2020-2021备战高考化学化学能与电能综合题汇编附答案
2020-2021高考化学专题复习化学能与电能的综合题附答案
2020-2021高考化学专题复习化学能与电能的综合题附答案一、化学能与电能1．（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。
2020-2021高考化学化学能与电能综合练习题及答案
2020-2021高考化学化学能与电能综合练习题及答案一、化学能与电能1．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。
2020-2021高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷附答案解析
2020-2021高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷附答案解析一、化学能与电能1．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=nV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=35.610L22.4L/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=4510mol0.05L-⨯═0.01mol/L，所以氢离子的浓度=14100.01-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。
2020-2021高考化学 化学能与电能综合试题及详细答案
2020-2021高考化学 化学能与电能综合试题及详细答案一、化学能与电能 1．某小组同学用如下装置电解食盐水，并对电解产物进行探究。
实验装置 电解质溶液 实验现象5mol /L NaCl 溶液 a 极附近 b 极附近开始时，产生白色浑浊并逐渐增加，当沉入U 形管底部时部分沉淀变为橙黄色；随后a 极附近沉淀自下而上也变为橙黄色产生无色气泡 资料显示：①氯化亚铜（CuCl ）为白色粉末，微溶于水；②氢氧化亚铜（CuOH ）为黄色不溶于水的固体，易脱水分解为红色的2Cu O ； ③Cu +水溶液中不稳定，酸性条件下易歧化为2Cu +和Cu ；④氢氧化铜可以溶于浓NaOH 得到蓝色溶液．1（）经检验，b 极产生的气体是2H ，b 极附近溶液的pH______（填“增大”、“减小”、或“不变”）；铜丝a 应与电源的______（填“正”或“负”）极相连。
2（）同学们分析a 极附近生成的白色浑浊是CuCl ，则该极的电极反应式是______。
3（）①橙黄色沉淀中含有2Cu O ，则CuCl 转化为2Cu O 的原因是______（用方程式表示）； ②结合离子在溶液中的运动规律，解释“a 极附近沉淀自下而上”变为橙黄色原因是______。
4（）同学们通过实验进一步证实沉淀中含有1Cu +：将橙黄色沉淀滤出洗涤后，滴加0.2mol /L 24H SO 至过量，应观察到的现象是______。
5（）同学们根据上述实验提出猜想：电解时，Cu 做阳极先被氧化为1Cu +。
为此，他们用Cu 电极电解5mol /L NaOH 溶液，实验时观察到阳极产生大量无色气泡，附近溶液变蓝，未见预期的黄色沉淀。
根据现象能否得出“该猜想不成立”的结论，并说明理由：______。
【答案】增大 正 Cu e Cl CuCl ---+=↓ CuCl OH CuOH Cl --+=+、222CuOH Cu O H O =+ 通电时，在阴极产生的OH -向阳极定向移动 沉淀溶解，溶液变蓝，且有少量红色固体产生 不能，阳极产生的大量2O 可能将CuOH 氧化【解析】【分析】(1)电解池阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，据此判断；(2)结合a 极附近生成的白色浑浊是CuCl 写出电极反应式；(3)根据电极反应式结合溶度积常数判断；(4)氧化亚铜与稀硫酸反应生成铜单质、铜离子和水；(5)用Cu 电极电解5mol /LNaOH 溶液，实验时观察到阳极产生大量无色气泡为氧气，氧气具有强的氧化性，能够氧化CuOH 。
2020-2021高考化学 化学能与电能综合试题及答案
2020-2021高考化学化学能与电能综合试题及答案一、化学能与电能1．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。
2020-2021全国备战高考化学化学能与电能的综合备战高考真题汇总及答案解析
2020-2021全国备战高考化学化学能与电能的综合备战高考真题汇总及答案解析一、化学能与电能1．（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。
2020-2021高考化学化学能与电能综合题附答案
2020-2021高考化学化学能与电能综合题附答案一、化学能与电能1．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1.2820.0464/gmolg 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。
2．I．硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。
某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3·5H2O）。
2020-2021高考化学综合题专练∶化学能与电能附详细答案
2020-2021高考化学综合题专练∶化学能与电能附详细答案一、化学能与电能1．某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验：装置分别进行的操作现象i．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞ii．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液铁片表面产生蓝色沉淀(1)小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。
①实验i中的现象是___。
②用电极反应式解释实验i中的现象：___。
(2)查阅资料：K3[Fe(CN)6]具有氧化性。
①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是___。
②进行下列实验，在实验几分钟后的记录如下：实验滴管试管现象0.5mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液iii．蒸馏水无明显变化iv．1.0mol·L-1NaCl溶液铁片表面产生大量蓝色沉淀v．0.5mol·L-1Na2SO4溶液无明显变化以上实验表明：在有Cl-存在条件下，K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。
为探究Cl-的存在对反应的影响，小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii，发现铁片表面产生蓝色沉淀。
此补充实验表明Cl-的作用是___。
(3)有同学认为上述实验仍不够严谨。
为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ii结果的影响，又利用（2）中装置继续实验。
其中能证实以上影响确实存在的是__(填字母序号)。
实验试剂现象A酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)产生蓝色沉淀(4)综合以上实验分析，利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是：连好装置一段时间后，___(回答相关操作、现象)，则说明负极附近溶液中产生了Fe2＋，即发生了电化学腐蚀。
【答案】碳棒附近溶液变红 O2＋4e-＋2H2O=4OH- K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2＋，会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2＋的检验 Cl-破坏了铁片表面的氧化膜 AC 取铁片(负极)附近溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀【解析】【分析】(1)①实验i中，发生吸氧腐蚀，在碳棒附近溶液中生成OH-，使酚酞变色。
2020-2021全国各地高考化学分类：化学能与电能综合题汇编含详细答案
2020-2021全国各地高考化学分类：化学能与电能综合题汇编含详细答案一、化学能与电能1．某小组设计不同实验方案比较Cu2+、Ag+ 的氧化性。
查阅资料：Ag+ + I-= AgI↓ K1=1.2×1016；2Ag+ + 2I-= 2Ag↓+ I2K2= 8.7×108（1）方案1：通过置换反应比较向酸化的AgNO3溶液插入铜丝，析出黑色固体，溶液变蓝，说明氧化性Ag+＞Cu2+。
反应的离子方程式是___________________________________________________。
（2）方案2：通过Cu2+、Ag+ 分别与同一物质反应进行比较实验试剂编号及现象试管滴管1.0 mol/LKI溶液1.0 mol/L AgNO3溶液Ⅰ．产生黄色沉淀，溶液无色1.0 mol/L CuSO4溶液Ⅱ．产生白色沉淀A，溶液变黄①经检验，Ⅰ中溶液不含I2，黄色沉淀是________。
②经检验，Ⅱ中溶液含I2。
推测Cu2+做氧化剂，白色沉淀A是CuI。
确认A的实验如下：a．检验滤液无I2。
溶液呈蓝色说明溶液含有________（填离子符号）。
b．白色沉淀B是________。
c．白色沉淀A与AgNO3溶液反应的离子方程式是___________，说明氧化性Ag+＞Cu2+。
（3）分析方案2中Ag+ 未能氧化I- ，但Cu2+氧化了I-的原因，设计实验如下：编号实验1实验2实验3实验KI溶液KI溶液 AgNO3溶液a bKI溶液 CuSO4溶液c d（电极均为石墨，溶液浓度均为 1 mol/L，b、d中溶液pH≈4）①a中溶液呈棕黄色的原因是___________________________（用电极反应式表示）。
②“实验3”不能说明Cu2+氧化了I-。
依据是空气中的氧气也有氧化作用，设计实验证实了该依据，实验方案及现象是_____________________________。
2020-2021高考化学化学能与电能综合题汇编及详细答案
2020-2021高考化学化学能与电能综合题汇编及详细答案一、化学能与电能1．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。
2020-2021备战高考化学化学能与电能综合经典题附答案
2020-2021备战高考化学化学能与电能综合经典题附答案一、化学能与电能1．二氧化氯(ClO2)具有强氧化性，在工业上常用作水处理剂、漂白剂。
ClO2是一种易溶于水的黄绿色气体，其体积分数超过10%时易引起爆炸。
某研究小组欲用以下三种方案制备ClO2，回答下列问题：（1）以黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2，黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO3-氧化成SO42-，写出制备ClO2的离子方程式__。
（2）用过氧化氢作还原剂，在硫酸介质中还原NaClO3制备ClO2，并将制得的ClO2用于处理含CN-废水。
实验室模拟该过程的实验装置(夹持装置略)如图所示。
①装置A的名称是__，装置C的作用是__。
②反应容器B应置于30℃左右的水浴中，目的是__。
③通入氮气的主要作用有3个，一是可以起到搅拌作用，二是有利于将ClO2排出，三是__。
④ClO2处理含CN-废水的离子方程式为__，装置E的作用是__。
（3）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2的方法。
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。
某次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的__（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na2CO3和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。
②用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2，工作原理如图所示，写出阳极产生ClO2的电极反应式__。
【答案】FeS2+15ClO3-+14H+=15ClO2+Fe3++2SO42-+7H2O 恒压漏斗安全瓶提高化学反应速率，同时防止过氧化氢受热分解稀释ClO2，防止其爆炸 2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl-吸收ClO2等气体，防止污染大气 BaCl2 Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+【分析】二氧化氯(ClO2)具有强氧化性，在工业上常用作水处理剂、漂白剂。
分别利用无机反应和电解原理制备二氧化氯，三种方法均利用了氧化还原反应。
2020-2021高考化学化学能与电能综合题汇编附详细答案
2020-2021高考化学化学能与电能综合题汇编附详细答案一、化学能与电能1．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。
2020-2021全国各地备战高考化学分类：化学能与电能综合题汇编含详细答案
2020-2021全国各地备战高考化学分类：化学能与电能综合题汇编含详细答案一、化学能与电能1．硝酸是氧化性酸，其本质是NO3－有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关NO3－氧化性的探究（实验均在通风橱中完成）。
实验装置编号溶液X实验现象实验Ⅰ 6 mol·L-1稀硝酸电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色。
实验Ⅱ15 mol·L-1浓硝酸电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色。
（1）实验Ⅰ中，铝片作____________（填“正”或“负”）极。
液面上方产生红棕色气体的化学方程式是____________。
（2）实验Ⅱ中电流计指针先偏向右边后偏向左边的原因是________________。
查阅资料：活泼金属与1 mol·L-1稀硝酸反应有H2和NH4+生成，NH4+生成的原理是产生H2的过程中NO3－被还原。
（3）用上图装置进行实验Ⅲ：溶液X为1 mol·L-1稀硝酸溶液，观察到电流计指针向右偏转。
① 反应后的溶液中含NH4+。
实验室检验NH4+的方法是________。
② 生成NH4+的电极反应式是________。
（4）进一步探究碱性条件下NO3－的氧化性，进行实验Ⅳ：① 观察到A中有NH3生成，B中无明显现象。
A、B产生不同现象的解释是________。
②A中生成NH3的离子方程式是________。
（5）将铝粉加入到NaNO3溶液中无明显现象，结合实验Ⅲ和Ⅳ说明理由________。
【答案】负 2NO+O2=2NO2 Al开始作电池的负极，Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜后，Cu作负极取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NH4+ NO3-＋8e-＋10 H+＝NH4+＋3H2O Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3，而Mg不能与NaOH溶液反应 8Al＋3NO3-＋5OH-＋2H2O＝3NH3↑＋8AlO2-因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程，NO3－无法被还原【解析】【分析】【详解】（1）实验Ⅰ中，由于Al的金属活动性比Cu强，因此Al做负极。
2020-2021高考化学化学能与电能综合题汇编含详细答案
2020-2021高考化学化学能与电能综合题汇编含详细答案一、化学能与电能1．某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验：装置分别进行的操作现象i．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加酚酞ii．连好装置一段时间后，向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液铁片表面产生蓝色沉淀(1)小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。
①实验i中的现象是___。
②用电极反应式解释实验i中的现象：___。
(2)查阅资料：K3[Fe(CN)6]具有氧化性。
①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是___。
②进行下列实验，在实验几分钟后的记录如下：实验滴管试管现象0.5mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液iii．蒸馏水无明显变化iv．1.0mol·L-1NaCl溶液铁片表面产生大量蓝色沉淀v．0.5mol·L-1Na2SO4溶液无明显变化以上实验表明：在有Cl-存在条件下，K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。
为探究Cl-的存在对反应的影响，小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii，发现铁片表面产生蓝色沉淀。
此补充实验表明Cl-的作用是___。
(3)有同学认为上述实验仍不够严谨。
为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ii结果的影响，又利用（2）中装置继续实验。
其中能证实以上影响确实存在的是__(填字母序号)。
实验试剂现象A酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)产生蓝色沉淀(4)综合以上实验分析，利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是：连好装置一段时间后，___(回答相关操作、现象)，则说明负极附近溶液中产生了Fe2＋，即发生了电化学腐蚀。
【答案】碳棒附近溶液变红 O2＋4e-＋2H2O=4OH- K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2＋，会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2＋的检验 Cl-破坏了铁片表面的氧化膜 AC 取铁片(负极)附近溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀【解析】【分析】(1)①实验i中，发生吸氧腐蚀，在碳棒附近溶液中生成OH-，使酚酞变色。
2020-2021全国备战高考化学化学能与电能的综合备战高考真题分类汇总含详细答案
2020-2021全国备战高考化学化学能与电能的综合备战高考真题分类汇总含详细答案一、化学能与电能1．某同学设计了甲烷燃料电池并探究某些工业电解原理(如图所示)，其中乙装置为探究氯碱工业原理(X为阳离子交换膜，C为石墨电极)，丙装置为探究粗铜精炼原理。
请回答下列问题：(1)从 a口通入的气体为_______。
(2)B电极的电极材料是________。
(3)写出甲中通甲烷一极的电极反应式：________________________________ 。
(4)写出乙中发生的总反应的离子方程式为________________________________。
【答案】氧气粗铜 CH4 -8e- + 10OH- = CO32－+ 7H2O 2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－【解析】【分析】乙装置为探究氯碱工业原理，说明铁电极为阴极，则b为电源的负极，即通入甲烷，a为电源的正极，通入氧气。
丙为电解精炼铜，则A为精铜，B为粗铜。
【详解】乙装置为探究氯碱工业原理，说明铁电极为阴极，则b为电源的负极，即通入甲烷，a为电源的正极，通入氧气。
丙为电解精炼铜，则A为精铜，B为粗铜。
(1)根据分析a极通入的为氧气；(2)B连接电源的正极，是电解池的阳极，应为粗铜；(3)根据电解质溶液为氢氧化钾分析，甲烷失去电子生成碳酸根离子，电极反应为CH4 -8e- + 10OH- = CO32－+ 7H2O；(4)乙为电解氯化钠溶液，电解反应方程式为2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－。
【点睛】掌握电解池的工作原理。
若阳极为活性电极，即是除了铂金以外的其它金属时，金属放电，不是溶液中的阴离子放电。
阴极为溶液中的阳离子放电。
掌握燃料电池的电极的书写。
注意电解质的酸碱性。
2．燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。
下图为氢氧燃料电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是，在导线中电子流动方向为(用a、b 表示)。
2020-2021全国备战高考化学化学能与电能的综合备战高考真题汇总含详细答案
2020-2021全国备战高考化学化学能与电能的综合备战高考真题汇总含详细答案一、化学能与电能1．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：_______________________________________________。
2020-2021高考化学化学能与电能综合题汇编含答案
2020-2021高考化学化学能与电能综合题汇编含答案一、化学能与电能1．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↑。
2．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。
Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。
阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。
某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。
（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。
此时，应向污水中加入适量的__________。
a．H2SO4 b．BaSO4 c．Na2SO4 d．NaOH（2）电解池阳极发生了两个电极反应，电极反应式分别是Ⅰ.___________________；Ⅱ._________________；（3）电极反应Ⅰ和Ⅱ的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是__________________；（4）该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料做电极。
2020-2021全国备战高考化学化学能与电能的综合备战高考真题分类汇总含答案解析
2020-2021全国备战高考化学化学能与电能的综合备战高考真题分类汇总含答案解析一、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+5O 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：______________________________。
2020-2021全国备战高考化学化学能与电能的综合备战高考模拟和真题汇总含答案
2020-2021全国备战高考化学化学能与电能的综合备战高考模拟和真题汇总含答案一、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。
2020-2021高考化学化学能与电能综合题及详细答案
2020-2021高考化学化学能与电能综合题及详细答案一、化学能与电能1．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=nV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=35.610L22.4L/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=4510mol0.05L-⨯═0.01mol/L，所以氢离子的浓度=14100.01-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。
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2020-2021备战高考化学化学能与电能综合题汇编附答案一、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．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。
3．硝酸是氧化性酸，其本质是NO3－有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关NO3－氧化性的探究（实验均在通风橱中完成）。
实验装置编号溶液X实验现象实验Ⅰ 6 mol·L-1稀硝酸电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色。
实验Ⅱ15 mol·L-1浓硝酸电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色。
（1）实验Ⅰ中，铝片作_____（填“正”或“负”）极。
液面上方产生红棕色气体的化学方程式是_________。
（2）实验Ⅱ中电流计指针先偏向右边后偏向左边．．．．．．．．．．的原因是____________________。
查阅资料：活泼金属与1 mol·L-1稀硝酸反应有H2和NH4+生成，NH4+生成的原理是产生H2的过程中NO3－被还原。
（3）用上图装置进行实验Ⅲ：溶液X为1 mol·L-1稀硝酸溶液，观察到电流计指针向右偏转。
①反应后的溶液中含NH4+。
实验室检验NH4+的方法是______________________________。
②生成NH4+的电极反应式是_____________________________________________。
（4）进一步探究碱性条件下NO3－的氧化性，进行实验Ⅳ：①观察到A中有NH3生成，B中无明显现象。
A、B产生不同现象的解释是_______________。
②A中生成NH3的离子方程式是_______________________________。
（5）将铝粉加入到NaNO3溶液中无明显现象，结合实验Ⅲ和Ⅳ说明理由_________________。
【答案】负2NO+O2=2NO2Al开始作电池的负极，Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜后，Cu作负极取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NH4+NO3-＋8e-＋10H+＝NH4+＋3H2O Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3，而Mg不能与NaOH溶液反应8Al＋3NO3-＋5OH-＋2H2O＝3NH3↑＋8AlO2-因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程，NO3－无法被还原【解析】【分析】（1）根据实验现象可知，实验1电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色，说明在原电池中铝作负极，发生氧化反应，铜做正极，硝酸根离子被还原成一氧化氮，在空气中被氧化成二氧化氮；（2）实验2中电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色，说明开始铝是负极，同实验1，铜表面有二氧化氮产生，很快铝被浓硝酸钝化，铜做负极，发生氧化反应，生成硝酸铜，溶液呈绿色，硝酸根离子在铝电极被还原成二氧化氮，据此答题；（3）溶液X为1mol•L-1稀硝酸溶液，反应后的溶液中含NH4+，说明硝酸根离子被还原成了铵根离子，原电池中铝做负极，铜做正极，硝酸根离子在正极还原成铵根离子；（4）Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3，根据电荷守恒和元素守恒可写出离子方程式，而镁与碱没有反应；（5）铝粉在中性溶液中不产生氢气，也就不与硝酸钠反应，据此分析。
【详解】（1）根据实验现象可知，实验1电流计指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色，说明在原电池中铝作负极，发生氧化反应，铜做正极，硝酸根离子被还原成一氧化氮，在空气中被氧化成二氧化氮，反应方程式为2NO+O2=2NO2；（2）实验2中电流计指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色，说明开始铝是负极，同实验1，铜表面有二氧化氮产生，很快铝被浓硝酸钝化，铜做负极，发生氧化反应，生成硝酸铜，溶液呈绿色，硝酸根离子在铝电极被还原成二氧化氮；（3）溶液X为1mol•L-1稀硝酸溶液，反应后的溶液中含NH4+，说明硝酸根离子被还原成了铵根离子，原电池中铝做负极，铜做正极，硝酸根离子在正极还原成铵根离子，①实验室检验NH4+的方法是取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NH4+；②生成NH4+的电极反应式是NO3-+8e-+10 H+=NH4++3H2O；（4）①Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3；根据电荷守恒和元素守恒可写出离子方程式，而镁与碱没有反应；②碱性条件下铝将硝酸根还原生成氨气，反应的离子方程式为8Al+3NO3-+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO2-；（5）铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程，也就不与硝酸钠反应，所以无明显现象。