高中化学探究电解池作用填空题

(10分)Li-SOCl₂电池是一种新型电池。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl₄—SOCl₂。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl₂ =" 4LiCl" +S +SO₂。
（1）电池正极发生的电极反应为                   ；
（2）SOCl₂易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl₂，有Na₂SO₃和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl₂中，反应的化学方程式为                ；
（3）用Li-SOCl₂电池在实验室条件下以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜(含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质)的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。请回答以下问题。
①电解时，电解过程中，硫酸铜的浓度会     选填“变大”“不变”或“变小”)。
②电解完成后，该小组同学将电解液过滤后对滤液和阳极泥分别进行处理：
阳极泥的综合利用：稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式：        .
③Cu的回收、滤液成分及含量的测定：以下是该小组设计的一个实验流程。

在上述流程中空格内填上相应的操作：过滤 、        ；100 mL滤液中 Fe²⁺的浓度为       mol/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，经过一端时间后，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的关系图如下。

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）f电极的电极反应式为                   ，生成的气体在标准状况下的体积为_____________。
（3）写出乙烧杯的电解池反应_____________________________。
（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_____  __ g             。（填写化学式）

电解原理在工业生产中有广泛的应用。
（1）如图为离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图，

下列说法不正确的是         。

A．直流电源的左侧为负极

B．从E口逸出的气体是H2

C．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性

D．从C口出来的溶液为NaOH溶液

E．每生成22.4 L Cl₂，便产生2 mol NaOH
F．粗盐水中含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2－等离子，精制时先加Na₂CO₃溶液
G．该离子交换膜为阳离子交换膜
（2）双氧水是一种重要的绿色试剂，工业上可采取电解较稀浓度的硫酸来制取双氧水（H₂O₂只为还原产物），其电解的化学方程式为：3H₂O+3O₂ O₃+3H₂O₂。则阳极的电极反应式为           ，阴极的电极反应式为               。
（3）高铁酸钾(K₂FeO₄)易溶于水，具有强氧化性，是一种新型水处理剂。工业上用如下方法制备高铁酸钾：以Fe₂O₃为阳极电解KOH溶液。
①高铁酸钾溶液长时间放置不稳定，会产生红色絮状物质及气泡，则该过程的离子方程式为            。
②电解制高铁酸钾时阳极的电极反应式为                                 。

污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿（主要成分为MnO₂，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物）作脱硫剂，通过如下流程既脱除燃煤尾气中的SO₂，又制得电池材料MnO₂（反应条件已省略）。

请回答下列问题：
（1）上述流程脱硫实现了          （选填下列字母编号）。
A．废弃物的综合利用       B．白色污染的减少        C．酸雨的减少
（2）过滤操作用到的玻璃仪器有：                  。
（3）用MnCO₃能除去溶液中Al³⁺和Fe³⁺，其原因是                  。
（4）写出KMnO₄溶液加入到MnSO₄溶液中制备MnO₂的离子反应方程式：             ；用惰性电极电解MnSO₄溶液也可制得MnO₂，其阳极的电极反应式是              。
（5）MnO₂是碱性锌锰电池的电极材料，电池反应方程式为：2MnO₂+Zn+H₂O====2MnOOH+Zn(OH)₂,写出该电池放电时，正极的电极反应式是                            。

H₂O₂是一种常用绿色氧化剂，在化学研究中应用广泛。
（1）空气阴极法电解制备H₂O₂的装置如下图所示，主要原理是在碱性电解质溶液中，通过利用空气中氧气在阴极还原得到H₂O₂和稀碱的混合物。

试回答：
①直流电源的a极名称是     。
②阴极电极反应式为             。
③1979年，科学家们用CO、O₂和水在三苯膦钯的催化下制得了H₂O₂。相对于电解法，该方法具有的优点是安全、        。
（2）Fe³⁺对H₂O₂的分解具有催化作用。利用图(a)和(b)中的信息，按图(c)装置（连通的A、B瓶中已充有NO₂气体）进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的       （填“深”或“浅”），其原因是                。

（3）用H₂O₂和H₂SO₄的混合溶液可溶解印刷电路板金属粉末中的铜。反应的离子方程式是         ，控制其它条件相同，印刷电路板的金属粉末用10%H₂O₂ 和3.0mol·L^－1H₂SO₄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       。

(15分)资源化利用CO₂不仅可以减少温室气体的排放，还可以重新获得燃料或重要工业产品。
（1）有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO₂，相关热化学方程式为：6FeO(s)+CO₂(g)=2Fe₃O₄(s)+C(s)  △H＝-76.0kJ/mol，该反应中每生成1mol Fe₃O₄，转移电子的数目为           。
（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应为：CO₂(g)+4H₂(g) CH₄(g)+2H₂O(g)  △H<0
①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO₂和H₂，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO₂ 0.2mol/L, H₂ 0.8 mol/L, CH₄ 0.8 mol/L, H₂O 1.6 mol/L。起始充入CO₂和H₂的物质的量分别为    、     。CO₂的平衡转化率为     。
②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ，在Ⅰ中充入1mol CO₂和4molH₂，在Ⅱ中充入1mol CH₄和2molH₂O(g)，300℃开始反应，达到平衡时，下列说法正确的是（    ）（填字母）。

A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同

B．容器Ⅰ、Ⅱ中反应的平衡常数相同

C．容器Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中的多

D．容器Ⅰ中CO2的转化率与容器Ⅱ中CH4的转化率之和小于1

（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO₂零排放，其基本原理如下图所示：

①上述生产过程的能量转化方式是                    、                    。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行，碳酸钙分解为CaO和CO₂，电解质为熔融碳酸钠，则阳极电极反应式为                             ，阴极电极反应式为                             。

利用催化氧化反应将SO₂转化为SO₃是工业上生产硫酸的关键步骤．
（1）T₁℃时，在1L密闭容器中充入0.6molSO₃，图1表示SO₃物质的量随时间的变化曲线。

①平衡时，SO₃的转化率为           (保留小数点后一位)；T₁℃时，反应2SO₂(g)+O₂(g)  2SO₃(g) 的平衡常数为             ；其他条件不变，在8min时压缩容器体积至0.5L，则n(SO₃)的变化曲线为      (填字母)。
②下表为不同温度（T）下，反应2SO₂(g)+O₂(g)  2SO₃(g) （△H＜0）的化学平衡常数（K）

T/℃	T2	T3
K	20.5	4.68

由此推知，温度最低的是         （填“T₁”、“T₂” 或 “T₃”）。
③在温度为T₁℃时，向该1L的密闭容器中同时加入0.2molSO₂、xmolO₂、0.2molSO₃三种气体，在达到平衡前若要使SO₃的浓度减小，则x的取值范围是         。
（2）科学家研究出用电化学原理生产硫酸的新工艺，装置如图2所示，总反应的化学方程式为                               ，其阳极的电极反应式为                    

新型高效的甲醇燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH₃OH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甲醇燃料电池正极、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a电极上得到的是___________________，电解氯化钠溶液的总反应方程式为____________________________________________。
③若每个电池甲醇用量为3.2g，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为__________(法拉第常数F＝9.65×10⁴ C · mol^－1列式计算)，最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。
④若用该装置中的电解池精炼铜，在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填“a”或“b”)；在电极b上发生的电极反应式为____________________________________。

（1）通过NO_x传感器可监测NO_x的含量，固体体电解质可以传导O^2-其工作原理示意图如下:

①Pt电极上发生的是           反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式:           。
（2）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。

①导线中电子移动方向为________。(用A、D表示)
②生成目标产物的电极反应式为__________________。
③该储氢装置的电流效率η＝____________________。(η＝×100%，计算结果保留小数点后1位)

某化学兴趣小组在实验室条件下以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜(含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质)的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。请回答以下问题。
（1）电解时，粗铜应与电源的           极相连，阴极上的电极反应式为       ；电解过程中，硫酸铜的浓度会           (选填“变大”“不变”或“变小”)。
（2）电解完成后，该小组同学将电解液过滤后对滤液和阳极泥分别进行处理：
①阳极泥的综合利用：稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式：   。
②Cu的回收、滤液成分及含量的测定：以下是该小组设计的一个实验流程。

在上述流程中空格内填上相应的操作：            、              ；100 mL滤液中Cu²⁺的浓度为             mol/l，Fe²⁺的浓度为           mol/l。

熔融盐燃料电池具有较高发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K₂CO₃（其中不含O^2－和）为电解质，以丁烷为燃料，空气为氧化剂，具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该电池负极反应式为：2C₄H₁₀＋－52e^－ ＝34CO₂＋10H₂O。试回答下列问题：
（1）正极电极反应式为_______________。

（2）为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是                   ，它来自                        。
（3）某学生想用该燃料电池和如图所示装置来电解饱和食盐水：
①写出反应的离子方程式________________________。
②将湿润的淀粉KI试纸放在该装置附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl₂将生成的I₂氧化。若反应的Cl₂和I₂的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸。该反应的化学方程式为_________________。
③若电解后得200 mL 3.25 mol·L^－1 NaOH溶液，则消耗C₄H₁₀体积在标况下为________mL。

如表所示为元素周期表的一部分，参照元素①～⑦在表中的位置，请回答下列问题：

（1）③、④、⑦的原子半径由大到小的顺序为（用元素符号表示，下同）       ；
（2）⑥和⑦的最高价含氧酸的酸性强弱为（用酸的化学式表示）        ；
（3）①、②两种元素按原子个数之比为1：1组成的常见液态化合物，在酸性溶液中能将Fe²⁺氧化，写出该反应的离子方程式                    ；
（4）由表中元素形成的物质可发生如图中的反应，其中B、C、G是单质，B为黄绿色气体，D溶液显碱性。
①写出D溶液与G反应的化学方程式：                            ；
②写出检验A溶液中溶质的阴离子的方法：                         ；
③常温下，若电解1L0．1mol/L的A溶液，一段时间后测得溶液pH为12（忽略溶液体积变化），则该电解过程中转移电子的物质的量为：                ；
④若上图中各步反应均为恰好完全转化，则混合物X中含有的物质有：       。

Li－SOCl₂电池可用于心脏起搏器．该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl₄—SOCl₂．电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl₂ ==="4LiCl" ＋S ＋SO₂
请回答下列问题：
（1）电池的负极材料为__________，发生的电极反应为__________________；
（2）电池正极发生的电极反应为_____________________________________；
（3）SOCl₂易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl₂，有Na₂SO₃和NaCl生成．如果把少量水滴到SOCl₂中，反应的化学方程式为______________________________
（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是______________________．
（5）用此电池电解（电极均为惰性电极）起始时盛有2000mL硫酸铜溶液（25℃，CuSO₄足量），一段时间后溶液的c(H⁺)增加0．1mol/L，若要使溶液完全恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入       （填物质名称），其质量约为      。

氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示：

（1）溶液A的溶质是     （写化学式）；电解饱和食盐水的离子方程式是                 ；
（2）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用              ；
（3）电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca^2＋、Mg^2＋、NH₄^＋、SO₄^2－[c(SO₄^2－＞c(Ca^2＋)]。
精制流程如下(淡盐水和溶液A来自电解池)：

①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是               。
②过程Ⅰ中将NH₄^＋转化为N₂的离子方程式是                                   
③BaSO₄的溶解度比BaCO₃的小，过程Ⅱ中除去的离子有                         

X～R是元素周期表中的短周期元素，其相关信息如下表：

元素	X	Y	Z	W	R
相关信息	能形成＋7价的化合物	日常生活中常见的金属，熔化时并不滴落，好像有一层膜兜着	通常状况下能形成短周期中最稳定的双原子分子	焰色反应为黄色	最外层有二个未成对电子，无正价

请用化学用语回答下列问题：
（1）基态原子X的核外电子所处最高能层的能层符号是       。
（2）Z的氢化物的电子式       ，中心原子的杂化类型是       ，元素Z、R的气体氢化物的稳定性顺序是           ，Z的氢化物易液化，原因是       。
（3）R的某种氢化物C有18个电子，工业上利用电解KHSO₄水溶液所得的产物与水反应制备C。电解KHSO₄水溶液时（该条件下部分电离），阳极反应式是，阴极反应式是       ；已知1mol与水反应得到C时转移了2 mol e^－，则该反应的离子方程式是       。