1、备战高考化学复习化学能与电能专项综合练习一、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实验现象闭合开关后灵敏电流计指INa2SO3 溶液（ pH9）针发生偏转II闭合开关后灵敏电流计指NaHSO3 溶液（ pH5）针未发生偏转(1)怎样配制 FeCl溶液？3_ 。(2)甲同学探究实验I 的电极产物。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-。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
2、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01 min产生红色沉淀，有刺激性气味气体逸出III130 min沉淀迅速溶解形成红色溶液，随后溶液逐渐变为橙色，之后几乎无色与空气接触部分的上层溶液又变为浅红色，30 min 后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，用离子方程式表示的可能原因。 Fe3+ 3HSO- 垐 ?Fe(OH)；3噲 ?33SO2 _ 。(5)查阅资料：溶液中Fe3+、 SO32-、OH 三种微粒会形成红色配合物并存在如下转化：+4垐 ?+5O 2Fe2+2-HOFe S O 2 噲 ? HOFeO
3、S O2+SO4从反应速率和化学平衡两个角度解释130 min 的实验现象：_ 。（实验反思）(6)分别对比 I 和 II、 II 和 III， FeCl 能否与 Na SO 或 NaHSO 发生氧化还原反应和3233_ 有关（写出两条）。【答案】将 FeCl3溶于浓盐酸，再稀释至指定浓度足量盐酸和23溶BaCl 溶液 取少量 FeCl液电极附近的混合液，加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，证明产生了Fe2+3SO2-2e-2-+-+H2O=SO4+2HSO3H +HSO3 =H2O+SO2 生成红色配合物的反应速率快，红色配合物生成橙色配合物的速率较慢；在O2 的作用下，橙色的HOFeOSO2
4、浓度下降，平衡不断正向移动，最终溶液几乎无色溶液 pH 不同、23332-浓度不同（或Na233233Na SO 、 NaHSO 溶液中 SOSO与 NaHSO 不同，或 Na SO与 NaHSO 的阴离子不同）、反应物是否接触形成红色配合物（任写两条）【解析】【分析】甲同学实验：利用铁离子能够将SO32- 氧化设计原电池，则原电池中氯化铁溶液为正极得电子发生还原反应，试剂X 为负极，失电子发生氧化反应；实验中X 为 Na2SO3 溶液时电流计指针发生偏转，说明铁离子将SO32- 氧化；实验中X 为 NaHSO3 溶液时电流计指针未发生偏转，说明二者可能不反应；乙同学进一步探究FeCl3 溶液
5、与 NaHSO3 溶液能否发生反应：01 min 产生红色沉淀，有刺激性气味气体逸出，红色沉淀应为Fe(OH)3，气体应为二氧化硫，说明二者发生双水解；130 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，结合查阅的资料可知生成了 HOFeOSO2，该物质存在平衡 HOFeOSO2?HOFeOSO2，在氧气的作用下不断正向进行，最终溶液几乎无色； 30min 后反应现象是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，反应后的亚铁离子被空气中氧气氧化为铁离子，过量的HSO3-电离提供SO3 2-，溶液中Fe3+、 SO32-、 OH-三种微粒会继续反应形成红色配
6、合物。【详解】(1)实验室配制 FeCl3 溶液时，为了防止铁离子水解，先将 FeCl3 固体溶解在较浓的盐酸中然后加水稀释；(2)若有硫酸根生成，则加入盐酸酸化的氯化钡溶液会有白色沉淀生成；氯化铁溶液为原电池正极，发生还原反应，Fe3+被还原成Fe2+，铁氰化钾溶液可以与亚铁离子反应生成蓝色沉淀，所以方案为取少量FeCl3 溶液电极附近的混合液，加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，证明产生了Fe2+；(3)实验 I 中试剂 X 为原电池负极，2- 被氧化生成硫酸根，电极方程式为3SO 22e-SO332-+H2O=SO4+2HSO3 ；(4)pH=1 的氯化铁溶液中有大量的氢离子，亚硫酸氢根离子
7、结合氢离子生成二氧化硫气体，反应的离子方程式：H+ +HSO3-=H2O+SO2；(5)FeCl3 溶液与 NaHSO3 溶液混合反应，在1 30 min 出现现象为：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，根据资料：溶液中Fe3+、 SO3 2-、 OH-三种微O粒会形成红色配合物并存在转化：HOFeOSO2?HOFeOSO22Fe2+SO42-，可知原因是：生成红色配合物的反应速率快，红色配合物生成橙色配合物的速率较慢；在氧气的作用下橙色的HOFeOSO2 浓度下降平衡HOFeOSO2?HOFeOSO2，不断正向进行，最终溶液几乎无色。(6)分别对比 和 、 和 ，
8、FeCl 能否与 Na SO 或 NaHSO 发生氧化还原反应和溶液pH3233不同、 Na2 3332-浓度不同 (或 Na233不同，或23与SO 、 NaHSO溶液中 SOSO与 NaHSONa SONaHSO3 的阴离子不同 )、反应物是否接触形成红色配合物有关。【点睛】第 3 题写电极反应方程式时要注意 pH=9 的溶液是由于 SO32-水解， OH-来自于水的电离，电极方程式不能写成 SO32-2e-+2OH-=SO42-+H2O。2 亚硝酰氯NOCl 可用于合成清洁剂等。它可用Cl2 与 NO 在常温常压下合成：它的熔点为-64.5，沸点为 -5.5，常温下是黄色的有毒气体，遇水
9、易水解。 请按要求回答下列相关问题：(1)过量铁屑和稀硝酸充分反应制备NO 的离子方程式为：(2)制备 NOCl 的装置如下图所示，连接顺序为:a 向右方向，用小写字母表示)。_ 。( 按气流自左装置 A 和 B 作用是干燥NO 和 Cl2， _ 。装置 D 的作用是 _ 。装置 E 中 NOCl 发生反应的化学方程式为 _。(3)工业生产过程中NO 尾气处理方法有多种，其中间接电化学法，其原理如图所示：该过程中阴极的电极反应式为：_ 。【答案】3Fe+8H+2NO3=3Fe2+2NO +4H2Oe f c bd或f e c bd观察气泡调节气体流速防止 E 中水蒸气进入F，引起 NOCl 的
10、水解 NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO+H2O+= S2O42+ 2H2O2HSO3+2e +2H【解析】【分析】（1）过量铁屑和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水；（2）将氯气和NO 干燥后在装置F 中发生反应，在冰盐中冷凝收集NOCl，氯气、 NO 以及NOCl 均不能排放到空气中，用氢氧化钠溶液吸收，注意NOCl遇水易水解。（3）由间接电化学法示意图可知，阴极上HSO3放电生成S2O4 2， S2O42 在吸收塔中将NO 还原为 N2。【详解】（1）过量铁屑和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水，反应的离子方程式为+32+2+32+23Fe+8H +2NO=3Fe +2NO +
11、4H O，故答案为3Fe+8H +2NO =3Fe +2NO +4H O；（2）将氯气和 NO 干燥后在装置F 中发生反应，在冰盐中冷凝收集NOCl，氯气、 NO 以及NOCl 均不能排放到空气中，用氢氧化钠溶液吸收，NOCl 遇水易水解，故在收集装置和尾气处理装置之间需加一个干燥装置，故答案为e f （或 f e） c b d； 装置 A 和 B 作用是除干燥 NO、 Cl2 外，另一个作用是通过观察气泡调节气体的流速控制反应的发生，故答案为观察气泡调节气体流速； NOCl 遇水易水解，装置D 中氯化钙做干燥剂，吸收水蒸气，防止E 中水蒸气进入反应器 F 中，引起 NOCl 的水解，故答案为
12、防止E 中水蒸气进入F，引起 NOCl 的水解； 装置 E 的目的吸收尾气，防止污染环境，NOCl 与氢氧化钠溶液反应生成NaCl、 NaNO2和 H2O，反应的化学方程式为 NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO+H2O，故答案为NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO+H2O；（3）由间接电化学法示意图可知，阴极上HSO3放电生成S2O4 2， S2O42 在吸收塔中将NO 还原为 N2，阴极的电极反应式为2HSO3+2e+2H+= S2O42+ 2H2O，故答案为2HSO3+2e+2H+= S2 O42+ 2H2O。【点睛】本题考查化学实验方案的设计与评价，侧重考查分析问题和解决问题的
13、能力，注意化学方程式的书写和排列实验先后顺序的方法，掌握电极反应式的书写方法是解答关键，3 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-2+ 7H2O+ 10OH = CO32Cl 2H2OCl2 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
14、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 2H2O。2ClCl2 H2 2OH【点睛】掌握电解池的工作原理。若阳极为活性电极
15、，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。4 ）某课外活动小组同学用右图装置进行实验，试回答下列问题。（1）若开始时开关K 与 a 连接，则 A 极的电极反应式为：_ 。（2）若开始时开关K 与 b 连接，则B 极的电极反应式为：_ ，总反应的离子方程式为_ 。 有关上述实验，下列说法正确的是（填序号） _溶液中Na+向A 极移动从A 极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度若标准状况下B 极产生 2.24 L气体，则溶液中转移( 饱和食盐水足量0.2
16、 mol电子)（ 3）该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。该电解槽的阳极反应式为_ 。此时通过阴离子交换膜的离子数_（填“大于”或“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。制得的硫酸溶液从出口（填写“A”、“ B”、“ C”、“ D”）_ 导出。通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因_ 。若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为 _ 。【答案】（-+-=H2，-1） O2+2HO+4e=4OH；（2） 2H +2e2HO+2Cl = Cl 2 +H2 +2OH ，
17、 ；-= O2 +2H2O，小于； A ； 消耗了水生成了更多的-（3） 4OH -4eKOH； O2+2H2O+4e-=4OH。【解析】试题分析：（1） K 与 a 连接，构成原电池，A 极作正极， B 极作负极，此装置属于钢铁的吸氧腐蚀， A 极电极反应式为O2 2H2O 4e=4OH；（ 2） K 与 b 连接，构成的是电解池， B极为阴极 H在此得电子，2H O 2e， A极为阳极， 2Cl 2e=Cl ，因此总=H 2OH222点燃通电电解催化剂=2= 2=2，根据电解原理，阳离子向阴极移电极反应式为：2Cl 2H OCl H 2OH动，即向 B 极移动，故错误；从A 处逸出的气体是
18、Cl 2，能把 I 氧化成 I 2，淀粉遇碘单质变蓝，故正确；应通入HCl 气体，盐酸中含有水，这样原来溶液的浓度将减小，故错误；B 极产生2.24L 的氢气，则转移电子为2. 242/22.4mol=0.2mol，但溶液中没有电子的转移，只是阴阳离子的定向移动，故错误；（3）左端为阳极，阴离子放电，其电极反应式为： 2H2O 4e2H2O 2e2=O2 4H ，阴极上的电极反应式为：=H2 2OH， SO4通过阴离子交换膜，与形成通过阳离子交换膜与形成的H 形成H SO，KOH 形成 KOH，根24据得失电子数目守恒，因此填小于；根据上述分析，硫酸应从A 口导出；根据B 极电解反应式，消耗了
19、水生成了更多的，因此OHOH 浓度增大，即 pH 增大；构成燃料电池，氧气作正极，氢气作负极，因为电解质溶液是KOH，即正极电极反应式为： O 2H O224e =4OH 。考点：考查电解原理、原电池工作原理等知识。5 (14 分）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 6mL）和检验氯气的氧化性 ( 不应将多余的氯气排入空气中）。（ 1）试从下图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，接,B接，接。（2）铁棒接直流电源的极；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
20、饱和食盐水为50 mL( 电解前后溶液体积变化可忽略）, 当测得的氢气换算成标准状况下为 56 mL 时 , 溶液的 pH 为。【答案】（ 1） G、 F、 I D 、 E、 C （ 2）负 2ClCl 2e2（3）淀粉 KI 溶液变成蓝色（ 4） 12【解析】试题分析：（ 1）根据装置图可知碳棒是阳极，产生氯气。铁棒是阴极，产生的是氢气，可以通过排水法测量氢气的体积，由于氢气的体积约是6ml ，所以选择10ml量筒。利用淀粉碘化钾检验氯气的氧化性，利用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，则正确的连接顺序是A 、G、 F、 I ； B、 D、 E、C。（2）铁棒是阴极，连接电源的负极，碳棒是阳极，氯离
21、子放电，反应式为2Cl 2e Cl 2 。（ 3）淀粉 KI 溶液变成蓝色能说明氯气具有氧化性。（ 4）氢气的物质的量是 00056L22 4L/mol 0 00025mol ，则产生氢氧根的物质的量是 0 0005mol，浓度是 00005mol0 05L 0 01mol/L ，所以溶液的 pH 12。考点：考查电解原理的应用6 回收利用印刷电路板上的铜制备铜的化合物，实现资源的再利用。（ 1）回收利用印刷电路板上的铜制备 CuCl2。实验室模拟回收过程如下：已知部分物质开始沉淀和沉淀完全时的pH 如下表：物质开始沉淀沉淀完全Fe(OH)27.69.6Fe(OH)32.73.7Cu(OH)4
22、.48.02请回答下列问题： 步骤 III 的操作名称是 _。 下列试剂中，可以作为试剂a 的是 _。A HNO3 溶液BFe2(SO4)3 溶液CFeCl3 溶液 若不加试剂b，直接加入试剂c 调节溶液pH，是否可行？_（填 “是 ”或“否 ”），理由是_。（ 2）用 H2O2 和硫酸共同浸泡印刷电路板制备硫酸铜。已知： 2H2O2 (l)=2H2O (l) +O2(g) H1=196kJ/mol H2O(l)=H2(g) +1/2O2(g) H2= 286kJ/molCu(s) +H2 SO4(aq)=CuSO4(aq) +H2(g) H3=64kJ/mol则 Cu(s) +H2O2(l)
23、 +H2SO4 (aq) =CuSO4(aq) +2H2O(l) H =_。（3）将反应Cu+H222442_。O +H SO=CuSO +2H O 设计成原电池，其正极电极反应式是（4）若用硝酸和硫酸共同浸泡印刷电路板制备硫酸铜，假设印刷电路板中其他成分不与酸反应，欲制取3mol 纯净的硫酸铜，需要0.5 mol/L 的硝酸溶液的体积是 _L。【答案】过滤C否 不能除去亚铁离子，影响所得氯化铜纯度-320kJ/molH2O2+2H+2e-=2H2O4【解析】【分析】【详解】(1) 操作是将固体和液体分开，用过滤； 利用印刷电路板上的铜制备CuCl2，反应后的溶液中有铁元素，说明使用的是氯化铁
24、，选 C； 需要将溶液中的铁元素变成沉淀，若以氢氧化亚铁的沉淀形式，溶液的pH 在 7.6 到9.6之间，而铜离子已经沉淀，不能分离，若以氢氧化铁的形式沉淀，pH2.7 开始沉淀，到3.7沉淀完全，这时铜离子没有开始沉淀，所以要将亚铁氧化成铁离子才能调节溶液的pH 值进行沉淀，所以不可行，选否；因为那样不能除去亚铁离子，会影响所得氯化铜纯度；(2)根据盖斯定律，将方程式进行四则运算， +/2- ，则反应热=+64-196/2-286=-320kJ/mol ； (3) 原电池中铜做负极，过氧化氢在正极反应得到电子，电极反应为：H2O2+2H+2e-=2H2O；(4)根据离子方程式分析：3Cu+8
25、H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O，生成3mol 硫酸铜，需要3mol 铜， 2mol 硝酸，所以硝酸的体积为2/0.5=4L。7 （ 17分）氯气在工农业生产中应用非常广泛。请回答以下问题：（1）下面是三位同学分别设计的实验室制取和收集氯气的装置，其中最好的是号）：（填序（2）某课外小组同学用如图所示装置通过电解食盐水并探究氯气相关性质，请回答：现有电极 :C 和 Fe 供选择，请在虚框中补画导线、电源（），串联变阻器以调节电流，同时标出电极材料；电解的离子反应方程式为。通电一段时间后，玻璃管A、B、 C 三处是浸有不同溶液的棉花，其中A、 B 两处的颜色变化分别为、；C 处发生的离
26、子反应方程式为。为防止氯气逸出造成污染，应采取的措施是。（3）当在阴极收集到气体448mL（标准状况）后停止实验，将U 形管溶液倒于量筒中测得体积为 400mL，则摇匀后理论上计算得溶液pH=。【答案】（ 1）（ 2 分） B（2）见右图：（2 分） 2Cl-+2H2O=Cl2+H2+2OH（ 3 分）无色变蓝色 （ 2 分）、浅绿色变黄色（2 分）2-2-+Cl 2 +SO3+H2O=2Cl + SO4+2H（ 2 分）在 D 处放一团浸有NaOH溶液的棉花（或将尾气通入盛有NaOH溶液的烧杯中。2 分）（ 3）（ 2 分） 13【解析】试题分析：（ 1）氯气在水中的溶解度不大，A 装置用加
27、热氯水的方法制氯气得到的氯气较少；氯气有毒，应进行尾气处理，装置C缺少尾气处理装置；实验室制取和收集氯气的装置最好的是B；（ 2）通过电解食盐水制备氯气并探究氯气相关性质，氯气为阳极产物，产生氯气的电极应与电源的正极相连，装置图见答案；电解的离子反应方程式为2Cl -电解-A 处氯气与碘化钾反应生成单质+2H2OCl 2+H2+2OH；通电一段时间后，玻璃管碘，碘遇淀粉变蓝色；B 处氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁，由浅绿色变黄色；C 处氯气与亚硫酸钠溶液反应生成硫酸钠和盐酸，发生的离子反应方程式为2-2-Cl +SO+HO=2Cl + SO2324+2H+；为防止氯气逸出造成污染，应采取的措施是
28、在D 处放一团浸有NaOH溶液的棉花（或将尾气通入盛有NaOH溶液的烧杯中）；（ 3）阴极收集到的气体为H 0.448L ，22-2电解22-得：n(H )=0.448L 22.4L/mol =0.02mol ；由方程式： 2Cl+2H OCl +H +2OHn(OH- )=0.02mol 2=0.04mol ； c(OH- )=0.04mol 0.4L=0.1mol/L则 pH=14-(-lg10-1 )=13 。考点：考查氯气的制备和性质，电解原理的应用。8（ 9 分）某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3 、MnO2 、FeCO3、 MgO、 SiO2、Al2O3 等。已知碳酸锰难溶于水。一
29、种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，流程如下：阴离子膜法电解装置如下图所示：（1）写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式：。（2）已知 Ksp (Fe(OH)38，假设溶液中3+110 Fe 离子浓度为0 1 mol L，则开始生成3) = 4Fe(OH)3 沉淀的 pH 是 _，沉淀完全的 pH 是 _。（可能用到的数据：lg= -0 1 lg=02）（3）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH 如下表：离子Fe3+A13+Fe2+Mn 2+Mg2+开始沉淀的 pH1 23 77 07 89 3沉淀完全的 pH3 74 79 69 810 8加氨水调节溶液的pH 等
30、于6，则 “滤渣（待处理）”的成分是（写化学式），滤液中含有的阳离子有H+和（写符号）。（4）在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在，且滤渣A 中也无MnO2，请用离子方程式解释原因：。（5）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A 电极是直流电源的极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为。（6）该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn 2+进入阳极区发生副反应生成MnO 2造成资源浪费，写出该副反应的电极反应式：。【答案】（9 分）（ 1） MnCO3 2H+Mn 2+CO2H2O（ 2） 1 9 3 2（ 3） Al(OH)3、 Fe(OH)3Mn 2+、 Mg2
31、+、 NH4+（ 4） MnO2 +2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2O（ 5）负极 4OH-4e- O2 2H2O（ 6） Mn 2+ 2e- 2H2O MnO2 4H+【解析】试题分析：（ 1）硫酸为可溶性强电解质可拆，碳酸锰难溶于水，不可拆，所以反应的离子方程式： MnCO3 2H+ Mn 2+ CO2 H2O（2）由 Ksp (Fe(OH)383+） c3（ OH-）可知： c3（ OH-） =41037，又因为 c3 ) = 410 =c（ Fe（H+） =Kw/ c 3（ OH-）， pH=- lg c （ H+）。所以开始生成Fe(OH)3 沉淀的 pH 是 1 9。残留在溶液中的离子浓度小于-5-1时就认为沉淀完全，同理可得沉淀
