备战高考化学化学能与电能综合练习题及详细答案

备战高考化学化学能与电能综合练习题及详细答案
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 2.090.0
②醋酸浓度的影响0.5__36.0
③__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。

(2) t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极，铁为负极，碳电极氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为：
O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：还原；O2+2H2O+4e-=4OH-；
(3) 图2中0-t1时压强变大的原因可能为：铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应，温度升高时锥形瓶中压强增大，所以假设二为：反应放热使锥形瓶内温度升高，故答案为：反应放热使锥形瓶内温度升高；
(4)基于假设一，可知，产生氢气，发送那些变化，从变化入手考虑
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）。

3．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→_________________________(按气流自左向右方向，用小写字母表示)。

①装置A和B作用是①干燥NO和Cl2，
②___________________________________________。

②装置D的作用是______________________________________。

③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↑+4H2O e→f→c→b→d或f→e→c→b→d观察气泡调节气体流速防止E中水蒸气进入F，引起NOCl的水解 NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O 2HSO3—+2e—+2H+= S2O42—+ 2H2O
【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S2O42—，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
3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2O，故答案为3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2O；
（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；
①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；
②NOCl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，故答案为防止E中水蒸气进入F，引起NOCl的水解；
③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+NaNO2+H2O，故答案为
NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O；
（3）由间接电化学法示意图可知，阴极上HSO3—放电生成S2O42—，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+= S2O42—+ 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，
4．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。

【详解】
（1）①铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，酚酞变红说明生成氢氧根离子，发生吸氧腐蚀，故得电子的物质是O2；
②铁与碳以氯化钠溶液为电解质形成原电，铁做原电池负极，碳做正极；
③为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是，用水做电解质，代替氯化钠进行上述实验；
（2）①K3[Fe(CN)6]溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀，而取a、b中溶液少量，滴加
K3[Fe(CN)6]溶液，a中出现蓝色沉淀，说明a中生成二价铁离子，b中无变化，b中没有二价铁离子生成，所以a做负极，b做正极；
②加热后，指针发生偏转的原因可能是：温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快；（3）①依据图表中Ⅱ组数据及指针向左偏转，则可知：b极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式：Fe－2e-=Fe2+；
②要证明氧气浓度对金属腐蚀速率的影响，可以设计对比实验，如下：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；
（4）通过上述实验可知：对钢铁腐蚀有影响的因素是有温度、NaCl溶液的浓度、O2的浓度。

5．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，①KSCN溶液、
②K3[Fe(CN)6]溶液、③稀HC1），现象为___________，证明甲的结论正确。

实验Ⅱ：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/LAgNO3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：
①K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<）。

②当指针归零后，向右烧杯中滴加几滴饱和AgNO3溶液，指针向右偏转。

此过程氧化性：Fe3+_______Ag+（填>或<）。

③由上述①②实验，得出的结论是：_______________________。

【答案】还原②产生蓝色沉淀 pH=2 0.3mol/L KNO3或NaNO3溶液 Ag + Fe3+ ⇌Ag+ + Fe2+或(Ag+ + Fe2+ ⇌Ag + Fe3+) 正极＞＜其它条件不变时，物质的氧化性与浓度有关系，浓度的改变可导致平衡的移动
【解析】
【分析】
(1)根据元素化合价的变化判断；
(2)实验Ⅰ：甲同学认为：Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则要证明甲的结论正确，可验证Fe3+的还原产物Fe2+的存在；
实验Ⅱ：进行对照实验；
(3)根据实验现象判断溶液中发生的反应；
(4)根据指针偏转方向判断正负极，判断电极反应，并结合氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物分析解答。

【详解】
(1)往AgNO3溶液中逐滴加入氨水，银离子和氨水反应生成白色的氢氧化银沉淀和铵根离子，Ag++NH3•H2O═AgOH↓+NH4+；继续滴入氨水白色沉淀溶解，氢氧化银和氨水反应生成银氨溶液和水，AgOH+2NH3•H2O═Ag(NH3)2OH+2H2O，若用乙醛进行银镜反应，再加入乙醛溶液后，水浴加热，生成乙酸铵，氨气、银和水，化学反应方程式为：
−−→CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O，银氨溶液中的银为+1价，被醛CH3CHO+2Ag(NH3)2OHΔ
基还原生成0价的银单质，故答案为：还原；
(2)实验Ⅰ：甲同学认为：Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则要证明甲的结论正确，可验证Fe3+的还原产物Fe2+的存在即可，验证Fe2+的实验是取少量除尽Ag+后的溶液于试管中，加入K3[Fe(CN)6]溶液会和Fe2+反应生成蓝色沉淀，故答案为：②；产生蓝色沉淀；
实验Ⅱ：丙同学认为：Fe3+和NO3－均能把Ag氧化而溶解，且两个实验结果证明了丙同学的结论，而实验I验证了Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则实验II需要验证NO3－也能把Ag氧化而溶解，需进行对照实验，0.1mol/L的Fe(NO3)3溶液(pH=2)，NO3－为0.3 mol/L，所以需向附有银镜的试管中加入pH=2的 0.3 mol/L KNO3或NaNO3溶液，故答案为：pH=2的 0.3 mol/L KNO3或NaNO3；
(3)Fe3+遇KSCN溶液变红，第一份滴加2滴KSCN溶液无变化，说明FeSO4溶液中无Fe3+，第二份加入1ml 0.1mol/L AgNO3溶液，出现白色沉淀，随后有黑色固体Ag产生，再取上层溶液滴加KSCN溶液变红，说明有Fe3+产生，说明Fe2+被Ag+氧化生成Fe3+，Ag+被还原为Ag，又Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则该反应为可逆反应，反应的离子方程式为：Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+或Ag++Fe2+⇌Ag+Fe3+；
(4)①K刚闭合时，指针向左偏转，则银为负极，石墨为正极，该电池的反应本质为
Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+，该反应中铁离子为氧化剂，银离子为氧化产物，则氧化性：Fe3+＞Ag+，故答案为：正极；＞；
②当指针归零后，向右烧杯中滴加几滴饱和AgNO3溶液，指针向右偏转，则此时石墨为负极，银为正极，右侧烧杯中银离子浓度增大，反应Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+的平衡左移，发生反应Ag++Fe2+⇌Ag+Fe3+，此时Ag+为氧化剂，Fe3+为氧化产物，则氧化性：Fe3+＜Ag+；
③由上述①②实验，得出的结论是：在其它条件不变时，物质的氧化性与浓度有关，浓度的改变可导致平衡移动。

6．）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）______________
①溶液中Na+向A极移动
②从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝
③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)
④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液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①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。

②制得的硫酸溶液从出口（填写“A”、“B”、“C”、“D”）_____________导出。

③通电开始后，阴极附近溶液pH 会增大，请简述原因__________________ 。

④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】（1）O 2+2H 2O+4e -=4OH -；（2）2H ++2e -=H 2↑，2H 2O+2Cl -= Cl 2↑+H 2 ↑+2OH -
，② ；
（3）①4OH - -4e -= O 2↑+2H 2O ，小于；② A ；③ 消耗了水生成了更多的KOH ；④O 2+2H 2O+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O 2＋2H 2O ＋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 2O ＋2e －=H 2↑＋2OH －，A 极为阳极，2Cl －2e －=Cl 2↑，因此总
电极反应式为：2Cl －＋2H 2O =点燃 =======通电 =======电解 ========催化剂△ Cl 2↑＋H 2↑＋2OH －
，①根据电解原理，阳离子向阴极移动，即向B 极移动，故错误；②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；③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；④B 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）①左端为阳极，阴离子放电，其电极反应式为：2H 2O －4e －=O 2↑＋4H ＋，阴极上的电极反应式为：2H 2O ＋2e －=H 2↑＋2OH －，SO 4
2－通过阴离子交换膜，与形成H ＋形成H 2SO 4，K ＋通过阳离子交换膜与形成的OH －形成KOH ，根
据得失电子数目守恒，因此填小于；②根据上述分析，硫酸应从A 口导出；③根据B 极电解反应式，消耗了水生成了更多的OH －，因此OH －
浓度增大，即pH 增大；④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 2＋2H 2O ＋4e －=4OH －。

考点：考查电解原理、原电池工作原理等知识。

7．高铁酸钾（K 2FeO 4）是一种集氧化、吸附、速凝于一体的新型多功能水处理剂。

其生产流程如下：
（1）配制KOH溶液时，是在每100 mL水中溶解61.6 g KOH固体（该溶液的密度为1.47 g/mL），它的物质的量浓度是 mol/L。

（
2）在溶液I中加入KOH固体的目的是（填编号）。

A．与溶液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO
B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
C．为下一步反应提供碱性的环境
D．使副产物KClO3转化为 KClO
（3）每制得59.4克K2FeO4，理论上消耗氧化剂的物质的量为 mol。

从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后，还得到副产品KNO3、KCl，写出③中反应的离子方程式：。

（4）高铁酸钾（K2FeO4）溶液中加入稀硫酸，溶液变为黄色，并有无色气体产生，该反应的离子方程式是。

（5）从环境保护的角度看，制备K2FeO4较好的方法为电解法，其装置如图2所示。

电解过程中阳极的电极反应式为。

【答案】（15分）前三空每空2分，后三空每空3分。

（1）10 （2）A C
（3）0.45； 2Fe3++3ClO-+10OH-＝2FeO42-+3Cl-+5H2O （4）4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10 H2O （5）Fe+8OH﹣－6e﹣＝FeO42﹣+4H2O
【解析】
试题分析：（1）100mL水的质量：m（水）=100g，溶液的质量：m（液）
=100g+61.6g=161.6g，溶液的体积：V=
()
m
ρ
液
=
161
1.47/
g
g mL
，KOH的物质的量：
n=m
M
=
61.6
56/
g
g mol
，KOH物质的量浓度：c=
n
V
=
-3
61.6
56/
161
10/
1.47/
g
g mol
g
L mL
g mL
⨯
≈10mol/L，故
填：10；
（2）KOH和氯气反应生成KClO，除去未反应的氯气，且只有碱性条件下，铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，所以加入KOH的目的是除去氯气且使溶液为碱性，故选AC；
（3）反应③中铁离子和次氯酸根粒子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，离子方程式
为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；n（K2FeO4）=
59.4
198/
g
g mol
=0.3mol，根据
2Fe3++3ClO-+10OH-= 2FeO42-+3Cl-+5H2O知，氧化剂的物质的量=0.3mol
2
×3=0.45mol，故填：
0.45；2Fe3++3ClO-+10OH-= 2FeO42-+3Cl-+5H2O；
（4）向高铁酸钾溶液中滴加稀硫酸，溶液变黄色，说明生成Fe3+，并产生大量气泡，应为氧气，说明高铁酸钾在酸性条件下自身发生氧化还原反应，反应的离子方程式为4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O，故填：4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O；
（5）电解法是制备K2FeO4较好的方法，Fe作阳极，电极反应为Fe+8OH—6e-= FeO42-
+4H2O，石墨作阴极，电极反应为：O2+ 2H2O+4e-=4OH—，故填：Fe+8OH﹣﹣6e﹣═FeO42﹣
+4H2O。

考点：考查了物质制备的工艺流程、方程式的书写等相关知识。

8．实验室用下面装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的质量，D装置的硬质双通玻璃管中的固体物质是FeO和Fe2O3的混合物。

（1）如何检查装置A的气密性？
（2）装置A发生的反应有时要向其中加入少量CuSO4溶液，其目的是，其原理
是。

（3）为了安全，在点燃D处的酒精灯之前，在b出口处必须。

（4）装置B的作用是；装置C中装的液体是。

（5）在气密性完好，并且进行了必要的安全操作后，点燃D处的酒精灯，在硬质双通玻璃管中发生反应的化学方程式是。

（6）若FeO和Fe2O3固体混合物的质量为23.2 g，反应完全后U型管的质量增加7.2 g，则混合物中Fe2O3的质量为 g。

（7）U形管E右边又连接干燥管F的目的是，若无干燥管F，测得Fe2O3的质量将(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

【答案】（14分）
（1）关闭a，从球形漏斗口加水，待水从漏斗管上升与容器中的水面形成一段水柱，停止加水，静置片刻，如水柱不下降，证明其气密性良好；
（2）加快氢气产生的速率；Zn先与CuSO4反应生成Cu附着在Zn表面，Zn(负极)、Cu(正
极)与稀盐酸(电解质溶液)组成很多微小原电池，发生原电池反应，加快了反应速率。

（3）检验氢气的纯度。

（4）除去H2中混有的HCl气体；浓硫酸；
（5）Fe 2O3＋3H22Fe＋3H2O，FeO＋H2Fe＋H2O。

（6）16
（7）防止空气中的水蒸气等气体进入E中；偏大。

【解析】
试题分析：
（1）检查装置A的气密性，需要关闭开关a，在球形漏斗中加入水到下端液面高于容器中的液面，一段时间后液面不变证明气密性完好；
（2）加快氢气产生的速率；Zn先与CuSO4反应生成Cu附着在Zn表面，Zn(负极)、Cu(正极)与稀盐酸(电解质溶液)组成很多微小原电池，发生原电池反应，加快了反应速率。

（3）氢气是可燃性气体，装置中需要充满氢气后方可进行加热反应，所以需要对氢气进行验纯，避免混有空气加热发生爆炸，在F处收集氢气验纯；
（4）由于A中产生的H2中混有HCl和水蒸气，必须通过洗气逐一除去，防止干扰后续实验，故B的作用是除去氢气中的氯化氢，C中装浓硫酸，用于干燥氢气，
（5）装置D中发生的是氧化亚铁、氧化铁与氢气的反应，反应方程式为：
3H2+Fe2O32Fe+3H2O，H2+FeO Fe+H2O，
（5）U型管的质量增加的7.2g是水，物质的量是 0.4mol，
设FeO、Fe2O3物质的量分别为xmol、ymol，则氧原子守恒式：X+3Y=0.4
根据质量可知：72X+160Y=23.2
解得Y=0.1，X=0.1，
所以氧化铁的质量为：160g/mol×0.1mol=16g，
（6）干燥管F的作用防空气中水蒸气对实验干扰，若无干燥管F，空气中的水蒸气被E吸收则所测生成水的质量增大，导致氧的含量增大，Fe2O3的质量将偏大，
考点：考查有关铁的氧化物和氢氧化物的性质，探究物质的组成或测量物质的含量9．(11分)某化学兴趣小组用如图所示装置电解CuSO4溶液，测定铜的相对原子质量。

（1）若实验中测定在标准状况下放出的氧气的体积VL，B连接直流电源的_________（填“正极”或“负极”）；
（2）电解开始一段时间后，在U形管中可观察到的现象有__________________，电解的离子方程式为___________________________________。

（3）实验中还需测定的数据是_______________（填写序号）
①B极的质量增重m g
②A极的质量增重m g
（4）下列实验操作中必要的是________（填字母）
A．称量电解前电极的质量
B．电解后，取出电极直接烘干称重
C．刮下电解过程中电极上析出的铜，并清洗、称重
D．在有空气存在的情况下，烘干电极必须采用低温烘干的方法
（5）铜的相对原子质量为：___________（用含有m、V的计算式表示）
（6）如果用碱性(KOH为电解质)甲醇燃料电池作为电源进行实验,放电时负极电极反应式为___________。

【答案】（11分，除标注外每空2分）
（1）正极；
（2）铜电极上有红色固体析出，石墨电极上有无色气体产生，溶液蓝色变浅；
2Cu2++2H2O电解2Cu+O2↑+4H+；
（3）② ；（4）AD ；（5）；（6）CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O
【解析】
试题分析：（1）铜作电极是活性电极，在溶液中OH－放电生成氧气，说明铜作阴极，与电源的负极相连，所以B连接直流电源的正极。

（2）惰性电极电解硫酸铜溶液，阴极：2Cu2＋+4e－=2Cu,阳极:4OH－-4e－=2H2O+O2↑，所以电解开始一段时间后，在U形管中可观察到的现象有铜电极上有红色固体析出，石墨电极上有无色气体产生，溶液蓝色变浅；阴极阳极电极反应相加即得电解的总反应，电解的离子方程式为2Cu2++2H2O电解2Cu+O2↑+4H+；
（3）该实验测定铜的相对原子质量，需要知道铜的质量，铜在A极析出，所以选②
（4）该实验需测定析出铜的质量，阴极析出铜，而阴极用铜作电极，只需要测定反应前后阴极的质量差，在有空气存在的条件下，2Cu+O2△2CuO,所以在有空气存在的情况下，烘干电极必须采用低温烘干的方法，选AD。

（5）根据2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+
2M 22.4
m V 列方程解得M=；
（6）用KOH溶液作电解液的甲醇燃料电池，甲醇在负极是电子生成CO2，CO2与KOH溶液反应生成碳酸钾，所以负极电极反应为CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O。

考点：考查电解的工作原理。

10．Cu(NO3)2是重要的化工原料。

回答下列工业生产和化学实验中的几个问题。

实验室欲制备0.3 mol Cu(NO3)2晶体，甲、乙两同学分别设计实验方案如下：
①绿色化学的角度分析，_________同学的方案更合理，此同学可节约2mol/L的稀硝酸
_________mL；
②甲方案的离子方程式为___________；。