1、2020-2021 南京备战高考化学二模试题分类汇编化学能与电能综合一、化学能与电能-11 研究小组进行图所示实验，试剂A 为 0.2 mol L 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：实验试剂 A实验现象序号1-12铝条表面有气泡产生，并有红色固体析出0.2 mol L CuCl 溶液-14开始铝条表面无明显变化，加NaCl 后，铝条表20.2 mol L CuSO 溶液，再加入一定质量的 NaCl 固体面有气泡产生，并有红色固体析出3-14铝条表面有少量气泡
2、产生，并有少量红色固体2 mol L CuSO 溶液4-1溶液反应非常剧烈，有大量气泡产生，溶液变成棕褐2 mol L CuCl2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 + CuCl22CuCl 的反应，他设计了右图所示实验证明该反应能够发生。 A 极的电极材料是_。 能证明该反应发生
3、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 AlCl 溶液沉淀溶解，形成褐色溶液3iii向 i 所得溶液中加入 1CuCl2 溶液溶液由无色变为褐色2 mol L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。 由上述实验及资料可推断，实验4 中溶液呈棕褐色的原因可能是CuCl2 与 _作用的结果。 为确证实验4 所得的棕褐色溶液中含有CuCl2 ，应补充的实验
4、是 _ 。（6）上述实验说明，铝和CuSO 溶液、CuCl 溶液的反应现象与_有关。42【答案】 3Cu2+ 2Al2Al3+ 3Cu0.117证明增大44CuSO 溶液的浓度能够使Al 和 CuSO的反应发生金属铜 电流计指针偏转，两极均有白色沉淀生成Al3+、 Cu2+取适量实验4 的棕褐色溶液，加水稀释，观察是否出现白色沉淀铜盐中阴离子的种类、铜盐溶液的浓度等【解析】(1)实验 1中，铝与氯化铜反应置换出铜，反应的离子方程式为3Cu2+ + 2Al= 2Al3+ + 3Cu，故答案为 3Cu2+ + 2Al= 2Al3+ 3Cu；(2)实验 1-)=0.005L -1-中 n(Cl0.2
5、 molL2=0.002mol，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0.002mol 58.5g/mol= 0.117g，故答案为0.117；(3)实验 3与原实验相比，增大了硫酸铜溶液的浓度，铝条表面有少量气泡产生，并有少量红色固体，说明增大 CuSO溶液的浓度能够使Al 和 CuSO4 的反应发生，故答案为证明增大4CuSO4 溶液的浓度能够使Al 和 CuSO4 的反应发生；(4) Cu + CuCl2=2CuCl 反应中铜被氧化，铜应该做负极，CuCl2被还原，在正极放电，因此A 极为负极，选用铜作负极，故答
6、案为铜； 构成原电池后，铜溶解进入溶液，与溶液中的氯离子反应生成白色沉淀，正极铜离子被还原，也生成白色沉淀，电流计指针偏转，故答案为电流计指针偏转，两极均有白色沉淀生成；(5)由上述实验 ii 及资料可推断，实验 4 中溶液呈棕褐色的原因可能是2与CuCl Al3+、 Cu2+作用的结果，故答案为Al3+、 Cu2+；根据信息知，取适量实验4 的棕褐色溶液，加水稀释，观察是否出现白色沉淀可以确证实验4 所得的棕褐色溶液中含有CuCl2 ，故答案为取适量实验4 的棕褐色溶液，加水稀释，观察是否出现白色沉淀；(6)根据实验 1 和 2、 2 和 3、 1 和 4 中所用试剂的种类和浓度以及实验现象
7、可知，铝和CuSO4 溶液、 CuCl2 溶液的反应现象与铜盐中阴离子的种类、铜盐溶液的浓度等有关，故答案为铜盐中阴离子的种类、铜盐溶液的浓度等。2 某兴趣小组利用电解装置，探究“铁作阳极”时发生反应的多样性，实验过程如下。I.KCl作电解质（ 1）一定电压下，按图 -1 装置电解，现象如下：石墨电极上迅速产生无色气体，铁电极上无气体生成，铁逐渐溶解。5min 后 U型管下部出现灰绿色固体，之后铁电极附近也出现灰绿色固体，10min 后断开K。按图 -2 进行实验。石墨电极上的电极反应式是_。确认灰绿色固体中含有Fe2+的实验现象是_。灼烧晶体X，透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色。结合平衡移动原
8、理，解释“试管i 中析出白色晶体”的原因是_。（2）其他条件不变时，用图-3 装置重复实验，10min 后铁电极附近溶液依然澄清，断开K。按图 -4 进行实验盐桥的作用是_。与实验I 中vi、 vii与iiv中的现象比较，可以得出的结论是（答两点）：_。II.KOH 作电解质（3）用图 -1 装置电解浓KOH溶液，观察到铁电极上立即有气体生成，附近溶液逐渐变为淡紫色（），没有沉淀产生。铁电极上-OH能够放电的原因是 _。阳极生成的总电极反应式是 _。某同学推测生成的必要条件是浓碱环境，将图-5 中的实验方案补充完整，证实推测成立。_【答案】 2H+ + 2e= H 2（或 2H2O + 2e
9、= 2OH + H 2） 试管 iii中生成蓝色沉淀，试管 v 中没有蓝色沉淀 试管 i 中存在溶解平衡： KCl（s）K+ (aq)+ Cl (aq) ，滴加 12mol/L 的盐酸， 增大 c（ Cl），平衡逆向移动，析出KCl 晶体 阻碍向阳极迁移，避OH免灰绿色固体生成本实验条件下铁在阳极区的产物主要为Fe2+ ， Fe2+在碱性条件下更容易3+Fe 6e2-+4H 2O被氧化为 Fe c(OH ) 增大，反应速率加快（更容易放电）+ 8OH= FeO4水；生成红褐色沉淀和无色气体【解析】 (1) 石墨电极为阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H+ + 2e =H2(或 2
10、H2 O + 2e = 2OH + H2 )，故答案为： 2H+ + 2e = H2(或 2H2O + 2e = 2OH +H2)；灰绿色固体用盐酸溶解后的溶液中加入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，灰绿色悬浊液过滤后的溶液中加入铁氰化钾溶液，无蓝色沉淀生成，说明灰绿色悬浊液中含有Fe2+，故答案为：试管iii 中生成蓝色沉淀，试管v 中没有蓝色沉淀；灼烧晶体X，透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色，说明含有钾元素，是因为试管i 中存在溶解平衡： KCl(s)K+ (aq)+ Cl (aq)，滴加 12 mol/L 的盐酸，动，析出 KCl 晶体，白色晶体为氯化钾晶体，故答案为：试管增大 c(Cl )，平
11、衡逆向移i 中存在溶解平衡：KCl(s)K+ (aq)+ Cl (aq)，滴加12 mol/L的盐酸，增大 c(Cl )，平衡逆向移动，析出KCl晶体；(2) 盐桥中的氯离子代替氢氧根离子向阳极移动，避免灰绿色固体生成，故答案为：阻碍OH 向阳极迁移，避免灰绿色固体生成；根据实验I 中 vi、 vii 与 iiv 中的现象比较可知， vii中加入铁氰化钾溶液后生成大量蓝色沉淀，说明在使用盐桥的实验条件下铁在阳极区的产物主要为Fe2+ ， vi 中溶液在加入KSCN溶液后呈浅红色，说明Fe2+在碱性条件下更容易被氧化为Fe3+，故答案为：本实验条件下铁在阳极区的产物主要为Fe2+ ； Fe2+在
12、碱性条件下更容易被氧化为Fe3+；(3) c(OH )增大，反应速率加快，使得铁电极上 OH-能够放电，故答案为： c(OH)增大，反应速率加快 (更容易放电 )；阳极上生成的氧气能够将亚铁离子氧化生成FeO 42- ，反应的总电极反应式为 Fe 6e +42-242-28OH= FeO+4H O，故答案为： Fe 6e+ 8OH= FeO+4H O；要推测生成FeO 42- 的必要条件是浓碱环境，只需要改变溶液的碱性，看是否仍然生成FeO 42- 即可，实验方案为：将淡紫色(FeO 4 2-)溶液加入水中稀释，使溶液的碱性减弱，4FeO 42-+10H 2O? 4Fe(OH) 3 +8OH-
13、+3O 2 ，看到生成红褐色沉淀和无色气体，即可说明生成 FeO 42- 的必要条件是浓碱环境，故答案为：水；生成红褐色沉淀和无色气体。点睛：本题以“铁作阳极 ”时发生反应的多样性探究实验考查了电解原理的应用。本题的难度中等，掌握铁及其化合物的性质和离子的检验是解题的关键。本题的易错点和难点为(3)实验的设计，需要理解实验的目的并掌握高铁酸根离子的水解方程式。3 有A、 B两位学生均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序,并探究产物的有关性质。分别设计如图所示的原电池,请完成以下问题：(1)负极材料： A 池 _， B 池 _。(2)电极反应式： A 池正极 _；B 池负极 _。由上述实验分析“
14、利用金属活动性顺序表直接判断原电池的正负极”是 _(填 “可靠 ”或“不可靠 ”)。【答案】Mg Al 2H+ +2e- =H2 Al-3e-+4OH-=AlO2 - +2H2O 不可靠【解析】由两装置图可知，A 池中电解质为硫酸，镁较活泼作负极，总反应为镁与硫酸反应生成硫酸镁和氢气； B 池中电解质为氢氧化钠溶液，由于铝可以被氢氧化钠溶液溶解，而镁不溶，所以此时铝较活泼，铝作负极，总反应为铝 、氢氧化钠 、水反应生成偏铝酸钠和氢气。(1)负极材料： A 池 Mg， B 池 Al。+-2(2)电极反应式： A 池正极 2H +2e =H ；B 池负极 Al-3e-2-+2H2O。+4OH=Al
15、O由上述实验分析 “利用金属活动性顺序表直接判断原电池的正负极 ”是不可靠的。点睛：金属的活动性与所处的化学环境有着密切的关系，所以要具体问题具体分析。本题中镁和铝两种金属，在酸性条件下，镁较活泼，但是在强碱性条件下，铝则较活泼。4 某化学课外活动小组的同学利用原电池原理探究一定温度下（实验时实际的环境温度）使铁钝化的硝酸的最低浓度。实验步骤如下： 向两支具支试管中分别加入浓硝酸 5。 0mL（质量分数为 65%，密度为 1。 4g/mL ）。按图组装好实验装置。 将铜丝和铁丝同时插入浓硝酸中，观察到灵敏电流计指针先指向铜丝，但又迅速反转（只需 12s）指向铁丝一端。 用盛有 5。0mL 蒸馏
16、水的注射器向具支试管内加水，并注视电流计的指针偏转方向。在指针恰好发生反转又指向铜丝时停止实验，记录此时已注入的水的体积。重复三次实验获得的数据如下：实验次数实验温度（ ）注入水的体积（mL）117。 22。4212。5T322。3T请回答下列问题：（1）在该装置中仪器a 因其作用而称为_ ；指针指向铁丝时，铁丝为_极（填 “正 ”或“负 ”）（2） 65%的硝酸的物质的量浓度是_；在未注水前正极的电极反应式为_。（ 3） T1_T2（填 “ 、”“ H+ X3+(3)产生无色气体，溶液变为蓝色，一段时间后有红色物质析出【解析】试题分析： (1)据题意 B 的 KMnO4 紫红色液滴向 c 端
17、移动，说明高锰酸根离子向c 端移动，可推出极 c 端为阳极，则与之相连的电源a 端为正极， b 端为负极，所以通电滤纸d 端为阴极，电极反应式为2H+ - 2+-2+2e =H ，故答案为：负； 2H +2e =H ；(2)根据电解 C 的图象可知，通电后就有固体生成，当通过电子为0.2mol 时，析出固体质量达最大，证明此时析出的固体是铜如果是X3+析出，电子数应该是0.3mol ，则氧化能力为Cu2+ X3+，当电子超过0.2mol 时，固体质量没变，说明这是阴极产生的是氢气，即电解水，说明氧化能力H+ X3+，故氧化能力为Cu2+H+ X3+；故答案为： Cu2+H+ X3+；(3)D
18、装置中溶液是H SO ，电极 C 端与 b 负极相连即为阴极，开始为氢离子得电子生成氢24气，后阳极的铜失电子生成铜离子进入溶液，溶液变为蓝色，一段时间后有红色物质在阴极析出，所以看到的现象为在C 端开始时有无色无味气体产生，溶液变为蓝色，一段时间后有红色物质析出；故答案为：在C 端开始时有无色无味气体产生，溶液变为蓝色，一段时间后有红色物质析出。【考点定位】考查原电池和电解池的工作原理【名师点晴】本题综合考查电解原理以及根据图象获取信息、运用知识综合分析能力，根据 KMnO4 紫红色液滴向 c 端移动判断电源的正负极为解答该题的关键。打开K1，关闭 K2，则为电解 C、 D 两池，根据电解
19、C 的图象可知，开始即析出固体，总共0.2mol 电子通过时，析出固体质量达最大，证明此时析出的固体是铜，此后，继续有电子通过，不再有固体析出，说明 X3+不放电， H+放电，从而判断离子氧化性；D 装置中溶液是 H2 4CSO ，电极端与 b 负极相连即为阴极，开始氢离子得电子生成氢气，后阳极的铜失电子生成铜离子进入阴极在阴极析出。注意电极方程式的判断，为易错点。6 （ 1）工业上制取氯酸钠采用在热的石灰乳中通入氯气，然后结晶除去氯化钙后，再加入适量的（填试剂化学式），过滤后即可得到。（2）实验室制取氯酸钠可通过如下反应： 3C12+6NaOH 5NaC1+NaC1O3+3H2O先往 -5
20、的NaOH溶液中通入适量 C12，然后将溶液加热，溶液中主要阴离子浓度随温度的变化如右图表 1 所示，图中 C 表示的离子是 。（填离子符号）（3）某企业采用无隔膜电解饱和食盐水法生产氯酸钠。则阳极反应式为：。-（4）样品中C1O3 的含量可用滴定法进行测定，步骤如下：步骤1：准确称取样品ag（约 2.20g ），经溶解、定容等步骤准确配制1000mL溶液。步骤2：从上述容量瓶中取出10.00mL 溶液于锥形瓶中，准确加入25mL 1.000mol/L(NH4)2Fe(SO4) 2 溶液（过量），再加入75mL硫酸和磷酸配成的混酸，静置10min。步骤3：再在锥形瓶中加入100mL蒸馏水及某种
21、指示剂，用0.0200mol/L K2Cr2O7 标准溶液滴定至终点，记录消耗消耗K2Cr2 O7 标准溶液的体积。步骤4：为精确测定样品中-2、3 操作 2-3次。C1O 的质量分数，重复上述步骤3步骤5：数据处理与计算。步骤 2 中反应的离子方程式为；静置 10min 的目的是。步骤 3 中 K Cr O 标准溶液应盛放在（填仪器名称）中。227用0.0200mol/L K2CrO 标准溶液滴定的目的是。27在上述操作无误的情况下，所测定的结果偏高，其可能的原因是。-6e-2+-【答案】（ 1） Na CO（ 2） ClO （ 3） Cl+6OH=C1O +3H O（ 4） ClO3+6F
22、e + 6H =Cl23323+-2+6Fe +3H2O；使溶液中C1O3与 Fe 反应充分完全酸式滴定管计算步骤消耗的(NH4)2Fe(SO4) 2 的量 （其他合理答案也给分）溶液中的 Fe2+被空气中的氧气氧化【解析】试题分析：（ 1）石灰乳与氯气反应生成氯化钙和氯酸钙，除去氯化钙后，可加入碳酸钠溶液，以生成碳酸钙沉淀，以此得到氯化钠；（2）氯气与氢氧化钠反应低温时生成NaClO，温度高时生成NaClO3，-5 时生成ClO- ；（ 3）采用无隔膜电解饱和食盐水法生产氯酸钠，同时生成H2，其反应的方程式为：电解，阳极发生氧化反NaCl + 3H ONaClO + 3H223应，反应式为C
23、l-6e-+ 3H 2O；（ 4）酸性条件下亚铁离子被-+ 6OH = C1O3ClO3 氧化未铁离子，自身被还原为氯离子，其反应的离子方程式为：ClO3- +6Fe 2+ 6H +=Cl -+6Fe3+3H2O；静止 10min 可以使亚铁离子和次氯酸根离子充分反应；K2Cr2O7 溶液具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡胶管，所以改用酸式滴定管盛放；步骤2 中的(NH ) Fe(SO )没有反应完，用K Cr O 溶液滴定步骤2 的溶液是为了测得未反应完全的亚铁4242227离子，所以是为了测为反应完全的硫酸亚铁铵的量；亚铁离子容易被空气中的氧气氧化，测得结果偏高的原因为溶液中的Fe2+被空
24、气中的氧气氧化。考点：探究物质的组成及测定物质的含量7 ）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） _+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( 饱和食盐水足量)若标准状况下B 极产生 2.24 L气体，则溶液中转移0.2 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
25、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 _ 。2-+-2-22-， ；【答案】（ 1） O+2HO+4e=4OH；（ 2） 2H +2e =H ， 2HO+2Cl = Cl +H +2OH-= O2 +2H2O，小于；A ； 消耗了水生成了更多的-（3） 4OH -4eKOH；
26、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连接，构成的是电解池， B=4OH；（ 2） K 与 b极为阴极 H在此得电子，2H2O 2e， A极为阳极，2Cl 2e=Cl 2，因此总=H2 2OH点燃通电电解催化剂=，根据电解原理，阳离子向阴极移电极反应式为： 2Cl 2H2OCl 2 H2 2OH动，即向 B 极移动，故错误；从A 处逸出的气体是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
27、的浓度将减小，故错误；B 极产生2.24L的氢气，则转移电子为2.24 2/22.4mol=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H2SO4，KOH 形成 KOH，根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，消耗了水生成了更多的浓度增大，即pH 增大；构成燃料电OH ，因此 OH池，氧气作正极，氢气作负极，因为电解质溶液是
28、KOH，即正极电极反应式为： O2 2H2O4e =4OH 。考点：考查电解原理、原电池工作原理等知识。8 (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）假定装入的饱和食盐水为50 mL( 电解前后溶液体积变化可忽略）成标准状况下为56 mL 时 , 溶液的 pH 为。【答案】
29、（ 1） G、 F、 I D 、 E、 C（ 2）负 2Cl 2e Cl 2。, 当测得的氢气换算（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
