全国高考化学化学能与电能的综合高考真题汇总含答案解析

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）。
【解析】
【分析】
【详解】
（1）将 2mL 1mol/L AgNO3 溶液加入到 1mL 1mol/L FeSO4 溶液中发生复分解反应会生成 硫酸银白色沉淀，银离子具有强氧化性会氧化 Fe2+为 Fe3+，银离子被还原为黑色固体金属
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：
_____________。
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
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)。
实验现象 沉淀溶解，形成无色溶液 沉淀溶解，形成褐色溶液 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+ + 2Al 2Al3+ + 3Cu 0.117 证明增大 CuSO4 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。
(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，
实验 序号
试剂 A
实验现象
1
0.2 mol·L−1 CuCl2 溶液
铝条表面有气泡产生，并有红色固体析出
0.2 mol·L−1 CuSO4 溶液，再加入 开始铝条表面无明显变化，加 NaCl 后，铝条表
2
一定质量的 NaCl 固体
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
全国高考化学化学能与电能的综合高考真题汇总含答案解析
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：
序号
操作
现象
实验Ⅲ
将 2 mL 2 mol/L Fe(NO3)3 溶液加入有银镜的试管 中
银镜消失
实验Ⅳ 实验Ⅴ
将 2 mL1 mol/L Fe2(SO4)3 溶液加入有银镜的试管中 银镜减少，未消失
将 2 mL 2 mol/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
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 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
单质银；取上层清液，滴加 KSCN 溶液溶液变红说明有铁离子生成；
①上述分析可知白色沉淀为硫酸银，它的化学式是 Ag2SO4，故答案为 Ag2SO4；
②甲同学得出 Ag+氧化了 Fe2+的依据是实验现象中，银离子被还原为黑色固体金属单质银，
取上层清液，滴加 KSCN 溶液溶液变红说明有铁离子生成，故答案为有黑色固体（Ag）生
3．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 Ag2SO4：0．796 g （1）甲同学的实验如下：
序号
操作
现象
实验Ⅰ
将 2 mL 1 mol/L AgNO3 溶液加 产生白色沉淀，随后有黑色固体产生 入到 1 mL 1 mol/L FeSO4 溶液中
取上层清液，滴加 KSCN 溶液
溶液变红
注：经检验黑色固体为 Ag ① 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。
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
i
加入浓 NaCl 溶液
ii
加入饱和 AlCl3 溶液
iii
向 i 所得溶液中加入 2 mol·L－1 CuCl2 溶液
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。
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 + CuCl2 2CuCl 的反应，他设计了右图所示实验证明该反应能够发生。
成，加入 KSCN 溶液后变红；
（2）①实验过程中电压表指针偏移，偏移的方向表明：电子由石墨经导线流向银，依据原
电池原理可知银做原电池正极，石墨做原电池负极，负极是甲池溶液中亚铁离子失电子发