高中化学探究电解池作用填空题

研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下放热反应：
2NO₂（g）+NaCl（s）NaNO₃（s）+ClNO（g）  K₁  ∆H ="a" kJ/mol （I）
2NO（g）+Cl₂（g）2ClNO（g）               K₂  ∆H ="b" kJ/mol （II）
（1）反应4NO₂（g）+2NaCl（s）2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常数K=         （用K₁、K₂表示），∆H=   kJ/mol（用a、b表示）。
（2）为研究不同条件对反应（II）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0．2mol NO和0．1mol Cl₂，10min时反应（II）达到平衡。测得10min内v（ClNO）=7．5×10^-3mol•L^-1•min^-1，则平衡后
n（Cl₂）=       mol。其它条件保持不变，反应（II）在恒压条件下进行，平衡常数K₂       （填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）实验室可用NaOH溶液吸收NO₂，反应为2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O。含0．2mol NaOH的水溶液与0．2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0．1mol•L‾¹的CH₃COONa溶液，则两溶液中c（NO₃‾）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO‾）由大到小的顺序为     。(已知HNO₂的电离常数K_a=7.1×10^-4mol•L‾¹，CH₃COOH的电离常数K _a=1．7×10^-5mol•L‾¹)
（4)由有机阳离子、Al₂Cl₇^—和AlCl₄^—组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。
钢制品应接电源的      极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为       。若改用AlCl₃水溶液作电解液，则阴极产物为   。

(14分)二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)是我国能源领域的一个重要战略方向，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。
（1）国外学者提出的由CO₂制取C的太阳能工艺如图所示

①“热分解系统”发生的反应为2Fe₃O₄6FeO+O₂↑，每分解lmolFe₃O₄转移电子的物质的量为   。
②“重整系统”发生反应的化学方程式为   。
（2）二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题，起始时以0.1MPa，n(H₂)：n(CO₂)=3：1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO₂(g)+6H₂(g)C₂H₄(g)+4H₂O(g)△H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示：

①曲线b表示的物质为    (写化学式)。
②该反应的△H    0(填：“>” 或“<”)
③为提高CO₂的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是   (列举l项)。
（3）据报道以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如图所示。

①该工艺中能量转化方式主要有   (写出其中两种形式即可)。
②电解时其中b极上生成乙烯的电极反应式为   。

某化学兴趣小组对碳的氧化物做了深入的研究并取得了一些成果。
已知：C(s)+O₂(g) CO₂(g) △H=-393kJ•mol^-1；
2CO (g)+O₂(g) 2CO₂(g) △H=-566kJ•mol^-1；
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g) △H=-484kJ•mol^-1
（1）将水蒸气喷到灼热的炭上实现炭的气化（制得CO、H₂），该反应的热化学方程式为             。
（2）)将一定量CO(g)和H₂O(g)分别通入容积为1L的恒容密闭容器中，发生反应：
CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组序	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
H2O	CO	CO2
1	500	4	8	3.2	4
2	750	2	4	0.8	3
3	750	2	4	0.8	1

①该反应的正反应为          (填“吸热”或“放热”)反应。
②实验1中，0～4min时段内，以v(H₂)表示的反应速率 为          。
③实验2达到平衡时CO的转化率为         。
④实验3与实验2相比，改变的条件是         ；
请在下图坐标中画出“实验2”与“实验3”中c(CO₂)随时间变化的曲线，并作必要的标注。

（3）在载人航天器中应用电化学原理，以Pt为阳极，Pb(CO₂的载体)为阴极，KHCO₃溶液为电解质溶液，还原消除航天器内CO₂同时产生O₂和新的能源CO，总反应的化学方程式为：2CO₂2CO+O₂，若阳极为溶液中的OH^-放电，则阳极的电极反应式为                       。
（4）将CO通入银氨溶液中可析出黑色的金属颗粒，其反应方程式为                。

H₂O₂是一种常用绿色氧化剂，在化学研究中应用广泛。
（1）请写出H₂O₂的电子式            。
（2）H₂O₂分解过程的能量变化如图(a)所示，

试判断该反应为      反应（吸热或放热）。
①已知：Fe³⁺催化H₂O₂分解的机理可分两步反应进行，
第一步反应为：2Fe³⁺+H₂O₂=2Fe²⁺+O₂↑+2H⁺，
完成第二步反应的离子方程式：
 Fe²⁺+  H₂O₂ +  _________ ="="  _________+  _________
②按图(b)装置（A、B瓶中已充有NO₂气体，2NO₂(g) N₂O₄(g), ΔH<0）进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的      （填“深”或“浅”），原因是                    。

（3）空气阴极法电解制备H₂O₂的装置如图(c)所示，主要原理是在碱性电解质溶液中，利用空气中O₂在阴极反应得到H₂O₂和稀碱的混合物。

试回答：
①电源a极的名称是      。
②写出阴极电极反应式             。
（4）用H₂O₂和H₂SO₄的混合溶液可溶解印刷电路板中的金属铜，请写出铜溶解的离子方程式      ，控制其它条件相同，印刷电路板的金属粉末用10% H₂O₂和3．0 mol·L^－1 H₂SO₄溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率（见下表）。

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
Cu的平均溶解速率 （×10^-3mol·min^-1）	7．34	8．01	9．25	7．98	7．24	6．73	5．76

当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着反应温度的升高而下降，其主要原因是      。

(16分)甲醇又称“木醇”或“木精”，沸点64.7℃，是无色有酒精气味易挥发的液体。甲醇有毒，误饮5～10mL能双目失明，大量饮用会导致死亡。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，可用于制造甲醛和农药，并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
（1）工业上可利用CO₂和H₂生产甲醇，方程式如下：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(l)＋H₂O (g) △H＝Q₁kJ·mol^－1
又查资料得知：①CH₃OH(l)＋1/2 O₂(g)CO₂(g)＋2H₂(g)△H＝Q₂kJ·mol^－1
②H₂O(g)=H₂O(l) △H= Q₃kJ·mol^－1，则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为    。
（2）工业上可用CO和H₂O (g) 来合成CO₂和H₂，再利用（1）中反应原理合成甲醇。某温度下，将1molCO和1.5molH₂O充入10L固定密闭容器中进行化学反应：CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g) △H＞0,当反应进行到10min时达到平衡，此时测得H₂为0.6 mol。回答下列问题:
①0～10min内H₂O(g)的平均反应速率为                 。
②若想加快正反应速率的同时提高CO的转化率，可以采用的方法是          。
a.升高温度                      b.缩小容器的体积
c.增大H₂O (g)的浓度             d.加入适当的催化剂
③若保持温度容积不变再向其中充入1molCO和0.5molH₂O(g)，重新达到化学平衡状态时,此时平衡混合气体中H₂的体积分数为     。
（3）甲醇燃料电池是符合绿色化学理念的新型燃料电池，下图是以甲醇燃料电池（甲池）为电源的电解装置。已知：A、B、C、D、E、F都是惰性电极，丙中为0.1 mol/L CuSO₄溶液 (假设反应前后溶液体积不变)，当向甲池通入气体a和b时，D极附近呈红色。回答下列问题：

① a物质是          ,A电极的电极反应式为          。
② 乙装置中的总化学反应方程式为                   。
③ 当乙装置中C电极收集到224mL(标况下)气体时, 丙中溶液的pH＝     。

（选考）【化学一一化学与技术】氯碱工业是最基本的化学工业之一，离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法，其生产流程如下图所示：

（1）该流程中可以循环的物质是           。
（2）电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2－等无机杂质，所以在进入电解槽前需要进行两次精制，写出一次精制中发生的离子方程式    ，若食盐水不经过二次精制就直接进入离子膜电解槽会产生什么后果   。
（3）下图是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图（阳极用金属钛网制成，阴极由碳钢网制成）。则B处产生的气体是         ，E电极的名称是    。电解总反应的离子方程式为        。

（4）从阳极槽出来的淡盐水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8％～9％的亚硫酸钠溶液将其彻底除去，该反应的化学方程式为           。
（5）已知在电解槽中，每小时通过1安培的直流电可以产生1．492g的烧碱，某工厂用300个电解槽串联生产8小时，制得32%的烧碱溶液（密度为1．342吨/m³）113m³，电解槽的电流强度1．45 ×10⁴A，该电解槽的电解效率为           。

(13分)SO₂是主要大气污染物之一。工业上烟气脱硫的方法如下：

请回答下列问题：
（1）石灰—石膏法的流程如图：。
该法原料便宜，产物有利用价值。写出氧化室中发生反应的化学方程式_______________。
（2）碱法的流程如图：。该法吸收快，效率高。若在操作中持续通入含SO₂的烟气，则最终产物X为________。操作过程中测得吸收塔内溶液pH=7，则溶液中含硫微粒的浓度由大到小的顺序为_______________。(已知：)。
（3）工业上在石灰—石膏法和碱法的基础上，结合两种方法的优点，设计出新的脱硫方案如下：

其中物质Y的化学式为_______，转化塔中反应的化学方程式是__________。
（4）最近利用碱法得到产物X的溶液电解制硫酸的工艺己被某些工厂采用。其装置如右图所示(电极为惰性电极)。阴极的电极反应式是__________，透过阴离子交换膜的离子主要为_________。该装置使X转化为硫酸的转化率不会超过________。

［化学—选修2：化学与技术］(15分)
将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺提取其他产品。回答下列问题：
（1）下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是            （填序号）。
①用混凝法获取淡水          ②提高部分产品的质量
③优化提取产品的品种        ④改进钾、溴、镁的提取工艺
（2）采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br₂，并用纯碱吸收。碱吸收溴的主要反应是Br₂+Na₂CO₃+H₂O—NaBr + NaBrO₃+NaHCO₃，吸收1mol Br₂时，转移的电子数为        mol。
（3）海水提镁的一段工艺流程如下图：

浓海水的主要成分如下：
该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为            ，产品2的化学式为       ，1L浓海水最多可得到产品2的质量为     g。
（4）采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为                 ；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式                        。

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c；M、N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M、N都是惰性电极，c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞试液，则：       极（填“M”或“N”）附近先呈红色；电解饱和NaCl溶液的总反应方程式：      。
（2）若要进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，电解液c选用CuSO₄溶液，则：
①N电极反应式是                            。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
②下列说法正确的是________。

A．电能全部转化为化学能

B．在电解精炼中，电解液中有Al^3+、Zn^2+产生

C．溶液中Cu^2+向阳极移动

D．阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属

（3）用惰性电极电解CuSO₄溶液。若阴极析出Cu的质量为16g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为            L 。

全国各地都遭遇“十面霾伏”。其中，机动车尾气和燃煤产生的烟气对空气质量恶化贡献较大。
Ⅰ.（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g)+ N₂(g)   △H＜0
若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是        （填代号）。（下图中υ_正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数）

（2）机动车尾气和煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_X可以消除氮氧化物的污染。已知：CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g)  △H＝－867 kJ/mol
2NO₂(g)N₂O₄(g)   △H＝－56.9 kJ/mol
H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的热化学方程式：                 。
Ⅱ.SO₂和NO_x都是大气污染物。
（3）空气中的NO₂可形成硝酸型酸雨，该反应的化学方程式是
（4）利用氨水可以将SO₂和NO₂吸收，原理如下图所示：

NO₂被吸收的离子方程式是                                        。
（5）利用下图所示装置（电极均为惰性电极）也可吸收SO₂，并用阴极排出的溶液吸收NO₂。

①a为电源的     （填“正极”或“负极”），阳极的电极反应式为                   。
②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO₂，使其转化为无害气体，同时有SO₃^2－生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为     。
（6）工业制硫酸的过程中利用反应2SO₂（g）＋O₂（g）2SO₃（g）；△H<0，一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO₂和1molO₂，则下列说法正确的是         。

A．若反应速率v(SO2)=v(SO3)，则可以说明该可逆反应已达到平衡状态

B．保持温度和容器体积不变，充入2 mol N2，化学反应速率加快

C．平衡后仅增大反应物浓度，则平衡一定右移，各反应物的转化率一定都增大

D．平衡后移动活塞压缩气体，平衡时SO2、O2的百分含量减小，SO3的百分含量增大

E．保持温度和容器体积不变，平衡后再充入2molSO₃，再次平衡时各组分浓度均比原平衡时的浓度大
F．平衡后升高温度，平衡常数K增大

电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之间，通过电解生成Fe(OH)₃沉淀。Fe(OH)₃有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图，如图所示。

（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的__________（填序号）。
a．H₂SO₄    
b．BaSO₄       
c．Na₂SO₄   
d．NaOH    
e．CH₃CH₂OH
（2）电解池阳极发生两个电极反应，反应式分别是：①__________；②4OH^——4e^—= O₂↑+2H₂O；
（3）电极反应①和②的生成物发生反应得到Fe(OH)₃的离子方程式是________________；
（4）该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH₄为燃料，空气为氧化剂。已知负极的电极反应是CH₄ + 4CO₃^2— — 8e^—="=" 5CO₂ + 2H₂O。
①正极的电极反应是___________________；
②为了使该电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A参加循环（见上图）。A物质的化学式是__________；
（5）实验过程中，若阴极产生44.8 L（标况）气体，则燃料电池消耗CH₄（标况）_____L。

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	Ag^+   Na^+
阴离子	NO3^-  SO4^2-   Cl^-

下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极。

接通电源，经过一段时间后，测得乙中C电极质量增加了27克。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（填写“正”或“负”），甲、乙电解质分别为______、_____（填写化学式）。
（2）计算电极f上生成的气体在标准状况下的体积：_____________。
（3）写出乙烧杯的电解池总反应方程式：_____________________________。
（4）若电解后甲溶液的体积为25L，则该溶液的pH为___________ 。
（5）要使丙恢复到原来的状态，应加入______克（填质量）的           。（填写化学式）

某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。
I 利用下图装置探究金属的防护措施，实验现象是锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡产生。

（1）写出负极的电极反应：_____________。
（2）某学生认为，铁电极可能参与反应，并对产物作出假设：
假设1：铁参与反应，被氧化生成；
假设2：铁参与反应，被氧化生成；
假设3：__________________________。
（3）为了探究假设1、2，他进行如下操作：
①取溶液于试管中，加入过量铁粉；
②取操作①试管的上层清液加入2滴溶液，生成蓝色沉淀；
③取少量正极附近溶液加入2滴溶液，未见蓝色沉淀生成；
④取少量正极附近溶液加入2滴溶液，未见溶液变红。
据②、③、④现象得出的结论是_____________。
II 利用下图装置做电解的溶液实验。

实验记录：
A．阳极上有黄绿色气体产生，该气体使湿润的碘化钾淀粉试纸先变蓝后褪色（提示：氧化性大于且含的溶液是无色的）；
B．电解一段时间后，阴极表面除有铜吸附外，还出现了少量气泡和浅蓝色固体。
（1）分析实验记录A中试纸颜色变化，用离子方程式解释：①____________；②_____________。
（2）分析实验记录B中浅蓝色固体可能是_______________（写化学式），试分析生成该物质的原因___________。

高铁酸钠（Na₂FeO₄）是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂。
（1）Na₂FeO₄中铁元素的化合价是     价，Na₂FeO₄具有较强的      （填“氧化性”或“还原性”）。
（2）用Na₂FeO₄给水消毒、杀菌时得到的Fe³⁺可以净水，Fe³⁺净水原因是     （用离子方程式表示）。
（3）工业上可用FeCl₃、NaOH 、NaClO三种物质在一定条件下反应制得Na₂FeO₄，完成下列化学方程式：2FeCl₃ + 10NaOH + 3NaClO = 2        + 5        + 9         。
（4）工业上还可用电解浓NaOH溶液的方法制Na₂FeO₄ 。
① 若电解所需的浓NaOH溶液为16 mol/L，则在实验室配制500 mL该浓度的溶液需NaOH       g，配制过程所需玻璃仪器是           。
② 电解浓NaOH溶液制备Na₂FeO₄，其工作原理如下图所示：

阳极的电极反应式是                  ；可循环使用的物质是               ，理由是            。

（1）常温下，物质的量浓度都为0.1 mol·L^－1的氨水与氢氧化钠溶液，分别加水稀释x倍和y倍，稀释后pH都为9。则x    y(填“大于”、“小于”或“等于”)
（2）常温下，体积可变容器，充入SO₃一段时间后反应2SO₃(g)2SO₂(g)+O₂(g)达到平衡状态，在恒压条件下，再充入一定量SO₃一段时间后反应达到新平衡，新平衡中SO₃的浓度  (填“增大”、“减少”或“不变”)
（3）化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化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NO₃^－的原理如图所示。电源正极为  （填A或B），阴极反应式为            。

（4）在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 mol的N₂和0.6 mol的H₂，在一定条件下发生如下反应：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH＜0，反应中NH₃的物质的量浓度的变化情况如图：

反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，则NH₃的物质的量浓度不可能为________。
①0.20 mol·L^－1 ②0.12 mol·L^－1③0.10 mol·L^－1   ④0.08 mol·L^－1