重庆备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题
备战高考化学压轴题专题复习—化学能与电能的综合含答案解析
备战高考化学压轴题专题复习—化学能与电能的综合含答案解析一、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。
高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题及答案解析
高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题及答案解析一、化学能与电能1.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________________________。
备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题含详细答案
备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题含详细答案一、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。
备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题含答案
备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题含答案一、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)。
高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题含答案(1)
高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题含答案(1)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。
备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题及答案
备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题及答案一、化学能与电能1.氯化亚砜又称亚硫酰氯,其分子式为 SOCl2,常温常压下为淡黄色液体,遇水易水解。
国内的氯化亚砜主要应用于医药、农药、染料等行业。
实验室用干燥纯净的 Cl2、SO2和SCl2制备 SOCl2的部分装置如图所示:已知:①SOCl2沸点为 78.8℃,SCl2 的沸点为 50℃,且两种液体可互溶。
②SOCl2遇水剧烈反应,液面上产生白雾,并有气体产生。
请回答:(1)实验室制取 SOCl2的反应方程式为____________(2)写出丙中发生的离子反应_____________(3)仪器 e 的名称是___________,实验仪器的连接顺序为a→_________(仪器可以重复使用)。
(4)仪器 f 的作用是 ____________(5)实验结束后,将三颈烧瓶中混合物分离的实验操作名称是______。
(6)工业上常用 ZnCl2·2H2O 与 SOCl2共热制取 ZnCl2。
写出用惰性电极电解ZnCl2和盐酸的混合溶液的总反应离子反应式为_______。
甲同学认为 SOCl2还可用作FeCl3·6H2O 制取无水FeCl3的脱水剂,但乙同学对此提出质疑,可能的原因是____【答案】SO2+Cl2+SCl22SOCl22MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O球形冷凝管c→d→c→d→b吸收SO2、Cl2,防止外界水蒸气进入装置分馏(或蒸馏)2H++2Cl—H2↑+Cl2↑SOCl2可能会与Fe3+发生氧化还原反应【解析】【分析】由实验装置图可知,丙装置中浓盐酸与高锰酸钾反应制备氯气,因氯气中混有氯化氢和水蒸气,所以先将气体通过盛有饱和食盐水的乙装置除去氯化氢,再通过盛有浓硫酸的乙装置除去水蒸气,干燥的氯气、二氧化硫和SCl2在三颈烧瓶中,在活性炭作催化剂作用下,反应制得SOCl2,二氯化硫(SCl2)的沸点低,甲装置中球形冷凝管的作用是起冷凝回流SCl2的作用,干燥管中碱石灰的作用是防止有毒的氯气与二氧化硫逸出污染环境,同时防止空气中的水蒸气进入烧瓶中使氯化亚砜水解。
高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题含详细答案
高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题含详细答案一、化学能与电能1.为探究Ag+与Fe3+氧化性的相关问题,某小组同学进行如下实验:已知:相关物质的溶解度(20℃)AgCl:1.5×10-4g Ag2SO4:0.796g (1)甲同学的实验如下:序号操作现象实验Ⅰ将2mL1mol/L AgNO3溶液加入到1mL1mol/L FeSO4溶液中产生白色沉淀,随后有黑色固体产生取上层清液,滴加KSCN溶液溶液变红注:经检验黑色固体为Ag① 白色沉淀的化学式是_____________。
② 甲同学得出Ag+氧化了Fe2+的依据是_______________。
(2)乙同学为探究Ag+和Fe2+反应的程度,进行实验Ⅱ。
a.按右图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应),发现电压表指针偏移。
偏移的方向表明:电子由石墨经导线流向银。
放置一段时间后,指针偏移减小。
b.随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液,发现电压表指针的变化依次为:偏移减小→回到零点→逆向偏移。
① a中甲烧杯里的电极反应式是___________。
② b中电压表指针逆向偏移后,银为_________极(填“正”或“负”)。
③ 由实验得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是___________。
(3)为进一步验证乙同学的结论,丙同学又进行了如下实验:序号操作现象实验Ⅲ将2mL2mol/L Fe(NO3)3溶液加入有银镜的试管中银镜消失实验Ⅳ将2mL1mol/L Fe2(SO4)3溶液加入有银镜的试管中银镜减少,未消失实验Ⅴ将2mL2mol/L FeCl3溶液加入有银镜的试管中银镜消失① 实验Ⅲ___________(填“能”或“不能”)证明Fe3+氧化了Ag,理由是_____________。
② 用化学反应原理解释实验Ⅳ与Ⅴ的现象有所不同的原因:_____________。
【答案】Ag2SO4有黑色固体(Ag)生成,加入KSCN溶液后变红 Fe2+-e-=Fe3+负Fe2++Ag+Fe3++Ag 不能因为Fe(NO3)3溶液呈酸性,酸性条件下NO3-也可能氧化Ag 溶液中存在平衡:Fe3++Ag Fe2++Ag+,且AgCl比Ag2SO4溶解度更小,Cl-比SO42-更有利于降低Ag+浓度,所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大(或促使平衡正向移动,银镜溶解)。
高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题含答案
高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题含答案一、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+【解析】【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。
高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题附答案解析
高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题附答案解析一、化学能与电能1.钛工厂TiCl4烟尘中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小颗粒等物质,某研究所利用上述烟尘回收Sc2O3,并制备钛白粉(TiO2),其工艺流程如下所示:(1)酸浸过程中,HCl的作用是_______________________。
(2)已知Sc3++3HTBP Sc(TBP)3+3H+,则上述洗脱剂最好选择___________(选填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。
在实验室模拟完成上述操作Ⅰ和操作Ⅱ所涉及的玻璃仪器有______________。
(3)草酸“沉钪”得到草酸钪的化学反应类型为____________________________。
(4)在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3),其化学反应方程式为__________________________。
(5)“水相”的主要离子有TiOCl42-、H+、Cl- 及________,写出加入大量的水并加热发生的相关离子反应方程式__________________________。
(6)钛的冶炼新法是剑桥电解法(如右图)。
以含少量CaCl2的CaO熔融物作为介质,电解时。
在阴极生成的Ca进一步还原TiO2得钛。
写出阳极电极主要反应方程式:__________________________;利用中学所学知识可以预测CaCl2的作用包含增强导电性、___________;F=96500C/mol,当I=0.5A,通电80分钟,理论上获得Ti的质量为__________g(计算表达式)。
【答案】抑制TiOCl42-的进一步水解(多答Mg2+、Sc3+水解亦给分)酸性分液漏斗、烧杯复分解反应3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2Mg2+TiOCl42-+(1+x)H2O TiO2·xH2O+2H++4Cl-2O2--4e-=O2↑降低CaO的熔点【解析】(1)为了防止TiOCl42-、Mg2+、Se3+水解,酸浸过程中加入HCl可以,故答案为:抑制TiOCl42-的进一步水解;(2)根据Sc3++3HTBP Sc(TBP)3+3H+,则上述洗脱剂最好选择酸性溶液洗涤,可以抑制Sc3+与HTBP的反应;操作Ⅰ和操作Ⅱ为分液,所涉及的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯,故答案为:酸性;分液漏斗、烧杯;(3)ScCl3与草酸发生复分解反应生成草酸钪,故答案为:复分解反应;(4)在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3),同时草酸根离子被氧化生成二氧化碳,反应的化学反应方程式为3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2,故答案为:3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2;(5)根据流程图,钛工厂TiCl4烟尘中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小颗粒等物质,酸浸后,过滤除去了二氧化硅,再用有机溶剂萃取,“水相”中主要离子有TiOCl42-、H+、Cl- 及Mg2+,在水相中加入大量的水并加热促进TiOCl42-水解生成TiO2·xH2O,反应的离子方程式为TiOCl42-+(1+x)H2O TiO2·xH2O+2H++4Cl-,故答案为:Mg2+;TiOCl42-+(1+x)H2O TiO2·xH2O+2H++4Cl-;(6)在阴极,氧化钙被还原生成Ca,被还原的Ca进一步还原TlO2获得钛,电极反应为Ca2++2e-=Ca、2Ca+TlO2=2CaO+Ti,阳极石墨上氧离子失去电子生成氧气,电极反应式为2O2--4e-=O2↑,电解质为混有氯化钙的熔融的氧化钙,加入氯化钙可以增强电解质的导电性,同时可以降低CaO的熔点,节约能量;电流强度为0.5A,电池工作80分钟,则电量为0.5A×80×60s=2400C,转移电子的物质的量=,生成Ti的质量=×48g/mol=×48g,故答案为:2O2--4e-=O2↑;降低CaO 的熔点;×48。
备战高考化学压轴题之化学能与电能(备战高考题型整理,突破提升)含详细答案
备战高考化学压轴题之化学能与电能(备战高考题型整理,突破提升)含详细答案一、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 。
备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题附答案
备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题附答案一、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.《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴趣。
“修旧如旧”是文物保护的主旨。
(1)查阅高中教材得知铜锈为Cu2(OH)2CO3,俗称铜绿,可溶于酸。
铜绿在一定程度上可以提升青铜器的艺术价值。
参与形成铜绿的物质有Cu和_______。
(2)继续查阅中国知网,了解到铜锈的成分非常复杂,主要成分有Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl。
考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈,结构如图所示:Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl分别属于无害锈和有害锈,请解释原因_____________。
(3)文献显示有害锈的形成过程中会产生CuCl(白色不溶于水的固体),请结合下图回答:①过程Ⅰ的正极反应物是___________。
高考化学——化学能与电能的综合压轴题专题复习及详细答案
高考化学——化学能与电能的综合压轴题专题复习及详细答案一、化学能与电能1.FeSO4溶液放置在空气中容易变质,因此为了方便使用 Fe2+,实验室中常保存硫酸亚铁铵晶体[俗称“摩尔盐”,化学式为(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O],它比绿矾或绿矾溶液更稳定。
(稳定是指物质放置在空气中不易发生各种化学反应而变质)I.硫酸亚铁铵晶体的制备与检验(1)某兴趣小组设计实验制备硫酸亚铁铵晶体。
本实验中,配制溶液以及后续使用到的蒸馏水都必须煮沸、冷却后再使用,这样处理蒸馏水的目的是_______。
向 FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液,经过操作_______、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥后得到一种浅蓝绿色的晶体。
(2)该小组同学继续设计实验证明所制得晶体的成分。
①如图所示实验的目的是_______,C 装置的作用是_______。
取少量晶体溶于水,得淡绿色待测液。
②取少量待测液,_______ (填操作与现象),证明所制得的晶体中有 Fe2+。
③取少量待测液,经其它实验证明晶体中有NH4+和SO42-II.实验探究影响溶液中 Fe2+稳定性的因素(3)配制 0.8 mol/L 的 FeSO4溶液(pH=4.5)和 0.8 mol/L 的(NH4)2Fe(SO4)2溶液(pH=4.0),各取 2 ml 上述溶液于两支试管中,刚开始两种溶液都是浅绿色,分别同时滴加 2 滴 0.01mol/L 的 KSCN 溶液,15 分钟后观察可见:(NH4)2Fe(SO4)2溶液仍然为浅绿色透明澄清溶液;FeSO4溶液则出现淡黄色浑浊。
(资料 1)沉淀Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀pH7.6 2.7完全沉淀pH9.6 3.7①请用离子方程式解释 FeSO4溶液产生淡黄色浑浊的原因_______。
②讨论影响 Fe2+稳定性的因素,小组同学提出以下 3 种假设:假设 1:其它条件相同时,NH4+的存在使(NH4)2Fe(SO4)2溶液中 Fe2+稳定性较好。
2020-2021备战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
2020-2021备战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.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 2.090.0②醋酸浓度的影响0.5__36.0③__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。
高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题及详细答案
高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题及详细答案一、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:______________________________。
备战高考化学化学反应与能量推断题综合经典题及详细答案
备战高考化学化学反应与能量推断题综合经典题及详细答案一、化学反应与能量练习题(含详细答案解析)1.NiCl2是化工合成中最重要的镍源,在实验室中模拟工业上以金属镍废料(含Fe、Al等杂质)为原料生产NiCl2的工艺流程如下:下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Ni(OH)2开始沉淀的pH 2.1 6.5 3.77.1沉淀完全的pH 3.39.7 4.79.2(1)为了提高镍元素的浸出率,在“酸浸”时可采取的措施有__________(写一条即可)。
(2)加入H2O2时发生主要反应的离子方程式为__________。
(3)“调pH”时,控制溶液pH的范围为__________。
(4)“沉镍”过程中,若滤液A中c(Ni2+)=1.0mol/L,欲使100mL该滤液中的Ni2+沉淀完全[即溶液中c(Ni2+)≤1.0×10-5],则需用托盘天平称取Na2CO3固体的质量至少为_____g。
(已知K sp(NiCO3)=6.5×10-6,忽略溶液体积的变化)(5)流程中由溶液得到NiCl2·6H2O的实验操作步骤依次为______、过滤、洗涤、干燥。
【答案】将镍废料磨成粉末(或搅拌,或适当升高温度,或提高酸的浓度)H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 4.7≤pH<7.1或[4.7,7.1) 17.5 蒸发浓缩、冷却结晶【解析】【分析】根据流程:金属镍废料(含Fe、Al等杂质),加盐酸酸浸后的酸性溶液中主要含有H+、Ni2+、Fe2+、Al3+,加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,反应为:H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O,加入Na2CO3溶液调节溶液的pH范围4.7≤pH<7.1,使Fe3+、Al3+全部沉淀,滤渣为Fe(OH)3、Al(OH)3,滤液主要含有Ni2+,加入Na2CO3溶液沉淀Ni2+,将得到的NiCO3沉淀用盐酸溶解得到二氧化碳和NiCl2溶液,将NiCl2溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到NiCl2•6H2O,据此分析作答。
2020-2021备战高考化学压轴题之化学能与电能(备战高考题型整理,突破提升)含答案解析
2020-2021备战高考化学压轴题之化学能与电能(备战高考题型整理,突破提升)含答案解析一、化学能与电能1.钛工厂TiCl4烟尘中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小颗粒等物质,某研究所利用上述烟尘回收Sc2O3,并制备钛白粉(TiO2),其工艺流程如下所示:(1)酸浸过程中,HCl的作用是_______________________。
(2)已知Sc3++3HTBP Sc(TBP)3+3H+,则上述洗脱剂最好选择___________(选填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。
在实验室模拟完成上述操作Ⅰ和操作Ⅱ所涉及的玻璃仪器有______________。
(3)草酸“沉钪”得到草酸钪的化学反应类型为____________________________。
(4)在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3),其化学反应方程式为__________________________。
(5)“水相”的主要离子有TiOCl42-、H+、Cl- 及________,写出加入大量的水并加热发生的相关离子反应方程式__________________________。
(6)钛的冶炼新法是剑桥电解法(如右图)。
以含少量CaCl2的CaO熔融物作为介质,电解时。
在阴极生成的Ca进一步还原TiO2得钛。
写出阳极电极主要反应方程式:__________________________;利用中学所学知识可以预测CaCl2的作用包含增强导电性、___________;F=96500C/mol,当I=0.5A,通电80分钟,理论上获得Ti的质量为__________g(计算表达式)。
【答案】抑制TiOCl42-的进一步水解(多答Mg2+、Sc3+水解亦给分)酸性分液漏斗、烧杯复分解反应3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2Mg2+TiOCl42-+(1+x)H2O TiO2·xH2O+2H++4Cl-2O2--4e-=O2↑降低CaO的熔点【解析】(1)为了防止TiOCl42-、Mg2+、Se3+水解,酸浸过程中加入HCl可以,故答案为:抑制TiOCl42-的进一步水解;(2)根据Sc3++3HTBP Sc(TBP)3+3H+,则上述洗脱剂最好选择酸性溶液洗涤,可以抑制Sc3+与HTBP的反应;操作Ⅰ和操作Ⅱ为分液,所涉及的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯,故答案为:酸性;分液漏斗、烧杯;(3)ScCl3与草酸发生复分解反应生成草酸钪,故答案为:复分解反应;(4)在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3),同时草酸根离子被氧化生成二氧化碳,反应的化学反应方程式为3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2,故答案为:3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2;(5)根据流程图,钛工厂TiCl4烟尘中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小颗粒等物质,酸浸后,过滤除去了二氧化硅,再用有机溶剂萃取,“水相”中主要离子有TiOCl42-、H+、Cl- 及Mg2+,在水相中加入大量的水并加热促进TiOCl42-水解生成TiO2·xH2O,反应的离子方程式为TiOCl42-+(1+x)H2O TiO2·xH2O+2H++4Cl-,故答案为:Mg2+;TiOCl42-+(1+x)H2O TiO2·xH2O+2H++4Cl-;(6)在阴极,氧化钙被还原生成Ca,被还原的Ca进一步还原TlO2获得钛,电极反应为Ca2++2e-=Ca、2Ca+TlO2=2CaO+Ti,阳极石墨上氧离子失去电子生成氧气,电极反应式为2O2--4e-=O2↑,电解质为混有氯化钙的熔融的氧化钙,加入氯化钙可以增强电解质的导电性,同时可以降低CaO的熔点,节约能量;电流强度为0.5A,电池工作80分钟,则电量为0.5A×80×60s=2400C,转移电子的物质的量=,生成Ti的质量=×48g/mol=×48g,故答案为:2O2--4e-=O2↑;降低CaO 的熔点;×48。
备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题
备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题一、化学能与电能1.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 2.090.0②醋酸浓度的影响0.5__36.0③__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。
2020-2021备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题
2020-2021备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题一、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)。
备战高考化学压轴题专题复习——化学能与电能的综合
备战高考化学压轴题专题复习——化学能与电能的综合一、化学能与电能1.为探究Ag+与Fe3+氧化性的相关问题,某小组同学进行如下实验:已知:相关物质的溶解度(20℃)AgCl:1.5×10-4g Ag2SO4:0.796g (1)甲同学的实验如下:序号操作现象实验Ⅰ将2mL1mol/L AgNO3溶液加入到1mL1mol/L FeSO4溶液中产生白色沉淀,随后有黑色固体产生取上层清液,滴加KSCN溶液溶液变红注:经检验黑色固体为Ag① 白色沉淀的化学式是_____________。
② 甲同学得出Ag+氧化了Fe2+的依据是_______________。
(2)乙同学为探究Ag+和Fe2+反应的程度,进行实验Ⅱ。
a.按右图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应),发现电压表指针偏移。
偏移的方向表明:电子由石墨经导线流向银。
放置一段时间后,指针偏移减小。
b.随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液,发现电压表指针的变化依次为:偏移减小→回到零点→逆向偏移。
① a中甲烧杯里的电极反应式是___________。
② b中电压表指针逆向偏移后,银为_________极(填“正”或“负”)。
③ 由实验得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是___________。
(3)为进一步验证乙同学的结论,丙同学又进行了如下实验:序号操作现象实验Ⅲ将2mL2mol/L Fe(NO3)3溶液加入有银镜的试管中银镜消失实验Ⅳ将2mL1mol/L Fe2(SO4)3溶液加入有银镜的试管中银镜减少,未消失实验Ⅴ将2mL2mol/L FeCl3溶液加入有银镜的试管中银镜消失① 实验Ⅲ___________(填“能”或“不能”)证明Fe3+氧化了Ag,理由是_____________。
② 用化学反应原理解释实验Ⅳ与Ⅴ的现象有所不同的原因:_____________。
【答案】Ag2SO4有黑色固体(Ag)生成,加入KSCN溶液后变红 Fe2+-e-=Fe3+负Fe2++Ag+Fe3++Ag 不能因为Fe(NO3)3溶液呈酸性,酸性条件下NO3-也可能氧化Ag 溶液中存在平衡:Fe3++Ag Fe2++Ag+,且AgCl比Ag2SO4溶解度更小,Cl-比SO42-更有利于降低Ag+浓度,所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大(或促使平衡正向移动,银镜溶解)。
备战高考化学压轴题之化学能与电能(备战高考题型整理,突破提升)及详细答案
备战高考化学压轴题之化学能与电能(备战高考题型整理,突破提升)及详细答案一、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NH 4+ NO 3-+8e -+10 H +=NH 4++3H 2O Al 与NaOH 溶液反应产生H 2的过程中可将NO 3-还原为NH 3,而Mg 不能与NaOH 溶液反应 8Al +3NO 3-+5OH -+2H 2O =3NH 3↑+8AlO 2- 因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成H 2的过程,NO 3-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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
重庆备战高考化学压轴题专题化学能与电能的经典综合题一、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 。
【详解】(1)用铜做电极,电解氯化钠溶液,b 极产生的气体是2H ,则b 极氢离子得到电子发生还原反应,为阴极,电极反应式为:222H O 2e H 2OH --+=↑+,因为b 极生成氢氧根离子,所以附近溶液pH 增大;a 为阳极,与电源正极相连,故答案为:增大;正; (2)依据1()可知a 极为阳极,铜做阳极为活性电极,a 极附近生成的白色浑浊是CuCl ,则其电极反应式为:Cu e Cl CuCl ---+=,故答案为:Cu e Cl CuCl ---+=; (3)用铜电极电解饱和食盐水时,阳极发生氧化反应,电极反应为Cu e Cl CuCl ---+=,阴极发生还原反应,电极方程式为22H 2e H +-+=↑,开始时生成CuCl 白色生成,随着反应进行,溶液pH 逐渐增大,因ap ap K C (uO (H)K CuCl)<,则可生成CuOH 橙黄色沉淀,CuOH 不稳定分解生成2Cu O 和水。
①橙黄色沉淀中含有2Cu O ,则CuCl 转化为2Cu O 的原因是,随着电解的进行,氢氧根离子浓度增大,使CuCl 转化为CuOH ,方程式:CuCl OH CuOH Cl --+=+,CuOH 不稳定分解生成2Cu O 和水,方程式:222CuOH Cu O H O =+,故答案为:CuCl OH CuOH Cl --+=+、222CuOH Cu O H O =+;②通电时,在阴极产生的OH -向阳极定向移动,氢氧根离子浓度增大则CuCl 转化为CuOH ,而CuOH 不稳定分解生成2Cu O 和水,所以看到现象为“a 极附近沉淀自下而上”变为橙黄色,故答案为:通电时,在阴极产生的OH -向阳极定向移动;(4)氧化亚铜与稀硫酸反应生成铜单质、铜离子和水,化学方程式为:22442Cu O H SO Cu CuSO H O +=++,铜为红色固体,硫酸铜为蓝色溶液,所以现象为:沉淀溶解,溶液变蓝,且有少量红色固体产生,故答案为:沉淀溶解,溶液变蓝,且有少量红色固体产生;(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 ,所以不能依据该现象得出“该猜想不成立”的结论,故答案为:不能,阳极产生的大量2O 可能将CuOH 氧化。
2.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=14100.01mol/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。
3.钛工厂TiCl4烟尘中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小颗粒等物质,某研究所利用上述烟尘回收Sc2O3,并制备钛白粉(TiO2),其工艺流程如下所示:(1)酸浸过程中,HCl的作用是_______________________。
(2)已知Sc3++3HTBP Sc(TBP)3+3H+,则上述洗脱剂最好选择___________(选填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。
在实验室模拟完成上述操作Ⅰ和操作Ⅱ所涉及的玻璃仪器有______________。
(3)草酸“沉钪”得到草酸钪的化学反应类型为____________________________。
(4)在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3),其化学反应方程式为__________________________。
(5)“水相”的主要离子有TiOCl42-、H+、Cl- 及________,写出加入大量的水并加热发生的相关离子反应方程式__________________________。
(6)钛的冶炼新法是剑桥电解法(如右图)。
以含少量CaCl2的CaO熔融物作为介质,电解时。
在阴极生成的Ca进一步还原TiO2得钛。
写出阳极电极主要反应方程式:__________________________;利用中学所学知识可以预测CaCl2的作用包含增强导电性、___________;F=96500C/mol,当I=0.5A,通电80分钟,理论上获得Ti的质量为__________g(计算表达式)。
【答案】抑制TiOCl42-的进一步水解(多答Mg2+、Sc3+水解亦给分)酸性分液漏斗、烧杯复分解反应3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2Mg2+TiOCl42-+(1+x)H2O TiO2·xH2O+2H++4Cl-2O2--4e-=O2↑降低CaO的熔点【解析】(1)为了防止TiOCl42-、Mg2+、Se3+水解,酸浸过程中加入HCl可以,故答案为:抑制TiOCl42-的进一步水解;(2)根据Sc3++3HTBP Sc(TBP)3+3H+,则上述洗脱剂最好选择酸性溶液洗涤,可以抑制Sc3+与HTBP的反应;操作Ⅰ和操作Ⅱ为分液,所涉及的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯,故答案为:酸性;分液漏斗、烧杯;(3)ScCl3与草酸发生复分解反应生成草酸钪,故答案为:复分解反应;(4)在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3),同时草酸根离子被氧化生成二氧化碳,反应的化学反应方程式为3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2,故答案为:3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2;(5)根据流程图,钛工厂TiCl4烟尘中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小颗粒等物质,酸浸后,过滤除去了二氧化硅,再用有机溶剂萃取,“水相”中主要离子有TiOCl42-、H+、Cl- 及Mg2+,在水相中加入大量的水并加热促进TiOCl42-水解生成TiO2·xH2O,反应的离子方程式为TiOCl42-+(1+x)H2O TiO2·xH2O+2H++4Cl-,故答案为:Mg2+;TiOCl42-+(1+x)H2O TiO2·xH2O+2H++4Cl-;(6)在阴极,氧化钙被还原生成Ca,被还原的Ca进一步还原TlO2获得钛,电极反应为Ca2++2e-=Ca、2Ca+TlO2=2CaO+Ti,阳极石墨上氧离子失去电子生成氧气,电极反应式为2O2--4e-=O2↑,电解质为混有氯化钙的熔融的氧化钙,加入氯化钙可以增强电解质的导电性,同时可以降低CaO的熔点,节约能量;电流强度为0.5A,电池工作80分钟,则电量为0.5A×80×60s=2400C,转移电子的物质的量=,生成Ti的质量=×48g/mol=×48g,故答案为:2O2--4e-=O2↑;降低CaO 的熔点;×48。