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时间:2020-12-20
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1、备战高考化学培优(含解析)之化学能与电能含答案一、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6mL)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50mL(电解前后溶液体积变化可忽略),当测得的氢气为5.6
2、mL(已折算成标准状况)时,溶液的pH为____。(5)工业上采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、ID、E、C--12阳离子NaOH2Cl-2e=Cl2↑淀粉-KI溶液变成蓝色【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6mL)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
3、,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+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,利用公式c=n来计V算NaOH的物质的量浓度,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
4、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,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=5.6103L-45×-22.4L/mol=2.5
5、×10mol,生成氢氧化钠的物质的量为104mol,所以溶液中NaOH的物质的量浓度=5104mol═0.01mol/L,所以氢离子的浓度0.05L1014-12=mol/L=1×10mol/L,pH=12;0.01(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:①首先判断阴阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活性电极;②再分析电
6、解质水溶液的组成,找全离子并分阴阳离子两组;③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.FeSO4溶液放置在空气中容易变质,因此为了方便使用Fe2+,实验室中常保存硫酸亚铁铵晶体[俗称“摩尔盐”,化学式为(NH42422O],它比绿矾或绿矾溶液更稳定。(稳定)Fe(SO)?6H是指物质放置在空气中不易发生各种化学反应而
7、变质)I.硫酸亚铁铵晶体的制备与检验(1)某兴趣小组设计实验制备硫酸亚铁铵晶体。本实验中,配制溶液以及后续使用到的蒸馏水都必须煮沸、冷却后再使用,这样处理蒸馏水的目的是_______。向FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液,经过操作_______、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥后得到一种浅蓝绿色的晶体。(2)该小组同学继续设计实验证明所制得晶体的成分。①如图所示实验的目的是_______,C装置的作用是_______。取少量晶体溶于水,得淡绿色待测液。②取少量待测液,_______(填操作与现象
8、),证明所制得的晶体中有2+。Fe③取少量待测液,经其它实验证明晶体中有NH4+和SO42-II.实验探究影响溶液中Fe2+稳定性的因素(3)配制0.8mol/L的FeSO的(NH4)2Fe(SO)42溶液4溶液(pH=4.5)和0.8mol/L(pH=4.0),各取2ml上述溶液于两支试管中,刚开始两种溶液都是浅绿色,分别同时滴加2滴0.01mol/L的KSCN溶液,15分钟后观察可见:(NH4)2Fe(SO4)2溶液仍然为浅绿色透明澄清溶液;FeSO
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