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时间:2020-12-20
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1、2020-2021备战高考化学化学能与电能-经典压轴题含答案解析一、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ClO
2、2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
3、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-222-吸收2CN+2ClO=2CO+N+2ClClO2等气体,防止污染大气BaCl2Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+ClO2排出,三3个,
4、一是可以起到搅拌作用,二是有利于将【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。【详解】(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-,根据氧化还原反应中电子守恒和元素守恒,可以写出制备ClO2的离子方程式为FeS23-+23+42-2+15ClO+14H=15ClO+Fe+2SO+7HO。(2)①装置A的名称为恒压漏洞,装置C为安
5、全瓶,起到防止液体倒吸的作用。②升高温度可以提高化学反应速率,但是原料中含有过氧化氢,过氧化氢在过高的温度下可以发生分解反应,因此反应容器B应置于30℃左右的水浴中。③根据题文可知,ClO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2炸,故通入氮气的主要作用有是稀释ClO2,防止其爆炸。④ClO2处理含CN-废水发生氧化还原反应,将CN-转化为无污染的CO2和N2,故离子方程式为2CN-+2ClO2=2CO2+N2+2Cl-;装置E在整套装置之后,起到吸收尾气,防止环境污染的作用。(3)①用于电解
6、的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质,需要过量的碳酸根离子、氢氧根离子和钡离子,过量的钡离子可以用碳酸根离子除去,因此在加入Na2CO3之前应先加入过量BaCl2。②用石墨做电极,电解池的阳极发生氧化反应,元素化合价升高,因此氯离子在阳极失电子和水反应得到ClO2,电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+。2.某小组同学用如下装置电解食盐水,并对电解产物进行探究。实验装置电解质溶液实验现象b极a极附近附近5mol/LNaCl溶液开始时,产生白色浑浊并逐渐增加,当沉产生入U形
7、管底部时部分沉淀变为橙黄色;随无色后a极附近沉淀自下而上也变为橙黄色气泡资料显示:①氯化亚铜(CuCl)为白色粉末,微溶于水;②氢氧化亚铜(CuOH)为黄色不溶于水的固体,易脱水分解为红色的Cu2O;③Cu水溶液中不稳定,酸性条件下易歧化为Cu2和Cu;④氢氧化铜可以溶于浓NaOH得到蓝色溶液.(1)极产生的气体是H2,b极附近溶液的pH______(填“增大”、“减小”、经检验,b或“不变”));铜丝a应与电源的______(填“正”或“负”极相连。(2)a极附近生成的白色浑浊是CuCl,则该极的电极反应式是
8、______。同学们分析(3)22O的原因是______(用方程式表示)①橙黄色沉淀中含有CuO,则CuCl转化为Cu;②结合离子在溶液中的运动规律,解释“a极附近沉淀自下而上”变为橙黄色原因是______。1(4)同学们通过实验进一步证实沉淀中含有Cu:将橙黄色沉淀滤出洗涤后,滴加0.2mol/LH2SO4至过量,应观察到的现象是______。(5)Cu做阳极先被氧化为1。为此,他们
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