高考化学化学能与电能的综合热点考点难点含答案文档格式.docx
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(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格):
编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/%
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
②
醋酸浓度的影响
__
36.0
③
0.2
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。
t2时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了_____________腐蚀,请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向;
此时,碳粉表面发生了__(“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是___________________________________。
(3)该小组对图2中0~t1时压强变大的原因提出了如下假设,请你完成假设二:
假设一:
发生析氢腐蚀产生了气体;
假设二:
______________________________;
……
(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)
(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)。
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
熔点/℃
沸点/℃
其它性质
SO2Cl2
-54.1
69.1
①易水解,产生大量白雾
②易分解:
SO2Cl2SO2↑+Cl2↑
H2SO4
10.4
338
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
①②③2ClSO3H=H2SO4+SO2Cl2蒸馏4H++4Fe2++O2=4Fe3++2H2OB
(1).甲装置发生的反应是:
SO2(g)+Cl2(g)
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:
B。
4.纳米级Fe粉是新型材料,具有超强磁性、高效催化性。
某化学小组探究用氢气和碳酸亚铁制取纳米级铁粉。
其实验设计如图(加热、支持装置省略)
(1)a的名称是________________;
浓硫酸的作用是________________。
(2)打开分液漏斗活塞,一段时间后再对C装置加热,这样操作的目的是_______________;
反应一段时间后D中变蓝,E中溶液变浑浊,C中发生反应的化学方程式为______________。
(3)反应中若观察到B装置中气泡产生过快,则应进行的操作是_____________________。
(4)反应一段时间后,B中产生气泡太慢,再滴加硫酸反应速率略有加快但不明显;
若向硫酸中加少量硫酸铜再滴入与Zn反应,反应速率明显加快,原因是____________________。
(5)检验碳酸亚铁中含有铁元素的实验方法是______________________。
【答案】
(1)蒸馏烧瓶(1分)吸收氢气中的水蒸气(或干燥氢气)(2分)
(2)排除体系内的空气,防止干挠实验,防止爆炸(2分)FeCO3+H2
Fe+CO2+H2O(2分)
(3)调节A中分液漏斗活塞,减慢硫酸滴加速度(2分,不全对扣1分)
(4)锌与硫酸铜反应生成铜,铜与锌形成原电池(锌为负极),加快了反应速率(2分)
(5)取少量FeCO3加适量盐酸完全溶解,再加入少量K3[Fe(CN)3]溶液,产生蓝色沉淀,则碳酸亚铁中含有铁元素。
(溶解后加入氧化剂,检验Fe3+也可)(2分)
本题的实验目的是用氢气和碳酸亚铁制取纳米级铁粉,根据装置分析可知,A为H2的制取装置,B为干燥装置,C为H2还原FeCO3制取纳米级铁粉。
D中无色硫酸铜可用于检验水的存在,E中澄清石灰水则用于检验CO2。
(1)仪器a是圆底烧瓶;
B为干燥装置,所以浓硫酸的作用是吸收氢气中的水蒸气。
(2)因H2是爆炸气体,所以在操作时必须先排除装置中的空气,必须打开分液漏斗活塞,一段时间后再对C装置加热,防止装置中的空气干挠实验,造成爆炸的危险。
反应一段时间后D中变蓝,说明有水生成,E中溶液变浑浊,说明有CO2生成。
则C中发生反应的化学方程式为FeCO3+H2
Fe+CO2+H2O。
(3)反应中若观察到B装置中气泡产生过快,则说明A处产生H2的速率过快,可调节A中分液漏斗活塞,减慢硫酸滴加速度。
(4)加少量硫酸铜再滴入与Zn反应,锌与硫酸铜反应生成铜,铜与锌形成原电池(锌为负极),加快了反应速率。
(5)检验碳酸亚铁中含有铁元素的实验方法是取少量FeCO3加适量盐酸完全溶解,再加入少量K3[Fe(CN)3]溶液,产生蓝色沉淀,则碳酸亚铁中含有铁元素。
。
5.工业上用某矿渣(含有Cu2O、Al2O3,Fe2O3、SiO2)制取铜的操作流程如下:
已知:
Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
(1)实验操作Ⅰ的名称为;
在空气中灼烧固体混合物D时,用到多种硅酸盐质的仪器,除玻璃棒、酒精灯、泥三角外,还有(填仪器名称)。
(2)滤液A中铁元素的存在形式为(填离子符号),生成该离子的离子方程式为,检验滤液A中存在该离子的试剂为(填试剂名称)。
(3)金属E与固体F发生的某一反应可用于焊接钢轨,该反应的化学方程式为。
(4)常温下,等pH的NaAlO2和NaOH两份溶液中,由水电离出的c(OH-)前者为后者的108倍,则两种溶液的pH=。
(5)利用电解法进行粗铜精炼时,下列叙述正确的是(填代号)。
a.电能全部转化为化学能
b.粗铜接电源正极,发生氧化反应
c.精铜作阴极,电解后电解液中Cu2+浓度减小
d.粗铜精炼时通过的电量与阴极析出铜的量无确定关系
(6)从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水中选用合适的试剂,测定粗铜样品中金属铜的质量分数,涉及的主要步骤为:
称取一定质量的样品→→过滤、洗涤、干燥→称量剩余固体铜的质量。
(填缺少的操作步骤,说出主要操作方法,不必描述操作过程的细节)
(1)过滤;
坩埚;
(2)Fe2+;
Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+;
硫氰化钾溶液和新制氯水或铁氰化钾溶液;
(3)2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3;
(4)11;
(5)bc;
(6)将浓硫酸用蒸馏水稀释,使样品与足量稀硫酸充分反应。
试题分析:
(1)操作I得到液体和固体,因此操作步骤为过滤;
灼烧固体需要在坩埚中进行,因此缺少的是坩埚;
(2)Cu2O在酸性条件生成Cu,Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,因此铁元素以Fe2+形式存在;
检验Fe2+:
先加KSCN溶液,观察溶液颜色,然后再加氯水,如果溶液变为红色,说明含有Fe2+,也可以用K3Fe(CN)6,如果产生蓝色沉淀,说明有Fe2+;
(3)焊接钢轨,采用铝热反应,即2Al+Fe2O3
(4)设pH=x,NaOH溶液中水电离出c(OH-)=c(H+)=10-x,则NaAlO2中水电离的c(OH-)=10(8-x),NaAlO2的pH=10-14/10(8-x)=10(x-22),两者pH相等,则有x=22-x,解得x=11;
(5)a、电解过程一部分能量转化成热能,故错误;
b、精炼铜时,粗铜作阳极,发生氧化反应,纯铜作阴极,化合价降低,发生还原反应,故正确;
c、粗铜中含有锌、铁等杂质,Zn-2e-=Zn2+,阴极上:
Cu2++2e-=Cu,溶液Cu2+略有降低,故正确;
d、阴极:
Cu2++2e-=Cu,能够得到通过的电量和析出铜的量的关系,故错误;
(6)将浓硫酸用蒸馏水稀释,使样品与足量稀硫酸充分反应。
考点:
考查物质的提纯、离子检验、铝热反应、电解过程等知识。
6.某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下。
电极材料
电解质溶液
电流表指针偏转方向
1
Al、Mg
稀盐酸
偏向Al
2
Al、Cu
偏向Cu
3
Al、C(石墨)
偏向石墨
4
氢氧化钠溶液
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
试根据上表中的实验现象回答下列问题:
(1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)是否相同(填“是”或“否”)?
____________。
(2)对实验3完成下列填空:
①铝为________极,电极反应式:
__________________________________________;
②石墨为________极,电极反应式:
_________________________________________;
③电池总反应式:
______________________________________________________。
(3)实验4中铝作负极还是正极________,理由是_________________________________。
(4)解释实验5中电流表指针偏向铝的原因:
____________________________________。
写出铝电极的电极反应式:
_________________________________________________。
(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素:
__________________。
(1)否;
(2)①负,2Al-6e-=2Al3+;
②正,6H++6e-=3H2↑;
③2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑;
(3)负极,在NaOH溶液中,活动性Al>Mg;
(4)Al在浓硝酸中发生钝化,Zn在浓硝酸中发生反应,被氧化,即在浓硝酸中活动性Zn>Al,Al是原电池的正极.,NO3-+e-+2H+=NO2↑+H2O;
(5)①另一个电极材料的活动性;
②电解质溶液。
(1)原电池中一般活泼金属作负极,能和电解质溶液反应,电流表指针指向正极,实验1,电流表指针偏向Al,说明Mg作负极,铝作正极,实验2,Al比铜活泼,且铜不与稀盐酸反应,则Al作负极,故填写“否”;
(2)实验3,电流表指针偏向石墨,说明铝作负极,石墨作正极,铝和盐酸的反应:
2Al+6H+=2Al3++3H2↑,负极上的反应式为:
2Al-6e-=2Al3+,正极反应式为:
6H++6e-=3H2↑;
(3)虽然Mg比铝活泼,但Mg不与NaOH反应,但铝和氢氧化钠溶液反应,因此铝作负极,其反应离子方程式为:
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(4)虽然铝比锌活泼,但铝和浓硫酸、浓硝酸发生钝化反应,产生一层致密氧化薄膜阻碍反应的进行,锌和硝酸反应的离子方程式为:
Zn+4H++2NO3-=Zn2++2NO2↑+2H2O,负极反应式为Zn-2e-=Zn2+,正极反应式为:
NO3-+2H++e-=NO2↑+H2O;
(5)根据以上分析,影响因素是:
①另一个电极材料的活动性;
考查原电池正负极的判断、电极反应式的书写等知识。
7.新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。
某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示。
回答下列问题:
甲烷燃料电池负极的电极反应为________________________。
闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生,其中b电极上得到的是____________(填化学式),电解氯化钠溶液的总反应方程式为_________________________;
若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为__________(法拉第常数F=9.65×
104C·
mol-1,列式计算),最多能产生的氯气体积为__________L(标准状况)。
(1)CH4+10OH--8e-=CO2↑+7H2O
(2)H22NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑(3)3.45×
104C4
(1)甲烷在负极通入,电解质溶液显碱性,则甲烷燃料电池负极的电极反应为CH4+10OH--8e-=CO2↑+7H2O;
(2)b电极是阴极,氢离子放电,产生H2;
惰性电极电解食盐水的方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑。
(3)1分子甲烷失去8个电子,则理论上通过电解池的电量为
×
8×
9.65×
104C·
mol-1=3.45×
104C;
根据电子得失守恒可知产生氯气的体积是
【考点定位】本题主要是考查电化学原理的应用与有关计算
【名师点晴】应对电化学定量计算的三种方法:
(1)计算类型:
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。
(2)方法技巧:
①根据电子守恒计算:
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。
②根据总反应式计算:
先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算。
③根据关系式计算:
根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。
例如:
,(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应式,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
在电化学计算中,还常利用Q=I·
t和Q=n(e-)×
NA×
1.60×
10-19C来计算电路中
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