备战高考化学专题复习分类练习 化学能与电能综合解答题含详细答案.docx

备战高考化学专题复习分类练习 化学能与电能综合解答题含详细答案.docx

《备战高考化学专题复习分类练习 化学能与电能综合解答题含详细答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《备战高考化学专题复习分类练习 化学能与电能综合解答题含详细答案.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

备战高考化学专题复习分类练习化学能与电能综合解答题含详细答案

备战高考化学专题复习分类练习化学能与电能综合解答题含详细答案

一、化学能与电能

1．氯化亚砜又称亚硫酰氯，其分子式为SOCl2，常温常压下为淡黄色液体，遇水易水解。

国内的氯化亚砜主要应用于医药、农药、染料等行业。

实验室用干燥纯净的Cl2、SO2和SCl2制备SOCl2的部分装置如图所示：

已知：

①SOCl2沸点为78.8℃，SCl2的沸点为50℃，且两种液体可互溶。

②SOCl2遇水剧烈反应，液面上产生白雾，并有气体产生。

请回答：

（1）实验室制取SOCl2的反应方程式为____________

（2）写出丙中发生的离子反应_____________

（3）仪器e的名称是___________，实验仪器的连接顺序为a→_________（仪器可以重复使用）。

（4）仪器f的作用是____________

（5）实验结束后，将三颈烧瓶中混合物分离的实验操作名称是______。

（6）工业上常用ZnCl2·2H2O与SOCl2共热制取ZnCl2。

写出用惰性电极电解ZnCl2和盐酸的混合溶液的总反应离子反应式为_______。

甲同学认为SOCl2还可用作FeCl3·6H2O制取无水FeCl3的脱水剂，但乙同学对此提出质疑，可能的原因是____

【答案】SO2+Cl2+SCl2

2SOCl22MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O球形冷凝管c→d→c→d→b吸收SO2、Cl2，防止外界水蒸气进入装置分馏（或蒸馏）2H++2Cl—

H2↑+Cl2↑SOCl2可能会与Fe3+发生氧化还原反应

【解析】

【分析】

由实验装置图可知，丙装置中浓盐酸与高锰酸钾反应制备氯气，因氯气中混有氯化氢和水蒸气，所以先将气体通过盛有饱和食盐水的乙装置除去氯化氢，再通过盛有浓硫酸的乙装置除去水蒸气，干燥的氯气、二氧化硫和SCl2在三颈烧瓶中，在活性炭作催化剂作用下，反应制得SOCl2，二氯化硫（SCl2）的沸点低，甲装置中球形冷凝管的作用是起冷凝回流SCl2的作用，干燥管中碱石灰的作用是防止有毒的氯气与二氧化硫逸出污染环境，同时防止空气中的水蒸气进入烧瓶中使氯化亚砜水解。

【详解】

（1）实验室用干燥的氯气、二氧化硫和SCl2在三颈烧瓶中，在活性炭作催化剂作用下，反应制得SOCl2，反应的化学方程式为SO2+Cl2+SCl2

2SOCl2，故答案为SO2+Cl2+SCl2

2SOCl2；

（2）装置丙中浓盐酸与高锰酸钾反应生产氯化锰、氯化钾、氯气和水，反应的离子方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O，故答案为2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O；

（3）仪器e的名称是球形冷凝管；因氯气中混有氯化氢和水蒸气，实验时应先除去氯化氢和水蒸气，制得干燥的氯气，实验仪器的连接顺序为丙（制氯气）—乙（除氯化氢）—乙（除水蒸气）—甲（制SOCl2），则仪器的接口连接顺序为a→c→d→c→d→b，故答案为球形冷凝管；c→d→c→d→b；

（4）仪器f中盛有碱石灰，碱石灰的作用是吸收逸出的有毒的Cl2和SO2污染环境，防止空气中的水蒸气进入反应装置而使SOCl2水解，故答案为吸收SO2、Cl2，防止外界水蒸气进入装置；

（5）已知氯化亚砜沸点为77℃，SCl2的沸点为50℃，实验结束后，采用分馏（或蒸馏）的方法即可将之分离，故答案为分馏（或蒸馏）；

（6）用惰性电极电解ZnCl2和盐酸的混合溶液时，阳极上氯离子放电能力强于氢氧根离子，阴极上氢离子放电能力强于锌离子，电解的总方程式为2H++2Cl—

H2↑+Cl2↑；FeCl3具有氧化性，SOCl2具有还原性，SOCl2用作FeCl3·6H2O制取无水FeCl3的脱水剂时，SOCl2可能会与FeCl3发生氧化还原反应使FeCl3变质，故答案为2H++2Cl—

H2↑+Cl2↑；SOCl2可能会与Fe3+发生氧化还原反应。

【点睛】

本题考查了性质实验方案的设计与评价，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力，注意掌握化学实验基本操作方法，明确常见物质的性质及化学实验方案设计原则是解答关键。

2．某小组研究Na2S溶液与KMnO4溶液反应，探究过程如下。

资料:

Ⅰ.MnO4在强酸性条件下被还原为Mn2+，在近中性条件下被还原为MnO2.

Ⅱ.单质硫可溶于硫化钠溶液，溶液呈淡黄色。

（1）根据实验可知，Na2S具有________性。

（2）甲同学预测实验I中S2－被氧化成SO32-。

①根据实验现象，乙同学认为甲的预测不合理，理由是_______________。

②乙同学取实验Ⅰ中少量溶液进行实验，检测到有SO42－，得出S2－被氧化成SO42－的结论，丙同学否定该结论，理由是_______________。

③同学们经讨论后，设计了如右下图的实验，证实该条件下MnO4-的确可以将S2－氧化成SO42－。

a.左侧烧杯中的溶液是__________。

b.连通后电流计指针偏转，一段时间后，_________（填操作和现象），证明S2－被氧化为SO42－。

（3）实验I的现象与资料i存在差异，其原因是新生成的产物（Mn2+）与过量的反应物（MnO4-）发生反应，该反应的离子方程式是______________。

（4）实验Ⅱ的现象与资料也不完全相符，丁同学猜想其原因与（3）相似，经验证猜想成立，他的实验方案_______。

（5）反思该实验，反应物相同，而现象不同，体现了物质变化不仅与其自身的性质有关，还与__________因素有关。

【答案】还原溶液呈紫色.说明酸性KMnO4溶液过量

SO32-能被其继续氧化KMnO4溶液是用H2SO4酸化的，故溶液中检测出SO42-不能证明一定是氧化新生成的0.1mol/LNa2S溶液取左侧烧杯中的溶液,用盐酸酸化后,

滴加BaCl2溶液.观察到有白色沉淀生成2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+H+将实验I中生成的MnO2分离洗涤后（或取MnO2），加入0.1mol/LNa2S溶液.观察到有浅粉色沉淀.且溶液呈淡黄色F证明新生成的MnO2与过量的S反应.故没得到MnO2沉淀用量、溶液的酸碱性

【解析】

（1）根据实验I可知，高锰酸钾溶液的紫色变浅，说明Na2S具有还原性，故答案为：

还原；

（2）①根据实验现象，溶液呈紫色，说明酸性KMnO4溶液过量，SO32-能被其继续氧化，因此甲的预测不合理，故答案为：

溶液呈紫色，说明酸性KMnO4溶液过量，SO32-能被其继续氧化；

②KMnO4溶液是用H2SO4酸化的，故溶液中检测出SO42-不能证明一定是氧化新生成的，因此S2－被氧化成SO42－的结论不合理，故答案为：

KMnO4溶液是用H2SO4酸化的，故溶液中检测出SO42-不能证明一定是氧化新生成的；

③a.根据图示，左侧烧杯中发生氧化反应，为原电池的负极，根据题意，要达到MnO4-将S2－氧化成SO42－的目的，左侧烧杯中的溶液可以是0.1mol/LNa2S溶液，右侧烧杯中的溶液可以是0.1mol/LKMnO4溶液，故答案为：

0.1mol/LNa2S溶液；

b.连通后，高锰酸钾与硫化钠溶液发生氧化还原反应，电流计指针偏转，一段时间后，取左侧烧杯中的溶液，用盐酸酸化后，滴加BaCl2溶液，观察到有白色沉淀生成，证明S2－被氧化为SO42－，故答案为：

取左侧烧杯中的溶液，用盐酸酸化后，滴加BaCl2溶液，观察到有白色沉淀生成；

（3）Mn2+与过量的MnO4-反应生成二氧化锰沉淀，反应的离子方程式为2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+H+，故答案为：

2MnO4-+3Mn2++2H2O=5MnO2↓+H+；

（4）实验Ⅱ的现象与资料也不完全相符，丁同学猜想其原因与（3）相似，经验证猜想成立，实验方案可以为：

将实验I中生成的MnO2分离洗涤后（或取MnO2），加入0.1mol/LNa2S溶液.观察到有浅粉色沉淀.且溶液呈淡黄色F证明新生成的MnO2与过量的S 反应.故没得到MnO2 沉淀，故答案为：

将实验I中生成的MnO2分离洗涤后（或取MnO2），加入0.1mol/LNa2S溶液.观察到有浅粉色沉淀.且溶液呈淡黄色F证明新生成的MnO2与过量的S 反应.故没得到MnO2 沉淀；

（5）反思该实验，反应物相同，而现象不同，体现了物质变化不仅与其自身的性质有关，还与反应物的用量、溶液的酸碱性等因素有关，故答案为：

反应物的用量、溶液的酸碱性。

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+

【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

2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O；CaWO4+Na2CO3

CaCO3+Na2WO4；

（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=

=

=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+。

4．

（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

【解析】

（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，进而得到直流电源x为正极，y为负极。

断开K2，闭合K1，电流计G指针发生偏转，说明形成原电池。

由题意只可能是甲中形成氢气氧气燃料电池，对乙丙进行电解。

所以B电极为原电池的正极，反应为氧气在酸性条件下得电子，方程式为O2+4e-+4H+=2H2O。

因为B为正极，所以C为电解的阳极，注意此时c电极表面应该有刚才断开K2，闭合K1时，进行电解得到的单质银。

所以此时c电极的反应为Ag－e-=Ag+。

5．（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；②A、B两极均选用铜片作电极，发现电流计指针不偏转；③A极用锌片，B极用铜片，发现电流计指针向左偏转；④A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CuAgNO31.4g

【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。

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。

【解析】

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．

（一）如图所示，甲、乙是电化学实验装置，请回答下列问题：

若甲、乙两个烧杯中均盛放饱和NaCl溶液。

①甲中石墨棒上的电极反应式是_________________________________

②乙中总反应的离子方程式为___________________________________

若乙中含有0.10mol·L-1NaCl溶液400mL，当阳极产生的气体为560mL（标准状况下）时，溶液的pH=_____________（2分）（假设溶液体积变化忽略不计），转移电子的个数为____________

（二）肼一空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景。

其工作原理如上图所示，回答下列问题：

①该燃料电池中正极通入的物质是__________；

负极发生的反应式为：

__________________________

②电池工作时，OH-移向极________（“a”或“b”）

③当电池放电转移5mol电子时，至少消耗燃料肼________g

（三）全钒液流电池的结构如图所示，