1、2020-2021 高考化学专题复习分类练习化学能与电能综合解答题含答案一、化学能与电能1 电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH 在 5.06.0之间，通过电解生成Fe(OH)3 沉淀。 Fe(OH)3 有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉 )浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。（ 1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的_。a H2SO4 b BaSO4cNa2SO4d
2、NaOH（ 2）电解池阳极发生了两个电极反应，电极反应式分别是 ._ ； ._；（ 3）电极反应和的生成物反应得到Fe(OH)3 沉淀的离子方程式是_ ；（ 4）该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质， CH4 为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料做电极。负极的电极反应是 _；为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分 A 物质参加循环（见上图）。A 物质的化学式是 _；（5）实验过程中，若在阴极产生了44.8 L（标准状况）气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4（标准状况） _L。【答案】 CFe 2e2-222 10H223=Fe4OH-4e =2H O+O 4Fe
3、OO =4Fe(OH) 8H432 -22211.2 LCH -8e-+4CO=5CO +2H OCO【解析】【分析】（1）从所加入物质能增大溶液离子的浓度，并能保持污水的pH 在 5.06.0 之间进行分析；（ 2）根据阳极电极材料和离子的放电顺序分析放电的离子，书写电极反应；（ 3）二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化为三价；（ 4）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；根据两极上发生的反应确定循环使用的物质；（ 5）在燃料电池和电解池的串联电路中，转移的电子数目是相同的。【详解】（ 1）为了增强溶液的导电性，可选用易溶的强电解质溶液，排除B 项，考虑到污水的 pH在 5.06.0 之间
4、，因此不能使用氢氧化钠，硫酸能将Fe(OH)3 溶解，因此应向污水中加入适量的硫酸钠；（2）电解时，铁作阳极，失电子，发生反应Fe-2e-=Fe2+，同时溶液中的OH-失电子被氧化为 O2，因此，电极反应为： .Fe-2e-=Fe2+， . 4OH-4e-=2H2O+O2 ；（3） Fe2+具有还原性，能被氧气氧化为三价，那么得到Fe(OH)3 沉淀的离子方程式为： 4Fe2；10H2O O2=4Fe(OH)3 8H（4）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应为：CH4-8e- +4CO3 2 -=5CO2+2H2O；由电极反应可知电池工作时参加循环的物质为CO2；（5）阴极的电极
5、反应为2H+2e-=H2，阴极产生了 44.8 L（即 2mol）气体，转移的电子的物质的量为 4mol ，由 CH4 -32-22O 可知，当转移的电子的物质的量为4mol-8e +4CO=5CO +2H时，消耗 CH4的体积为m1 4mol 22.4L/mol=11.2L 。V=nV =82 甲同学向做过银镜反应的试管滴加0.1mol/L 的 Fe( NO3) 3 溶液 ( pH=2) ，发现银镜部分溶解，和大家一起分析原因：甲同学认为：Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag。乙同学认为：Fe( NO3) 3 溶液显酸性，该条件下NO3也能氧化单质Ag。丙同学认为：Fe3+和 NO3 均能把
6、Ag 氧化而溶解。(1) 生成银镜反应过程中银氨溶液发生_ （氧化、还原）反应。(2) 为得出正确结论，只需设计两个实验验证即可。实验 I：向溶解了银镜的Fe( NO3) 3的溶液中加入 _（填序号， KSCN溶液、K3Fe CN6溶液、稀HC1_，证明甲的结论正确。( )），现象为实验：向附有银镜的试管中加入_溶液，观察银镜是否溶解。两个实验结果证明了丙同学的结论。(3) 丙同学又把 5mLFeSO4 溶液分成两份：第一份滴加2 滴 KSCN溶液无变化；第二份加入1mL0.1mol/LAgNO 3 溶液，出现白色沉淀，随后有黑色固体产生（经验证黑色固体为Ag 颗粒），再取上层溶液滴加KSCN
7、溶液变红。根据上述的实验情况，用离子方程式表示Fe3+、Fe2+、 Ag+ 、Ag 之间的反应关系 _。(4) 丁同学改用如图实验装置做进一步探究：K 刚闭合时，指针向左偏转，此时石墨作_，（填 “正极 ”或 “负极。此过程氧化性： Fe3+_Ag+（填 或或 H+X3+BC【解析】试题分析：本题考查电解的原理和电解原理的应用，离子放电顺序的判断和电化学的计算。I. X 与外加电源的负极相连，（1）若 X、 Y 都是惰性电极，X 为阴极，a 是饱和Y 为阳极 。NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞 试 液 。 X 电 极 的 电 极 反 应 式 为 2H+-2+2e =H ，
8、X 电 极 附 近 水 的 电 离 平 衡（H 2OH+ +OH -）正向移动， H+继续放电，溶液中c（ OH -）c（H + ），溶液呈碱性，遇酚酞变红色， X 极附近观察到的现象是放出气体，溶液变红。Y 电极的电极反应式为-2Cl -2e =Cl ，电解一段时间后，该反应总离子方程式为2Cl +2H O2OH +H +Cl ；2222若用该溶液将阳极产物全部吸收，NaOH 与 Cl2反应的离子方程式为2 ClOCl 2OH = ClH2O。（2）电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，X 的电极材料为纯铜。阳极（ Y 电极）的电极反应为 ：比 Cu 活泼的金属发生氧化反应和Cu-2e-=Cu
9、2+，阴极（ X 电极）电极反应式为2+-4Cu +2e =Cu，根据电子守恒和原子守恒 ，电解一段时间后 CuSO 溶液浓度减小。（3）由图像知开始通过0.2mol电子析出固体的质量达到最大值，结合阳离子物质的量都为 0.1mol ，则 Cu2+优先在阴极放电， Cu2+的氧化能力最强，继续通电，阴极不再有固体析出，接着 H+放电， X3+不放电，则 Cu2+、X3+、 H+氧化能力由大到小的顺序是Cu2+H+ X3+。II.根据 Na+的流向可以判断装置左边电极为阳极，右边电极为阴极。A 项，右边电极的电极反应为2H+2e-=H2， E 口逸出的气体是 H2，错误； B 项，装置图中的阴极
10、室产生NaOH，从 B 口加入含少量 NaOH 的水溶液，增大溶液中离子的浓度，增强导电性，正确；C 项， n（Cl2 ）=22.4L 22.4L/mol=1mol ，根据电解方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2 +Cl2，生成 NaOH 物质的量为 2mol ，正确； D 项，根据元素守恒，电解一段时间后通入适量的HCl气体可以恢复到电解前的浓度，不是盐酸，错误；答案选BC。7MnSO4 在工业中有重要应用，用软锰矿浆(主要成分为MnO2 和水，含有Fe2 O3、 FeO、Al2O3 和少量 PbO 等杂质 )浸出制备MnSO4 ，其过程如下：（资料）部分阳离子形成氢氧化物沉淀的pH离
11、子Fe2+Fe3+Al3+Mn 2+Pb2+开始沉淀时的 pH7.62.73.88.38.0完全沉淀时的 pH9.73.74.79.88.8(1)向软锰矿浆中通入SO2 生成MnSO4，该反应的化学方程是_。(2)加入MnO 2 的主要目的是_；(3)在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH， pH 应调至 _范围，生成的沉淀主要含有_ 和少量CaSO4。(4) 阳离子吸附剂可用于主要除去的离子是_。(5) 用惰性电极电解 MnSO4溶液，可以制得高活性MnO 2。 电解 MnSO4、 ZnSO4和 H2SO4 的混合溶液可制备 MnO2 和 Zn，写出阳极的电极反应方程式 _ 。【答案】 SO2 +MnO 2=MnSO4将 Fe2+氧化为 Fe3+4.7 pH8.3 Fe(OH)3、 Al(OH)3Ca2+、 Pb2+Mn 2+-2e - +2H2O=MnO
