高中化学探究电解池作用填空题

如图，外接电源为Zn－MnO₂干电池，甲、乙为相互串联的两个电解池，请回答：

（1）甲池若为用电解原理精炼铜的装置，
B电极是       极，材料                A电极反应式为                    ，
电解质溶液可以是                         
（2）乙池中Fe极是    极，若滴入少量酚酞试液，开始一段时间后，Fe极附近呈      色，若C电极
材料为石墨，C电极反应式为                
（3）Zn－MnO₂干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl₂－NH₄Cl混合溶液。该电池的负极材料是    ，电极反应式为                 。

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)。

(13分)天然气的主要成分是甲烷，它是一种重要的燃料和基础化工原料。
（1）以甲烷和水为原料可制取甲醇。
①CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g) △H=+206.0kJ/mol
②CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)  △H＝—129.0kJ/mol
则CH₄(g)＋H₂O(g)CH₃OH(g)＋H₂(g)的△H＝__________kJ/mol。
（2）用甲烷催化还原NO_x为N₂可消除氮氧化物的污染，写出反应的化学方程式_______。
（3）一定条件下，反应CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g)可以制取合成氨的原料气H₂。将1.0mol CH₄和2.0 mol H₂O(g)通入容积为100L的反应室，CH₄的平衡转化率与温度的关系如图。已知100℃时达到平衡所需的时间是5min，则用H₂表示的反应速率v(H₂)=___________；该温度时的平衡常数K=__________，该反应的△H_______0(填“<”、“>”或“=”)。

（4）某化学小组设计如图装置进行饱和NaCl溶液电解实验。

请回答下列问题：
已知每个甲烷燃料电池中盛有1.0L2.0 mol/L的KOH溶液。标准状况下，当每个燃料电池的负极通入甲烷的体积均为33.6L，且反应完全，则理论上电池溶液中c(K₂CO₃)_______c(KHCO₃)(填“<”、“>”或“=”)：最多能产生标准状况氯气的体积为________L。

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________。

据报道，苹果公司开发了一种以液态甲醇为原料，以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，充一次电可连续使用一个月．下图是一个电化学过程的示意图．

已知甲池的总反应式为：2CH₃OH＋3O₂＋4KOHK₂CO₃＋6H₂O 请填空：
（1）充电时：①原电池的负极与电源______极相连,②阳极的电极反应为________．
（2）在此过程中若完全反应，乙池中B极的质量增加648g，则甲池中理论上消耗O₂____L（标准状况下）．
（3）电解制备Al(OH)₃时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为           。

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）。

(10分)Ⅰ、在A、B、C三个烧杯中分别盛有相同浓度的稀硫酸，如图所示：

①A中反应的离子方程式为：_______________________________。
②B中Sn极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是________________。
Ⅱ、如图所示，甲、乙两池电极材料都是铁棒和碳棒，请回答下列问题：

（1）若两池中电解质溶液均为CuSO₄溶液，则反应一段时间后：
①有红色物质析出的是甲池中的________棒。
②乙池中阳极的电极反应式是___________________。
（2）若两池中电解质溶液均为饱和NaCl溶液：
①甲池中碳棒上电极反应式是_____________________，
②乙池电解一段时间后，测知溶液体积为200ml，PH=13,则阴极生成的气体在标准状况下体积是______L。

电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，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AgNO₃溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴石蕊试液，则：
①电解池中Y电极上的电极反应式为            ；在Y电极附近观察到的实验现象是              ；检验该电极反应产物的方法是                    。
②X电极上的电极反应式为                             。
（2）如要用电解方法精炼粗镍，电解液a选用Ni(NO₃)₂溶液，则：①X电极的材料是              ，电极反应式为                            。
②Y极的材料是                   ，电极反应式为             。
(说明：杂质发生的电极反应不必写出)。

下列四个装置图均与电化学有关，请根据图示回答相关问题：

（1）这四个装置中，利用电解原理的是           （填装置序号）；
（2）装置①若用来精炼铜，则a极的电极材料是        （填“粗铜”或“精铜”），电解质溶液为        ；
（3）装置②的总反应方程式是                          ；
（4）装置③中钢闸门应与外接电源的          极相连（填“正”或“负”）
（5）装置④中的铁钉几乎没被腐蚀，其原因是          。

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)    △H ＝+206.0 kJ/mol
II：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)的热化学方程式为_______________。
（2）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O(g)通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下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15min，则用H₂表示该反应的平均反应速率为_______________。
（3）写出甲醇—空气—KOH溶液的燃料电池负极的电极反应式：______________。
（4）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⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：

① 写出阳极电极反应式_______________。
② 写出除去甲醇的离子方程式_________________。

钠、镁、铁、铜及其化合物在科研和生产生活中有广泛的应用。
（1）Mg—H₂O₂电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，结构如图所示。电池工作时，正极的电极反应式             。常温下，用该电池电解200mL的饱和硫酸铜溶液(电极为惰性电极)，反应时溶液中水的电离平衡                移动(填“向左”“向右”或“不”)；当消耗24mg金属Mg，电解后溶液的pH=             (不考虑溶液的体积变化)。

（2）利用电解法在铁制品上镀铜可以防止铁被腐蚀，以下说法正确的是             。
a．电镀时，铜和石墨都可以做阳极，可溶性铜盐作电解质溶液
b．电镀过程中，温度升高，电解反应速率加快
c．电镀过程中，电能全部转化为化学能
d．电镀过程中，铜离子向阴极移动，发生还原反应

A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：

阳离子	Na^＋、K^＋、Cu^2^＋
阴离子	SO4^2-、OH^－

在下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。

接通电源，经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图。据此回答下列问题：

（1）M为电源的_____极(填“正”或“负”)，电极b上发生的电极反应为__________________________。
（2）电极e上生成的气体在标准状态下的体积为________。
（3）写出乙烧杯中的电解池反应_______________________。
（4）若电解过程中，乙烧杯中的B溶液中的金属离子全部析出，此时电解还能继续进行，原因是___________________________________。
（5）若经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了16 g，要使丙烧杯中的C溶液恢复到原来的状态，正确的操作是_____________________________________。

下图为相互串联的甲、乙两电解池试回答：

（1）若甲池利用电解原理在铁上镀银，则A是         （填电极材料），电极反应式是              ；B是             （填电极材料），电极反应式是             ，应选用的电解质溶液是             。
（2）乙池滴入少量酚酞试液，电解一段时间，           （填“C”或“Fe”）极附近呈红色。
（3）若甲槽阴极增重43.2g，则乙槽中阳极上放出的气体在标况下的体积是  _________L。

(9分) 观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是

（1）在①图中，发生反应的化学方程式为：                                。
（2）在②图中，待镀铁制品应与电源    极相连，电极反应式为：                  。
（3）在③图中,外电路电子由    极流向    极，若电解液为KOH溶液，则b极的反应式为       。

(16分)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
（1）以下为铝材表面处理的一种方法：

①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时候常有气泡冒出，原因是                      （用离子方程式表示）。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的     。
a.NH₃        b.CO₂        c.NaOH       d.HNO₃
②以铝材为阳极，在H₂SO₄溶液中电解，电解后取少量废电解液，加入NaHCO₃,溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是                          (用离子方程式表示)
（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用        来做阳极。
（3）利用如图装置，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应放于          处，写出X极的电极反应              
若X为碳棒，开关K置于M处，写出X极的电极反应