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时间:2020-12-20
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1、2020-2021高考化学专题训练---化学能与电能的综合题分类及答案解析一、化学能与电能1.某实验小组对FeCl3分别与Na2SO3、NaHSO3的反应进行探究。(甲同学的实验)装置编号试剂X实验现象闭合开关后灵敏电流计指INa2SO3溶液(pH≈9)针发生偏转II闭合开关后灵敏电流计指NaHSO3溶液(pH≈5)针未发生偏转(1)怎样配制FeCl溶液?3________________________________________________________。(2)甲同学探究实验I的电极产物。①取少量
2、Na2SO3溶液电极附近的混合液,加入_________________________________,产生白色沉淀,证明产生了SO42-。②该同学又设计实验探究另一电极的产物,其实验方案为_______________________________。(3)实验I中负极的电极反应式为______________________________________________________。乙同学进一步探究FeCl3溶液与NaHSO3溶液能否发生反应,设计、完成实验并记录如下:装置编号反应时间实验
3、现象0~1min产生红色沉淀,有刺激性气味气体逸出III1~30min沉淀迅速溶解形成红色溶液,随后溶液逐渐变为橙色,之后几乎无色与空气接触部分的上层溶液又变为浅红色,30min后随后逐渐变为浅橙色(4)乙同学认为刺激性气味气体的产生原因有两种可能,用离子方程式表示②的可能原因。①Fe3++3HSO-垐?Fe(OH)+;3噲?33SO2②_____________________________________________。(5)查阅资料:溶液中Fe3+、SO32-、OH-三种微粒会形成红色配合物并存在
4、如下转化:+4垐?+5O2Fe2+2-HOFeSO2噲?HOFeOSO2+SO4从反应速率和化学平衡两个角度解释1~30min的实验现象:______________________________。(实验反思)(6)分别对比I和II、II和III,FeCl能否与NaSO或NaHSO发生氧化还原反应和3233______________________有关(写出两条)。【答案】将FeCl3溶于浓盐酸,再稀释至指定浓度足量盐酸和23溶BaCl溶液取少量FeCl液电极附近的混合液,加入铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀,证
5、明产生了Fe2+3SO2--2e-2--+-+H2O=SO4+2HSO3H+HSO3=H2O+SO2↑生成红色配合物的反应速率快,红色配合物生成橙色配合物的速率较慢;在O2的作用下,橙色的HOFeOSO2浓度下降,平衡不断正向移动,最终溶液几乎无色溶液pH不同、23332-浓度不同(或Na233233NaSO、NaHSO溶液中SOSO与NaHSO不同,或NaSO与NaHSO的阴离子不同)、反应物是否接触形成红色配合物(任写两条)【解析】【分析】甲同学实验:利用铁离子能够将SO32-氧化设计原电池,则原电池中氯化
6、铁溶液为正极得电子发生还原反应,试剂X为负极,失电子发生氧化反应;实验中X为Na2SO3溶液时电流计指针发生偏转,说明铁离子将SO32-氧化;实验中X为NaHSO3溶液时电流计指针未发生偏转,说明二者可能不反应;乙同学进一步探究FeCl3溶液与NaHSO3溶液能否发生反应:0~1min产生红色沉淀,有刺激性气味气体逸出,红色沉淀应为Fe(OH)3,气体应为二氧化硫,说明二者发生双水解;1~30min沉淀迅速溶解形成红色溶液,随后溶液逐渐变为橙色,之后几乎无色,结合查阅的资料可知生成了HOFeOSO2,该物质存在
7、平衡HOFeOSO2?HOFeOSO2,在氧气的作用下不断正向进行,最终溶液几乎无色;30min后反应现象是空气接触部分的上层溶液又变为浅红色,随后逐渐变为浅橙色,反应后的亚铁离子被空气中氧气氧化为铁离子,过量的HSO3-电离提供SO32-,溶液中Fe3+、SO32-、OH-三种微粒会继续反应形成红色配合物。【详解】(1)实验室配制FeCl3溶液时,为了防止铁离子水解,先将FeCl3固体溶解在较浓的盐酸中然后加水稀释;(2)①若有硫酸根生成,则加入盐酸酸化的氯化钡溶液会有白色沉淀生成;②氯化铁溶液为原电池正极,
8、发生还原反应,Fe3+被还原成Fe2+,铁氰化钾溶液可以与亚铁离子反应生成蓝色沉淀,所以方案为取少量FeCl3溶液电极附近的混合液,加入铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀,证明产生了Fe2+;(3)实验I中试剂X为原电池负极,2-被氧化生成硫酸根,电极方程式为3SO2—2e-SO332--+H2O=SO4+2HSO3;(4)pH=1的氯化铁溶液中有大量的氢离子,亚硫酸氢根离子结合氢离子生成二氧
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