高中化学探究电解池作用试题

氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示：

（1）溶液A的溶质是                   ；
（2）电解饱和食盐水的离子方程式是                              ；
（3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用                                                                   ；
（4）电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca^2＋、Mg^2＋、NH₄^＋、SO₄^2－[c(SO₄^2－＞c(Ca^2＋)]。精致流程如下(淡盐水和溶液A来自电解池)：

①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是               。
②过程Ⅰ中将NH₄^＋转化为N₂的离子方程式是                                   
③BaSO₄的溶解度比BaCO₃的小，过程Ⅱ中除去的离子有                         

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和冰晶石(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

稀土是工业味精，邓小平同志说过“中东有石油，我们有稀土”。稀土元素铈（Ce）主要存在于独居石中，金属铈在空气中易氧化变暗，受热时燃烧，遇水很快反应。已知：铈常见的化合价为+3和+4，氧化性：Ce⁴⁺＞Fe³⁺。下列说法正确的是 （    ）

A．电解熔融CeO2制Ce，铈在阳极获得

B．铈有四种稳定的核素Ce、Ce、Ce、Ce，它们互为同素异形体

C．用Ce（SO4）2溶液滴定硫酸亚铁溶液，其离子方程式为：Ce^4++Fe^2+=Ce^3++Fe^3+

D．由于氧化性：Ce^4+＞Fe^3+，而I-有强还原性，所以铈溶于氢碘酸的化学方程式可表示为：2Ce+6HI=2CeI3+3H2↑.错误。

据新华社报道，发展改革委员会于2007年4月发出“遏制铝冶炼投资反弹”的紧急通知。原因是铝冶炼属高耗能产业，而且某些铝冶炼企业以污染环境为代价，得不偿失。
如图是传统的工业生产金属铝的基本流程图，阅读上述新闻信息，结合铝生产的流程图解答下列问题：

请回答：
（1）工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品____________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
（2）氧化铝熔点高达2050 ℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中采取的措施是__________________________。
（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是：__________________________________________(用化学方程式表示)。
（4）工业上制取金属镁时是电解MgCl₂，电解反应方程式为_________________，镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物？原因是：
________________________________________________________________。

臭氧可用于净化空气、饮用水消毒、处理工业废物和作为漂白剂。
（1）臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：
6Ag(s)+O₃(g)= 3Ag₂O(s)；        △H=－236kJ·mol^-1，
已知：2Ag₂O(s)= 4Ag(s)+O₂(g)；        △H=" +62" kJ·mol^-1，
则O₃转化为O₂的热化学方程式为________________________________________________。
（2）臭氧在水中易分解，臭氧的浓度减少一半所需的时间如下表所示。

由上表可知pH增大能加速O₃分解，表明对O₃分解起催化作用的是__________(填微粒符号)。
（3）电解法臭氧发生器具有臭氧浓度高、成分纯净、在水中溶解度高的优势，在医疗、食品加工与养殖业及家庭方面具有广泛应用前景。科学家P．Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧。
臭氧在阳极周围的水中产生，其电极反应式为_______________________；阴极附近的氧气则生成过氧化氢，其电极反应式为_______________________。

下列判断正确的是（  ）
A．同温下，HF比HClO易电离，则NaF溶液的pH比NaClO溶液的pH大
B．常温下，BaSO₄在饱和Na₂SO₄溶液中的K_sp比在纯水中的K_sp小
C．常温下，0.4 mol•L^-1 HA溶液和0.2 mol•L^-1NaOH溶液等体积混合后的pH等于3，则混合溶液中粒子浓度大小关系：c(A^－)＞c(Na^＋)＞c(HA)＞c(Ｈ^＋)＞c(OH^－)
D．用铂电极电解食盐水，一段时间后两极产生气体体积比为3:2（同条件下），为将电解液
恢复原状，则只需向电解液中通入一定量的HCl气体

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的反应原理常采用：2NaClO₃＋4HCl=2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2H₂O＋2NaCl。
①浓盐酸在反应中显示出来的性质是_______（填序号）。

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上图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂。写出阳极产生ClO₂的电极反应式：                                                          。
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，只生成两种气体，其离子反应方程式为                           。

某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究。
（1）下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：

实验步骤	实验现象
①将打磨过的铝片（过量）放入一定浓度的CuCl2溶液中。	产生气泡，析出疏松的红色固体，溶液逐渐变为无色。
②反应结束后分离出溶液备用。
③红色固体用蒸馏水洗涤后，置于潮湿空气中。	一段时间后固体由红色变为绿色[视其主要成分为Cu2(OH)2CO3]。

 
按实验中发生反应的现象写出下列化学方程式（是离子反应的只写离子方程式）
①析出疏松的红色固体                                                ；
③一段时间后固体由红色变为绿色                                      。
（2）用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极产生气泡。持续电解，在阴极附近的溶液中还可观察到的现象是                                                                            。
解释此现象的离子方程式是                           、                                。
（3）工业上可用铝与软锰矿（主要成分为MnO₂）反应来治炼金属锰。
①用铝与软锰矿冶炼锰的原理是（用化学方程式表示）
                                                                   。
②MnO₂在H₂O₂分解反应中作催化剂。若将适量MnO₂加入酸化后的H₂O₂溶液中，MnO₂溶解产生Mn²⁺，该反应的离子方程式是                                                                   。

已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）。某化学兴趣小组在实验室条件下用以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。步骤一：电解精制：
请回答以下问题：电解时，阴极上的电极反应式为                   ；
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：

（1）阳极泥的综合利用：
稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式：             。
残渣含有极少量的黄金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到了一些有关金的知识，以下是他们获取的一些信息：

序号	反应	平衡常数
1	Au + 6HNO3（浓）= Au(NO3)3 + 3NO2↑+ 3H2O	<< 1
2	Au^3++ 4Cl^— =  AuCl4^—	>>1

 
从中可知，金很难与硝酸反应，但却可溶于王水（浓硝酸与盐酸按体积比1∶3的混合物），请你简要解释金能够溶于王水的原因：                                      
（2）滤液含量的测定： 以下是该小组探究滤液的一个实验流程：

则100ml滤液中Fe²⁺的浓度为         mol·L^-1

部分难溶物的颜色和常温下的K_sp如下表所示：

	Cu(OH)2	CuOH	CuCl	Cu2O
颜色	蓝色	黄色	白色	砖红色
Ksp(25 ℃)	1．6×10^－19	1．0×10^－14	1．2×10^－6	—

某研究性学习小组对电解食盐水进行了如下探究：
实验Ⅰ装置如图所示，接通电源后，发现a、b电极上均有气泡产生。
（1）电解过程中的总离子反应方程式为_________________________________________。
（2）为了确定电源的正、负极，下列操作一定行之有效的是　　   　　。
A．观察两极产生气体的颜色
B．往U形管两端分别滴入数滴酚酞试液
C．用燃着的木条靠近U形管口
D．在U形管口置一张湿润的淀粉KI试纸
实验Ⅱ把上述电解装置的石墨棒换成铜棒，用直流电源进行电解，装置如图所示。

观察到的现象如下所示：
①开始无明显现象，随后液面以下的铜棒表面逐渐变暗；
②5 min后，b极附近开始出现白色沉淀，并逐渐增多，且向a极扩散；
③10 min后，最靠近a极的白色沉淀开始变成红色；
④12 min后，b极附近的白色沉淀开始变成黄色，然后逐渐变成橙黄色；
⑤a极一直有大量气泡产生；
⑥停止电解，将U形管中悬浊液静置一段时间后，上层溶液呈无色，没有出现蓝色，下层沉淀全部显砖红色。
（3） a极发生的电极反应方程式为________________________________________________________。
（4） 电解5 min后，b极发生的电极反应方程式为___________________________________________。
（5）12 min后，b极附近出现的橙黄色沉淀的成分是　　　　　，原因是___________________________________________________________________________________。

氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：

依据上图，完成下列填空：
（1）与电源负极相连的电极附近，溶液pH值（选填：不变、升高或下降），与电源正极相连的电极叫    极，检验该极上产物的方法是                 。
（2）写出电解饱和食盐水的化学方程式                       。
（3）如果粗盐中SO含量较高，必须添加钡式剂除去SO，该钡试剂可以是（选填A.B.c，多选扣分）  
A．Ba(OH)₂      B．Ba(NO₃)₂      C．BaCl₂ 
（4）判断钡试剂已经过量的方法是                                 。
（5）为有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO，加入试剂的合理顺序为（选填a，b，c多选扣分）
A．先加NaOH溶液，后加Na₂CO₃溶液，再加钡试剂 
B．先加NaOH溶液，后加钡试剂，再加Na₂CO₃溶液   
C．先加钡试剂，后加NaOH溶液，再加Na₂CO₃溶液
（6）为检验精盐纯度，需配制150 mL0.2 mol/LNaCl（精盐）溶液，下图是该同学转移溶液的示意图，图中的错误是                                。

由于Fe(OH)₂极易被氧化，所以实验室难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)₂沉淀。若用下图所示实验装置可制得纯净的Fe(OH)₂沉淀。两极材料分别为石墨和铁。

（1）b电极材料为______，其电极反应式为_____________________。
（2）（选择填空）电解时，当在电极上有白色沉淀生成时，电解液d是_____；当在两极之间的溶液中有白色沉淀生成时，电解液d是______。

A．纯水

B．NaCl溶液

C．NaOH溶液

D．CuCl2溶液

（3）液体c为苯，其作用是________________，在加入苯之前，对d溶液进行加热处理的目的是_______________________。
（4）若d改为Na₂SO₄溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接电源，继续电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为_________________________________。该现象的化学反应方程式为                                               

某些金属及金属氧化物对H₂O₂的分解反应具有催化作用，请回答下列问题：

（1）已知：2H₂O₂(aq) =" 2" H₂O (l) + O₂(g) 的< 0, 则该反应的逆反应能否自发进行？     （填“能”或“不能”），判断依据是     。
（2）某同学选用Ag、Pt、Cu、TiO₂作为催化剂，在25℃ 时，保持其它实验条件相同，测得生成的O₂体积（V）。V与分解时间(t)的关系如图所示（O₂的体积已折算成标准状况），则：在不同催化剂存在下，H₂O₂分解反应的活化能大小顺序是 E_a(  ) > E_a(  ) > E_a(  ) > E_a(  ) （括号内填写催化剂的化学式)金属Pt 催化下，H₂O₂分解的反应速率v(O₂) =     mol·s^-1
（3）为研究温度对H₂O₂分解速率的影响（不加催化剂），可将一定浓度和体积的H₂O₂置于密闭容器中，在某温度下，经过一定的时间t，测定生成O₂的体积V。然后保持其它初始条件不变，改变温度T，重复上述实验。获得V(O₂) ~ T关系曲线。下列趋势图最可能符合实测V(O₂) ~ T关系曲线的是     ，原因是     。

A．

B．

C．

D． （4）以Pt为电极电解H2O2也可产生氧气，写出H2O2水溶液电解过程中的电极反应式（已知：H2O2的氧化性及还原性均比H2O强）：阴极；阳极 。

由黄铜矿(主要成分是CuFeS₂)炼制精铜的工艺流程示意图如下：

（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转化为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式是         、          ，反射炉内生成炉渣的主要成分是          ；
（2）冰铜(Cu₂S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%～50%。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu₂S被氧化成Cu₂O，生成的Cu₂O与Cu₂S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式是          、           ；
（3）粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板是图中电极          (填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为          ；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为             。

工业上生产氯气常用电解槽中电解饱和食盐水，为了避免电解产物之间发生反应，常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分。下图（左图）为电解槽的示意图。

（1）这种阳离子交换膜，只允许溶液中的            通过。（填下列微粒的编号）
①H₂  ②Cl₂  ③H⁺ ④Cl^－  ⑤Na⁺ ⑥OH^－
（2）写出在电解过程中发生的电极方程式阳极：                             。
（3）已知某电解槽每小时加入10%的氢氧化钠溶液10kg，每小时能收集到标况下的氢气896L，而且两边的水不能自由流通。则理论上计算，电解后流出的氢氧化钠溶液的质量分数为                             。
（4）某化学课外兴趣小组设计了用电解法制取乙醇钠的工业方法，所用的电解槽如上右图所示，设计要求：①所用的交换膜不能让分子自由通过；②电解过程中消耗的原料是氢氧化钠和乙醇。回答下列问题：
①写出在电解过程中发生的电极方程式
阴极：                                      。
②最后从乙醇钠的乙醇溶液中分离得到纯净乙醇钠固体的方法是：           。