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1、高考化学化学能与电能的综合压轴题专题复习及详细答案一、化学能与电能1FeSO4 溶液放置在空气中容易变质，因此为了方便使用Fe2 ，实验室中常保存硫酸亚铁铵晶体 俗称 “摩尔盐 ”，化学式为 (NH424 22O，它比绿矾或绿矾溶液更稳定。(稳定) Fe(SO ) ?6H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 FeSO4 溶液中加入饱和(NH4)2SO4 溶液，经过操作_、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥后得到一种浅蓝绿
2、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。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。取少量待测液， _ (填操作与现象 )，证明所制得的晶体中有2。Fe取少量待测液，经其它实验证明晶体中有NH4和 SO42II实验探究影响溶液中Fe2 稳定性的因素（ 3）配制 0.8 mol/L 的 FeSO4 溶液（ pH=4.5）和 0.8 mol/L 的(NH4)2Fe(SO4)2 溶液（ pH=4.0），各取 2 ml 上述溶液于两支试管中，刚开始两种溶液都是浅绿色，分别同时滴加 2 滴 0.01mol/L 的 KSCN溶液， 15 分钟后
3、观察可见： (NH4)2Fe(SO4)2 溶液仍然为浅绿色透明澄清溶液； FeSO 溶液则出现淡黄色浑浊。4（资料 1）沉淀Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀 pH7.62.7完全沉淀 pH9.63.7请用离子方程式解释FeSO4 溶液产生淡黄色浑浊的原因_。讨论影响2稳定性的因素，小组同学提出以下3 种假设：Fe假设 1：其它条件相同时，NH4的存在使 (NH4)2Fe(SO4 )2 溶液中 Fe2+稳定性较好。假设 2：其它条件相同时，在一定pH 范围内，溶液pH 越小 Fe2稳定性越好。假设 3： _。（4）小组同学用如图装置（G 为灵敏电流计），滴入适量的硫酸溶液分别控制溶液A（ 0
4、.2 mol/L NaCl ）和溶液 B（0.1mol/L FeSO4）为不同的 pH，观察记录电流计读数，对假设2进行实验研究，实验结果如表所示。序号114A： 0.2mol LNaCl电流计读数B： 0.1mol L FeSO实验 1pH=1pH=58.4实验 2pH=1pH=16.5实验3pH=6pH=57.8实验4pH=6pH=15.5（资料 2）原电池装置中，其它条件相同时，负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原 电池的电流越大。（资料 3）常温下， 0.1mol/L pH=1 的 FeSO44溶液稳定性更好。根据以溶液比 pH=5 的 FeSO上实验结果和资料信息，经
5、小组讨论可以得出以下结论：U 型管中左池的电极反应式_ 。对比实验 1 和 2（或 3和 4） ,在一定 pH 范围内，可得出的结论为_。对比实验 _ 和_ ，还可得出在一定pH 范围内溶液酸碱性变化对O 氧化性强弱的影响因素。2 对（资料3）实验事实的解释为_ 。【答案】除去水中溶解的氧气，防止氧化Fe2+蒸发浓缩检验晶体中是否含有结晶水防止空气中水蒸气逆向进入装有无水CuSO的试管，影响实验结果滴入少量 K3Fe(CN)64溶液，出现蓝色沉淀（或先滴入2 滴 KSCN溶液，无明显变化，再加入几滴新制氯水，溶液变成红色）4Fe2+223+ O + 10H O = 4Fe(OH) + 8H 当
6、其它条件相同时，硫酸根离子浓度大小影响 Fe2+的稳定性。（或当其它条件相同时，硫酸根离子浓度越大，Fe2+的稳定性较好。） O2 + 4e- +4H+= 2H2O溶液酸性越强 ,Fe2+的还原性越弱13（或 2 和 4）其它条件相同时，溶液酸性增强对Fe2+的还原性减弱的影响，超过了对O2 的氧化性增强的影响。故 pH=1 的 FeSO4 溶液更稳定。【解析】【分析】I.(1)亚铁离子具有还原性，在空气中容易被氧化；向FeSO溶液中加入饱和 (NH ) SO 溶44 24液，需要经过蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤和干燥后得到一种浅蓝绿色的晶体；(2) 无水硫酸铜遇水变蓝色；空气中也有水蒸气，
7、容易对实验产生干扰；检验 Fe2+，可以向样品中滴入少量K3Fe(CN)6溶液，出现蓝色沉淀，说明存在Fe2+；或先滴入 2 滴 KSCN溶液，无明显变化，再加入几滴新制氯水，溶液变成红色，说明存在Fe2+；II.(3) 由表可知， pH=4.5 的 0.8 mol/L 的 FeSO4 溶液中，会产生Fe(OH)3 沉淀，说明二价铁被氧化成了三价铁，同时和水反应生成Fe(OH)3 沉淀；0.8 mol/L 的 FeSO2 溶液中硫酸根的浓度也不4 溶液（ pH=4.5）和 0.8 mol/L 的 (NH4 )2Fe(SO)4同，可以以此提出假设；(4) FeSO4 中的铁的化合价为 +2 价，
8、具有还原性，在原电池中做负极，则左池的碳电极做正极， NaCl 中溶解的氧气得电子生成，在酸性环境中生成水；实验 1 和 2（或 3 和 4）中 NaCl 溶液的 pH 相同， FeSO4 溶液的 pH 不同，且 FeSO4 溶液的pH 越小，电流越小，结合原电池装置中，其它条件相同时，负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原电池的电流越大，可以得出结论；对比实验 1 和 3（或 2 和 4）发现， FeSO4 溶液的 pH 相同时， NaCl 溶液的 pH 越大，电流越小，结合原电池装置中，其它条件相同时，负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原电池的电流越大，可以得
9、出结论；对比实验1 和 4， NaCl 溶液的 pH 增大酸性减弱，FeSO4 溶液的 pH 减小酸性增强，但是电流却减小，结合的结论分析。【详解】I.(1)亚铁离子具有还原性，在空气中容易被氧化，在配制溶液时使用到的蒸馏水都必须煮沸、冷却后再使用，目的是：除去水中溶解的氧气，防止氧化Fe2+；向 FeSO4溶液中加入饱和 (NH4)2SO4 溶液，需要经过蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤和干燥后得到一种浅蓝绿色的晶体；(2) 无水硫酸铜遇水变蓝色，该装置的实验目的是：检验晶体中是否含有结晶水；空气中也有水蒸气，容易对实验产生干扰，需要使用浓硫酸防止空气中水蒸气逆向进入装有无水CuSO 的试管，
10、影响实验结果；4检验 Fe2+，可以向样品中滴入少量 K362+；或先Fe(CN) 溶液，出现蓝色沉淀，说明存在Fe滴入 2 滴 KSCN溶液，无明显变化，再加入几滴新制氯水，溶液变成红色，说明存在Fe2+；II.(3) 由表可知， pH=4.5 的 0.8 mol/L 的 FeSO 溶液中，会产生Fe(OH) 沉淀，说明二价铁43被氧化成了三价铁，同时和水反应生成Fe(OH)3 沉淀，离子方程式为： 4Fe2+ + O2+ 10H2O =3+；4Fe(OH) + 8H0.8 mol/L的FeSO0.8 mol/L 的 (NH4 )2Fe(SO)42 溶液中硫酸根的浓度也不4 溶液（ pH=4
11、.5）和同， 0.8 mol/L 的 (NH4)2Fe(SO4)2 溶液中硫酸根浓度更大，故可以假设：当其它条件相同时，硫酸根离子浓度大小影响Fe2+的稳定性；或者当其它条件相同时，硫酸根离子浓度越大，Fe2+的稳定性较好；(4) FeSO4 中的铁的化合价为 +2 价，具有还原性，在原电池中做负极，则左池的碳电极做正极， NaCl 中溶解的氧气得电子生成，在酸性环境中生成水，故电极方程式为：O2 + 4e-+4H+= 2H2O；实验 1 和 2（或 3 和 4）中 NaCl 溶液的 pH 相同， FeSO4溶液的 pH 不同，且4FeSO 溶液的pH 越小，电流越小，结合原电池装置中，其它条
12、件相同时，负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原电池的电流越大，可以得出的结论是：溶液酸性越强，Fe2+的还原性越弱；对比实验 1 和 3（或 2 和 4）发现， FeSO4 溶液的 pH 相同时， NaCl 溶液的 pH 越大，电流越小，结合原电池装置中，其它条件相同时，负极反应物的还原性越强或正极反应物的氧化性越强，该原电池的电流越大，可以得出在一定pH 范围内溶液的碱性越强，O2 氧化性越强；对比实验1 和 4， NaCl 溶液的 pH 增大酸性减弱，FeSO4 溶液的 pH 减小酸性增强，但是电流却减小，结合的结论，和其它条件相同时，溶液酸性增强对Fe2+的还原性减弱的影响，超过了对 O2的氧化性增强的影响。故4溶液更稳定
