高中化学探究电解池作用试题

硫的化合物在科研、生活及化学工业中具有重要的应用。
（1）在废水处理领域中，H₂S或Na₂S能使某些金属离子生成极难溶的硫化物而除去。25℃，在0.10 mol•L^-1H₂S溶液中，通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与c(S^2-)关系如下表（忽略溶液体积的变化、H₂S的挥发）。

pH	3	5	7	9	11
c(S^2-)/ mol•L^-1	1.4×10^-15	1.4×10^-11	6.8×10^-8	1.3×10^-5	1.3×10^-3

某溶液含0.020 mol•L^-1Mn²⁺、0.1 mol•L^-1H₂S，当溶液的pH=5时，Mn²⁺开始沉淀，则MnS的溶度积=________________。
（2）工业上采用高温分解H₂S制取氢气，其反应为2H₂S(g)2H₂(g)+S₂(g) △H₁，在膜反应器中分离出H₂。
①已知：H₂S(g)H₂(g)+S(g) △H₂，2S(g)S₂(g)△H₃。则△H₁=_______（用含△H₂、△H₃的式子表示。
②在密闭容器中，充入0.10molH₂S(g)，发生反应2H₂S(g)2H₂(g)+S₂(g)，控制不同的温度和压强进行实验。结果如图所示。

图中压强p₁、p₂、p₃由大到小的顺序为_______________，理由是_________________。若容器的容积为2.0L，则压强为p₃，温度为950℃时，反应经3h达到平衡，则达到平衡时v(S₂)=__________；若压强p₂=7.2MPa，温度为975℃时，该反应的平衡常数Kp=_____________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数），若保持压强不变，升温到1000℃时，则该反应的平衡常数___________（填“增大”“不变”或“减小”）。
（3）工业上用惰性电极电解KHSO₄饱和溶液制取H₂O₂，示意图如图所示：

①低温电解饱和KHSO₄溶液时阳极的电极反应式为_________________。
②K₂S₂O₈水解时生成H₂O₂和KHSO₄，该反应的化学方程式为_________________。

现代工业生产中常用电解氯化亚铁的方法制得氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气体。工艺原理如下图所示。下列说法中不正确的是

A．左槽中发生的反应是：2Cl^--2e^-=Cl2↑

B．右槽中的反应式：2H^++2 e^-=H2↑

C．H^+从电解池左槽迁移到右槽

D．FeCl3溶液可以循环利用

氯碱工业是以电解饱和食盐水为原理的重要化工生产业。
（1）电解饱和食盐水的化学方程式是                              
（2）电解时阳极区溶液的pH用盐酸控制在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用               ；
（3）用于电解的食盐水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质。某次除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的    (填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的______________(填化学式)和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO₄^2-,解释其原因            
[已知:K_sp(BaSO₄)=1.1×10^-10、K_sp(BaCO₃)=5.1×10^-9]。 
（4）食盐水中若含有NH₄⁺，会在阳极产生难溶于水的NCl₃，写出该电极反应式_________________

如下图所示的实验装置，丙为酚酞溶液润湿的淀粉碘化钾试纸，m、n为夹在滤纸两端的铂夹。丁为直流电源，x、y为电源的两极。G为电流计，电极均为石墨电极。闭合K₂、断开K₁，一段时间后，A极产生的气体体积为44.8ml、B极产生的气体体积为22.4ml(都已换算成标况下的体积)，回答下列问题：

（1）M溶液可能是        （填序号）。
A．KCl溶液   B．Ba(OH)₂溶液   C．KNO₃溶液   D．CuCl₂溶液
（2）乙池中盛有足量的硫酸铜溶液，D电极上的电极反应式为                 ，此时向溶液中加入________克_________可以使溶液完全复原。
（3）滤纸丙上m点附近变为_____色，n点附近变为_____色，
（4）继续电解一段时间后，甲池中A、B极均部分被气体包围，此时闭合K₁，断开K₂，发现电流计G指针发生偏转，若M为硫酸溶液，写出B电极上发生的反应式__________

如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图。M、N两电极的质量相同，其中一个为银电极一个为铁电极。

（1）写出通入甲烷的铂电极上的电极反应式为__________________________。 
（2）若一段时间后M与N两电极的总质量不变，则N电极是             。此时两电极质量差为5.4g，甲池中理论上消耗氧气          mL(标准状况)
（3）若一段时间后M与N两电极的总质量增加4g，N电极质量变化为________克。

铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO₂＋4H^＋＋2SO2PbSO₄＋2H₂O。下图所示装置中，A为PbO₂电极，B为Pb电极，E、F均为PbSO₄电极，U形管中盛有足量硫酸溶液。先闭合S₁足够长时间后断开S₁，下列有关说法中不正确的是（  ）

A．闭合S₁时，左侧U形管为原电池，右侧U形管为电解池，F电极上生成氧气
B．若将两U形管中的溶液混合，混合液的质量分数仍为30%
C．若再单独闭合S₂，电极A、B的质量会逐渐增加，电极E、F的质量会逐渐减小
D．若再单独闭合S₂，E、F电极上发生的反应与之前相同

短周期元素形成的常见非金属固体单质A与常见金属单质B，在加热条件下反应生成化合物C，C与水反应生成白色沉淀D和气体E，D既能溶于强酸，也能溶于强碱。E在足量空气中燃烧产生刺激性气体G，G在大气中能导致酸雨的形成。E被足量氢氧化钠溶液吸收得到无色溶液F。溶液F空气中长期放置发生反应，生成物之一为H。H与过氧化钠的结构和化学性质相似，其溶液显黄色。
（1）单质A是一种黄色固体，组成单质A的元素在周期表中的位置是________________。用物理方法洗去试管内壁的A，应选择的试剂是_______________；化学方法洗去试管内壁的A是发生歧化反应生成两种盐，但这两种盐在强酸性条件下不能大量共存，请写出化学方法洗去试管内壁的A时发生的化学反应方程式______________________________。
（2）工业上获得B时常使用电解法，请写出阳极反应的电极反应_________________。
（3）FeCl₃溶液中的Fe³⁺可以催化G与氧气在溶液中的反应，此催化过程分两步进行，请写出Fe³⁺参与的第一步反应的离子反应方程式_____________________________。
（4）工业上吸收E常用氨水，先生成正盐最终产物为酸式盐。E与该正盐反应的化学方程式___________________________.
（5）将D溶于稀硫酸，向恰好完全反应后所得的溶液中加入过量氢氧化钡溶液，则加入氢氧化钡溶液的过程中的现象是_____________________________。
（6）G与氯酸钠在酸性条件下反应可生成消毒杀菌剂二氧化氯。该反应的氧化产物为__________，当生成2mol二氧化氯时，转移电子___________mol。
（7）H的溶液与稀硫酸反应的化学方程式______________________________。

传感器可以检测空气中SO₂的含量，传感器工作原理如图所示，下列叙述正确的是

A．a为电源的负极

B．负极反应方程式为：Ag-e^-+Cl^-=AgCl

C．阴极的电极反应式为2HSO3^-+2H^++2e^-=S2O4^2-+2H2O

D．当电路中转移电子的物质的量为5×10^-5 mol时，进入传感器的SO2为1.12 mL

如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。请回答：

（1）B极是电源的        极。C电极上的电极反应式：                        。
（2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为                                   。
（3）现用丙装置给铜件镀银，则H应该是         (填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是          溶液。当乙中溶液的pH=13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为                   。
（4）丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明               ，在电场作用下向Y极移动。

氢气是化工行业重要原料之一。
（1）电解饱和食盐水是生产H₂的方法之一。常温下，电解250 mL饱和食盐水一段时间后，溶液质量减轻0．365 g(假设气体全部逸出)。生成的氢气在标准状况下的体积为        mL。
（2）在电弧炉中，甲烷裂解产生乙炔和氢气，若1 m³ 甲烷经此过程生成0．27 m³氢气_­，则甲烷的裂解率为          %(体积均在相同条件下测定)。
（3）已知：C_xH_y + H₂O → CO + CO₂ + H₂(未配平)。工业上用甲烷、乙烷的混合气体利用上述反应生产氢气，反应后气体经干燥组成如下表所示：

组分	CO	CO2	H2
体积分数	20%	5%	75%

计算原混合气体中甲烷与乙烷的物质的量之比。
（4）合成氨生产过程中，消耗氮氢混合气2000 m³(其中CH₄的体积分数为0．112%，下同)，分离液氨后的氮氢混合气中含CH₄ 2．8%。计算分离出液氨为多少吨(保留2位小数，所有体积均已折算至标准状况)。

液氨气化后，分解产生的氢气可作为氢氧燃料电池的燃料。氨气分解反应的热化学方程式如下：
2NH₃(g)  N₂ (g) + 3H₂(g)  DH =" +" a kJ·mol^-1
请回答下列问题：
（1）已知：2H₂ (g) + O₂ (g) =2H₂O(l)  DH =" -" b kJ·mol^-1
NH₃ (g)  NH₃(l)  DH =" -" c kJ·mol^-1
则4NH₃(l) + 3O₂ (g) = 2N₂ (g) + 6H₂O(l) 的DH =             kJ·mol^-1。
（2）水能发生电离：2H₂O(l) H₃O⁺+OH^-，液氨也能发生类似的电离。请写出液氨的电离方程式       。
（3）实验室用Pt电极对液氨进行电解可以得到H₂和N₂ ，若电解过程中阳极收集得到4.48L气体（标况），则转移的电子的数目是           ，标准状况下阴极得到的气体的质量为         g。

用铂作电极电解某金属的氯化物（XCl₂）溶液，当收集到1.12 L氯气时（标准状况），阴极增重3.2 g，求：（不要求计算过程）
（1）该金属的相对原子质量；
（2）电路中有多少电子通过？

用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，长时间通电后，向所得溶液中加入0.2mol Cu（OH）₂恰好恢复到电解前的浓度和pH．则电解过程中转移电子的总物质的量为（  ）

A．0.2mol

B．0.4mol

C．0.6mol

D．0.8mol

如图装置电解一段时间，当某极析出0.32gCu时，I、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分别为 （溶液足量，体积均为100mL且电解前后溶液体积变化及气体的溶解忽略不计）（  ）

A．13、7、1

B．12、7、2

C．1、7、13

D．7、13、1

Ⅰ在右图所示装置中，U形管内装满稀H₂SO₄，a为铁电极，b为多孔石墨电极。

①断开K₂接通K₁时，为_____________极，b电极上的电极反应式为________________；
②断开K₁时接通K₂，a为_____________极；该电极上的电极反应式是____________一段时间后，溶液的pH_________(填“增大”、“减小”或“不变”)
Ⅱ、双隔膜电解池的结构示意简图如图所示，利用该装置可以电解硫酸钠溶液以制取硫酸和氢氧化钠，并得到氢气和氧气。

a气体为______________，B溶液为________________；C隔膜为____________(阳离子交换膜、阴离子交换膜)，该电解反应的总方程式可表示为_______________________。