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。
Ⅰ:CH₄ (g)+H₂O(g)=CO(g)+3H₂(g) ΔH="+206.0" kJ·mol^-1
Ⅱ:CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g) ΔH="-129.0" kJ·mol^-1
CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的热化学方程式为                        。
(2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co²⁺氧化成Co³⁺,然后以Co³⁺作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用如图装置实现上述过程:

①写出阳极电极反应式:                       。
②写出除去甲醇的离子方程式:                   。
(3)写出以NaHCO₃溶液为介质的Al—空气原电池的负极反应式:               。
(4)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图:

①电源的负极为   (填“A”或“B”)。
②阳极室中发生的反应依次为                        。
③电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将      ;若两极共收集到气体13.44 L(标准状况),则除去的尿素为       g (忽略气体的溶解)。

电子工业常用30%的FeCl₃溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。某工程师为了从废液中回收铜,重新获得FeCl₃溶液,设计了下列实验步骤:

写出一个能证明还原性Fe比Cu强的离子方程式:                  。
该反应在上图步骤   中发生。请根据上述反应设计一个原电池,在方框中画出简易装置图(标出电极名称、电极材料、电解质溶液)。

上述过程回收的铜是粗铜,为了获得更纯的铜必须进行电解精炼。写出电解精炼时阳极材料及主要的电极反应式                 。

已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO₂+2H₂SO₄ 2PbSO₄+2H₂O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol 电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题。

(1)A是铅蓄电池的     极，铅蓄电池正极反应式为            ，放电过程中电解液的密度       (填“减小”、“增大”或“不变”)。
(2)Ag电极的电极反应式是        ，该电极的电极产物共        g。
(3)Cu电极的电极反应式是        ，CuSO₄溶液的浓度        (填“减小”、“增大”或“不变”)。
(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示            。

a.各U形管中产生的气体的体积
b.各U形管中阳极质量的减少量
c.各U形管中阴极质量的增加量

请分析下列有关铝盐溶液电解时的变化情况。
(1)用石墨作电极，用如图装置电解AlCl₃溶液，两极均产生气泡，阴极区有沉淀生成。持续电解，在阴极附近的溶液中还可观察到的现象是         ，解释此现象的离子方程式是                     。

(2)若用石墨作电极电解NaCl和Al₂(SO₄)₃的混合溶液，混合溶液中二者的物质的量浓度分别为3 mol·L^-1、0.5 mol·L^-1，则下列表示电解过程的曲线正确的是                    。

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。常用的处理方法之一是电解法。
(1)该法用Fe作电极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。用Fe作电极的原因为                      。
(2)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)                   ，溶液中同时生成的沉淀还有                                          。

第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。
(1)混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为：H₂+2NiOOH2Ni(OH)₂

根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH        (填“增大”、“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为              。
(2)Cu₂O是一种半导体材料，可通过如图的电解装置制取，电解总反应为：2Cu＋H₂OCu₂O+H₂↑

阴极的电极反应式是                 。
用镍氢电池作为电源进行电解，当蓄电池中有1 mol H₂被消耗时，Cu₂O的理论产量为 g。
(3)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的        腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的    (填“正”或“负”)极相连。

化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。
Ⅰ.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极)：

(1)对于氢氧燃料电池，下列表达不正确的是        。

A．a电极是负极，OH^-移向负极

B．b电极的电极反应为：O2+2H2O+4e^-=4OH^-

C．电池总反应式为：2H2+O22H2O

D．电解质溶液的pH保持不变

E.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
(2)上图装置中盛有100 mL 0.1 mol·L^-1 AgNO₃溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，此时图中装置中溶液的pH=           (溶液体积变化忽略不计)。
Ⅱ.已知甲醇的燃烧热ΔH为-726.5 kJ·mol^-1，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为                       ，正极的反应式为                              。
理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ,则该燃料电池的理论效率为                (燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。

（1）将等物质的量的KI和CuCl₂溶于水，用惰性电极电解，该电解反应可分为________个阶段（表格不一定填满，若不够还可以自行添加）。

阶段	相当于电解什么溶液	离子方程式
①
②
③
④
⑤

 
（2）画出过程中溶液pH随时间变化的曲线（假定生成的Cl₂全部逸出）。

用惰性电极电解NaCl与NaHCO₃的混合溶液，测得溶液的pH变化如图所示。

（1）在0→t₁时间内，两个电极上的电极反应式为：
阳极：________________________________________________________________________；
阴极：________________________________________________________________________。
（2）用离子方程式表示0→t₁时间内，溶液pH升高比较缓慢的原因：____________________________________________________________________________。

电化学原理在工业生产中有着重要的作用，请利用所学知识回答有关问题。
（1）用电解的方法将硫化钠溶液氧化为多硫化物的研究具有重要的实际意义，将硫化物转变为多硫化物是电解法处理硫化氢废气的一个重要内容。如图，是电解产生多硫化物的实验装置：

①已知阳极的反应为（x＋1）S^2－=S_x＋S^2－＋2xe^－，则阴极的电极反应式是________________________________________________________________________。
当反应转移x mol电子时，产生的气体体积为____________（标准状况下）。
②将Na₂S·9H₂O溶于水中配制硫化物溶液时，通常是在氮气气氛下溶解。其原因是（用离子反应方程式表示）：___________________________________________________。
（2）MnO₂是一种重要的无机功能材料，制备MnO₂的方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO₄溶液，阳极的电极反应式为______________________。现以铅蓄电池为电源电解酸化的MnSO₄溶液，如图所示，铅蓄电池的总反应方程式为_______________________________________________，当蓄电池中有4 mol H^＋被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为________，MnO₂的理论产量为________g。

（3）用图电解装置可制得具有净水作用的FeO₄^2-。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐生成FeO₄^2-。

①电解过程中，X极区溶液的pH________（填“增大”“减小”或“不变”）。
②电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe－6e^－＋8OH^－=FeO₄^2-＋4H₂O和________________________________________________________________________，
若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少________g。

化学能与电能之间的相互转化与人类的生活实际密切相关，在生产、生活中有重要的应用，同时也是学生形成化学学科素养的重要组成部分。
（1）熔融状态下，钠的单质和氯化亚铁能组成可充电电池，如图9－8工作原理示意图，反应原理为2Na＋FeCl₂Fe＋2NaCl，该电池放电时，正极反应式为________________________________________________________________________；
充电时，____________（写物质名称）电极接电源的负极；该电池的电解质为________。

（2）某同学用铜片、石墨作电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，工作原理示意图如图所示，一段时间停止通电取出电极。若在电解后的溶液中加入0.98 g氢氧化铜粉末恰好完全溶解，经测定所得溶液与电解前完全相同。请回答下列问题：

①Y电极材料是________，发生________（填“氧化”或“还原”）反应。
②电解过程中X电极上发生的电极反应式是_______________________________________________________________________。
③如在电解后的溶液中加入足量的小苏打，充分反应后产生气体在标准状况下所占的体积是__________。

（1）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）₂该电池反应的化学方程式是________。
（2）化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化学法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO的原理如图所示。

①电源正极为__________（填A或B），阴极反应式为________________________。
②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差（Δm_左－Δm_右）为__________克。
（3）能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl₂是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO₄（aq），FeSO₄（aq），CuSO₄（aq）；铜片，铁片，锌片和导线。
①完成原电池甲的装置示意图（见图），并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。

②以铜片为电极之一，CuSO₄（aq）为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极__________。
③甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是_________________________________________________________________。
④根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在所给的材料中应选__________作阳极。

某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的开关K时，观察到电流计的指针发生了偏转。

　　　　    　甲池　　　　　　乙池　　　　　　丙池
请回答下列问题：
(1)甲、乙、丙三池中为原电池的是________(填“甲池”“乙池”或“丙池”)。
(2)丙池中F电极为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，该池的总反应式为__________________________________________________。
(3)当乙池中C电极质量减轻10.8 g时，甲池中B电极理论上消耗O₂的体积为________mL(标准状况)。
(4)一段时间后，断开开关K。下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是________(填选项字母)。

A．Cu

B．CuO

C．CuCO3

D．Cu2(OH)2CO3

人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。

(1)电源的负极为________(填“A”或“B”)。
(2)阳极室中发生的反应依次为___________________________________、
___________________________________________________________。
(3)电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解)。

该同学利用制得的CuSO₄溶液及如图所示装置，进行以下实验探究。

图一　　          　　　　　　　　　　图二
(1)图一是根据反应Zn＋CuSO₄=Cu＋ZnSO₄设计成的锌铜原电池。Cu极的电极反应式是_____________________________________________________，
盐桥中是含有琼胶的KCl饱和溶液，电池工作时K^＋向________(填“甲”或“乙”)池移动。
(2)图二中，Ⅰ是甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图，该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜，则b处通入的是________(填“CH₄”或“O₂”)，a处电极上发生的电极反应是_____________________________________________；
当铜电极的质量减轻3.2 g时，消耗的CH₄在标准状况下的体积为________L。