高中化学探究电解池作用试题

南海某小岛上,解放军战士为了寻找合适的饮用水源,对岛上山泉水进行分析化验,结果显示水的硬度为28°(属于硬水),主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。请思考下列问题:
(1)该泉水属于　　　　硬水(填写“暂时”或“永久”)。 
(2)若要除去Ca²⁺、Mg²⁺可以往水中加入石灰和纯碱,试剂添加时先加　　　　后加　　　　,原因是                            。
(3)目前常用阳离子交换树脂如NaR、HR来进行水的软化,若使用HR作为阳离子交换树脂则水中的Ca²⁺、Mg²⁺与交换树脂的　　　　起离子交换作用。若使用NaR作为阳离子交换树脂失效后可放入5%-8%　　　　溶液中再生。
(4)岛上还可以用海水淡化来获得淡水。下面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图,已知海水中含Na⁺、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2—等离子,电极为惰性电极。请分析下列问题:

①阳离子交换膜是指　　　　(填A或B)。
②写出通电后阳极区的电极反应式:                       ;阴极区的现象是:　                         。

(18分)氮、硫、氯及其化合物是中学化学重要的组成部分。
（1）氨气燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液，电池反应为：。该电池负极的电极反应式为__________；用该电池进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，以CuSO₄溶液为电解质溶液，下列说法正确的是____________.
a．电能全部转化为化学能    
b．的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)
c．溶液中Cu²⁺向阳极移动 
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
e．若阳极质量减少64g，则转移电子数为2N_A个
（2）①将SO₂通入到BaCl₂溶液中，出现了异常现象，看到了明显的白色沉淀，为探究该白色沉淀的成分，他设计了如下实验流程：所得悬浊液白色沉淀观察现象并判断。则试剂A的化学式为_________。实验表明，加入试剂A后，白色沉淀未见溶解，产生该白色沉淀的离子方程式是___________。
②利用如图所示电化学装置吸收工业尾气中SO₂，阴极上生成Cu。写出装置中阳极的电极反应式__________。

（3）已知。某同学设想用下列流程得到BaCl₂，

则①的离子方程式为_________，该反应的平衡常数K=__________；
（4）自来水厂用ClO₂处理后的水中，要求ClO₂的浓度在0.1～0.8mg·L^-1之间。碘量法可以检测水中ClO₂的浓度，步骤如下：
I．取一定体积的水样，加入一定量的碘化钾，再用氢氧化钠溶液调至中性，并加入淀粉溶液，溶液变蓝。
Ⅱ．加入一定量的Na₂S₂O₃溶液，发生反应
Ⅲ．加硫酸调节水样pH至1～3。
操作时，不同pH环境中粒子种类如图所示：

请回答：
①确定操作Ⅱ完全反应的现象是___________。
②在操作Ⅲ过程中，溶液又呈蓝色，反应的离子方程式是__________。

废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁，利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下：

（1）电解时废旧刀具做阳极，不锈钢做阴极，HCl溶液为电解液。阴极主要的电极反应式为________________________________________________________________________。
（2）净化步骤所得滤饼的主要成分是________。回收的洗涤液代替水配制电解液，目的是回收利用其中的________。
（3）溶液Ⅰ的主要成分是________。洗涤CoC₂O₄不充分对最终产品纯度并无明显影响，但焙烧时会造成环境污染，原因是____________________________________________。
（4）将Co₂O₃还原成Co粉的化学反应方程式为____________________。

常温下电解200 mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如右图Ⅰ、Ⅱ所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），根据图中信息进行下列计算：

（1）原混合溶液NaCl和CuSO₄的物质的量浓度。
（2）t₂时所得溶液的c(H⁺)。
（3）电解至t₃时，消耗水的质量。

如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：

(1)甲烷燃料电池负极反应式为________________________。
(2)石墨(C)极的电极反应式为_______________________。
(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体的体积为________L；丙装置中阴极析出铜的质量为________ g。
(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)₂的实验装置(如图所示)。

若用于制漂白液，a为电池的________极，电解质溶液最好用)________________
若用于制Fe(OH)₂，使用硫酸钠溶液作电解质溶液，阳极选用________作电极。

利用如图装置进行实验，甲乙两池均为1 mol•L^—1的AgNO₃溶液，A、B均为Ag电极。实验开始先闭合K₁，断开K₂。一段时间后，断开K₁，闭合K₂，形成浓度差电池，电流计指针偏转（Ag^＋浓度越大氧化性越强）。下列说法不正确的是

A．闭合K₁，断开K₂后，A电极增重
B．闭合K₁，断开K₂后，乙池溶液浓度上升
C．断开K₁，闭合K₂后，NO₃^— 向B电极移动
D．断开K₁，闭合K₂后，A电极发生氧化反应

铬化学丰富多彩，由于铬光泽度好，常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各 种性能的不锈钢，CrO3 大量地用于电镀工业中。
（1）在下图装置中，观察到图 1 装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图 2 装置中铜电 极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体。

图 2 装置中铬电极的电极反应式______________________
（2）最近赣州酒驾检查特别严，利用 CrO₃具有强氧化性，有机物（如酒精）遇到 CrO₃时，猛烈反应，CrO₃被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂(SO₄)₃]，另该过程中乙醇被氧化成乙酸， 从而增强导电性，根据电流大小可自动换算出酒精含量。写出该反应的化学方程式为_________________________
（3）虽然铬加到铁中可将铁做成不锈钢可减少金属腐蚀，但 生产成本高，生活中很多情况下还是直接使用钢铁，但易腐蚀， 利用右图装置，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 应置于________处。若 X 为锌，开关K 置于________处。

（4）CrO3 和 K2Cr2O7 均易溶于水，这是工业上造成铬污染的 主要原因。净化处理方法之一是将含＋6 价 Cr 的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入 适量的 NaCl 进行电解：阳极区生成的 Fe²⁺和 Cr₂O₇^2－发生反应，生成的 Fe³⁺和 Cr³⁺在阴极 区与OH^－结合生成 Fe(OH)₃和 Cr(OH)₃沉淀除去【已知某条件下的KspFe (OH)₃ ＝ 3.0×10^-31， KspCr(OH)₃ ＝ 6.0×10^-38】。已知电解后的溶液中 c(Fe³⁺)为 2.0×10^－6 mol·L¹，则溶液中c(Cr³⁺)为______________mol·L^-1。

（1） 图中A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色。

①电源A中a点为________极。
②滤纸B上发生的总反应的离子方程式为                    。
③欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为              ，电镀槽中盛放的电镀液可以是________或________。
（2）加碘盐中的KIO₃也可以用电化学氧化法制取：电解KI溶液可以制取KIO₃。则电解时阳极材料可选用   (填“石墨”或“铜”)。写出该电极反应方程式               

工业废水随意排放会造成严重污染，根据成分不同可采用不同的处理方法。
（1）电池生产工业废水中常含有Cu²⁺等重金属离子，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去。已知室温下Ksp(FeS)＝6.3×10^－18mol²·L^－2，Ksp(CuS)＝1.3×10^－36mol²·L^－2。
①请用离子方程式说明上述除杂的原理______________________。
②FeS高温煅烧产生的SO₂气体通入下列溶液中，能够产生沉淀的是_________（填序号）
A．Ba(NO₃)₂  B．BaCl₂
C．Ba(OH)₂ D．溶有NH₃的BaCl₂溶液
③已知元素在高价态时常表现氧化性，若在酸性CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃和NaCl溶液，加热，生成CuCl沉淀，则生成CuCl的离子方程式是___________。
（2）电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr₂O₇^2-）时，在废水中加入适量NaCl，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在如下反应Cr₂O₇²+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，最后Cr³⁺ 以Cr(OH)₃形式除去，下列说法不正确的是______（填序号）
A．阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺
B．电解过程中溶液pH减小
C．过程中有Fe（OH）₃沉淀生成
D．电路中每转移12 mol电子，最多有2mol Cr₂O₇^2-被还原
（3）废氨水可以转化成氨，氨再设计成碱性燃料电池。右图是该燃料电池示意图，产生的X气体可直接排放到大气中，a电极作_________极（填“正”“负”“阴”或“阳”），其电极反应式为___________。

以石墨电极电解200 mL CuSO₄溶液，电解过程中转移电子的物质的量n(e^—)与产生气体体积V(g)（标准状况）的关系如下图所示。下列说法中正确的是（ ）

A．电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2mol/L

B．电解后所得溶液中c(H^+)＝2mol/L

C．当n(e^—)＝0.6mol时，V(H2)∶V(O2)＝3∶2

D．向电解后的溶液中先后加入16gCuO和3.6g水，则溶液可恢复为电解前的浓度

右图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为：
2CH₃OH+3O₂+4KOH＝2K₂CO₃+6H₂O

（1）请回答图中甲、乙两池的名称。甲电池是            装置，乙池是            装置。
（2）请回答下列电极的名称：通入CH₃OH的电极名称是          ，B（石墨）电极的名称是         。
（3）写出电极反应式：
通入O₂的电极的电极反应式是                            。
A（Fe）电极的电极反应式为                              。
（4）乙池中反应的化学方程式为                           。
（5）当乙池中A（Fe）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O_­2             mL（标准状况下）

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_________________

将0.2molAgNO₃、0.4molCu(NO₃)₂、0.6molKCl溶于水，配成100mL溶液，用惰性电极电解一段时间后，若在一极析出0.3molCu，此时在另一极上产生的气体体积（标准状况）为

A．3.36L

B．4.48L

C．5.6L

D．6.72L

某同学按下图所示的装置进行试验。A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水。当K闭合时，在交换膜处SO₄^2一从右向左移动。下列分析错误的是

A．金属活动性A强于B
B．反应初期，y电极的电极反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑
C．反应初期，x电极周围出现白色沉淀，后来电极附近沉淀溶解
D．电解一段时间后将AlCl₃溶液倒入烧杯并搅拌可得到偏铝酸盐溶液

工业废水中常含有一定量的Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理，常用的处理方法有两种。
方法1：还原沉淀法
该法的工艺流程为

其中第①步存在下列平衡：2CrO₄^2- (黄色) +2H⁺ Cr₂O₇^2-(橙色) +H₂O
（1）若平衡体系的pH=2，该溶液显        色。
（2）能说明第①步反应达平衡状态的是             。
A．Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-的浓度相同   
B.2V(Cr₂O₇^2-)=V(CrO₄^2-)    
C．溶液的颜色不变
（3）第③步生成的Cr(OH)₃在溶液中存在以下沉淀溶解平衡
Cr(OH)₃(s) Cr³⁺(aq)+3OH^-(aq)     Ksp Cr(OH)₃="c" (Cr³⁺)∙c³(OH^-)=10^-32
常温下，要使c(Cr³⁺)降至10^-5mol/L，溶液的pH应调至__________。
方法2电解法：
该法用Fe做电极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解的进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。
（4）用Fe做电极的原因为                    。
（5）在阴极附近溶液pH升高的原因（用电极反应式解释）       ，溶液中同时生成的沉淀还有        。