北京高考化学化学能与电能综合题文档格式.docx

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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+＋3H2OAl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。

铜片表面产生的无色气体是NO，在液体上方NO被空气中的氧气氧化成红棕色的NO2，方程式为2NO+O2=2NO2；

（2）实验Ⅱ中，Al的金属活动性比Cu强，Al开始作电池的负极，电流计指针先偏向右边；

由于Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜，阻止了内层金属的进一步反应，因此，Cu作负极，电流计指针偏向左边；

（3）①实验室检验NH4+有两种常用方法：

方法一，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+；

方法二，取少量待检溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，并在试管口放一蘸有浓盐酸的玻璃棒，若有白烟生成，证明溶液中含NH4+；

②NH4+的生成是NO3－被还原的结果，其电极反应式为NO3-＋8e-＋10H+＝NH4+＋3H2O

（4）①观察到A中有NH3生成，是由于Al与NaOH溶液反应产生H2，并且与此同时，H2可将NO3-还原为NH3；

B中无现象是由于Mg与NaOH溶液不反应；

②A中生成NH3的离子方程式为8Al＋3NO3-＋5OH-＋2H2O＝3NH3↑＋8AlO2-；

（5）铝与中性的硝酸钠溶液不能生成H2，NO3－无法被还原，因此将铝粉加入到NaNO3溶液中无明显现象。

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．H2SO4b．BaSO4c．Na2SO4d．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。

①负极的电极反应是____________________；

②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环（见上图）。

A物质的化学式是_________________；

（5）实验过程中，若在阴极产生了44.8L（标准状况）气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4（标准状况）____L。

【答案】CFe－2e－=Fe2＋4OH--4e-=2H2O+O2 

↑4Fe2＋＋10H2O＋O2=4Fe（OH）3↓＋8H＋CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2OCO211.2L

（1）从所加入物质能增大溶液离子的浓度，并能保持污水的pH在5.0~6.0之间进行分析；

（2）根据阳极电极材料和离子的放电顺序分析放电的离子，书写电极反应；

（3）二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化为三价；

（4）①燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；

②根据两极上发生的反应确定循环使用的物质；

（5）在燃料电池和电解池的串联电路中，转移的电子数目是相同的。

（1）为了增强溶液的导电性，可选用易溶的强电解质溶液，排除B项，考虑到污水的pH在5.0~6.0之间，因此不能使用氢氧化钠，硫酸能将Fe（OH）3溶解，因此应向污水中加入适量的硫酸钠；

（2）电解时，铁作阳极，失电子，发生反应Fe-2e-=Fe2+，同时溶液中的OH-失电子被氧化为O2，因此，电极反应为：

Ⅰ.Fe-2e-=Fe2+，Ⅱ.4OH--4e-=2H2O+O2 

↑；

（3）Fe2+具有还原性，能被氧气氧化为三价，那么得到Fe（OH）3沉淀的离子方程式为：

4Fe2＋＋10H2O＋O2=4Fe（OH）3↓＋8H＋；

（4）①燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应为：

CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O；

②由电极反应可知电池工作时参加循环的物质为CO2；

（5）阴极的电极反应为2H++2e-=H2↑，阴极产生了44.8L（即2mol）气体，转移的电子的物质的量为4mol，由CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O可知，当转移的电子的物质的量为4mol时，消耗CH4的体积为V=nVm=

×

4mol×

22.4L/mol=11.2L。

3．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↑+4H2Oe→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+H2O2HSO3—+2e—+2H+=S2O42—+2H2O

（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。

（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。

【点睛】

本题考查化学实验方案的设计与评价，侧重考查分析问题和解决问题的能力，注意化学方程式的书写和排列实验先后顺序的方法，掌握电极反应式的书写方法是解答关键，

4．甲同学向做过银镜反应的试管滴加0.1mol/L的Fe（NO3）3溶液（pH=2），发现银镜部分溶解，和大家一起分析原因：

甲同学认为：

Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag。

乙同学认为：

Fe（NO3）3溶液显酸性，该条件下NO3－也能氧化单质Ag。

丙同学认为：

Fe3+和NO3－均能把Ag氧化而溶解。

（1）生成银镜反应过程中银氨溶液发生_____________（氧化、还原）反应。

（2）为得出正确结论，只需设计两个实验验证即可。

实验I：

向溶解了银镜的Fe（NO3）3的溶液中加入____________（填序号，①KSCN溶液、②K3[Fe（CN）6]溶液、③稀HC1），现象为___________，证明甲的结论正确。

实验Ⅱ：

向附有银镜的试管中加入______________溶液，观察银镜是否溶解。

两个实验结果证明了丙同学的结论。

（3）丙同学又把5mLFeSO4溶液分成两份：

第一份滴加2滴KSCN溶液无变化；

第二份加入1mL0.1mol/LAgNO3溶液，出现白色沉淀，随后有黑色固体产生（经验证黑色固体为Ag颗粒），再取上层溶液滴加KSCN溶液变红。

根据上述的实验情况，用离子方程式表示Fe3+、Fe2+、Ag+、Ag之间的反应关系_______________。

（4）丁同学改用如图实验装置做进一步探究：

①K刚闭合时，指针向左偏转，此时石墨作_________，（填“正极”或“负极。

此过程氧化性：

Fe3+_______Ag+（填>

或<

）。

②当指针归零后，向右烧杯中滴加几滴饱和AgNO3溶液，指针向右偏转。

③由上述①②实验，得出的结论是：

_______________________。

【答案】还原②产生蓝色沉淀pH=20.3mol/LKNO3或NaNO3溶液Ag+Fe3+⇌Ag++Fe2+或（Ag++Fe2+⇌Ag+Fe3+）正极＞＜其它条件不变时，物质的氧化性与浓度有关系，浓度的改变可导致平衡的移动

（1）根据元素化合价的变化判断；

（2）实验Ⅰ：

Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则要证明甲的结论正确，可验证Fe3+的还原产物Fe2+的存在；

进行对照实验；

（3）根据实验现象判断溶液中发生的反应；

（4）根据指针偏转方向判断正负极，判断电极反应，并结合氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物分析解答。

（1）往AgNO3溶液中逐滴加入氨水，银离子和氨水反应生成白色的氢氧化银沉淀和铵根离子，Ag++NH3•H2O═AgOH↓+NH4+；

继续滴入氨水白色沉淀溶解，氢氧化银和氨水反应生成银氨溶液和水，AgOH+2NH3•H2O═Ag（NH3）2OH+2H2O，若用乙醛进行银镜反应，再加入乙醛溶液后，水浴加热，生成乙酸铵，氨气、银和水，化学反应方程式为：

CH3CHO+2Ag（NH3）2OH

CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O，银氨溶液中的银为+1价，被醛基还原生成0价的银单质，故答案为：

还原；

Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则要证明甲的结论正确，可验证Fe3+的还原产物Fe2+的存在即可，验证Fe2+的实验是取少量除尽Ag+后的溶液于试管中，加入K3[Fe（CN）6]溶液会和Fe2+反应生成蓝色沉淀，故答案为：

②；

产生蓝色沉淀；

Fe3+和NO3－均能把Ag氧化而溶解，且两个实验结果证明了丙同学的结论，而实验I验证了Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则实验II需要验证NO3－也能把Ag氧化而溶解，需进行对照实验，0.1mol/L的Fe（NO3）3溶液（pH=2），NO3－为0.3mol/L，所以需向附有银镜的试管中加入pH=2的0.3mol/LKNO3或NaNO3溶液，故答案为：

pH=2的0.3mol/LKNO3或NaNO3；

（3）Fe3+遇KSCN溶液变红，第一份滴加2滴KSCN溶液无变化，说明FeSO4溶液中无Fe3+，第二份加入1ml0.1mol/LAgNO3溶液，出现白色沉淀，随后有黑色固体Ag产生，再取上层溶液滴加KSCN溶液变红，说明有Fe3+产生，说明Fe2+被Ag+氧化生成Fe3+，Ag+被还原为Ag，又Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则该反应为可逆反应，反应的离子方程式为：

Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+或Ag++Fe2+⇌Ag+Fe3+；

（4）①K刚闭合时，指针向左偏转，则银为负极，石墨为正极，该电池的反应本质为Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+，该反应中铁离子为氧化剂，银离子为氧化产物，则氧化性：

Fe3+＞Ag+，故答案为：

正极；

＞；

②当指针归零后，向右烧杯中滴加几滴饱和AgNO3溶液，指针向右偏转，则此时石墨为负极，银为正极，右侧烧杯中银离子浓度增大，反应Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+的平衡左移，发生反应Ag++Fe2+⇌Ag+Fe3+，此时Ag+为氧化剂，Fe3+为氧化产物，则氧化性：

Fe3+＜Ag+；

在其它条件不变时，物质的氧化性与浓度有关，浓度的改变可导致平衡移动。

5．《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___________。

②过程Ⅰ负极的电极反应式是_____________。

（4）青铜器的修复有以下三种方法：

ⅰ．柠檬酸浸法：

将腐蚀文物直接放在2%-3%的柠檬酸溶液中浸泡除锈；

ⅱ．碳酸钠法：

将腐蚀文物置于含Na2CO3的缓冲溶液中浸泡，使CuCl转化为难溶的Cu2（OH）2CO3；

ⅲ．BTA保护法：

请回答下列问题：

①写出碳酸钠法的离子方程式___________________。

②三种方法中，BTA保护法应用最为普遍，分析其可能的优点有___________。

A．在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜

B．替换出锈层中的Cl-，能够高效的除去有害锈

C．和酸浸法相比，不破坏无害锈，可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”

【答案】O2、H2O、CO2碱式碳酸铜为致密结构，可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜；

而碱式氯化铜为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀氧气（H2O）Cu-e-+Cl-=CuCl4CuCl+O2+2H2O+2CO32-=2Cu2（OH）2CO3+4Cl-ABC

（1）由质量守恒定律可知，反应前后元素种类不变；

（2）结合图像可知，Cu2（OH）2CO3为致密结构，Cu2（OH）3Cl为疏松结构；

（3）正极得电子发生还原反应，过程Ⅰ的正极反应物是氧气，Cu作负极；

（4）在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜；

替换出锈层中的Cl-，能够高效的除去有害锈；

BTA保护法不破坏无害锈。

（1）铜锈为Cu2（OH）2CO3，由质量守恒定律可知，反应前后元素种类不变，参与形成铜绿的物质有Cu和O2、H2O、CO2；

（2）结合图像可知，Cu2（OH）2CO3为致密结构，可以阻止潮湿空气进入内部进一步腐蚀铜，属于无害锈。

Cu2（OH）3Cl为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀，属于有害锈；

（3）①结合图像可知，正极得电子发生还原反应，过程Ⅰ的正极反应物是氧气，电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-；

②结合图像可知，过程Ⅰ中Cu作负极，电极反应式是Cu-e-+Cl-=CuCl；

（4）①碳酸钠法中，Na2CO3的缓冲溶液使CuCl转化为难溶的Cu2（OH）2CO3，离子方程式为4CuCl+O2+2H2O+2CO32-=2Cu2（OH）2CO3+4Cl-；

②A．在青铜器表面形成一层致密的透明保护膜，能保护内部金属铜，这能使BTA保护法应用更为普遍，故A正确；

B．Cu2（OH）3Cl为疏松结构，潮湿空气可以进入空隙内将内部的铜进一步腐蚀，属于有害锈。

替换出锈层中的Cl-，能够高效的除去有害锈，这能使BTA保护法应用更为普遍，故B正确；

C．酸浸法会破坏无害锈Cu2（OH）2CO3，BTA保护法不破坏无害锈，可以保护青铜器的艺术价值，做到“修旧如旧”，这能使BTA保护法应用更为普遍，故C正确；

答案选ABC。

6．某课外小组分别用图中所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。

请回答：

Ⅰ.用甲图装置进行第一组实验。

（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是________（填序号）。

A．铝B．石墨C．银D．铂

（2）N极为_______（填“正”“负”“阴”“阳”）电极，发生反应的电极反应式为__________。

（3）实验过程中，SO42－________（填“从左向右”“从右向左”或“不”）移动；

滤纸上能观察到的现象有_____。

Ⅱ.用乙图装置进行第二组实验。

实验过程中，观察到与第一组实验不同的现象：

两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；

停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。

查阅资料得知，高铁酸根离子（FeO

）在溶液中呈紫红色，且需碱性环境才可产生。

（4）电解过程中，X极区溶液的pH________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（5）电解过程中，Y极发生的电极反应为_______________和____________________。

（6）若在X极收集到672mL气体，在Y极收集到168mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少________g。

（7）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为2K2FeO4＋3Zn===Fe2O3＋ZnO＋2K2ZnO2。

该电池正极发生的反应的电极反应式为__________________________________。

【答案】A阴2H＋＋2e－=H2↑（或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－）从右向左滤纸上有红褐色斑点产生（答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可）增大Fe－6e－＋8OH－=FeO42－＋4H2O4OH－－4e－=2H2O＋O2↑0.282FeO42－＋6e－＋5H2O=Fe2O3＋10OH－

（1）在保证电极反应不变的情况下，仍然是锌作负极，则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属，铝是比锌活泼的金属，所以不能代替铜，故选A；

（2）N电极连接原电池负极，所以是电解池阴极，阴极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：

2H++2e-═H2↑（或2H2O+2e-═H2↑+2OH-），故答案为2H++2e-═H2↑（或2H2O+2e-═H2↑+2OH-）；

（3）原电池放电时，阴离子向负极移动，所以硫酸根从右向左移动，电解池中，阴极上氢离子得电子生成氢气，阳极上铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁，所以滤纸上有红褐色斑点产生，故答案为从右向左，滤纸上有红褐色斑点产生；

（4）电解过程中，阴极上氢离子放电生成氢气，则阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子溶液，溶液呈碱性，溶液的pH增大，故答案为：

增大；

（5）铁是活泼金属，电解池工作时，阳极上铁失电子发生氧化反应，氢氧根离子失电子发生氧化反应，所以发生的电极反应式为：

Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O和4OH--4e-═2H2O+O2↑，故答案为Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O；

4OH--4e-═2H2O+O2↑；

（6）X电极上析出的是氢气，Y电极上析出的是氧气，且Y电极失电子进入溶液，设铁质量减少为xg，根据转移电子数相等有：

2＝

4+

6，x=0.28，故答案为0.28g；

（7）正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，反应方程式为2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-，故答案为2FeO42-+6e-+5H2O═Fe2O3+10OH-。

点睛：

本题考查了原电池和电解池原理，注意：

电解池中如果活泼金属作阳极，则电解池工作时阳极材料失电子发生氧化反应，为易错点。

7．有A、B两位学生均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序,并探究产物的有关性质。

分别设计如图所示的原电池,请完成以下问题：

（1）负极材料：

A池___，B池___。

（2）电极反应式：

A池正极