2020-2021高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷含答案解析

2020-2021高考化学专题《化学能与电能》综合检测试卷含答案解析

一、化学能与电能

1．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：

①实验ⅰ的现象说明，得电子的物质是_______________________________。 ②碳粉的作用是___________________________________________________。 ③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。

①取a、b中溶液少量，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，a中出现蓝色沉淀，b中无变化，b中铁片作________极。

②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。 实验 I II Ⅲ a 0.1% 0.1% 3.5% b 0.01% 3.5% 饱和溶液 指针偏转方向 向右 向左 向右 ①Ⅱ中，b中电极发生的电极反应式是_______________________________。

②Ⅲ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 Fe－2e-=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、O2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）①K3[Fe(CN)6]溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀； ②温度升高，Fe还原性增强，反应速率加快；

（3）①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；

②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）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；

②铁与碳以氯化钠溶液为电解质形成原电，铁做原电池负极，碳做正极；

③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）①K3[Fe(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K3[Fe(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；

②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）①依据图表中Ⅱ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：Fe－2e-=Fe2+；

②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。

2．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 4 FeWO4+8NaOH+O2CaWO4+Na2CO3

2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O

CaCO3+Na2WO4 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 1×10-10 WO42-+ Ca(OH)2=CaWO4+ 2OH- 1×103 mol/L WC－10e-+6H2O= H2WO4+CO2+ 10H+

【解析】(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4 FeWO4+8NaOH+O2反应方程式为CaWO4+Na2CO3FeWO4+8NaOH+O2

2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O；白钨矿粉与碳酸钠共热的化学CaCO3+Na2WO4，故答案为：4

CaCO3+Na2WO4；

2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O；CaWO4+Na2CO3

(3)工业上，可用一氧化碳、氢气或铝还原WO3冶炼W。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=

c2OH?2??（cWO4）10?=?10?2?2?7=1×103，故答案为：1×10-10；WO42-+Ca(OH)2=CaWO4+2OH-；1×103；

(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+。

3．硫酰氯(SO2Cl2)常作氯化剂或氯璜化剂，用于制作药品、染料、表面活性剂等。有关物质的部分性质如下表： 物质 SO2Cl2 H2SO4 熔点/℃ -54.1 10.4 沸点/℃ 69.1 338 其它性质 ①易水解，产生大量白雾 ②易分解：SO2Cl2 SO2↑+Cl2↑ 具有吸水性且不易分解 实验室用干燥而纯净的二氧化硫和氯气合成硫酰氯，反应的化学方程式为SO2(g)+Cl2(g)

SO2Cl2(l)△H=-97.3kJ/mol。装置如图所示（夹持仪器已省略），请回答有关问题：

（1）仪器B的作用是_____________________。

（2）若无装置乙硫酰氯会发生水解，则硫酰氯水解反应的化学方程式为________________。

（3）写出丁装置中发生反应的化学反应方程式并标出电子的转移__________________。 （4）为提高本实验中硫酰氯的产率，在实验操作中需要注意的事项有_________(填序号) ①先通冷凝水，再通气 ②控制气流速率，宜慢不宜快 ③若三颈烧瓶发烫，可适当降温 ④加热三颈烧瓶

（5）少量硫酰氯也可用氯磺酸(ClSO3H)分解获得，该反应的化学方程式为

________________________，此方法得到的产品中会混有硫酸。从分解产物中分离出硫酰氯的方法是___________________。

（6）工业上处理SO2废气的方法很多，例如可以用Fe2(SO4)3酸性溶液处理，其工艺流程如下溶液②转化为溶液③发生反应的离子方程式为__________________________ ；

有的工厂用电解法处理含有SO2的尾气，其装置如下图所示（电极材料均为惰性电极）。下列说法不正确的是_______

A．电极a连接的是电源的正极

B．若电路中转移0.03mole-，则离子交换膜左侧溶液中增加0.03mol离子 C．图中的离子交换膜是阳离子交换膜

D．阴极的电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+==S2O42-+2H2O

【答案】 吸收未反应完的氯气和二氧化硫，防止污染空气；防止空气中水蒸气进人甲，防

止SO2Cl2水解 SO2Cl2+2H2O═H2SO4+2HCl

2ClSO3H＝H2SO4+SO2Cl2 蒸馏 4H++4Fe2++O2＝4Fe3++2H2O B 【解析】（1）.甲装置发生的反应是：SO2(g)+Cl2(g)

①②③

SO2Cl2(l)，二氧化硫和氯气都是有

毒的气体，产物SO2Cl2易水解，所以可以在仪器B中盛放碱石灰，以吸收未反应完的氯气和二氧化硫，防止污染空气，同时还可以防止空气中的水蒸气进入甲装置中，防止SO2Cl2水解，故答案为：吸收未反应完的氯气和二氧化硫，防止污染空气；防止空气中水蒸气进人甲，防止SO2Cl2水解；

（2）.乙硫酰氯发生水解生成硫酸和氯化氢，水解反应的方程式为： SO2Cl2+2H2O═H2SO4+2HCl，故答案为： SO2Cl2+2H2O═H2SO4+2HCl； （3）.在丁装置中，KClO3与浓盐酸反应生成KCl、Cl2和水，反应方程式

为：KClO3+6HCl=KCl+3Cl2+3H2O，在该反应中，KClO3中氯元素的化合价从+5价降低到0价，HCl中氯元素的化合价从－1价升高到0价，根据得失电子守恒，表示电子转移的式子为：

，故答案为：

；

（4）.由于硫酰氯通常条件下为无色液体，熔点为-54.1℃，沸点为69.1℃，在潮湿空气中“发烟”；100℃以上开始分解，生成二氧化硫和氯气，长期放置也会发生分解，因此为提高本实验中硫酰氯的产率，在实验操作中需要注意的事项有①先通冷凝水，再通气，②控制气流速率，宜慢不宜快，③若三颈烧瓶发烫，可适当降温，但不能加热三颈烧瓶，否则会加速分解，①②③正确，故答案为：①②③；

（5）.根据题意可知，氯磺酸（ClSO3H）加热分解，也能制得硫酰氯与硫酸，该反应的化学方程式为2ClSO3H＝H2SO4+SO2Cl2；硫酰氯通常条件下为无色液体，熔点为-54.1℃，沸点为69.1℃，而硫酸沸点高，则分离产物的方法是蒸馏，故答案为：2ClSO3H＝H2SO4+SO2Cl2；蒸馏；

（6）.根据流程图可知，硫酸铁酸性溶液和SO2发生氧化还原反应生成硫酸亚铁和硫酸，所以溶液②中含有硫酸亚铁和硫酸，硫酸亚铁在酸性条件下被空气中的氧气氧化生成硫酸铁，反应的离子方程式为：4H++4Fe2++O2＝4Fe3++2H2O；由装置图可知，通入二氧化硫的一极生成硫酸，则a为阳极，发生氧化反应，b为阴极，发生还原反应，A. a为阳极，则电极a连接的是电源的正极，故A正确；B. 阳极发生SO2?2e?+2H2O=SO42?+4H+，若电路中转移0.03mole?，则离子交换膜左侧溶液中生成0.015molSO42?和0.06molH+，其中0.03molH+移向阴极，增加0.045mol离子，故B错误；C. 电解使阳极生成氢离子，阴极消耗氢离子，则氢离子向阴极移动，所以图中的离子交换膜是阳离子交换膜，故C正确；D. 阴极发生还原反应，电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+==S2O42-+2H2O，故D正确；故答案为：4H++4Fe2++O2＝4Fe3++2H2O；B。

4．电解原理在化学工业中有广泛应用。

I．右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请完成以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：

①在X极附近观察到的现象是_________________；

②电解一段时间后，该反应总离子方程式_______________________________；若用该溶液将阳极产物全部吸收，反应的离子方程式__________________________。 （2）若用该装置电解精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：X电极的材料是____________，电解一段时间后，CuSO4溶液浓度_________（填“增大”、减小”或“不变”）。

（3）若X、Y都是惰性电极，a是溶质为Cu(NO3)2和X(NO3)3，且均为0.1 mol的混合溶液，通电一段时间后，阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如图所示，则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是_____。

II．右图为模拟工业离子交换膜法电解饱和食盐水制备烧碱的工作原理。

下列说法正确的是____。 A．从E口逸出的气体是Cl2

B．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性 C．标准状况下每生成22.4 L Cl2，便产生2 mol NaOH D．电解一段时间后加适量盐酸可以恢复到电解前的浓度 【答案】 放出气体，溶液变红 2Cl－＋2H2O＋H2O 纯铜 减小 Cu2+>H+>X3+ BC

【解析】试题分析：本题考查电解的原理和电解原理的应用，离子放电顺序的判断和电化学的计算。

I. X与外加电源的负极相连，X为阴极，Y为阳极。

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚

2OH－＋Cl2↑＋H2↑ Cl2＋2OH－= Cl－＋ClO－

酞试液。①X电极的电极反应式为2H++2e-=H2↑，X电极附近水的电离平衡（H2O

H++OH-）正向移动，H+继续放电，溶液中c（OH-）?c（H+），溶液呈碱性，

遇酚酞变红色，X极附近观察到的现象是放出气体，溶液变红。②Y电极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，电解一段时间后，该反应总离子方程式为2Cl-+2H2O＋H2O。

（2）电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，X的电极材料为纯铜。阳极（Y电极）的电极反应为：比Cu活泼的金属发生氧化反应和Cu-2e-=Cu2+，阴极（X电极）电极反应式为Cu2++2e-=Cu，根据电子守恒和原子守恒，电解一段时间后CuSO4溶液浓度减小。 （3）由图像知开始通过0.2mol电子析出固体的质量达到最大值，结合阳离子物质的量都为0.1mol，则Cu2+优先在阴极放电，Cu2+的氧化能力最强，继续通电，阴极不再有固体析出，接着H+放电，X3+不放电，则Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的顺序是Cu2+?H+?X3+。 II.根据Na+的流向可以判断装置左边电极为阳极，右边电极为阴极。A项，右边电极的电极反应为2H++2e-=H2↑，E口逸出的气体是H2，错误；B项，装置图中的阴极室产生NaOH，从B口加入含少量NaOH的水溶液，增大溶液中离子的浓度，增强导电性，正确；C项，n（Cl2）=22.4L?22.4L/mol=1mol，根据电解方程式2NaCl+2H2O气体可以恢复到电解前的浓度，不是盐酸，错误；答案选BC。

2NaOH+H2↑+Cl2↑，生

成NaOH物质的量为2mol，正确；D项，根据元素守恒，电解一段时间后通入适量的HCl

2OH-+H2↑+Cl2↑；

－

－

－

若用该溶液将阳极产物全部吸收，NaOH与Cl2反应的离子方程式为Cl2＋2OH= Cl＋ClO

5．1、右图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：

（1）当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为： （2）当电极a为Fe、电极b为Cu、电解质溶液为浓硝酸时，该装置 (填“能”或“不能”)形成原电池，若不能，请说明理由，_________；若能，请指出负极是 该电极反应式是_________。

（3）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O2)反应所放出的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，CH4为燃料，采用酸性溶液为电解液；则CH4应通入 极(填a或b，下同)，电子从 极流出。电池的负极反应方程式为：_________________________

2、已知锌与稀硫酸反应为放热反应，某学生为了探究其反应过程中的速率变化，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下：

(反应速率最小的时间段(即0～1、l～2、2～3、3～4、4～5 min)为 原因是 。 另一学生也做同样的实验，由于反应太快，测量氢气的体积时不好控制，他就事先在硫酸溶液中分别加入等体积的下列溶液以减慢反应速率 A．蒸馏水 B．CuCl2溶液 C．NaCl溶液

你认为他上述做法中可行的是 (填相应字母)；做法中不可行的是____________，理由是： _______________________________________________________。

6．（I）某同学设计实验探究构成原电池的条件，装置如下： 实验一：实验探究电极的构成〈甲图〉

①A、B 两极均选用石墨作电极，发现电流计指针不偏转；② A、B 两极均选用铜片作电极，发现电流计指针不偏转；③ A极用锌片，B极用铜片，发现电流计指针向左偏转；④ A极用锌片，B极用石墨，发现电流计指针向左偏转。 结论一：____________________________________。 实验二：探究溶液的构成〈甲图，A极用锌片，B极用铜片) ①液体采用无水乙醇，发现电流计指针不偏转；

②改用硫酸溶液，发现电流计指针偏转，B极上有气体产生。 结论二 ：____________________________________。 实验三：对比实验，探究乙图装置能否构成原电池

将锌、铜两电极分别放入稀硫酸溶液中，发现锌片上有气泡产生，铜片上无明显现象，电流计指针不发生偏转。

结论三：____________________________________。

思考：对该同学的实验，同学乙提出了如下疑问，请你帮助解决。

（1）在甲图装置中，若A 为镁片，B为铝片，电解质溶液为NaOH溶液，电流计的指针应向_______偏转。

（2）一根金属丝两端分别放在图乙的两个烧杯之中，电流计指针_______（填“能”或“不能”）偏转。

（II）依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。

请回答下列问题：（1）电极X的材料是_________；电解质溶液Y是_________； （2）当电路中转移0.01mol电子时，两电极的质量差为______g。

【答案】电极必须是两活泼性不同的电极 溶液必须是电解质溶液 必须构成闭合回路 右 不能 Cu AgNO3 1.4g 【解析】 【分析】

(I)实验一：由①②可知，当两极相同时，不能形成原电池；由③④可知，当两极是两种活泼性不同的金属或一种是金属一种是非金属时，可以形成原电池；

实验二：①中乙醇是非电解质，溶液中无自由移动离子；②中硫酸是电解质，硫酸溶液中有自由移动离子，能形成原电池； 实验三：要有电流，必须能形成闭合回路。

思考：(1)相对于电解质溶液来讲，哪个电极更活泼，哪个电极做负极，指针向哪偏转； (2)要形成原电池产生电流，必须形成闭合回路。

(II)根据反应“2Ag+(aq)+Cu(s)═Cu2+(aq)+2Ag(s)”分析，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，电极反应为Cu-2e-=Cu2+，则正极为活泼性较Cu弱的Ag，Ag+在正极上得电子被还原，电极反应为Ag++e=Ag，电解质溶液为AgNO3 ，原电池中，电子从负极经外电路流向正极，由此分析解答。 【详解】

(I)实验一：由①②可知，当两极相同时，不能形成原电池；由③④可知，当两极是两种活泼性不同的金属或一种是金属一种是非金属时，可以形成原电池；

实验二：①中乙醇是非电解质，溶液中无自由移动离子；②中硫酸是电解质，硫酸溶液中有自由移动离子，能形成原电池； 实验三：要有电流，必须能形成闭合回路；

思考：(1)相对于氢氧化钠溶液来讲，铝比镁更活泼，故铝做负极，电流计的指针应向右偏转；

(2)一根金属丝两端分别放在图乙的两个烧杯之中，不能形成闭合回路，而要形成原电池产生电流，必须形成闭合回路；

(II)(1)由反应“2Ag+(aq)+Cu(s)═Cu2+(aq)+2Ag(s)”可知，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，Ag+在正极上得电子被还原，电解质溶液为AgNO3 ；

(2)若刚开始Cu电极和银电极的质量相等，当电路中通过0.01mol电子时，正极上生成Ag为0.01mol，即1.08g，负极上Cu溶解的物质的量为0.005mol，即0.32g，所以两个电极的质量差为0.32g+1.08g=1.4g。

7．关于电解池应用的规律提炼题组

某化学兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究，回答下列问题：

（1）通O2的Pt电极为电池 极（填电极名称），其电极反应式为 。

（2）若B电池为电镀池，目的是在某镀件上镀一层银，则X电极材料为 ，电解质溶液为 。

（3）若B电池为精炼铜，且粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质，在 电极（填“X”或“Y”）周围有固体沉积，该电极的电极反应式为 。

（4）若X、Y均为Pt，B电池的电解质溶液为500 mL 1.0mol/L的NaCl溶液，当电池工作一段时间断开电源K，Y电极有560mL（标准状况）无色气体生成（假设电极产生气体完全溢出，溶液体积不变）。恢复到常温下，B电池溶液的pH= ，要使该溶液恢复到原来的状态，需加入 （填物质并注明物质的量）。

（5）若X、Y均是铜，电解质溶液为NaOH溶液，电池工作一段时间，X极附近生成砖红色沉淀，查阅资料得知是Cu2O，试写出该电极发生的电极反应式为 。 （6）若X、Y均是Pt，电解质溶液为Na2SO4溶液，通电一段时间后，在阴极上逸出c mol气体，同时有N g Na2SO4?10H2O 晶体析出，若温度不变，此时剩余溶液的溶质的质量分数为 。

（学法题）通过以上题目，请总结书写电极反应式的关键 。 【答案】（1）正；O2＋4e＋2H2O=4OH；（2）Ag；AgNO3溶液

－

－

（3）X，三个方程式（4）13；0.05molHCl

－

－

（5）2Cu＋2OH－2e＝Cu2O＋H2O（6）【解析】

%

试题分析：（1）根据装置图的特征，A池是氢氧燃料电池，通O2的Pt电极为电池正极，电极方程式为O2＋4e＋2H2O=4OH；（2）在电镀池中，镀层金属做阳极，待镀金属做阴极，含镀层金属阳离子的盐溶液做电解质溶液，所以若B电池为电镀池，实现某镀件上镀一层银，则X电极材料为Ag，电解质溶液为AgNO3溶液；（3）精炼铜的过程中，比铜活泼的金属在阳极失电子，不活泼的金属则成为阳极泥，所以粗铜中若含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质，则该电池阳极泥的主要成分是Ag、Au。（4）根据装置图，通入氧气的Pt电极是正极，则Y电极是阴极，电极反应为2H2O+2e=H2↑+2OH，氢气的物质的量为

0.56L÷22.4L/mol=0.025mol，则溶液中c(OH)=0.05mol÷0.5L=0.1mol/L,c(H)=1×10

13

－

＋

-－

－

－

－

mol/L,PH=13；该电解过程有0.025mol氢气和0.025mol氯气生成，所以要使该溶液恢复

到原来的状态，需加入0.05molHCl。（5）根据装置图，X电极是阳极，Cu失电子生成Cu2O，电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－＝Cu2O＋H2O。（6）用Pt作电极，电解饱和硫酸钠溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上氢离子放电生成氢气，电解水后，溶液中硫酸钠过饱和导致析出晶体，剩余的电解质溶液仍是饱和溶液，析出的硫酸钠晶体和

电解的水组成的也是饱和溶液， N g Na2SO4·10H2O硫酸钠的质量= N g×

=

g，设电解水的质量为x：

2H2O

O2↑+2H2↑，

36g 2mol x cmol 解得，x=18cg

%。

所以饱和溶液的质量分数=÷(N+18a)g×100%=

【考点定位】原电池、电解池的工作原理，电极反应，电解的计算等

【名师点睛】本题考查原电池、电解池的工作原理，电化学是重点也是难点，注意：构成原电池的条件，①一般来说，能与电解质溶液中的某种成分发生氧化反应的是原电池的负极。②很活泼的金属单质一般不作做原电池的负极，如K、Na、Ca等。原电池正负极的判断；电极反应式的书写：准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键。要注意电解质溶液的酸碱性，要考虑电子的转移数目。

8．高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、速凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产流程如下：

（1）配制KOH溶液时，是在每100 mL水中溶解61.6 g KOH固体（该溶液的密度为1.47 g/mL），它的物质的量浓度是 mol/L。

（2）在溶液I中加入KOH固体的目的是 （填编号）。 A．与溶液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率 C．为下一步反应提供碱性的环境 D．使副产物KClO3转化为 KClO

（3）每制得59.4克K2FeO4，理论上消耗氧化剂的物质的量为 mol。从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后，还得到副产品KNO3、KCl，写出③中反应的离子方程式： 。

（4）高铁酸钾（K2FeO4）溶液中加入稀硫酸，溶液变为黄色，并有无色气体产生，该反应的离子方程式是 。

（5）从环境保护的角度看，制备K2FeO4较好的方法为电解法，其装置如图2所示。电解

过程中阳极的电极反应式为 。

【答案】（15分）前三空每空2分，后三空每空3分。（1）10 （2）A C

（3）0.45； 2Fe3++3ClO-+10OH-＝2FeO42-+3Cl-+5H2O （4）4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10 H2O （5）Fe+8OH﹣－6e﹣＝FeO42﹣+4H2O 【解析】

试题分析：（1）100mL水的质量：m（水）=100g，溶液的质量：m（液）=100g+61.6g=161.6g，溶液的体积：V=

m(液)?161g=，KOH的物质的量：1.47g/mL61.6g61.6g56g/molnmn==≈10mol/L，故，KOH物质的量浓度：c==

161g-3VM56g/mol?10L/mL1.47g/mL填：10；

（2）KOH和氯气反应生成KClO，除去未反应的氯气，且只有碱性条件下，铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，所以加入KOH的目的是除去氯气且使溶液为碱性，故选AC；

（3）反应③中铁离子和次氯酸根粒子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；n（K2FeO4）=

59.4g=0.3mol，根据

198g/mol0.3mol×3=0.45mol，故填：22Fe3++3ClO-+10OH-= 2FeO42-+3Cl-+5H2O知，氧化剂的物质的量=0.45；2Fe3++3ClO-+10OH-= 2FeO42-+3Cl-+5H2O；

（4）向高铁酸钾溶液中滴加稀硫酸，溶液变黄色，说明生成Fe3+，并产生大量气泡，应为氧气，说明高铁酸钾在酸性条件下自身发生氧化还原反应，反应的离子方程式为4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O，故填：4FeO42-+20H+=4Fe3++3O2↑+10H2O；

（5） 电解法是制备K2FeO4较好的方法，Fe作阳极，电极反应为Fe+8OH—6e-= FeO42-+4H2O，石墨作阴极，电极反应为：O2+ 2H2O+4e-=4OH—，故填：Fe+8OH﹣﹣6e﹣═FeO42﹣+4H2O。

考点：考查了物质制备的工艺流程、方程式的书写等相关知识。

9．回收利用印刷电路板上的铜制备铜的化合物，实现资源的再利用。 （1）回收利用印刷电路板上的铜制备CuCl2。

实验室模拟回收过程如下：

已知部分物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表： 物质 开始沉淀 沉淀完全 Fe(OH)2 7.6 9.6 Fe(OH)3 2.7 3.7 Cu(OH)2 4.4 8.0

请回答下列问题：

①步骤III的操作名称是_______。

②下列试剂中，可以作为试剂a的是_______。 A．HNO3溶液 B．Fe2(SO4)3溶液 C．FeCl3溶液

③若不加试剂b，直接加入试剂c调节溶液pH，是否可行？_______（填“是”或“否”），理由是______。

（2）用H2O2和硫酸共同浸泡印刷电路板制备硫酸铜。 已知：2H2O2(l)=2H2O (l) +O2(g) △H1=－196kJ/mol H2O(l)=H2(g) +1/2O2(g) △H2=＋286kJ/mol

Cu(s) +H2SO4(aq)=CuSO4(aq) +H2(g) △H3=＋64kJ/mol

则Cu(s) +H2O2(l) +H2SO4(aq) =CuSO4(aq) +2H2O(l) △H =_______。

（3）将反应Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O设计成原电池，其正极电极反应式是_______。 （4）若用硝酸和硫酸共同浸泡印刷电路板制备硫酸铜，假设印刷电路板中其他成分不与酸反应，欲制取3mol纯净的硫酸铜，需要0.5 mol/L的硝酸溶液的体积是_______L。 【答案】过滤 C 否 不能除去亚铁离子，影响所得氯化铜纯度 -320kJ/mol H2O2+2H++2e-=2H2O 4 【解析】 【分析】 【详解】

(1)①操作是将固体和液体分开，用过滤；

②利用印刷电路板上的铜制备CuCl2，反应后的溶液中有铁元素，说明使用的是氯化铁，选C；

③需要将溶液中的铁元素变成沉淀，若以氢氧化亚铁的沉淀形式，溶液的pH在7.6到9.6之间，而铜离子已经沉淀，不能分离，若以氢氧化铁的形式沉淀，pH2.7开始沉淀，到3.7沉淀完全，这时铜离子没有开始沉淀，所以要将亚铁氧化成铁离子才能调节溶液的pH值进行沉淀，所以不可行，选否；因为那样不能除去亚铁离子，会影响所得氯化铜纯度； (2)根据盖斯定律，将方程式进行四则运算，③+②/2-②，则反应热=+64-196/2-286=-320kJ/mol；(3)原电池中铜做负极，过氧化氢在正极反应得到电子，电极反应为：H2O2+2H++2e-=2H2O；(4)根据离子方程式分析：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO+4H2O，生成3mol硫酸铜，需要3mol铜，2mol硝酸，所以硝酸的体积为2/0.5=4L。

10．（12分）将纯锌片和纯铜片按图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：

（1）下列说法正确的是____________。 A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置 B．乙中铜片上没有明显变化

C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少 D．两烧杯中溶液的c(H+)均增小

（2）在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲____乙（填“＞”、“＜“或“＝”）。 （3）当甲中产生1.12L（标准状况）气体时，通过导线的电子数目为_______________。 （4）当乙中产生1.12L（标准状况）气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H)＝0.1 mol·L1（设反应前后溶液体积不变）。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为_________________ mol·L1。

－

＋

－

(5) 甲中锌片上发生的电极反应： _________________________；

(6) 若甲中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为47 g，则：氢气的体积(标准状况)为________L。 【答案】（1）BD （2）甲＞乙 （3）6.02×1022(0.1NA) （4）1 （5）Zn-2e-=Zn2+； (6) 4.48

【解析】（1）根据装置特点可知，甲是原电池，锌比铜活泼，锌是负极，失去电子，铜是正极，溶液中的氢离子得到电子；乙不是原电池，锌能直接和稀硫酸发生置换反应，而铜不能和稀硫酸反应。所以正确的答案选BD。

（2）通过原电池反应进行的反应速率大于直接发生化学反应的反应速率。

（3）1.12L气体在标准状况下的物质的量是0.05mol，转移电子是0.05mol×2＝0.1mol，数

目是6.02×1022(0.1NA)。

（4）溶液中c(H)＝0.1 mol·L1，所以氢离子的物质的量是0.1mol，因此剩余硫酸是0.05mol。消耗硫酸是0.05mol，所以原硫酸的物质的量是0.1mol，其浓度是0.1mol÷0.1L＝1.0mol/L。

(5) 甲中锌是负极，发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+。

（6）电极减少的质量就是参加反应的锌的质量，即消耗锌是13g，物质的量是0.2mol，生成氢气是0.2mol，标准状况下的体积是4.48L。

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