高考化学化学能与电能的综合热点考点难点含答案.docx

1、高考化学化学能与电能的综合热点考点难点含答案2020-2021高考化学化学能与电能的综合热点考点难点含答案一、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AgFe2=AgFe3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AgFe2=AgFe3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

2、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ab或ba）。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 NO3-8e10H=NH4+3H2O Fe3+e= Fe2+ 5.6L 2H2e= H2 K+ ab 原电池中先确定原电池的正负极，列出正负极上

3、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AgFe2=AgFe3，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

4、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+，NO3-8e10H=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

5、H+K+，即电解时阴极的电极反应式为2H2e= 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ab。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。2以NaCl为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。某研究小组探究NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响。（1）将滤纸用3.5%的NaCl溶液润湿，涂上铁

6、粉、碳粉的混合物，贴在表面皿上。在滤纸上加几滴检验试剂，再缓慢加入NaCl溶液至没过滤纸，操作如下所示：实验的现象说明，得电子的物质是_。碳粉的作用是_。为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是_。（2）向如图示装置的烧杯a、b中各加入30mL 3.5%的NaCl溶液，闭合K，指针未发生偏转。加热烧杯a，指针向右偏转。取a、b中溶液少量，滴加K3Fe(CN)6溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，b中铁片作_极。加热后，指针发生偏转的原因可能是_。（3）用（2）中图示装置探究不同浓度NaCl溶液对钢铁腐蚀的影响，向烧杯a、b中各加入30mL不同质量分数的NaCl溶液，实验记录如下表所示。 实

7、验ab指针偏转方向I0.1%0.01%向右II0.1%3.5%向左3.5%饱和溶液向右中，b中电极发生的电极反应式是_。中，铁在饱和NaCl溶液中不易被腐蚀。查阅资料可知：在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀。设计实验证明：_。（4）根据上述实验，对钢铁腐蚀有影响的因素是_。【答案】O2 与铁组成原电池，作原电池的正极 用水代替NaCl溶液进行上述实验 正 温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快 Fe2e-=Fe2+ 另取两个烧杯，分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K3Fe(CN)6溶液，然后往其中一个烧杯中通入O2，观察现象 温度、NaCl溶液的浓度、O

8、2的浓度 【解析】【分析】（1）铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，发生吸氧腐蚀生成氢氧根离子，溶液显碱性，遇到酚酞变红；（2）K3Fe(CN)6溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀；温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快；（3）依据不同浓度下，检流计指针偏转方向判断电极，书写电极反应式；要证明在饱和NaCl溶液中O2浓度较低，钢铁不易被腐蚀，可以设计对比试验，一个实验中通入氧气，另一个实验中不通入氧气，观察铁的腐蚀情况；（4）依据上述实验总结归纳解答。【详解】（1）铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池，酚酞变红说明生成氢氧根离子，发生吸氧腐蚀，故得电子的物质是O2；铁与碳以氯化钠溶液为电解质形

9、成原电，铁做原电池负极，碳做正极； 为了说明NaCl的作用，需要补充的对照实验是，用水做电解质，代替氯化钠进行上述实验； （2）K3Fe(CN)6溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀，而取a、b中溶液少量，滴加K3Fe(CN)6溶液，a中出现蓝色沉淀，说明a中生成二价铁离子，b中无变化，b中没有二价铁离子生成，所以a做负极，b做正极；加热后，指针发生偏转的原因可能是：温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快；（3）依据图表中组数据及指针向左偏转，则可知：b极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式：Fe2e-=Fe2+；要证明氧气浓度对金属腐蚀速率的影响，可以设计对比实验，如下：另取两个烧杯，分别往

10、其中加入铁片和一定量的饱和NaCl溶液，再分别滴加几滴K3Fe(CN)6溶液，然后往其中一个烧杯中通入O2，观察现象；（4）通过上述实验可知：对钢铁腐蚀有影响的因素是有温度、NaCl溶液的浓度、O2的浓度。3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

11、即可。实验I：向溶解了银镜的Fe(NO3)3的溶液中加入_（填序号，KSCN溶液、K3Fe(CN)6溶液、稀HC1），现象为_，证明甲的结论正确。实验：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：K刚闭合时，指针

12、向左偏转，此时石墨作_，（填“正极”或“负极。此过程氧化性：Fe3+_Ag+（填或或）。由上述实验，得出的结论是：_。【答案】还原 产生蓝色沉淀 pH=2 0.3mol/L KNO3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 【解析】【分析】(1)根据元素化合价的变化判断；(2)实验：甲同学认为：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；实验：进行对照实验；(3)根据实验现象判断溶液中发生的反应；(4

13、)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。【详解】(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+NH3H2OAgOH+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+2NH3H2OAg(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)2OHCH3COONH4+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；(2

14、)实验：甲同学认为：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K3Fe(CN)6溶液会和Fe2+反应生成蓝色沉淀，故答案为：；产生蓝色沉淀；实验：丙同学认为：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0.3 mol/L，所以需向附有银镜的试管中加入pH=2的 0.3 mol/

15、L KNO3或NaNO3溶液，故答案为：pH=2的 0.3 mol/L KNO3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1ml 0.1mol/L AgNO3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+AgFe2+Ag+或Ag+Fe2+Ag+Fe3+； (4)K刚闭合时，指针向左偏转，则银为负极，石墨为正极，该电池的

16、反应本质为Fe3+AgFe2+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；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+AgFe2+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+；由上述实验，得出的结论是：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。4（1）利用原电池装置可以验证Fe3+与Cu2+氧化性相对强弱，如下图所示。该方案的实验原理是自发进行的氧化还原反应可

17、以设计为原电池。写出该氧化还原反应的离子方程式：_。该装置中的负极材料是_（填化学式），正极反应式是_。（2）某研究性学习小组为证明2Fe3+2I2Fe2+I2为可逆反应，设计如下两种方案。方案一：取5mL0.1mol/LKI溶液，滴加2mL0.1mol/L的FeCl3溶液，再继续加入2mLCCl4，充分振荡、静置、分层，再取上层清液，滴加KSCN溶液。方案一中能证明该反应为可逆反应的现象是_。有同学认为方案一设计不够严密，即使该反应为不可逆反应也可能出现上述现象，其原因是（用离子方程式表示）_。方案二：设计如下图原电池装置，接通灵敏电流计，指针向右偏转（注：灵敏电流计指针总是偏向电源正极），

18、随着时间进行电流计读数逐渐变小，最后读数变为零。当指针读数变零后，在右管中加入1mol/L FeCl2溶液。方案二中，“读数变为零”是因为_.“在右管中加入1mol/L FeCl2溶液”后，观察到灵敏电流计的指针_偏转（填“向左”、“向右”或“不”），可证明该反应为可逆反应。【答案】Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+ Cu Fe3+ + e = Fe2+ 下层（CCl4层）溶液呈紫红色，且上层清液中滴加KSCN后溶液呈血红色 4Fe2+O2+4H+=2H2O+4Fe3+ 该可逆反应达到了化学平衡状态 向左 【解析】【分析】（1）验证Fe3+与Cu2+氧化性强弱时，应将反应Cu+2Fe3+=C

19、u2+2Fe2+设计成原电池，原电池中铜作负极发生氧化反应被损耗，选用金属性弱于铜的金属或非金属C作正极，电解质溶液为可溶性的铁盐；（2）方案一：如该反应为可逆反应，加入四氯化碳，四氯化碳层呈紫红色，上层清液中滴加KSCN后溶液呈血红色；但在振荡过程中，Fe2+离子易被空气中氧气生成Fe3+，不能证明Fe3+未完全反应；方案二：图中灵敏电流计的指针指向右，右侧烧杯为正极，当指针读数变零后，在右管中加入1mol/LFeCl2溶液，如为可逆反应，可发生2Fe2+I22Fe3+2I-，I2被还原，指针应偏向左。【详解】（1）Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+反应，反

20、应中Cu被氧化，Cu电极为原电池的负极，负极反应式为Cu-2e-=Cu2+，选用金属性弱于铜的金属或石墨作正极，正极上Fe3+发生还原反应，电极反应式为Fe3+e-=Fe2+，故答案为Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+；Cu； Fe3+ + e = Fe2+；（2）若该反应为可逆反应，反应中有碘单质生成，但不足量的Fe3+不能完全反应，溶液中依然存在Fe3+，则证明有碘单质和Fe3+存在的实验设计为：向反应后的溶液再继续加入2mLCCl4，充分振荡、静置、分层，下层（CCl4层）溶液呈紫红色，再取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，故答案为下层（CCl4层）溶液呈紫红色，且上层清液中滴

21、加KSCN后溶液呈血红色；在振荡过程中，Fe2+离子易被空气中氧气生成Fe3+，不能证明反应可逆，反应的化学方程式为4Fe2+O2+4H+=2H2O+4Fe3+，故答案为4Fe2+O2+4H+=2H2O+4Fe3+；若该反应为可逆反应，“读数变为零”说明该可逆反应达到了化学平衡状态，故答案为该可逆反应达到了化学平衡状态；当指针读数变零后，在右管中加入1mol/LFeCl2溶液，如为可逆反应，可发生2Fe2+I22Fe3+2I-，I2被还原，灵敏电流计指针总是偏向电源正极，指针应偏向左，故答案为向左。【点睛】本题考查化学反应原理的探究，侧重于分析问题和实验能力的考查，注意把握发生的电极反应、原电

22、池工作原理，注意可逆反应的特征以及离子检验的方法为解答的关键。5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：.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_。.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

23、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672 mL气体，在Y极收集到168 mL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2K2FeO43Zn=Fe2O3ZnO2K2ZnO2。该电池正极发生的反应的电极反应式为_。【答案】A 阴 2H2e=H2(或2H2O2e=H22OH) 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)

24、 增大 Fe6e8OH=FeO424H2O 4OH4e=2H2OO2 0.28 2FeO426e5H2O=Fe2O310OH 【解析】(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

25、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

26、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：24+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-+5H2OFe2O3+10OH-，故答案为2FeO42-+6e-+5H2OFe2O3+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。6纳米级Fe粉是新型材料，具有超强磁性、高效催化性。某化学小组探究用氢气和碳酸亚铁制取纳米级铁粉。其实验设计如图（加热、支持装置省略）（1）a的名称是_；浓硫酸的作用是_。（2）打开

27、分液漏斗活塞，一段时间后再对C装置加热，这样操作的目的是_；反应一段时间后D中变蓝，E中溶液变浑浊，C中发生反应的化学方程式为_。（3）反应中若观察到B装置中气泡产生过快，则应进行的操作是_。（4）反应一段时间后，B中产生气泡太慢，再滴加硫酸反应速率略有加快但不明显；若向硫酸中加少量硫酸铜再滴入与Zn反应，反应速率明显加快，原因是_。（5）检验碳酸亚铁中含有铁元素的实验方法是_。【答案】（1）蒸馏烧瓶（1分）吸收氢气中的水蒸气（或干燥氢气）（2分）（2）排除体系内的空气，防止干挠实验，防止爆炸（2分）FeCO3+H2Fe+CO2+H2O（2分）（3）调节A中分液漏斗活塞，减慢硫酸滴加速度（2分

28、，不全对扣1分）（4）锌与硫酸铜反应生成铜，铜与锌形成原电池（锌为负极），加快了反应速率（2分）（5）取少量FeCO3加适量盐酸完全溶解，再加入少量K3Fe(CN)3溶液，产生蓝色沉淀，则碳酸亚铁中含有铁元素。（溶解后加入氧化剂，检验Fe3+也可） （2分）【解析】【分析】【详解】本题的实验目的是用氢气和碳酸亚铁制取纳米级铁粉，根据装置分析可知，A为H2的制取装置，B为干燥装置，C为H2还原FeCO3制取纳米级铁粉。D中无色硫酸铜可用于检验水的存在，E中澄清石灰水则用于检验CO2。（1）仪器a是圆底烧瓶；B为干燥装置，所以浓硫酸的作用是吸收氢气中的水蒸气。（2）因H2是爆炸气体，所以在操作时必须先排除装置中的空气，必须打开分液漏斗活塞，一段时间后再对C装置加热，防止装置中的空气干挠实验，造成爆炸的危险。反应一段时间后D中变蓝，说明有水生成，E中溶液变浑浊，说明有CO2生成。则C中发生反应的化学方程式为FeCO3+H2Fe+CO2+H2O。（3）反应中若观察到B装置中气泡产生过快，则说明A处产生H2的速率过快，可调节A中分液漏斗活塞，减慢硫酸滴加速度。（4）加少量硫酸铜再滴入与Zn反应，锌与硫酸铜反应生成铜，