备战高考化学化学能与电能提高练习题压轴题训练含答案.docx

1、备战高考化学化学能与电能提高练习题压轴题训练含答案2020-2021 备战高考化学(化学能与电能提高练习题)压轴题训练含答案一、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

2、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=来计算NaOH

3、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

4、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=2.510-4mol，生成氢氧化钠的物质的量为510-4mol，所以溶液中NaOH的物质的量浓度=0.01mol/L，所以氢离子的浓度=mol/L=110-12mol/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：首先判断阴阳极，分析

5、阳极材料是惰性电极还是活性电极；再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴阳离子两组；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。2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

6、字母表示)。装置A和B作用是干燥NO和Cl2，_。装置D的作用是_。 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 efcbd或fecbd 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

7、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

8、答案为ef（或fe）cbd；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；NOCl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；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，S

9、2O42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，3FeSO4 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)26H2O，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

10、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。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。取少量待测液，_ (填操作与现象)，证明所制得的晶体中有 Fe2。取少量待测液，经其它实验证明晶体中有NH4和SO42II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=

11、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pH7.62.7完全沉淀pH9.63.7请用离子方程式解释 FeSO4 溶液产生淡黄色浑浊的原因_。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

12、)2 溶液中 Fe2+稳定性较好。假设 2：其它条件相同时，在一定 pH 范围内，溶液 pH 越小 Fe2稳定性越好。假设 3：_。（4）小组同学用如图装置（G为灵敏电流计），滴入适量的硫酸溶液分 别控制溶液 A（0.2 mol/L NaCl）和溶液 B（0.1mol/L FeSO4）为不同的 pH，观察记录电流计读数，对假设 2 进行实验研究，实验结果如表所示。序号A：0.2molL1NaClB：0.1molL1FeSO4电流计读数实验1pH=1pH=58.4实验2pH=1pH=16.5实验3pH=6pH=57.8实验4pH=6pH=15.5（资料 2）原电池装置中，其它条件相同时，负极反应

13、物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原 电池的电流越大。（资料 3）常温下，0.1mol/L pH=1 的 FeSO4 溶液比 pH=5 的 FeSO4 溶液稳定性更好。 根据以上实验结果和资料信息，经小组讨论可以得出以下结论：U 型管中左池的电极反应式_。对比实验 1 和 2（或 3 和 4） ,在一定 pH 范围内，可得出的结论为_。对比实验_和_，还可得出在一定pH 范围内溶液酸碱性变化对 O2 氧化性强弱的影响因素。 对（资料 3）实验事实的解释为_。【答案】除去水中溶解的氧气，防止氧化Fe2+ 蒸发浓缩 检验晶体中是否含有结晶水 防止空气中水蒸气逆向进入装有无水CuSO4的试管

14、，影响实验结果 滴入少量K3Fe(CN)6溶液，出现蓝色沉淀（或先滴入2滴KSCN溶液，无明显变化，再加入几滴新制氯水，溶液变成红色） 4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3 + 8H+ 当其它条件相同时，硫酸根离子浓度大小影响Fe2+的稳定性。（或当其它条件相同时，硫酸根离子浓度越大，Fe2+的稳定性较好。） O2 + 4e- +4H+= 2H2O 溶液酸性越强,Fe2+的还原性越弱 1 3（或2和4） 其它条件相同时，溶液酸性增强对Fe2+的还原性减弱的影响，超过了对O2的氧化性增强的影响。故pH=1的FeSO4溶液更稳定。 【解析】【分析】I.(1)亚铁离子具有还原性

15、，在空气中容易被氧化；向 FeSO4 溶液中加入饱和(NH4)2SO4 溶液，需要经过蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤和干燥后得到一 种浅蓝绿色的晶体；(2) 无水硫酸铜遇水变蓝色；空气中也有水蒸气，容易对实验产生干扰；检验Fe2+，可以向样品中滴入少量K3Fe(CN)6溶液，出现蓝色沉淀，说明存在Fe2+；或先滴入2滴KSCN溶液，无明显变化，再加入几滴新制氯水，溶液变成红色，说明存在Fe2+；II.(3) 由表可知，pH=4.5的0.8 mol/L 的 FeSO4 溶液中，会产生Fe(OH)3沉淀，说明二价铁被氧化成了三价铁，同时和水反应生成Fe(OH)3沉淀；0.8 mol/L 的 FeS

16、O4 溶液（pH=4.5）和 0.8 mol/L 的(NH4)2Fe(SO4)2 溶液中硫酸根的浓度也不同，可以以此提出假设；(4) FeSO4中的铁的化合价为+2价，具有还原性，在原电池中做负极，则左池的碳电极做正极，NaCl中溶解的氧气得电子生成，在酸性环境中生成水；实验1 和 2（或 3 和 4）中NaCl溶液的pH相同，FeSO4溶液的pH不同，且FeSO4溶液的pH越小，电流越小，结合原电池装置中，其它条件相同时，负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原电池的电流越大，可以得出结论；对比实验1和3（或2和4）发现，FeSO4溶液的pH相同时，NaCl溶液的pH越大，电流越

17、小，结合原电池装置中，其它条件相同时，负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原电池的电流越大，可以得出结论；对比实验1 和 4，NaCl溶液的pH增大酸性减弱，FeSO4溶液的pH减小酸性增强，但是电流却减小，结合的结论分析。【详解】I.(1)亚铁离子具有还原性，在空气中容易被氧化，在配制溶液时使用到的蒸馏水都必须煮沸、冷却后再使用，目的是：除去水中溶解的氧气，防止氧化Fe2+；向 FeSO4 溶液中加入饱和(NH4)2SO4 溶液，需要经过蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤和干燥后得到一 种浅蓝绿色的晶体；(2) 无水硫酸铜遇水变蓝色，该装置的实验目的是：检验晶体中是否含有结晶水；空

18、气中也有水蒸气，容易对实验产生干扰，需要使用浓硫酸防止空气中水蒸气逆向进入装有无水CuSO4的试管，影响实验结果；检验Fe2+，可以向样品中滴入少量K3Fe(CN)6溶液，出现蓝色沉淀，说明存在Fe2+；或先滴入2滴KSCN溶液，无明显变化，再加入几滴新制氯水，溶液变成红色，说明存在Fe2+；II.(3) 由表可知，pH=4.5的0.8 mol/L 的 FeSO4 溶液中，会产生Fe(OH)3沉淀，说明二价铁被氧化成了三价铁，同时和水反应生成Fe(OH)3沉淀，离子方程式为：4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3 + 8H+；0.8 mol/L 的 FeSO4 溶液（pH=

19、4.5）和 0.8 mol/L 的(NH4)2Fe(SO4)2 溶液中硫酸根的浓度也不同，0.8 mol/L 的(NH4)2Fe(SO4)2 溶液中硫酸根浓度更大，故可以假设：当其它条件相同时，硫酸根离子浓度大小影响Fe2+的稳定性；或者当其它条件相同时，硫酸根离子浓度越大，Fe2+的稳定性较好；(4) FeSO4中的铁的化合价为+2价，具有还原性，在原电池中做负极，则左池的碳电极做正极，NaCl中溶解的氧气得电子生成，在酸性环境中生成水，故电极方程式为：O2 + 4e- +4H+= 2H2O；实验1 和 2（或 3 和 4）中NaCl溶液的pH相同，FeSO4溶液的pH不同，且FeSO4溶液

20、的pH越小，电流越小，结合原电池装置中，其它条件相同时，负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原电池的电流越大，可以得出的结论是：溶液酸性越强，Fe2+的还原性越弱；对比实验1和3（或2和4）发现，FeSO4溶液的pH相同时，NaCl溶液的pH越大，电流越小，结合原电池装置中，其它条件相同时，负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原电池的电流越大，可以得出在一定pH 范围内溶液的碱性越强， O2 氧化性越强；对比实验1 和 4，NaCl溶液的pH增大酸性减弱，FeSO4溶液的pH减小酸性增强，但是电流却减小，结合的结论，和其它条件相同时，溶液酸性增强对Fe2+的还原性减

21、弱的影响，超过了对O2的氧化性增强的影响。故pH=1的FeSO4溶液更稳定。4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：SOCl2 沸点为 78.8，SCl2 的沸点为 50，且两种液体可互溶。SOCl2 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

22、 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 ZnCl22H2O 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FeCl36H2O 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+SCl22SOCl2 2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2+5Cl2+8H2O 球形冷凝管 cdcdb 吸收SO2、Cl2，防止外界水蒸气进入装置 分馏（或蒸馏） 2H+2ClH2+Cl2 SOCl2可能会与Fe3+发生氧化还原反

23、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。【详解】（1）实验室用干燥的氯气、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，反应的化学方程式为SO

24、2+Cl2+SCl22SOCl2，故答案为SO2+Cl2+SCl22SOCl2；（2）装置丙中浓盐酸与高锰酸钾反应生产氯化锰、氯化钾、氯气和水，反应的离子方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2+5Cl2+8H2O，故答案为2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2+5Cl2+8H2O；（3）仪器 e 的名称是球形冷凝管；因氯气中混有氯化氢和水蒸气，实验时应先除去氯化氢和水蒸气，制得干燥的氯气，实验仪器的连接顺序为丙（制氯气）乙（除氯化氢）乙（除水蒸气）甲（制SOCl2），则仪器的接口连接顺序为acdcdb，故答案为球形冷凝管；cdcdb；（4）仪器 f中盛有碱石灰，碱石灰的作用

25、是吸收逸出的有毒的Cl2和SO2污染环境，防止空气中的水蒸气进入反应装置而使SOCl2水解，故答案为吸收SO2、Cl2，防止外界水蒸气进入装置；（5）已知氯化亚砜沸点为77，SCl2的沸点为50，实验结束后，采用分馏（或蒸馏）的方法即可将之分离，故答案为分馏（或蒸馏）；（6）用惰性电极电解ZnCl2和盐酸的混合溶液时，阳极上氯离子放电能力强于氢氧根离子，阴极上氢离子放电能力强于锌离子，电解的总方程式为2H+2ClH2+Cl2；FeCl3具有氧化性，SOCl2具有还原性，SOCl2用作FeCl36H2O制取无水FeCl3的脱水剂时，SOCl2可能会与FeCl3发生氧化还原反应使FeCl3变质，故

26、答案为2H+2ClH2+Cl2；SOCl2可能会与Fe3+发生氧化还原反应。【点睛】本题考查了性质实验方案的设计与评价，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力，注意掌握化学实验基本操作方法，明确常见物质的性质及化学实验方案设计原则是解答关键。5某小组研究 Na2S 溶液与 KMnO4 溶液反应，探究过程如下。资料:.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.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-。根据实验现象，乙同学认为甲的预测不合

27、理，理由是_。乙同学取实验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_。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，

28、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

29、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)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；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，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；a.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