2020-2021全国高考化学化学能与电能的综合高考模拟和真题汇总含答案解析

2020-2021高考化学化学能与电能的综合题试题及答案解析一、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全国各地高考模拟试卷化学分类：化学能与电能综合题汇编附详细答案一、化学能与电能1．钛工厂TiCl4烟尘中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小颗粒等物质，某研究所利用上述烟尘回收Sc2O3，并制备钛白粉(TiO2)，其工艺流程如下所示：（1）酸浸过程中，HCl的作用是_______________________。

（2）已知Sc3++3HTBP Sc(TBP)3+3H+，则上述洗脱剂最好选择___________(选填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。

在实验室模拟完成上述操作Ⅰ和操作Ⅱ所涉及的玻璃仪器有______________。

（3）草酸“沉钪”得到草酸钪的化学反应类型为____________________________。

（4）在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3)，其化学反应方程式为__________________________。

（5）“水相”的主要离子有TiOCl42-、H+、Cl- 及________，写出加入大量的水并加热发生的相关离子反应方程式__________________________。

（6）钛的冶炼新法是剑桥电解法（如右图）。

以含少量CaCl2的CaO熔融物作为介质，电解时。

在阴极生成的Ca进一步还原TiO2得钛。

写出阳极电极主要反应方程式：__________________________；利用中学所学知识可以预测CaCl2的作用包含增强导电性、___________；F=96500C/mol，当I=0.5A，通电80分钟，理论上获得Ti的质量为__________g（计算表达式）。

【答案】抑制TiOCl42-的进一步水解（多答Mg2+、Sc3+水解亦给分）酸性分液漏斗、烧杯复分解反应3O2+2Sc2（C2O4）32Sc2O3+12CO2Mg2+TiOCl42-+（1+x）H2O TiO2·xH2O+2H++4Cl-2O2--4e-=O2↑降低CaO的熔点【解析】(1)为了防止TiOCl42-、Mg2+、Se3+水解，酸浸过程中加入HCl可以，故答案为：抑制TiOCl42-的进一步水解；(2)根据Sc3++3HTBP Sc(TBP)3+3H+，则上述洗脱剂最好选择酸性溶液洗涤，可以抑制Sc3+与HTBP的反应；操作Ⅰ和操作Ⅱ为分液，所涉及的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯，故答案为：酸性；分液漏斗、烧杯；(3)ScCl3与草酸发生复分解反应生成草酸钪，故答案为：复分解反应；(4)在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3)，同时草酸根离子被氧化生成二氧化碳，反应的化学反应方程式为3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2，故答案为：3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2；(5)根据流程图，钛工厂TiCl4烟尘中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小颗粒等物质，酸浸后，过滤除去了二氧化硅，再用有机溶剂萃取，“水相”中主要离子有TiOCl42-、H+、Cl- 及Mg2+，在水相中加入大量的水并加热促进TiOCl42-水解生成TiO2·xH2O，反应的离子方程式为TiOCl42-+(1+x)H2O TiO2·xH2O+2H++4Cl-，故答案为：Mg2+；TiOCl42-+(1+x)H2O TiO2·xH2O+2H++4Cl-；(6)在阴极，氧化钙被还原生成Ca，被还原的Ca进一步还原TlO2获得钛，电极反应为Ca2++2e-=Ca、2Ca+TlO2=2CaO+Ti，阳极石墨上氧离子失去电子生成氧气，电极反应式为2O2--4e-=O2↑，电解质为混有氯化钙的熔融的氧化钙，加入氯化钙可以增强电解质的导电性，同时可以降低CaO的熔点，节约能量；电流强度为0.5A，电池工作80分钟，则电量为0.5A×80×60s=2400C，转移电子的物质的量=，生成Ti的质量=×48g/mol=×48g，故答案为：2O2--4e-=O2↑；降低CaO 的熔点；×48。

2020-2021全国高考化学化学能与电能的综合高考模拟和真题汇总及详细答案一、化学能与电能1．FeSO4溶液放置在空气中容易变质，因此为了方便使用 Fe2＋，实验室中常保存硫酸亚铁铵晶体[俗称“摩尔盐”，化学式为(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O]，它比绿矾或绿矾溶液更稳定。

(稳定是指物质放置在空气中不易发生各种化学反应而变质)I．硫酸亚铁铵晶体的制备与检验（1）某兴趣小组设计实验制备硫酸亚铁铵晶体。

本实验中，配制溶液以及后续使用到的蒸馏水都必须煮沸、冷却后再使用，这样处理蒸馏水的目的是_______。

向 FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液，经过操作_______、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥后得到一种浅蓝绿色的晶体。

（2）该小组同学继续设计实验证明所制得晶体的成分。

①如图所示实验的目的是_______，C 装置的作用是_______。

取少量晶体溶于水，得淡绿色待测液。

②取少量待测液，_______ (填操作与现象)，证明所制得的晶体中有 Fe2＋。

③取少量待测液，经其它实验证明晶体中有NH4＋和SO42－II．实验探究影响溶液中 Fe2＋稳定性的因素（3）配制 0.8 mol/L 的 FeSO4溶液（pH=4.5）和 0.8 mol/L 的(NH4)2Fe(SO4)2溶液（pH=4.0），各取 2 ml 上述溶液于两支试管中，刚开始两种溶液都是浅绿色，分别同时滴加 2 滴 0.01mol/L 的 KSCN 溶液，15 分钟后观察可见：(NH4)2Fe(SO4)2溶液仍然为浅绿色透明澄清溶液；FeSO4溶液则出现淡黄色浑浊。

（资料 1）沉淀Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀pH7.6 2.7完全沉淀pH9.6 3.7①请用离子方程式解释 FeSO4溶液产生淡黄色浑浊的原因_______。

②讨论影响 Fe2＋稳定性的因素，小组同学提出以下 3 种假设：假设 1：其它条件相同时，NH4＋的存在使(NH4)2Fe(SO4)2溶液中 Fe2+稳定性较好。

2020-2021高考化学化学能与电能综合题附答案一、化学能与电能1．电解原理和原电池原理是电化学的两个重要内容。

某兴趣小组做如下探究实验：（1）如上图1为某实验小组依据氧化还原反应设计的原电池装置，若盐桥中装有饱和的KNO3溶液和琼胶制成的胶冻,则NO3-移向_____________装置（填写“甲或乙”）。

其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，发现生成无色无味的单质气体，则石墨上电极反应式______________________。

（2）如上图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲装置是____________（填“原电池或电解池”），乙装置中石墨（2）为极，乙装置中与铁线相连的石墨（1）电极上发生的反应式为。

（3）在图2乙装置中改为加入CuSO4溶液，一段时间后，若某一电极质量增重 1.28 g，则另一电极生成______________mL（标况下）气体。

【答案】（1）甲；2H++2e-＝H2；（2）原电池；阳；Cu2++2e－=Cu（3）224【解析】试题分析：（1）装置1中铁是负极、石墨是正极，阴离子在原电池中移向负极，NO3-移向甲装置；若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，发现生成无色无味的单质气体，则石墨上电极反应式2H++2e-＝H2；（2）图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲装置中两个电极不同，构成原电池；，乙装置是电解池，石墨（2）与正极相连，石墨（2）为阳极，乙装置中与铁线相连的石墨（1）是阴极，电极上发生的反应式为Cu2++2e－=Cu；（3）某一电极生成 1.28 g铜，转移电子1.2820.0464/gmolg mol⨯=，则另一电极生成氧气，根据转移电子相同，生成氧气0.01mol，标况下的体积为224mL。

考点：本题考查电解原理和原电池原理。

2．I．硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。

某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3·5H2O）。

2020-2021全国高考化学化学能与电能的综合高考模拟和真题分类汇总附答案一、化学能与电能1．某实验小组对FeCl3分别与Na2SO3、NaHSO3的反应进行探究。

（甲同学的实验）装置编号试剂X实验现象I Na2SO3溶液（pH≈9）闭合开关后灵敏电流计指针发生偏转II NaHSO3溶液（pH≈5）闭合开关后灵敏电流计指针未发生偏转(1)怎样配制FeCl3溶液？________________________________________________________。

(2)甲同学探究实验I的电极产物。

①取少量Na2SO3溶液电极附近的混合液，加入_________________________________，产生白色沉淀，证明产生了SO42-。

②该同学又设计实验探究另一电极的产物，其实验方案为_______________________________。

(3)实验I中负极的电极反应式为______________________________________________________。

乙同学进一步探究FeCl3溶液与NaHSO3溶液能否发生反应，设计、完成实验并记录如下：装置编号反应时间实验现象III 0~1 min产生红色沉淀，有刺激性气味气体逸出1~30 min沉淀迅速溶解形成红色溶液，随后溶液逐渐变为橙色，之后几乎无色30 min后与空气接触部分的上层溶液又变为浅红色，随后逐渐变为浅橙色(4)乙同学认为刺激性气味气体的产生原因有两种可能，用离子方程式表示②的可能原因。

① Fe3+＋3HSO3-垐?噲? Fe(OH)3 ＋3SO2；②_____________________________________________。

(5)查阅资料：溶液中Fe 3+、SO 32-、OH －三种微粒会形成红色配合物并存在如下转化：2+4+5O 2+2-224HOFe S O HOFeO S O Fe +SO −−→垐?噲? 从反应速率和化学平衡两个角度解释1~30 min 的实验现象：______________________________。

2020-2021高考化学化学能与电能综合题汇编含详细答案一、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。

2020-2021高考化学化学能与电能综合题汇编附答案解析一、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。

2020-2021高考化学化学能与电能综合题含答案解析一、化学能与电能1．以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。

某研究小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响。

（1）将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿，涂上铁粉、碳粉的混合物，贴在表面皿上。

在滤纸上加几滴检验试剂，再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸，操作如下所示：①实验ⅰ的现象说明，得电子的物质是_______________________________。

②碳粉的作用是___________________________________________________。

③为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是_____________________。

（2）向如图示装置的烧杯a、b中各加入30mL 3.5%的NaCl溶液，闭合K，指针未发生偏转。

加热烧杯a，指针向右偏转。

①取a、b中溶液少量，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，b中铁片作________极。

②加热后，指针发生偏转的原因可能是_____________________。

（3）用（2）中图示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响，向烧杯a、b中各加入30mL不同质量分数的NaCl溶液，实验记录如下表所示。

实验a b指针偏转方向I0.1%0.01%向右II0.1% 3.5%向左Ⅲ 3.5%饱和溶液向右①Ⅱ中，b中电极发生的电极反应式是_______________________________。

②Ⅲ中，铁在饱和NaCl溶液中不易被腐蚀。

查阅资料可知：在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀。

设计实验证明：_______________________________。

（4）根据上述实验，对钢铁腐蚀有影响的因素是_______________________________。

【答案】O2与铁组成原电池，作原电池的正极用水代替NaCl溶液进行上述实验正温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快 Fe－2e-=Fe2+另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K3Fe(CN)6溶液，然后往其中一个烧杯中通入O2，观察现象温度、NaCl溶液的浓度、O2的浓度【解析】【分析】（1）铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，发生吸氧腐蚀生成氢氧根离子，溶液显碱性，遇到酚酞变红；（2）①K3[Fe(CN)6]溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀；②温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快；（3）①依据不同浓度下，检流计指针偏转方向判断电极，书写电极反应式；②要证明在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀，可以设计对比试验，一个实验中通入氧气，另一个实验中不通入氧气，观察铁的腐蚀情况；（4）依据上述实验总结归纳解答。

2020-2021全国各地高考模拟试卷化学分类：化学能与电能综合题汇编及详细答案一、化学能与电能1．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。

请回答下列问题：（1）上述实验中发生反应的化学方程式有__________________________________；（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是____________________________；（3）实验室中现有24Na SO 、4MgSO 、24Ag SO 、24K SO 等4中溶液，可与实验中4CuSO 溶液起相似作用的是______________________________________；（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措旌有________（答两种）；（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。

将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn 粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。

①请完成此实验设计，其中：V 1=______，V 6=______，V 9=______；②该同学最后得出的结论为：当加入少量4CuSO 溶液时，生成氢气的速率会大大提高。

但当加入的4CuSO 溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。

请分析氢气生成速率下降的主要原因________________________________________________________【答案】Zn+CuSO 4=ZnSO 4+Cu ，Zn+H 2SO 4=ZnSO 4+H 2↑ CuSO 4与Zn 反应产生的Cu 与Zn 形成铜锌原电池，加快了氢气产生的速率 Ag 2SO 4 升高反应温度、适当增加硫酸的浓度（答案合理即可） 30 10 17.5 当加入一定量的硫酸铜后，生成的单质铜会沉积在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积【解析】【详解】（1）在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO 4＋Zn===ZnSO 4＋Cu 、Zn ＋H 2SO 4=ZnSO 4＋H 2↑。

2020-2021全国各地高考化学分类：化学能与电能综合题汇编含答案解析一、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。

2020-2021高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷含答案解析一、化学能与电能1．以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。

某研究小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响。

（1）将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿，涂上铁粉、碳粉的混合物，贴在表面皿上。

在滤纸上加几滴检验试剂，再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸，操作如下所示：①实验ⅰ的现象说明，得电子的物质是_______________________________。

②碳粉的作用是___________________________________________________。

③为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是_____________________。

（2）向如图示装置的烧杯a、b中各加入30mL 3.5%的NaCl溶液，闭合K，指针未发生偏转。

加热烧杯a，指针向右偏转。

①取a、b中溶液少量，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，b中铁片作________极。

②加热后，指针发生偏转的原因可能是_____________________。

（3）用（2）中图示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响，向烧杯a、b中各加入30mL不同质量分数的NaCl溶液，实验记录如下表所示。

实验a b指针偏转方向I0.1%0.01%向右II0.1% 3.5%向左Ⅲ 3.5%饱和溶液向右①Ⅱ中，b中电极发生的电极反应式是_______________________________。

②Ⅲ中，铁在饱和NaCl溶液中不易被腐蚀。

查阅资料可知：在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀。

设计实验证明：_______________________________。

（4）根据上述实验，对钢铁腐蚀有影响的因素是_______________________________。

【答案】O2与铁组成原电池，作原电池的正极用水代替NaCl溶液进行上述实验正温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快 Fe－2e-=Fe2+另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K3Fe(CN)6溶液，然后往其中一个烧杯中通入O2，观察现象温度、NaCl溶液的浓度、O2的浓度【解析】【分析】（1）铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，发生吸氧腐蚀生成氢氧根离子，溶液显碱性，遇到酚酞变红；（2）①K3[Fe(CN)6]溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀；②温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快；（3）①依据不同浓度下，检流计指针偏转方向判断电极，书写电极反应式；②要证明在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀，可以设计对比试验，一个实验中通入氧气，另一个实验中不通入氧气，观察铁的腐蚀情况；（4）依据上述实验总结归纳解答。

2020-2021高考化学化学能与电能综合题附详细答案一、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。

2020-2021高考化学化学能与电能的综合题试题附答案解析一、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．硝酸是氧化性酸，其本质是NO3－有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关NO3－氧化性的探究（实验均在通风橱中完成）。

实验装置编号溶液X实验现象实验Ⅰ 6 mol·L-1稀硝酸电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色。

2020-2021全国各地高考化学分类：化学能与电能综合题汇编含详细答案一、化学能与电能1．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（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_____________________________。

2020-2021全国各地高考模拟试卷化学分类：化学能与电能综合题汇编附答案一、化学能与电能1．某小组研究 Na2S 溶液与 KMnO4溶液反应，探究过程如下。

资料:Ⅰ.MnO4在强酸性条件下被还原为 Mn2+，在近中性条件下被还原为 MnO2.Ⅱ.单质硫可溶于硫化钠溶液，溶液呈淡黄色。

（1）根据实验可知，Na2S 具有________性。

（2）甲同学预测实验I中S2－被氧化成 SO32-。

①根据实验现象，乙同学认为甲的预测不合理，理由是_______________。

②乙同学取实验Ⅰ中少量溶液进行实验，检测到有 SO42－，得出 S2－被氧化成 SO42－的结论，丙同学否定该结论，理由是_______________。

③同学们经讨论后，设计了如右下图的实验，证实该条件下 MnO4-的确可以将 S2－氧化成SO42－。

a.左侧烧杯中的溶液是__________。

b.连通后电流计指针偏转，一段时间后，_________（填操作和现象），证明S2－被氧化为SO42－。

（3）实验 I 的现象与资料 i 存在差异，其原因是新生成的产物（Mn2+）与过量的反应物（MnO4-）发生反应，该反应的离子方程式是______________。

（4）实验Ⅱ的现象与资料也不完全相符，丁同学猜想其原因与（3）相似，经验证猜想成立，他的实验方案_______。

（5）反思该实验，反应物相同，而现象不同，体现了物质变化不仅与其自身的性质有关，还与__________因素有关。

【答案】还原溶液呈紫色.说明酸性KMnO4溶液过量SO32-能被其继续氧化KMnO4溶液是用H2SO4酸化的，故溶液中检测出SO42-不能证明一定是氧化新生成的0.1mol/LNa2S溶液取左侧烧杯中的溶液,用盐酸酸化后, 滴加BaCl2溶液.观察到有白色沉淀生成2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+H+将实验I中生成的MnO2分离洗涤后(或取MnO2)，加入0.1mol/LNa2S 溶液.观察到有浅粉色沉淀.且溶液呈淡黄色F证明新生成的MnO2与过量的S 反应.故没得到MnO2 沉淀用量、溶液的酸碱性【解析】(1)根据实验I可知，高锰酸钾溶液的紫色变浅，说明Na2S 具有还原性，故答案为：还原；(2)①根据实验现象，溶液呈紫色，说明酸性KMnO4溶液过量，SO32-能被其继续氧化，因此甲的预测不合理，故答案为：溶液呈紫色，说明酸性KMnO4溶液过量，SO32-能被其继续氧化；②KMnO4溶液是用H2SO4酸化的，故溶液中检测出SO42-不能证明一定是氧化新生成的，因此S2－被氧化成 SO42－的结论不合理，故答案为：KMnO4溶液是用H2SO4酸化的，故溶液中检测出SO42-不能证明一定是氧化新生成的；③a.根据图示，左侧烧杯中发生氧化反应，为原电池的负极，根据题意，要达到MnO4-将S2－氧化成SO42－的目的，左侧烧杯中的溶液可以是0.1mol/LNa2S溶液，右侧烧杯中的溶液可以是0.1mol/LKMnO4溶液，故答案为：0.1mol/LNa2S溶液；b.连通后，高锰酸钾与硫化钠溶液发生氧化还原反应，电流计指针偏转，一段时间后，取左侧烧杯中的溶液，用盐酸酸化后，滴加BaCl2溶液，观察到有白色沉淀生成，证明 S2－被氧化为 SO42－，故答案为：取左侧烧杯中的溶液，用盐酸酸化后，滴加BaCl2溶液，观察到有白色沉淀生成；(3)Mn2+与过量的MnO4-反应生成二氧化锰沉淀，反应的离子方程式为2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+H+，故答案为：2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+H+；(4)实验Ⅱ的现象与资料也不完全相符，丁同学猜想其原因与(3)相似，经验证猜想成立，实验方案可以为：将实验I中生成的MnO2分离洗涤后(或取MnO2)，加入0.1mol/LNa2S溶液.观察到有浅粉色沉淀.且溶液呈淡黄色F证明新生成的MnO2与过量的S 反应.故没得到MnO2 沉淀，故答案为：将实验I中生成的MnO2分离洗涤后(或取MnO2)，加入0.1mol/LNa2S溶液.观察到有浅粉色沉淀.且溶液呈淡黄色F证明新生成的MnO2与过量的S 反应.故没得到MnO2 沉淀；(5)反思该实验，反应物相同，而现象不同，体现了物质变化不仅与其自身的性质有关，还与反应物的用量、溶液的酸碱性等因素有关，故答案为：反应物的用量、溶液的酸碱性。

2020-2021全国备战高考化学化学能与电能的综合备战高考模拟和真题汇总附详细答案一、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全国高考化学化学能与电能的综合高考模拟和真题汇总一、化学能与电能1．硝酸是氧化性酸，其本质是NO3－有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关NO3－氧化性的探究（实验均在通风橱中完成）。

实验装置编号溶液X实验现象实验Ⅰ 6 mol·L-1稀硝酸电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色。

实验Ⅱ15 mol·L-1浓硝酸电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色。

（1）实验Ⅰ中，铝片作____________（填“正”或“负”）极。

液面上方产生红棕色气体的化学方程式是____________。

（2）实验Ⅱ中电流计指针先偏向右边后偏向左边的原因是________________。

查阅资料：活泼金属与1 mol·L-1稀硝酸反应有H2和NH4+生成，NH4+生成的原理是产生H2的过程中NO3－被还原。

（3）用上图装置进行实验Ⅲ：溶液X为1 mol·L-1稀硝酸溶液，观察到电流计指针向右偏转。

① 反应后的溶液中含NH4+。

实验室检验NH4+的方法是________。

② 生成NH4+的电极反应式是________。

（4）进一步探究碱性条件下NO3－的氧化性，进行实验Ⅳ：① 观察到A中有NH3生成，B中无明显现象。

A、B产生不同现象的解释是________。

②A中生成NH3的离子方程式是________。

（5）将铝粉加入到NaNO3溶液中无明显现象，结合实验Ⅲ和Ⅳ说明理由________。

【答案】负 2NO+O2=2NO2 Al开始作电池的负极，Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜后，Cu作负极取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NH4+ NO3-＋8e-＋10 H+＝NH4+＋3H2O Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3，而Mg不能与NaOH溶液反应 8Al＋3NO3-＋5OH-＋2H2O＝3NH3↑＋8AlO2-因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程，NO3－无法被还原【解析】【分析】【详解】（1）实验Ⅰ中，由于Al的金属活动性比Cu强，因此Al做负极。

2020-2021全国高考化学化学能与电能的综合高考模拟和真题汇总含详细答案一、化学能与电能1．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。

从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。

（1）请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%①为以下实验作参照0.5 2.090.0②醋酸浓度的影响0.5__36.0③__0.2 2.090.0（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。

t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_____________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了__(“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是___________________________________。

（3）该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二：______________________________；……（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。

请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。

实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：__________【答案】2.0 碳粉含量的影响吸氧还原反应 2H2O+O2+4e-=4OH- （或4H++O2+4e-=2H2O）反应放热，温度升高，体积膨胀实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）①药品用量和操作同编号①实验（多孔橡皮塞增加进、出导管）②通入氩气排净瓶内空气；③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化（也可测温度变化，检验Fe2+等）。

如果瓶内压强增大，假设一成立。

否则假设一不成立。

（本题属于开放性试题，合理答案均给分）【解析】【详解】(1)探究影响化学反应速率，每次只能改变一个变量，故有②中铁的量不变，为2.0g；③中改变了碳粉的质量，故为探究碳粉的量对速率的影响。