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(2)能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。 限选材料:ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);铜片,铁片,锌片和导线。
①完成原电池甲的装置示意图,并作相应标注。 要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。
②以铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极 。
③甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 ,其原因是 。 (3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(2)的材料中应选 作阳极。
【解题指南】解答本题要注意以下两点: (1)熟悉常见气体制备过程的注意事项。
(2)根据电化学原理设计电化学装置时带有盐桥的原电池的组成特点。
【解析】(1)①Cl2是有刺激性气味、密度比空气大、有毒的黄绿色气体,在制备和收集Cl2时必须有尾气吸收装置。A没有排气管不能用于收集气体;B用于收集密度比空气小的气体;C用于收集密度比空气大的气体,且有尾气吸收装置;D中溶液会与氯气反应,不能收集。②氯气溶于水后部分与水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸为弱酸部分电离,所以有氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO和ClO—。③比较
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Cl2和Br2的氧化性,可以利用置换反应。所以其具体操作是:取少量新制氯水和CCl4于试管中,用胶头滴管向试管中滴加NaBr溶液,振荡静置,溶液下层呈橙色。(2)①由题给材料及用品,结合原电池的形成条件可知可以组合的原电池是:锌铜、锌铁、铁铜原电池。由图示所给电子移动方向可知左边为负极(活泼金属)、右边为正极(不活泼金属),则组装的原电池可以如下:
②由所给的电极材料可知,当铜片作电极时,铜片一定是正极,则负极是活泼的金属(失电子发生氧化反应),反应的现象是电极逐渐溶解。③以Zn和Cu作电极为例,如果不用盐桥则Zn与CuSO4反应,置换出的Cu附着在Zn表面,阻碍了Zn与CuSO4的接触,不能提供稳定的电流。(3)根据牺牲阳极的阴极保护法,可知被保护的金属作阴极,则Zn作阳极。
答案:(1)①C ②Cl2、HClO和ClO- ③用胶头滴管向试管中滴加NaBr溶液,振荡静置,溶液下层呈橙色
(2)①（答案不唯一，合理即可） ②电极逐渐溶解 ③甲 可以
避免活泼金属如Zn和CuSO4的接触,从而提供稳定电流 (3)Zn
21.(2013·新课标全国卷Ⅰ·26)醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反应和实验装置如下:
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+H2O
可能用到的有关数据如下: 相对分子质量 环己醇 环己烯 合成反应:
在a中加入20 g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1 mL浓硫酸。b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90℃。 分离提纯:
反应粗产物倒入分液漏斗中,分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙,最终通过蒸馏得到纯净环己烯10 g。 回答下列问题:
(1)装置b的名称是 。
(2)加入碎瓷片的作用是 ;如果加热一段时间后发现忘记加瓷片,应该采取的正确操作是 (填正确答案标号)。 A.立即补加 B.冷却后补加 C.不需补加 D.重新配料
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密度/(g·cm-3) 沸点/℃ 溶解性 100 82 0.961 8 0.810 2 161 83 微溶于水 难溶于水 圆学子梦想 铸金字品牌
(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为 。 (4)分液漏斗在使用前须清洗干净并 ;在本实验分离过程中,产物应该从分液漏斗的 (填“上口倒出”或“下口放出”)。
(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是 。
(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中,不可能用到的仪器有 (填正确答案标号)。 A.圆底烧瓶 B.温度计 C.吸滤瓶 D.球形冷凝管 E.接收器
(7)本实验所得到的环己烯产率是 (填正确答案标号)。 A.41% B.50% C.61% D.70%
【解题指南】醇在浓硫酸催化下可以发生分子内脱水生成烯烃,也可以发生分子间脱水生成醚,可以先分析实验原理和实验装置,结合实验基础知识解答本题。 【解析】(1)考查常见仪器的辨认,装置b的名称是直形冷凝管;
(2)在加热液体时需加入碎瓷片,以防止因加热而使液体暴沸。如果加热一段时间后发现忘记加碎瓷片,应该停止加热,冷却后再加入碎瓷片,应选B;
(3)本实验中容易产生的副产物是发生分子间脱水生成的环己醚,产物的结构简式是
;
(4)分液漏斗在使用前要洗涤干净并检查是否漏水,在本实验分离过程中,产物是环己烯,密度为0.810 2 g·cm-3,比水小,在上层,分离时先把水层从分液漏斗下口放出,产物应该从分液漏斗的上口倒出。
(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙是为了除去醇和水。
(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中,所需仪器有:酒精灯、蒸馏烧瓶(可用圆底烧瓶)、
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温度计、带石棉网的铁架台、直形冷凝管、接引管(尾接管)、接收器等,不需用到的仪器是吸滤瓶和球形冷凝管。
(7)本实验由环己醇制取环己烯,根据化学反应方程式和表格数据可知,
100 g环己醇可以生成82 g环己烯,那么20 g环己醇可以制取环己烯16.4 g,而实际得到10 g,所以产率为
×100%=61%,故选C。
答案:(1)直形冷凝管(或冷凝管) (2)防止暴沸 B (3)
(4)检查是否漏水(检漏) 上口倒出 (5)干燥(或除水除醇) (6)C、D (7)C
22.(2013·江苏高考·16)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为 。 (2)加入
H2O2
氧化时,发生反应的化学方程式
为 。 (3)滤渣2的成分是 (填化学式)。 (4)煅烧过程存在以下反应: 2MgSO4+CMgSO4+CMgSO4+3C
2MgO+2SO2↑+CO2↑ MgO+SO2↑+CO↑ MgO+S↑+3CO↑
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