高考化学 化学能与电能 培优 易错 难题练习(含答案)及详细答案

高考化学化学能与电能培优易错难题练习(含答案)及详细答案

一、化学能与电能

1．某小组设计不同实验方案比较Cu2+、Ag+ 的氧化性。

查阅资料：Ag+ + I-= AgI↓ K1=1.2×1016；2Ag+ + 2I-= 2Ag↓+ I2K2= 8.7×108（1）方案1：通过置换反应比较

向酸化的AgNO3溶液插入铜丝，析出黑色固体，溶液变蓝，说明氧化性Ag+＞Cu2+。反应的离子方程式是___________________________________________________。

（2）方案2：通过Cu

2+

、Ag+ 分别与同一物质反应进行比较

实验

试剂

编号及现象

试管滴管

1.0 mol/L

KI溶液

1.0 mol/L AgNO3溶液Ⅰ．产生黄色沉淀，溶液无色

1.0 mol/L CuSO4溶液Ⅱ．产生白色沉淀A，溶液变黄

①经检验，Ⅰ中溶液不含I2，黄色沉淀是________。

②经检验，Ⅱ中溶液含I2。推测Cu2+做氧化剂，白色沉淀A是CuI。确认A的实验如下：

a．检验滤液无I2。溶液呈蓝色说明溶液含有________（填离子符号）。

b．白色沉淀B是________。

c．白色沉淀A与AgNO3溶液反应的离子方程式是___________，说明氧化性Ag+＞Cu2+。（3）分析方案2中Ag+ 未能氧化I- ，但Cu2+氧化了I-的原因，设计实验如下：

编号实验1实验2实验3

实验

KI溶液

KI溶液 AgNO3溶液

a b

KI溶液 CuSO4溶液

c d

（电极均为石墨，溶液浓度均为 1 mol/L，b、d中溶液pH≈4）

①a中溶液呈棕黄色的原因是___________________________（用电极反应式表示）。

②“实验3”不能说明Cu2+氧化了I-。依据是空气中的氧气也有氧化作用，设计实验证实了该依据，实验方案及现象是_____________________________。

③方案2中，Cu2+能氧化I-,而Ag+未能氧化I-。其原因一是从K值分析：______；二是从Cu2+的反应特点分析：______________________________________________。

【答案】Cu+2Ag+＝2Ag+Cu2+；AgI Cu2+AgCl CuI+2Ag+＝Cu2++Ag+AgI2I――2e－＝I2将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1 mol/L Na2SO4溶液，c中溶液较慢变浅黄，电流计指针偏转K1＞K2，故Ag+更易与I_发生复分解反应，生成AgI2Cu2+ + 4I- = 2CuI + I2，生成了CuI沉淀，使得Cu2+的氧化性增强

【解析】

【分析】

【详解】

(1)向酸化的硝酸银中插入铜丝，析出黑色固体，溶液变蓝，说明银离子氧化铜，反应生成银单质和铜离子，反应的离子方程式为：Cu+2Ag+＝2Ag+Cu2+； (2)经过检验，Ⅱ中溶液含有碘单质，推测铜离子做氧化剂，白色沉淀Ａ为碘化亚铜，沉淀Ａ中加入足量硝酸银溶液得到灰黑色沉淀，过滤得到滤液为蓝色，说明生成了铜离子，滤渣加入浓硝酸得到黄色沉淀为碘化银，溶液中加入稀盐酸生成白色沉淀，说明Ｂ为氯化银。①经检验，Ⅰ中溶液不含I2，黄色沉淀为AgI。②a．检验滤液无I2。溶液呈蓝色说明溶液含有铜离子；b．白色沉淀B是氯化银；c．白色沉淀A与AgNO3溶液反应的离子方程式是CuI+2Ag+＝

Cu2++Ag+AgI。 (３). ①ａ中溶液较快变棕黄色，ｂ中电极上析出银，说明形成原电池，ａ为负极失去电子发生氧化反应，溶液变黄色是生成了碘单质，电极反应为2I――2e－＝

I2。②实验３不能说明铜离子氧化碘离子，依据是空气中的氧气也有氧化作用，设计实验验证了该依据，实验方案及现象为：将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1 mol/L Na2SO4溶液，c中溶液较慢变浅黄，电流计指针偏转。③方案２中，铜离子氧化碘离子，而银离子未能氧化碘离子的原因，K1＞K2，故Ag+更易与I_发生复分解反应，生成AgI。铜离子氧化碘离子的方程式为：2Cu2+ + 4I- = 2CuI + I2，生成了CuI沉淀，使得Cu2+的氧化性增强。

2．某小组设计不同实验方案比较Cu2+、Ag+ 的氧化性。

（1）方案1：通过置换反应比较

向酸化的AgNO3溶液插入铜丝，析出黑色固体，溶液变蓝。反应的离子方程式是

_______，说明氧化性Ag+＞Cu2+。

（2）方案2：通过Cu2+、Ag+ 分别与同一物质反应进行比较

试管滴管

1.0 mol/L

KI溶液

1.0

mol/LAgNO3溶

液

Ⅰ．产生黄色沉淀，溶液无色

1.0

mol/LCuSO4溶

液

Ⅱ．产生白色沉淀A，溶液变黄

①经检验，Ⅰ中溶液不含I2，黄色沉淀是________。

②经检验，Ⅱ中溶液含I2。推测Cu2+做氧化剂，白色沉淀A是CuI。确认A的实验如下：

a．检验滤液无I2。溶液呈蓝色说明溶液含有________（填离子符号）。

b．白色沉淀B是________。

c．白色沉淀A与AgNO3溶液反应的离子方程式是____，说明氧化性Ag+＞Cu2+。

（3）分析方案2中Ag+ 未能氧化I- ，但Cu2+氧化了I-的原因，设计实验如下：

编号实验1实验2实验3

实验

现象无明显变化

a中溶液较快变棕黄色,b中电极

上析出银；电流计指针偏转

c中溶液较慢变浅黄色；

电流计指针偏转

（电极均为石墨，溶液浓度均为 1 mol/L，b、d中溶液pH≈4）

① a中溶液呈棕黄色的原因是_______（用电极反应式表示）。

②“实验3”不能说明Cu2+氧化了I-。依据是空气中的氧气也有氧化作用，设计实验证实了该依据，实验方案及现象是_______。

③方案2中，Cu2+能氧化I-,而Ag+未能氧化I-的原因：_______。（资料：Ag+ + I-= AgI↓ K1 =1.2×1016；2Ag+ + 2I-= 2Ag↓+ I2 K2 = 8.7×108）

【答案】Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+ AgI Cu2+ AgCl CuI+2Ag+=Cu2++Ag+AgI 2

22

I e I

--

-=将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1 mol/L 24

Na SO溶液，c中溶液较慢变浅黄，电流计指针偏

转 K 1＞K 2，故Ag +更易与I -发生复分解反应，生成AgI 2Cu 2+ + 4I - = 2CuI + I 2 ，生成了CuI

沉淀，使得2Cu +的氧化性增强

【解析】

（1）向酸化的AgNO 3溶液插入铜丝，析出黑色固体，溶液变蓝，说明铜置换出了金属

银，反应的离子方程式为222Cu Ag Ag Cu +++=+，说明氧化性Ag +＞Cu 2+，故答案为

222Cu Ag Ag Cu +++=+；

（2）① 经检验，Ⅰ中溶液不含I 2，黄色沉淀是碘离子与银离子形成的碘化银沉淀，故答

案为AgI ；

②Ⅱ中溶液含I 2，说明Cu 2+做氧化剂，将碘离子氧化，本身被还原为Cu +，因此白色沉淀A

是CuI 。

a ．检验滤液无I 2。溶液呈蓝色说明溶液含有Cu 2+，故答案为Cu 2+；

b ．滤渣用浓硝酸溶解后，在上层清液中加入盐酸，生成的白色沉淀B 为AgCl ，故答案为

AgCl ；

c ．白色沉淀A 与AgNO 3溶液反应生成了Cu 2+和灰黑色沉淀，灰黑色沉淀用浓硝酸溶解后

的溶液中含有银离子，黄色沉淀为AgI ，说明灰黑色沉淀中含有金属银，反应的离子方程式

为22CuI Ag Cu Ag AgI +++=++，说明氧化性Ag +＞Cu 2+，故答案为

22CuI Ag Cu Ag AgI +++=++；

（3）①碘化钾溶液与硝酸银溶液构成了原电池，a 中溶液中的碘离子发生氧化反应生成碘

单质，溶液呈棕黄色，电极反应式为222I e I ---=，故答案为222I e I ---=；

② “实验3”不能说明Cu 2+氧化了I -。依据是空气中的氧气也有氧化作用，只需设计没有铜离

子的情况下，也能看到相似的现象即可，可以设计实验：将d 烧杯内的溶液换为pH≈4的1

mol/L 24Na SO 溶液，c 中溶液较慢变浅黄，电流计指针偏转，故答案为将d 烧杯内的溶液

换为pH≈4的1 mol/L 24Na SO 溶液，c 中溶液较慢变浅黄，电流计指针偏转；

③Ag + + I - = AgI↓ K 1 =1.2×1016；2Ag + + 2I - = 2Ag↓+ I 2 K 2 = 8.7×108，K 1＞K 2，故Ag +更易与I -

发生复分解反应，生成AgI 。2Cu 2+ + 4I - = 2CuI + I 2 ，生成了CuI 沉淀，使得2Cu +的氧化性

增强，因此方案2中，Cu 2+能氧化I -，而Ag +未能氧化I -，故答案为K 1＞K 2，故Ag +更易与

I -发生复分解反应，生成AgI 。2Cu 2+ + 4I - = 2CuI + I 2 ，生成了CuI 沉淀，使得2Cu +的氧化

性增强。

点睛：本题考查了化学实验方案的设计与探究，本题的难度较大，理解实验的设计意图是

解题的关键。本题的难点为（3）③，要注意根据反应进行的趋势大小和化学平衡移动的原

理分析解答。

3．电解原理和原电池原理是电化学的两个重要内容。某兴趣小组做如下探究实验：

（1）如上图1为某实验小组依据氧化还原反应设计的原电池装置，若盐桥中装有饱和的KNO3溶液和琼胶制成的胶冻,则NO3-移向_____________装置（填写“甲或乙”）。其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，发现生成无色无味的单质气体，则石墨上电极反应式______________________。

（2）如上图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲装置是

____________（填“原电池或电解池”），乙装置中石墨（2）为极，乙装置中与铁线相连的石墨（1）电极上发生的反应式为。

（3）在图2乙装置中改为加入CuSO4溶液，一段时间后，若某一电极质量增重 1.28 g，则另一电极生成______________mL（标况下）气体。

【答案】（1）甲；2H++2e-＝H2；

（2）原电池；阳；Cu2++2e－=Cu

（3）224

【解析】

试题分析：（1）装置1中铁是负极、石墨是正极，阴离子在原电池中移向负极，NO3-移向甲装置；若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，发现生成无色无味的单质气体，则石墨上电极反应式2H++2e-＝H2；（2）图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，则甲装置中两个电极不同，构成原电池；，乙装置是电解池，石墨（2）与正极相连，石墨（2）为阳极，乙装置中与铁线相连的石墨（1）是阴极，电极上发生的反应式为Cu2++2e－

=Cu；（3）某一电极生成 1.28 g铜，转移电子

1.28

20.04

64/

g

mol

g mol

⨯=，则另一电极生

成氧气，根据转移电子相同，生成氧气0.01mol，标况下的体积为224mL。

考点：本题考查电解原理和原电池原理。

4．燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为氢氧燃料电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：

（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是，在导线中电子流动方向为(用a、b 表示)。

（2）负极反应式为，正极反应式为；

（3）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：

Ⅰ．2Li＋H22LiH Ⅱ．LiH＋H2O LiOH＋H2↑

反应Ⅰ中的还原剂是，反应Ⅱ中的氧化剂是；

（4）如果该电池是甲烷-氧气燃料电池，负极反应式为；

（5）如果该电池是肼(N2H4)-氧气燃料电池，负极反应式为。

【答案】（1）由化学能转变为电能由a到b

（2）2H2－4e－＋4OH－＝4H2O，O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

（3）Li H2O

（4）CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O

（5）N2H4－4e－＋4OH－＝N2↑＋4H2O

【解析】

试题分析：

（1）氢氧燃料电池属于原电池，所以是将化学能转化为电能的装置，该电池中，通入氢气的电极为负极、通入氧气的电极为正极，负极上失电子发生氧化反应、正极上得电子发生还原反应，所以电子从a电极流向b电极；

（2）负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应为2H2－4e－＋4OH－＝4H2O；正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－；

（3）①2Li+H22LiH，该反应中锂失电子发生氧化反应，所以锂是还原剂；LiH+H2O=LiOH+H2↑，该反应中H2O得电子生成氢气，发生还原反应，所以H2O是氧化剂；（4）甲烷-氧气燃料电池，通入甲烷的电极为负极，负极反应式CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O；

（5）肼(N2H4)-氧气燃料电池，通入肼(N2H4)的电极为负极，负极反应式N2H4－4e－＋4OH－＝N2↑＋4H2O

考点：考查了原电池工作原理

【名师点晴】写电极反应式要注意结合电解质溶液书写，如果电解质溶液不同，虽然原料相同，电极反应式也不同，如氢氧燃料电池，当电解质为酸溶液里，正极电极反应式为

O2+4e-+4H+=2H2O；当电解质为碱溶液时，负极电极反应式H2-2e-+2OH-=2H2O，正极电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；当电解质为熔融状态时，正极电极反应为为O2+4e-=2O2-；可见搞清楚电解质环境对电极反应式书写影响很大。

5．已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（杂质与酸不反应）。某化学兴趣小组在实验室条件下以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。

步骤一：电解精制：

电解时，粗铜应与电源的_______极相连，阴极上的电极反应式为______________。

电解过程中，硫酸铜的浓度会________（选填：变大、不变、变小）。

步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：

（1）阳极泥的综合利用：

稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式：_____________。残渣含有极少量的黄金。为了回收金，他们查阅了有关资料（见下表）：

序号反应化学平衡常数

1Au + 6HNO 3（浓）Au(NO3)3+ 3NO2↑+ 3H2O<< 1

2Au3+ + 4Cl-===AuCl4->>1

从资料中可知，金很难与硝酸反应，但却可溶于王水（浓硝酸与盐酸按体积比1∶3的混合物），请你从化学平衡移动的角度简要解释金能够溶于王水的原因__________。

（2）滤液含量的测定：以下是该小组探究滤液的一个实验流程：

则100mL滤液中Cu2+的浓度为__________mol·L-1，Fe2+的浓度为_________mol·L-1

【答案】正 Cu2++ 2e-= Cu 变小 3Ag + 4H++NO3-= 3Ag++ NO↑+ 2H2O 王水中的Cl-与Au3+反应，降低了Au3+的浓度，使平衡向正反应方向移动，Au不断溶解 0.5 0.1

【解析】

【分析】

步骤一：电解精炼铜时，精铜做阴极，粗铜作阳极，阴极上是铜离子得电子；根据锌、铁与硫酸铜发生置换反应分析；

步骤二：（1）金属银可以和硝酸反应得到硝酸银以及水和一氧化氮；金离子可以和氯离子之间发生反应，形成稳定的AuCl4-离子，可以根据化学平衡移动原理来解释；

（2）根据化学反应原理结合原子守恒的思想来计算回答。

【详解】

步骤一：在电解精炼铜时，阳极反应是金属锌、铁、镍等先失电子，阴极上是铜离子得电子产生铜，电解反应为：Cu2++2e═Cu，精铜做阴极，粗铜作阳极；硫酸铜的浓度会变小，原因是锌、铁与硫酸铜发生置换反应；

步骤二：（1）金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水，反应的离子方程式为：3Ag+4H++NO3-═3Ag++NO↑+2H2O；根据表中的信息，Au+6HNO3（浓）

═Au（NO3）3+3NO2↑+3H2O，并且Au3++4Cl-═AuCl4-，在王水中，含有浓硝酸和浓盐酸，浓盐酸含有大量氯离子，Au3+离子与氯离子形成稳定的AuCl4-离子，使反应1平衡向右移动，则金溶于王水中；

（2）100mL的滤液中含有亚铁离子、铜离子、锌离子，当加入足量的金属Fe以后，会将金属铜全部置换出来，所以生成的3.2g金属是Cu，所以铜离子的浓度

c===0.5mol/L；亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，在空气中更易被氧化为氢氧化铁，受热分解生成的氧化铁的质量是4.8g，根据原子守恒，亚铁离子的物质的量

是：=0.06mol，所以加入铁粉后的滤液中亚铁离子的浓度

c===0.6mol/L，由于加入了铁粉，铁与溶液中的铁离子反应生成了亚铁离子，所以100mL滤液中亚铁离子的浓度为：0.6mol/L-0.5 mol/L=0.1mol/L。

6．某课外活动小组用如右图所示装置进行实验，请回答下列问题：

（1）若开始实验时开关K与a连接，则A极的电极反应式为____________。

（2）若开始时开关K与b连接，下列说法正确的是___________（填序号）。

①从A极处逸出的气体能使湿润淀粉KI试纸变蓝

②反应一段时间后，加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度

③若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子

（3）根据氯碱工业原理用如图所示装置电解K2SO4溶液。

①该电解槽的阳极反应式为，通过阴离子交换膜的离子数（填“＞”、”=”或“＜”）通过阳离子交换膜的离子数。

②图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d由小到大的顺序为。

③电解一段时间后，B口与C口产生气体的质量比为。

【答案】（1）O2 +2H2O+4e-=4OH-

（2）①（3）①4OH--4e-=2H2O+O2↑＜②b＜a＜c＜d ③8︰1

【解析】

试题分析：（1）若开始实验时开关K与a连接，则构成原电池，铁是负极，石墨A电极是正极，溶液中的氧气得到电子，则A极的电极反应式为O2 +2H2O+4e-=4OH-。

（2）若开始时开关K与b连接，则构成电解池。①A与电源的正极相连，作阳极，溶液中的氯离子放电产生氯气，因此从A极处逸出的气体能使湿润淀粉KI试纸变蓝，正确；②阴极是氢离子放电，则反应一段时间后，加适量氯化氢可恢复到电解前电解质的浓度，错误；③溶液不能传递电子，只能通过导线传递，错误，答案选①。

（3）根据氯碱工业原理用如图所示装置电解K2SO4溶液。

①该电解槽的阳极是氢氧根放电产生氧气，则反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑。通过阴离子交换膜的离子是硫酸根，通过阳离子交换膜的离子是钾离子，因此根据电荷守恒可知通过阴离子交换膜的离子数＜通过阳离子交换膜的离子数

②电解后硫酸和氢氧化钾的浓度增大，则a、b、c、d由小到大的顺序为b＜a＜c＜d。

③左侧产生硫酸，则B口生成的是氧气，右侧C口生成的氢气，因此电解一段时间后，B 口与C口产生气体的质量比为16:2＝8:1。

考点：考查电化学原理的应用

【答案】（1）A、B、C（2）Ag++e－＝Ag（3）滤纸变蓝（4）H2+2OH－－2e－＝2H2O 减小【解析】

试题分析：闭合K2、断开K1，则构成电解池。A、B两极产生的气体体积之比为2:1，所以气体分别是氢气和氧气。则A是阴极，B是阳极。所以m是阳极，n是阴极，y是电源的负

极，x是电源的正极，D是阳极，C是阴极。

（1）由于甲中生成物是氢气和氧气，即电解的是水，电解硝酸钾、氢氧化钡和稀硫酸均是电解水，电解氯化钠生成氢气、氯气和氢氧化钠，电解硫酸铜生成物是稀硫酸、铜和氧气，DE错误，答案选ABC。

（2）C是阴极，银离子放电，方程式为Ag++e－=Ag。

（3）m是阳极，氢离子放电，则m极周围水的电离平衡被破坏，溶液显碱性，因此滤纸变蓝色。

（4）闭合K2、断开K1一段时间后，断开K2、闭合K1，则此时构成氢氧燃料电池，其中A 是负极，B是正极，若M溶液为KOH溶液，则A极电极反应式为H2+2OH－－2e－＝2H2O。惰性电极电解硝酸银溶液有硝酸生成，因此乙池电解质溶液的pH减小。

考点：考查电化学原理的应用

7．）某课外活动小组同学用右图装置进行实验，试回答下列问题。

（1）若开始时开关K与a连接，则A极的电极反应式为：________________________。（2）若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为：_________________________，总反应的离子方程式为___________________。有关上述实验，下列说法正确的是（填序号）______________

①溶液中Na+向A极移动

②从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝

③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度(饱和食盐水足量)

④若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子

（3）该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为_____________。此时通过阴离子交换膜的离子数____________（填“大于”或“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。

②制得的硫酸溶液从出口（填写“A”、“B”、“C”、“D”）_____________导出。 ③通电开始后，阴极附近溶液pH 会增大，请简述原因__________________ 。

④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为___________________。

【答案】（1）O 2+2H 2O+4e -=4OH -；（2）2H ++2e -=H 2↑，2H 2O+2Cl -= Cl 2↑+H 2 ↑+2OH -

，② ；

（3）①4OH - -4e -= O 2↑+2H 2O ，小于；② A ；③ 消耗了水生成了更多的KOH ；④O 2+2H 2O+4e -=4OH -。 【解析】

试题分析：（1）K 与a 连接，构成原电池，A 极作正极，B 极作负极，此装置属于钢铁的吸氧腐蚀，A 极电极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －=4OH －；（2）K 与b 连接，构成的是电解池，B 极为阴极 H ＋在此得电子，2H 2O ＋2e －=H 2↑＋2OH －，A 极为阳极，2Cl －2e －=Cl 2↑，因此总

电极反应式为：2Cl －＋2H 2O =点燃 =======通电 =======电解 ========催化剂△ Cl 2↑＋H 2↑＋2OH －

，①根据电解原理，阳离子向阴极移动，即向B 极移动，故错误；②从A 处逸出的气体是Cl 2，能把I －氧化成I 2，淀粉遇碘单质变蓝，故正确；③应通入HCl 气体，盐酸中含有水，这样原来溶液的浓度将减小，故错误；④B 极产生2.24L 的氢气，则转移电子为2.24×2/22.4mol=0.2mol，但溶液中没有电子的转移，只是阴阳离子的定向移动，故错误；（3）①左端为阳极，阴离子放电，其电极反应式为：2H 2O －4e －=O 2↑＋4H ＋，阴极上的电极反应式为：2H 2O ＋2e －=H 2↑＋2OH －，SO 4

2－通过阴离子交换膜，与形成H ＋形成H 2SO 4，K ＋通过阳离子交换膜与形成的OH －形成KOH ，根

据得失电子数目守恒，因此填小于；②根据上述分析，硫酸应从A 口导出；③根据B 极电解反应式，消耗了水生成了更多的OH －，因此OH －

浓度增大，即pH 增大；④构成燃料电池，氧气作正极，氢气作负极，因为电解质溶液是KOH ，即正极电极反应式为：O 2＋2H 2O ＋4e －=4OH －。 考点：考查电解原理、原电池工作原理等知识。

8．实验室用下面装置测定FeO 和Fe 2O 3固体混合物中Fe 2O 3的质量，D 装置的硬质双通玻璃管中的固体物质是FeO 和Fe 2O 3的混合物。

（1）如何检查装置A的气密性？

（2）装置A发生的反应有时要向其中加入少量CuSO4溶液，其目的是，其原理

是。

（3）为了安全，在点燃D处的酒精灯之前，在b出口处必须。

（4）装置B的作用是；装置C中装的液体是。

（5）在气密性完好，并且进行了必要的安全操作后，点燃D处的酒精灯，在硬质双通玻璃管中发生反应的化学方程式是。

（6）若FeO和Fe2O3固体混合物的质量为23.2 g，反应完全后U型管的质量增加7.2 g，则混合物中Fe2O3的质量为 g。

（7）U形管E右边又连接干燥管F的目的是，若无干燥管F，测得Fe2O3的质量将(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

【答案】（14分）

（1）关闭a，从球形漏斗口加水，待水从漏斗管上升与容器中的水面形成一段水柱，停止加水，静置片刻，如水柱不下降，证明其气密性良好；

（2）加快氢气产生的速率；Zn先与CuSO4反应生成Cu附着在Zn表面，Zn(负极)、Cu(正极)与稀盐酸(电解质溶液)组成很多微小原电池，发生原电池反应，加快了反应速率。（3）检验氢气的纯度。（4）除去H2中混有的HCl气体；浓硫酸；

（5）Fe 2O3＋3H22Fe＋3H2O，FeO＋H2Fe＋H2O。（6）16

（7）防止空气中的水蒸气等气体进入E中；偏大。

【解析】

试题分析：

（1）检查装置A的气密性，需要关闭开关a，在球形漏斗中加入水到下端液面高于容器中的液面，一段时间后液面不变证明气密性完好；

（2）加快氢气产生的速率；Zn先与CuSO4反应生成Cu附着在Zn表面，Zn(负极)、Cu(正极)与稀盐酸(电解质溶液)组成很多微小原电池，发生原电池反应，加快了反应速率。（3）氢气是可燃性气体，装置中需要充满氢气后方可进行加热反应，所以需要对氢气进行验纯，避免混有空气加热发生爆炸，在F处收集氢气验纯；

（4）由于A中产生的H2中混有HCl和水蒸气，必须通过洗气逐一除去，防止干扰后续实验，故B的作用是除去氢气中的氯化氢，C中装浓硫酸，用于干燥氢气，

（5）装置D中发生的是氧化亚铁、氧化铁与氢气的反应，反应方程式为：

3H2+Fe2O32Fe+3H2O，H2+FeO Fe+H2O，

（5）U型管的质量增加的7.2g是水，物质的量是 0.4mol，

设FeO、Fe2O3物质的量分别为xmol、ymol，则氧原子守恒式：X+3Y=0.4

根据质量可知：72X+160Y=23.2

解得Y=0.1，X=0.1，

所以氧化铁的质量为：160g/mol×0.1mol=16g，

（6）干燥管F的作用防空气中水蒸气对实验干扰，若无干燥管F，空气中的水蒸气被E吸收则所测生成水的质量增大，导致氧的含量增大，Fe2O3的质量将偏大，

考点：考查有关铁的氧化物和氢氧化物的性质，探究物质的组成或测量物质的含量

9．（15分）用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1mol/LFeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下（a、b、c代表电压值：）

（1）用KSCN溶液检验出Fe3+的现象是_______。

（2）I中，Fe2+产生的原因可能是Cl-在阳极放电，生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应的方程式_____。

（3）由II推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，原因是Fe2+具有_____性。（4）II中虽未检测出Cl2，但Cl-在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：

①NaCl溶液的浓度是________mol/L。

②IV中检测Cl2的实验方法:____________________。

③与II对比，得出的结论（写出两点）：___________________。

【答案】（1）溶液变为血红色

（2）2Cl--2e-=Cl2↑；2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；

（3）还原

（4）①0.2②取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝

③通过控制电压，证实了产生Fe3+的两种原因都成立；通过控制电压，验证了Fe2+先于Cl-放电

【解析】

试题分析：（1）铁离子与KSCN反应生成血红色络合物，故现象为溶液变为血红色；（2）Cl-在阳极放电，电解反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，生成的氯气氧化Fe2+为Fe3+，方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；

（3）因为阳极产物无Cl2，又Fe2+具有还原性，故也可能是Fe2+在阳极放电，被氧化为

Fe3+；

（4）①因为为对比实验，故Cl-浓度应与电解FeCl2的相同，即为0.1mol/L ×2=0.2mol/L；

②检测氯气可以用淀粉碘化钾试纸，可取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉KI试纸上，若试纸变蓝色，则说明有氯气存在；

③与II对比可知，IV中电解氯化亚铁时，电压较大a＞x≥c时，氯离子放电产生氯气，即说明Fe3+可能是由氯气氧化亚铁离子得到；电压较小c＞x≥b时，氯离子不放电，即还原性Fe2+＞Cl-，同时也说明了铁离子也可能是由亚铁离子直接放电得到的。故结论为：①通过控制电压，证实了产生Fe3+的两种原因都成立；②通过控制电压，验证了Fe2+先于Cl-放电。

考点：本题考查铁离子的检验、电解原理、氯气的检验等知识。

10．用软锰矿(MnO2)、黄铁矿(FeS2)酸浸生产硫酸锰（MnSO4）,并进一步电解制取电解二氧化锰(EMD)的工艺流程如下:

I. 将软锰矿、黄铁矿和硫酸按一定比例放入反应釜中，搅拌，加热保温反应一定时间。II. 向反应釜中加入MnO2、CaCO3试剂，再加入Na2S溶液除掉浸出液中的重金属。

III. 过滤，向滤液中加入净化剂进一步净化，再过滤，得到精制MnSO4溶液。

IV. 将精制MnSO4溶液送入电解槽，电解制得EMD。

请回答下列问题:

(1)步骤I中搅拌、加热的目的是________。完成酸浸过程中反应的离子方程式:

FeS2+ MnO2+ _____= Mn2+ + Fe2+ + S + SO42-+ ____

(2)加入CaCO3将浸出液pH调至pH=5，从而除掉铁，请解释用CaCO3除铁的原理:________。（结合离子方程式解释）

(3)步骤IV中用如图所示的电解装置电解精制的MnSO4溶液，生成EMD的是__极(填“a”或“b”)，生成EMD的电极反应式是_________。

(4)EMD可用作碱性锌锰电池的材料。已知碱性锌锰电池的反应式为:Zn+2MnO2+2H2O=2MnO OH+Zn(OH)2。

下列关于碱性锌锰电池的说法正确的是_______(填字母序号)。

A．碱性锌锰电池是二次电池

B．碱性锌锰电池将化学能转化为电能

C．正极反应为:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-

D．碱性锌锰电池工作时，电子由MnO2经外电路流向Zn极

【答案】加快反应速率，充分接触 1 4 8H+ 4 1 1 4H2O

Fe3++3H 2O Fe(OH)3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，使得Fe3+的水解平衡向正反应方向移动，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而被除去b Mn2++2H2O﹣2e﹣

=MnO2+4H+BC

【解析】

（1）将软锰矿、黄铁矿和硫酸按一定比例放入反应釜中，搅拌，加热，加热温度升高，反应速率加快，搅拌可以使反应物充分接触；FeS2反应生成Fe2+、S、SO42-

，S元素的化合价升高8价，MnO2中Mn元素的化合价降低2价，则FeS2与MnO2的计量数之比为1：4，结合原子守恒得到方程式为：FeS2+4MnO2+8H+═4Mn2++Fe2++S+SO42-

+4H2O；故答案为加快反应速率，充分接触；1；4；8H+；4；1；1；4H2O；

（2）在溶液中存在水解平衡：Fe3++3H2O

Fe（OH）3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3（s）Ca2+（aq）+CO32-（aq），CO32-

+2H+═CO2↑+H2O，溶液中氢离子浓度减小，使得Fe3+的水解平衡向正反应方向移动，因此Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀而被除去；故答案为 Fe3++3H2O

Fe（OH）3+3H+，加入CaCO3后，由于CaCO3（s）Ca2+（aq）+CO32-（aq），CO32-

+2H+═CO2↑+H2O，使得Fe3+的水解平衡向正反应方向移动，Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀而被除去；

（3）锰离子在阳极失电子生成二氧化锰，b极与正极相连为阳极，所以二氧化锰在b极生成；其电极反应式为：Mn2++2H2O-2e-═MnO2+4H+；故答案为b； Mn2++2H2O-2e-

═MnO2+4H+；

（4）A．锌锰干电池不能充电，完全放电后不能再使用，属于一次电池，故A错误；B．原电池装置是向外提供电能的装置，其能量转化为化学能转化为电能，故B正确；C．正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2+e-+H2O═MnO（OH）+OH-

，故C正确；D．电子从负极沿导线流向正极，而电流从正极沿着导线流向负极，则电子由Zn极经外电路流向MnO2，故D错误．故答案为BC。

点睛：本题考查学生对元素及其化合物的主要性质的掌握、电极反应方程式、阅读题目获取新信息能力、对工艺流程的理解等，需要学生具备扎实的基础与综合运用知识、信息分析解决问题能力。本题的易错点是（4），该原电池中，Zn元素化合价升高，被氧化，Mn

元素化合价降低，被还原，则锌作负极、二氧化锰作正极，负极电极反应为Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O，正极电极反应为2MnO2+2e-+2H2O═2MnO（OH）+2OH-。