高考化学 化学能与电能 培优练习含答案及答案解析Word格式文档下载.docx

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……

（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。

请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。

实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）：

__________

【答案】2.0碳粉含量的影响吸氧还原反应2H2O+O2+4e-=4OH-（或4H++O2+4e-=2H2O）反应放热，温度升高，体积膨胀实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）

①药品用量和操作同编号①实验（多孔橡皮塞增加进、出导管）

②通入氩气排净瓶内空气；

③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化（也可测温度变化，检验Fe2+等）。

如果瓶内压强增大，假设一成立。

否则假设一不成立。

（本题属于开放性试题，合理答案均给分）

【解析】

【详解】

（1）探究影响化学反应速率，每次只能改变一个变量，故有②中铁的量不变，为2.0g；

③中改变了碳粉的质量，故为探究碳粉的量对速率的影响。

（2）t2时，容器中压强明显小于起始压强，说明锥形瓶中气体体积减小，说明发生了吸氧腐蚀，碳为正极，铁为负极，碳电极氧气得到电子发生还原反应，电极反应式为：

O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：

还原；

O2+2H2O+4e-=4OH-；

（3）图2中0-t1时压强变大的原因可能为：

铁发生了析氢腐蚀、铁与醋酸的反应为放热反应，温度升高时锥形瓶中压强增大，所以假设二为：

反应放热使锥形瓶内温度升高，故答案为：

反应放热使锥形瓶内温度升高；

（4）基于假设一，可知，产生氢气，发送那些变化，从变化入手考虑

实验步骤和结论（不要求写具体操作过程）

（本题属于开放性试题，合理答案均给分）。

2．

（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++2I－⇌2Fe2++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。

①方案一中能证明该反应为可逆反应的现象是______。

②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），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/LFeCl2溶液。

③方案二中，“读数变为零”是因为____________.

④“在右管中加入1mol/LFeCl2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+CuFe3++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

【分析】

（1）验证Fe3+与Cu2+氧化性强弱时，应将反应Cu+2Fe3+=Cu2++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；

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++I2⇌2Fe3++2I-，I2被还原，指针应偏向左。

（1）Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+反应，反应中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）①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，且上层清液中滴加KSCN后溶液呈血红色；

②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+；

③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；

④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++I2⇌2Fe3++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。

3．钨是我国丰产元素，是熔点最高的金属，广泛用于拉制灯泡的灯丝，有“光明使者”的美誉。

钨在自然界主要以钨（+6价）酸盐的形式存在。

有开采价值的钨矿石是白钨矿和黑钨矿。

白钨矿的主要成分是钨酸钙（CaWO4）；

黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐，化学式常写成（FeWO4和MnWO4），钨酸（H2WO4）酸性很弱，难溶于水。

已知：

①CaWO4与碳酸钠共热发生复分解反应。

②钨在高温下可与焦炭（C）反应生成硬质合金碳化钨（WC）。

（1）74W在周期表的位置是第_______周期。

（2）写出黑钨矿中FeWO4与氢氧化钠，空气熔融时的化学反应方程式________________________________；

白钨矿粉与碳酸钠共热的化学反应方程式_______________。

（3）工业上，可用一氧化碳、氢气或铝还原WO3冶炼W。

理论上，等物质的量的CO、H2、Al作还原剂，可得到W的质量之比为______。

用焦炭也能还原WO3，但用氢气更具有优点，其理由是_____________________________________。

（4）已知氢氧化钙和钨酸钙（CaWO4）都是微溶电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小。

下图为不同温度下Ca（OH）2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线，则T1时Ksp（CaWO4）＝_________（mol/L）2。

将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙，发生反应的离子方程式为_____________________________，T2时该反应的平衡常数为__________。

（5）工业上，可用电解法从碳化钨废料中回收钨。

碳化钨作阳极，不锈钢作阴极，盐酸为电解质溶液，阳极析出滤渣D并放出CO2。

写出阳极的电极反应式_______________。

【答案】六4FeWO4+8NaOH+O2

2Fe2O3+4Na2WO4+4H2OCaWO4+Na2CO3

CaCO3+Na2WO42∶2∶3焦炭为固体，得到的金属钨会混有固体杂质，并且用焦炭还可能产生CO等有污染的尾气1×

10-10WO42-+Ca（OH）2=CaWO4+2OH-1×

103mol/LWC－10e-+6H2O=H2WO4+CO2+10H+

（1）W为74号元素，第五周期最后一种元素为56号，第六周期最后一种元素为84号，因此74号在元素周期表的第六周期，故答案为：

六；

（2）FeWO4中的铁为+2价，与氢氧化钠在空气熔融时被空气中的氧气氧化，反应的化学反应方程式为4FeWO4+8NaOH+O2

2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O；

白钨矿粉与碳酸钠共热的化学反应方程式为CaWO4+Na2CO3

CaCO3+Na2WO4，故答案为：

4FeWO4+8NaOH+O2

CaWO4+Na2CO3

CaCO3+Na2WO4；

理论上，1mol的CO、H2、Al作还原剂时，转移的电子分别为2mol，2mol，3mol，根据得失电子守恒，得到W的质量之比为2∶2∶3。

用焦炭也能还原WO3，但用氢气更具有优点，因为焦炭为固体，得到的金属钨会混有固体杂质，并且用焦炭还可能产生CO等有污染的尾气，故答案为：

2∶2∶3；

焦炭为固体，得到的金属钨会混有固体杂质，并且用焦炭还可能产生CO等有污染的尾气；

（4）根据图像，T1时KSP（CaWO4）=c（Ca2+）•c（WO42-）=1×

10-5×

1×

10-5=1×

10-10，将钨酸钠溶液加入石灰乳，发生复分解反应，氢氧化钙和钨酸根离子反应生成钨酸钙沉淀，反应的离子方程式为：

WO42-+Ca（OH）2=CaWO4+2OH-，T2时，C（OH-）=10-2mol/L，c（WO42-）=10-7mol/L，平衡常数K等于生成物平衡浓度系数次方之积和反应物平衡浓度系数次方之积，即K=

=

=1×

103，故答案为：

10-10；

WO42-+Ca（OH）2=CaWO4+2OH-；

103；

（5）电解时，阴极是氢离子放电生成氢气，电极反应式是2H++2e-=H2↑，阳极是碳化钨失去电子，发生氧化反应：

WC+6H2O-10e-=H2WO4+CO2↑+10H+，故答案为：

WC+6H2O-10e-=H2WO4+CO2↑+10H+。

4．盐酸、硫酸和硝酸是中学阶段常见的“三大酸”，请就“三大酸”的性质，回答下列问题：

⑴稀盐酸与铜不反应，但向稀盐酸中加入H2O2后，则可使铜溶解。

该反应的化学方程式为________________________________________________________。

某同学未加入氧化剂，而是设计了一个实验装置，也能使铜很快溶于稀盐酸．请在下面的方框中画出该装置：

⑵某课外活动小组设计了以下实验方案验证Cu与浓硝酸反应的过程中可能产生NO。

其实验流程图如下：

①若要测定NO的体积，从上图所示的装置中，你认为应选用_______装置进行Cu与浓硝酸反应实验，选用的理由是____________________________________。

②选用如上图所示仪器组合一套可用来测定生成NO体积的装置，其合理的连接顺序是

__________________（填各导管口编号）。

③在测定NO的体积时，若量筒中水的液面比集气瓶的液面要低，此时应将量筒的位置_______（“下降”或“升高”），以保证量筒中的液面与集气瓶中的液面持平。

⑶工业制硫酸时，硫铁矿（FeS2）高温下空气氧化产生二氧化硫：

4FeS2＋11O2→8SO2＋2Fe2O3，设空气中N2、O2的含量分别为0.800和0.200（体积分数），4.8tFeS2完全制成硫酸，需要空气的体积（标准状况）为_______L。

【答案】Cu+H2O2+2HCl=CuCl2+2H2O

A因为A装置可以通N2将装置中的空气排尽,防止NO被空气中O2氧化1235471.68

107

（1）双氧水具有氧化性，在酸性环境下能将金属铜氧化，化学方程式为:

Cu+H2O2+2HCl=CuCl2+2H2O，用电解原理实现铜和盐酸的反应，根据电解原理阳极必须是金属铜，电解质必须是稀盐酸，作图：

以铜为阳极，以盐酸为电解质溶液的电解池装置为：

因此，本题正确答案是:

Cu+H2O2+2HCl=CuCl2+2H2O;

；

（2）①一氧化氮不溶于水,易被氧气氧化;

实验方案验证Cu与浓硝酸反应的过程中可能产生NO,装置中不含氧气,选A装置,其中氮气不和一氧化氮反应,可以起到把装置中的空气赶净的作用,防止一氧化氮被氧气氧化;

A;

因为A装置可以通N2将装置中的空气排尽,防止NO被空气中O2氧化；

②组合一套可用来测定生成NO体积的装置,需要先通过水吸收挥发出的硝酸和生成的二氧化氮气体,然后用排水量气的方法测定生成的一氧化氮的体积;

根据装置导气管的连接顺序,洗气应长进短处,量气应短进长出,因此，本题正确答案是:

123547;

③在测定NO的体积时,若量筒中水的液面比集气瓶里的液面要低,此时应将量筒的位置升高,以保证量筒中的液面与集气瓶中的液面持平,保持内外大气压相同。

升高;

（3）工业制硫酸时,硫铁矿主要成分为FeS2，高温下被空气中的氧气氧化产生二氧化硫，其反应方程式为：

4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3,已知空气中N2、O2的含量分别为0.800和0.200（体积分数）,要使4.8tFeS2完全制成硫酸,设硫铁矿完全反应需要氧气物质的量为X;

生成二氧化硫物质的量为Y;

二氧化硫氧化为三氧化硫需要氧气物质的量为Z;

4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3, 

4

120 

11 

8 

4.8 

106X 

Y 

解得X=1.1

105mol,Y=8

104mol

2SO2+O2=2SO3

2 

1 

8

104Z 

解得Z=4

104mol；

空气的体积=

22.4=1.68

107L。

1.68

107。

5．请从图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水（含酚酞）的实验，要求测定产生的氢气的体积（大于25mL），并检验氯气的氧化性。

（1）A极发生的电极反应式是__________；

B极发生的电极反应式是_______________

（2）电极A可能观察到的

现象是_________________

（3）设计检测上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为_______接_______、_______接A，B接_______、_______接_______。

（4）实验中，在盛有KI淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为__________________。

【答案】

（1）2H＋＋2e－==H2↑2Cl－—2e

－==Cl2↑＋2e－

（2）溶液变红，有气体产生（3）HFGDEC

（4）Cl2＋2I－===2Cl－＋I2

试题分析：

（1）要达到电解食盐水的目的，则电解池中铁棒必须连接电源的负极而作阴极，碳棒则连接电源的正极而作阳极，反之，铁作阳极则Fe2＋进入溶液，无法实现电解食盐水的目的。

A极发生的电极反应式是2H＋＋2e－==H2↑；

B极发生的电极反应式是2Cl－—2e

（2）电源负极接电解池的铁棒，负极区氢离子放电生成氢气和氢氧化钠，所以电极A可能观察到的

现象是溶液变红，有气体产生。

（3）电解池左边A导管口产生H2，右边B导管口产生Cl2，以电解池为中心，则有：

H←F、G←A、B→D、E→C，相应装置的作用：

（4）实验中，在盛有KI淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为Cl2＋2I－===2Cl－＋I2。

考点：

本题考查化学反应中的能量变化。

6．I．硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。

某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3·

5H2O）。

⑴【查阅资料】

1.Na2S2O3·

5H2O是无色透明晶体，易溶于水。

其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。

②向Na2CO3和Na2S混合液中通入SO2可制得Na2S2O3，所得产品中常含有少量Na2SO3和Na2SO4。

2.Na2SO3易被氧化；

BaSO3难溶于水，可溶于稀HCl。

⑵【制备产品】实验装置如图所示（省略夹持装置）

实验步骤：

①按图示加入试剂之前，必须进行的操作是。

仪器a的名称是；

E中的试剂是（选填下列字母编号）。

A．稀H2SO4B．NaOH溶液C．饱和NaHSO3溶液

②先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液，再向A中烧瓶滴加H2SO4。

③等Na2S和Na2CO3完全消耗后，结束反应。

过滤C中混合物，将滤液（填写操作名称）、冷却、结晶、过滤、洗涤、干燥，得到产品。

⑶【探究与反思】为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4，该小组设计了以下实验方案，请将方案补充

完整。

（所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择）

①取适量产品配成稀溶液，滴入足量的BaCl2溶液，，则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。

②为减少装置C中生成Na2SO4的量，在不改变原有装置的基础上对实验步骤⑵进行了改进，改进后的操作是。

③Na2S2O3·

5H2O的溶液度随温度升高显著增大，所得产品通过方法提纯。

Ⅱ．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。

用镍（Ni）、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示（假设电解前后体积变化忽略不计）。

下列推断不合理的是。

A．铁是阳极，电极反应为Fe－6e－+4H2O=FeO42－+8H+

B．电解时电子的流动方向为：

负极→Ni电极→溶液→Fe电极→正极

C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动

D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，pH比原溶液降低

【答案】⑵①检查装置的气密性（2分）分液漏斗（1分）B（1分）③蒸发（1分）

⑶①有白色沉淀生成，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀HCl，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生（2分）②先向A中烧瓶滴加浓H2SO4，产生的气体将装置中空气排尽后，再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液。

（2分）③冷却结晶或重结晶（2分）Ⅱ．ABC（3分）

（2）①装置连接好以后必须进行的操作是检验装置的气密性。

仪器a的名称是分液漏斗；

SO2有毒，需要进行尾气处理，E中的试剂是NaOH溶液，目的是吸收剩余的二氧化硫，因为二氧化硫能与氢氧化钠溶液反应，与稀H2SO4和饱和NaHSO3溶液不反应，故答案选B。

②将Na2S2O3结晶析出的操作应为：

蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥。

（3）

【探究与反思】

①根据：

Na2S2O3•5H2O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成；

Na2SO3易被氧化；

BaSO3难溶于水，可溶于稀HCl；

BaSO4难溶于水，难溶于稀HCl，以及硝酸具有强氧化性、加入硫酸会引入硫酸根离子可知，取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀盐酸，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可以确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。

②因为亚硫酸钠易被氧化生成硫酸钠，所以为减少装置C中生成Na2SO4的量，改进后的操作是先向A中烧瓶滴加浓硫酸，产生的气体将装置中的空气排尽后，再向C中烧瓶加入硫化钠和碳酸钠的混合溶液。

（4）Na2S2O3•5H2O的溶解度随温度升高显著增大，所得产品通过冷却结晶或重结晶方法提纯。

Ⅱ．A、铁是阳极，但溶液显碱性，不可能生成H+，A错误；

B、电解时电子的流动方向为：

负极→Ni电极，溶液中是离子导电，电子再通过是Fe电极→正极，B错误；

C、因阳极消耗OH－，故OH－通过阴离子交换膜自左向右移动，C错误；

D、电解时阳极吸引OH－而使附近的pH降低、阴极区因OH－向右侧移动而pH升高；

因为总反应消耗OH－，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低，D正确，答案选ABC。

考查物质制备实验设计及电化学原理的应用

7．食盐加碘剂的主要成份是碘酸钾（KIO3）。

工业上可用碘为原料通过电解制备碘酸钾。

【实验一】在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质后的富碘卤水中，采用下面的工艺流程生产单质碘：

（1）写出步骤②的离子方程式。

（2）上述生产流程中，可以利用的副产物是。

（3）分离I2和丁的方法是。

【实验二】电解制取KIO3，电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：

3I2＋6KOH＝5KI＋KIO3＋3H2O，将该溶液加入阳极区。

另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。

（4）电解时，阳极上发生反应的电极反应式为；

电解过程中阴极附近溶液pH________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

【实验三】电解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下：

（5）步骤②的操作名称，步骤④洗涤晶体的目的是。

（1）2Fe2＋＋4I－＋3Cl2＝2Fe3＋＋2I2＋6Cl－；

（2）Ag（或Ag、FeCl3）；

（3）萃取；

（4）I－＋6OH－－6e－＝IO3－＋3H2O（或2I－－2e－＝I2）；

变大

（5）冷却结晶；

洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质

（1）碘化亚铁具有还原性，与充足的氯气反应生成碘和氯化铁，离子方程式为：

2Fe2＋＋4I－＋3Cl2＝2Fe3＋＋2I2＋6Cl－；

（2）从流程图分析，副产物为银，由于加入的铁过量，所以先加入稀硫酸除去铁，再加入稀硝酸与银反应制得硝酸银溶液。

（3）丁为氯化铁，分离碘单质和氯化铁溶液的方法为萃取，加入苯或汽油或四氯化碳等有机溶剂。

（4）阳极附近的阴离子有碘离子，碘酸根离子和氢氧根离子，电解过程中阳极上碘离子失去电子生成碘酸根离子，电极方程式为I－＋6OH－－6e－＝IO3－＋3