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高考化学专题题库化学能与电能的综合题及答案一、化学能与电能1 以 NaCl 为主要成分的融雪剂会腐蚀桥梁、铁轨等钢铁设备。某研究小组探究NaCl 溶液对钢铁腐蚀的影响。( 1)将滤纸用 3.5%的 NaCl 溶液润湿,涂上铁粉、碳粉的混合物,贴在表面皿上。在滤纸上加几滴检验试剂,再缓慢加入NaCl 溶液至没过滤纸,操作如下所示:实验 的现象说明,得电子的物质是_ 。碳粉的作用是_ 。为了说明NaCl 的作用,需要补充的对照实验是_。( 2)向如图示装置的烧杯 a、 b 中各加入 30mL 3.5%的 NaCl 溶液,闭合 K,指针未发生偏转。加热烧杯 a,指针向右偏转。取 a、 b 中溶液少量,滴加 K36b 中无变化, b 中铁片Fe(CN) 溶液, a 中出现蓝色沉淀,作_极。加热后,指针发生偏转的原因可能是_。(3)用( 2)中图示装置探究不同浓度NaCl 溶液对钢铁腐蚀的影响,向烧杯a、 b 中各加入 30mL 不同质量分数的NaCl 溶液,实验记录如下表所示。实验ab指针偏转方向I0.1%0.01%向右II0.1%3.5%向左3.5%饱和溶液向右 中, b 中电极发生的电极反应式是_。 中,铁在饱和NaCl 溶液中不易被腐蚀。查阅资料可知:在饱和NaCl 溶液中 O2 浓度较低,钢铁不易被腐蚀。设计实验证明:_ 。( 4)根据上述实验,对钢铁腐蚀有影响的因素是_ 。【答案】 O2 与铁组成原电池,作原电池的正极用水代替 NaCl 溶液进行上述实验正温度升高, Fe 还原性增强,反应速率加快Fe 2e-=Fe2+另取两个烧杯,分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl 溶液,再分别滴加几滴K3Fe(CN)6 溶液,然后往其中一个烧杯中通入 O2,观察现象温度、 NaCl 溶液的浓度、 O2的浓度【解析】【分析】( 1)铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池,发生吸氧腐蚀生成氢氧根离子,溶液显碱性,遇到酚酞变红;( 2) K3 Fe(CN)6 溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀; 温度升高, Fe 还原性增强,反应速率加快;(3) 依据不同浓度下,检流计指针偏转方向判断电极,书写电极反应式; 要证明在饱和 NaCl 溶液中 O2 浓度较低,钢铁不易被腐蚀,可以设计对比试验,一个实验中通入氧气,另一个实验中不通入氧气,观察铁的腐蚀情况;( 4)依据上述实验总结归纳解答。【详解】( 1) 铁、碳以氯化钠溶液为电解质形成原电池,酚酞变红说明生成氢氧根离子,发生吸氧腐蚀,故得电子的物质是O2; 铁与碳以氯化钠溶液为电解质形成原电,铁做原电池负极,碳做正极; 为了说明 NaCl 的作用,需要补充的对照实验是,用水做电解质,代替氯化钠进行上述实验;(2) K36a、 b 中溶液少量,滴加Fe(CN) 溶液与二价铁离子反应生成蓝色沉淀,而取K Fe(CN) 溶液, a中出现蓝色沉淀,说明a 中生成二价铁离子,b 中无变化, b 中没有二36价铁离子生成,所以a 做负极, b 做正极; 加热后,指针发生偏转的原因可能是:温度升高,Fe 还原性增强,反应速率加快;(3) 依据图表中 组数据及指针向左偏转,则可知:b 极为负极,失去电子发生氧化反应,电极反应式:Fe 2e-=Fe2+; 要证明氧气浓度对金属腐蚀速率的影响,可以设计对比实验,如下:另取两个烧杯,分别往其中加入铁片和一定量的饱和NaCl 溶液,再分别滴加几滴K36Fe(CN) 溶液,然后往其中一个烧杯中通入O2,观察现象;(4)通过上述实验可知:对钢铁腐蚀有影响的因素是有温度、NaCl 溶液的浓度、 O2 的浓度。2 钛工厂 TiCl 4 烟尘中含有大量的 ScCl 3、 MgCl2 及 SiO2 小颗粒等物质,某研究所利用上述烟尘回收 Sc2O3 ,并制备钛白粉 (TiO 2) ,其工艺流程如下所示:( 1)酸浸过程中, HCl 的作用是 _。( 2)已知 Sc3+ +3HTBP Sc(TBP) 3+3H+,则上述洗脱剂最好选择 _( 选填“酸性”、“碱性”或“中性”) 溶液。在实验室模拟完成上述操作和操作所涉及的玻璃仪器有 _。( 3)草酸“沉钪”得到草酸钪的化学反应类型为_ 。( 4)在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc 2O3) ,其化学反应方程式为_ 。(5)“水相”的主要离子有2-+、 Cl-及_,写出加入大量的水并加热发生TiOCl 4、 H的相关离子反应方程式_ 。(6)钛的冶炼新法是剑桥电解法(如右图)。以含少量CaCl2 的 CaO熔融物作为介质,电解时。在阴极生成的Ca 进一步还原TiO2 得钛。写出阳极电极主要反应方程式:_ ;利用中学所学知识可以预测 CaCl2 的作用包含增强导电性、 _;F=96500C/mol ,当 I=0.5A ,通电 80 分钟,理论上获得Ti 的质量为 _g(计算表达式)。【答案】抑制 TiOCl 42-2+3+酸性 分液漏斗、烧的进一步水解(多答 Mg 、 Sc 水解亦给分)杯 复分解反应3O2+2Sc2( C2O4) 32Sc2O3+12CO2+2-+( 1+x)MgTiOCl 4+-2-4e-=O2 降低 CaO的熔点H2OTiO 2xH2O+2H+4Cl2O【解析】2-、 Mg2+3+HCl 可以,故答案为:抑制2-(1)为了防止 TiOCl4、 Se 水解,酸浸过程中加入TiOCl4的进一步水解;(2)根据 Sc3+3HTBPSc(TBP)3+3H+,则上述洗脱剂最好选择酸性溶液洗涤,可以抑制Sc3+与 HTBP 的反应;操作和操作为分液,所涉及的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯,故答案为:酸性;分液漏斗、烧杯;(3)ScCl 与草酸发生复分解反应生成草酸钪,故答案为:复分解反应;(4)在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3),同时草酸根离子被氧化生成二氧化碳,反应的化学反应方程式为3O2 +2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2,故答案为:3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2;(5)根据流程图,钛工厂 TiCl4 烟尘中含有大量的ScCl3、 MgCl2 及 SiO2 小颗粒等物质,酸浸后,过滤除去了二氧化硅,再用有机溶剂萃取,“水相 ”中主要离子有 TiOCl2-+- 及4、 H、 ClMg2+,在水相中加入大量的水并加热促进TiOCl 2-水解生成 TiO42 xH2O,反应的离子方程式为 TiOCl42-+(1+x)H2OTiO2xH2O+2H+ +4Cl-,故答案为: Mg2+;TiOCl42-+(1+x)H2OTiO2xH2O+2H+4Cl-;(6)在阴极,氧化钙被还原生成Ca,被还原的Ca 进一步还原TlO2 获得钛,电极反应为Ca2+2e-=Ca、 2Ca+TlO2=2CaO+Ti,阳极石墨上氧离子失去电子生成氧气,电极反应式为2O2-2-4e =O ,电解质为混有氯化钙的熔融的氧化钙,加入氯化钙可以增强电解质的导电性,同时可以降低CaO 的熔点,节约能量;电流强度为0.5A,电池工作 80 分钟,则电量为0.5A 80 60s=2400C,转移电子的物质的量 =,生成 Ti 的质量= 48g/mol= 48g,故答案为: 2O2- -4e-=O2;降低 CaO的熔点;48。3 某小组研究Na 2S 溶液与 KMnO4 溶液反应,探究过程如下。资料 : .MnO4 在强酸性条件下被还原为Mn2+,在近中性条件下被还原为MnO2. 单质硫可溶于硫化钠溶液,溶液呈淡黄色。( 1)根据实验可知, Na2S 具有 _性。22-。(2)甲同学预测实验 I 中 S被氧化成 SO3根据实验现象,乙同学认为甲的预测不合理,理由是_。乙同学取实验中少量溶液进行实验,检测到有SO42,得出 S 2 被氧化成 SO42的结论,丙同学否定该结论,理由是
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