高中化学探究电解池作用试题

将等物质的量浓度的CuSO₄溶液和NaCl溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图，则下列说法正确的是

A．整个过程中阳极先产生Cl2，后产生O2。

B．阳极产物一定是Cl2，阴极产物一定是Cu

C．BC段表示在阴极上是H^+放电产生了H2

D．CD段表示阳极上OH^一放电破坏了水的电离平衡，产生了H^+

某化学兴趣小组在实验室条件下以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜(含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质)的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。请回答以下问题。
（1）电解时，粗铜应与电源的           极相连，阴极上的电极反应式为       ；电解过程中，硫酸铜的浓度会           (选填“变大”“不变”或“变小”)。
（2）电解完成后，该小组同学将电解液过滤后对滤液和阳极泥分别进行处理：
①阳极泥的综合利用：稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式：   。
②Cu的回收、滤液成分及含量的测定：以下是该小组设计的一个实验流程。

在上述流程中空格内填上相应的操作：            、              ；100 mL滤液中Cu²⁺的浓度为             mol/l，Fe²⁺的浓度为           mol/l。

熔融盐燃料电池具有较高发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K₂CO₃（其中不含O^2－和）为电解质，以丁烷为燃料，空气为氧化剂，具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该电池负极反应式为：2C₄H₁₀＋－52e^－ ＝34CO₂＋10H₂O。试回答下列问题：
（1）正极电极反应式为_______________。

（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。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是                   ，它来自                        。
（3）某学生想用该燃料电池和如图所示装置来电解饱和食盐水：
①写出反应的离子方程式________________________。
②将湿润的淀粉KI试纸放在该装置附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl₂将生成的I₂氧化。若反应的Cl₂和I₂的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸。该反应的化学方程式为_________________。
③若电解后得200 mL 3.25 mol·L^－1 NaOH溶液，则消耗C₄H₁₀体积在标况下为________mL。

如表所示为元素周期表的一部分，参照元素①～⑦在表中的位置，请回答下列问题：

（1）③、④、⑦的原子半径由大到小的顺序为（用元素符号表示，下同）       ；
（2）⑥和⑦的最高价含氧酸的酸性强弱为（用酸的化学式表示）        ；
（3）①、②两种元素按原子个数之比为1：1组成的常见液态化合物，在酸性溶液中能将Fe²⁺氧化，写出该反应的离子方程式                    ；
（4）由表中元素形成的物质可发生如图中的反应，其中B、C、G是单质，B为黄绿色气体，D溶液显碱性。
①写出D溶液与G反应的化学方程式：                            ；
②写出检验A溶液中溶质的阴离子的方法：                         ；
③常温下，若电解1L0．1mol/L的A溶液，一段时间后测得溶液pH为12（忽略溶液体积变化），则该电解过程中转移电子的物质的量为：                ；
④若上图中各步反应均为恰好完全转化，则混合物X中含有的物质有：       。

Li－SOCl₂电池可用于心脏起搏器．该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl₄—SOCl₂．电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl₂ ==="4LiCl" ＋S ＋SO₂
请回答下列问题：
（1）电池的负极材料为__________，发生的电极反应为__________________；
（2）电池正极发生的电极反应为_____________________________________；
（3）SOCl₂易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl₂，有Na₂SO₃和NaCl生成．如果把少量水滴到SOCl₂中，反应的化学方程式为______________________________
（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是______________________．
（5）用此电池电解（电极均为惰性电极）起始时盛有2000mL硫酸铜溶液（25℃，CuSO₄足量），一段时间后溶液的c(H⁺)增加0．1mol/L，若要使溶液完全恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入       （填物质名称），其质量约为      。

氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示：

（1）溶液A的溶质是     （写化学式）；电解饱和食盐水的离子方程式是                 ；
（2）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用              ；
（3）电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca^2＋、Mg^2＋、NH₄^＋、SO₄^2－[c(SO₄^2－＞c(Ca^2＋)]。
精制流程如下(淡盐水和溶液A来自电解池)：

①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是               。
②过程Ⅰ中将NH₄^＋转化为N₂的离子方程式是                                   
③BaSO₄的溶解度比BaCO₃的小，过程Ⅱ中除去的离子有                         

用Na₂SO₃溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示， 则下列有关说法中不正确的是

A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极

B．阳极区pH增大

C．图中的b>a

D．该过程中的产品主要为H2SO4和H2

由于Fe(OH)₂极易被氧化；所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)₂沉淀。若用图所示实验装置则可制得纯净的Fe(OH)₂沉淀。两极材料分别为石墨和铁。
（1）a电极材料为________，其电极反应式为_______________．
（2）电解液d可以是________，则白色沉淀在电极上生成；也可以是________，则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。(填字母代号)
A．纯水 B．NaCl溶液 C．NaOH溶液 D．CuCl₂溶液
（3）液体c为苯，其作用是:                                                           ；在加入苯之前，对d溶液进行加热煮沸处理的目的是:                                      ．
（4）为了在短时间内看到白色沉淀，可以采取的措施是            。
A．改用稀硫酸做电解液
B．适当增大电源电压
C．适当缩小两电极间距离
D．适当降低电解液温度
（5）若d改为Na₂SＯ₄溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接电源，继续电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为：                                              ．
写出反接后两极的电极反应式:
阳极：                                    
阴极:                                       

X～R是元素周期表中的短周期元素，其相关信息如下表：

元素	X	Y	Z	W	R
相关信息	能形成＋7价的化合物	日常生活中常见的金属，熔化时并不滴落，好像有一层膜兜着	通常状况下能形成短周期中最稳定的双原子分子	焰色反应为黄色	最外层有二个未成对电子，无正价

请用化学用语回答下列问题：
（1）基态原子X的核外电子所处最高能层的能层符号是       。
（2）Z的氢化物的电子式       ，中心原子的杂化类型是       ，元素Z、R的气体氢化物的稳定性顺序是           ，Z的氢化物易液化，原因是       。
（3）R的某种氢化物C有18个电子，工业上利用电解KHSO₄水溶液所得的产物与水反应制备C。电解KHSO₄水溶液时（该条件下部分电离），阳极反应式是，阴极反应式是       ；已知1mol与水反应得到C时转移了2 mol e^－，则该反应的离子方程式是       。

将等物质的量浓度的CuSO₄溶液和NaCl溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图，

则下列说法正确的是

A．阳极产物一定是Cl2，阴极产物一定是Cu

B．BC段表示在阴极上是H^+放电产生了H2

C．整个过程中阳极先产生Cl2，后产生O2

D．CD段表示阳极上OH^一放电破坏了水的电离平衡，产生了H^＋

(9分)下图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。

Ⅰ．工作一段时间后，断开K，此时 C电极质量减少3.2g。
（1）甲中负极的电极反应式为                                             
（2）乙溶液此时离子浓度由大到小的顺序是                                      
Ⅱ．连接K，继续电解一段时间，当A，B两极上产生的气体体积相同时
（3）乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为         ，溶质的物质的量浓度为        mol/L (不考虑溶液体积变化)
（4）丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图，则图中②线表示的是      离子的变化；此时要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要      mL 5. 0 moL/L NaOH 溶液。

Al及其化合物用途广泛，工业上可以将明矾石经处理后得到明矾[KAl(SO₄)₂·12H₂O]，再将明矾焙烧后制得Al₂O₃等物质，进一步处理后还可以得到Al。
已知焙烧明矾的化学方程式为：

请回答：
（1）Al₂O₃的摩尔质量是      。
（2）工业上可用电解Al₂O₃制备Al，其化学方程式是                          。
（3）在焙烧明矾的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比是             。
（4）焙烧明矾时产生的SO₂可综合利用来制硫酸。
已知25℃、101 kPa时：
2SO₂(g) +O₂(g)2SO₃(g)           △H₁ ＝ 一197 kJ/mol
2H₂O (g)＝2H₂O（1）                  △H₂ ＝ 一44 kJ/mol
2SO₂(g)+O₂(g)+2H₂O(g)＝2H₂SO₄(l)    △H₃ ＝ 一545 kJ/mol
SO₃(g)与H₂O(l)反应的热化学方程式是                         。
（5）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液可以组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂。
①该电池的负极反应式                   。
②电池总反应的化学方程式                                      。

(每空2分，共10分)
研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
已知：Fe₂O₃(s) + 3C(石墨) =" 2Fe(s)" + 3CO(g)  △H ₁ =" +489.0" kJ·mol^－1
C(石墨) +CO₂(g) = 2CO(g)   △H ₂ =" +172.5" kJ·mol^－1
则CO还原Fe₂O₃(s)的热化学方程式为                               。
（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：
CO₂(g) +3H₂(g)CH₃OH(g) +H₂O(g)  △H
①该反应的平衡常数表达式为K=               。
②取一定体积CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比为1∶3)，加入恒容密闭容器中，发生上述反应。反应经过相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系如图1所示，则该反应的ΔH        0(填“>”、“<”或“＝”)。

③在两种不同温度下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间变化如图2所示，曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K_Ⅰ     K_Ⅱ(填“>”、“<”或“＝”)。
④用硫酸溶液作电解质进行电解，CO₂在电极上可转化为甲烷，该电极反应的方程式为                        。

(16分)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水具有工艺流程简单、电耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸，

总反应为：

2CH₃CHO + H₂O ="==" CH₃CH₂OH + CH₃COOH。实验室中，以一定浓度的乙醛—Na₂SO₄溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置示意图如图所示。

（1）若以甲醇燃料电池为该电解的直流电源，燃料电池中的电解液是氢氧化钠溶液，则燃料电池中b极的电极反应式为                                                 。电池工作一段时间后，氢氧化钠溶液物质的量浓度         （填变大，变小或不变）
（2）电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体。阳极电极反应如下：① 4OH^－ - 4e^－="=" O₂↑+ 2H₂O；②                            
（3）已知：乙醛、乙醇的沸点分别为20.8℃、78.4℃。从电解后阴极区的溶液中分离出乙醇粗品的方法是                。
（4）若直流电源使用新型的熔融碳酸盐燃料电池(MCFS)，该电池以一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物为电解质，操作温度为650 ℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气(CO、H₂的体积比为1∶1)直接作燃料，其工作原理如图所示。

①B极发生______(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式                        。
②以此电池电解足量的CuSO₄溶液，当电池消耗1.12L(标准状况下)氧气时，则阴极产物的质量为_  _____ g。加入一定量的            可以让CuSO₄溶液回复原状。
A、CuO     B、Cu(OH)₂      C、CuCO₃      D、Cu

已知下图中物质M是由同一短周期的两种元素组成的离子化合物，焰色反应为黄色，阴离子元素最高正价与它的负价代数和为6。X具有漂白性，Y为碱性气体， W是对空气无污染的气体。试回答下列问题：

（1）写出电解M溶液①的化学方程式                                   。
（2）写出实验室制取Y气体的化学方程式                                 。
（3）若A是一种常见金属，写出反应②的化学方程式                             。
（4）若A是某元素的一种常见酸性氧化物，写出反应③的离子方程式               。
（5）写出X的电子式          和Z的结构式           。
（6）写出反应⑤的化学方程式                            。
（7）标准状况下反应⑥中生成11.2L W时转移的电子数   。（用N_A表示阿佛加德罗常数）