1、精选备战高考化学易错题专题复习化学能与电能附答案解析2020-2021精选备战高考化学易错题专题复习化学能与电能附答案解析一、化学能与电能1现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水,并测量电解产生的氢气的体积（约6 mL）和检验氯气的氧化性（不应将多余的氯气排入空气中）。（1）试从上图图1中选用几种必要的仪器,连成一整套装置,各种仪器接口的连接顺序（填编号）是:A接_,B接_。（2）碳棒上发生的电极反应为_。（3）能说明氯气具有氧化性的实验现象是_。（4）假定装入的饱和食盐水为50 mL（电解前后溶液体积变化可忽略）,当测得的氢气为5.6 mL（已折算成标准状况）时,溶液的pH为_。（5）工业上采
2、用离子交换膜法电解饱和食盐水，如上图图2，该离子交换膜是_（填“阳离子”或“阴离子”）交换膜，溶液A是_（填溶质的化学式）【答案】G、F、I D、E、C 2Cl-2e-=Cl2 淀粉-KI溶液变成蓝色 12 阳离子 NaOH 【解析】【分析】(1)实验的目的是电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性，结合装置的作用来连接装置；(2)实验目的生成氢气和氯气，所以铁应为阴极，碳棒为阳极；(3)氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘单质，使淀粉碘化钾溶液变蓝色说明；(4)电解饱和食盐水的方程式：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2，利用公式c=来计算NaOH的
3、物质的量浓度，然后求出氢离子的浓度，最后求出pH；(5)氢气在阴极生成，则b为阴极，a为阳极，阳离子向阴极移动，则离子交换膜允许阳离子通过；a极上氯离子失电子，生成氯气同时溶液中生成NaOH。【详解】(1)产生的氢气的体积用排水量气法，预计H2的体积6ml左右，所以选I不选H，导管是短进长出，所以A接G，用装有淀粉碘化钾溶液的洗气瓶检验氯气时，导管要长进短出，所以B接D，氯气要进行尾气处理，即E接C；(2)实验目的生成氢气和氯气，所以铁应为阴极，连接电源负极，碳棒为阳极，所以炭棒接直流电源的正极，电极反应：2Cl-2e-Cl2；(3)氯气具有氧化性，能氧化碘离子生成碘单质，碘单质遇到淀粉变蓝色
4、，使淀粉碘化钾溶液变蓝色说明氯气具有氧化性；(4)因电解饱和食盐水的方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2，当产生的H2的体积为5.6mL时，物质的量n=2.510-4mol，生成氢氧化钠的物质的量为510-4mol，所以溶液中NaOH的物质的量浓度=0.01mol/L，所以氢离子的浓度=mol/L=110-12mol/L，pH=12；(5)氢气在阴极生成，则b为阴极，a为阳极，阳离子向阴极移动，则离子交换膜允许阳离子通过，所以离子交换膜为阳离子交换膜；a极上氯离子失电子，生成氯气同时溶液中生成NaOH，所以溶液A是NaOH。【点睛】分析电解过程的思维程序：首先判断阴阳极，分析阳
5、极材料是惰性电极还是活性电极；再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴阳离子两组；然后排出阴阳离子的放电顺序：阴极:阳离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H+；阳极：活泼电极S2-I-Br-Cl-OH-；如果阳极材料是活性金属如Fe或Cu为阳极，则阳极本身被氧化。2保险粉又称连二亚硫酸钠(Na2S2O4)，可用于纺织工业的漂白剂、脱色剂，脱氯剂。Na2S2O4是白色粉末，无味，易溶于水、难溶于乙醇，具有极强的还原性，在空气中易被氧化，在碱性介质中稳定。.甲酸钠(HCOONa)法制备过程如下：（1）连二亚硫酸钠中硫元素的化合价为_。（2）实验室用Na2SO3 固体和某酸反应制
6、备SO2气体，制备SO2时所选用的酸，你认为下列最适宜选用的是_。A浓盐酸 B浓硝酸C质量分数为70%的硫酸 D质量分数为10%的硫酸（3）步骤中制备连二亚硫酸钠的化学方程式可表示为_。（4）上述步骤中，加入适量乙醇水溶液的作用是_。（5）在包装保存“保险粉”时加入少量的Na2CO3固体，目的是_。（6）现将0.05mol/L Na2S2O4溶液在空气中放置，其溶液的pH 与时间(t)的关系如图所示。t1时溶液中只有NaHSO3一种溶质，此时含硫元素的粒子浓度由大到小的顺序为_。t1t2段发生化学反应的离子方程式为_。.电解法制备:工业上用惰性电极电解NaHSO3溶液得到Na2S2O4。过程如
7、图所示（7）产品在_（填“阳极”、“阴极”）得到。若不加隔膜，则连二亚硫酸钠产率降低，其原因是_。【答案】 +3 C NaOH+HCOONa+2SO2=Na2S2O4+CO2+H2O 连二亚硫酸钠难溶于乙醇，用乙醇水溶液可降低连二亚硫酸钠的在溶液中的溶解度，有利于 Na2S2O4晶体析出 Na2CO3为碱性物质， 提高“保险粉”的稳定性 c(HSO3-)c(SO32-)c(H2SO3) 2HSO3-+O2=2H+2SO42- 阴极 若不加隔膜，则部分HSO3-到阳极失电子发生氧化反应生成硫酸根离子， 得不到连二亚硫酸钠，使连二亚硫酸钠产率下降或部分HSO3-被阳极产生的 Cl2氧化生成SO42
8、-，使连二亚硫酸钠产率下降【解析】.(1)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)中钠元素为+1价，氧元素为-2价，根据正负化合价的代数和为0 ，硫元素的化合价为+3价，故答案为：+3；(2)二氧化硫具有还原性，能被硝酸氧化，盐酸中的氯化氢易挥发，制得的二氧化硫不纯，70%的H2SO4产生二氧化硫的速率较快，故选C；(3)SO2气体通入甲酸钠的碱性溶液可以生成Na2S2O4和二氧化碳，反应的化学方程式为NaOH+HCOONa+2SO2=Na2S2O4+CO2+H2O，故答案为：NaOH+HCOONa+2SO2=Na2S2O4+CO2+H2O；(4)根据题意，Na2S2O4易溶于水、难溶于乙醇。加入适量乙
9、醇水溶液可以降低连二亚硫酸钠的在溶液中的溶解度，有利于 Na2S2O4晶体析出，故答案为：连二亚硫酸钠难溶于乙醇，用乙醇水溶液可降低连二亚硫酸钠的在溶液中的溶解度，有利于 Na2S2O4晶体析出；(5)由信息可知在碱性介质中稳定，则在包装保存“保险粉”时加入少量的Na2CO3固体，目的是Na2CO3为碱性物质，提高“保险粉”的稳定性，故答案为：Na2CO3为碱性物质，提高“保险粉”的稳定性；(6)NaHSO3的电离程度大于水解程度，溶液显酸性，含硫元素的粒子浓度由大到小的顺序为c(HSO3-)c(SO32-)c(H2SO3)，故答案为：c(HSO3-)c(SO32-)c(H2SO3)；Na2S
10、2O4溶液在空气中易被氧化生成亚硫酸氢钠，则0t1段发生离子反应方程式为2S2O42-+O2+2H2O=4HSO3-，t1点是为0.1mol/L的NaHSO3，根据图像t2时pH=1，说明NaHSO3完全被氧化生成硫酸氢钠，t1t2段发生化学反应的离子方程式为2HSO3-+O2=2H+2SO42-，故答案为：2HSO3-+O2=2H+2SO42-；.(7)用惰性电极电解NaHSO3溶液得到Na2S2O4，反应过程中S元素的化合降低，被还原，应该在阴极上反应得到Na2S2O4，故答案为：阴极； 若不加隔膜，则部分HSO3-到阳极失电子发生氧化反应，也可能被阳极产生的氯气氧化，结果都会生成硫酸根离
11、子，得不到连二亚硫酸钠，使连二亚硫酸钠产率下降，故答案为：若不加隔膜，则部分HSO3-到阳极失电子发生氧化反应生成硫酸根离子，得不到连二亚硫酸钠，使连二亚硫酸钠产率下降。3钢铁分析中常用高氯酸(HClO4)溶解矿样，某研究性学习小组欲制取少量高氯酸。该学习小组查阅到：aHClO4浓度高于60%时遇含碳化合物易爆炸，浓度低于60%时比较稳定;bNaClO4与浓硫酸反应可制得高氯酸，若采用真空蒸馏可得纯高氯酸;cNaClO3在673K(400) 分解产生NaClO4、NaCl和一种气体。该小组同学设计实验分三步制备高氯酸：（一）制氯气并使制得的氯气与氢氧化纳溶液反应制氯酸纳;（二）氯酸钠分解制高氯
12、酸钠;（三）高氯酸纳与浓硫酸反应制高氯酸2NaClO4+H2SO4(浓)Na2SO4+2HClO4。（1）制取氯酸钠的装置连接顺序为A,_（2）B 装置中发生反应的离子方程式为_。（3）为了制备高氯酸钠并推出氯酸钠分解制高氯酸钠的化学方程式，该小组设计了两组装置(甲，乙)如下：该小组经过分析决定选用甲装置制备高氯酸钠，取NaClO3样品2.13 g,加热充分反应后集气瓶中收集到224 mL (标准状况下)气体，则该反应的化学方程式为_；不选用乙装置的原因可能为_。（4）用丙裝置制备高氯酸，向烧瓶中加入高氯酸钠，然后加入浓硫酸后，加热可制取高氯酸。实验开始前，胶塞及导管接口需要包锡箔纸，其原因是
13、_，仪器E的名称为_。该组同学发现操作中少加入一种物质，该物质的名称为_。发现后的正确操作为_。（5）工业上大量制备NaClO4常用高电流密度电解NaClO3的方法，试写出以惰性电极电解时的阳极反应式：_。【答案】C,B,D 3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O 2 NaClO3NaClO4+NaCl+O2 乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反应且反应后气体无法收集 橡胶中含有“碳”，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸 锥形瓶 碎瓷片(或沸石) 停止实验，冷却后加入碎瓷片(或沸石)再继续进行实验 ClO3-2e+H2O=ClO4-+2H+ 【解析】（1）. 装置A制取的
14、氯气通过装置C除去氯化氢杂质，在装置B中，氯气与氢氧化钠溶液反应制得氯酸钠，用D吸收多余的氯气，防止污染环境，所以制取氯酸钠的装置连接顺序为A，C，B，D，故答案为C，B，D；（2）.在B 装置中，氯气和氢氧化钠溶液在加热的条件下发生反应，生成氯化钠、氯酸钠和水，反应的离子方程式为：3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O，故答案为3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O；（3）. 用甲装置制备高氯酸钠，2.13gNaClO3样品的物质的量为0.02mol，224mL(标准状况下)气体的物质的量为0.01mol，则该反应的化学方程式为2NaClO3NaClO4+NaCl+O2；
15、因乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反应且反应后气体无法收集，所以不选用乙装置，故答案为2NaClO3NaClO4+NaCl+O2；乙装置不能快速判断氯酸钠是否完全反应且反应后气体无法收集；（4）. 实验开始前，胶塞及导管接口需要包锡箔纸，其原因是橡胶中含有“碳”，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸；仪器E的名称为锥形瓶；该组同学发现操作中少加入一种物质，该物质的名称为碎瓷片（或沸石），发现后的正确操作为停止实验，冷却后加入碎瓷片（或沸石）再继续进行实验，故答案为橡胶中含有“碳”，若生成的高氯酸浓度高时遇胶塞及导管极有可能会爆炸；锥形瓶；碎瓷片(或沸石)；停止实验，冷却后加入碎瓷片
16、(或沸石)再继续进行实验；（5）.工业上大量制备NaClO4常用高电流密度电解NaClO3的方法，以惰性电极电解时，阳极发生氧化反应，则阳极反应式为：ClO3-2e-+H2O=ClO4-+2H+，故答案为ClO3-2e-+H2O=ClO4-+2H+。4某课外小组分别用图中所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。请回答：.用甲图装置进行第一组实验。（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是_(填序号)。A铝 B石墨 C银 D铂（2）N极为_（填 “正” “负” “阴” “阳”）电极，发生反应的电极反应式为_。（3）实验过程中，SO42_(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动；滤
17、纸上能观察到的现象有_。.用乙图装置进行第二组实验。实验过程中，观察到与第一组实验不同的现象：两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料得知，高铁酸根离子(FeO)在溶液中呈紫红色，且需碱性环境才可产生。（4）电解过程中，X极区溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。（5）电解过程中，Y极发生的电极反应为_和_。（6）若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况时气体体积)，则Y电极(铁电极)质量减少_g。（7）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为2K2FeO43Zn=Fe2O3ZnO2
18、K2ZnO2。该电池正极发生的反应的电极反应式为_。【答案】A 阴 2H2e=H2(或2H2O2e=H22OH) 从右向左 滤纸上有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可) 增大 Fe6e8OH=FeO424H2O 4OH4e=2H2OO2 0.28 2FeO426e5H2O=Fe2O310OH 【解析】(1)在保证电极反应不变的情况下，仍然是锌作负极，则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属，铝是比锌活泼的金属，所以不能代替铜，故选A；(2)N电极连接原电池负极，所以是电解池阴极，阴极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为：2H+2e-H2(或2H2O+2e-H2+2
19、OH-)，故答案为2H+2e-H2(或2H2O+2e-H2+2OH-)；(3)原电池放电时，阴离子向负极移动，所以硫酸根从右向左移动，电解池中，阴极上氢离子得电子生成氢气，阳极上铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁，所以滤纸上有红褐色斑点产生，故答案为从右向左，滤纸上有红褐色斑点产生；(4)电解过程中，阴极上氢离子放电生成氢气，则阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子溶液，溶液呈碱性，溶液的pH增大，故答案为：增大；(5)铁是活泼金属，电解池工作时，阳极上铁失电子发生氧化反应，氢氧根离子失电子发生氧化反应，所以发生的电极反应式为：Fe-6e-
20、+8OH-FeO42-+4H2O和4OH-4e-2H2O+O2，故答案为Fe-6e-+8OH-FeO42-+4H2O；4OH-4e-2H2O+O2；(6)X电极上析出的是氢气，Y电极上析出的是氧气，且Y电极失电子进入溶液，设铁质量减少为xg，根据转移电子数相等有：24+6，x=0.28，故答案为0.28g；(7)正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，反应方程式为2FeO42-+6e-+5H2OFe2O3+10OH-，故答案为2FeO42-+6e-+5H2OFe2O3+10OH-。点睛：本题考查了原电池和电解池原理，注意：电解池中如果活泼金属作阳极，则电解池工作时阳极材料失电子发生氧化反应，为易
21、错点。5MnSO4在工业中有重要应用，用软锰矿浆(主要成分为MnO2和水，含有Fe2O3、FeO、Al2O3和少量PbO等杂质)浸出制备MnSO4，其过程如下：（资料）部分阳离子形成氢氧化物沉淀的pH离子Fe2+Fe3+Al3+Mn2+Pb2+开始沉淀时的pH7.62.73.88.38.0完全沉淀时的pH9.73.74.79.88.8(1)向软锰矿浆中通入SO2生成MnSO4，该反应的化学方程是_。(2)加入MnO2的主要目的是_；(3)在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调至_范围，生成的沉淀主要含有_和少量CaSO4。(4) 阳离子吸附剂可用于主要除去的离子是_。(5) 用惰性
22、电极电解MnSO4溶液，可以制得高活性MnO2。电解MnSO4、ZnSO4和H2SO4的混合溶液可制备MnO2和Zn，写出阳极的电极反应方程式_。【答案】SO2+MnO2=MnSO4 将Fe2+氧化为Fe3+ 4.7pH8.3 Fe(OH)3、Al(OH)3 Ca2+、Pb2+ Mn2+2e+2H2O=MnO2+4H+ 【解析】软锰矿浆(主要成分为MnO2和水，含有Fe2O3、FeO、Al2O3和少量PbO等杂质)通入SO2得到浸出液，MnO2与SO2发生氧化还原反应，其中的金属离子主要是Mn2+，浸出液还含有少量的Fe2+、Al3+等其他金属离子，Fe2+具有还原性，可以被MnO2在酸性条件
23、下氧化成Fe3+，在氧化后的液体中加入石灰浆，杂质中含有Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+四种阳离子，由沉淀的pH范围知，Fe3+、Al3+阳离子通过调pH值，转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，加入阳离子吸附剂，除去Ca2+、Pb2+，过滤，滤液蒸发浓缩，冷却结晶，获得MnSO4晶体。(1)I中向软锰矿浆中通入SO2生成MnSO4，MnO2与SO2发生氧化还原反应的化学方程式为SO2+MnO2=MnSO4；故答案为SO2+MnO2=MnSO4；(2)杂质离子中Fe2+具有还原性，可以被MnO2在酸性条件下氧化成Fe3+，故答案为将Fe2+氧化为Fe3+；(3)杂质中含有Fe3+、Al3+阳离子
24、，从图可表以看出，大于4.7可以将Fe3+和Al3+除去，小于8.3是防止Mn2+也沉淀，所以只要调节pH值在4.78.3间即可，Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，故生成的沉淀主要为Fe(OH)3、Al(OH)3和少量CaSO4；故答案为4.7pH8.3； Fe(OH)3、Al(OH)3；(4)从吸附率的图可以看出，Ca2+、Pb2+的吸附率较高，故答案为Pb2+、Ca2+；(5)电解MnSO4、ZnSO4和H2SO4的混合溶液可制备MnO2和Zn，阳极上是发生氧化反应，元素化合价升高为MnSO4失电子生成MnO2，ZnSO4反应得到电子生成Zn，阳极电极反应为：Mn2+-2e-
25、+2H2O=MnO2+4H+，故答案为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+。6氰化钠（NaCN）是一种重要化工原料，用于化学合成、电镀、冶金等方面。NaCN有剧毒，含氰废水需经无害化处理才能排放，某电镀厂含氰废水的一种工业处理流程如下：已知：HCNO的结构式是：H-O-CNHCN的Ka= 6.0210-10Ag(CN)2-(aq)Ag+(aq)+ 2CN-(aq) K = 1.310-21回答下列问题：（1）CN-中两原子均为8电子稳定结构，请写出CN-的电子式_。（2）氰化钠遇水会产生剧毒氢氰酸，请写出相应的离子方程式_。（3）向发生塔中通水蒸汽的目的是_。（4）氧化池中氰化物的降解
26、分两步进行CN-被氯气氧化成低毒的CNO- ，写出相应的离子方程式_，CNO-被氯气氧化成无毒的两种气体，写出相应的离子方程式_。（5）贮水池中废水须先经碱化后再进行氧化的原因_。（6）电镀厂电镀银时需要降低镀层金属的沉积速度，使镀层更加致密。电解液使用NaAg(CN)2，请写出阴极反应式 ，解释工业电镀中使用氰离子（CN-）的原因 。【答案】(每空2分，共16分)（1）（2）CN-+H2OHCN + OH-（3）促使HCN挥发进入吸收塔（4）CN-+Cl2+ 2OH- = CNO- + 2Cl-+ H2O2CNO- + 3Cl2+ 4OH-= N2 + CO2+ 6Cl- + 2H2O（5）
27、防止生成HCN 其他合理答案均得分（6）Ag(CN)2-+ e-= Ag + 2CN-；Ag+和CN-可以结合成稳定的络合物，可以控制银离子浓度，使镀层致密。【解析】试题分析：（1）CN-中各原子均满足8电子稳定结构，存在CN键，电子式为，故答案为；（2）氰化钠易发生水解产生氰化氢，方程式为CN-+H2OHCN+OH-，故答案为CN-+H2OHCN+OH-；（3）向发生塔中通水蒸汽的目的是促使HCN挥发进入吸收塔，故答案为促使HCN挥发进入吸收塔；（4）CN-被氯气氧化成低毒的CNO-，同时得到还原产物氯离子，即CN-+Cl2+2OH-=CNO-+2Cl-+H2O；CNO-被氯气氧化成无毒的两
28、种气体是氮气和二氧化碳，即2CNO-+3Cl2+4OH-=N2+CO2+6Cl-+2H2O；（5）贮水池中废水须先经碱化后再进行氧化，这样可以防止生成HCN，故答案为防止生成HCN；（6）电解池中，电解液使用NaAg(CN)2，在阴极上发生得电子的还原反应，即：Ag(CN)2-+e-=Ag+2CN-，工业电镀中使用氰离子，这样Ag+和CN-可以结合成稳定的络合物，可以控制银离子浓度，使镀层致密，故答案为Ag(CN)2-+e-=Ag+2CN-；Ag+和CN-可以结合成稳定的络合物，可以控制银离子浓度，使镀层致密。【考点定位】考查电解原理；离子方程式的书写；氧化还原反应【名师点晴】本题是一道注重了
29、化学与实际生产的联系的综合知识题，考查利用氧化还原反应来实现废水的转化，涉及氧化还原反应等，明确该反应中的生成物是解本题关键，还可以结合原子守恒、转移电子守恒来分析解答。本题中（4）CN-被氯气氧化成低毒的CNO-，同时得到还原产物氯离子；CNO-被氯气氧化成无毒的两种气体是氮气和二氧化碳，据此书写方程式；（6）电解池的阴极上发生得电子的还原反应；根据Ag+和CN-可以结合成稳定的络合物。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100 mL水中溶解61.6 g KOH固体（该溶液的密度为1.47 g/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KClOBKOH固体溶解
