备战高考化学复习《化学能与电能》专项综合练习及答案解析
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高考化学专项练复习《化学与STSE》含答案一、选择题(本题共22小题,每题只有一个选项符合题意)1.2021年播出《中国国宝大会》,通过文博知识竞答传播中华五千年的文化底蕴。
下列有关国宝级文物对应化学成分正确的是A.广汉三星堆出土的青铜古树——合金B.汉代织锦“五星出东方利中国”——纤维素C.安阳殷墟出土的甲骨——硅酸盐D.元代青花瓷“萧何月下追韩信梅瓶”——二氧化硅【答案】A【解析】A.青铜为合金材料,故A正确;B.汉代织锦为蚕丝制品,它见证了中国古代丝绸之路的畅通,主要成分应含蛋白质而非纤维素,故B错误;C.甲骨为龟甲或兽骨,主要由角质和骨质等有机质组成,并非硅酸盐,故C错误;D.元代青花瓷器应为硅酸盐制品,不是二氧化硅,故D错误。
故答案A。
2.化学来自于生活,下列与化学有关的生活常识解释不相符的是A.A B.B C.C D.D【答案】C【解析】A.有机物易溶于有机溶剂,油可以萃取西红柿中的有机物,故A正确;B.维生素C具有还原性,能防止补铁剂中Fe2+被氧化为Fe3+,故B正确;C.氯离子不能被氧气氧化,氯离子没有抗氧化性,故C错误;D.明矾中的Al3+水解产生H+,与铜锈发生反应,所以用明矾溶液擦拭铜镜去除铜锈,故D正确;选C。
3.化学与人类的生产、生活有着密切联系。
下列叙述正确的是A.有机玻璃和高温结构陶瓷都于新型无机非金属材料B.卤素单质的熔点从2F到2I逐渐升高,则碱金属单质的熔点从Li到Cs逐渐升高C.浓硫酸有强腐蚀性,可用浓硫酸刻蚀石英制成艺术品D.食品袋中放入盛有硅胶和铁粉的透气小袋目的是防止食物受潮、氧化【答案】D【解析】A.有机玻璃为聚甲基丙烯酸甲酯,为合成有机高分子材料,而高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料,A项错误;B.卤素单质的熔点与相对分子质量有关,相对分子质量越大,熔点越高,则从2F到2I逐渐升高,金属的熔点与金属键有关,原子半径越小,金属键越强,熔点越高,所以碱金属单质的熔点从Li 到Cs逐渐降低,B项错误;C.浓硫酸有强腐蚀性,但不和二氧化硅反应,不能用浓硫酸刻蚀石英,C项错误;D.硅胶具有吸水性,可以作干燥剂,铁粉具有还原性,可以防止食品被氧化,所以食品袋中放入盛有硅胶和铁粉的透气小袋,是为了防止食物受潮、氧化变质,D项正确;答案选D。
高考化学化学能与电能的综合复习及详细答案一、化学能与电能1.某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验:装置分别进行的操作现象i.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加酚酞ii.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液铁片表面产生蓝色沉淀(1)小组同学认为以上两种检验方法,均能证明铁发生了吸氧腐蚀。
①实验i中的现象是___。
②用电极反应式解释实验i中的现象:___。
(2)查阅资料:K3[Fe(CN)6]具有氧化性。
①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是___。
②进行下列实验,在实验几分钟后的记录如下:实验滴管试管现象0.5mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液iii.蒸馏水无明显变化iv.1.0mol·L-1NaCl溶液铁片表面产生大量蓝色沉淀v.0.5mol·L-1Na2SO4溶液无明显变化以上实验表明:在有Cl-存在条件下,K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。
为探究Cl-的存在对反应的影响,小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii,发现铁片表面产生蓝色沉淀。
此补充实验表明Cl-的作用是___。
(3)有同学认为上述实验仍不够严谨。
为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ii结果的影响,又利用(2)中装置继续实验。
其中能证实以上影响确实存在的是__(填字母序号)。
实验试剂现象A酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)产生蓝色沉淀(4)综合以上实验分析,利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是:连好装置一段时间后,___(回答相关操作、现象),则说明负极附近溶液中产生了Fe2+,即发生了电化学腐蚀。
【答案】碳棒附近溶液变红 O2+4e-+2H2O=4OH- K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2+,会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2+的检验 Cl-破坏了铁片表面的氧化膜 AC 取铁片(负极)附近溶液于试管中,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,若出现蓝色沉淀【解析】【分析】(1)①实验i中,发生吸氧腐蚀,在碳棒附近溶液中生成OH-,使酚酞变色。
高考化学化学能与电能综合练习题及答案1. 一根铁棒在氧气中燃烧,生成了Fe2O3。
如果该反应释放了热量,那么该反应是一个__________反应。
答案:放热反应。
2. 在标准状态下,1mol H2O的生成焓是__________kJ。
答案:-285.8kJ。
3. 在标准状态下,1mol CO2的生成焓是__________kJ。
答案:-393.5kJ。
4. 在标准状态下,1mol O2的生成焓是__________kJ。
答案:0kJ。
5. 在标准状态下,1mol H2的生成焓是__________kJ。
答案:-285.8kJ。
6. 在标准状态下,1mol Fe2O3的生成焓是__________kJ。
答案:-826.8kJ。
7. 在标准状态下,1mol CH4的生成焓是__________kJ。
答案:-74.8kJ。
8. 在标准状态下,1mol C2H5OH的生成焓是__________kJ。
答案:-277.6kJ。
9. 在标准状态下,1mol NH3的生成焓是__________kJ。
答案:-46.1kJ。
10. 在标准状态下,1mol HCl的生成焓是__________kJ。
答案:-92.3kJ。
11. 在标准状态下,1mol H2SO4的生成焓是__________kJ。
答案:-814.5kJ。
12. 在标准状态下,1mol NaOH的生成焓是__________kJ。
答案:-469.6kJ。
13. 在标准状态下,1mol CaO的生成焓是__________kJ。
答案:-635.1kJ。
14. 在标准状态下,1mol NH4Cl的生成焓是__________kJ。
答案:-314.4kJ。
15. 在标准状态下,1mol KCl的生成焓是__________kJ。
答案:-436.6kJ。
16. 在标准状态下,1mol NaCl的生成焓是__________kJ。
答案:-411.2kJ。
17. 在标准状态下,1mol MgO的生成焓是__________kJ。
16 化学能与电能一、正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”(1)某原电池反应为Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含琼脂的KCl饱和溶液(× )(2)10 mL浓度为1 mol·L-1的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的CuSO4溶液能加快反应速率但又不影响氢气生成量(√)(3)若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀(×)(4)由于CaO+H2O===Ca(OH)2可以自发进行,且放大量热,故可以设计成原电池(×)(5)太阳能电池不属于原电池(√)(6)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池(×)(7)铅蓄电池放电时,正极与负极质量均增加(√)(8)碱性锌锰干电池是一次电池,其中MnO2是催化剂,可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长(×)(9)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧,然后热能转化为电能(×)(10)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池,放电过程中,H+从正极区向负极区迁移(×)(11)在镀件上电镀铜时,也可以用惰性材料作阳极,用硫酸铜溶液作电解液(√)(12)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料(×)(13)电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变(×)(14)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3,也可以电解MgO和AlCl3(×)(15)电解精炼时,阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(√)(16)用Zn作阳极,Fe作阴极,ZnCl2作电解质溶液,由于放电顺序H+>Zn2+,不可能在铁上镀锌(×)(17)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样(×)(18)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(×)(19)钢铁发生电化学腐蚀时,负极铁失去电子生成Fe3+(×)(20)在金属表面覆盖保护层,若保护层破损后,就完全失去了对金属的保护作用(×)(21)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性(√)(22)干燥环境下,所有金属都不能被腐蚀(×)(23)铜在酸性环境下,不易发生析氢腐蚀(√)二、基础知识填空1.铁镍电池(负极—Fe,正极—NiO2,电解液—KOH溶液)已知:Fe+NiO2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2,则:负极:Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2;正极:NiO2+2H2O+2e-===Ni(OH)2+2OH-。
2020-2021高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷附答案解析一、化学能与电能1.现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水,并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中)。
(1)试从上图图1中选用几种必要的仪器,连成一整套装置,各种仪器接口的连接顺序(填编号)是:A接______,B接______。
(2)碳棒上发生的电极反应为_______。
(3)能说明氯气具有氧化性的实验现象是_______。
(4)假定装入的饱和食盐水为50 mL(电解前后溶液体积变化可忽略),当测得的氢气为5.6 mL(已折算成标准状况)时,溶液的pH为____。
(5)工业上采用离子交换膜法电解饱和食盐水,如上图图2,该离子交换膜是__(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜,溶液A是_______(填溶质的化学式)【答案】G、F、I D、E、C 2Cl--2e-=Cl2↑淀粉-KI溶液变成蓝色 12 阳离子 NaOH 【解析】【分析】(1)实验的目的是电解饱和食盐水,并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性,结合装置的作用来连接装置;(2)实验目的生成氢气和氯气,所以铁应为阴极,碳棒为阳极;(3)氯气具有氧化性,能氧化碘离子生成碘单质,使淀粉碘化钾溶液变蓝色说明;(4)电解饱和食盐水的方程式:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,利用公式c=nV来计算NaOH的物质的量浓度,然后求出氢离子的浓度,最后求出pH;(5)氢气在阴极生成,则b为阴极,a为阳极,阳离子向阴极移动,则离子交换膜允许阳离子通过;a极上氯离子失电子,生成氯气同时溶液中生成NaOH。
【详解】(1)产生的氢气的体积用排水量气法,预计H2的体积6ml左右,所以选I不选H,导管是短进长出,所以A接G,用装有淀粉碘化钾溶液的洗气瓶检验氯气时,导管要长进短出,所以B接D,氯气要进行尾气处理,即E接C;(2)实验目的生成氢气和氯气,所以铁应为阴极,连接电源负极,碳棒为阳极,所以炭棒接直流电源的正极,电极反应:2Cl--2e-═Cl2↑;(3)氯气具有氧化性,能氧化碘离子生成碘单质,碘单质遇到淀粉变蓝色,使淀粉碘化钾溶液变蓝色说明氯气具有氧化性;(4)因电解饱和食盐水的方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,当产生的H2的体积为5.6mL时,物质的量n=35.610L22.4L/mol-⨯=2.5×10-4mol,生成氢氧化钠的物质的量为5×10-4mol,所以溶液中NaOH的物质的量浓度=4510mol0.05L-⨯═0.01mol/L,所以氢离子的浓度=14100.01-mol/L=1×10-12mol/L,pH=12;(5)氢气在阴极生成,则b为阴极,a为阳极,阳离子向阴极移动,则离子交换膜允许阳离子通过,所以离子交换膜为阳离子交换膜;a极上氯离子失电子,生成氯气同时溶液中生成NaOH,所以溶液A是NaOH。
2020-2021高考化学化学能与电能综合题含答案一、化学能与电能1.研究小组进行图所示实验,试剂A为0.2 mol·L−1 CuSO4溶液,发现铝条表面无明显变化,于是改变实验条件,探究铝和CuSO4溶液、CuCl2溶液反应的影响因素。
用不同的试剂A进行实验1~实验4,并记录实验现象:实验序号试剂A实验现象10.2 mol·L−1 CuCl2溶液铝条表面有气泡产生,并有红色固体析出20.2 mol·L−1 CuSO4溶液,再加入一定质量的NaCl固体开始铝条表面无明显变化,加NaCl后,铝条表面有气泡产生,并有红色固体析出3 2 mol·L−1 CuSO4溶液铝条表面有少量气泡产生,并有少量红色固体4 2 mol·L−1 CuCl2溶液反应非常剧烈,有大量气泡产生,溶液变成棕褐色,有红色固体和白色固体生成(1)实验1中,铝条表面析出红色固体的反应的离子方程式为_________。
(2)实验2的目的是证明铜盐中的阴离子Cl−是导致实验1中反应迅速发生的原因,实验2中加入NaCl固体的质量为_________ g。
(3)实验3的目的是_________。
(4)经检验知,实验4中白色固体为CuCl。
甲同学认为产生白色固体的原因可能是发生了Cu + CuCl 22CuCl的反应,他设计了右图所示实验证明该反应能够发生。
① A极的电极材料是_________。
② 能证明该反应发生的实验现象是_________。
(5)为探究实验4中溶液呈现棕褐色的原因,分别取白色CuCl固体进行以下实验:实验序号实验操作实验现象i加入浓NaCl溶液沉淀溶解,形成无色溶液ii加入饱和AlCl3溶液沉淀溶解,形成褐色溶液iii向i所得溶液中加入2 mol·L-1 CuCl2溶液溶液由无色变为褐色查阅资料知:CuCl难溶于水,能溶解在Cl-浓度较大的溶液中,生成[CuCl2]-络离子,用水稀释含[CuCl2]-的溶液时会重新析出CuCl沉淀。
2022届高考化学二轮专题模拟——化学能与电能一、选择题1.(2022·浙江金华·二模)固体电解质是具有与强电解质水溶液相当的导电性的一类无机物,一种以RbAgals 晶体为固体电解质的气体含量测定传感器如图所示,固体电解质内迁移的离子为Ag +,氧气流通过该传感器时,2O 可以透过聚四氟乙烯膜进入体系,通过电位计的变化可知2O 的含量。
下列说法不正确...的是A .银电极为负极,多孔石墨电极为正极B .2O 透过聚四氟乙烯膜后与3AlI 反应生成2IC .多孔石墨电极附近发生如下反应:2I 2Ag 2e 2AgI +-=++D .当传感器内迁移2mol Ag +时,有标准状况下222.4LO 参与反应2.(2022·江苏·模拟预测)利用电解可以实现烟气中氮氧化物的脱除,同时可以将甲烷转化成乙烯,工作原理如图所示。
下列说法正确的是A .电解时,电极A 与电源的正极相连B .电解时,O 2-由电极B 向电极A 迁移C .电极B 上的反应式为:2CH 4+4e −+2O 2-=C 2H 4 +2H 2OD .若要脱除1mol NO 2,理论上需通入CH 4的物质的量为2 mol3.(2022·河南郑州·二模)钛铁合金具有优异的性能,在航天和生物医学等领域有广泛的应用。
下图是以二氧化钛、氧化亚铁混合粉末压制的块体和石墨坩埚分别做电极材料,以CaCl 2熔盐为离子导体(不参与电极反应)制备钛铁合金的电解装置示意图。
下列相关说法正确的是A.石墨坩埚连接直流电源的负极B.通入Ar气主要是为了保护石墨坩埚不被氧化C.TiO2发生的电极反应为:TiO2-4e-=Ti+2O2-D.每生成16.0g TiFe2时,流出气体在标准状况下的体积大于4.48LMoS)中的钼4.(2022·辽宁·模拟预测)天津大学的最新研究表明,吡啶()中的氮原子与二硫化钼(2原子可结合形成的复合体系,该复合体系可用作全pH范围内的电解水析氢催化剂,某电极的催化原理如图所示(Pyridinic N表示吡啶中的氯原子),下列说法错误的是A.该复合催化剂中既含极性键又含非极性键B.催化过程中钼的化合价不发生变化C.该复合催化剂在酸性条件下也能起催化作用D.图中表示的过程是阴极的变化过程5.(2022·广东·汕头市潮阳黄图盛中学一模)利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示(两电极均为惰性电极且完全相同),下列说法不正确的是2H O+4e=4H+OA.电极a上的反应为-+22B.电池工作一段时间后,左侧Na2SO4溶液浓度增大C.电解过程中电能转化为化学能D.每转移1 mol电子,此时生成的O2和CH4的质量比为4∶16.(2022·河北·模拟预测)某Li—CuO二次电池以含Li+的有机溶液为电解质溶液,放电时的工作原理为2Li+CuO=Li2O+Cu。
备战高考化学压轴题之化学能与电能(备战高考题型整理,突破提升)附答案解析一、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、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-=4H++O2↑ B极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 2H2+4OH--4e-=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】(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:2H2O-4e-=4H++O2↑;(3)浸有高锰酸钾的滤纸和电极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,消耗了氢气和氧气;2H2+4OH--4e-=4H2O(负极),O2+2H2O+4e-=4OH-(正极)。
2020-2021备战高考化学备考之化学能与电能压轴突破训练∶培优易错难题篇含答案一、化学能与电能1.为探究Ag+与Fe3+氧化性的相关问题,某小组同学进行如下实验:已知:相关物质的溶解度(20℃)AgCl:1.5×10-4g Ag2SO4:0.796g(1)甲同学的实验如下:序号操作现象实验Ⅰ将2mL1mol/L AgNO3溶液加入到1mL1mol/L FeSO4溶液中产生白色沉淀,随后有黑色固体产生取上层清液,滴加KSCN溶液溶液变红注:经检验黑色固体为Ag① 白色沉淀的化学式是_____________。
② 甲同学得出Ag+氧化了Fe2+的依据是_______________。
(2)乙同学为探究Ag+和Fe2+反应的程度,进行实验Ⅱ。
a.按右图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应),发现电压表指针偏移。
偏移的方向表明:电子由石墨经导线流向银。
放置一段时间后,指针偏移减小。
b.随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液,发现电压表指针的变化依次为:偏移减小→回到零点→逆向偏移。
① a中甲烧杯里的电极反应式是___________。
② b中电压表指针逆向偏移后,银为_________极(填“正”或“负”)。
③ 由实验得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是___________。
(3)为进一步验证乙同学的结论,丙同学又进行了如下实验:序号操作现象实验Ⅲ将2mL2mol/L Fe(NO3)3溶液加入有银镜的试管中银镜消失实验Ⅳ将2mL1mol/L Fe2(SO4)3溶液加入有银镜的试管中银镜减少,未消失实验Ⅴ将2mL2mol/L FeCl3溶液加入有银镜的试管中银镜消失① 实验Ⅲ___________(填“能”或“不能”)证明Fe3+氧化了Ag,理由是_____________。
② 用化学反应原理解释实验Ⅳ与Ⅴ的现象有所不同的原因:_____________。
【答案】Ag2SO4有黑色固体(Ag)生成,加入KSCN溶液后变红 Fe2+-e-=Fe3+负Fe2++Ag+Fe3++Ag 不能因为Fe(NO3)3溶液呈酸性,酸性条件下NO3-也可能氧化Ag 溶液中存在平衡:Fe3++Ag Fe2++Ag+,且AgCl比Ag2SO4溶解度更小,Cl-比SO42-更有利于降低Ag+浓度,所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大(或促使平衡正向移动,银镜溶解)。
2020-2021备战高考化学综合题专题复习【化学能与电能】专题解析及答案一、化学能与电能1.二氧化氯(ClO2)具有强氧化性,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。
ClO2是一种易溶于水的黄绿色气体,其体积分数超过10%时易引起爆炸。
某研究小组欲用以下三种方案制备ClO2,回答下列问题:(1)以黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2,黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO3-氧化成SO42-,写出制备ClO2的离子方程式__。
(2)用过氧化氢作还原剂,在硫酸介质中还原NaClO3制备ClO2,并将制得的ClO2用于处理含CN-废水。
实验室模拟该过程的实验装置(夹持装置略)如图所示。
①装置A的名称是__,装置C的作用是__。
②反应容器B应置于30℃左右的水浴中,目的是__。
③通入氮气的主要作用有3个,一是可以起到搅拌作用,二是有利于将ClO2排出,三是__。
④ClO2处理含CN-废水的离子方程式为__,装置E的作用是__。
(3)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2的方法。
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。
某次除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的__(填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去。
②用石墨做电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2,工作原理如图所示,写出阳极产生ClO2的电极反应式__。
【答案】FeS2+15ClO3-+14H+=15ClO2+Fe3++2SO42-+7H2O 恒压漏斗安全瓶提高化学反应速率,同时防止过氧化氢受热分解稀释ClO2,防止其爆炸 2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl-吸收ClO2等气体,防止污染大气 BaCl2 Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+【解析】【分析】二氧化氯(ClO2)具有强氧化性,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。
分别利用无机反应和电解原理制备二氧化氯,三种方法均利用了氧化还原反应。
备战高考化学复习《化学能与电能》专项综合练习及答案解析一、化学能与电能1.某同学设计了甲烷燃料电池并探究某些工业电解原理(如图所示),其中乙装置为探究氯碱工业原理(X为阳离子交换膜,C为石墨电极),丙装置为探究粗铜精炼原理。
请回答下列问题:(1)从 a口通入的气体为_______。
(2)B电极的电极材料是________。
(3)写出甲中通甲烷一极的电极反应式:________________________________ 。
(4)写出乙中发生的总反应的离子方程式为________________________________。
【答案】氧气粗铜 CH4 -8e- + 10OH- = CO32-+ 7H2O 2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-【解析】【分析】乙装置为探究氯碱工业原理,说明铁电极为阴极,则b为电源的负极,即通入甲烷,a为电源的正极,通入氧气。
丙为电解精炼铜,则A为精铜,B为粗铜。
【详解】乙装置为探究氯碱工业原理,说明铁电极为阴极,则b为电源的负极,即通入甲烷,a为电源的正极,通入氧气。
丙为电解精炼铜,则A为精铜,B为粗铜。
(1)根据分析a极通入的为氧气;(2)B连接电源的正极,是电解池的阳极,应为粗铜;(3)根据电解质溶液为氢氧化钾分析,甲烷失去电子生成碳酸根离子,电极反应为CH4 -8e- + 10OH- = CO32-+ 7H2O;(4)乙为电解氯化钠溶液,电解反应方程式为2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-。
【点睛】掌握电解池的工作原理。
若阳极为活性电极,即是除了铂金以外的其它金属时,金属放电,不是溶液中的阴离子放电。
阴极为溶液中的阳离子放电。
掌握燃料电池的电极的书写。
注意电解质的酸碱性。
2.某小组设计不同实验方案比较Cu2+、Ag+ 的氧化性。
查阅资料:Ag+ + I-= AgI↓ K1=1.2×1016;2Ag+ + 2I-= 2Ag↓+ I2K2= 8.7×108(1)方案1:通过置换反应比较向酸化的AgNO3溶液插入铜丝,析出黑色固体,溶液变蓝,说明氧化性Ag+>Cu2+。
反应的离子方程式是___________________________________________________。
(2)方案2:通过Cu2+、Ag + 分别与同一物质反应进行比较实验试剂编号及现象试管滴管1.0 mol/LKI溶液1.0 mol/L AgNO3溶液Ⅰ.产生黄色沉淀,溶液无色1.0 mol/L CuSO4溶液Ⅱ.产生白色沉淀A,溶液变黄①经检验,Ⅰ中溶液不含I2,黄色沉淀是________。
②经检验,Ⅱ中溶液含I2。
推测Cu2+做氧化剂,白色沉淀A是CuI。
确认A的实验如下:a.检验滤液无I2。
溶液呈蓝色说明溶液含有________(填离子符号)。
b.白色沉淀B是________。
c.白色沉淀A与AgNO3溶液反应的离子方程式是___________,说明氧化性Ag+>Cu2+。
(3)分析方案2中Ag+ 未能氧化I- ,但Cu2+氧化了I-的原因,设计实验如下:编号实验1实验2实验3实验KI溶液KI溶液 AgNO3溶液a bKI溶液 CuSO4溶液c d现象无明显变化a中溶液较快变棕黄色,b中电极上析出银;电流计指针偏转c中溶液较慢变浅黄色;电流计指针偏转(电极均为石墨,溶液浓度均为 1 mol/L,b、d中溶液pH≈4)①a中溶液呈棕黄色的原因是___________________________(用电极反应式表示)。
②“实验3”不能说明Cu2+氧化了I-。
依据是空气中的氧气也有氧化作用,设计实验证实了该依据,实验方案及现象是_____________________________。
③方案2中,Cu2+能氧化I-,而Ag+未能氧化I-。
其原因一是从K值分析:______;二是从Cu2+的反应特点分析:______________________________________________。
【答案】Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+;AgI Cu2+AgCl CuI+2Ag+=Cu2++Ag+AgI2I――2e-=I2将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1 mol/L Na2SO4溶液,c中溶液较慢变浅黄,电流计指针偏转K1>K2,故Ag+更易与I_发生复分解反应,生成AgI2Cu2+ + 4I- = 2CuI + I2,生成了CuI沉淀,使得Cu2+的氧化性增强【解析】【分析】【详解】(1)向酸化的硝酸银中插入铜丝,析出黑色固体,溶液变蓝,说明银离子氧化铜,反应生成银单质和铜离子,反应的离子方程式为:Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+; (2)经过检验,Ⅱ中溶液含有碘单质,推测铜离子做氧化剂,白色沉淀A为碘化亚铜,沉淀A中加入足量硝酸银溶液得到灰黑色沉淀,过滤得到滤液为蓝色,说明生成了铜离子,滤渣加入浓硝酸得到黄色沉淀为碘化银,溶液中加入稀盐酸生成白色沉淀,说明B为氯化银。
①经检验,Ⅰ中溶液不含I2,黄色沉淀为AgI。
②a.检验滤液无I2。
溶液呈蓝色说明溶液含有铜离子;b.白色沉淀B是氯化银;c.白色沉淀A与AgNO3溶液反应的离子方程式是CuI+2Ag+=Cu2++Ag+AgI。
(3). ①a中溶液较快变棕黄色,b中电极上析出银,说明形成原电池,a为负极失去电子发生氧化反应,溶液变黄色是生成了碘单质,电极反应为2I――2e-=I2。
②实验3不能说明铜离子氧化碘离子,依据是空气中的氧气也有氧化作用,设计实验验证了该依据,实验方案及现象为:将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1 mol/L Na2SO4溶液,c中溶液较慢变浅黄,电流计指针偏转。
③方案2中,铜离子氧化碘离子,而银离子未能氧化碘离子的原因,K1>K2,故Ag+更易与I_发生复分解反应,生成AgI。
铜离子氧化碘离子的方程式为:2Cu2+ + 4I- = 2CuI + I2,生成了CuI沉淀,使得Cu2+的氧化性增强。
3.某课外小组分别用图中所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。
请回答:Ⅰ.用甲图装置进行第一组实验。
(1)在保证电极反应不变的情况下,不能替代Cu作电极的是________(填序号)。
A.铝 B.石墨 C.银 D.铂(2)N极为_______(填“正”“负”“阴”“阳”)电极,发生反应的电极反应式为__________。
(3)实验过程中,SO42-________(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动;滤纸上能观察到的现象有_____。
Ⅱ.用乙图装置进行第二组实验。
实验过程中,观察到与第一组实验不同的现象:两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。
查阅资料得知,高铁酸根离子(FeO)在溶液中呈紫红色,且需碱性环境才可产生。
(4)电解过程中,X极区溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)电解过程中,Y极发生的电极反应为_______________和____________________。
(6)若在X极收集到672 mL气体,在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况时气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少________g。
(7)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为2K2FeO4+3Zn===Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2。
该电池正极发生的反应的电极反应式为__________________________________。
【答案】A 阴 2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=H2↑+2OH-) 从右向左滤纸上有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可) 增大 Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 0.28 2FeO42-+6e-+5H2O=Fe2O3+10OH-【解析】(1)在保证电极反应不变的情况下,仍然是锌作负极,则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属,铝是比锌活泼的金属,所以不能代替铜,故选A;(2)N电极连接原电池负极,所以是电解池阴极,阴极上氢离子得电子发生还原反应,电极反应式为:2H++2e-═H2↑(或2H2O+2e-═H2↑+2OH-),故答案为2H++2e-═H2↑(或2H2O+2e-═H2↑+2OH-);(3)原电池放电时,阴离子向负极移动,所以硫酸根从右向左移动,电解池中,阴极上氢离子得电子生成氢气,阳极上铁失电子生成亚铁离子,亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁,所以滤纸上有红褐色斑点产生,故答案为从右向左,滤纸上有红褐色斑点产生;(4)电解过程中,阴极上氢离子放电生成氢气,则阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子溶液,溶液呈碱性,溶液的pH增大,故答案为:增大;(5)铁是活泼金属,电解池工作时,阳极上铁失电子发生氧化反应,氢氧根离子失电子发生氧化反应,所以发生的电极反应式为:Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O和4OH--4e-═2H2O+O2↑,故答案为Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O;4OH--4e-═2H2O+O2↑;(6)X电极上析出的是氢气,Y电极上析出的是氧气,且Y电极失电子进入溶液,设铁质量减少为xg,根据转移电子数相等有:0.672 22.4/LL mol×2=0.16822.4/LL mol×4+56/xgg mol×6,x=0.28,故答案为0.28g;(7)正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应,反应方程式为2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-,故答案为2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-。
点睛:本题考查了原电池和电解池原理,注意:电解池中如果活泼金属作阳极,则电解池工作时阳极材料失电子发生氧化反应,为易错点。
4.高铁酸盐(如K2FeO4)是一种高效绿色氧化剂,可用于饮用水和生活用水的处理。
从环境保护的角度看,制备高铁酸盐较好的方法为电化学法。
(1)电化学法制备高铁酸钠采用铁片作阳极,NaOH溶液作为电解质溶液,其电流效率可达到40%。
写出阳极产生高铁酸钠的电极反应方程式:____________。
(2)铁丝网电极是更理想的阳极材料,相同条件下,可将电流效率提高至70%以上,原因是__________。
研究亦发现,铁电极在某一电压范围内会产生氧气使阳极表面生成Fe2O3膜而“钝化”。
写出产生O2的电极反应方程式:__________。
(3)FeO42—易与水4h生成絮状氢氧化铁,也会影响高铁酸盐的产率。
若以铁丝网为阳极,在中间环节(对应图中4h后)过滤掉氢氧化铁,反应过程中FeO42—浓度以及电流效率随时间的变化如图1中实线所示(图中曲线是每隔1h测得的数据)。