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1、【化学】化学化学能与电能的专项培优易错 难题练习题 ( 含答案 ) 含答案解析一、化学能与电能1 二氧化氯 (ClO2)具有强氧化性,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。ClO2 是一种易溶于水的黄绿色气体,其体积分数超过10%时易引起爆炸。某研究小组欲用以下三种方案制备ClO2,回答下列问题:( 1)以黄铁矿 (FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备 ClO2,黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被 ClO3-氧化成 SO42-,写出制备 ClO2 的离子方程式 _。(2)用过氧化氢作还原剂,在硫酸介质中还原NaClO3 制备 ClO2,并将制得的ClO2 用于处理含 CN-废水。实验室模拟该过程的实
2、验装置(夹持装置略 )如图所示。装置 A 的名称是 _,装置 C 的作用是 _。反应容器 B 应置于 30左右的水浴中,目的是 _。通入氮气的主要作用有 3 个,一是可以起到搅拌作用,二是有利于将ClO2 排出,三是_。ClO2 处理含CN-废水的离子方程式为_,装置E 的作用是_。(3)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2 的方法。用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、 Mg 2+、 SO42-等杂质。某次除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的_(填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3 和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去。用石墨做电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO
3、2,工作原理如图所示,写出阳极产生 ClO2 的电极反应式 _。【答案】 FeS2+15ClO3 -+14H+ =15ClO2+Fe3+2SO42-+7H2O恒压漏斗安全瓶提高化学反应速率,同时防止过氧化氢受热分解稀释 ClO2,防止其爆炸-222-吸收2CN+2ClO =2CO +N +2ClClO2 等气体,防止污染大气BaCl2 Cl-5e-+2H2 O=ClO2+4H+【解析】【分析】二氧化氯 (ClO2)具有强氧化性,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。分别利用无机反应和电解原理制备二氧化氯,三种方法均利用了氧化还原反应。【详解】(1)以黄铁矿 (FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备
4、ClO2,黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被 ClO3-氧化成 SO42-,根据氧化还原反应中电子守恒和元素守恒,可以写出制备ClO2的离子方程式为 FeS23-+23+42-2+15ClO+14H =15ClO +Fe+2SO+7H O。(2) 装置 A 的名称为恒压漏洞,装置C 为安全瓶,起到防止液体倒吸的作用。 升高温度可以提高化学反应速率,但是原料中含有过氧化氢,过氧化氢在过高的温度下可以发生分解反应,因此反应容器B 应置于 30左右的水浴中。 根据题文可知, ClO 是一种易溶于水的黄绿色气体,其体积分数超过10%时易引起爆2炸,故通入氮气的主要作用有3个,一是可以起到搅拌作用,二是有利
5、于将ClO2 排出,三是稀释 ClO2,防止其爆炸。 ClO 2 处理含 CN-废水发生氧化还原反应,将 CN-转化为无污染的 CO2 和 N2,故离子方程式为 2CN-+2ClO2=2CO2+N2 +2Cl-;装置 E 在整套装置之后,起到吸收尾气,防止环境污染的作用。(3) 用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、 Mg2+、 SO42-等杂质,需要过量的碳酸根离子、氢氧根离子和钡离子,过量的钡离子可以用碳酸根离子除去,因此在加入Na2CO3 之前应先加入过量BaCl2。 用石墨做电极,电解池的阳极发生氧化反应,元素化合价升高,因此氯离子在阳极失电子和水反应得到 ClO2 ,电极反应式为
6、Cl-5e-+2H2O=ClO2+4H+。2 氯化亚砜又称亚硫酰氯,其分子式为SOCl2,常温常压下为淡黄色液体,遇水易水解。国内的氯化亚砜主要应用于医药、农药、染料等行业。实验室用干燥纯净的Cl2、 SO2 和SCl2 制备 SOCl2 的部分装置如图所示:已知: SOCl2 沸点为 78.8, SCl2 的沸点为 50,且两种液体可互溶。 SOCl2 遇水剧烈反应,液面上产生白雾,并有气体产生。请回答:1)实验室制取SOCl的反应方程式为_(2(2)写出丙中发生的离子反应_(3)仪器 e 的名称是 _,实验仪器的连接顺序为a_(仪器可以重复使用)。(4)仪器 f 的作用是_(5)实验结束后
7、,将三颈烧瓶中混合物分离的实验操作名称是_。(6)工业上常用ZnCl22H2O 与 SOCl2共热制取 ZnCl2。写出用惰性电极电解ZnCl2 和盐酸的混合溶液的总反应离子反应式为 _。甲同学认为SOClFeCl36H2O 制取无水2 还可用作FeCl3 的脱水剂,但乙同学对此提出质疑,可能的原因是_【答案】 SO+Cl +SCl2SOCl-+2+球形冷凝管22MnO +10Cl+16H=2Mn +5Cl +8H O222422cdcdb 吸收 SO2、 Cl 2,防止外界水蒸气进入装置分馏(或蒸馏)2H+2Cl H2+Cl 2SOCl2 可能会与 Fe3+发生氧化还原反应【解析】【分析】由
8、实验装置图可知,丙装置中浓盐酸与高锰酸钾反应制备氯气,因氯气中混有氯化氢和水蒸气,所以先将气体通过盛有饱和食盐水的乙装置除去氯化氢,再通过盛有浓硫酸的乙装置除去水蒸气,干燥的氯气、二氧化硫和SCl 2 在三颈烧瓶中,在活性炭作催化剂作用下,反应制得 SOCl2,二氯化硫( SCl2)的沸点低,甲装置中球形冷凝管的作用是起冷凝回流 SCl2 的作用,干燥管中碱石灰的作用是防止有毒的氯气与二氧化硫逸出污染环境,同时防止空气中的水蒸气进入烧瓶中使氯化亚砜水解。【详解】(1)实验室用干燥的氯气、二氧化硫和SCl2 在三颈烧瓶中,在活性炭作催化剂作用下,反应制得SOCl2,反应的化学方程式为SO2+Cl
9、 2+SCl22SOCl2,故答案为SO2+Cl2+SCl22SOCl2;(2)装置丙中浓盐酸与高锰酸钾反应生产氯化锰、氯化钾、氯气和水,反应的离子方程式-+2+8H O,故答案为-+2+8H O;为 2MnO +10Cl+16H=2Mn +5Cl2MnO +10Cl+16H =2Mn +5Cl242242( 3)仪器 e 的名称是球形冷凝管;因氯气中混有氯化氢和水蒸气,实验时应先除去氯化氢和水蒸气,制得干燥的氯气,实验仪器的连接顺序为丙(制氯气)乙(除氯化氢)乙(除水蒸气)甲(制 SOCl2),则仪器的接口连接顺序为 acdcdb,故答案为球形冷凝管; cdcdb;(4)仪器 f中盛有碱石灰
10、,碱石灰的作用是吸收逸出的有毒的Cl 2 和 SO2 污染环境,防止空气中的水蒸气进入反应装置而使SOCl2 水解,故答案为吸收SO2、 Cl 2,防止外界水蒸气进入装置;( 5)已知氯化亚砜沸点为 77, SCl 2 的沸点为 50,实验结束后,采用分馏(或蒸馏)的方法即可将之分离,故答案为分馏(或蒸馏);( 6)用惰性电极电解 ZnCl 2 和盐酸的混合溶液时,阳极上氯离子放电能力强于氢氧根离子,阴极上氢离子放电能力强于锌离子,电解的总方程式为2H+2Cl H2+Cl 2;FeCl 3 具有氧化性,SOCl2 具有还原性,SOCl2 用作FeCl 36H2O制取无水FeCl 3 的脱水剂时
11、,SOCl2 可能会与FeCl 3 发生氧化还原反应使FeCl 3 变质,故答案为2H+2Cl H2+Cl 2;3+SOCl2 可能会与Fe 发生氧化还原反应。【点睛】本题考查了性质实验方案的设计与评价,试题知识点较多、综合性较强,充分考查了学分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力,注意掌握化学实验基本操作方法,明确常见物质的性质及化学实验方案设计原则是解答关键。3 研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。( 1)甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验,导管中液柱的上升缓慢,下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有_(填序号 )。A用纯氧气代替试管内空气B用酒精灯加热试管提高温度C将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末D换成更细的导管,水中滴加红墨水(2)该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验,导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表,根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐_(填 “加快 ”、“不变 ”、 “减慢”), 你认为影响因素为 _时间 /min13579液柱高度 /cm0.82.13.03.74.2(3)为探究铁钉腐蚀实验a、 b 两点所发生的反应,进行