高中化学探究电解池作用试题

A、B、C、D、E、F六种物质的相互转化关系如下图所示(反应条件及部分产物均未列出)。

（1）若A、D、E是短周期的非金属单质，且 A、D所含元素同主族，A、E含元素同周期，已知D单质在电子工业中有重要作用，则D的原子结构示意图为________；F的分子构型为________；反应①的化学方程式为__________________。
（2）若A、D为常见金属单质，且加热时A、D才能溶解在E的浓溶液中，写出反应③的化学方程式_ _________________；足量的A与B溶液充分反应后，生成物C中金属阳离子的检验方法为__________________；若以惰性电极电解B的水溶液，当阴极增重9.6g时，阳极生成气体在标准状况下的体积为________，写出电解B的水溶液的离子方程式__________________。

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)

)2013年全国各地连续出现了严重的雾霾天气，给人们的出行及身体造成了极大的危害，因此研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
I．脱硫技术能有效控制SO₂对空气的污染。
（1）海水呈弱碱性，主要含有Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、CI^-、SO₄^2-、Br^-、HCO₃^-等离子。含SO₂的烟气可利用海水脱硫，其工艺流程如下图所示：

①向曝气池中通入空气的目的是                         
②通入空气后曝气池中海水与天然海水相比，浓度没有明显变化的离子是    。
a．Cl^-  B．SO₄^2-  C．HCO₃^-
（2）用NaOH溶液吸收烟气中的SO₂，将所得的Na₂SO₃溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H₂SO₄，其原理如下图所示。(电极材料为石墨)

①图中b极要连接电的(填“正”或“负”)    极，C口流出的物质是          。
②SO₃^2-放电的电极反应式为                           
③电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因      。
II．我国的能消费结构以燃煤为主，将煤气化可减少环境污染，但煤气化过程中能产生有害气体H₂S，用足量的Na₂CO₃溶液可吸收，该反应的离子方程式为    。
(已知：H₂S  K_al=9．1×10^-8；K_a2=1．1 ×10^-12；H₂CO₃  K_al=4．30×10^-7；K_a2=5．61 ×10^-11)

MnO₂是重要化学物质，某学习小组设计了将粗MnO₂（含有较多的MnO、MnCO₃和Fe₂O₃）样品转化为纯MnO₂实验，其流程如下：

按要求回答下列问题
（1） 第②步操作中，氧化性强弱顺序：ClO₃^－______ MnO₂ (填“＞”“＜”)，当NaClO₃转移2mol电子时，生成的氧化产物的物质的量为________mol。NaClO₃在常温下能够与盐酸反应生成氯气，该反应的离子方程式为___________________。
（2）第④步操作中，最终得到的固体除NaClO₃外，还一定含有下列物质中的_________
a．NaCl         b．NaClO         c．NaClO₄         d．NaOH
（3）MnO₂是碱性锌锰电池的正极材料，则碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是：__________。
（4）为得到纯净的MnO₂，须将过滤后的MnO₂合并后进行洗涤，判断是否洗涤干净可选用的试剂是______(填写一组即可)。工业上可以以石墨为电极电解酸化的硫酸锰制取二氧化锰，该反应的阳极反应式为_____________。

日常饮用水中NO₃^一的含量是水质卫生检验的重要标准之一，达到一定浓度时会对人类健康产生危害，为了降低饮用水中NO₃^一的浓度，某兴趣小组提出如下方案：

请回答下列问题：
（1）该方案在调节pH时，若pH过大或过小都会造成          的利用率降低。
（2）已知过滤后得到的滤液中几乎不含铝元素。①在溶液中铝粉和NO₃^一反应的离子方程式为                                                           。
②滤渣在空气中煅烧过程中涉及的相关反应方程式为                               
（3）用H₂催化还原法也可降低饮用水中NO₃^—的浓度，已知反应中的还原产物和氧化产物均可参与大气循环，则催化还原法的离子方程式为                          。
（4）饮用水中的NO₃^－  主要来自于NH₄^＋。已知在微生物作用下，NH₄^＋  经过两步反应被氧化成NO₃^－  。两步反应的能量变化示意图如下：
   
试写出1 mol NH₄^＋ (aq)全部氧化成NO₃^－  (aq)的热化学方程式是                   。
（5）固体a熔融电解时阴极反应式为                               

下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5．00％的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和l00g 10．00％的K₂SO₄溶液．电极均为石墨电极。

（1）接通电源，经过一段时间后，测得e电极上收集到气体在标准状况下体积为4．48L，乙中c电极质量增加。据此回答问题：
①电源的N端为                 极。
②电极b上发生的电极反应为               
③电解前后甲溶液 pH         ；乙溶液 pH          ；丙溶液 pH        。（填“变大”、“ 变小”或“不变”）
④电极b上生成的气体在标准状况下的体积           ；电极c的质量变化是            g。
（2）写出乙溶液中的电解反应方程式：            需加入          g          （填物质名称）复原。

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        。