备战高考化学化学能与电能综合题附详细答案一、化学能与电能1 为探究 Ag+与 Fe3+氧化性的相关问题，某小组同学进行如下实验：已知：相关物质的溶解度（20） AgCl：1 5 10- 424： 0 796 ggAg SO（1）甲同学的实验如下：序号操作现象将 2 mL 1 mol/ L AgNO3 溶液加产生白色沉淀，随后有黑色固体产生入到 1 mL 1 mol / L FeSO4 溶液中实验取上层清液，滴加KSCN 溶液溶液变红注：经检验黑色固体为Ag 白色沉淀的化学式是_ 。 甲同学得出Ag+ 氧化了 Fe2+的依据是 _。（2）乙同学为探究Ag+和 Fe2+反应的程度，进行实验。a按右图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应），发现电压表指针偏移。偏移的方向表明：电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，指针偏移减小。随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe243溶液，发现电压表指针的变化依次为：偏移减小( SO )回到零点逆向偏移。 a 中甲烧杯里的电极反应式是_。 b 中电压表指针逆向偏移后，银为 _极（填“正”或“负”）。 由实验得出 Ag+ 和 Fe2+ 反应的离子方程式是 _。（3）为进一步验证乙同学的结论，丙同学又进行了如下实验：序号操作现象将2mL 2molL Fe NO3)3溶液加入有银镜的试管实验/(银镜消失中实验将 2mL1 mol/ L Fe2( SO4) 3 溶液加入有银镜的试管中银镜减少，未消失实验将 2mL 2mol/ L FeCl3 溶液加入有银镜的试管中银镜消失实验 _ （填“能”或“不能”）证明Fe3+氧化了 Ag，理由是_ 。用化学反应原理解释实验与的现象有所不同的原因：_。【答案】 Ag2SO4有黑色固体（ Ag ）生成，加入KSCN 溶液后变红Fe2+ e- Fe3+负2+ Ag+3+ Ag 不能因为 Fe( NO溶液呈酸性，酸性条件下- 也可能氧化 AgFeFe3) 3NO3溶液中存在平衡：+AgCl 比 Ag2SO4-Fe3 AgFe2 Ag ，且溶解度更小， Cl 比 SO42 更有利于降低Ag+浓度，所以实验比实验正向进行的程度更大（或促使平衡正向移动，银镜溶解）。【解析】【分析】【详解】（ 1）将 2mL 1mol / L AgNO3 溶液加入到 1mL 1mol/ L FeSO4 溶液中发生复分解反应会生成硫酸银白色沉淀，银离子具有强氧化性会氧化Fe2+为 Fe3+，银离子被还原为黑色固体金属单质银；取上层清液，滴加KSCN溶液溶液变红说明有铁离子生成；上述分析可知白色沉淀为硫酸银，它的化学式是 Ag2SO4，故答案为 Ag2SO4；甲同学得出 Ag+氧化了 Fe2+的依据是实验现象中，银离子被还原为黑色固体金属单质银，取上层清液，滴加KSCN溶液溶液变红说明有铁离子生成，故答案为有黑色固体（Ag）生成，加入KSCN溶液后变红；（ 2）实验过程中电压表指针偏移，偏移的方向表明：电子由石墨经导线流向银，依据原电池原理可知银做原电池正极，石墨做原电池负极，负极是甲池溶液中亚铁离子失电子发生氧化反应生成铁离子， a 中甲烧杯里的电极反应式是 Fe2+- e- =Fe3+；故答案为 Fe2+- e-=Fe3+；随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2（SO4） 3 溶液，和乙池组成原电池，发现电压表指针的变化依次为，偏移减小回到零点逆向偏移，依据电子流向可知乙池中银做原电池负极，发生的反应为铁离子氧化为银生成亚铁离子；故答案为负；由实验现象得出，Ag+和 Fe2+反应生成铁离子和金属银，反应的离子方程式是Fe2 +Ag+Fe3+Ag；故答案为Fe2+Ag+Fe3+Ag；（ 3）将 2mL 2mol / L Fe（ NO3） 3 溶液加入有银镜的试管中银镜消失，说明银杯氧化，可能是溶液中铁离子的氧化性，也可能是铁离子水解显酸性的溶液中，硝酸根离子在酸溶液中具有了强氧化性，稀硝酸溶解银，所以实验不能证明3+氧化了 Ag，故答案为不Fe能；因为Fe（ NO3 3溶液呈酸性，酸性条件下NO3-也可能氧化 Ag；）将 2mL1mol / L Fe2（ SO4） 3 溶液加入有银镜的试管中银镜减少，未消失说明部分溶解，将 2mL 2mol / L FeCl3 溶液加入有银镜的试管中银镜消失，说明银溶解完全，依据上述现象可知，溶液中存在平衡：+-比 SO42-Fe3 +AgFe2 +Ag ，且 AgCl 比 Ag2SO4 溶解度更小， Cl更有利于降低Ag+浓度，所以实验比实验正向进行的程度更大，故答案为溶液中存在+Fe2+-更有利于降低+平衡： Fe3 +Ag+Ag ，且AgCl 比 Ag2SO4 溶解度更小， Cl 比 SO42Ag浓度，所以实验比实验正向进行的程度更大。2 某兴趣小组利用电解装置，探究“铁作阳极”时发生反应的多样性，实验过程如下。I.KCl作电解质（ 1）一定电压下，按图 -1 装置电解，现象如下：石墨电极上迅速产生无色气体，铁电极上无气体生成，铁逐渐溶解。5min 后 U型管下部出现灰绿色固体，之后铁电极附近也出现灰绿色固体，10min 后断开K。按图 -2 进行实验。石墨电极上的电极反应式是_。确认灰绿色固体中含有Fe2+的实验现象是_。灼烧晶体X，透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色。结合平衡移动原理，解释“试管析出白色晶体”的原因是_。（2）其他条件不变时，用图-3 装置重复实验，10min 后铁电极附近溶液依然澄清，断开i 中K。按图-4进行实验盐桥的作用是_。与实验I 中vi、 vii与iiv中的现象比较，可以得出的结论是（答两点）：_。II.KOH作电解质（3）用图 -1 装置电解浓KOH溶液，观察到铁电极上立即有气体生成，附近溶液逐渐变为淡紫色（），没有沉淀产生。铁电极上-OH能够放电的原因是 _。阳极生成的总电极反应式是 _。某同学推测生成的必要条件是浓碱环境，将图-5 中的实验方案补充完整，证实推测成立。_【答案】 2H+ + 2e= H 2（或 2H2O + 2e = 2OH + H 2） 试管 iii中生成蓝色沉淀，试管 v 中没有蓝色沉淀 试管 i 中存在溶解平衡：KCl（s）K+ (aq)+ Cl (aq) ，滴加 12mol/L 的盐酸， 增大 c（ Cl），平衡逆向移动，析出KCl 晶体 阻碍向阳极迁移，避OH免灰绿色固体生成本实验条件下铁在阳极区的产物主要为Fe2+ ， Fe2+在碱性条件下更容易3+Fe 6e2-+4H 2O被氧化为 Fe c(OH ) 增大，反应速率加快（更容易放电）+ 8OH = FeO4水；生成红褐色沉淀和无色气体【解析】 (1) 石墨电极为阴极，溶液中的氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H+ 2e =2H+H2(或 2H2 O + 2e= 2OH + H2 )，故答案为：+ 2e = H2(或 2H2O + 2e= 2OH+H2)；灰绿色固体用盐酸溶解后的溶液中加入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，灰绿色悬浊液过滤后的溶液中加入铁氰化钾溶液，无蓝色沉淀生成，说明灰绿色悬浊液中含有Fe2+，故答案为：试管iii 中生成蓝色沉淀，试管v 中没有蓝色沉淀；灼烧晶体X，透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色，说明含有钾元素，是因为试管i 中存在溶解平衡： KCl(s)K+ (aq)+ Cl (aq)，滴加 12 mol/L 的盐酸，动，析出 KCl 晶体，白色晶体为氯化钾晶体，故答案为：试管增大 c(Cl )，平衡逆向移i 中存在溶解平衡：KCl(s)K+ (aq)+ Cl (aq)，滴加12 mol/L的盐酸，增大 c(Cl )，平衡逆向移动，析出KCl晶体；(2) 盐桥中的氯离子代替氢氧根离子向阳极移动，避免灰绿色固体生成，故答案为：阻碍OH 向阳极迁移，避免灰绿色固体生成；根据实验I 中 vi、 vii 与 i