2020-2021高考化学化学能与电能综合经典题含答案解析

2020-2021高考化学化学能与电能综合经典题含答案解析
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
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Fe 3+、SO 32-、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++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+、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。

2．方法与规律提炼：
(1)某同学利用原电池装置证明了反应Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋能够发生，设计的装置如下图所示。

为达到目的，其中石墨为_________极，甲溶液是____________，证明反应Ag＋＋Fe2＋=Ag ＋Fe3＋能够发生的实验操作及现象是_________________________
(2)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。

Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。

上图中作负极的物质是___________。

正极的电极反应式是______________。

(3)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：阴极区的电极反应式为
_______________。

电路中转移1 mol电子，需消耗氧气_______L(标准状况)。

(4)KClO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

写出电解时阴极的电极反应式___________________电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________，其迁移方向是_____________（填a→b或b→a）。

学法题：通过此题的解答，请归纳总结书写电极反应式的方法____
【答案】负 FeSO4或FeCl2溶液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，后者红色加深铁 NO3-＋8e－＋10H＋=NH4+＋3H2O Fe3+＋e－= Fe2+ 5.6L 2H＋＋2e－= H2 ↑ K+a→b原电池中先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失；注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。

电解池中电极反应式的书写看阳极材料，如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写。

【解析】
【分析】
根据原电池原理，负极发生氧化反应；根据电解池原理，阴极发生还原反应，通过物质的化合价变化判断反应发生原理，阳离子移动方向与电子移动方向相同，据此回答问题。

【详解】
(1) 已知电池总反应为反应Ag＋＋Fe2＋=Ag＋Fe3＋，银离子化合价降低，得到电子，作正极，故石墨一侧仅为导电材料，作负极，甲溶液是含Fe2+的溶液，可以为FeSO4或FeCl2溶液。

证明反应能够发生，实际上即证明有Fe3+生成，实验操作及现象是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，后者红色加深。

(2) 由图可知，电子从铁电极移到外侧，故铁电极失去电子，发生氧化反应，做负极。

正极NO3-得到电子变为NH4+，NO3-＋8e－＋10H＋=NH4+＋3H2O；
(3)由题可知，HCl失去电子变为Cl2，发生氧化反应，做阳极。

阴极区的电极反应式为Fe3+＋e－= Fe2+，外侧Fe2+与氧气反应4Fe2++O2+4H+= 4Fe3++2H2O，电路中转移1 mol电子，需消耗氧气0.25mol，即5.6L(标准状况)。

(4)由图可知，阴极溶液为KOH，根据阳离子放电顺序H+>K+，即电解时阴极的电极反应式为2H＋＋2e－= H2 ↑。

阴极得到电子，阳离子向阴极移动，即电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为K+，其迁移方向是a→b。

归纳电极反应式的书写方法：原电池中先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失；注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。

电解池中电极反应式的书写看阳极材料，如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写。

3．（1）利用原电池装置可以验证Fe3+与Cu2+氧化性相对强弱，如下图所示。

该方案的实验原理是自发进行的氧化还原反应可以设计为原电池。

写出该氧化还原反应的离子方程式：__________。

该装置中的负极材料是______（填化学式），正极反应式是
_______。

（2）某研究性学习小组为证明2Fe3++2I－⇌2Fe2++I2为可逆反应，设计如下两种方案。

方案一：
取5mL0.1mol/LKI溶液，滴加2mL0.1mol/L的FeCl3溶液，再继续加入2mLCCl4，充分振荡、静置、分层，再取上层清液，滴加KSCN溶液。

①方案一中能证明该反应为可逆反应的现象是______。

②有同学认为方案一设计不够严密，即使该反应为不可逆反应也可能出现上述现象，其原因是（用离子方程式表示）_____。

方案二：
设计如下图原电池
．．．装置，接通灵敏电流计，指针向右偏转（注：灵敏电流计指针总是偏向电源正极），随着时间进行电流计读数逐渐变小，最后读数变为零。

当指针读数变零后，在右管中加入1mol/L FeCl2溶液。

③方案二中，“读数变为零”是因为____________.
④“在右管中加入1mol/L FeCl2溶液”后，观察到灵敏电流计的指针______偏转（填“向左”、“向右”或“不”），可证明该反应为可逆反应。

【答案】Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ Cu Fe3+ + e－ = Fe2+下层（CCl4层）溶液呈紫红色，且上层清液中滴加KSCN后溶液呈血红色 4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+该可逆反应达到了化学平衡状态向左
【解析】
【分析】
（1）验证Fe3+与Cu2+氧化性强弱时，应将反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成原电池，原电池中铜作负极发生氧化反应被损耗，选用金属性弱于铜的金属或非金属C作正极，电解质溶
液为可溶性的铁盐；
（2）方案一：如该反应为可逆反应，加入四氯化碳，四氯化碳层呈紫红色，上层清液中滴加KSCN后溶液呈血红色；但在振荡过程中，Fe2+离子易被空气中氧气生成Fe3+，不能证明Fe3+未完全反应；
方案二：图中灵敏电流计的指针指向右，右侧烧杯为正极，当指针读数变零后，在右管中加入1mol/LFeCl2溶液，如为可逆反应，可发生2Fe2++I2⇌2Fe3++2I-，I2被还原，指针应偏向左。

【详解】
（1）Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+反应，反应中Cu被氧化，Cu电极为原电池的负极，负极反应式为Cu-2e-=Cu2+，选用金属性弱于铜的金属或石墨作正极，正极上Fe3+发生还原反应，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，故答案为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+；Cu；Fe3+ + e－ = Fe2+；
（2）①若该反应为可逆反应，反应中有碘单质生成，但不足量的Fe3+不能完全反应，溶液中依然存在Fe3+，则证明有碘单质和Fe3+存在的实验设计为：向反应后的溶液再继续加入2mLCCl4，充分振荡、静置、分层，下层（CCl4层）溶液呈紫红色，再取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，故答案为下层（CCl4层）溶液呈紫红色，且上层清液中滴加KSCN后溶液呈血红色；
②在振荡过程中，Fe2+离子易被空气中氧气生成Fe3+，不能证明反应可逆，反应的化学方程式为4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+，故答案为4Fe2++O2+4H+=2H2O+4Fe3+；
③若该反应为可逆反应，“读数变为零”说明该可逆反应达到了化学平衡状态，故答案为该可逆反应达到了化学平衡状态；
④当指针读数变零后，在右管中加入1mol/LFeCl2溶液，如为可逆反应，可发生
2Fe2++I2⇌2Fe3++2I-，I2被还原，灵敏电流计指针总是偏向电源正极，指针应偏向左，故答案为向左。

【点睛】
本题考查化学反应原理的探究，侧重于分析问题和实验能力的考查，注意把握发生的电极反应、原电池工作原理，注意可逆反应的特征以及离子检验的方法为解答的关键。

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__________，B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)假定装入的食盐水为50 mL ，一段时间后，产生5.6 mL(标准状况)H 2时，所得溶液在25 ℃时的pH ＝________。

(5)若将B 电极换成铁电极，写出在电解过程中U 形管底部出现的现象： __________。

【答案】A 接GFI B 接DEC 负极 2Cl －－2e －＝Cl 2↑ 淀粉KI 溶液变蓝 12 白色沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色
【解析】
【分析】
U 形管装置为电解装置，铁棒为阴极，连接电源负极，发生还原反应：2H ＋＋2e －=H 2↑；碳
棒为阳极，连接电源正极，发生氧化反应：2Cl －－2e －=Cl 2↑，所以从A 出来的是H 2，应该
连接G ，然后F 连接I 。

淀粉KI 溶液可以检验Cl 2，所以B 连接D ，E 连接C ，目的是吸收尾气Cl 2。

【详解】
(1)根据以上分析可知：A 接GFI ，B 接DEC ；
答案： A 接GFI B 接DEC
(2)铁棒不可连接电源正极，如果连接正极铁会失电子，发生氧化反应，所以必须连接电源负极；碳棒为阳极，连接电源正极，发生氧化反应：2Cl －－2e －=Cl 2↑；
答案：负极 2Cl －－2e －＝Cl 2↑
(3)利用Cl 2+2KI=2KCl+I 2，碘单质使得淀粉溶液变蓝，证明氯气具有氧化性；
答案：淀粉KI 溶液变蓝
(4)2NaCl+2H 2O 2NaOH + H 2↑ + Cl 2↑
2mol 22.4L
n （NaOH ） 5.6×10-3
L n （NaOH ）=32 5.61022.4
-⨯⨯mol=0.0005mol c(NaOH)=()n NaOH V
=30.00055010mol -⨯=0.01mol/L pH=-lg ()w k c OH -=-lg 14
1100.01
-⨯=12 答案：12
(5)若将B 电极换成铁电极，总电极反应为Fe+2H 2O Fe(OH)2↓+H 2↑，后续反应4Fe （OH ）2+O 2+2H 2O=4Fe （OH ）3，因此现象为生成白色沉淀，迅速变成灰绿色最后变成红褐
色。

答案：白色沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色
【点睛】
试题以电解饱和食盐水为载体，旨在考查学生灵活运用电解原理解决实际问题的能力，明确电解原理、物质的性质特点是解答的关键。

5．钢铁分析中常用高氯酸(HClO4)溶解矿样，某研究性学习小组欲制取少量高氯酸。

该学习小组查阅到：
a．HClO4浓度高于60%时遇含碳化合物易爆炸，浓度低于60%时比较稳定;
b．NaClO4与浓硫酸反应可制得高氯酸，若采用真空蒸馏可得纯高氯酸;
c．NaClO3在673K(400℃) 分解产生NaClO4、NaCl和一种气体。

该小组同学设计实验分三步制备高氯酸：
（一）制氯气并使制得的氯气与氢氧化纳溶液反应制氯酸纳;
（二）氯酸钠分解制高氯酸钠;
（三）高氯酸纳与浓硫酸反应制高氯酸[2NaClO 4+H2SO4(浓)Na2SO4+2HClO4]。

（1）制取氯酸钠的装置连接顺序为A,___________
（2）B 装置中发生反应的离子方程式为__________________________。

（3）为了制备高氯酸钠并推出氯酸钠分解制高氯酸钠的化学方程式，该小组设计了两组装置(甲，乙)如下：
该小组经过分析决定选用甲装置制备高氯酸钠，取NaClO3样品2.13 g,加热充分反应后集气瓶中收集到224 mL (标准状况下)气体，则该反应的化学方程式为
_________________________；不选用乙装置的原因可能为______________________。

（4）用丙裝置制备高氯酸，向烧瓶中加入高氯酸钠，然后加入浓硫酸后，加热可制取高氯酸。

实验开始前，胶塞及导管接口需要包锡箔纸，其原因是___________，仪器E的名称为___________。

该组同学发现操作中少加入一种物质，该物质的名称为___________。

发现后的正确操作为_________________。

（5）工业上大量制备NaClO4常用高电流密度电解NaClO3的方法，试写出以惰性电极电解时的阳极反应式：_______________________________________________。

【答案】C,B,D 3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O 2 NaClO3NaClO4+NaCl+O2↑乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反应且反应后气体无法收集橡胶中含有“碳”，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸锥形瓶碎瓷片(或沸石) 停止实验，冷却后加入碎瓷片(或沸石)再继续进行实验 ClO3--2e+H2O=ClO4-+2H+
【解析】
（1）. 装置A制取的氯气通过装置C除去氯化氢杂质，在装置B中，氯气与氢氧化钠溶液反应制得氯酸钠，用D吸收多余的氯气，防止污染环境，所以制取氯酸钠的装置连接顺序为A，C，B，D，故答案为C，B，D；
（2）.在B 装置中，氯气和氢氧化钠溶液在加热的条件下发生反应，生成氯化钠、氯酸钠
和水，反应的离子方程式为：3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O，故答案为3Cl2+6OH-5Cl-
+ClO3-+3H2O；
（3）. 用甲装置制备高氯酸钠，2.13gNaClO3样品的物质的量为0.02mol，224mL(标准状况下)气体的物质的量为0.01mol，则该反应的化学方程式为2NaClO3NaClO4+NaCl+O2↑；因乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反应且反应后气体无法收集，所以不选用乙装置，故答案为2NaClO3NaClO4+NaCl+O2↑；乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反应且反应
后气体无法收集；
（4）. 实验开始前，胶塞及导管接口需要包锡箔纸，其原因是橡胶中含有“碳”，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸；仪器E的名称为锥形瓶；该组同学发现操作中少加入一种物质，该物质的名称为碎瓷片（或沸石），发现后的正确操作为停止实验，冷却后加入碎瓷片（或沸石）再继续进行实验，故答案为橡胶中含有“碳”，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸；锥形瓶；碎瓷片(或沸石)；停止实验，冷却后加入碎瓷片(或沸石)再继续进行实验；
（5）.工业上大量制备NaClO4常用高电流密度电解NaClO3的方法，以惰性电极电解时，阳极发生氧化反应，则阳极反应式为：ClO3--2e-+H2O=ClO4-+2H+，故答案为ClO3--2e-+H2O=ClO4-+2H+。

6．（1）如下图所示，A为电源，B为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，C．D为电解槽，其电极材料见图，电解质溶液：C装置中溶液为AgNO3溶液，D装置的溶液为Cu(NO3)2溶液，。

关闭K1，打开K2，通电后，B的KMnO4紫红色液滴向d端移动，则电源a端为_______极，通电一段时间后，观察到滤纸c端出现的现象是：_________；
（2）打开K1，关闭K2，通电一段时间后，D装置中Cu极的电极反应式为
______________。

C装置中右端Pt电极上的电极反应式为：______________________。

C 装置中总反应方程式为：_______________________。

（3）假定C．D装置中电解质溶液足量，电解一段时间后，C装置中溶液的pH值_______（填“变大”.“变小”或“不变”，下同），D装置中溶液的pH值______。

【答案】负变红色 Cu – 2e-= Cu2+ 4OH-- 4e-= 2H2O + O2↑
减小不变
【解析】
【分析】
(1)关闭K1，打开K2，为电解饱和食盐水装置，通电后，B的KMnO4紫红色液滴向d端移动，根据电解池工作原理可知阴离子向阳极移动判断电源的正负极并判断反应现象；(2)打开K1，关闭K2，为电解硝酸银和硝酸铜的串联电路，D装置中Cu极连接电源的正极，为电解池的阳极，发生氧化反应，C装置中右端Pt电极为阳极，氢氧根离子放电生成氧气；
(3)C为电解硝酸银装置，D为电镀装置。

【详解】
(1)据题意KMnO4紫红色液滴向d端移动，说明高锰酸根离子向d端移动，可推出极为阳极，进一步可确定电源a端为负极，b端为正极，通电一段时间后，滤纸c端发生反应为2H++2e-=H2↑，促进水的电离，滴加酚酞呈红色；
(2)打开K1，关闭K2，为电解硝酸银和硝酸铜的串联电路，D装置中Cu极连接电源的正极，为电解池的阳极，发生氧化反应，电极方程式为Cu-2e-=Cu2+，C装置中右端Pt电极为阳极，氢氧根离子放电生成氧气，电解方程式为4OH--4e-=2H2O+O2↑，电解总反应为
4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 ；
(3)C装置中总反应方程式为4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 ，溶液pH减小，D为电镀装置，溶液浓度不变，则pH不变。

7．（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+6NaOH5NaC1+NaC1O3+3H2O先往-5℃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蒸馏水及某种指示剂，用0.0200mol/L K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，记录消耗消耗K2Cr2O7标准溶液的体积。

步骤4：为精确测定样品中C1O3-的质量分数，重复上述步骤2、3操作2-3次。

步骤5：数据处理与计算。

①步骤2中反应的离子方程式为；
静置10min的目的是。

②步骤3中K2Cr2O7标准溶液应盛放在（填仪器名称）中。

③用0.0200mol/L K2Cr2O7标准溶液滴定的目的是。

④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。

【答案】（1）Na2CO3（2）ClO-（3）Cl--6e-+6OH-=C1O3-+3H2O（4）①ClO3- +6Fe2++ 6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；使溶液中C1O3-与Fe2+反应充分完全②酸式滴定管③计算步骤②消耗的
(NH4)2Fe(SO4)2的量（其他合理答案也给分）④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：NaCl + 3H2O 电解
NaClO3 + 3H2↑，阳极发生氧化反
应，反应式为Cl- -6e- + 6OH- = C1O3- + 3H2O；（4）①酸性条件下亚铁离子被ClO3-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- +6Fe2++ 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；②K2Cr2O7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；③步骤2中的
(NH4)2Fe(SO4)2没有反应完，用K2Cr2O7溶液滴定步骤2的溶液是为了测得未反应完全的亚铁离子，所以是为了测为反应完全的硫酸亚铁铵的量；④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+被空气中的氧气氧化。

考点：探究物质的组成及测定物质的含量
8．（1）某课外活动小组同学用图1装置（M、N为外电源的两个电极）进行实验，试回答下列问题：
①若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的_________腐蚀。

请写出正极反应式：____________。

②若开始时开关K与b连接时，两极均有气体产生，则铁电极为__________极（填“阴”或“阳”），该电极上发生的电极反应式为_____________，总反应的离子方程式为________________。

（2）该小组同学设想，用如图2所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠。

①B出口导出的气体是__________，制得的氢氧化钠溶液从出口____________（填“A”、“B”、“C”或“D”）导出。

通过阴离子交换膜的离子数____________（填“>”、“<”或“=”）通过阳离子交换膜的离子数。

②氢气、氧气和氢氧化钠溶液又可制成燃料电池，该电池的负极反应式为__________________。

【答案】（1）① 吸氧(1分)； O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-；
② 阴 2H+ + 2e- = H2↑(或2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-)，
2Cl- + 2H2O 2OH- + H2↑+ Cl2↑
（2）①O2；D ； <；②H2+ 2OH- - 2e- = 2H2O。

【解析】
试题分析：①若开始时开关K与a连接，则发生的原电池反应，由于食盐水是中性溶液，故铁发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，在正极发生的电极反应式是O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-；
②若开始时开关K与b连接时，若Fe与电源的正极连接，Fe是活性电极，Fe电极就会发生反应：Fe-2e-=Fe2+，该电极就不会产生气体，实际上两极均有气体产生，则铁电极应该与电源的负极连接，为阴极，该电极上发生的电极反应式为2H+ + 2e- = H2↑，或2H2O +
2e- = H2↑+ 2OH-；电解的总反应的离子方程式为2Cl- + 2H2O 2OH- + H2↑+ Cl2↑。

（2）该小组同学设想，用如图2所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠。

由于阳离子的放电能力H+>Na+，所以在阴极发生反应：2H+ + 2e- = H2↑，反应产生氢气，附近溶液中水的电离平衡被破坏，溶液中c(OH-)增大，因此溶液显碱性，有一定浓度的NaOH；溶液中阴离子的放电能力：OH->SO42-，所以在阳极发生反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑，由于氢氧根离子放电，使附近溶液中H+浓度增大，溶液显酸性，附近的溶液为
H2SO4溶液。

①B出口导出的气体是O2，从A口出去的溶液含有硫酸溶液；制得的氢氧化钠溶液从出口D导出，C口处出去的气体是H2。

由于SO42-带有2个单位的负电荷，Na+带有一个定位的正电荷，在整个闭合回路中电荷转移总量相等，所以通过阴离子交换膜的离子数<通过阳离子交换膜的离子数。

②氢气、氧气和氢氧化钠溶液又可制成燃料电池，通入燃料氢气的电极为负极，由于电解质溶液为NaOH碱性溶液，所以该电池的负极反应式为H2+ 2OH- - 2e- = 2H2O。

【考点定位】考查电化学反应原理的应用的知识。

【名师点睛】原电池是把化学能转化为电能的装置，根据该原理可以设计各种燃料电池。

通入燃料的电极为负极，负极失去电子，发生氧化反应，通入氧气的电极为正极，正极发生还原反应。

电极反应式与电解质溶液有关。

以氢氧燃料电池为例。

当电解质溶液为酸溶液时，负极反应式是：H2-2e-=2H+，正极反应式是O2+4e-+4H+=2H2O；当电解质溶液为碱性物质时，负极的电极反应式是：H2-2e-+2OH-=2H2O；正极的电极反应式是O2+4e-+2H2O =4OH-。

因此要根据电解质溶液的酸碱性来书写电极反应的反应式。

电解池是把电能转化为化学能的装置，与电源正极连接的电极为阳极，与电源负极连接的电极为阴极。

阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。

若阳极为活性电极(除金、铂之外的金属电极)，阳极失去电子，发生氧化反应；若是惰性电极，则为溶液中的阴离子失去电子，发生氧化反应；阴极则是溶液中的阳离子放电，遵循离子放电顺序。

掌握原电池、电解池反应原理是本题解答的关键。

9．）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。