高考化学二轮 化学能与电能 专项培优文档格式.docx

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①A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：

实验操作

i

加入浓NaCl溶液

沉淀溶解，形成无色溶液

ii

加入饱和AlCl3溶液

沉淀溶解，形成褐色溶液

iii

向i所得溶液中加入2mol·

L－1CuCl2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++3Cu0.117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×

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）①Cu+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。

2．某实验小组对FeCl3分别与Na2SO3、NaHSO3的反应进行探究。

（甲同学的实验）

装置

编号

试剂X

I

Na2SO3溶液（pH≈9）

闭合开关后灵敏电流计指针发生偏转

II

NaHSO3溶液（pH≈5）

闭合开关后灵敏电流计指针未发生偏转

（1）怎样配制FeCl3溶液？

________________________________________________________。

（2）甲同学探究实验I的电极产物。

①取少量Na2SO3溶液电极附近的混合液，加入_________________________________，产生白色沉淀，证明产生了SO42-。

②该同学又设计实验探究另一电极的产物，其实验方案为_______________________________。

（3）实验I中负极的电极反应式为______________________________________________________。

乙同学进一步探究FeCl3溶液与NaHSO3溶液能否发生反应，设计、完成实验并记录如下：

反应时间

III

0~1min

产生红色沉淀，有刺激性气味气体逸出

1~30min

沉淀迅速溶解形成红色溶液，随后溶液逐渐变为橙色，之后几乎无色

30min后

与空气接触部分的上层溶液又变为浅红色，随后逐渐变为浅橙色

（4）乙同学认为刺激性气味气体的产生原因有两种可能，用离子方程式表示②的可能原因。

①Fe3+＋3HSO3-

Fe（OH）3＋3SO2；

②_____________________________________________。

（5）查阅资料：

溶液中Fe3+、SO32-、OH－三种微粒会形成红色配合物并存在如下转化：

从反应速率和化学平衡两个角度解释1~30min的实验现象：

______________________________。

（实验反思）

（6）分别对比I和II、II和III，FeCl3能否与Na2SO3或NaHSO3发生氧化还原反应和______________________有关（写出两条）。

【答案】将FeCl3溶于浓盐酸，再稀释至指定浓度足量盐酸和BaCl2溶液取少量FeCl3溶液电极附近的混合液，加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，证明产生了Fe2+3SO32--2e-+H2O=SO42-+2HSO3-H++HSO3-=H2O+SO2↑生成红色配合物的反应速率快，红色配合物生成橙色配合物的速率较慢；

在O2的作用下，橙色的HOFeOSO2浓度下降，平衡

不断正向移动，最终溶液几乎无色溶液pH不同、Na2SO3、NaHSO3溶液中SO32-浓度不同（或Na2SO3与NaHSO3不同，或Na2SO3与NaHSO3的阴离子不同）、反应物是否接触形成红色配合物（任写两条）

【分析】

甲同学实验：

利用铁离子能够将SO32-氧化设计原电池，则原电池中氯化铁溶液为正极得电子发生还原反应，试剂X为负极，失电子发生氧化反应；

实验中X为Na2SO3溶液时电流计指针发生偏转，说明铁离子将SO32-氧化；

实验中X为NaHSO3溶液时电流计指针未发生偏转，说明二者可能不反应；

乙同学进一步探究FeCl3溶液与NaHSO3溶液能否发生反应：

0~1min产生红色沉淀，有刺激性气味气体逸出，红色沉淀应为Fe（OH）3，气体应为二氧化硫，说明二者发生双水解；

1~30min沉淀迅速溶解形成红色溶液，随后溶液逐渐变为橙色，之后几乎无色，结合查阅的资料可知生成了HOFeOSO2，该物质存在平衡HOFeOSO2⇌HOFeOSO2，在氧气的作用下不断正向进行，最终溶液几乎无色；

30min后反应现象是空气接触部分的上层溶液又变为浅红色，随后逐渐变为浅橙色，反应后的亚铁离子被空气中氧气氧化为铁离子，过量的HSO3-电离提供SO32-，溶液中Fe3+、SO32-、OH-三种微粒会继续反应形成红色配合物。

【详解】

（1）实验室配制FeCl3溶液时，为了防止铁离子水解，先将FeCl3固体溶解在较浓的盐酸中然后加水稀释；

（2）①若有硫酸根生成，则加入盐酸酸化的氯化钡溶液会有白色沉淀生成；

②氯化铁溶液为原电池正极，发生还原反应，Fe3+被还原成Fe2+，铁氰化钾溶液可以与亚铁离子反应生成蓝色沉淀，所以方案为取少量FeCl3溶液电极附近的混合液，加入铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，证明产生了Fe2+；

（3）实验I中试剂X为原电池负极，SO32-被氧化生成硫酸根，电极方程式为3SO32—2e-+H2O=SO42-+2HSO3-；

（4）pH=1的氯化铁溶液中有大量的氢离子，亚硫酸氢根离子结合氢离子生成二氧化硫气体，反应的离子方程式：

H++HSO3-=H2O+SO2↑；

（5）FeCl3溶液与NaHSO3溶液混合反应，在1～30min出现现象为：

沉淀迅速溶解形成红色溶液，随后溶液逐渐变为橙色，之后几乎无色，根据资料：

溶液中Fe3+、SO32-、OH-三种微粒会形成红色配合物并存在转化：

HOFeOSO2⇌HOFeOSO2

Fe2++SO42-，可知原因是：

生成红色配合物的反应速率快，红色配合物生成橙色配合物的速率较慢；

在氧气的作用下橙色的HOFeOSO2浓度下降平衡HOFeOSO2⇌HOFeOSO2，不断正向进行，最终溶液几乎无色。

（6）分别对比Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ，FeCl3能否与Na2SO3或NaHSO3发生氧化还原反应和溶液pH不同、Na2SO3、NaHSO3溶液中SO32-浓度不同（或Na2SO3与NaHSO3不同，或Na2SO3与NaHSO3的阴离子不同）、反应物是否接触形成红色配合物有关。

【点睛】

第3题写电极反应方程式时要注意pH=9的溶液是由于SO32-水解，OH-来自于水的电离，电极方程式不能写成SO32--2e-+2OH-===SO42-+H2O。

3．二氧化氯（ClO2）具有强氧化性，在工业上常用作水处理剂、漂白剂。

ClO2是一种易溶于水的黄绿色气体，其体积分数超过10%时易引起爆炸。

某研究小组欲用以下三种方案制备ClO2，回答下列问题：

（1）以黄铁矿（FeS2）、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2，黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO3-氧化成SO42-，写出制备ClO2的离子方程式__。

（2）用过氧化氢作还原剂，在硫酸介质中还原NaClO3制备ClO2，并将制得的ClO2用于处理含CN-废水。

实验室模拟该过程的实验装置（夹持装置略）如图所示。

①装置A的名称是__，装置C的作用是__。

②反应容器B应置于30℃左右的水浴中，目的是__。

③通入氮气的主要作用有3个，一是可以起到搅拌作用，二是有利于将ClO2排出，三是__。

④ClO2处理含CN-废水的离子方程式为__，装置E的作用是__。

（3）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2的方法。

①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。

某次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的__（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na2CO3和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。

②用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2，工作原理如图所示，写出阳极产生ClO2的电极反应式__。

【答案】FeS2+15ClO3-+14H+=15ClO2+Fe3++2SO42-+7H2O恒压漏斗安全瓶提高化学反应速率，同时防止过氧化氢受热分解稀释ClO2，防止其爆炸2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl-吸收ClO2等气体，防止污染大气BaCl2Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+

二氧化氯（ClO2）具有强氧化性，在工业上常用作水处理剂、漂白剂。

分别利用无机反应和电解原理制备二氧化氯，三种方法均利用了氧化还原反应。

（1）以黄铁矿（FeS2）、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2，黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO3-氧化成SO42-，根据氧化还原反应中电子守恒和元素守恒，可以写出制备ClO2的离子方程式为FeS2+15ClO3-+14H+=15ClO2+Fe3++2SO42-+7H2O。

（2）①装置A的名称为恒压漏洞，装置C为安全瓶，起到防止液体倒吸的作用。

②升高温度可以提高化学反应速率，但是原料中含有过氧化氢，过氧化氢在过高的温度下可以发生分解反应，因此反应容器B应置于30℃左右的水浴中。

③根据题文可知，ClO2是一种易溶于水的黄绿色气体，其体积分数超过10%时易引起爆炸，故通入氮气的主要作用有3个，一是可以起到搅拌作用，二是有利于将ClO2排出，三是稀释ClO2，防止其爆炸。

④ClO2处理含CN-废水发生氧化还原反应，将CN-转化为无污染的CO2和N2，故离子方程式为2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl-；

装置E在整套装置之后，起到吸收尾气，防止环境污染的作用。

（3）①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，需要过量的碳酸根离子、氢氧根离子和钡离子，过量的钡离子可以用碳酸根离子除去，因此在加入Na2CO3之前应先加入过量BaCl2。

②用石墨做电极，电解池的阳极发生氧化反应，元素化合价升高，因此氯离子在阳极失电子和水反应得到ClO2，电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+。

4．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6mL）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50mL（电解前后溶液体积变化可忽略）,当测得的氢气为5.6mL（已折算成标准状况）时,溶液的pH为____。

（5）工业上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、ID、E、C2Cl--2e-=Cl2↑淀粉-KI溶液变成蓝色12阳离子NaOH

（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6mL）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。

（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+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑，当产生的H2的体积为5.6mL时，物质的量n=

=2.5×

10-4mol，生成氢氧化钠的物质的量为5×

10-4mol，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=1×

10-12mol/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。

分析电解过程的思维程序：

①首先判断阴阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极；

②再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴阳离子两组；

③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。

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．研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。

（1）甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。

某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有________（填序号）。

A．用纯氧气代替试管内空气B．用酒精灯加热试管提高温度

C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末D．换成更细的导管，水中滴加红墨水

（2）该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐_______________（填“加快”、“不变”、“减慢”），你认为影响因素为________________________________________

时间/min

5

7

9

液柱高度/cm

0.8

2.1

3.0

3.7

4.2

（3）为探究铁钉腐蚀实验a、b两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白：

实验结论

向NaCl溶液中滴加2~3滴酚酞指示剂

a点附近溶液出现红色

a点电极反应为①___________________

然后再滴加2~3滴②________________

b点周围出现蓝色沉淀

b点电极反应为③___________________

根据以上实验探究，试判断____________（填“a”或“b”）为负极，该点腐蚀更严重。

（4）设计下面装置研究弱酸性环境中腐蚀的主要形式。

测定锥形瓶内气压和空气中氧气的体积分数随时间变化见下图，从图中可分析，t1~t2之间主要发生__________腐蚀（填吸氧或析氢），原因是__________________________________________。

（5）金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。

将Fe作阳极置于H2SO4溶液中，一定条件下Fe钝化形成致密Fe3O4氧化膜，试写出该阳极电极反应式________________________。

【答案】ACD减慢氧气的浓度O2+4e—+2H2O=4OH—铁氰化钾溶液Fe-2e—=Fe2+b吸氧氧气含量和瓶内压强都降低，因此主要是吸氧腐蚀3Fe-8e—+4H2O=Fe3O4