高中化学探究电解池作用试题

如右图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中。下列分析正确的是

A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H^＋＋2e^－→H2↑

B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐降低

C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法

D．K2闭合，电路中通过0．4NA个电子时，两极共产生4．48L气体

目前，科学家正在研究开发一种高能电池——钠硫电池，它以熔融钠、硫为两极，以导电的β—Al₂O₃陶瓷作固体电解质，反应式如下：2Na+xS   Na₂S_x,以下说法正确的是

A．放电时，Na作正极，S极发生还原反应

B．充电时，钠极与外电源的正极相连

C．放电时，阳极发生的反应为：S－2e=xS

D．若用此电池电解AgNO3溶液，当阳极产生标准状况下的气体1.12L时，消耗的金属钠为4.6g

某学生欲用电解纯净CuSO₄溶液的方法来测定铜的相对原子质量。其实验过程如图所示：

（1）步骤①所加的A的化学式为           ；已知：常温下Fe(OH)₃的溶度积K_sp=8.0×10^-38，Cu(OH)₂的溶度积K_sp=3.0×10^-20，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10^-5 mol·L^－1时就认为沉淀完全，设溶液中CuSO₄的浓度为3.0 mol·L^－1，则加入A调pH范围是_____     ___    (已知lg2=0.3)
（2）步骤②中所用的部分仪器如右图：则A应接在直流电源的        极(填“正”或“负” )。

（3）石墨电极上的电极反应式                   。
（4）下列实验操作中必要的是(填字母)            。

A．称量电解前电极的质量

B．电解后，电极在烘干称重前，必须用蒸馏水冲洗

C．刮下电解后电极上析出的铜，并清洗、称重

D．电极在烘干称重的操作中必须按“烘干→称重→再烘干→再称重”进行

E．在有空气存在的情况下，烘干电极必须采用低温烘干的方法
（5）铜的相对原子质量为                    (用带有n、V的计算式表示)。
（6）若②用甲醇—O₂—熔融碳酸盐电池提供电能，写出该电池负极的电极反应式                

下列用来表示物质变化的化学用语中，错误的是

A．向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2：3Mg(OH)2+2Fe^3+=2Fe(OH)3+3Mg^2+

B．粗铜精炼时，与电源负极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu^2+ +2e^－＝Cu

C．用Pt电极电解氯化铝溶液：2Cl^-+2 H2O Cl2↑+H2+2OH^-

D．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e^－＋4OH^－＝AlO2^－＋2H2O

（1）已知：① 2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)         △H1=" -a" kJ•mol^-1
② 2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)        △H2 =" -b" kJ•mol^-1
③ CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  △H3 =" -c" kJ•mol^-1
计算甲醇蒸气的标准燃烧热H＝                         
（2）①As₂S₃和HNO₃反应如下：As₂S₃+10H⁺+10NO₃^-=2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O，将该反应设计成原电池，则NO₂应该在       （填“正极”或“负极”）附近逸出，该极的电极反应式为                            。
②利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。
利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为      溶液(填化学式)，阳极电极反应式为                       ，电解过程中Li⁺向      电极迁移(填“A”或“B”)。

③利用钴渣[含Co(OH)₃、Fe(OH)₃等]制备钴氧化物的工艺流程如下:

Co(OH)₃溶解还原反应的离子方程式为                                 。

我国科学家最新研发的固体透氧膜提取金属钛工艺，其电解装置如右图所示：将TiO₂熔于NaCl-NaF融盐体系，以石墨为阴极，覆盖氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层为阳极，固体透氧膜把阳极和熔融电解质隔开，只有O^2-可以通过。下列说法不正确的是

A．a 极是电源的正极，O^2-在熔融盐中从右往左迁移

B．阳极电极反应式为2O^2--4e^-= O2↑

C．阳极每产生4.48L的O2，理论上能生成0.2mol钛

D．NaCl-NaF融盐的作用是降低熔化TiO2需要的温度

某硫酸厂用以下几种方法处理SO₂尾气。

（1）活性炭还原法
反应原理：恒温恒容2C （s）+2SO₂（g）S₂（g）+2CO₂（g） 。
反应进行到不同时间测得各物质的浓度如图：
①第一次出现平衡的时间是第          min；
②0~20min反应速率表示为V（SO₂）=          ；
③30 min时，改变某一条件平衡发生移动，则改变的条件最有可能是                 ；40min时，平衡常数值为__________。
（2）亚硫酸钠吸牧法
①Na₂SO₃溶液吸收SO₂的离子方程式为                         ；
②常温下，当吸收至pH=6时，吸收液中相关离子浓度关系一定正确的是____（填序号）
a.c（Na⁺）+c（H⁺） >c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+ c（OH^-）
b.c（Na⁺） = c（SO₃^2-） + c（HSO₃^-）+ C（H₂SO₃）
c.c（Na⁺）> c（SO₃^2-）> c（OH^-）>c（H⁺）
d.水电离出c（OH^一）=l×l0^-8 mol/L，
（3）电化学处理法
如图所示，Pt（1）电极的反应式为                      ；碱性条件下，用Pt（2）电极排出的S₂O₄^2-溶液吸收NO₂，使其转化为N₂，同时有SO₃^2-生成。若阳极转移电子6mol，则理论上处理NO₂气体    mol。

甲醇既可用于基本有机原料，又可作为燃料用于替代矿物燃料。
（1）以下是工业上合成甲醇的两个反应：
反应I： CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）       ΔH₁
反应II：CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）+ H₂O（g）    ΔH₂
① 上述反应符合“原子经济”原则的是       （填“I”或“II”）。
② 下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断反应I为______热反应（填“吸”或“放”）。
③ 某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0．2 mol／L，则CO的转化率为                  ，此时的温度为               （从表中选择）。
（2） 已知在常温常压下：
① 2CH₃OH（l）＋3O₂（g）＝2CO₂（g）＋4H₂O（g）  ΔH₁ kJ／mol
② 2CO（g）+ O₂（g）＝ 2CO₂（g）         ΔH₂ kJ／mol
③ H₂O（g）＝ H₂O（l）           ΔH₃ kJ／mol
则反应CH₃OH（l）+ O₂（g）＝ CO（g）+ 2H₂O（l）    ΔH＝           kJ／mol
（3）现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有Cr₂O²‾₇)时，实验室利用下图装置模拟该法：

① N电极的电极反应式为                         。
② 请完成电解池中Cr₂O²‾₇转化为Cr³⁺的离子反应方程式：
Cr₂O₇ ²‾+      Fe²⁺ +      [   ] ═=        Cr³⁺+     Fe³⁺+      H₂O
（4） 处理废水时，最后Cr³⁺以Cr(OH)₃形式除去，当c(Cr³⁺)=1×10‾⁵ mol•L^﹣1时，Cr³⁺沉淀完全，此时溶液的pH=         。(已知， K_sp[Cr(OH)₃]=6.4×10‾³¹，lg2=0.3)

下图是一个化学过程的示意图。

（1）图中甲池中OH^－移向            极（填“CH₃OH”或“O₂”）。
（2）写出通入CH₃OH的电极的电极反应式：                     。
（3）向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为           极（填“A”或"B”），并写出此电极的反应式：____                      。
（4）乙池中总反应的离子方程式：____    。
（5）当乙池中B(Ag)极的质量增加5.4g时，乙池的pH是                (若此时乙池中溶液的体积为500mlL)；此时丙池某电极析出1.60g某金属，则丙中的某盐溶液可能是          （填序号）。

A．MgSO4

B．CuSO4

C．AgNO3

D．AlCl3

氨气在生产、生活和科研中应用十分广泛
（1）传统工业上利用氨气合成尿素
①以CO₂与NH₃为原料合成尿素的主要反应如下：
2NH₃(g)＋CO₂(g)＝NH₂CO₂NH₄(s)       ΔH＝－159.47 kJ·mol^－1
NH₂CO₂NH₄(s)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)   ΔH＝+ 72.49 kJ·mol^－1
反应2NH₃(g)＋CO₂(g)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g) ΔH＝                kJ·mol^－1。
②液氨可以发生电离：2NH₃(l)NH₂^－ + NH₄^＋，COCl₂和液氨发生“复分解”反应生成尿素，写出该反应的化学方程式                    。
（2）氨气易液化，便于储运，可利用NH₃作储氢材料
已知：2NH₃(g)N₂(g) + 3H₂(g) ΔH＝+92.4 kJ·mol^－1
① 氨气自发分解的反应条件是                   （填“低温” 或 “高温”）。
②其他条件相同，该反应在不同催化剂作用下反应，相同时间后，氨气的转化率随反应温度的变化如右图所示。

在600℃时催化效果最好的是                   （填催化剂的化学式）。c点氨气的转化率高于b点，原因是                                。
（3）垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质(用NH₃表示)和氯化物，把垃圾渗滤液加入到如图所示的电解池（电极为惰性材料）进行电解除去NH₃，净化污水。该净化过程分两步：第一步电解产生氧化剂，第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N₂。

①写出电解时A极的电极反应式：                        。
②写出第二步反应的化学方程式：                        。

以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点.

（1）氨燃料电池使用的电解质溶液是2 mol·L^－1的KOH溶液，电池反应为：4NH₃＋3O₂ =2N₂＋6H₂O。该反应每消耗1.7g NH₃转移的电子数目为            ;
（2）用氨燃料电池电解CuSO₄溶液，如右图所示，A、B均为铂电极，通电一段时间后，在A电极上有红色固体析出，则B电极上发生的电极反应式为      ；此时向所得溶液中加入8gCuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度，则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为         L.
（3）纳米级氧化亚铜(Cu₂O)是一种重要光电材料。现用铜棒和石墨做电极，饱和食盐水做电解质制备纳米级氧化亚铜(Cu₂O)，电解反应为。铜棒上发生的电极反应式为

甲烷作为一种新能源在化工领域应用广泛，请回答下列问题：

（1）高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H₂)还原氧化铁，有关反应为：CH₄(g)＋CO₂(g)===2CO(g)＋2H₂(g) ；ΔH＝+260 kJ·mol^－1
已知：2CO(g)＋O₂(g)===2CO₂(g) ；ΔH＝﹣566 kJ·mol^－1
则CH₄与O₂反应生成CO和H₂的热化学方程式为： _____________________.
（2）如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。
①a处应通入_____（填“CH₄”或“O₂”），b处电极上发生的电极反应式是：
②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH值_____（填写“变大”“变小”或“不变”，下同），装置Ⅱ中Cu^2＋的物质的量浓度                .
③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH^―以外还含有_____（忽略水解）.
④在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化为12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷_______L（标准状况下）.

在1LK₂SO₄和CuSO₄的混合溶液中，c(SO₄^2-)="2.0" mol·L^-1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L（标准状况）气体，则原溶液中K⁺的物质的量浓度为

A．2.0 mol·L^-1

B．1.5 mol·L^-1

C．1.0 mol·L^-1

D．0.5 mol·L^-1

将H₂S通入FeCl₃ 溶液中，过滤后将反应液加入电解槽中电解(如下图所示)。电解后的溶液还可以循环利用。该方法可用于处理石油炼制过程中产生的H₂S废气。下列有关说法正确的是

A．过滤得到的沉淀可能是FeS和S

B．若有0.20mol的电子转移，一定能得到2.24L的氢气

C．可以用Fe与外接电源的a极相连

D．与a极相连的电极反应式为Fe^2^＋－e^－=Fe^3^＋

（1）某课外兴趣小组用下图装置进行实验，试回答：

①若开始时开关K与a连接，则A的电极反应式为_________。
②若开始时开关K与b连接，这种方法经常用于金属的防护，这种防护措施叫做_______。
③开关K与b连接，铁和石墨棒互换位置即可制得白色的较纯净Fe（OH）₂沉淀，则铁电极反应式为_______。
（2）如下图所示的装置，C、D、E、F都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答以下问题：

①电极A的名称是_______。
②甲装置中D电极的电极反应式：_______。
③在25℃时若用惰性电极电解饱和  NaCl溶液一段时间，当阳极产生5.6L（标准状况下）一种气体，电解后溶液体积为50L时，求所得溶液在25℃时的氢氧化钠物质的量浓度=_______。
④欲用丙装置给铜镀银，G应该是________（填“银”或“铜”），电镀液的主要成分是（填化学式）_______。