备战高考化学(化学能与电能提高练习题)压轴题训练(2)
备战高考化学与化学能与电能有关的压轴题附详细答案

备战高考化学与化学能与电能有关的压轴题附详细答案一、化学能与电能1.亚硝酰氯NOCl可用于合成清洁剂等。
它可用Cl2与NO在常温常压下合成:它的熔点为-64.5℃,沸点为-5.5℃,常温下是黄色的有毒气体,遇水易水解。
请按要求回答下列相关问题:(1)过量铁屑和稀硝酸充分反应制备NO的离子方程式为:______________________。
(2)制备NOCl的装置如下图所示,连接顺序为:a→_________________________(按气流自左向右方向,用小写字母表示)。
①装置A和B作用是①干燥NO和Cl2,②___________________________________________。
②装置D的作用是______________________________________。
③装置E中NOCl发生反应的化学方程式为________________。
(3)工业生产过程中NO尾气处理方法有多种,其中间接电化学法,其原理如图所示:该过程中阴极的电极反应式为:__________________________________________。
【答案】3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2O e→f→c→b→d或f→e→c→b→d观察气泡调节气体流速防止E中水蒸气进入F,引起NOCl的水解 NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O 2HSO3—+2e—+2H+= S2O42—+ 2H2O【解析】【分析】(1)过量铁屑和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水;(2)将氯气和NO干燥后在装置F中发生反应,在冰盐中冷凝收集NOCl,氯气、NO以及NOCl均不能排放到空气中,用氢氧化钠溶液吸收,注意NOCl遇水易水解。
(3)由间接电化学法示意图可知,阴极上HSO3—放电生成S2O42—,S2O42—在吸收塔中将NO还原为N2。
【详解】(1)过量铁屑和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水,反应的离子方程式为3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2O,故答案为3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2O;(2)将氯气和NO干燥后在装置F中发生反应,在冰盐中冷凝收集NOCl,氯气、NO以及NOCl均不能排放到空气中,用氢氧化钠溶液吸收,NOCl遇水易水解,故在收集装置和尾气处理装置之间需加一个干燥装置,故答案为e→f(或f→e)→c→b→d;①装置A和B作用是除干燥NO、Cl2外,另一个作用是通过观察气泡调节气体的流速控制反应的发生,故答案为观察气泡调节气体流速;②NOCl遇水易水解,装置D中氯化钙做干燥剂,吸收水蒸气,防止E中水蒸气进入反应器F中,引起NOCl的水解,故答案为防止E中水蒸气进入F,引起NOCl的水解;③装置E的目的吸收尾气,防止污染环境,NOCl与氢氧化钠溶液反应生成NaCl、NaNO2和H2O,反应的化学方程式为NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O,故答案为NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O;(3)由间接电化学法示意图可知,阴极上HSO3—放电生成S2O42—,S2O42—在吸收塔中将NO还原为N2,阴极的电极反应式为2HSO3—+2e—+2H+= S2O42—+ 2H2O,故答案为2HSO3—+2e—+2H+= S2O42—+ 2H2O。
备战高考化学与化学能与电能有关的压轴题及答案

备战高考化学与化学能与电能有关的压轴题及答案一、化学能与电能1.如图所示,E为浸有Na2SO4溶液的滤纸,并加入几滴酚酞。
A、B均为Pt片,压在滤纸两端,R、S为电源的电极。
M、N为惰性电极。
G为检流计,K为开关。
试管C、D和电解池中都充满KOH溶液。
若在滤纸E上滴一滴紫色的KMnO4溶液,断开K,接通电源一段时间后,C、D中有气体产生。
(1)R为电源的__,S为电源的__。
(2)A极附近的溶液变为红色,B极的电极反应式为__。
(3)滤纸上的紫色点移向__(填“A极”或“B极”)。
(4)当试管C、D中的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K,经过一段时间,C、D中气体逐渐减少,主要是因为_,写出有关的电极反应式:__。
【答案】负极正极 2H2O-4e-=4H++O2↑ B极氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应,消耗了氢气和氧气 2H2+4OH--4e-=4H2O(负极),O2+2H2O+4e-=4OH-(正极)【解析】【分析】(1)根据电极产物判断电解池的阴阳极及电源的正负极;(2)根据电解池原理及实验现象书写电极反应式;(3)根据电解池原理分析电解质溶液中离子移动方向;(4)根据燃料电池原理分析解答。
【详解】(1)断开K,通直流电,电极C、D及氢氧化钾溶液构成电解池,根据离子的放电顺序,溶液中氢离子、氢氧根离子放电,分别生成氢气和氧气,氢气和氧气的体积比为2:1,通过图象知,C极上气体体积是D极上气体体积的2倍,所以C极上得氢气,D极上得到氧气,故R是负极,S是正极,故答案为:负极;正极;(2)A极是阴极,电解高锰酸钾时,在该极上放电的是氢离子,所以该极上碱性增强,酚酞显红色,B极是阳极,该极附近发生的电极反应式为:2H2O-4e-=4H++O2↑,故答案为:2H2O-4e-=4H++O2↑;(3)浸有高锰酸钾的滤纸和电极A、B与电源也构成了电解池,因为R是负极,S是正极,所以B极是阳极,A极是阴极,电解质溶液中的阴离子高锰酸根离子向阳极移动,紫色点移向B极,故答案为:B极;(4)当C、D里的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K,构成氢氧燃料电池,氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应,消耗了氢气和氧气;在燃料电池中,燃料氢气为负极,在碱性环境下的电极反应式为:2H2+4OH--4e-=4H2O,C中的电极作负极,D中的电极作正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:氢气和氧气在碱性环境下发生原电池反应,消耗了氢气和氧气;2H2+4OH--4e-=4H2O(负极),O2+2H2O+4e-=4OH-(正极)。
备战高考化学压轴题之化学能与电能(备战高考题型整理,突破提升)及答案

备战高考化学压轴题之化学能与电能(备战高考题型整理,突破提升)及答案一、化学能与电能1.二氧化氯(ClO2)具有强氧化性,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。
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。
某研究小组欲用以下三种方案制备ClO2,回答下列问题:(1)以黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2,黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO3-氧化成SO42-,写出制备ClO2的离子方程式__。
(2)用过氧化氢作还原剂,在硫酸介质中还原NaClO3制备ClO2,并将制得的ClO2用于处理含CN-废水。
实验室模拟该过程的实验装置(夹持装置略)如图所示。
①装置A的名称是__,装置C的作用是__。
②反应容器B应置于30℃左右的水浴中,目的是__。
③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__。
④ClO2处理含CN-废水的离子方程式为__,装置E的作用是__。
(3)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2的方法。
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。
某次除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的__(填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去。
②用石墨做电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2,工作原理如图所示,写出阳极产生ClO2的电极反应式__。
【答案】FeS2+15ClO3-+14H+=15ClO2+Fe3++2SO42-+7H2O 恒压漏斗安全瓶提高化学反应速率,同时防止过氧化氢受热分解稀释ClO2,防止其爆炸 2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl-吸收ClO2等气体,防止污染大气 BaCl2 Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+【解析】【分析】二氧化氯(ClO2)具有强氧化性,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。
分别利用无机反应和电解原理制备二氧化氯,三种方法均利用了氧化还原反应。
备战高考化学化学能与电能-经典压轴题

备战高考化学化学能与电能-经典压轴题一、化学能与电能1.研究小组进行图所示实验,试剂A为0.2 mol·L−1 CuSO4溶液,发现铝条表面无明显变化,于是改变实验条件,探究铝和CuSO4溶液、CuCl2溶液反应的影响因素。
用不同的试剂A进行实验1~实验4,并记录实验现象:实验序号试剂A实验现象10.2 mol·L−1 CuCl2溶液铝条表面有气泡产生,并有红色固体析出20.2 mol·L−1 CuSO4溶液,再加入一定质量的NaCl固体开始铝条表面无明显变化,加NaCl后,铝条表面有气泡产生,并有红色固体析出3 2 mol·L−1 CuSO4溶液铝条表面有少量气泡产生,并有少量红色固体4 2 mol·L−1 CuCl2溶液反应非常剧烈,有大量气泡产生,溶液变成棕褐色,有红色固体和白色固体生成(1)实验1中,铝条表面析出红色固体的反应的离子方程式为_________。
(2)实验2的目的是证明铜盐中的阴离子Cl−是导致实验1中反应迅速发生的原因,实验2中加入NaCl固体的质量为_________ g。
(3)实验3的目的是_________。
(4)经检验知,实验4中白色固体为CuCl。
甲同学认为产生白色固体的原因可能是发生了Cu + CuCl 22CuCl的反应,他设计了右图所示实验证明该反应能够发生。
① A极的电极材料是_________。
② 能证明该反应发生的实验现象是_________。
(5)为探究实验4中溶液呈现棕褐色的原因,分别取白色CuCl固体进行以下实验:实验序号实验操作实验现象i加入浓NaCl溶液沉淀溶解,形成无色溶液ii加入饱和AlCl3溶液沉淀溶解,形成褐色溶液iii向i所得溶液中加入2 mol·L-1 CuCl2溶液溶液由无色变为褐色查阅资料知:CuCl难溶于水,能溶解在Cl-浓度较大的溶液中,生成[CuCl2]-络离子,用水稀释含[CuCl2]-的溶液时会重新析出CuCl沉淀。
2020-2021 备战高考化学(化学能与电能提高练习题)压轴题训练含详细答案

2020-2021 备战高考化学(化学能与电能提高练习题)压轴题训练含详细答案一、化学能与电能1.二氧化氯(ClO2)具有强氧化性,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。
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。
某研究小组欲用以下三种方案制备ClO2,回答下列问题:(1)以黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备ClO2,黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO3-氧化成SO42-,写出制备ClO2的离子方程式__。
(2)用过氧化氢作还原剂,在硫酸介质中还原NaClO3制备ClO2,并将制得的ClO2用于处理含CN-废水。
实验室模拟该过程的实验装置(夹持装置略)如图所示。
①装置A的名称是__,装置C的作用是__。
②反应容器B应置于30℃左右的水浴中,目的是__。
③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__。
④ClO2处理含CN-废水的离子方程式为__,装置E的作用是__。
(3)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2的方法。
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。
某次除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的__(填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去。
②用石墨做电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2,工作原理如图所示,写出阳极产生ClO2的电极反应式__。
【答案】FeS2+15ClO3-+14H+=15ClO2+Fe3++2SO42-+7H2O 恒压漏斗安全瓶提高化学反应速率,同时防止过氧化氢受热分解稀释ClO2,防止其爆炸 2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl-吸收ClO2等气体,防止污染大气 BaCl2 Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+【解析】【分析】二氧化氯(ClO2)具有强氧化性,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。
分别利用无机反应和电解原理制备二氧化氯,三种方法均利用了氧化还原反应。
高考化学(化学能与电能提高练习题)压轴题训练附答案解析

高考化学(化学能与电能提高练习题)压轴题训练附答案解析一、化学能与电能1.为探究Ag+与Fe3+氧化性的相关问题,某小组同学进行如下实验:已知:相关物质的溶解度(20℃)AgCl:1.5×10-4g Ag2SO4:0.796g (1)甲同学的实验如下:序号操作现象实验Ⅰ将2mL1mol/L AgNO3溶液加入到1mL1mol/L FeSO4溶液中产生白色沉淀,随后有黑色固体产生取上层清液,滴加KSCN溶液溶液变红注:经检验黑色固体为Ag① 白色沉淀的化学式是_____________。
② 甲同学得出Ag+氧化了Fe2+的依据是_______________。
(2)乙同学为探究Ag+和Fe2+反应的程度,进行实验Ⅱ。
a.按右图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应),发现电压表指针偏移。
偏移的方向表明:电子由石墨经导线流向银。
放置一段时间后,指针偏移减小。
b.随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液,发现电压表指针的变化依次为:偏移减小→回到零点→逆向偏移。
① a中甲烧杯里的电极反应式是___________。
② b中电压表指针逆向偏移后,银为_________极(填“正”或“负”)。
③ 由实验得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是___________。
(3)为进一步验证乙同学的结论,丙同学又进行了如下实验:序号操作现象实验Ⅲ将2mL2mol/L Fe(NO3)3溶液加入有银镜的试管中银镜消失实验Ⅳ将2mL1mol/L Fe2(SO4)3溶液加入有银镜的试管中银镜减少,未消失实验Ⅴ将2mL2mol/L FeCl3溶液加入有银镜的试管中银镜消失① 实验Ⅲ___________(填“能”或“不能”)证明Fe3+氧化了Ag,理由是_____________。
② 用化学反应原理解释实验Ⅳ与Ⅴ的现象有所不同的原因:_____________。
【答案】Ag2SO4有黑色固体(Ag)生成,加入KSCN溶液后变红 Fe2+-e-=Fe3+负Fe2++Ag+Fe3++Ag 不能因为Fe(NO3)3溶液呈酸性,酸性条件下NO3-也可能氧化Ag 溶液中存在平衡:Fe3++Ag Fe2++Ag+,且AgCl比Ag2SO4溶解度更小,Cl-比SO42-更有利于降低Ag+浓度,所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大(或促使平衡正向移动,银镜溶解)。
备战高考化学(化学能与电能提高练习题)压轴题训练附详细答案

备战高考化学(化学能与电能提高练习题)压轴题训练附详细答案一、化学能与电能1.方法与规律提炼:(1)某同学利用原电池装置证明了反应Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能够发生,设计的装置如下图所示。
为达到目的,其中石墨为_________极,甲溶液是____________,证明反应Ag++Fe2+=Ag +Fe3+能够发生的实验操作及现象是_________________________(2)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。
Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。
上图中作负极的物质是___________。
正极的电极反应式是______________。
(3)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如下图所示:阴极区的电极反应式为_______________。
电路中转移1 mol电子,需消耗氧气_______L(标准状况)。
(4)KClO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。
写出电解时阴极的电极反应式___________________电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________,其迁移方向是_____________(填a→b或b→a)。
学法题:通过此题的解答,请归纳总结书写电极反应式的方法____【答案】负 FeSO4或FeCl2溶液分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色加深铁 NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O Fe3++e-= Fe2+ 5.6L 2H++2e-= H2 ↑ K+a→b原电池中先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失;注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。
电解池中电极反应式的书写看阳极材料,如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写。
备战高考化学(化学能与电能提高练习题)压轴题训练附答案

备战高考化学(化学能与电能提高练习题)压轴题训练附答案一、化学能与电能1.某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验:装置分别进行的操作现象i.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加酚酞ii.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液铁片表面产生蓝色沉淀(1)小组同学认为以上两种检验方法,均能证明铁发生了吸氧腐蚀。
①实验i中的现象是___。
②用电极反应式解释实验i中的现象:___。
(2)查阅资料:K3[Fe(CN)6]具有氧化性。
①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是___。
②进行下列实验,在实验几分钟后的记录如下:实验滴管试管现象0.5mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液iii.蒸馏水无明显变化iv.1.0mol·L-1NaCl溶液铁片表面产生大量蓝色沉淀v.0.5mol·L-1Na2SO4溶液无明显变化以上实验表明:在有Cl-存在条件下,K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。
为探究Cl-的存在对反应的影响,小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii,发现铁片表面产生蓝色沉淀。
此补充实验表明Cl-的作用是___。
(3)有同学认为上述实验仍不够严谨。
为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ii结果的影响,又利用(2)中装置继续实验。
其中能证实以上影响确实存在的是__(填字母序号)。
实验试剂现象A酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)产生蓝色沉淀(4)综合以上实验分析,利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是:连好装置一段时间后,___(回答相关操作、现象),则说明负极附近溶液中产生了Fe2+,即发生了电化学腐蚀。
【答案】碳棒附近溶液变红 O2+4e-+2H2O=4OH- K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2+,会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2+的检验 Cl-破坏了铁片表面的氧化膜 AC 取铁片(负极)附近溶液于试管中,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,若出现蓝色沉淀【解析】【分析】(1)①实验i中,发生吸氧腐蚀,在碳棒附近溶液中生成OH-,使酚酞变色。
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备战高考化学(化学能与电能提高练习题)压轴题训练(2)一、化学能与电能1.某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验:装置分别进行的操作现象i.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加酚酞ii.连好装置一段时间后,向烧杯中滴加K3[Fe(CN)6]溶液铁片表面产生蓝色沉淀(1)小组同学认为以上两种检验方法,均能证明铁发生了吸氧腐蚀。
①实验i中的现象是___。
②用电极反应式解释实验i中的现象:___。
(2)查阅资料:K3[Fe(CN)6]具有氧化性。
①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是___。
②进行下列实验,在实验几分钟后的记录如下:实验滴管试管现象0.5mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液iii.蒸馏水无明显变化iv.1.0mol·L-1NaCl溶液铁片表面产生大量蓝色沉淀v.0.5mol·L-1Na2SO4溶液无明显变化以上实验表明:在有Cl-存在条件下,K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。
为探究Cl-的存在对反应的影响,小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii,发现铁片表面产生蓝色沉淀。
此补充实验表明Cl-的作用是___。
(3)有同学认为上述实验仍不够严谨。
为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ii结果的影响,又利用(2)中装置继续实验。
其中能证实以上影响确实存在的是__(填字母序号)。
实验试剂现象A酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)产生蓝色沉淀(4)综合以上实验分析,利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是:连好装置一段时间后,___(回答相关操作、现象),则说明负极附近溶液中产生了Fe2+,即发生了电化学腐蚀。
【答案】碳棒附近溶液变红 O2+4e-+2H2O=4OH- K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2+,会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2+的检验 Cl-破坏了铁片表面的氧化膜 AC 取铁片(负极)附近溶液于试管中,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,若出现蓝色沉淀【解析】【分析】(1)①实验i中,发生吸氧腐蚀,在碳棒附近溶液中生成OH-,使酚酞变色。
②在碳棒上,发生O2得电子生成OH-的电极反应。
(2)①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是既然K3[Fe(CN)6]具有氧化性,就可直接与Fe作用。
②用稀硫酸酸洗后,铁片表面的氧化膜去除,再进行实验iii,铁片表面产生蓝色沉淀,则Cl-的作用与硫酸相同。
(3)A. 酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)反应产生蓝色沉淀,表明K3[Fe(CN)6]能与铁作用生成Fe2+;B.酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2) 反应产生蓝色沉淀,可能是K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+,也可能是铁片发生了吸氧腐蚀;C. 铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)反应产生蓝色沉淀,只能是Cl-破坏氧化膜,然后K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+;D. 铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2) 反应产生蓝色沉淀,可能是铁片与盐酸直接反应生成Fe2+,也可能是K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+。
(4)为证实铁发生了电化学腐蚀,可连好装置一段时间后,不让K3[Fe(CN)6]与Fe接触,而是取Fe电极附近的溶液,进行Fe2+的检验。
【详解】(1)①实验i中,发生吸氧腐蚀,碳棒为正极,发生O2得电子生成OH-的反应,从而使碳棒附近溶液变红。
答案为:碳棒附近溶液变红;②在碳棒上,O2得电子生成OH-,电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。
答案为:O2+4e-+2H2O=4OH-;(2)①有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀,理由是既然K3[Fe(CN)6]具有氧化性,就有可能发生K3[Fe(CN)6]与Fe的直接作用。
答案为:K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2+,会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2+的检验;②用稀硫酸酸洗后,铁片表面的氧化膜被破坏,再进行实验iii,铁片表面产生蓝色沉淀,则Cl -的作用与硫酸相同,也是破坏铁表面的氧化膜。
答案为:Cl -破坏了铁片表面的氧化膜;(3)A. 已除O 2的铁片不能发生吸氧腐蚀,只能发生铁片、K 3[Fe(CN)6]溶液的反应,从而表明K 3[Fe(CN)6]能与铁作用生成Fe 2+,A 符合题意;B.酸洗后的铁片、K 3[Fe(CN)6]和NaCl 混合溶液(未除O 2),同时满足两个反应发生的条件,既可能是K 3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe 2+,也可能是铁片发生了吸氧腐蚀,B 不合题意;C. 铁片、K 3[Fe(CN)6]和NaCl 混合溶液(已除O 2),不能发生吸氧腐蚀,只能是Cl -破坏氧化膜,然后K 3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe 2+,C 符合题意;D. 铁片、K 3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O 2) 反应产生蓝色沉淀,可能是铁片与盐酸直接反应生成Fe 2+,也可能是K 3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe 2+,D 不合题意。
答案为:AC ;(4)为证实铁发生了电化学腐蚀,可连好装置一段时间后,取Fe 电极附近的溶液,放在另一仪器中,加入K 3[Fe(CN)6]溶液,进行Fe 2+的检验。
答案为:取铁片(负极)附近溶液于试管中,滴加K 3[Fe(CN)6]溶液,若出现蓝色沉淀。
【点睛】在进行反应分析时,我们需明确Cl -的作用,它仅能破坏铁表面的氧化膜,而不是充当铁与K 3[Fe(CN)6]反应的催化剂,从硫酸酸洗铁片,命题人就给我们做了暗示。
2.某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。
请回答下列问题:(1)上述实验中发生反应的化学方程式有__________________________________; (2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是____________________________; (3)实验室中现有24Na SO 、4MgSO 、24Ag SO 、24K SO 等4中溶液,可与实验中4CuSO 溶液起相似作用的是______________________________________;(4)要加快上述实验中气体产生的速率,还可采取的措旌有________(答两种);(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。
将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn 粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。
①请完成此实验设计,其中:V 1=______,V 6=______,V 9=______;②该同学最后得出的结论为:当加入少量4CuSO 溶液时,生成氢气的速率会大大提高。
但当加入的4CuSO 溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。
请分析氢气生成速率下降的主要原因________________________________________________________【答案】Zn+CuSO 4=ZnSO 4+Cu ,Zn+H 2SO 4=ZnSO 4+H 2↑ CuSO 4与Zn 反应产生的Cu 与Zn 形成铜锌原电池,加快了氢气产生的速率 Ag2SO4升高反应温度、适当增加硫酸的浓度(答案合理即可) 30 10 17.5 当加入一定量的硫酸铜后,生成的单质铜会沉积在锌的表面,降低了锌与溶液的接触面积【解析】【详解】(1)在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应:CuSO4+Zn===ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。
(2)由于Zn与反应生成的Cu及硫酸铜溶液组成了CuZn原电池,大大加快了生成氢气的反应速率。
(3)只要是比锌的金属性弱的金属都可以与锌组成原电池,都可以加快生成氢气的反应速率,故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。
(4)要加快生成氢气的反应速率,还可以采取如下措施:升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。
(5)①因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响,故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同,则硫酸溶液的体积均取 30 mL,根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL,可以求得V6=10 mL, V9=17.5 mL。
②由于析出的铜的量较多,会覆盖在锌的表面,使得锌与稀硫酸接触面积大大减小,故反应速率反而减慢。
3.亚硝酰氯NOCl可用于合成清洁剂等。
它可用Cl2与NO在常温常压下合成:它的熔点为-64.5℃,沸点为-5.5℃,常温下是黄色的有毒气体,遇水易水解。
请按要求回答下列相关问题:(1)过量铁屑和稀硝酸充分反应制备NO的离子方程式为:______________________。
(2)制备NOCl的装置如下图所示,连接顺序为:a→_________________________(按气流自左向右方向,用小写字母表示)。
①装置A和B作用是①干燥NO和Cl2,②___________________________________________。
②装置D的作用是______________________________________。
③装置E中NOCl发生反应的化学方程式为________________。
(3)工业生产过程中NO尾气处理方法有多种,其中间接电化学法,其原理如图所示:该过程中阴极的电极反应式为:__________________________________________。
【答案】3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2O e→f→c→b→d或f→e→c→b→d观察气泡调节气体流速防止E中水蒸气进入F,引起NOCl的水解 NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O 2HSO3—+2e—+2H+= S2O42—+ 2H2O【解析】【分析】(1)过量铁屑和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水;(2)将氯气和NO干燥后在装置F中发生反应,在冰盐中冷凝收集NOCl,氯气、NO以及NOCl均不能排放到空气中,用氢氧化钠溶液吸收,注意NOCl遇水易水解。
(3)由间接电化学法示意图可知,阴极上HSO3—放电生成S2O42—,S2O42—在吸收塔中将NO还原为N2。
【详解】(1)过量铁屑和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水,反应的离子方程式为3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2O,故答案为3Fe+8H++2NO3—=3Fe2++2NO↑+4H2O;(2)将氯气和NO干燥后在装置F中发生反应,在冰盐中冷凝收集NOCl,氯气、NO以及NOCl均不能排放到空气中,用氢氧化钠溶液吸收,NOCl遇水易水解,故在收集装置和尾气处理装置之间需加一个干燥装置,故答案为e→f(或f→e)→c→b→d;①装置A和B作用是除干燥NO、Cl2外,另一个作用是通过观察气泡调节气体的流速控制反应的发生,故答案为观察气泡调节气体流速;②NOCl遇水易水解,装置D中氯化钙做干燥剂,吸收水蒸气,防止E中水蒸气进入反应器F中,引起NOCl的水解,故答案为防止E中水蒸气进入F,引起NOCl的水解;③装置E的目的吸收尾气,防止污染环境,NOCl与氢氧化钠溶液反应生成NaCl、NaNO2和H2O,反应的化学方程式为NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O,故答案为NOCl+2NaOH=NaCl+NaNO2+H2O;(3)由间接电化学法示意图可知,阴极上HSO3—放电生成S2O42—,S2O42—在吸收塔中将NO还原为N2,阴极的电极反应式为2HSO3—+2e—+2H+= S2O42—+ 2H2O,故答案为2HSO3—+2e—+2H+= S2O42—+ 2H2O。