高中化学探究电解池作用计算题

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图中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：（要求写出计算步骤）

（1）原混合溶液中NaCl和CuSO₄的物质的量浓度。
（2）电解至t₃时，消耗水的质量。

工业制硫酸时，利用催化氧化反应将是一个关键的步骤。
（1）某温度下，。开始时在100L的密闭容器中加入4.0molSO₂(g)和10.0molO₂，当反应达到平衡时共放出热量196kJ，该温度下平衡常数K=____________。
（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molmol,发生反应:,达平衡后改变下述条件，气体平衡浓度都比原来增大的是____________(填字母)。

A．保持温度和容器体积不变，充入2mol

B．保持温度和容器体积不变，充入2molN2

C．保持温度和容器内压强不变，充入1mol

D．移动活塞压缩气体

E．升高温度
（3）下列关于反应的图像中，不正确的是_________。

（4）同学们学习了电化学知识后大家提出，可以用电解的方法来生产硫酸，可避免产生酸雨，污染环境。于是大家设计了一个以铂为电极，两极分别通入SO₂和空气，酸性电解液来实现电解生产硫酸。
①阳极的电极反应为______________________________。
②若电解液为2L0.025mol的硫酸溶液，当电解过程共转移了0.1mol电子时，理论上消耗SO₂的体积为（标准状况）为_________，此溶液的pH="__________" (忽略溶液体积变化)。
③设计此实验的想法得到了老师的充分肯定，但与工业上生产硫酸相比还是有很多不足，请对此实验进行合理的评价____________________________（写出一点即可）。

“神七”登天谱写了我国航天事业的新篇章。火箭升空需要高能的燃料，通常用肼(N₂H₄)作为燃料，N₂O₄做氧化剂。
（1）已知：N₂(g) + 2O₂(g) =2NO₂(g)           △H＝＋67.7 kJ·mol^－1
N₂H₄(g) + O₂(g) =N₂(g) + 2H₂O(g)   △H＝－534.0 kJ·mol^－1
2NO₂(g) N₂O₄(g)           △H＝－52.7 kJ·mol^－1
试写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式： 。
（2）工业上可用次氯酸钠与过量的氨反应制备肼，该反应的化学方程式为：   。
（3）一定条件下，在2L密闭容器中起始投入2 mol NH₃和4 mol O₂发生反应：
4NH₃(g)+5O₂(g）4NO(g)+6H₂O(g)  ΔH<0
测得平衡时数据如下：

平衡时物质的量（mol）	n(NO)	n(H2O）
温度T1	1.6	2.4
温度T2	1.2	1.8

 
①在温度T₁下，若经过10min反应达到平衡，则10min内反应的平均速率
v(NH₃)＝   。
②温度T₁和T₂的大小关系是T₁     T₂（填“>”、 “<”或“＝”）。
（4）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂。某种电化学装置可实现如下转化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：=O₂↑+2H₂O，则阴极反应为   。有人提出，可以设计反应2CO=2C+O₂（△H＞0）来消除CO的污染。请你判断上述反应是否能自发进行并说明理由   。
（5）下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH溶液为电解液。

如果某段时间内氢氧储罐中共收集到33.6L气体（已折算成标准状况），则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为   mol。

多晶硅是太阳能光伏产业的重要原料。
（1）由石英砂可制取粗硅，其相关反应的热化学方程式如下：

①反应SiO₂（s）+2C（s）=Si（s）+2CO（g）的△H=    kJ·mol^-1（用含a、b的代数式表示）。
②SiO是反应过程中的中间产物。隔绝空气时，SiO与NaOH溶液反应（产物之一是硅酸钠）的化学方程式是          。
（2）粗硅提纯常见方法之一是先将粗硅与HCl制得SiHCl₃，经提纯后再用H₂还原：SiHCl₃（g）+H₂（g）Si（s）+3HCl（g）不同温度及不同n（H₂）/n（SiHCl₃）时，反应物X的平衡转化率关系如图；

①X是      （填“H₂”、“SiHCl₃”）。
②上述反应的平衡常数K（1150℃）    K（950℃）（选填“>”、“<”、“=”）
（3）SiH₄（硅烷）法生产高纯多晶硅是非常优异的方法。
①用粗硅作原料，熔盐电解法制取硅烷原理如图10，电解时阳极的电极反应式为     。
②硅基太阳电池需用N、Si两种元素组成的化合物Y作钝化材料，它可由SiH₄与NH₃混合气体进行气相沉积得到，已知Y中Si的质量分数为60%，Y的化学式为        。

已知：Cu(OH)₂是二元弱碱；亚磷酸（H₃PO₃）是二元弱酸，与NaOH溶液反应，生成Na₂HPO₃。
（1）在铜盐溶液中Cu^2＋发生水解反应的离子方程式为____，该反应的平衡常数为____；（已知：25℃时，Ksp[Cu(OH)₂]＝2.0×10^－20mol³/L³）
（2）根据H₃PO₃的性质可推测Na₂HPO₃稀溶液的pH______7（填“＞”“＜”或“＝”）。常温下，向10mL0.01mol/L H₃PO₃溶液中滴加10ml0.02mol/LNaOH溶液后，溶液中各种离子浓度由大到小的顺序是_________；
（3）电解Na₂HPO₃溶液可得到亚磷酸，装置如图（说明：阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过）

①阳极的电极反应式为____________________。
②产品室中反应的离子方程式为____________。

铁是地壳中含量第二的金属元素，其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。
(―)工业废水中含有一定量的Cr₂O₇^2－和CrO₄^2－，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理。常用的处理方法是电解法，该法用Fe作电极电解含Cr₂O₇^2－的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）₃沉淀。
（1）用Fe作电极的目的是   。
（2）阴极附近溶液pH升高的原因是_                            (用电极反应式解释）；溶液中同时生成的沉淀还有   。
(二)氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下：

已知①某赤铁矿石含60.0%Fe₂O₃、3.6%FeO，还含有Al₂O₃、MnO₂、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：

（3）步骤②中加双氧水的目的是                         ，pH控制在3.4的作用是              ，已知25℃时，K_sp[Cu（OH）₂] =2.010^-20，该温度下反应：Cu^2＋＋2H₂OCu(OH)₂＋2H^＋的平衡常数K=             。
（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？                             。
（5）制备氮化铁磁粉的反应：Fe＋NH₃Fe_xN_y＋H₂ (未配平）,若整个过程中消耗氨气34.0g，消耗赤铁矿石2kg，设整个过程中无损耗，则Fe_xN_y磁粉的化学式为            。

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。

(6分)为测定某氧化物（化学式为MO）中M是何种金属，做以下实验：称取该氧化物8.0g溶于适量的稀硫酸中，再配制成250.0mL溶液。取该溶液50.0mL用惰性电极进行电解，当刚好电解完全时，电极析出M 1.28g 。通过计算回答以下问题：
（1）M是什么金属？
（2）最初配制的溶液中，该金属离子物质的量浓度是多少？
（3）若50mL此电解液在电解后体积变为40mL，此时溶液的c(H⁺)是多少？

用铂作电极电解某金属的氯化物（XCl₂）溶液，当收集到1.12 L氯气时（标准状况），阴极增重3.2 g，求：（不要求计算过程）
（1）该金属的相对原子质量；
（2）电路中有多少电子通过？

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。

氢气是化工行业重要原料之一。
（1）电解饱和食盐水是生产H₂的方法之一。常温下，电解250 mL饱和食盐水一段时间后，溶液质量减轻0．365 g(假设气体全部逸出)。生成的氢气在标准状况下的体积为        mL。
（2）在电弧炉中，甲烷裂解产生乙炔和氢气，若1 m³ 甲烷经此过程生成0．27 m³氢气_­，则甲烷的裂解率为          %(体积均在相同条件下测定)。
（3）已知：C_xH_y + H₂O → CO + CO₂ + H₂(未配平)。工业上用甲烷、乙烷的混合气体利用上述反应生产氢气，反应后气体经干燥组成如下表所示：

组分	CO	CO2	H2
体积分数	20%	5%	75%

计算原混合气体中甲烷与乙烷的物质的量之比。
（4）合成氨生产过程中，消耗氮氢混合气2000 m³(其中CH₄的体积分数为0．112%，下同)，分离液氨后的氮氢混合气中含CH₄ 2．8%。计算分离出液氨为多少吨(保留2位小数，所有体积均已折算至标准状况)。

Ag₂O₂是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：在KOH加入适量AgNO₃溶液,生成Ag₂O沉淀，保持反应温度为80，边搅拌边将一定量K₂S₂O₈溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得到固体样品。反应方程式为2AgNO₃＋4KOH＋K₂S₂O₈ Ag₂O₂↓＋2KNO₃＋K₂SO₄＋2H₂O
回答下列问题：
（1）上述制备过程中，检验洗涤是否完全的方法是                              
                                                                          。
(2)银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag₂O₂转化为Ag，负极的Zn转化为K₂Zn(OH)₄，写出该电池反应方程式：
                                           。
(3)准确称取上述制备的样品（设Ag₂O₂仅含Ag₂O）2.558g，在一定的条件下完全分解为Ag 和O₂，得到224.0mLO₂（标准状况下）。计算样品中Ag₂O₂的质量分数（计算结果精确到小数点后两位）。

常温下电解200mL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下图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，根据图中信息回答下列问题。

⑴通过计算推测：
①原混合溶液NaCl和CuSO₄的物质的量浓度。
②t₂时所得溶液的pH。
⑵实验中发现，阳极产生的气体体积与阴极相比，明显小于对应时间段的理论值。试简要分析其可能原因。

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。

有一硝酸盐晶体，其化学式为R（NO₃)_x·yH₂O，相对分子质量为242。 取1.21 g该晶体溶于水，配成100mL溶液，将此溶液用石墨作电极进行电解，当有0.01mol电子发生转移时，溶液中金属全部析出。经称量阴极增重0.32g。求：
（1）金属R的相对原子质量及x、y。
（2）电解后溶液的pH（电解过程中溶液体积变化忽略不计）。