高中化学探究电解池作用试题

次磷酸()是一种精细化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：
（1）是一元中强酸，写出其电离方程式：        
（2）及)均可将溶液中的银离子还原为银单质，从而可用于化学镀银。
①()中，磷元素的化合价为        
②利用()进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4︰1，则氧化产物为：(填化学式)
③是正盐还是酸式盐？ 其溶液显 性(填弱酸性、中性、或者弱碱性)
（3）()的工业制法是：将白磷()与氢氧化钡溶液反应生成气体和，后者再与硫酸反应，写出白磷与氢氧化钡溶液反应的化学方程式：      
（4）()也可以通过电解的方法制备。工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：

①写出阳极的电极反应式        
②分析产品室可得到的原因  
③早期采用"三室电渗析法"制备，将"四室电渗析法"中阳极室的稀硫酸用稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是 杂质。该杂质产生的原因是：

离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、和组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。
（1）钢制品应接电源的极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为。若改用水溶液作电解液，则阴极产物为。
（2）为测定镀层厚度，用溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移6 电子时，所得还原产物的物质的量为。
（3）用铝粉和做铝热反应实验，需要的试剂还有。
．      .    .     . 

取少量铝热反应所得到的固体混合物，将其溶于足量稀，滴加溶液无明显现象，（填"能"或"不能"）说明固体混合物中无，理由是（用离子方程式说明）。

I下列有关叙述正确的是

A．	碱性锌锰电池中，是催化剂
B．	银锌纽扣电池工作时，被还原为
C．	放电时，铅酸蓄电池中硫酸浓度不断增大
D．	电镀时，待镀的金属制品表面发生还原反应

Ⅱ锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用"湿法"工艺冶炼锌。某含锌矿的主要成分为（还含少量等其他成分），以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示：

回答下列问题：
（1）硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，所产生焙砂的主要成分的化学式为。
（2）焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸，该酸可用于后续的操作.
（3）浸出液"净化"过程中加入的主要物质为，其作用是。
（4）电解沉积过程中的阴极采用铝板，阳极采用合金惰性电极，阳极逸出的气体是。
（5）改进的锌冶炼工艺，采用了"氧压酸浸"的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质。"氧压酸浸"中发生的主要反应的离子方程式为。
（6）我国古代曾采用"火法"工艺冶炼锌。明代宋应星著的《天工开物》中有关于 "升炼倭铅"的记载："炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，……，冷淀，毁罐取出，……，即倭铅也。"该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为。（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，倭铅是指金属锌）

用酸性溶液脱除后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1溶液，研究废液再生机理。记录如下（a、b、c代表电压值：）

序号	电压/V	阳极现象	检验阳极产物
I	x≥a	电极附近出现黄色，有气泡产生	有、有
II	a＞x≥b	电极附近出现黄色，无气泡产生	有、无
III	b＞x＞0	无明显变化	无、无

（1）用KSCN溶液检验出的现象是。
（2）I中，产生的原因可能是在阳极放电，生成的将氧化。写出有关反应的方程式。
（3）由II推测，产生的原因还可能是在阳极放电，原因是具有性。
（4）II中虽未检测出，但在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的溶液做对照实验，记录如下：

序号	电压/V	阳极现象	检验阳极产物
IV	a＞x≥c	无明显变化	有
V	c＞x≥b	无明显变化	无

①NaCl溶液的浓度是mol/L。
②IV中检测Cl₂的实验方法:。
③与II对比，得出的结论（写出两点）：。

NH₃经一系列反应可以得到HNO₃，如下图所示。

（1）I中，和在催化剂作用下反应，其化学方程式是。
（2）II中，。在其他条件相同时，分别测得的平衡转化率在不同压强（、）下温度变化的曲线（如右图）。

①比较、的大小关系：。
②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是。
（3）III中，降低温度，将NO₂（g）转化为N₂O₄（l），再制备浓硝酸。
①已知：       
     
下列能量变化示意图中，正确的是（选填字母）。

②与、化合的化学方程式是。
（4）IV中，电解制备 ，其工作原理如右图所示，为使电解产物全部转化为，需补充物质，是，说明理由：。

（14分 每空2分）化工原料红矾钠(重铬酸钠:Na₂Cr₂O₇·2H₂O)主要是以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr₂O₃,还含有Al₂O₃、SiO₂等杂质)为主要原料生产,其主要工艺流程如下:

步骤①中主要反应的化学方程式如下:
4FeO·Cr₂O₃+8Na₂CO₃+7O₂8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂
（1） ①中反应是在回转窑中进行的,反应时需不断搅拌,其作用是　         。
（2） 杂质Al₂O₃在①中转化的化学反应方程式为　　　            　。
（3） 用化学平衡移动原理说明③中煮沸的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式结合文字说明),若调节pH过低产生的影响是　　　　　　　　。
（4） ⑤中酸化是使CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-写出该反应的离子方程式:　          。

（5） 工业上还可用电解法制备重铬酸钠,其装置示意图如上。
阴极的电极反应式为　                                ;
阳极的电极反应式为　                                。

．欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr₂O₇^2-转化为Cr(OH)₃沉淀除去。三种金属离子生成沉淀的pH如表。

	开始沉淀的pH	完全沉淀的pH
Fe(OH)2	7.0	9.0
Fe(OH)3	1.9	3.2
Cr(OH)3	6.0	8.0

 
（1）某含铬废水处理的主要流程如下图所示：

①初沉池中加入明矾作沉降剂，其作用的原理是（用离子方程式表示）           。
②请补充并配平以下反应池中发生主要反应的离子方程式：
  Cr₂O₇^2-+  HSO₃^-+    ==   Cr³⁺+   SO₄^2-+    H₂O。
③根据“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此过程中发生主要反应的离子方程式是：H⁺+OH^-=H₂O和                        。证明Cr³⁺沉淀完全的方法是                           。
（2）工业可用电解法来处理含Cr₂O₇^2-废水。实验室利用如图模拟处理含Cr₂O₇^2-的废水，阳极反应是Fe-2e^-=Fe²⁺，阴极反应式是2H⁺+2e^-=H₂↑。

①Fe²⁺与酸性溶液中的Cr₂O₇^2-反应的离子方程式是                             ，
②上述反应得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全，从其对水的电离平衡角度解释其原因            
                   。
③若溶液中含有0.01mol Cr₂O₇^2-，则阳离子全部生成沉淀的物质的量是_______mol。

氯化亚铜（CuCl）是有机合成工业中应用较广泛的催化剂，它是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化。从酸性电镀废液（主要含Cu²⁺、Fe³⁺）中制备氯化亚铜的工艺流程如下：


请回答下列问题：
（1）电镀污泥的主要成分是          （写化学式）。
（2）铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为：
                                   。
（3）析出CuCl晶体时的最佳pH在     左右。
（4）析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，然后真空干燥、冷却，密封包装。真空干燥，密封包装的目的是                                                。  
（5）从滤液A中可回收的主要物质是                           （写化学式）。
（6）以碳棒为电极电解CuCl₂溶液可得到CuCl。写出电解CuCl₂溶液后的阴极上发生的反应为         

制烧碱所用盐水需两次精制。第一次精制主要是用沉淀法除去粗盐水中Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等离子，过程如下：
Ⅰ．向粗盐水中加入过量BaCl₂溶液，过滤；
Ⅱ．向所得滤液中加入过量Na₂CO₃溶液，过滤；
Ⅲ．滤液用盐酸调节pH，获得一次精制盐水。
（1）过程Ⅰ、Ⅱ生成的部分沉淀及其溶解度（20℃/g）如下表：

CaSO4	Mg2(OH)2CO3	CaCO3	BaSO4	BaCO3
2.6×10^-2	2.5×10^-4	7.8×10^-4	2.4×10^-4	1.7×10^-3

①检测Fe³⁺是否除尽的方法是________________________________________。
②过程Ⅰ选用BaCl₂而不选用CaCl₂，运用表中数据解释原因____________________。
③除去Mg²⁺的离子方程式是_______________________________。
④检测Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺是否除尽时，只需检测_______（填离子符号）。
（2）第二次精制要除去微量的I^－、IO₃^－、NH₄⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，流程示意如下：

①过程Ⅳ除去的离子是________________。
②盐水b中含有SO₄^2－。Na₂S₂O₃将IO₃^－还原为I₂的离子方程式是________________。
③过程VI中，在电解槽的阴极区生成NaOH，结合化学平衡原理解释：___________。

用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如图1所示。电解过程中的实验数据如图2所示，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积（标况）。则下列说法中正确的是

A．电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，然后才有气泡产生

B．从开始到Q点时收集到的混合气体的平均相对分子质量为17

C．曲线OP 段表示H2和O2混合气体的体积变化，曲线PQ段表示O2的体积变化

D．a电极上发生反应的方程式为：2H^++ 2e^-= H2↑和4OH^-–4 e^-=2H2O+ O2↑

(18分)MnO₂和Zn是制造干电池的重要原料，工业上用软锰矿(主要成分MnO₂)和闪锌矿(主要成分ZnS)联合生产MnO₂和Zn的工艺流程如下图所示：

（1）操作I用到硅酸盐材质的仪器有烧杯、玻璃棒和_______ _____(填仪器名称)。
（2）稀硫酸浸泡时反应的离子方程式为_______________________________________；该反应中若析出19.2g单质A，共转移____________mo1电子。浸泡时反应速率较慢，下列措施不能提高浸泡时反应速率的是________(填代号)。
a．将矿石粉碎   
b．提高浸泡温度
c．适当增大硫酸浓度
d．改变软锰矿与闪锌矿的比例
（3）由硫酸锰溶液可得到固体碳酸锰，然后在空气中煅烧碳酸锰制备MnO₂。已知：

写出碳酸锰在空气中煅烧生成MnO₂的热化学方程式_________________________。
（4）用惰性电极电解硫酸酸化的硫酸锰溶液制备MnO₂的装置如下图所示：

①a应与直流电源的_________(填“正”或“负”)极相连。．
②电解过程中氢离子的作用是______________和_____________；若转移的电子数为个，左室溶液中的变化量为________________。

(18分)碱金属元素的单质及其化合物被广泛应用于生产、生活中。

②一定量的Na在足量O₂中充分燃烧，参加反应的O₂体积为5.6 L(标准状况)，则该反应过程中转移电子的数目为_________。
（2）金属锂广泛应用于化学电源制造，锂水电池就是其中的一种产品。该电池以金属锂和 钢板为电极材料，以LiOH为电解质，加入水即可放电。
总反应为：2Li+2H₂O₌2LiOH+H₂↑
①锂水电池放电时，向_________极移动。
②写出该电池放电时正极的电极反应式：_________________。
③电解熔融LiCl可以制备金属Li。但LiC1熔点在873 K以上，高温下电解，金属Li产量极低。经过科学家不断研究，发现电解LiCl—KCl的熔盐混合物可以在较低温度下生成金属Li。
你认为，熔盐混合物中KCl的作用是_________________________________________。
写出电解该熔盐混合物过程中阳极的电极反应式：______________________________。
（3）最新研究表明，金属钾可作工业上天然气高温重整的催化剂，有关反应为：
。一定温度下，向2 L容积不变的密闭容器中充入4 mol 和6 mo1 H₂O(g)发生反应，10 min时，反应达到平衡状态，测得CH₄(g)和H₂(g)的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

①0～10 min内用(CO)表示的化学反应速率为_________。
②下列叙述中，能够证明该反应已达到平衡状态的是_________(填序号)。
a．生成3 molH-H键的同时有4 molC-H键断裂
b．其他条件不变时，反应体系的压强保持不变
c．反应混合气体的质量保持不变
d．
③此温度下，该反应的化学平衡常数K=_________mo1²·L^-2。

(16分) 以电解法生产金属锰产生的阳极泥中，其锰含量高达40%～50%，主要成分为MnO₂的水合物，且含有显著量的Pb²⁺、Sn²⁺等重金属杂质。本工艺采用的木屑富含的纤维素在较浓硫酸的作用下膨胀、水解生成还原糖，酸性条件下，可与二氧化锰反应生成可溶性的硫酸锰。


（1）工业上电解硫酸锰的水溶液生产金属锰，阳极的电极反应式为             。
（2）写出木屑水解反应的化学方程式：                          。配平浸出步骤反应方程式C₆H₁₂O₆ +   MnO₂ +   H₂SO₄→   MnSO₄ +    CO₂  +    H₂O
（3）若取消除酸操作步骤，将会产生      气体（填化学式）而污染环境；
（4）本工艺的一种副产品是重要的农业生产资料，写出其化学式         ；
（5）取一定量的阳极泥进行实验分析，得到如下图像。硫酸的最合适用量为      mL，若再增加硫酸的用量，将会导致        （填化学式）的消耗量增大。

（6）某阳极泥中MnO₂（相对分子质量为87）的质量分数为50.0%，将174g该阳极泥与320g36.5%的浓盐酸混合加热，则产生的氯气在标准状况下应少于    L。（假设阳极泥中的其它成分不参与反应）

化工工业中常用乙苯脱氢的方法制备苯乙烯。
（1）已知某温度下：
反应①：CO_2（g） +H_{2 （g）}→CO_（g）  +  H₂O_（g），ΔH＝ +41.2 kJ/mol
反应②： （g）→（g）+H₂（g），ΔH=" +117.6" kJ/mol
②的化学反应平衡常数分别为K₁、K₂。
请写出二氧化碳氧化乙苯制备苯乙烯的热化学反应方程式                  。该反应的化学平衡常数K＝         （用K₁、K₂表示）。
（2）对于反应①，恒温恒容条件下，向密闭容器中加入2molCO₂和2molH_2，当反应达到平衡后，以下说法正确的是     。

A．因为该反应是吸热反应，所以升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小；

B．若继续加入1molCO2、1mol H2，平衡向正反应方向移动；

C．若继续通入1mol CO2则平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大；

D．压缩体积，平衡不移动，反应物和产物的浓度都不变；

（3）温恒容条件下，反应①达到平衡后；t₁时刻通入少量CO_2；请在下图中画出t₁之后的正逆反应曲线，并作出标注。

（4）已知某温度下， Ag₂SO₄（M＝312g/mol）的溶解度为0.624g/100g H₂O，该温度下K_{sp（Ag2SO4）}＝               ；（两位有效数字）
（5）电解法制备高铁酸钠（Na₂FeO₄），总反应式为：Fe+2H₂O+2OH^- ＝ FeO₄^2-+3H₂，电解质溶液选用NaOH溶液。该电解池阳极材料是     (写化学式) ；阳极的电极反应式为：     。

直接排放含SO₂的烟气会形成酸雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO₂，
（1）用化学方程式表示SO₂形成硫酸型酸雨的反应:        。
（2）在钠碱循环法中，Na₂SO₃溶液作为吸收液，可由NaOH溶液吸收SO₂制得，该反应的离子方程式是                         。
（3）吸收液吸收SO₂的过程中，pH随n(SO₃^2﹣):n(HSO₃^﹣)变化关系如下表:

n(SO3^2^﹣):n(HSO3^﹣)	99：1	1：1	1：99
pH	8.2	7.2	6.2

①上表判断NaHSO₃溶液显　   　性。
②当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母): 　  。
a．c（Na^＋）＝2c（SO₃^2-）＋c（HSO₃^－）
b．c（Na^＋）＞c（HSO₃^－）＞c（SO₃^2-）＞c（H^＋）＝c（OH^－）
c．c（Na^＋）+c（H^＋）＝ c（SO₃^2-）+ c（HSO₃^－）+c（OH^－）
(4)当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽再生。再生示意图如图:

①HSO₃^-在阳极放电的电极反应式是　                   　　　　。
②当阴极室中溶液pH升至8以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理:             。