全国高考化学化学能与电能的综合高考真题分类汇总及详细答案

全国高考化学化学能与电能的综合高考真题分类汇总及详细答案
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。

①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。

②为确证实验4所得的棕褐色溶液中含有[CuCl2]－，应补充的实验是_________。

（6）上述实验说明，铝和CuSO4溶液、CuCl2溶液的反应现象与_________有关。

【答案】3Cu2+ + 2Al2Al3+ + 3Cu 0.117 证明增大CuSO 4溶液的浓度能够使Al和CuSO4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中n(Cl-)=0.005L×0.2 mol·L-1×2=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CuSO4溶液的浓度能够使Al和CuSO4的反应发生，故答案为证明增大CuSO4溶液的浓度能够使Al和CuSO4的反应发生；
(4)① 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，故答案为铜；
②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)①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[CuCl2]－与
Al3+、Cu2+作用的结果，故答案为Al3+、Cu2+；
②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Fe3+、SO32-、OH－三种微粒会形成红色配合物并存在如下转化：
2+4+5
O 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：
______________________________。

（实验反思）
(6)分别对比I 和II 、II 和III ，FeCl 3能否与Na 2SO 3或NaHSO 3发生氧化还原反应和
______________________有关（写出两条）。

【答案】将FeCl 3溶于浓盐酸，再稀释至指定浓度 足量盐酸和BaCl 2溶液 取少量FeCl 3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Fe 2+ 3SO 32--2e -+H 2O=SO 42-+2HSO 3- H ++HSO 3-=H 2O+SO 2↑ 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O 2的作用下，橙色的HOFeOSO 2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、
Na 2SO 3、NaHSO 3溶液中SO 32-浓度不同（或Na 2SO 3与NaHSO 3不同，或Na 2SO 3与NaHSO 3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SO 32-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Na 2SO 3溶液时电流计指针发生偏转，说明铁离子将SO 32-氧化；实验中X 为NaHSO 3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FeCl 3溶液与NaHSO 3溶液能否发生反应：0~1 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；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，结合查阅的资料可知生成了HOFeOSO 2，该物质存在平衡HOFeOSO 2⇌HOFeOSO 2，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HSO 3-电离提供SO 32-，溶液中Fe 3+、SO 32-、OH -三种微粒会继续反应形成红色配合物。

【详解】
(1)实验室配制FeCl 3溶液时，为了防止铁离子水解，先将FeCl 3固体溶解在较浓的盐酸中然后加水稀释；
(2)①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；
②氯化铁溶液为原电池正极，发生还原反应，Fe 3+被还原成Fe 2+，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FeCl 3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Fe 2+；
(3)实验I 中试剂X 为原电池负极，SO 32-被氧化生成硫酸根，电极方程式为3SO 32—2e -+H 2O=SO 42-+2HSO 3-；
(4)pH=1的氯化铁溶液中有大量的氢离子，亚硫酸氢根离子结合氢离子生成二氧化硫气体，反应的离子方程式：H ++HSO 3-=H 2O+SO 2↑；
(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+、SO32-、OH-三种微
−−−−→Fe2++SO42-，可知原因粒会形成红色配合物并存在转化：HOFeOSO2⇌HOFeOSO22O
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Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ，FeCl3能否与Na2SO3或NaHSO3发生氧化还原反应和溶液pH 不同、Na2SO3、NaHSO3溶液中SO32-浓度不同(或Na2SO3与NaHSO3不同，或Na2SO3与NaHSO3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。

3．电解原理在化学工业中有广泛应用。

如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

请回答以下问题。

若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，则：
(1)电解池中X极上的电极反应式是____________，在X极附近观察到的现象是
_________________。

(2)Y电极上的电极反应式是____________，检验该电极反应产物的方法是____________。

【答案】2H++2e－=H2↑放出气体，溶液变红 2Cl－－2e－=Cl2↑把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝
【解析】
【详解】
由题意或图像可知，此池为电解池，X极为阴极，Y极为阳极。

电极为惰性电极，饱和NaCl溶液中存在Na+、Cl－、H+、OH－，在阴极上，H+放电能力强于Na+，故阴极上发生的电极反应式为2H++2e－=H2↑，因而导致X极附近有气体放出，溶液呈碱性，溶液颜色由无色变为红色；在阳极上，Cl－放电能力强于OH－，故阳极上发生的电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。

4．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=n
V
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=
3
5.610L
22.4L/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=
4
510mol
0.05L
-
⨯═0.01mol/L，所以氢离子的浓度
=
14
10
0.01
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。

【点睛】
分析电解过程的思维程序：①首先判断阴阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极；
②再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴阳离子两组；③然后排出阴阳离子的放电顺序：阴极:阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+；阳极：活泼电极>S2->I->Br-
>Cl->OH-；如果阳极材料是活性金属如Fe或Cu为阳极，则阳极本身被氧化。

5．研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。

（1）甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。

某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有________(填序号)。

A．用纯氧气代替试管内空气 B．用酒精灯加热试管提高温度
C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末 D．换成更细的导管，水中滴加红墨水
（2）该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐_______________(填“加快”、“不变”、“减慢”)，你认为影响因素为________________________________________
时间/min13579
液柱高度/cm0.8 2.1 3.0 3.7 4.2
（3）为探究铁钉腐蚀实验 a、b 两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白：
实验操作实验现象实验结论
向 NaCl溶液中滴加 2~3 滴酚酞指示剂a 点附近溶液出现红色
a 点电极反应为
①___________________
然后再滴加 2~3 滴
②________________b 点周围出现蓝色沉淀
b 点电极反应为
③___________________
根据以上实验探究，试判断____________(填“a”或“b”)为负极，该点腐蚀更严重。

（4）设计下面装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。

测定锥形瓶内气压和空气中氧气的
体积分数随时间变化见下图，从图中可分析，t1~t2之间主要发生__________ 腐蚀(填吸氧或析氢)，原因是__________________________________________。

（5）金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。

将 Fe 作阳极置于 H2SO4溶液中，一定条件下Fe 钝化形成致密 Fe3O4氧化膜，试写出该阳极电极反应式________________________。

【答案】ACD 减慢氧气的浓度 O2+4e—+2H2O=4OH—铁氰化钾溶液 Fe -2e—=Fe 2+ b 吸氧氧气含量和瓶内压强都降低，因此主要是吸氧腐蚀 3Fe - 8e—+4H2O =Fe3O4+8H+
【解析】
【分析】
（1）由影响化学反应速率的几大因素进行推导，其中a为浓度、b为温度、c为固体表面积，但b项直接加热会使具支试管内温度持续升高，导管一端只会产生气泡不会形成气柱，d项换成更细的导管旨在放大实验现象，以便于明显观察到水柱的上升，答案为
ACD；
（2）通过表格，间隔2分钟液面高度的变化，5~7，7~9变化趋势逐渐减小，则反应速率逐渐减慢，随着反应的进行，空气中的氧气浓度含量逐渐减小，反应速率逐渐减慢；（3）铁钉的吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a点附近出现红色，则产生氢氧根离子，电极反应式：O2+4e—+2H2O=4OH—；b点则为Fe失电子生成二价铁或三价铁，b 点周围出现蓝色沉淀则加入铁氰化钾验证二价铁的存在，电极反应：Fe -2e—=Fe 2+；b点做电池的负极，腐蚀更严重；
（4）从图中分析t1~t2之间氧气的体积分数逐渐减小，压强逐渐减小，可确定此时发生吸氧腐蚀；
（5）将 Fe 作阳极置于 H2SO4溶液中，一定条件下Fe 钝化形成致密 Fe3O4氧化膜，3Fe -
8e—+4H2O =Fe3O4+8H+。

【详解】
（1）由影响化学反应速率的几大因素进行推导，其中a为浓度、b为温度、c为固体表面积，但b项直接加热会使具支试管内温度持续升高，导管一端只会产生气泡不会形成气柱，d项换成更细的导管旨在放大实验现象，以便于明显观察到水柱的上升，答案为
ACD；
（2）通过表格，间隔2分钟液面高度的变化，5~7，7~9变化趋势逐渐减小，则反应速率逐渐减慢，随着反应的进行，空气中的氧气浓度含量逐渐减小，反应速率逐渐减慢；答案为：减慢；氧气的浓度；
（3）铁钉的吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a点附近出现红色，则产生氢氧根离子，电极反应式：O2+4e—+2H2O=4OH—；b点则为Fe失电子生成二价铁或三价铁，b 点周围出现蓝色沉淀则加入铁氰化钾验证二价铁的存在，电极反应：Fe -2e—=Fe 2+；b点做电池的负极，腐蚀更严重；答案为：O2+4e—+2H2O=4OH—；铁氰化钾溶液； Fe -2e—=Fe 2+；b ；
（4）从图中分析t1~t2之间氧气的体积分数逐渐减小，压强逐渐减小，可确定此时发生吸氧腐蚀；答案为：吸氧；氧气含量和瓶内压强都降低，因此主要是吸氧腐蚀；
（5）将 Fe 作阳极置于 H2SO4溶液中，一定条件下Fe 钝化形成致密 Fe3O4氧化膜，答案为：3Fe - 8e—+4H2O =Fe3O4+8H+。

6．某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+，发现和探究过程如下。

向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。

(1)检验产物
①取少量黑色固体，洗涤后，_______（填操作和现象），证明黑色固体中含有Ag。

②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有_______________。

(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3+，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+，乙依据的原理是___________________（用离子方程式表示）。

针对两种观点继续实验：
①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。

同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
(资料：Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3+产生的原因作出如下假设：
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+；
假设b：空气中存在O2，由于________（用离子方程式表示），可产生Fe3+；
假设c：酸性溶液中NO3-具有氧化性，可产生Fe3+；
假设d：根据_______现象，判断溶液中存在Ag+，可产生Fe3+。

③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。

实验Ⅱ可证实假设d成立。

实验Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液，3 min时溶液呈浅红色，30 min后溶液几乎无色。

实验Ⅱ：装置如图。

其中甲溶液是________，操作及现象是________________。

【答案】加入足量稀盐酸（或稀硫酸），固体未完全溶解（或者加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀）Fe2+Fe+2Fe3+=3Fe2+4Fe2++O2+4H+=Fe3++2H2O白色沉淀0.05 mol·L-1 NaNO3溶液FeCl2、FeCl3混合溶液按图连接好装置，电流表指针发生偏转，分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深
【解析】
【详解】
(1)①黑色固体中含有过量铁，如果同时含有银，则可以加入HCl或H2SO4溶解Fe，而银不能溶解，故答案为：加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化，固体未完全溶解；
②K3[Fe(CN)3]是检验Fe2+的试剂，所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2+，故答案为：Fe2+；
(2)过量铁粉与Fe3+反应生成Fe2+，即Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案为：Fe+2Fe3+=3Fe2+；
②O2氧化Fe2+反应为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，白色沉淀是AgSCN，所以实验可以说明含有Ag+，Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+，故答案为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；白色沉淀；
③实验Ⅰ：证明假设abc错误，就是排除Ag+对实验的影响，相当于没有Ag+存在的空白实验，考虑其他条件不要变化，可以选用0.05mol•L-1NaNO3，故答案为：0.05 mol·L-1 NaNO3溶液；
实验Ⅱ：原电池实验需要证明的是假设d的反应Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能够实现，所以甲池应当注入FeCl2、FeCl3混合溶液，按图连接好装置，如电流表指针发生偏转，分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深，可说明d正确，故答案为：FeCl2、FeCl3混合溶液；按图连接好装置，电流表指针发生偏转，分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深。

7．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
1.28
20.04
64/
g
mol
g 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。

8．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）。

图中虚线部分对应于没有过滤氢氧化铁而连续电解的情况。

下列判断正确的是___(填编号)
①过滤：掉氢氧化铁有利于获得较高浓度的高铁酸盐溶液
②过滤掉氢氧化铁对电流效率影响不大
③实验表明不过滤掉氢氧化铁，6h后电流效率几乎为0
（4）在相同的pH条件下，经过相同的反应时间，高铁酸盐的产率与温度关系如图2。

随温度升高，高铁酸盐产率先增大后减小的原因是__________。

（5）人们还对用铁的氧化物作电极制备高铁酸盐进行了研究，例如以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐，该研究方向的价值有__________（至少答一点）。

【答案】Fe-6e－+8OH－═FeO42－+4H2O 铁丝网比铁片接触面积更大 4OH－-4e－
═O2↑+2H2O ①③温度升高加快了高铁酸盐的生成速率，另一方面，温度升高加快了高铁酸盐与水反应，10℃～20℃时生成为主要因素，20℃以后分解为主要因素。

以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐消耗电能少；以铁的氧化物为电极，可以实现变废为宝；以磁铁矿作为多孔电极，不会发生钝化现象等合理答案。

【解析】
【分析】
（1）已知反应物和生成物，书写方程式时要根据原子守恒和电荷守恒；
（2）接触面积越大，电流越大；阳极铁失去电子，氢氧根也可能失去电子生成氧气；（3）比较实线和虚线对应的坐标即可得出答案；
（4）产率增大说明生成速率增大，减小则说明分解速率增大；
（5）从耗能、环保、提高反应速率等角度解析。

【详解】
（1）铁失去电子，在碱性溶液中生成高铁酸根离子，同时有水生成，故阳极产生高铁酸钠的电极反应方程式为：Fe-6e－+8OH－═FeO42－+4H2O；
（2）铁丝网比铁片接触面积更大，电流效率更高，阳极铁失去电子，氢氧根也可能失去电
子生成氧气，再与铁反应生成氧化铁，铁电极上发生析氧反应4OH－-4e－═O2↑+2H2O；（3）由图可知，4h后若没有过滤氢氧化铁，高铁酸根离子浓度及电流效率均降低，①C
正确，②错误；虚线所示，6h后电流效率几乎为0，③正确，故选①③；
（4）高铁酸盐产率增高说明温度升高加快了高铁酸盐的生成速率，产率降低说明温度升高加快了高铁酸盐与水反应，10℃～20℃时生成为主要因素，20℃以后分解为主要因素；（5）以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐，该研究方向的价值有：以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐消耗电能少；以铁的氧化物为电极，可以实现变废为宝；以磁铁矿作为多孔电极，不会发生钝化现象等。

9．某课外活动小组设计了如下图所示的装置，调节滑动变阻器，控制电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验(此时，止水夹a处于打开状态，止水夹b处于关闭状态)。

实验过程中看到了令人很高兴的现象(阳离子交换膜只允许阳离子和水通过)。

请帮助他们分析并回答下列问题：
（1）写出B装置中的电极反应：
阴极：__________________________________；
阳极：__________________________________。

（2）先后观察到A装置中的现象是：
①烧杯A中导管产生气泡数秒后溶液变红，；
②烧瓶中液面 ______________________________，烧杯A中导管又有气泡冒出。

（3）当观察到A装置中的现象后，他们关闭止水夹a，打开止水夹b。

再观察C装置（此溶液经过煮沸，且上层有油膜），若无现象，请说明理由；若有现象，请写出有关反应的化学方程式(是离子反应的写离子方程式)：_______________________；片刻后再向烧杯C 中吹大量空气，则C中的现象是。

【答案】（1）2H2O+2e-=H2↑+2OH-(或2H++2e-===H2↑)，Fe-2e-=Fe2+；（2) ①A烧杯中的水倒吸并产生红色喷泉；②上升到高于左侧导管一定程度后又逐渐下落至与导管相平；（3）Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。

【解析】
试题分析：（1）根据电解原理，铁做阳极，活动金属作阳极，先失电子，其电极反应式为：Fe－2e－=Fe2＋，Pt作阴极，其电极反应式为：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；（2）①B装置产生的氢气，进入烧瓶中，使NH3和水接触，利用NH3极易溶于水，造成导管内的压强突然减小，产生喷泉，因此溶液变红，A烧杯中水倒吸并产生红色喷泉；②烧杯A中导管又有气泡冒出，说明B 中不断产生氢气，因此上升到高于左侧导管一定程度后又逐渐下落至与。