高考化学化学能与电能大题培优及答案Word格式文档下载.docx
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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+。
2.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即可。
实验I:
向溶解了银镜的Fe(NO3)3的溶液中加入____________(填序号,①KSCN溶液、②K3[Fe(CN)6]溶液、③稀HC1),现象为___________,证明甲的结论正确。
实验Ⅱ:
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:
①K刚闭合时,指针向左偏转,此时石墨作_________,(填“正极”或“负极。
此过程氧化性:
Fe3+_______Ag+(填>
或<
)。
②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。
③由上述①②实验,得出的结论是:
_______________________。
【答案】还原②产生蓝色沉淀pH=20.3mol/LKNO3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
(1)根据元素化合价的变化判断;
(2)实验Ⅰ:
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;
进行对照实验;
(3)根据实验现象判断溶液中发生的反应;
(4)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。
(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++NH3•H2O═AgOH↓+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+2NH3•H2O═Ag(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)2OH
CH3COONH4+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;
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K3[Fe(CN)6]溶液会和Fe2+反应生成蓝色沉淀,故答案为:
②;
产生蓝色沉淀;
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0.3mol/L,所以需向附有银镜的试管中加入pH=2的0.3mol/LKNO3或NaNO3溶液,故答案为:
pH=2的0.3mol/LKNO3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1ml0.1mol/LAgNO3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++Ag⇌Fe2++Ag+或Ag++Fe2+⇌Ag+Fe3+;
(4)①K刚闭合时,指针向左偏转,则银为负极,石墨为正极,该电池的反应本质为Fe3++Ag⇌Fe2++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;
>;
②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++Ag⇌Fe2++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+;
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。
3.硝酸是氧化性酸,其本质是NO3-有氧化性,某课外实验小组进行了下列有关NO3-氧化性的探究(实验均在通风橱中完成)。
实验装置
编号
溶液X
实验现象
实验Ⅰ
6mol·
L-1稀硝酸
电流计指针向右偏转,铜片表面产生无色气体,在液面上方变为红棕色。
实验Ⅱ
15mol·
L-1浓硝酸
电流计指针先向右偏转,很快又偏向左边,铝片和铜片表面产生红棕色气体,溶液变为绿色。
(1)实验Ⅰ中,铝片作_____(填“正”或“负”)极。
液面上方产生红棕色气体的化学方程式是_________。
(2)实验Ⅱ中电流计指针先偏向右边后偏向左边的原因是____________________。
查阅资料:
活泼金属与1mol·
L-1稀硝酸反应有H2和NH4+生成,NH4+生成的原理是产生H2的过程中NO3-被还原。
(3)用上图装置进行实验Ⅲ:
溶液X为1mol·
L-1稀硝酸溶液,观察到电流计指针向右偏转。
①反应后的溶液中含NH4+。
实验室检验NH4+的方法是______________________________。
②生成NH4+的电极反应式是_____________________________________________。
(4)进一步探究碱性条件下NO3-的氧化性,进行实验Ⅳ:
①观察到A中有NH3生成,B中无明显现象。
A、B产生不同现象的解释是_______________。
②A中生成NH3的离子方程式是_______________________________。
(5)将铝粉加入到NaNO3溶液中无明显现象,结合实验Ⅲ和Ⅳ说明理由_________________。
【答案】负2NO+O2=2NO2Al开始作电池的负极,Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜后,Cu作负极取少量待检溶液于试管中,加入浓NaOH溶液,加热,若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则溶液中含NH4+NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2OAl与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3,而Mg不能与NaOH溶液反应8Al+3NO3-+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO2-因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程,NO3-无法被还原
(1)根据实验现象可知,实验1电流计指针向右偏转,铜片表面产生无色气体,在液面上方变为红棕色,说明在原电池中铝作负极,发生氧化反应,铜做正极,硝酸根离子被还原成一氧化氮,在空气中被氧化成二氧化氮;
(2)实验2中电流计指针先向右偏转,很快又偏向左边,铝片和铜片表面产生红棕色气体,溶液变为绿色,说明开始铝是负极,同实验1,铜表面有二氧化氮产生,很快铝被浓硝酸钝化,铜做负极,发生氧化反应,生成硝酸铜,溶液呈绿色,硝酸根离子在铝电极被还原成二氧化氮,据此答题;
(3)溶液X为1mol•L-1稀硝酸溶液,反应后的溶液中含NH4+,说明硝酸根离子被还原成了铵根离子,原电池中铝做负极,铜做正极,硝酸根离子在正极还原成铵根离子;
(4)Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3,根据电荷守恒和元素守恒可写出离子方程式,而镁与碱没有反应;
(5)铝粉在中性溶液中不产生氢气,也就不与硝酸钠反应,据此分析。
(1)根据实验现象可知,实验1电流计指针向右偏转,铜片表面产生无色气体,在液面上方变为红棕色,说明在原电池中铝作负极,发生氧化反应,铜做正极,硝酸根离子被还原成一氧化氮,在空气中被氧化成二氧化氮,反应方程式为2NO+O2=2NO2;
(2)实验2中电流计指针先向右偏转,很快又偏向左边,铝片和铜片表面产生红棕色气体,溶液变为绿色,说明开始铝是负极,同实验1,铜表面有二氧化氮产生,很快铝被浓硝酸钝化,铜做负极,发生氧化反应,生成硝酸铜,溶液呈绿色,硝酸根离子在铝电极被还原成二氧化氮;
(3)溶液X为1mol•L-1稀硝酸溶液,反应后的溶液中含NH4+,说明硝酸根离子被还原成了铵根离子,原电池中铝做负极,铜做正极,硝酸根离子在正极还原成铵根离子,①实验室检验NH4+的方法是取少量待检溶液于试管中,加入浓NaOH溶液,加热,若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则溶液中含NH4+;
②生成NH4+的电极反应式是NO3-+8e-+10
H+=NH4++3H2O;
(4)①Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3;
根据电荷守恒和元素守恒可写出离子方程式,而镁与碱没有反应;
②碱性条件下铝将硝酸根还原生成氨气,反应的离子方程式为8Al+3NO3-+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO2-;
(5)铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程,也就不与硝酸钠反应,所以无明显现象。
【点睛】
原电池中失电子发生氧化反应的一极一定是负极,得电子发生还原反应的一极一定是正极;
电子流出的一极一定是负极、电子流入的一极一定是正极。
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.
(1)研究性学习小组为了证明铁的金属性比铜强,他设计了如下几种方案,其中合理的是________(填序号)
A.铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出;
B.铁、铜与氯气反应分别生成FeCl3、CuCl2;
C.铜片置于FeCl3溶液中,铜片逐渐溶解(2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2)
D.铁片、铜片分别置于盛有稀硫酸的烧杯中,铁片上有气泡产生,而铜片无气泡
E.常温下,分别将铁片和铜片置于浓硝酸中,铁片不溶解,而铜片溶解
(2)请你另设计一个能证明铁的金属活动性比铜强的实验。
要求:
a.此方案的原理不同于上述任一合理方案;
b.在方框内绘出实验装置图并注明所需的药品;
c.写出实验过程中的主要实验现象并用相关化学用语解释现象
_______________
现象_______________解释_______________
【答案】AD
铜片表面有气泡2H++2e-=H2↑铁片逐渐溶解;
Fe-2e-=Fe2+
(1)根据金属的活泼性顺序表可以确定金属性的强弱;
(2)除了金属活动顺序表外,原电池装置也可以证明两电极材料的金属性强弱。
(1)A.铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出,说明金属铁的活泼性强于铜,能证明铁的金属性比铜强,故A正确;
B.铁、铜与氯气反应分别生成FeCl3、CuCl2,证明氯气是氧化性强的物质,能将金属氧化为高价,不能说明铁的金属性比铜强,故B错误;
C.铜片置于FeCl3溶液中,铜片逐渐溶解:
2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2,说明还原性是铜单质强于亚铁离子,不能说明铁的金属性比铜强,故C错误;
D.铁片、铜片分别置于盛有稀硫酸的烧杯中,铁片上有气泡产生,而铜片无气泡,证明金属铁能和硫酸之间发生置换反应,但是铜不能,所以能证明铁的金属性比铜强,故D正确;
E.常温下,分别将铁片和铜片置于浓硝酸中,铁片会钝化,不溶解,而铜片则不会产生钝化现象,会溶解,不能说明铁的金属性比铜强,故E错误;
故选AD;
(2)除了金属活动顺序表外,在原电池中,如果两电极材料都是金属,负极金属的活泼性一般是强于正极金属的活泼性的,如Cu、Fe、硫酸原电池中金属铁是负极,金属铜是正极,能证明铁的金属性强于铜,设计的原电池装置如:
,可观察到的现象是:
铜片表面有气泡放出,发生的电极反应为2H++2e-=H2↑;
铁片溶解,发生的电极反应为Fe-2e-=Fe2+。
6.某课外活动小组设计了如下图所示的装置,调节滑动变阻器,控制电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验(此时,止水夹a处于打开状态,止水夹b处于关闭状态)。
实验过程中看到了令人很高兴的现象(阳离子交换膜只允许阳离子和水通过)。
请帮助他们分析并回答下列问题:
(1)写出B装置中的电极反应:
阴极:
__________________________________;
阳极:
__________________________________。
(2)先后观察到A装置中的现象是:
①烧杯A中导管产生气泡数秒后溶液变红,;
②烧瓶中液面______________________________,烧杯A中导管又有气泡冒出。
(3)当观察到A装置中的现象后,他们关闭止水夹a,打开止水夹b。
再观察C装置(此溶液经过煮沸,且上层有油膜),若无现象,请说明理由;
若有现象,请写出有关反应的化学方程式(是离子反应的写离子方程式):
_______________________;
片刻后再向烧杯C中吹大量空气,则C中的现象是。
【答案】
(1)2H2O+2e-=H2↑+2OH-(或2H++2e-===H2↑),Fe-2e-=Fe2+;
(2)①A烧杯中的水倒吸并产生红色喷泉;
②上升到高于左侧导管一定程度后又逐渐下落至与导管相平;
(3)Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。
试题分析:
(1)根据电解原理,铁做阳极,活动金属作阳极,先失电子,其电极反应式为:
Fe-2e-=Fe2+,Pt作阴极,其电极反应式为:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-;
(2)①B装置产生的氢气,进入烧瓶中,使NH3和水接触,利用NH3极易溶于水,造成导管内的压强突然减小,产生喷泉,因此溶液变红,A烧杯中水倒吸并产生红色喷泉;
②烧杯A中导管又有气泡冒出,说明B中不断产生氢气,因此上升到高于左侧导管一定程度后又逐渐下落至与导管相平;
(3)关闭止水夹a,打开止水夹b,生成的Fe2+和NaOH反应,Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓,Fe(OH)2容易被氧气所氧化,出现白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。
考点:
考查电解原理、铁化合物的性质等知识。
7.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100mL水中溶解61.6gKOH固体(该溶液的密度为1.47g/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
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