2026人教版高中化学选择性必修1--实验整合练 有关电化学的实验探究（含解析）
文档属性
| 名称 | 2026人教版高中化学选择性必修1--实验整合练 有关电化学的实验探究（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 418.1KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-09-25 12:37:11 | ||
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文档简介
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2026人教版高中化学选择性必修1
第四章 化学反应与电能
实验整合练 有关电化学的实验探究
题型1 与原电池相关的实验探究
1.(2025山东省实验中学月考)科创小组设计如图装置探究铝片作电极材料时的原电池反应并进行实验、记录。
装置中电流计指针向右偏转,将镁片换成铜片进行下列实验:
实验1:电解质溶液为1 mol·L-1 NaOH溶液。
实验2:电解质溶液为煮沸并冷却后的1 mol·L-1 NaOH溶液,并在电解质溶液上加一层石蜡油。
编号 实验1 实验2
实验 现象 电流计指针向左偏转。铝片表面有气泡逸出,铜片没有明显现象;约10分钟后,铜片表面有少量气泡产生,铝片表面气泡略有减少 电流计指针向左偏转。铝片表面有气泡逸出,铜片没有明显现象;约3分钟后,铜片表面有少量气泡产生,铝片表面气泡略有减少
根据上述实验推测,下列说法错误的是( )
A.上述两实验中,开始时铜片表面得电子的物质是O2
B.铜片表面开始产生气泡的时间长短与溶液中溶解氧的多少有关
C.铜片表面产生的气泡为H2
D.由“铝片表面气泡略有减少”能推测H+在铜片表面得电子
2.(2025辽宁葫芦岛第一高级中学月考)某兴趣小组探究原电池的工作原理,用如图所示装置进行了如下实验:
(1)①将质量相等的X(锌片)和Y(铜片)用导线相连浸入Z(硫酸铜)溶液中。该反应的能量变化可用图中的 (填“甲”或“乙”)表示。
②闭合K,2 min后测得锌片和铜片之间的质量差为1.29 g,则导线中通过电子的物质的量为 mol。
丙
(2)若X为铜片、Y为除去表面氧化膜的铝片、Z溶液为浓硝酸。闭合K测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图丙所示,反应过程中有红棕色气体产生。t1 s前,原电池的负极是 (填“铜片”或“铝片”),t1s后,外电路中电子流动方向发生改变,原因是 。
(3)若X为铝片、Y为镁片,Z为NaOH溶液,负极电极反应式为 。
题型2 与电解池相关的实验探究
3.(2025河南省实验中学月考)某研究小组探究不同条件对电解FeCl2溶液微粒放电能力的影响。设计如下实验,电解装置如图所示,实验记录如下:
序号 电压 pH 阳极现象 阴极现象
① 1.5 V 5.52 无气泡产生,湿润淀粉碘化钾试纸不变蓝;电极表面逐渐析出红褐色沉淀 无气泡产生;电极表面有银灰色金属析出
② 1.5 V 0.5 无气泡产生,湿润淀粉碘化钾试纸不变蓝;取阳极附近溶液,滴加KSCN溶液变红 有气泡产生;电极表面有极少量银灰色金属析出
(1)分析实验①中阴极现象,在pH=5.52时,放电的微粒是 。
(2)实验②中向阳极附近溶液滴加KSCN溶液变红,变红的原因是 (用离子方程式表示);实验②中阴极有气泡产生,说明pH=0.5时,阴极发生了电极反应: 。
(3)溶液中有Fe2+、H+,对比①、②阴极现象,可以得出的结论是 。
(4)分析阳极实验现象,甲同学得出结论:实验①、②条件下,Fe2+放电而Cl-没有放电。乙同学认为仅由实验①、②不能得出此结论,乙同学设计了实验①对照实验:在1.5 V的电压、pH=5.52的情况下,电解 溶液,观察相应现象,即可得出相应结论。
题型3 与金属腐蚀与防护相关的实验探究
4.(2024河北衡水调研)在铁表面镀锌可有效防止铁被腐蚀
已知:Zn2+放电的速率缓慢且平稳时有利于得到致密、细腻的镀层。
(1)镀件Fe应与电源的 相连。
(2)向ZnSO4电解液中加入NaCN溶液,将Zn2+转化为[Zn(CN)4]2-,电解得到的镀层更加致密、细腻,原因是 。
5.(2025福建宁德一中月考)某化学兴趣小组设计了如下实验,探究铁的电化学腐蚀及防护原理。
(1)甲同学利用如图装置,进行铁的电化学腐蚀原理探究。
装置 实验步骤及操作 现象
ⅰ.连好装置,观察 电流表指针偏转
ⅱ.一段时间后,向烧杯中滴加酚酞 碳棒附近溶液变红
ⅲ.一段时间后,向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液 铁片表面产生蓝色物质
查阅资料:1.Fe2+遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色物质。
2.K3[Fe(CN)6]具有氧化性。
①用电极反应式解释ⅱ中的现象: 。
②乙同学认为仅通过ⅲ中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是 。
③为验证猜想,乙同学设计了ⅳ、ⅴ、ⅵ三组对比实验,并记录如下:
实验装置 滴管内溶液 试管内液体 现象
0.5 mol·L-1 K3[Fe(CN)6]溶液 ⅳ.2 mL蒸馏水 无明显变化
ⅴ.2 mL 1.0 mol·L-1 NaCl溶液 铁片表面产生大量蓝色沉淀
ⅵ.2 mL 0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液 无明显变化
a.以上实验表明:在Cl-存在条件下,K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。
b.为探究Cl-的存在对反应的影响,乙同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验ⅵ,发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明Cl-的作用是 。
④结合上述同学的实验探究,请你改进甲同学步骤ⅲ的操作: ,证明铁发生了电化学腐蚀。
(2)金属阳极钝化是一种电化学防护方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中,一定条件下,Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜,则阳极的电极反应式为 。
答案与分层梯度式解析
1.D 根据题给信息可知,电流计指针向正极偏转。由实验1和实验2的实验现象“电流计指针向左偏转”推知,铜片为正极,铝片表面有气泡逸出,铜片没有明显现象,开始时铜片表面得电子的物质是O2,后来,铜片表面有少量气泡产生,产生的气泡为H2,铜片表面开始产生气泡的时间长短与溶液中溶解氧的多少有关,溶解的氧气多,则铜片表面开始产生气泡的时间长,故A、B、C正确;因铝片表面始终有气泡产生,则气泡略有减少不能推测H+在铜片表面得电子,故D错误。
2.答案 (1)①甲 ②0.02
(2)铝片 随着反应的进行,铝片表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行,此时铜作负极,电流方向相反
(3)Al-3e-+4OH- [Al(OH)4]-
解析 (1)①锌和硫酸铜反应生成铜和硫酸锌,反应放热,反应物总能量大于生成物总能量,该反应的能量变化可用图甲表示。②闭合K,构成原电池,锌是负极,锌失电子发生氧化反应,锌片上的电极反应式为Zn-2e- Zn2+,铜片上的电极反应式为Cu2++2e- Cu,2 min后测得锌片和铜片之间的质量差为1.29 g,设导线中通过电子的物质的量为x mol,则消耗0.5x mol Zn、生成0.5x mol Cu,0.5x(65+64)=1.29,x=0.02。
(2)t1s前,铝与浓硝酸发生反应,铝失去电子发生氧化反应,原电池的负极是铝,t1s后,随着反应的进行,铝片表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行,此时铜失去电子发生氧化反应作负极,电流方向相反。
(3)若X为铝片、Y为镁片,Z为NaOH溶液,镁不与氢氧化钠溶液反应,则铝为负极,负极电极反应式为Al-3e-+4OH- [Al(OH)4]-。
3.答案 (1)Fe2+
(2)Fe3++3SCN- Fe(SCN)3 2H++2e- H2↑
(3)pH较大时,溶液中c(H+)小,Fe2+优先于H+放电;pH较小时,溶液中c(H+)大,H+优先于Fe2+放电
(4)0.2 mol/L NaCl(合理即可)
解析 (1)实验①中阴极无气泡产生,电极表面有银灰色金属析出,说明是Fe2+得电子,电极反应为Fe2++2e- Fe,则阳极放电的微粒是Fe2+。
(2)实验②中向阳极附近溶液滴加KSCN溶液变红,发生反应:Fe3++3SCN- Fe(SCN)3;实验②中阴极有气泡产生,说明pH=0.5时,阴极上H+放电,电极反应为2H++2e- H2↑。
(3)从题表中阴极现象可知:pH较大时,溶液中c(H+)小,此时Fe2+优先于H+得电子;pH较小时,溶液中c(H+)大,此时H+优先于Fe2+得电子。
(4)要验证Cl-在实验①条件下能否放电,则可设计的实验方案为在1.5 V的电压、pH=5.52的情况下,电解0.2 mol/L NaCl溶液或0.2 mol/L KCl溶液,观察阳极处是否有气泡产生,湿润的淀粉碘化钾试纸是否变蓝。
4.答案 (1)负极 (2)通过反应Zn2++4CN- [Zn(CN)4]2-降低c(Zn2+),使得Zn2+放电速率减缓,同时通过平衡的移动补充放电消耗的Zn2+,使其浓度保持相对稳定,达到放电速率平稳的目的
解析 (1)电镀时,镀层金属锌作阳极,与直流电源正极相连,镀件Fe应与电源的负极相连。
(2)电镀时,向ZnSO4电解液中加入NaCN溶液,通过反应Zn2++4CN- [Zn(CN)4]2-降低c(Zn2+),使得Zn2+放电速率减缓,同时通过平衡的移动补充放电消耗的Zn2+,使其浓度保持相对稳定,达到放电速率平稳的目的,结合已知可知,这样电解得到的镀层更加致密、细腻。
5.答案 (1)①O2+2H2O+4e- 4OH- ②K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+ ③破坏铁片表面的氧化膜 ④用胶头滴管从铁电极区域取少量溶液于试管中,再向其中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,观察到有蓝色沉淀生成
(2)3Fe-8e-+4H2O Fe3O4+8H+
解析 (1)①ⅱ中的现象为碳棒附近溶液变红,说明有碱生成,电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-。②乙同学认为仅通过ⅲ中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是K3[Fe(CN)6]具有氧化性,可能将Fe氧化成Fe2+,会干扰由电化学腐蚀生成的Fe2+的检验。③乙同学将铁片酸洗后再进行实验ⅵ,发现铁片表面产生蓝色沉淀,说明Cl-所起的作用与酸所起的作用一样,即为破坏铁片表面的氧化膜。④为防止Fe2+是由K3[Fe(CN)6]氧化Fe生成的可将铁片与K3[Fe(CN)6]溶液分开,即用胶头滴管从铁电极区域取少量溶液于试管中,再向其中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,观察到有蓝色沉淀生成,证明铁发生了电化学腐蚀。
(2)由题意可知,在一定条件下,Fe在H2SO4溶液中失去电子生成Fe3O4,故阳极的电极反应式为3Fe-8e-+4H2O Fe3O4+8H+。
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第四章 化学反应与电能
实验整合练 有关电化学的实验探究
题型1 与原电池相关的实验探究
1.(2025山东省实验中学月考)科创小组设计如图装置探究铝片作电极材料时的原电池反应并进行实验、记录。
装置中电流计指针向右偏转,将镁片换成铜片进行下列实验:
实验1:电解质溶液为1 mol·L-1 NaOH溶液。
实验2:电解质溶液为煮沸并冷却后的1 mol·L-1 NaOH溶液,并在电解质溶液上加一层石蜡油。
编号 实验1 实验2
实验 现象 电流计指针向左偏转。铝片表面有气泡逸出,铜片没有明显现象;约10分钟后,铜片表面有少量气泡产生,铝片表面气泡略有减少 电流计指针向左偏转。铝片表面有气泡逸出,铜片没有明显现象;约3分钟后,铜片表面有少量气泡产生,铝片表面气泡略有减少
根据上述实验推测,下列说法错误的是( )
A.上述两实验中,开始时铜片表面得电子的物质是O2
B.铜片表面开始产生气泡的时间长短与溶液中溶解氧的多少有关
C.铜片表面产生的气泡为H2
D.由“铝片表面气泡略有减少”能推测H+在铜片表面得电子
2.(2025辽宁葫芦岛第一高级中学月考)某兴趣小组探究原电池的工作原理,用如图所示装置进行了如下实验:
(1)①将质量相等的X(锌片)和Y(铜片)用导线相连浸入Z(硫酸铜)溶液中。该反应的能量变化可用图中的 (填“甲”或“乙”)表示。
②闭合K,2 min后测得锌片和铜片之间的质量差为1.29 g,则导线中通过电子的物质的量为 mol。
丙
(2)若X为铜片、Y为除去表面氧化膜的铝片、Z溶液为浓硝酸。闭合K测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图丙所示,反应过程中有红棕色气体产生。t1 s前,原电池的负极是 (填“铜片”或“铝片”),t1s后,外电路中电子流动方向发生改变,原因是 。
(3)若X为铝片、Y为镁片,Z为NaOH溶液,负极电极反应式为 。
题型2 与电解池相关的实验探究
3.(2025河南省实验中学月考)某研究小组探究不同条件对电解FeCl2溶液微粒放电能力的影响。设计如下实验,电解装置如图所示,实验记录如下:
序号 电压 pH 阳极现象 阴极现象
① 1.5 V 5.52 无气泡产生,湿润淀粉碘化钾试纸不变蓝;电极表面逐渐析出红褐色沉淀 无气泡产生;电极表面有银灰色金属析出
② 1.5 V 0.5 无气泡产生,湿润淀粉碘化钾试纸不变蓝;取阳极附近溶液,滴加KSCN溶液变红 有气泡产生;电极表面有极少量银灰色金属析出
(1)分析实验①中阴极现象,在pH=5.52时,放电的微粒是 。
(2)实验②中向阳极附近溶液滴加KSCN溶液变红,变红的原因是 (用离子方程式表示);实验②中阴极有气泡产生,说明pH=0.5时,阴极发生了电极反应: 。
(3)溶液中有Fe2+、H+,对比①、②阴极现象,可以得出的结论是 。
(4)分析阳极实验现象,甲同学得出结论:实验①、②条件下,Fe2+放电而Cl-没有放电。乙同学认为仅由实验①、②不能得出此结论,乙同学设计了实验①对照实验:在1.5 V的电压、pH=5.52的情况下,电解 溶液,观察相应现象,即可得出相应结论。
题型3 与金属腐蚀与防护相关的实验探究
4.(2024河北衡水调研)在铁表面镀锌可有效防止铁被腐蚀
已知:Zn2+放电的速率缓慢且平稳时有利于得到致密、细腻的镀层。
(1)镀件Fe应与电源的 相连。
(2)向ZnSO4电解液中加入NaCN溶液,将Zn2+转化为[Zn(CN)4]2-,电解得到的镀层更加致密、细腻,原因是 。
5.(2025福建宁德一中月考)某化学兴趣小组设计了如下实验,探究铁的电化学腐蚀及防护原理。
(1)甲同学利用如图装置,进行铁的电化学腐蚀原理探究。
装置 实验步骤及操作 现象
ⅰ.连好装置,观察 电流表指针偏转
ⅱ.一段时间后,向烧杯中滴加酚酞 碳棒附近溶液变红
ⅲ.一段时间后,向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液 铁片表面产生蓝色物质
查阅资料:1.Fe2+遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色物质。
2.K3[Fe(CN)6]具有氧化性。
①用电极反应式解释ⅱ中的现象: 。
②乙同学认为仅通过ⅲ中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是 。
③为验证猜想,乙同学设计了ⅳ、ⅴ、ⅵ三组对比实验,并记录如下:
实验装置 滴管内溶液 试管内液体 现象
0.5 mol·L-1 K3[Fe(CN)6]溶液 ⅳ.2 mL蒸馏水 无明显变化
ⅴ.2 mL 1.0 mol·L-1 NaCl溶液 铁片表面产生大量蓝色沉淀
ⅵ.2 mL 0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液 无明显变化
a.以上实验表明:在Cl-存在条件下,K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。
b.为探究Cl-的存在对反应的影响,乙同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验ⅵ,发现铁片表面产生蓝色沉淀。此补充实验表明Cl-的作用是 。
④结合上述同学的实验探究,请你改进甲同学步骤ⅲ的操作: ,证明铁发生了电化学腐蚀。
(2)金属阳极钝化是一种电化学防护方法。将Fe作阳极置于H2SO4溶液中,一定条件下,Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜,则阳极的电极反应式为 。
答案与分层梯度式解析
1.D 根据题给信息可知,电流计指针向正极偏转。由实验1和实验2的实验现象“电流计指针向左偏转”推知,铜片为正极,铝片表面有气泡逸出,铜片没有明显现象,开始时铜片表面得电子的物质是O2,后来,铜片表面有少量气泡产生,产生的气泡为H2,铜片表面开始产生气泡的时间长短与溶液中溶解氧的多少有关,溶解的氧气多,则铜片表面开始产生气泡的时间长,故A、B、C正确;因铝片表面始终有气泡产生,则气泡略有减少不能推测H+在铜片表面得电子,故D错误。
2.答案 (1)①甲 ②0.02
(2)铝片 随着反应的进行,铝片表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行,此时铜作负极,电流方向相反
(3)Al-3e-+4OH- [Al(OH)4]-
解析 (1)①锌和硫酸铜反应生成铜和硫酸锌,反应放热,反应物总能量大于生成物总能量,该反应的能量变化可用图甲表示。②闭合K,构成原电池,锌是负极,锌失电子发生氧化反应,锌片上的电极反应式为Zn-2e- Zn2+,铜片上的电极反应式为Cu2++2e- Cu,2 min后测得锌片和铜片之间的质量差为1.29 g,设导线中通过电子的物质的量为x mol,则消耗0.5x mol Zn、生成0.5x mol Cu,0.5x(65+64)=1.29,x=0.02。
(2)t1s前,铝与浓硝酸发生反应,铝失去电子发生氧化反应,原电池的负极是铝,t1s后,随着反应的进行,铝片表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行,此时铜失去电子发生氧化反应作负极,电流方向相反。
(3)若X为铝片、Y为镁片,Z为NaOH溶液,镁不与氢氧化钠溶液反应,则铝为负极,负极电极反应式为Al-3e-+4OH- [Al(OH)4]-。
3.答案 (1)Fe2+
(2)Fe3++3SCN- Fe(SCN)3 2H++2e- H2↑
(3)pH较大时,溶液中c(H+)小,Fe2+优先于H+放电;pH较小时,溶液中c(H+)大,H+优先于Fe2+放电
(4)0.2 mol/L NaCl(合理即可)
解析 (1)实验①中阴极无气泡产生,电极表面有银灰色金属析出,说明是Fe2+得电子,电极反应为Fe2++2e- Fe,则阳极放电的微粒是Fe2+。
(2)实验②中向阳极附近溶液滴加KSCN溶液变红,发生反应:Fe3++3SCN- Fe(SCN)3;实验②中阴极有气泡产生,说明pH=0.5时,阴极上H+放电,电极反应为2H++2e- H2↑。
(3)从题表中阴极现象可知:pH较大时,溶液中c(H+)小,此时Fe2+优先于H+得电子;pH较小时,溶液中c(H+)大,此时H+优先于Fe2+得电子。
(4)要验证Cl-在实验①条件下能否放电,则可设计的实验方案为在1.5 V的电压、pH=5.52的情况下,电解0.2 mol/L NaCl溶液或0.2 mol/L KCl溶液,观察阳极处是否有气泡产生,湿润的淀粉碘化钾试纸是否变蓝。
4.答案 (1)负极 (2)通过反应Zn2++4CN- [Zn(CN)4]2-降低c(Zn2+),使得Zn2+放电速率减缓,同时通过平衡的移动补充放电消耗的Zn2+,使其浓度保持相对稳定,达到放电速率平稳的目的
解析 (1)电镀时,镀层金属锌作阳极,与直流电源正极相连,镀件Fe应与电源的负极相连。
(2)电镀时,向ZnSO4电解液中加入NaCN溶液,通过反应Zn2++4CN- [Zn(CN)4]2-降低c(Zn2+),使得Zn2+放电速率减缓,同时通过平衡的移动补充放电消耗的Zn2+,使其浓度保持相对稳定,达到放电速率平稳的目的,结合已知可知,这样电解得到的镀层更加致密、细腻。
5.答案 (1)①O2+2H2O+4e- 4OH- ②K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+ ③破坏铁片表面的氧化膜 ④用胶头滴管从铁电极区域取少量溶液于试管中,再向其中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,观察到有蓝色沉淀生成
(2)3Fe-8e-+4H2O Fe3O4+8H+
解析 (1)①ⅱ中的现象为碳棒附近溶液变红,说明有碱生成,电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-。②乙同学认为仅通过ⅲ中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是K3[Fe(CN)6]具有氧化性,可能将Fe氧化成Fe2+,会干扰由电化学腐蚀生成的Fe2+的检验。③乙同学将铁片酸洗后再进行实验ⅵ,发现铁片表面产生蓝色沉淀,说明Cl-所起的作用与酸所起的作用一样,即为破坏铁片表面的氧化膜。④为防止Fe2+是由K3[Fe(CN)6]氧化Fe生成的可将铁片与K3[Fe(CN)6]溶液分开,即用胶头滴管从铁电极区域取少量溶液于试管中,再向其中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,观察到有蓝色沉淀生成,证明铁发生了电化学腐蚀。
(2)由题意可知,在一定条件下,Fe在H2SO4溶液中失去电子生成Fe3O4,故阳极的电极反应式为3Fe-8e-+4H2O Fe3O4+8H+。
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