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1、备战高考化学化学能与电能综合题含答案2020-2021备战高考化学化学能与电能综合题含答案一、化学能与电能1某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：（1）上述实验中发生反应的化学方程式有_；（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_；（3）实验室中现有、等4中溶液，可与实验中溶液起相似作用的是_；（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措旌有_（答两种）；（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积

2、的气体所需时间。请完成此实验设计，其中：V1=_，V6=_，V9=_；该同学最后得出的结论为：当加入少量溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_【答案】Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成铜锌原电池，加快了氢气产生的速率 Ag2SO4 升高反应温度、适当增加硫酸的浓度（答案合理即可） 30 10 17.5 当加入一定量的硫酸铜后，生成的单质铜会沉积在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积 【解析】【详解】（1）在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个

3、反应：CuSO4Zn=ZnSO4Cu、ZnH2SO4=ZnSO4H2。（2）由于Zn与反应生成的Cu及硫酸铜溶液组成了CuZn原电池，大大加快了生成氢气的反应速率。（3）只要是比锌的金属性弱的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。（4）要加快生成氢气的反应速率，还可以采取如下措施：升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。（5）因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得V610 mL， V917.5 m

4、L。由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢。2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

5、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 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F

6、e3+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。【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

7、应的化学方程式为SO2+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

8、碱石灰，碱石灰的作用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

9、使FeCl3变质，故答案为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。3某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现反应条件不同，反应速率不同。请回答下列问题：（1）在用稀硫酸与锌制氢的实验中，加入少量下列物质可加快氢气生成速率的是_（填序号）ANa2SO4 溶液 BMgSO4 溶液 CSO3 DCuSO4 溶液（2）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同

10、学设计了如下一系列的实验：将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的容器中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。请完成此实验设计，其中：V1_ mL， V6_ mL。该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析速率下降的主要原因_ 。（3）该同学为探究其它因素对锌与稀硫酸反应速率的影响，又做了以下实验，记录数据如下，回答下列问题：由实验可推知，反应物的总能量_产物的总能量（填“”、 “” 或“”）。实验2和5表明，_对反应速率有影响。实验4和5表明，_对反应速率有影响，能

11、表明同一规律的实验还有 _ （填实验序号）。本实验中影响反应速率的其他因素还有_。【答案】 C D 30 10 当加入一定量的硫酸铜后，生成的单质铜会沉积在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积 浓度 固体表面积 1和2 温度【解析】（1）在用稀硫酸与锌制氢气的实验中，加入Na2SO4 溶液，减小了硫酸的浓度，使速率减小，故A错误；B、加入MgSO4 溶液，减小了硫酸的浓度，使速率减小，故B错误；C、通入SO3 相当于加入了硫酸，增大了硫酸的浓度，加快了化学反应速率；D、加入CuSO4 溶液，锌为活泼金属，发生Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，置换出铜，与锌形成原电池反应，化学反应速率加快；故选

12、CD；（2）研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响要求硫酸的量不变，所以V1=30，分析可以看出为了消除硫酸的物质的量浓度不同引起的误差，所以加入的硫酸铜和水的体积和要求一样为20mL，所以V6 10 ，加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因是当加入一定量的硫酸铜后，生成的单质铜会沉积在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积；（3） 从表中看出，反应后的温度高于反应前的温度，说明这是一个放热反应，即反应物的总能量大于产物的总能量；实验2和5表明只要硫酸的物质的量浓度不同，是为了探究浓度对反应速

13、率的影响；实验4和5、1和2，都是为了探究固体表面积对反应速率的影响，粉末反应的时间短，说明固体表面积越大，反应速率越快；由于这是一个放热反应，所以温度也是影响本实验的反应速率的因素之一。4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。.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

14、70%的硫酸 D质量分数为10%的硫酸（3）步骤中制备连二亚硫酸钠的化学方程式可表示为_。（4）上述步骤中，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）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_。t1t2段发生化学反应的离子方程式为_。.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）产品在_（填“阳极”、“阴极”）得到。若不加隔膜，则连二亚硫酸钠产率降低，其原因是_

15、。【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】.(1)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)中钠元素为+1价，氧元素

16、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。加入适量乙醇水溶液可以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，故答案为：连二亚

17、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；(5)由信息可知在碱性介质中稳定，则在包装保存“保险粉”时加入少量的Na2CO3固体，目的是Na2CO3为碱性物质，提高“保险粉”的稳定性，故答案为：Na2CO3为碱性物质，提高“保险粉”的稳定性；(6)NaHSO3的电离程度大于水解程度，溶液显酸性，含硫元素的粒子浓度由大到小的顺序为c(HSO3-)c(SO32-)c(H2SO3)，故答案为：c(HSO3-)c(SO32-)c(H2SO3)；Na2S2O4溶液在空气中易被氧化生成亚硫酸氢钠，则0t1段发生离子反应方程式为2S2O42-+O2+2

18、H2O=4HSO3-，t1点是为0.1mol/L的NaHSO3，根据图像t2时pH=1，说明NaHSO3完全被氧化生成硫酸氢钠，t1t2段发生化学反应的离子方程式为2HSO3-+O2=2H+2SO42-，故答案为：2HSO3-+O2=2H+2SO42-；.(7)用惰性电极电解NaHSO3溶液得到Na2S2O4，反应过程中S元素的化合降低，被还原，应该在阴极上反应得到Na2S2O4，故答案为：阴极； 若不加隔膜，则部分HSO3-到阳极失电子发生氧化反应，也可能被阳极产生的氯气氧化，结果都会生成硫酸根离子，得不到连二亚硫酸钠，使连二亚硫酸钠产率下降，故答案为：若不加隔膜，则部分HSO3-到阳极失电

19、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。5高铁酸盐（如K2FeO4）是一种高效绿色氧化剂，可用于饮用水和生活用水的处理。从环境保护的角度看，制备高铁酸盐较好的方法为电化学法。（1）电化学法制备高铁酸钠采用铁片作阳极，NaOH溶液作为电解质溶液，其电流效率可达到40%。写出阳极产生高铁酸钠的电极反应方程式：_。（2）铁丝网电极是更理想的阳极材料，相同条件下，可将电流效率提高至70%以上，原因是_。研究亦发现，铁电极在某一电压范围内会产生氧气使阳极表面生成Fe2O3膜而“钝化”。写出产生O2的电极反应方程式：_。（3）FeO42易与水4h生成絮状氢氧化铁，也会影响

20、高铁酸盐的产率。若以铁丝网为阳极，在中间环节（对应图中4h后）过滤掉氢氧化铁，反应过程中FeO42浓度以及电流效率随时间的变化如图1中实线所示（图中曲线是每隔1h测得的数据）。图中虚线部分对应于没有过滤氢氧化铁而连续电解的情况。下列判断正确的是_(填编号)过滤：掉氢氧化铁有利于获得较高浓度的高铁酸盐溶液过滤掉氢氧化铁对电流效率影响不大实验表明不过滤掉氢氧化铁，6h后电流效率几乎为0（4）在相同的pH条件下，经过相同的反应时间，高铁酸盐的产率与温度关系如图2。随温度升高，高铁酸盐产率先增大后减小的原因是_。（5）人们还对用铁的氧化物作电极制备高铁酸盐进行了研究，例如以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐，

21、该研究方向的价值有_（至少答一点）。【答案】Fe-6e+8OHFeO42+4H2O 铁丝网比铁片接触面积更大 4OH-4eO2+2H2O 温度升高加快了高铁酸盐的生成速率，另一方面，温度升高加快了高铁酸盐与水反应，1020时生成为主要因素，20以后分解为主要因素。 以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐消耗电能少；以铁的氧化物为电极，可以实现变废为宝；以磁铁矿作为多孔电极，不会发生钝化现象等合理答案。 【解析】【分析】（1）已知反应物和生成物，书写方程式时要根据原子守恒和电荷守恒；（2）接触面积越大，电流越大；阳极铁失去电子，氢氧根也可能失去电子生成氧气；（3）比较实线和虚线对应的坐标即可得出答案；（4

22、）产率增大说明生成速率增大，减小则说明分解速率增大；（5）从耗能、环保、提高反应速率等角度解析。【详解】（1）铁失去电子，在碱性溶液中生成高铁酸根离子，同时有水生成，故阳极产生高铁酸钠的电极反应方程式为：Fe-6e+8OHFeO42+4H2O；（2）铁丝网比铁片接触面积更大，电流效率更高，阳极铁失去电子，氢氧根也可能失去电子生成氧气，再与铁反应生成氧化铁，铁电极上发生析氧反应4OH-4eO2+2H2O；（3）由图可知，4h后若没有过滤氢氧化铁，高铁酸根离子浓度及电流效率均降低，C正确，错误；虚线所示，6h后电流效率几乎为0，正确，故选；（4）高铁酸盐产率增高说明温度升高加快了高铁酸盐的生成速率

23、，产率降低说明温度升高加快了高铁酸盐与水反应，1020时生成为主要因素，20以后分解为主要因素；（5）以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐，该研究方向的价值有：以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐消耗电能少；以铁的氧化物为电极，可以实现变废为宝；以磁铁矿作为多孔电极，不会发生钝化现象等。6氰化钠（NaCN）是一种重要化工原料，用于化学合成、电镀、冶金等方面。NaCN有剧毒，含氰废水需经无害化处理才能排放，某电镀厂含氰废水的一种工业处理流程如下：已知：HCNO的结构式是：H-O-CNHCN的Ka= 6.0210-10Ag(CN)2-(aq)Ag+(aq)+ 2CN-(aq) K = 1.310-21回答下列问题

24、：（1）CN-中两原子均为8电子稳定结构，请写出CN-的电子式_。（2）氰化钠遇水会产生剧毒氢氰酸，请写出相应的离子方程式_。（3）向发生塔中通水蒸汽的目的是_。（4）氧化池中氰化物的降解分两步进行CN-被氯气氧化成低毒的CNO- ，写出相应的离子方程式_，CNO-被氯气氧化成无毒的两种气体，写出相应的离子方程式_。（5）贮水池中废水须先经碱化后再进行氧化的原因_。（6）电镀厂电镀银时需要降低镀层金属的沉积速度，使镀层更加致密。电解液使用NaAg(CN)2，请写出阴极反应式 ，解释工业电镀中使用氰离子（CN-）的原因 。【答案】(每空2分，共16分)（1）（2）CN-+H2OHCN + OH-

25、（3）促使HCN挥发进入吸收塔（4）CN-+Cl2+ 2OH- = CNO- + 2Cl-+ H2O2CNO- + 3Cl2+ 4OH-= N2 + CO2+ 6Cl- + 2H2O（5）防止生成HCN 其他合理答案均得分（6）Ag(CN)2-+ e-= Ag + 2CN-；Ag+和CN-可以结合成稳定的络合物，可以控制银离子浓度，使镀层致密。【解析】试题分析：（1）CN-中各原子均满足8电子稳定结构，存在CN键，电子式为，故答案为；（2）氰化钠易发生水解产生氰化氢，方程式为CN-+H2OHCN+OH-，故答案为CN-+H2OHCN+OH-；（3）向发生塔中通水蒸汽的目的是促使HCN挥发进入吸

26、收塔，故答案为促使HCN挥发进入吸收塔；（4）CN-被氯气氧化成低毒的CNO-，同时得到还原产物氯离子，即CN-+Cl2+2OH-=CNO-+2Cl-+H2O；CNO-被氯气氧化成无毒的两种气体是氮气和二氧化碳，即2CNO-+3Cl2+4OH-=N2+CO2+6Cl-+2H2O；（5）贮水池中废水须先经碱化后再进行氧化，这样可以防止生成HCN，故答案为防止生成HCN；（6）电解池中，电解液使用NaAg(CN)2，在阴极上发生得电子的还原反应，即：Ag(CN)2-+e-=Ag+2CN-，工业电镀中使用氰离子，这样Ag+和CN-可以结合成稳定的络合物，可以控制银离子浓度，使镀层致密，故答案为Ag(

27、CN)2-+e-=Ag+2CN-；Ag+和CN-可以结合成稳定的络合物，可以控制银离子浓度，使镀层致密。【考点定位】考查电解原理；离子方程式的书写；氧化还原反应【名师点晴】本题是一道注重了化学与实际生产的联系的综合知识题，考查利用氧化还原反应来实现废水的转化，涉及氧化还原反应等，明确该反应中的生成物是解本题关键，还可以结合原子守恒、转移电子守恒来分析解答。本题中（4）CN-被氯气氧化成低毒的CNO-，同时得到还原产物氯离子；CNO-被氯气氧化成无毒的两种气体是氮气和二氧化碳，据此书写方程式；（6）电解池的阴极上发生得电子的还原反应；根据Ag+和CN-可以结合成稳定的络合物。7（一）如图所示，甲

28、、乙是电化学实验装置，请回答下列问题：若甲、乙两个烧杯中均盛放饱和NaCl溶液。甲中石墨棒上的电极反应式是_乙中总反应的离子方程式为_若乙中含有0.10 molL-1NaCl溶液400mL，当阳极产生的气体为560mL（标准状况下）时，溶液的pH=_（2分）（假设溶液体积变化忽略不计），转移电子的个数为_（二）肼一空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景。其工作原理如上图所示，回答下列问题：该燃料电池中正极通入的物质是_； 负极发生的反应式为：_ 电池工作时，OH- 移向极_（“a”或“b”）当电池放电转移5mol电子时，至少消耗燃料肼_g (三)全钒液流电池的结构如图所示，其电解液中含有钒的不同价态的离子、H+和SO42电池放电时，负极的电极反应为：V2+e=V3+电池放电时的总反应方程式为_充电时，电极M应接电源的_ 极若电池初始时左、右两槽内均以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液，使用前 需先充电激活，充电过程阴极区的反应分两步完成：第一步VO2+转化为V3+；第二步V3+转化为V2+则第一步反应过程中阴极区溶液n（H+）_（填“增大”、“不变”或“减小”） （1分），阳极的电极反应式为_