高中化学探究电解池作用试题

工业上用某矿渣(含有Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂)提取铜的操作流程如下：

已知：Cu₂O＋2H^＋=Cu＋Cu^2＋＋H₂O
(1)实验操作Ⅰ的名称为________；在空气中灼烧固体混合物D时，用到多种硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有________(填仪器名称)。
(2)滤液A中铁元素的存在形式为________(填离子符号)，生成该离子的离子方程式为__________________，检验滤液A中存在该离子的试剂为________(填试剂名称)。
(3)金属单质E与固体混合物F发生的某一反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程式为_______________________________________________。
(4)常温下，等pH的NaAlO₂和NaOH两份溶液中，由水电离出的c(OH^－)前者为后者的10⁸倍。则两种溶液的pH＝________。
(5)①利用电解法进行粗铜精炼时，下列叙述正确的是________(填代号)。
a．电能全部转化为化学能
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．精铜作阴极，电解后电解液中Cu^2＋浓度减小
d．粗铜精炼时通过的电量与阴极析出铜的量无确定关系
②从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水中选用合适的试剂，测定粗铜样品中金属铜的质量分数，涉及的主要步骤：称取一定质量的样品→________________→过滤、洗涤、干燥→称量剩余固体铜的质量。(填缺少的操作步骤，不必描述操作过程的细节)

A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:

阳离子	Na^+、K^+、Cu^2+
阴离子	S、OH^-

如图1所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯中依次盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。请回答下列问题:

(1) M为直流电源的   极,b电极上发生的电极反应为            。
(2)计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为           。
(3)写出乙烧杯中的总反应的离子方程式:                   。
(4)要使丙烧杯中的C溶液恢复到原来的状态,需要进行的操作是(写出要加入的物质和质量)             。

铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。请回答下列问题:
（1）工业上采用电解氧化铝-冰晶石(Na₃AlF₆)熔融体的方法冶炼得到金属铝:
2Al₂O₃ 4Al+3O₂↑加入冰晶石的作用:_______________________________。
（2）上述工艺所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质,可用电解方法进一步提纯,该电解池中阳极的电极反应式为　　　          　,下列可作阴极材料的是________________。
A.铝材　         　B.石墨　         　C.铅板　　           D.纯铝

（3）阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为电解液,铝阳极发生的电极反应式为__________________________________。
（4）在铝阳极氧化过程中,需要不断地调整电压,理由是____________              。
（5）下列说法正确的是　　　　。
A. 阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术
B. 铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能
C. 铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性,但耐磨性下降
D. 铝的阳极氧化膜富有多孔性,具有很强的吸附性能,能吸附染料而呈各种颜色

某中学课外兴趣小组用惰性电极电解饱和食盐水（含少量Ca^2＋ 、Mg^2＋）作系列探究，装置如图所示：

（1）电解时，甲同学发现电极a附近溶液出现浑浊，请用离子方程式表示原因________________________________________________________________________。
（2）一段时间后，你认为C中溶液可能出现的现象是________________________，请用离子方程式表示原因______________________________________。
（3）实验结束后，乙同学将A中的物质冷却后加入到H₂S溶液中发现有气泡出现，但加入到稀盐酸中却没有任何现象。请用化学方程式和简要的文字解释原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（4）随着反应的进行，兴趣小组的同学们都特别注意到D中溶液红色逐渐褪去。他们对溶液红色褪去的主要原因提出了如下假设，请你完成假设二。
假设一：B中逸出的气体与水反应生成的物质有强氧化性，使红色逐渐褪去；
假设二：___________________________________________________。
（5）请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素，M是地壳中含量最高的金属元素。
回答下列问题：
（1）L的元素符号为________；M在元素周期表中的位置为________；五种元素的原子半径从大到小的顺序是________（用元素符号表示）。
（2）Z、X两元素按原子数目比1∶3和2∶4构成分子A和B，A的电子式为________，B的结构式为________。
（3）硒（Se）是人体必需的微量元素，与L同一主族，Se原子比L原子多两个电子层，则Se的原子序数为________，其最高价氧化物对应的水化物化学式为________，该族二～五周期元素单质分别与H₂反应生成1 mol气态氢化物的反应热如下，表示生成1 mol硒化氢反应热的是________（填字母代号）。
a．＋99.7 kJ·mol^－1          b．＋29.7 kJ·mol^－1
c．－20.6 kJ·mol^－1          d．－241.8 kJ·mol^－1
（4）用M单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO₃溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q。写出阳极生成R的电极反应式：_________________________________________________________________________；由R生成Q的化学方程式为____________________________________________________________。

A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大。已知：A元素的原子半径最小，B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，C元素的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应能生成盐，D与E同主族，E元素原子的最外层电子数比次外层电子数少2。请回答：
（1）元素C在周期表中的位置是________。
（2）元素D的单质与金属钠反应生成的化合物可作潜水面具中的供氧剂，这种化合物与水反应的离子方程式________________________________。
（3）D和E两种元素相比较，其原子得电子能力较强的是________（写名称）。
以下说法中，可以证明上述结论的是__________（填写编号）。
a．比较这两种元素的常见单质的沸点
b．二者形成的化合物中，D元素的原子显负价
c．比较这两种元素的气态氢化物的稳定性
d．比较这两种元素氢化物的水溶液的酸性
（4）元素A、D、E与钠元素可形成两种酸式盐（均含有该四种元素），这两种酸式盐在水溶液中反应的离子方程式是_________________________________。
（5）由元素A、B、D组成的一元酸X为日常生活中的调味剂，元素A、F组成的化合物为Y。在等体积、等pH的X、Y的溶液中分别加入等质量的锌粉，反应后若最后仅有一份溶液中存在锌粉，则反应过程中两溶液中反应速率的大小关系是：X________Y（填“>”、“＝”或“<”）。
（6）元素F的单质常温下是一种气体，工业上主要是通过电解其钠盐的饱和溶液的方法获得该气体，假定装入的饱和溶液为100 mL（电解前后溶液体积变化可忽略），当测得阴极上产生11.2 mL（标准状况）气体时停止通电，将溶液摇匀，此时溶液的pH为________。

氯碱工业是最基本的化学工业之一，离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法，其生产流程如图所示：

（1）该流程中可以循环的物质是           。
（2）电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由 于粗盐水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2－等无机杂质，所以在进入电解槽前需要进行两次精制，写出一次精制中发生的离子方程式    ，若食盐水不经过二次精制就直接进入离子膜电解槽会产生什么后果   。
（3）如图是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图（阳极用金属钛网制成，阴极由碳钢网制成）。则B处产生的气体是    ， E电极的名称是    。电解总反应的离子方程式为        。

（4）从阳极槽出来的淡盐水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8％～9％的亚硫酸钠溶液将其彻底除去，该反应的化学方程式为           。
（5）已知在电解槽中，每小时通过1安培的直流电可以产生1.492g的烧碱，某工厂用300个电解槽串联生产8小时，制得32%的烧碱溶液（密度为1.342吨/m³）113m³，电解槽的电流强度1.45 ×10⁴A，该电解槽的电解效率为           。

钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减少环境污染。

请回答下列问题：
（1）Fe的原子序数为26，其最外层电子数为2，请写出铁原子结构示意图_______。
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式              。
（3）氯碱厂获得Cl₂的离子方程式为                                       

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	－25．0	648．8	714	1667
沸点/℃	136．4	1090	1412	3287

 
（4）由TiCl₄→Ti反应后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于          ℃即可。
（5）为了减少产业链生产时产生的工业三废对环境的威胁，当NaCl与FeTiO₃的物质的量之比为      时，理论上Cl₂的利用率最大。

电解法在金属精炼、保护环境、处理废水中起着十分重要的作用。
（1）下图为电解精炼银的示意图，________（填a或b）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为________________________。

AgNO₃—HNO₃溶液
（2）电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr₂O₇^2-）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr₂O₇^2-＋6Fe^2＋＋14H^＋=2Cr^3＋＋6Fe^3＋＋7H₂O，最后Cr^3＋以Cr（OH）₃形式除去。回答下列问题：
①写出电极反应式：阴极________________，阳极________________。
②当生成1 mol Cr（OH）₃时，电路中转移电子的物质的量至少为________mol。
③电解过程中有Fe（OH）₃沉淀生成，原因是_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
（3）电解降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电解降解NO₃^-的原理如图所示。

①电源正极为________（填A或B），阴极反应式为________________________________________________________________。
②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差（Δm_左－Δm_右）为________g。

用阳极a和阴极b电解c的水溶液一段时间，然后加入d，能使溶液恢复到电解前状态，a、b、c、d正确组合是（　　）。

选项	a	b	c	d
A	Pt	Pt	NaOH	NaOH
B	C	C	NaCl	NaOH
C	Cu	Cu	CuSO4	Cu（OH）2
D	Pt	Pt	H2SO4	H2O

 

铜单质及其化合物是应用极其广泛的物质。
(1)铜是氢后金属，不能与盐酸发生置换反应，但将单质铜置于浓氢碘酸中，会有可燃性气体及白色沉淀生成，又知氧化性：Cu^2＋>I₂，则铜与氢碘酸反应的化学方程式为____________________________________________________。
(2)已知Cu₂O能溶于醋酸溶液或盐酸中，同时得到蓝色溶液和红色固体，则Cu₂O与稀硫酸反应的离子方程式为____________________________________；
Cu₂O与稀硝酸反应的离子方程式为_____________________________；
只用稀硫酸来确定某红色固体是 Cu₂O与Cu组成的混合物的方法：称取m g该红色固体置于足量稀硫酸中，充分反应后过滤，然后___________________。

(3)Cu₂O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu₂O的电解装置如图所示，电解总反应：2Cu＋H₂O电解,Cu₂O＋H₂↑，则石墨应与电源的________极相连，铜电极上的电极反应式为________；电解过程中，阴极区周围溶液pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)现向Cu、Cu₂O、CuO组成的混合物中加入1 L 0.6 mol/L HNO₃恰好使混合物溶解，同时收集到2 240 mL NO(标准状况)。若将上述混合物用足量的氢气还原，所得固体的质量为________；若混合物中含有0.1 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，至少消耗硫酸的物质的量为________。

电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)₃沉淀。Fe(OH)₃有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。
某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图如下。

请回答下列问题。
(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的________。
a．H₂SO₄　　　   b．BaSO₄　　　   c．Na₂SO₄
d．NaOH    e．CH₃CH₂OH
(2)电解池阳极的电极反应分别是：①__________；②4OH^－－4e^－=2H₂O＋O₂↑。
(3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)₃沉淀的离子方程式是________________。
(4)该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH₄为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是CH₄＋4CO₃^2—－8e^－=5CO₂＋2H₂O。
①正极的电极反应是____________________________________________。
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，电池工作时必须有部分A物质参加循环(见装置示意图)。A物质的化学式是____________________________________________________________。
(5)实验过程中，若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗CH₄(标准状况)________________________________________________L。

无水氯化铝是一种重要的催化剂，工业上由Al₂O₃制备无水氯化铝的反应为2Al₂O₃(s)＋6Cl₂(g)4AlCl₃(g)＋3O₂(g)　ΔH>0。下列分析错误的是(　　)

A．增大反应体系的压强，反应速率加快

B．加入碳粉，平衡向右移动，原因是碳与O2反应，降低了生成物的浓度且放出热量

C．电解熔融的Al2O3和AlCl3均能得到单质铝

D．将AlCl3·6H2O在氯化氢气流中加热，也可制得无水氯化铝

对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
（1）以下为铝材表面处理的一种方法：

①碱洗的目的是洗去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时候常有气泡冒出，原因是　　       　　　　 （用离子方程式表示）。
为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的　　　　 。
a．NH₃　　　　 b．CO₂ 　　　　　c． NaOH　　　 　　d．HNO₃
②以铝材为阳极，在过量的H₂SO₄溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为　　　                    。取少量废电解液，加入NaHCO₃溶液后产生气泡和白色沉淀，原因是 　　　　　　             　 ；　　　　　　                      （用离子方程式表示）。

（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨做阳极的原因是                  
（3）利用下面的装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应该置于　 　处。
若X为锌，开光K置于M处，该电化学防护法称为　　　　　　　　　　　　　　　 。

二氧化氯(ClO₂)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
(1)工业上制备ClO₂的反应原理为2NaClO₃＋4HCl=2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2H₂O＋2NaCl。
①浓盐酸在反应中显示出来的性质是________。

A．只有还原性

B．还原性和酸性

C．只有氧化性

D．氧化性和酸性

②若上述反应中产生0.1 mol ClO₂，则转移电子的物质的量为________mol。
(2)目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺。
 
①上图是用石墨作电极，一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂的示意图。则阳极产生ClO₂的电极反应式为________________________________________。
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol，用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：____________________________________________。
(3)ClO₂对污水中Fe^2＋、Mn^2＋、S^2－和CN^－等有明显的去除效果。某工厂污水中含CN^－ a mg/L，现用ClO₂将CN^－氧化，产物中有两种气体生成，其离子反应方程式为________；处理100 m³这种污水，至少需要ClO₂________mol。