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2020-2021 高考化学培优 易错 难题 ( 含解析 ) 之化学能与电能及详细答案 一、化学能与电能 1． 电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的  pH 在 5.0~6.0  之间，通 过电解生成 Fe(OH)3 沉淀。 Fe(OH)3 有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作 用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去 (或撇掉 )浮渣层，即起到 了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。 1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形 成浮渣。此时，应向污水中加入适量的__________。 a． H2SO4 b． BaSO4 c．Na2SO4 d． NaOH 2）电解池阳极发生了两个电极反应，电极反应式分别是 Ⅰ.___________________ ； Ⅱ ._________________； 3）电极反应Ⅰ和Ⅱ的生成物反应得到Fe(OH)3 沉淀的离子方程式是 __________________ ； 4）该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质， CH4 为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料做电极。 ①负极的电极反应是 ____________________； ②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有 部分 A 物质参加循环（见上图）。 A 物质的化学式是 _________________； （5）实验过程中，若在阴极产生了 44.8 L（标准状况）气体，则熔融盐燃料电池消耗 CH4 （标准状况） ____L。 【答案】 C Fe－ 2e－ 2＋ - - 22 2＋ ＋ 10H22 3 ＋ =Fe 4OH-4e =2H O+O ↑ 4Fe O＋O =4Fe(OH) ↓＋ 8H 4 32 - 2 2 2 11.2 L CH -8e-+4CO =5CO +2H O CO 【解析】 【分析】 （1）从所加入物质能增大溶液离子的浓度，并能保持污水的 pH 在 5.0~6.0 之间进行分 析； 2）根据阳极电极材料和离子的放电顺序分析放电的离子，书写电极反应； 3）二价铁离子具有还原性，能被氧气氧化为三价； 4）①燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应；②根据两极上发生的反应确定循环使用的物质； 5）在燃料电池和电解池的串联电路中，转移的电子数目是相同的。【详解】 1）为了增强溶液的导电性，可选用易溶的强电解质溶液，排除B 项，考虑到污水的 pH 在 5.0~6.0 之间，因此不能使用氢氧化钠，硫酸能将 Fe(OH)3 溶解，因此应向污水中加入适 量的硫酸钠； （2）电解时，铁作阳极，失电子，发生反应 Fe-2e-=Fe2+，同时溶液中的 OH-失电子被氧化 O2，因此，电极反应为：Ⅰ .Fe-2e-=Fe2+，Ⅱ . 4OH--4e-=2H2O+O2 ↑； （3） Fe2+具有还原性，能被氧气氧化为三价，那么得到 Fe(OH)3 沉淀的离子方程式为： 4Fe2 ＋ ＋ ＋ ； 10H2O＋ O2=4Fe(OH)3↓＋ 8H （4）①燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应为： CH4-8e- +4CO3 2 -=5CO2 +2H2O； ②由电极反应可知电池工作时参加循环的物质为 CO2； （5）阴极的电极反应为 2H++2e-=H 2↑，阴极产生了 44.8 L（即 2mol）气体，转移的电子的 物质的量为 4mol ，由 CH4 - 3 2- 2 2 O 可知，当转移的电子的物质的量为 4mol -8e +4CO =5CO +2H 时，消耗 CH4 的体积为 m 1 × 4mol× 22.4L/mol=11.2L 。 V=nV = 8 4 2＋ ，实验室中常保存硫酸亚铁 2．FeSO 溶液放置在空气中容易变质，因此为了方便使用 Fe 铵晶体 [俗称 “摩尔盐 ”，化学式为 (NH4)2Fe(SO4)2?6H2O]，它比绿矾或绿矾溶液更稳定。 (稳定 是指物质放置 在空气中不易发生各种化学反应而变质 ) 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 FeSO 溶液中加入饱和 (NH4)2SO4 溶液，经过操作 _______、冷却结 4 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