高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题含答案解析

高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题含答案解析
一、化学能与电能
1．如图所示，E为浸有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。

A、B均为Pt片，压在滤纸两端，R、S为电源的电极。

M、N为惰性电极。

G为检流计，K为开关。

试管C、D和电解池中都充满KOH溶液。

若在滤纸E上滴一滴紫色的KMnO4溶液，断开K，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。

（1）R为电源的__，S为电源的__。

（2）A极附近的溶液变为红色，B极的电极反应式为__。

（3）滤纸上的紫色点移向__(填“A极”或“B极”)。

（4）当试管C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，主要是因为_，写出有关的电极反应式：__。

【答案】负极正极 2H2O－4e-=4H＋＋O2↑ B极氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应，消耗了氢气和氧气 2H2＋4OH-－4e-=4H2O(负极)，O2＋2H2O＋4e-=4OH-(正极)
【解析】
【分析】
（1）根据电极产物判断电解池的阴阳极及电源的正负极；（2）根据电解池原理及实验现象书写电极反应式；（3）根据电解池原理分析电解质溶液中离子移动方向；（4）根据燃料电池原理分析解答。

【详解】
（1）断开K，通直流电，电极C、D及氢氧化钾溶液构成电解池，根据离子的放电顺序，溶液中氢离子、氢氧根离子放电，分别生成氢气和氧气，氢气和氧气的体积比为2:1，通过图象知，C极上气体体积是D极上气体体积的2倍，所以C极上得氢气，D极上得到氧气，故R是负极，S是正极，故答案为：负极；正极；
（2）A极是阴极，电解高锰酸钾时，在该极上放电的是氢离子，所以该极上碱性增强，酚酞显红色，B极是阳极，该极附近发生的电极反应式为：2H2O-4e-=4H++O2↑，故答案为：2H2O-4e-=4H++O2↑；
（3）浸有高锰酸钾的滤纸和电极A、B与电源也构成了电解池，因为R是负极，S是正极，所以B极是阳极，A极是阴极，电解质溶液中的阴离子高锰酸根离子向阳极移动，紫色点移向B极，故答案为：B极；
（4）当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，构成氢氧燃料电池，氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应，消耗了氢气和氧气；在燃料电池中，燃料氢气为负极，在碱性环境下的电极反应式为：2H2+4OH--4e-=4H2O，C中的电极作负极，D中的电极作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：氢气和氧气在碱性环境下发生
原电池反应，消耗了氢气和氧气；2H2＋4OH-－4e-=4H2O(负极)，O2＋2H2O＋4e-=4OH-(正极)。

【点睛】
明确原电池和电解池的工作原理、各个电极上发生的反应是解答本题的关键，难点是电极反应式的书写，注意电解质溶液的性质，以及电解质溶液中阴阳离子移动方向，为易错点。

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．某小组研究 Na2S 溶液与 KMnO4溶液反应，探究过程如下。

资料:Ⅰ.MnO4在强酸性条件下被还原为 Mn2+，在近中性条件下被还原为 MnO2.
Ⅱ.单质硫可溶于硫化钠溶液，溶液呈淡黄色。

（1）根据实验可知，Na2S 具有________性。

（2）甲同学预测实验I中S2－被氧化成 SO32-。

①根据实验现象，乙同学认为甲的预测不合理，理由是_______________。

②乙同学取实验Ⅰ中少量溶液进行实验，检测到有 SO42－，得出 S2－被氧化成 SO42－的结论，丙同学否定该结论，理由是_______________。

③同学们经讨论后，设计了如右下图的实验，证实该条件下 MnO4-的确可以将 S2－氧化成SO42－。

a.左侧烧杯中的溶液是__________。

b.连通后电流计指针偏转，一段时间后，_________（填操作和现象），证明S2－被氧化为SO42－。

（3）实验 I 的现象与资料 i 存在差异，其原因是新生成的产物（Mn2+）与过量的反应物（MnO4-）发生反应，该反应的离子方程式是______________。

（4）实验Ⅱ的现象与资料也不完全相符，丁同学猜想其原因与（3）相似，经验证猜想成立，他的实验方案_______。

（5）反思该实验，反应物相同，而现象不同，体现了物质变化不仅与其自身的性质有关，还与__________因素有关。

【答案】还原溶液呈紫色.说明酸性KMnO4溶液过量SO32-能被其继续氧化KMnO4溶液是用H2SO4酸化的，故溶液中检测出SO42-不能证明一定是氧化新生成的0.1mol/LNa2S溶液取左侧烧杯中的溶液,用盐酸酸化后, 滴加BaCl2溶液.观察到有白色沉淀生成2MnO4-
+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+H+将实验I中生成的MnO2分离洗涤后(或取MnO2)，加入0.1mol/LNa2S 溶液.观察到有浅粉色沉淀.且溶液呈淡黄色F证明新生成的MnO2与过量的S 反应.故没得到MnO2 沉淀用量、溶液的酸碱性
【解析】(1)根据实验I可知，高锰酸钾溶液的紫色变浅，说明Na2S 具有还原性，故答案为：还原；
(2)①根据实验现象，溶液呈紫色，说明酸性KMnO4溶液过量，SO32-能被其继续氧化，因此甲的预测不合理，故答案为：溶液呈紫色，说明酸性KMnO4溶液过量，SO32-能被其继续氧化；
②KMnO4溶液是用H2SO4酸化的，故溶液中检测出SO42-不能证明一定是氧化新生成的，因此S2－被氧化成 SO42－的结论不合理，故答案为：KMnO4溶液是用H2SO4酸化的，故溶液中检测出SO42-不能证明一定是氧化新生成的；
③a.根据图示，左侧烧杯中发生氧化反应，为原电池的负极，根据题意，要达到MnO4-将S2－氧化成SO42－的目的，左侧烧杯中的溶液可以是0.1mol/LNa2S溶液，右侧烧杯中的溶液可以是0.1mol/LKMnO4溶液，故答案为：0.1mol/LNa2S溶液；
b.连通后，高锰酸钾与硫化钠溶液发生氧化还原反应，电流计指针偏转，一段时间后，取左侧烧杯中的溶液，用盐酸酸化后，滴加BaCl2溶液，观察到有白色沉淀生成，证明 S2－被氧化为 SO42－，故答案为：取左侧烧杯中的溶液，用盐酸酸化后，滴加BaCl2溶液，观察到有白色沉淀生成；
(3)Mn2+与过量的MnO4-反应生成二氧化锰沉淀，反应的离子方程式为2MnO4-
+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+H+，故答案为：2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+H+；
(4)实验Ⅱ的现象与资料也不完全相符，丁同学猜想其原因与(3)相似，经验证猜想成立，实验方案可以为：将实验I中生成的MnO2分离洗涤后(或取MnO2)，加入0.1mol/LNa2S溶液.观察到有浅粉色沉淀.且溶液呈淡黄色F证明新生成的MnO2与过量的S 反应.故没得到MnO2 沉淀，故答案为：将实验I中生成的MnO2分离洗涤后(或取MnO2)，加入
0.1mol/LNa2S溶液.观察到有浅粉色沉淀.且溶液呈淡黄色F证明新生成的MnO2与过量的
S 反应.故没得到MnO2 沉淀；
(5)反思该实验，反应物相同，而现象不同，体现了物质变化不仅与其自身的性质有关，还与反应物的用量、溶液的酸碱性等因素有关，故答案为：反应物的用量、溶液的酸碱性。

4．钨是我国丰产元素，是熔点最高的金属，广泛用于拉制灯泡的灯丝，有“光明使者”的美誉。

钨在自然界主要以钨 (+6价) 酸盐的形式存在。

有开采价值的钨矿石是白钨矿和黑钨矿。

白钨矿的主要成分是钨酸钙（CaWO4）；黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐，化学式常写成(FeWO4和MnWO4)，钨酸（H2WO4）酸性很弱，难溶于水。

已知：①CaWO4与碳酸钠共热发生复分解反应。

②钨在高温下可与焦炭(C)反应生成硬质合金碳化钨(WC)。

（1）74W在周期表的位置是第_______周期。

（2）写出黑钨矿中FeWO4与氢氧化钠，空气熔融时的化学反应方程式
________________________________；白钨矿粉与碳酸钠共热的化学反应方程式
_______________。

（3）工业上，可用一氧化碳、氢气或铝还原WO3冶炼W。

理论上，等物质的量的CO、
H2、Al作还原剂，可得到W的质量之比为______。

用焦炭也能还原WO3，但用氢气更具有优点，其理由是_____________________________________。

（4）已知氢氧化钙和钨酸钙(CaWO4)都是微溶电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小。

下图为不同温度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线，则T1时
K sp(CaWO4)＝_________(mol/L)2。

将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙，发生反应的离子方程式为_____________________________，T2时该反应的平衡常数为__________。

（5）工业上，可用电解法从碳化钨废料中回收钨。

碳化钨作阳极，不锈钢作阴极，盐酸为电解质溶液，阳极析出滤渣D并放出CO2。

写出阳极的电极反应式_______________。

【答案】六 4 FeWO4+8NaOH+O22Fe2O3+4Na2WO4+4H2O
CaWO4+Na2CO3CaCO3+Na2WO4 2∶2∶3 焦炭为固体，得到的金属钨会混有固体杂质，并且用焦炭还可能产生CO等有污染的尾气 1×10-10 WO42-+ Ca(OH)2=CaWO4+ 2OH-
1×103 mol/L WC－10e-+6H2O= H2WO4+CO2+ 10H+
【解析】(1)W为74号元素，第五周期最后一种元素为56号，第六周期最后一种元素为84号，因此74号在元素周期表的第六周期，故答案为：六；
(2)FeWO4中的铁为+2价，与氢氧化钠在空气熔融时被空气中的氧气氧化，反应的化学反应方程式为4 FeWO4+8NaOH+O 22Fe2O3+4Na2WO4+4H2O；白钨矿粉与碳酸钠共热的化学反应方程式为CaWO4+Na2CO 3CaCO3+Na2WO4，故答案为：4
FeWO4+8NaOH+O 22Fe2O3+4Na2WO4+4H2O；CaWO4+Na2CO 3CaCO3+Na2WO4；
(3)工业上，可用一氧化碳、氢气或铝还原WO3冶炼W。

理论上，1mol的CO、H2、Al作还原剂时，转移的电子分别为2mol，2mol，3mol，根据得失电子守恒，得到W的质量之比为2∶2∶3。

用焦炭也能还原WO3，但用氢气更具有优点，因为焦炭为固体，得到的金属钨会混有固体杂质，并且用焦炭还可能产生CO等有污染的尾气，故答案为：2∶2∶3；焦炭为固体，得到的金属钨会混有固体杂质，并且用焦炭还可能产生CO等有污染的尾气；
(4)根据图像，T1时K SP(CaWO4)=c(Ca2+)•c(WO42-)=1×10-5×1×10-5=1×10-10，将钨酸钠溶液加入石灰乳，发生复分解反应，氢氧化钙和钨酸根离子反应生成钨酸钙沉淀，反应的离子方程式为：WO42-+Ca(OH)2=CaWO4+2OH-，T2时，C(OH-)=10-2mol/L，c(WO42-)=10-7mol/L，平衡常数K等于生成物平衡浓度系数次方之积和反应物平衡浓度系数次方之积，即
K=
()
2
2
4
c OH
c WO
-
-
（）
=
()22
7
10
10
-
-
=1×103，故答案为：1×10-10；WO42-+Ca(OH)2=CaWO4+2OH-；1×103；
(5)电解时，阴极是氢离子放电生成氢气，电极反应式是2H++2e-=H2↑，阳极是碳化钨失去电子，发生氧化反应：WC+6H2O-10e-=H2WO4+CO2↑+10H+，故答案为：WC+6H2O-10e-
=H2WO4+CO2↑+10H+。

5．保险粉又称连二亚硫酸钠(Na2S2O4)，可用于纺织工业的漂白剂、脱色剂，脱氯剂。

Na2S2O4是白色粉末，无味，易溶于水、难溶于乙醇，具有极强的还原性，在空气中易被氧化，在碱性介质中稳定。

Ⅰ.甲酸钠( HCOONa) 法制备过程如下：
（1）连二亚硫酸钠中硫元素的化合价为______________。

（2）实验室用Na2SO3 固体和某酸反应制备SO2气体，制备SO2时所选用的酸，你认为下列最适宜选用的是______________。

A．浓盐酸 B．浓硝酸
C．质量分数为70%的硫酸 D．质量分数为10%的硫酸
（3）步骤①中制备连二亚硫酸钠的化学方程式可表示为
____________________________。

（4）上述步骤②中，加入适量乙醇水溶液的作用是______________。

（5）在包装保存“保险粉”时加入少量的Na2CO3固体，目的是
_________________________。

（6）①现将0.05mol/L Na2S2O4溶液在空气中放置，其溶液的pH 与时间(t)的关系如图所示。

t1时溶液中只有NaHSO3一种溶质，此时含硫元素的粒子浓度由大到小的顺序为
_______________。

②t1~t2段发生化学反应的离子方程式为______________________________。

Ⅱ.电解法制备:工业上用惰性电极电解NaHSO3溶液得到Na2S2O4。

过程如图所示
（7）①产品在_________________（填“阳极”、“阴极”）得到。

②若不加隔膜，则连二亚硫酸钠产率降低，其原因是
__________________________________。

【答案】 +3 C NaOH+HCOONa+2SO2=Na2S2O4+CO2+H2O 连二亚硫酸钠难溶于乙醇，用乙醇水溶液可降低连二亚硫酸钠的在溶液中的溶解度，有利于 Na2S2O4晶体析出 Na2CO3为碱性物质，提高“保险粉”的稳定性 c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H2SO3) 2HSO3-+O2=2H++2SO42-阴极若不加隔膜，则部分HSO3-到阳极失电子发生氧化反应生成硫酸根离子，得不到连二亚硫酸钠，使连二亚硫酸钠产率下降或部分HSO3-被阳极产生的 Cl2氧化生成SO42-，使连二亚硫酸钠产率下降
【解析】Ⅰ.(1)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)中钠元素为+1价，氧元素为-2价，根据正负化合价的代数和为0 ，硫元素的化合价为+3价，故答案为：+3；
(2)二氧化硫具有还原性，能被硝酸氧化，盐酸中的氯化氢易挥发，制得的二氧化硫不纯，70%的H2SO4产生二氧化硫的速率较快，故选C；
(3)SO2气体通入甲酸钠的碱性溶液可以生成Na2S2O4和二氧化碳，反应的化学方程式为NaOH+HCOONa+2SO2=Na2S2O4+CO2+H2O，故答案为：
NaOH+HCOONa+2SO2=Na2S2O4+CO2+H2O；
(4)根据题意，Na2S2O4易溶于水、难溶于乙醇。

加入适量乙醇水溶液可以降低连二亚硫酸钠
的在溶液中的溶解度，有利于 Na2S2O4晶体析出，故答案为：连二亚硫酸钠难溶于乙醇，用乙醇水溶液可降低连二亚硫酸钠的在溶液中的溶解度，有利于 Na2S2O4晶体析出；(5)由信息可知在碱性介质中稳定，则在包装保存“保险粉”时加入少量的Na2CO3固体，目的是Na2CO3为碱性物质，提高“保险粉”的稳定性，故答案为：Na2CO3为碱性物质，提高“保险粉”的稳定性；
(6)①NaHSO3的电离程度大于水解程度，溶液显酸性，含硫元素的粒子浓度由大到小的顺序为c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H2SO3)，故答案为：c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H2SO3)；
②Na2S2O4溶液在空气中易被氧化生成亚硫酸氢钠，则0～t1段发生离子反应方程式为
2S2O42-+O2+2H2O=4HSO3-，t1点是为0.1mol/L的NaHSO3，根据图像t2时pH=1，说明NaHSO3完全被氧化生成硫酸氢钠，t1~t2段发生化学反应的离子方程式为2HSO3-
+O2=2H++2SO42-，故答案为：2HSO3-+O2=2H++2SO42-；
Ⅱ.(7) ①用惰性电极电解NaHSO3溶液得到Na2S2O4，反应过程中S元素的化合降低，被还原，应该在阴极上反应得到Na2S2O4，故答案为：阴极；
②若不加隔膜，则部分HSO3-到阳极失电子发生氧化反应，也可能被阳极产生的氯气氧化，结果都会生成硫酸根离子，得不到连二亚硫酸钠，使连二亚硫酸钠产率下降，故答案为：若不加隔膜，则部分HSO3-到阳极失电子发生氧化反应生成硫酸根离子，得不到连二亚硫酸钠，使连二亚硫酸钠产率下降。

6．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：
编号电极材料电解质溶液电流指针偏转方向
1Mg Al稀盐酸偏向Al
2Al Cu稀盐酸偏向Cu
3Al 石墨稀盐酸偏向石墨
4Mg Al NaOH溶液偏向Mg
5Al Zn浓硝酸偏向Al
试根据上表中的实验现象回答下列问题：
（1）实验1、2中Al所作的电极是否相同？．
（2）实验1、4中Al所作的电极是否相同？．
（3）写出实验3中的电极反应式．正极：；
（4）用电子式表示氯化镁的形成过程：
【答案】（1）不同；（2）不同；（3）2H＋＋2e－=H2↑；（4）。

【解析】
试题分析：（1）实验1：Mg比Al活泼，两者都和盐酸反应，因此Mg作负极，Al作正极，实验2：Al比Cu活泼，Al作负极，Cu作正极，故Al所作的两极不相同；（2）实验
4中，虽然Mg比Al活泼，但Mg不与氢氧化钠反应，而Al可以，因此Al作负极，Mg作正极，因此Al所作的两极不相同；（3）实验3中，正极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；（4）MgCl2是离子化合物，用电子式表示氯化镁形成过程：。

考点：考查原电池中正负极的判断、电子式表示化合物形成过程等知识。

7．某课外活动小组用如右图所示装置进行实验，请回答下列问题：
（1）若开始实验时开关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，下列说法正确的是___________（填序号）。

①从A极处逸出的气体能使湿润淀粉KI试纸变蓝
②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
③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）根据氯碱工业原理用如图所示装置电解K2SO4溶液。

①该电解槽的阳极反应式为，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图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d由小到大的顺序为。

③电解一段时间后，B口与C口产生气体的质量比为。

【答案】（1）O2 +2H2O+4e-=4OH-
（2）①（3）①4OH--4e-=2H2O+O2↑＜②b＜a＜c＜d ③8︰1
【解析】
试题分析：（1）若开始实验时开关K与a连接，则构成原电池，铁是负极，石墨A电极是正极，溶液中的氧气得到电子，则A极的电极反应式为O2 +2H2O+4e-=4OH-。

（2）若开始时开关K与b连接，则构成电解池。

①A与电源的正极相连，作阳极，溶液中的氯离子放电产生氯气，因此从A极处逸出的气体能使湿润淀粉KI试纸变蓝，正确；②阴极是氢离子放电，则反应一段时间后，加适量氯化氢可恢复到电解前电解质的浓度，错误；③溶液不能传递电子，只能通过导线传递，错误，答案选①。

（3）根据氯碱工业原理用如图所示装置电解K2SO4溶液。

①该电解槽的阳极是氢氧根放电产生氧气，则反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑。

通过阴离子交换膜的离子是硫酸根，通过阳离子交换膜的离子是钾离子，因此根据电荷守恒可知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电解后硫酸和氢氧化钾的浓度增大，则a、b、c、d由小到大的顺序为b＜a＜c＜d。

③左侧产生硫酸，则B口生成的是氧气，右侧C口生成的氢气，因此电解一段时间后，B 口与C口产生气体的质量比为16:2＝8:1。

考点：考查电化学原理的应用
【答案】（1）A、B、C（2）Ag++e－＝Ag（3）滤纸变蓝（4）H2+2OH－－2e－＝2H2O 减小【解析】
试题分析：闭合K2、断开K1，则构成电解池。

A、B两极产生的气体体积之比为2:1，所以气体分别是氢气和氧气。

则A是阴极，B是阳极。

所以m是阳极，n是阴极，y是电源的负极，x是电源的正极，D是阳极，C是阴极。

（1）由于甲中生成物是氢气和氧气，即电解的是水，电解硝酸钾、氢氧化钡和稀硫酸均是电解水，电解氯化钠生成氢气、氯气和氢氧化钠，电解硫酸铜生成物是稀硫酸、铜和氧气，DE错误，答案选ABC。

（2）C是阴极，银离子放电，方程式为Ag++e－=Ag。

（3）m是阳极，氢离子放电，则m极周围水的电离平衡被破坏，溶液显碱性，因此滤纸变蓝色。

（4）闭合K2、断开K1一段时间后，断开K2、闭合K1，则此时构成氢氧燃料电池，其中A 是负极，B是正极，若M溶液为KOH溶液，则A极电极反应式为H2+2OH－－2e－＝2H2O。

惰性电极电解硝酸银溶液有硝酸生成，因此乙池电解质溶液的pH减小。

考点：考查电化学原理的应用
8．高铁酸钾（K2FeO4）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。

9．(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，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）,当测得的氢气换算成标准状况下为5．6 mL时,溶液的pH为。

【答案】（1）G、F、I D、E、C （2）负 2Cl——2e—＝Cl2↑
（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—＝
Cl2↑。

（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0．0056L÷22．4L/mol＝0．00025mol，则产生氢氧根的物质的量是0．0005mol，浓度是0．0005mol÷0．05L＝0．01mol/L，所以溶液的pH＝12。

考点：考查电解原理的应用
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___________；
③乙同学实验时通入O2的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O2的速率，宜选择
__________方案（填字母序号）。

④B装置如何检查气密性：_________________。

（2）某校化学兴趣小组的同学对硝酸铜的受热分解进行探究。

他们设计了如下左图装置加热Cu(NO3)2固体（加热及夹持装置未画出）。

加热过程发现：装置①中的固体逐渐变为黑色；装置②中有气泡产生，但在上升的过程中消失；石蕊试液逐渐变为红色，液体几乎不被压至装置③中。

请写出Cu(NO3)2受热分解的化学方程式：______________；
（3）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见上右图。

该电池在使用过程中石墨I 电极上生成氧化物Y，其电极反应式为_______________。

【答案】乙100 3Cu+8H++2NO3－＝3Cu2++2NO↑+4H2O B关闭K1，打开分液漏斗的活塞，注入水，观察漏斗内水柱下降后在一定高度保持不变，说明气密性良好。