高考化学 化学能与电能 培优 易错 难题练习含答案及答案文档格式.docx

高考化学 化学能与电能 培优 易错 难题练习含答案及答案文档格式.docx

《高考化学 化学能与电能 培优 易错 难题练习含答案及答案文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学 化学能与电能 培优 易错 难题练习含答案及答案文档格式.docx（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

完全沉淀pH

9.6

3.7

①请用离子方程式解释FeSO4溶液产生淡黄色浑浊的原因_______。

②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）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（0.2mol/LNaCl）和溶液B（0.1mol/LFeSO4）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：

0.2mol·

L－1NaCl

B：

0.1mol·

L－1FeSO4

电流计读数

实验1

pH=1

pH=5

8.4

实验2

6.5

实验3

pH=6

7.8

实验4

5.5

（资料2）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。

（资料3）常温下，0.1mol/LpH=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：

①U型管中左池的电极反应式____________。

②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____________。

③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。

④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，影响实验结果滴入少量K3[Fe（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13（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，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）①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；

②检验Fe2+，可以向样品中滴入少量K3[Fe（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）①由表可知，pH=4.5的0.8mol/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；

②0.8mol/L的FeSO4溶液（pH=4.5）和0.8mol/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）①FeSO4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；

②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；

③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，可以得出结论；

④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②③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+；

（2）①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；

II.（3）①由表可知，pH=4.5的0.8mol/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+；

②0.8mol/L的FeSO4溶液（pH=4.5）和0.8mol/L的（NH4）2Fe（SO4）2溶液中硫酸根的浓度也不同，0.8mol/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）①FeSO4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；

②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，可以得出的结论是：

溶液酸性越强，Fe2+的还原性越弱；

③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；

④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②③的结论，和其它条件相同时，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。

2．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）试从下图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）铁棒接直流电源的________极；

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）假定装入的食盐水为50mL，一段时间后，产生5.6mL（标准状况）H2时，所得溶液在25℃时的pH＝________。

（5）若将B电极换成铁电极，写出在电解过程中U形管底部出现的现象：

__________。

【答案】A接GFIB接DEC负极2Cl－－2e－＝Cl2↑淀粉KI溶液变蓝12白色沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色

U形管装置为电解装置，铁棒为阴极，连接电源负极，发生还原反应：

2H＋＋2e－=H2↑；

碳棒为阳极，连接电源正极，发生氧化反应：

2Cl－－2e－=Cl2↑，所以从A出来的是H2，应该连接G，然后F连接I。

淀粉KI溶液可以检验Cl2，所以B连接D，E连接C，目的是吸收尾气Cl2。

（1）根据以上分析可知：

A接GFI，B接DEC；

答案：

A接GFIB接DEC

（2）铁棒不可连接电源正极，如果连接正极铁会失电子，发生氧化反应，所以必须连接电源负极；

2Cl－－2e－=Cl2↑；

负极2Cl－－2e－＝Cl2↑

（3）利用Cl2+2KI=2KCl+I2，碘单质使得淀粉溶液变蓝，证明氯气具有氧化性；

淀粉KI溶液变蓝

（4）2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑

2mol22.4L

n（NaOH）5.6×

10-3L

n（NaOH）=

mol=0.0005mol

c（NaOH）=

=

=0.01mol/L

pH=-lg

=-lg

=12

12

（5）若将B电极换成铁电极，总电极反应为Fe+2H2O

Fe（OH）2↓+H2↑，后续反应4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，因此现象为生成白色沉淀，迅速变成灰绿色最后变成红褐色。

白色沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色

【点睛】

试题以电解饱和食盐水为载体，旨在考查学生灵活运用电解原理解决实际问题的能力，明确电解原理、物质的性质特点是解答的关键。

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．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。

Ⅰ.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70%的硫酸D．质量分数为10%的硫酸

（3）步骤①中制备连二亚硫酸钠的化学方程式可表示为____________________________。

（4）上述步骤②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）①现将0.05mol/LNa2S2O4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_______________。

②t1~t2段发生化学反应的离子方程式为______________________________。

Ⅱ.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） 

①产品在_________________（填“阳极”、“阴极”）得到。

②若不加隔膜，则连二亚硫酸钠产率降低，其原因是__________________________________。

【答案】+3CNaOH+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】Ⅰ.

（1）连二亚硫酸钠（Na2S2O4）中钠元素为+1价，氧元素为-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）①NaHSO3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）；

②Na2S2O4溶液在空气中易被氧化生成亚硫酸氢钠，则0～t1段发生离子反应方程式为2S2O42-+O2+2H2O=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，t1~t2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-；

Ⅱ.（7） 

①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；

②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．

（1）天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷。

①以甲烷、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。

该电池的负极反应式为___________________________。

②将质量相等的铁棒和石墨棒分别插入CuCl2溶液中，铁棒接甲烷燃料电池负极，石墨棒接该电池正极，一段时间后测得铁棒比石墨棒增加了6.4克。

写出铁棒电极上发生的电极反应式________；

则理论上消耗CH4的体积在标准状况下为_____。

（2）如图所示的实验装置中，丙为用碘化钾溶液润湿的滤纸，m、n为夹在滤纸两端的铂夹；

丁为直流电源，x、y为电源的两极；

G为电流计；

A、B、C、D四个电极均为石墨电极。

若在两试管中充满H2SO4溶液后倒立于H2SO4溶液的水槽中，闭合K2，断开K1。

①丙电解时反应的离子方程式为______________。

②继续电解一段时间后，甲池中A、B极均部分被气体包围，此时断开K2，闭合K1，电流计G指针发生偏转，则B极的电极反应式为__________________，C极的电极反应为__________________。

【答案】CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2OCu2＋＋2e－===Cu0.56L2I-+2H2O

I2+H2↑+2OH-O2+4e-+4H+=2H2O4OH--4e－=O2↑+2H2O

（1）①总反应为甲烷和氧气反应生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钾反应生成碳酸钾，所以总方程式为：

CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O。

正极是氧气得电子：

O2+2H2O+4e-=4OH-，总反应减去正极反应（将正极反应扩大2倍，以消去氧气），得到负极反应为：

CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。

②将质量相等的铁棒和石墨棒分别插入CuCl2溶液中，铁棒接甲烷燃料电池负极，石墨棒接该电池正极，则铁棒为电解的阴极，反应为：

Cu2++2e-=Cu；

石墨棒为电解的阳极，反应为：

2Cl--2e-=Cl2↑。

一段时间后测得铁棒比石墨棒增加了6.4克，这6.4g是生成的单质铜（0.1mol），则根据电极反应得到转移电子为0.2mol，1个甲烷生成碳酸根失去8个电子，所以参加反应的甲烷为0.025mol，即0.56L。

（2）①丙是碘化钾溶液，电解时阴阳两极分别是水电离的氢离子和碘化钾电离的碘离子反应，所以总方程式为2I-+2H2O

I2+H2↑+2OH-

②闭合K2，断开K1时，是用直流电源对甲乙丙进行串联电解。

A中得到氢气，B中得到氧气（因为A中气体的体积大约是B的2倍），所以A为电解的阴极，B为电解的阳极，进