高中化学探究电解池作用试题

电解原理在化学工业中有广泛应用．如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连．请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则
①电解池中X极上的电极反应式为                    ．
②Y电极上的电极反应式为                            ，
③该反应的总反应方程式是：                               ^﹣
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO₄溶液，则
①X电极的材料是    ，电极反应式是                       ．
②Y电极的材料是               ，电极反应式是                  ．
（3）若a为CuSO₄溶液，则电解时的化学反应方程式为                             、                         通过一段时间后，向所得溶液中加入0.2molCu（OH）₂粉末，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为                 ．
（4）若电解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，当阳极产生的气体672mL（标准状况下）时，溶液的C（H⁺）=               （假设电解后溶液体积不变）．

(14分)数十年来，化学工作者对碳的氧化物做了广泛深入的研究并取得了一些重要成果。
已知：C(s)＋O₂(g)＝CO₂(g)；ΔH＝－393 kJ·mol^－1  ①
2CO (g)＋O₂(g)＝2CO₂(g)；ΔH＝－566 kJ·mol^－1     ②
2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(g)；ΔH＝－484 kJ·mol^－1      ③
（1）工业上常采用将水蒸气喷到灼热的炭层上实现煤的气化（制得CO、H₂），该反应的热化学方程式是                                                                    
（2）上述煤气化过程中需向炭层交替喷入空气和水蒸气，喷入空气的目的是                 
                                          ；该气化气可在适当温度和催化剂下合成液体燃料甲醇，该反应方程式为                                                  
（3）CO常用于工业冶炼金属，下图是在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中lg[c(CO)/c(CO₂)]与温度(t)的关系曲线图。

下列说法正确的是          

A．工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触的时间，减少尾气中CO的含量

B．CO不适宜用于工业冶炼金属铬（Cr）

C．工业冶炼金属铜（Cu）时较低的温度有利于提高CO的利用率

D．CO还原PbO2的反应ΔH＞0

（4）在载人航天器中应用电化学原理，以Pt为阳极，Pb（CO₂的载体）为阴极，KHCO₃溶液为电解质溶液，还原消除航天器内CO₂同时产生O₂和新的能源CO，总反应的化学方程式为：2CO₂2CO+O₂，则其阳极的电极反应式为                                     
（5）将CO通入银氨溶液中可析出黑色的金属颗粒，写出反应方程式                     
                                                                              

下列说法正确的是(  )

A．图(a)中，随着电解的进行，溶液中H^＋的浓度越来越小

B．图(b)中，Mg电极作电池的负极

C．图(c)中，发生的反应为Co＋Cd^2^＋=Cd＋Co^2^＋

D．图(d)中，K分别与M、N连接时，Fe电极均受到保护

工业上通常用下列方法治理含氮化合物的污染。
（1）用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NO_x、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染。已知：
①N₂(g)+ O₂(g)＝2NO(g)   △H＝＋180.5 kJ/mol ②2C(s)+ O₂(g)＝2CO(g)     △H＝—221.0 kJ/mol
③C(s)+ O₂(g)＝CO₂(g)       △H＝—393. 5 kJ/mol
写出NO(g)与CO(g)催化转化成N₂(g)和CO₂(g)的热化学方程式                  。
（2）用NH₃还原NO_x生成N₂和H₂O。现有NO、NO₂的混合气3 L，可用同温同压下3.5 L的NH₃恰好使其完全转化为N₂，则原混合气体中NO和NO₂的物质的量之比为           。
（3）电化学降解治理水中硝酸盐污染。在酸性条件下，电化学降解NO的原理如图1，A为电源的    极，阴极反应式为                                。

（4）通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离。图2是某些金属氢氧化物在不同浓度和pH时的沉淀——溶解图像，图中直线上的点表示平衡状态。当溶液中的离子浓度小于1×10^-5 mol·L^-1时，认为该离子沉淀完全。
①Fe (OH)₃、Al(OH)₃、Cr(OH)₃三种物质的溶度积常数最大的是               ，
图中A、B、C三点中表示Fe(OH)₃的沉淀速率大于溶解速率的是              。
②由图可得Fe(OH)₂的溶度积的值为           。

将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电源正极相连铂片与电源负极相连，以电流强度1A通电10min，然后反接电源，以电流强度2A继续通电10min。下列表示铜电极.铂电极.电解池中产生气体的质量和电解时间的关系图正确的是(     )

用Pt电极电解含有各0.1 mol Cu^2＋和X^3＋的溶液，阴极析出固体物质的质量m(g)与溶液中通过电子的物质的量n(mol)的关系见图所示。则离子的氧化能力由大到小排列正确的是

A．Cu^2^＋＞X^3^＋＞H^＋	B．H^＋＞X^3^＋＞Cu^2^＋
C．X^3^＋＞H^＋＞Cu^2^＋	D．Cu^2^＋＞H^＋＞X^3^＋

(12分)氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。
（1）氢气是清洁燃料，其燃烧产物为________。
（2）NaBH₄是一种重要的储氢载体，能与水反应得到NaBO₂，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为__________________________________________，反应消耗1 mol NaBH₄时转移的电子数目为________。
（3）储氢还可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：                      

在某温度下，向恒容密闭容器中加入环己烷，其起始浓度为a mol·L^－1，平衡时苯的浓度为b mol·L^－1，该反应的平衡常数K＝________。
（4）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。

①导线中电子移动方向为________。(用A、D表示)
②生成目标产物的电极反应式为__________________。
③该储氢装置的电流效率η＝____________________。(，计算结果保留小数点后1位)

镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型，NiMH中的M表示储氢金属或合金，该电池在充电过程中的总反应方程式是Ni(OH)₂＋M===NiOOH＋MH。
已知：6NiOOH＋NH₃＋H₂O＋OH^－===6Ni(OH)₂＋NO
下列说法正确的是

A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH＋H2O＋e^－===Ni(OH)2＋OH^－

B．充电过程中OH^－从阳极向阴极迁移

C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O＋M＋e^－===MH＋OH^－，H2O中的H被M还原

D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液

下图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b<d。符合上述实验结果的盐溶液是

选项	X	Y
A.	MgSO4	CuSO4
B.	AgNO3	Pb(NO3)2
C.	FeSO4	Al2 (SO4)3
D.	CuSO4	AgNO3

（1）下图是目前世界上比较先进的电解饱和食盐水制碱技术——离子交换膜，分别写出①、④、⑤各表示什么物质：①      ④       ⑤      

（2）．使用氯化钠作原料可以得到多种产品。
①实验室用惰性电极电解100 mL 0.1 mol·L^－1 NaCl溶液，若阴阳两极均得到112 mL气体(标准状况)，则所得溶液的物质的量浓度是______________(忽略反应前后溶液体积的变化)。
②某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl₂被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是________。

A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl	B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl	D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl

③实验室中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。某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)₂沉淀，且较长时间不变色。该同学换上的电解材料是__________(用元素符号表示)，总的反应式是_______________。

（1）将反应2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O（1）  △H<0，以KOH溶液为电解质溶液，设计一个原电池，其负极反应为：                              。
（2）电解原理在化学工业中有着广泛的应用。现将你设计的原电池通过导线与下图中电解池相连，其中，a为电解液，X和Y是两块电极板，则：

①若X和Y均为惰性电极，a为CuSO₄溶液，则电解时的化学反应方程式为：                      。
通过一段时间后，向所得溶液中加入0.2molCuO粉末，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为                 。
②若X、Y分别为铁和铜，a仍为CuSO₄溶液，则Y极的电极反应式为                 。

某兴趣小组利用如图所示装置进行实验。

（1）断开K₂、闭合K₁，U形管内除电极上有气泡外，还可观察到的现象是                 ；阳极电极反应式为                。当电路中转移0.001mol电子时，右侧注射器最多可以收集到气体        mL
（折算为标准状况）。
（2）断开K₂、闭合K₁一段时间，待注射器中充有一定量的气体后，断开K₁、闭合K₂，此时装置内化学能转化为电能。实现能量转化的化学方程式为               ；
（3）假设实验装置不漏气，当（2）中注射器内气体全部参加反应后，U形管内的溶液理论上       （填“能”或“不能”）恢复原样。

空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。RFC的工作原理如图如示。下列有关说法正确的是

A．当有0.1mol电子转移时，a电极产生标况下2.24LH₂
B．b电极上发生的电极反应式为4H₂O+4e^－=2H₂↑+4OH^－
C．c电极上进行还原反应，B池中的H⁺可以通过隔膜进入A池
D．d电极上发生的电极反应式为O₂+4H⁺+4e^－=2H₂O

在100mLH₂SO₄、CuSO₄的混合液中，用石墨做电极电解，两极均收集到2.24L气体（标准状况），则原混合液中Cu²⁺的物质的量浓度为

A．1 mol •L^-1

B．2 mol •L^-1

C．3 mol •L^-1

D．4 mol •L^-1

某校化学小组的同学以碳棒为电极电解氯化铜溶液时发现阴极碳棒上除了有红色物质析出外,还有少量白色物质析出。为探究阴极碳棒上的附着物,设计了如下过程:
Ⅰ.有关资料
铜的化合物的颜色、性质如下:

物质	颜色、性质		物质	颜色、性质
氢氧化铜Cu(OH)2	蓝色固体不溶于水	硫酸铜(CuSO4)	溶液呈蓝色
氧化亚铜(Cu2O)	红色固体不溶于水	氯化铜(CuCl2)	溶液呈绿色,稀溶液呈蓝色
氯化亚铜(CuCl)	白色固体不溶于水	碱式氯化铜	绿色固体不溶于水

    Ⅱ．探究实验
（1）提出假设:①红色物质一定有铜,还可能有Cu₂O；②根据以上资料，白色物质化学式可能为                  。
（2）实验验证:
取电解CuCl₂溶液后的阴极碳棒附着物,洗涤、干燥,连接下列装置进行实验,验证阴极产物。

实验结束后,碳棒上的白色物质变为红色,无水硫酸铜不变色。
①碳棒上的红色物质有无Cu₂O?　   　　(填“有”或“无”),请简要说明的理由：
　                                                　; 
②在c装置后将气体通入硝酸银溶液中,若出现白色沉淀,可说明提出假设②中的白色物质一定存在，写出装置b中发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。 
（3） 由以上实验分析可知：电解CuCl₂溶液的阴极上发生的电极反应式为Cu²⁺+2e^-Cu和　                        　　　。