高中化学探究电解池作用试题

在下图中，E和F分别为电源两极；甲烧杯中盛有100 mL 0.2mol·L^－1 AgNO₃溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.15 mol·L^－1 CuCl₂溶液，A、B、C、D均为石墨电极，如果电解一段时间后，发现B极增重1.08g，则

（1）E为________极，C为________极。
（2）A极的电极反应式为_________________________，析出气体________mL。(标准状况)
（3）若乙烧杯溶液体积不变，则此时溶液的物质的量浓度将变为         mol·L^－1。
（4）甲烧杯中滴入石蕊试液，________极附近变红（填A或B）；如果继续电解，在甲烧杯中最终得到________溶液(填溶质的化学式)。

（1）从NaCl、CuSO₄两种电解质中选取适当的物质，按电解要求填写（填化学式）：
①以铜为电极，进行电解时电解质浓度不变，则采用的电解质是__________。
②以碳棒为电极，进行电解时使电解质和水的质量均变小，则采用的电解质是________。
此电解反应的阳极反应式：                               ，电解池的总反应化学方程式：                                   。
（2）①甲同学用直流电源、碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料，实现了在通常条件下不能发生的反应：Cu＋H₂SO₄(稀)===CuSO₄＋H₂↑，则该同学选用的阳极材料是_______。
②乙同学在做铜与稀硫酸的上述反应实验时，看到碳棒和铜棒上都有气泡产生，但铜棒却没有被腐蚀。请你选出最可能的原因       （填字母代号）
A.铜被稀硫酸钝化    B．碳棒和铜棒与电源正负极接反
此时的电解池的总反应为____________                     ____________

过氧化氢和臭氧是用途很广的氧化剂。试回答下列问题：
（1）过氧化氢是一种绿色氧化剂，写出在酸性条件下H₂O₂氧化氯化亚铁的离子反应方程式：              　　　         　　　　　　　　　　
（2）Na₂O₂、K₂O₂、 以及BaO₂都可与酸作用生成过氧化氢，目前实验室制取过氧化氢可通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤即可制得。最适合的过氧化物是____________（写电子式），
臭氧（O₃）可以使湿润的淀粉－碘化钾试纸变蓝，反应的化学方程式为：
KI＋O₃＋H₂O→KOH＋I₂＋O₂（未配平 ）   回答问题：
① 还原产物的化学式为        　　    
② 配平后的化学方程式是                                  
（4）O₃ 可由臭氧发生器（原理如下图所示）电解稀硫酸制得。

①图中阴极为     （填“A”或“B”）。
② 若C处不通入O ₂ ，D、E处分别收集到11．2L和有4．48L
气体（标准状况下）， 则E处收集的气体中O₃所占的体积分数
为          （忽略 O ₃ 的分解）。
③ 若C处通入O ₂，则A极的电极反应式为：            。
（5）新型O₃氧化技术对燃煤烟气中的NOx和SO₂脱除效果显著，锅炉烟气中的NOx 95％以上是以NO形式存在的，可发生反应NO（g）+ O₃（g）NO₂（g）+ O₂ （g）。在一定条件下，将NO和O₃通入绝热恒容密闭容器中发生上述反应 ，正反应速率随时间变化的示意图（如下图）所示。由图可得出的正确说法是           

a．反应在c点达到平衡状态  
b．反应物浓度：b点小于c点
c．反应物的总能量低于生成物的总能量
d．Δt₁＝Δt₂时，NO的转化率：a～b段小于b～c段

熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K₂CO₃(其中不含O^2－和HCO)为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为：2C₄H₁₀＋26CO－52e^－===34CO₂＋10H₂O。
试回答下列问题：
（1）该燃料电池的化学反应方程式为______________________________________________；
（2）正极电极反应式为____________________________________________。
（3）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____________。
（4）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若电解后得到200 mL 3.25 mol·L^－1 NaOH溶液，则消耗C₄H₁₀的体积在标准状况下为________mL。

甲、乙两个电解池均以Pt为电极且互相串联。甲池盛有AgNO₃溶液，乙池盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池阴极质量增加2.16g，乙池电极析出0.24g金属，则乙池中溶质可能是

A．CuSO4

B．MgSO4

C．Al（NO3）3

D．Na2SO4

铜及其化合物在生产、生活中有广泛的应用。
（1）铜可采用如下方法制备：
火法炼铜：Cu₂S+O₂ 2Cu+SO₂
湿法炼铜：CuSO₄+Fe  FeSO₄+Cu
上述两种方法中，铜元素均被_____  _____ (填“氧化”还是“还原”)成铜单质。
（2）印刷电路板上使用的铜需要回收利用。
用FeCl₃溶液浸泡印刷电路板制备CuCl₂·2H₂O，实验室模拟回收过程如下：

①步骤1中反应的离子方程式是______  _________。
②步骤2所加的氧化剂最适宜的是____________  ________。
A．HNO₃       B．H₂O₂       C．KMnO₄
③步骤3的目的是使溶液的pH升高到5，此时Fe³⁺浓度为____  ______
[K_sp(Fe(OH)₃)=4×10^-38]，可选用的“试剂1”是____  ______(写出一种即可)。
④蒸发浓缩CuCl₂溶液时，要滴加浓盐酸，目的是__________  _____________ (用化学方程式并结合简要的文字说明)，再经冷却、结晶、过滤，得到CuCl₂·2H₂O。
（3）欲实现反应Cu+H₂SO₄(aq)＝CuSO₄+H₂↑，在你认为能实现该转化的装置中的括号内，标出电极材料(填
“Cu”或“C”)。并写出电极反应式。                         
                   。

 

(14分)汽车尾气中CO、NO_x 以及燃煤废弃中的SO₂都是大气污染物，对它们的治理具有重要意义。
Ⅰ．①CH₄(g)+4NO₂(g) = 4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)    △H₁= —574 kJ·mol^{- 1}．
②CH₄(g) + 4NO(g) = 2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)     △H₂= 一1160 kJ·mol^{- 1}
（1）甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为                                            ；
Ⅱ．吸收SO₂和NO，获得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃产品的流程图如下(Ce为铈元素)：

（2）装置Ⅱ中，酸性条件下，NO被Ce ⁴⁺ 氧化的产物主要是NO₃^- 、NO₂^- ，写出只生成NO₃^- 的离子方
式                                            ；
（3）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce⁴⁺，其原理如下图所示。

①生成的Ce⁴⁺ 从电解槽的        (填字母序号)口流出；
②生成S₂O₄^{2 -} 的电极反应式为                          ；
（4）已知进入装置Ⅳ的溶液中，NO₂^- 的浓度为a g·L^{- 1} ，要使1m³该溶液中的NO₂^- 完全转化为NH₄NO₃，至少需向装置Ⅳ中通入标准状况下的O₂        L。(用含a代数式表示，计算结果保留整数)

(10分)目前工业上有一种用CO₂来生产燃料甲醇的方法，可以将CO₂变废为宝。
（1）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=^_1275.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=^_556.0kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：___________________。
（2）某同学利用甲醇(酸性)燃料电池为电源，设计了一种电解法制取Fe（OH）₂的实验装置(如下图)。通电后，下图竖直装置下端B极上有大量气泡产生，溶液中产生大量的Fe（OH）₂白色沉淀，且较长时间不变色。则电源中b极为______极(填“正”或“负”)，其电极反应式为__________________，装置上端A极电极材料是： ____(填化学式)，B电极上的电极反应式为____________。

（3）利用电解法在铁制品上镀铜可以防止铁被腐蚀，以下说法正确的是_____。
a．电镀时，通常用铜做阳极，可溶性铜盐作电解质溶液
b. 电镀过程中，维持电流恒定，温度升高，电解反应速率加快
c．电镀过程中，电能全部转化为化学能
d．电镀过程中，铜离子向阴极移动，发生还原反应

锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置（如图所示），电解液为溴化锌水溶液，电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是

A．充电时电极a为电源的负极

B．放电时负极的电极反应式为 Zn+2e^-=Zn^2+

C．放电时左侧的电解质储罐中的离子总浓度增大

D．阳离子交换膜可阻止 Br2和Zn 直接发生反应

（共8分）
（1）2.00g C₂H₂完全燃烧生成液态水和CO₂，放出99.6kJ热量，请写出表示C₂H₂燃烧热的热化学方程式：                                        ；
（2）C₂H₂可用于制作燃料电池，请写以KOH溶液为电解质溶液的乙炔燃料电池的负极反应式：     ；
（3）用乙炔燃料电池电解AgNO₃溶液，用石墨做电解池两极，请写出与电源负极相连的石墨电极的电极反应式：                                      ；
（4）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn + 2K₂FeO₄ + 8H₂O3Zn(OH)₂ + 2Fe(OH)₃ + 4KOH。请写出该电池在充电时阴极的电极反应式：                                 ；

海洋中资源丰富，以海水为原料可制得一系列产品，如下图所示：

下列有关说法正确的是

A．第①步除去粗盐SO4^2^－、Ca^2^＋、Mg^2^＋、Fe^3^＋等杂质离子，加入的药品顺序为： Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸

B．将第②步结晶出的MgCl26H2O在空气中加热分解制备无水MgCl2

C．在第③④⑤步中溴元素均被氧化

D．电解饱和食盐水时，在阴极区生成NaOH

（1）25℃时，0.1 mol/L的HA溶液中c(H⁺)/c(OH^-)＝10¹⁰。请回答下列问题：
①HA是       (填“强电解质”或“弱电解质”)。
②在加水稀释HA溶液的过程中，随着水量的增加而增大的是      (填字母)。
A．c(H⁺)/c(HA)      B．c(HA)/(A^-)     C．c(H^＋)与c(OH^－)的乘积    D．c(OH^－)
（2）已知：①CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)    △H＝+206.2kJ·mol^－1
②CH₄(g)＋CO₂(g)＝2CO(g)＋2H₂(g)   △H＝-247.4 kJ·mol^－1
CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO₂(g)和H₂(g)的热化学方程式为     。
（3）下图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol/L的氯化铜溶液的装置示意图：

请回答：
① 甲烷燃料电池的负极反应式为           。
② 当线路中有0.6mol电子通过时，B中阳极产物的质量为   g。

(14分)A～J分别表示中学化学中常见的一种物质，它们之间相互关系如下图所示（部分反应物、生成物没有列出），且已知G为主族元素的固态氧化物， A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素。

请填写下列空白：
（1）A、B、C、D、E、F六种物质中所含同一种元素在周期表中位置是            ；
（2）检验C溶液中阳离子方法是（写出操作，现象及结论）                      
                                                                          ；
（3）写出反应①化学方程式：                                                ；
（4）写出反应④离子方程式：                                                 ；
（5）写出反应⑥化学方程式：                                                ；
（6）写出反应③阳极的电极反应式：                                          ；
（7）从能量变化角度看，反应①②③中，属于△H＜0的反应是          （填序号）。

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下图所示，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

海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源，下图为海水利用的部分过程。下列有关说法正确的是（   ）

A．制取NaHCO3的反应是利用其溶解度小于NaCl

B．用澄清的石灰水可鉴别NaHCO3和Na2CO3

C．在第③、④、⑤步骤中，溴元素均被氧化

D．工业上通过电解饱和MgCl2溶液制取金属镁