高中化学探究电解池作用试题

Ⅰ．已知：
4Na（g）+3CO₂（g）=2Na₂CO₃（l）+C(s，金刚石)  △H=－1080.9kJ/mol
4Na（g）+CO₂（g）=2Na₂O（s）+C（s，金刚石）  △H=－357.5kJ/mol
试写出固体Na₂O与固体C（金刚石）反应得到气体Na和液态Na₂CO₃的热化学方程式             。
Ⅱ．硝基苯甲酸乙酯在OH^— 存在下发生水解反应：O₂NC₆H₄COOC₂H₅＋OH^－O₂NC₆H₄COO^－＋C₂H₅OH
两种反应物的初始浓度均为0.050mol/L ，某温度下测得O₂NC₆H₄COOC₂H₅的转化率α随时间变化的数据如表所示：

t/s	0	120	180	240	330	530	600	700	800
α/%	0	33	42	49	59	73	74	75	75

回答下列问题：
（1）该反应在330~530s的平均反应速率为           （只列出算式，不做运算）。
（2）试计算某温度下该反应的平衡常数（写出计算过程）。
（3）为提高O₂NC₆H₄COOC₂H₅的转化率，可以采取的措施有                     ，（写2条）。
Ⅲ．（1）下图装置中，开始电解时，Al电极反应式为                       ,石墨电极反应式为                       。

（2）通电一段时间后测得有0.6mol电子转移，作出Al(OH)₃物质的量与消耗H₂O的物质的量的的图象（反应物足量，作出标注）。

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                                。

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：                        。

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 。

(13分)金属冶炼和处理常涉及许多反应。
（1）下列有关金属的冶炼的说法正确的是(    )
a．高炉炼铁的过程是通过置换反应得到的铁
b．用直接加热氧化铝的方法冶炼得到铝
c．高温加热氧化汞可以制单质汞
d．硫化亚铜与氧气反应炼制的过程属于氧化还原反应
（2）辉铜矿（Cu₂S）可发生反应：2Cu₂S + 2H₂SO₄ + 5O₂ ＝ 4CuSO₄ + 2H₂O
该反应的还原剂是______，当1molO₂发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为______mol。
（3）如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                           。

（4）为处理银器表面的黑斑（Ag₂S），将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触，Ag₂S转化为Ag，食盐水的作用为     ，其总反应式为：                。
（5）高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：Fe₂O₃（s）+3CO（g）= 2Fe（s）+3CO₂（g）
已知：①FeO(s) + CO(g) ＝ Fe(s) + CO₂(g)        △H₁＝－11KJ/mol
②3Fe₂O₃(s) + CO(g) ＝ 2Fe₃O₄(s) + CO₂(g)        △H₂＝－47KJ/mol
③Fe₃O₄(s) + CO(g) ＝ 3FeO(s) + CO₂(g)        △H₃＝+19KJ/mol
则反应Fe₂O₃（s） + 3CO（g）= 2Fe（s）+ 3CO₂（g）的△H＝             。

纳米级Cu₂O是优良的催化剂和半导体材料，工业上常用下列方法制备Cu₂O。
（1）热还原法：加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu（OH）₂来制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂．该制法的化学方程式为________________________________。
（2）电解法:以氢氧燃料电池为电源，用电解法制备Cu₂O装置如图所示。

①A的化学式为___________________________。
②燃料电池中，OH^-的移动方向为______________（填“由左向右”或“由右向左”）；电解池中，阳极的电极反应式为____________________________。
③电解一段时间后，欲使阴极室溶液恢复原来组成，应向其中补充一定量的_____________（填化学式）。
④制备过程中，可循环利用的物质为________________（填化学式）。
（3）干法还原法
利用反应Cu+CuOCu₂O也可制备Cu₂O。将反应后的均匀固体混合物（含有三种成分）等分为两份，一份与足量H₂充分反应后，固体质量减少6．4g；另一份恰好溶于500mL稀硝酸，生成标准状况下4．48LNO，该稀硝酸的物质的量浓度为_________________。

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        。