放电
充电
2PbSO 4(s )＋2H 2O (l )。根据上述情况判断：
(1)放电时，电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)放电时，电解质溶液中阴离子移向_____极，电子从_____极流向____极。
(3)写出负极的电极方程式：_____________________________________。
【答案】增大 负 负 正 Pb -2e -+SO 4 2-
＝PbSO 4 【解析】
【分析】
放电时，负极发生氧化反应，Pb 失去电子产生Pb 2+，Pb 2+与溶液中的SO 42-
结合形成PbSO 4，反应消耗硫酸，硫酸的浓度减小，负极得到PbSO 4，正极上PbO 2获得电子变为Pb 2+，Pb 2+与溶液中的SO 42-结合形成PbSO 4，电子由负极经外电路流向正极，由此分析解答。
【详解】 (1)该电池总反应式为：Pb (s )+PbO 2(s )+2H 2SO 4(aq ) 垐垐?噲垐?放电充电
2PbSO 4(s )+2H 2O (l )。根据工作原理可知：在放电时Pb 发生氧化反应，失去电子变为Pb 2+，电极反应式为Pb -2e -=Pb 2+；正极上PbO 2获得电子变为Pb 2+，电极反应式为：PbO 2+4H ++SO 42-=PbSO 4+2H 2O ，反
应消耗硫酸，使硫酸的浓度减小，溶液中c (H +)降低，所以溶液的pH 增大；
(2)放电时，由于负极不断产生Pb 2+，使正电荷数目增大，所以电解质溶液中阴离子SO 42-移向负极，电子从负极Pb 极流向正极PbO 2极；
(3)负极失去电子，发生氧化反应，负极的电极反应式：Pb +SO 42--2e -=PbSO 4。
【点睛】
本题考查了原电池工作原理，要会根据电池反应及元素化合价变化判断电池的正负极，并书写正负极电极反应式。注意：负极上生成难溶性的硫酸铅导致负极质量增加，正极上也产生难溶性的硫酸铅导致正极质量也增加，而溶液的酸性会减弱。
3．A 、B 、C 、D 、E 、F 是中学化学中常见的六种短周期元素，有关位置及信息如下：A 的气态氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；C 单质在实验室一般保存在煤油中；F 的最高价氧化物对应水化物既能和酸反应又能和强碱反应，G 单质是日常生活中用量最大的金属，易被腐蚀。请回答下列问题：
（1）A 元素在周期表中的位置是____________。
（2）A 与B 可组成质量比为7:16的三原子分子，该分子释放在空气中可能引起的环境问题有：（任写一种）。__________________；
（3）同温同压下，将a L A 氢化物的气体和b L D 的氢化物气体通入水中，若a=b ，则所得溶液的pH__7(填 “>"或“<”或“=”），若使所得溶液pH=7，则a_________b(填“>"或“<”或“=”）。
（4）写出F 的单质与NaOH 溶液反应的离子方程式：____________________。 （5）已知一定量的E 单质能在B 2(g ）中燃烧，其可能的产物及能量关系如下左图所示：请写出一定条件下EB 2(g ） 与E （s ）反应生成EB(g ）的热化学方程式__________________。
（6）若在D与G组成的某种化合物的溶液甲中，加入铜片，溶液会慢慢变为蓝色，依据产生该现象的反应原理，所设计的原电池如上右图所示，其反应中正极反应式为
______________。某同学假设正极产物是Fe2+，请你设计实验证明该假设
___________________。
【答案】第二周期第VA族酸雨（或光化学烟雾）＜＞ 2Al + 2OH- + 2H2O＝2AlO2- + 3H2↑ CO2(g） + C(s）＝2CO(g）△H＝+172.5kJ/mol或1/2CO2(g） + 1/2 C(s）＝ CO(g）△H ＝+86.25kJ/mol Fe3++ e－＝Fe2+滴加酸性高锰酸钾溶液（或铁氰化钾溶液），若溶液紫色褪去（或产生蓝色沉淀），则产品中含有Fe2+
【解析】
【分析】
【详解】
A的气态氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则A是N元素；C单质在实验室一般保存在煤油中，所以C是Na元素；F的最高价氧化物对应的水化物既能与酸反应又能与碱反应，F是Al元素，G单质是日常生活中用量最大的金属，易被腐蚀，则G是Fe元素。其余E是C元素，B是O元素，D是Cl元素。
（1）N元素在周期表中的位置是第二周期第VA族；
（2）N与O可组成质量比为7:16的三原子分子，该分子的化学式是NO2，该分子释放在空气中可能引起的酸雨问题；
（3）a L A氢化物的气体和b L D的氢化物气体通入水中，若a=b，则二者恰好反应生成氯化铵，溶液呈酸性，pH＜7。如果使溶液的pH=7，呈中性，所以氨气稍过量，a＞b；（4）Al与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑；
（5）由图可知，1mol C(s）与氧气反应生成1molCO气体放出的热量是393.5kJ-
283kJ=110.5kJ，1mol C(s）与氧气完全燃烧生成二氧化碳气体放出393.5kJ的热量，根据盖斯定律，所以EB2(g）与E（s）反应生成EB(g）的热化学方程式为CO2(g） +C(s）＝
2CO(g）△H=（-110.5kJ/mol）×2-(-393.5kJ/mol）＝+172.5kJ/mol；
（6）Cu与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁和氯化铜，溶液逐渐变为蓝色，Cu作负极，发生氧化反应，则正极反应是铁离子得电子生成亚铁离子，电极反应式为Fe3++e－= Fe2+。亚铁离子具有还原性，所以检验亚铁离子的实验方法是滴加酸性高锰酸钾溶液（或铁氰化钾溶液），若溶液紫色褪去（或产生蓝色沉淀），则产品中含有Fe2+。
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：
