高中化学探究电解池作用填空题

（1）甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
①CH₄(g)+H₂O(g)＝CO(g) + 3H₂(g)  △H ＝+206.0 kJ·mol^－1
② CO(g)+2H₂(g)＝CH₃OH (g)        △H＝－129.0 kJ·mol^－1
CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的△H=         。
（2）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O ( g )通入容积为10 L的反应器，在一定条件下发生反应①，测得在一定压强下CH₄的转化率与温度的关系如图。

假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H₂表示该反应的平均反应速率为     mol·L^-1·min^-1。
（3）在某温度和压强下，将一定量 CO与H₂充入密闭容器发生反应②生成甲醇，平衡后压缩容器体积至原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是    (填序号)：

A．c ( H2 )减少；

B．平衡常数K增大；

C．CH3OH 的物质的量增加；

D．正反应速率加快，逆反应速率减慢；

E.重新平衡c ( H₂ )/ c (CH₃OH )减小。
（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后Co³⁺将甲醇氧化成CO₂和H⁺（用石墨烯吸附除去Co²⁺）。现用图装置模拟上述过程，

则：Co²⁺在阳极的电极反应式为：             ；除去甲醇的离子方程式为                。

(17分) 氯碱厂电解饱和食盐水制取的工艺流程示意图如下：

依据上图，完成下列填空：
（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为_________________________________；与电源负极相连的电极附近，溶液值___________。（选填：不变、升高或下降）
（2）工业食盐含等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为____________________________________________；
（3）如果粗盐中含量较高，必须添加钡试剂除去，该钡试剂可以是________（选填a、b、c多选倒扣分）
a.    b.   c.
（4）为有效除去，加入试剂的合理顺序为_____________（选填a、b、c多选倒扣分）
a. 先加，后加，再加钡试剂
b. 先加，后加钡试剂，再加
c. 先加钡试剂，后加，再加
（5）脱盐工序中利用和在溶解度上的差异，通过____________、冷却、______________（填写操作名称）除去。
（6）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止与反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，与充分接触，产物仅是和，相应的化学方程式为_____________________。

随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将氮氧化物(NO_x)排放量减少10%，回答 下列与氮化合物相关的问题。
（1）处理NO_x的一种方法是利用甲烷催化还原NO_x。已知：
CH₄(g)+4NO₂(g)=4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g) △H=－574kJ·mol^－1
CH₄(g)+4NO(g)=2N₂₍g)+CO₂(g)+2H₂O(g) △H=－1160kJ·mol^－1
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为                                 。
（2）肼（N₂H₄）用亚硝酸氧化可生成氮的另一种氢化物，该氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977。写出肼与亚硝酸反应的化学方程式           。
（3）如图所示装置可用于制备N₂O₅，则生成N₂O₅的那一极电极反应式为                     。

以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如下图所示。

（1）除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-离子，加入下列沉淀剂的顺序是（填字母）           。
a．Na₂CO₃         b．NaOH        c．BaCl₂  
（2）将滤液的pH调至酸性除去的离子是            。
（3）电解饱和食盐水可得到H₂和另外两种产物，这两种物质相互反应的离子方程式为        ，欲从饱和食盐水中获得食盐晶体，可采用的实验方法是             。
（4）气体X可增大饱和食盐水吸收CO₂的量，有利于NaHCO₃晶体的生成和析出，X的化学式是       。
（5）下列有关NaHCO₃和纯碱的说法正确的是            (填字母)

A．NaHCO3属于盐类，纯碱属于碱

B．分别往同浓度的NaHCO3溶液和纯碱溶液中滴加稀盐酸，产生气泡的速率相同

C．常温下在水中的溶解度，NaHCO3大于纯碱

D．除去NaHCO3溶液中的纯碱，应往溶液中通入足量的CO2

(14分)汽车尾气中CO、NO_x 以及燃煤废弃中的SO₂都是大气污染物，对它们的治理具有重要意义。
Ⅰ．CH₄(g)+4NO₂(g) = 4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)     △H₁=" —574" kJ·mol^{- 1}．
CH₄(g) + 4NO(g) = 2N₂(g)+ CO₂(g)+2H₂O(g)      △H₂= 一1160 kJ·mol^{- 1}
(1)甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为                                          ；
Ⅱ．吸收SO₂和NO，获得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃产品的流程图如下(Ce为铈元素)：

(2)装置Ⅱ中，酸性条件下，NO被Ce ⁴⁺ 氧化的产物主要是NO₃^- 、NO₂^- ，写出只生成NO₃^- 的离子方程式                                            ；
(3)装置Ⅲ的作用之一是再生Ce⁴⁺，其原理如下图所示。

①生成的Ce⁴⁺ 从电解槽的        (填字母序号)口流出；
②生成S₂O₄^{2 -} 的电极反应式为                 ；
(4)已知进入装置Ⅳ的溶液中，NO₂^- 的浓度为a g·L^{- 1} ，要使1m³该溶液中的NO₂^- 完全转化为NH₄NO₃，至少需向装置Ⅳ中通入标准状况下的O₂        L。(用含a代数式表示，计算结果保留整数)

Ag₂O₂灰黑色粉末或晶体。分子量247.74。密度7.44g/cm³，具强氧化性。不溶于水，溶于硝酸、硫酸和氨水。与有机物接触有起火及爆炸之危险，加热至100摄氏度以上时分解为金属银和氧气，在银锌碱性电池中作正极活性物质，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，写出该电池正极的电极方程式：                                        。
（3）准确称取上述制备的样品（设Ag₂O₂仅含和Ag₂O）2.588g，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）。

如图所示，通电5 min后，第③极增重2.16 g，同时在A池中收集到标准状况下的气体224 mL，设A池中原混合液的体积为200 mL。

试求：（1）写出①、②的电极反应式；                           ______________                          _______________
（2）通过计算确定通电前A池中原混合溶液Cu²⁺的浓度是               。

已知有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池和燃料电池相组合，相关流程如下图所示(电极未标出)：回答下列有关问题：

（1）电解池的阴极反应式为 _____________________________________
（2）通入空气的电极为_______________（“正极”或“负极”）
燃料电池中阳离子的移动方向___________(“从左向右”或“从右向左”)。
（3）电解池中产生2 mol Cl₂，理论上燃料电池中消耗_____ mol O₂。
（4）a、b、c的大小关系为：__________。

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH₄和O₂ ，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。

回答下列问题：
（1）甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为      、               。
（2）闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生．其中b电极上电极反应式为        ；
（3）若每个电池甲烷通入量为 1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上最多能产生的氯气体积
为            L (标准状况)。

(10分) Ⅰ 硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。
（1）将烧碱吸收H₂S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：
S^2－－2e^－===S                 (n－1)S＋S^2－===S

①写出电解时阴极的电极反应式：________________。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成__________________________。
Ⅱ.     用FeCl₃溶液吸收H₂S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。
FeCl₃与H₂S反应的离子方程式为________________________________________________。
电解池中H⁺在阴极放电产生H₂，阳极的电极反应为___________________________________。
综合分析的两个反应，可知该实验有两个显著优点：
①H₂S的原子利用率100%；②                                      。

常温下用惰性电极电解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下图中Ⅰ、Ⅱ所示(以下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。

（1）通过计算推测：原混合溶液中NaCl和CuSO₄的物质的量浓度。
c(NaCl)＝________mol·L^－1，  c(CuSO₄)＝________mol·L^－1。
（2）若用惰性电极电解NaCl和CuSO₄的混合溶液200 mL，经过一段时间后两极均得到224 mL气体，则原混合溶液中氯离子浓度的取值范围为_______，铜离子浓度的取值范围为________。

工业上电解NO制备 NH₄NO₃，其工作原理如下图所示，电解时阳极的电极反为                         ，使电解产物全部转化为NH₄NO₃，需补充物质A，A是_____________，说明理由：________________  。

全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。全钒液流电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子【V^2＋(紫色)、V^3＋（绿色）、VO^2＋（蓝色）、VO（黄色）】为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO^2＋＋V^3＋＋H₂OV^2＋＋VO＋2H^＋。如图1是钒电池基本工作原理示意图：
    
图 1                                          图 2
请回答下列问题：
（1）放电时的正极反应式为_________________________；
（2）充电时的阴极反应式为________________，充电过程中，电解液的pH          (选填“升高”“降低”或“不变”)。
（3） 放电过程中氢离子的作用是____________________________；若充电时转移电子的数目为6.02×10²³，则左槽溶液中H⁺的变化量为              mol 。
（4） 以全钒液流电池为电源，用惰性电极电解NaHSO₃溶液可制得硫酸，装置如图2所示。阴极的电极反应式为                                                             。
（5）电解过程中③处的生成物是                       （填化学式）。

电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：
①在X极附近观察到的实验现象是                        。
②电解NaCl溶液的离子方程式是                         。
③将Y电极反应产物通入Na₂S溶液中，发生反应的离子方程式为                     。
（2）若要在铁制品上镀一定厚度的Ag，Y电极反应式为                       ，工作一段时间后pH将___________（填“增大”或 “减小”或“不变”） 。
（3）若X、Y都是铂电极，电解某金属M的氯化物（MCl₂）溶液，当收集到1.12 L氯气时（标准状况），阴极增重3.2g，该金属的摩尔质量是______________。

(16分)碳及其化合物有广泛的用途。
（1） 将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为
C(s)＋H₂O(g) CO(g)＋H₂(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol^－1，
以上反应达到平衡后，在体积不变的条件下，以下措施有利于提高H₂O的平衡转化率的是________。(填序号)

A．升高温度

B．增加碳的用量

C．加入催化剂

D．用CO吸收剂除去CO

（2） 已知：C(s)＋CO₂(g) 2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·mol^－1，则CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)的焓变ΔH＝________。
（3） CO与H₂在一定条件下可反应生成甲醇：CO(g)＋2H₂(g) =CH₃OH(g)。甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用稀硫酸作电解质溶液，多孔石墨作电极，该电池负极反应式为_______________。
若用该电池提供的电能电解60 mL NaCl溶液，设有0.01 mol CH₃OH完全放电，NaCl足量，且电解产生的Cl₂全部逸出，电解前后忽略溶液体积的变化，则电解结束后所得溶液的pH＝________。
（4） 将一定量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2.0 L的恒容密闭容器中，发生以下反应：
CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)。得到如下数据：

温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所 需时间/min
H2O	CO	H2	CO
900	1.0	2.0	0.4	1.6	3.0

通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字)________。改变反应的某一条件，反应进行到t min时，测得混合气体中CO₂的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示)________________________。
（5） 工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H₂用于合成氨。合成氨反应原理为N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1。实验室模拟化工生产，分别在不同实验条件下反应，N₂浓度随时间变化如图甲所示。
请回答下列问题：①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为____________________。
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，其他条件相同，请在图乙中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH₃浓度随时间变化的示意图。