高中化学探究电解池作用填空题

右图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为：
2CH₃OH+3O₂+4KOH＝2K₂CO₃+6H₂O

（1）请回答图中甲、乙两池的名称。甲电池是            装置，乙池是            装置。
（2）请回答下列电极的名称：通入CH₃OH的电极名称是          ，B（石墨）电极的名称是         。
（3）写出电极反应式：
通入O₂的电极的电极反应式是                            。
A（Fe）电极的电极反应式为                              。
（4）乙池中反应的化学方程式为                           。
（5）当乙池中A（Fe）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O_­2             mL（标准状况下）

研究发现，含pm2.5的雾霾主要成分有SO₂、NO_x、C_xH_y及可吸入颗粒等。
（1）雾霾中能形成酸雨的物质是_____________。
（2）为消除NO_x对环境的污染，可利用NH₃在一定条件下与NO反应生成无污染的气体。
已知：4NH₃(g)+5O₂(g)4NO(g)+6H₂O(g)  △H =" -905.48" kJ·mol^－1
N₂(g)+O₂(g)2NO(g)  △H =" +180.50" kJ·mol^－1
①下列表示NH₃(g)与NO(g)在一定条件下反应，生成无污染气体的能量转化关系示意图正确的是：___________(填字母)

② 右图是反应4NH₃(g)+6NO(g)5N₂(g)+6H₂O(g)过程中NH₃的体积分数随X变化的示意图，X代表的物理量可能是_________，原因是_________。

（3）右图电解装置可将雾霾中的SO₂、NO转化为(NH₄)₂SO₄，

① 阴极的电极反应式是                。
② 物质A是_____________(填化学式)，理由是_________________________。
（4）为减少雾霾、降低大气中有害气体含量， 研究机动车尾气中CO、NO_x及C_xH_y的排放量意义重大。机动车尾气污染物的含量与空/燃比 (空气与燃油气的体积比)的变化关系示意图如图所示，请解释：

① 随空/燃比增大，CO和C_xH_y的含量减少的原因是            。
② 当空/燃比达到15后，NO_x减少的原因可能是_____________。

ClO₂为一种黄绿色气体，是目前国际上公认的高效、广谱、快速安全的杀菌剂，制备ClO₂的新工艺是电解法。

（1）如图表示用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂，写出阳极产生ClO₂的电极方程式：__________________________________；图中b电极为_____________(填“阳极”或“阴极”)。
（2）电解一段时间，当阴极产生标准状况下气体112 mL时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为________mol，阴极区pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
（3）ClO₂对污水中Fe^2＋、Mn^2＋、S^2－、CN^－等有明显去除效果，某工厂中污水含CN^－(a mol·L^－1)，现将ClO₂把CN^－氧化成两种无毒气体，写出该反应的离子方程式：_____________________。

工业上制取氢气除电解水外还有多种方法．
（1）工业上可用组成为K₂O•M₂O₃•2RO₂•nH₂O的无机材料纯化制取氢气．
①已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期，两种元素原子的质子数之和为27，则R在周期表的位置为                     ．
②常温下，不能与M单质发生反应的是           （填序号）．
a．CuSO₄溶液     b．Fe₂O₃     c．浓硫酸     d．NaOH溶液    e．Na₂CO₃固体
（2）工业上也可利用化石燃料开采、加工过程中产生的H₂S废气制取氢气．

①高温热分解法 已知：H₂S（g）⇌H₂（g）+S（g）
在恒温密闭容器中，控制不同温度进行H₂S分解实验．以H₂S起始浓度均为c mol•L^﹣1测定H₂S的转化率，结果见图1．图中a为H₂S的平衡转化率与温度关系曲线，b为表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H₂S的转化率的变化曲线．据图计算985℃时H₂S按上述反应分解的平衡常数K=        ；随着温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因是                  
②电化学法：该法制取氢气的过程如图2所示．反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是                                  ；反应池中发生反应的化学方程式为             ．
反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程为                                    ．
（3）H₂S在足量氧气中燃烧可以得SO₂，若在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO₃ 0.18mol．若继续通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，则平衡             移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”），再次达到平衡后，SO₃的物质的量的取值范围为                      mol．

富铁铝土矿（主要含有A1₂O₃、Fe₂O₃、FeO和SiO₂）可制备新型净水剂液体聚合硫酸铝铁[Al_aFe_b(OH)_m(SO₄)_n]。研究发现，当a＝b时净水效果最好。工艺流程如下（部分操作和产物略）：

（1）A1₂O₃与H₂SO₄发生反应的离子方程式是____________。
（2）测得滤液中。加入FeSO₄·7H₂O和H₂O₂的作用是（结合化学用语说明）____________。
（3）将溶液A电解得到液体聚合硫酸铝铁。装置如图所示（阴离子交换膜只允许阴离子通过，电极为惰性电极）

① 阴极室的电极反应式是__________。
② 电解过程阳极室溶液pH的变化是____________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
③ 简述在反应室中生成液体聚合硫酸铝铁的原理____________。

A、B、C、D是四种短周期元素，它们的原子序数依次增大。其中A、D元素同主族，B、
C元素同周期；由A、B、C、D中的两种元素可形成原子个数比为1:1的多种化合物，甲、乙、丙、丁为其中的四种，它们的元素组成如下表所示：

化合物	甲	乙	丙	丁
组成元素	B、C	A、C	A、D	C、D

常温下，甲物质为气体，密度略小于空气；乙物质为液体；丙物质和丁物质为固体且都为离子化合物。请填写下列空白：
（1）丙物质的化学式为           ，丁物质中阴离子与阳离子的个数之比为          。
（2）研究表明乙物质具有弱酸性，则乙物质在水中的电离方程式为                。
（3）某同学设计了一个以结构简式为 BA₃－CA的物质为燃料的电池，并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄的混合溶液，其装置如下图：

①写出ⅰ中通入该物质这一极的电极反应式                             。

②理论上ⅱ中两极所得气体的体积随时间变化的关系如坐标图所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），写出在t₁后，石墨电极上的电极反应式          ；原混合液中CuSO₄溶液物质的量浓度为       mol/L。

亚磷酸（H₃PO₃）是二元酸，H₃PO₃溶液存在电离平衡：H₃PO₃ H⁺ + H₂PO₃^－。亚磷酸与足量NaOH溶液反应，生成Na₂HPO₃。
（1）①写出亚磷酸与少量NaOH溶液反应的离子方程式____________________________。
②某温度下，0.1000 mol·L^－1的H₃PO₃溶液pH的读数为1.6，即此时溶液中
c (H⁺) ＝ 2.5×10^－2 mol·L^－1，除OH^－之外其他离子的浓度由小到大的顺序是                  ，该温度下H₃PO₃电离平衡的平衡常数K=                  。（H₃PO₃第二步电离忽略不计，结果保留两位有效数字）
③向H₃PO₃溶液中滴加NaOH溶液至中性，所得溶液中
c(Na⁺)_______ c(H₂PO₃^－)+ 2c(HPO₃^2－)（填“＞”、 “＜” 或“=”）。
（2）亚磷酸具有强还原性，可使碘水褪色，该反应的化学方程式_______________________。

（3）电解Na₂HPO₃溶液也可得到亚磷酸，装置示意图如下：
说明：阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过。
①阴极的电极反应式为________________________。
②产品室中反应的离子方程式为________________。

甲醇又称“木醇”，是无色有酒精气味易挥发的有毒液体。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）为除去饱和食盐水中的铵根离子，可在碱性条件下通入氯气，反应生成氮气。该反应的离子方程式为___________________________________。
（3）过量氯气用Na₂S₂O₃除去，反应中S₂O₃^2-被氧化为SO₄^2-。若过量的氯气为1×10^-3mol，则理论上生成的SO₄^2-为________mol。
某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，其装置如图：

（4）写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式________________________________。
（5）理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示（已换算成标准状况下的体积），写出在t₁后，石墨电极上的电极反应式____________，原混合溶液中 NaCl的物质的量浓度为________mol/L。（设溶液体积不变）
（6）当向上述甲装置中通入标况下的氧气336mL时，理论上在铁电极上可析出铜的质量为_______g。
（7）若使上述电解装置的电流强度达到5.0A，理论上每分钟应向负极通入气体的质量为_____克。（已知1个电子所带电量为1.6×10^-19C，计算结果保留两位有效数字）

碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。
（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
① 已知：Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH₁＝ +489.0 kJ/mol
C(石墨)＋CO₂(g)＝2CO(g)   ΔH₂＝+172.5 kJ/mol
则CO还原Fe₂O₃的热化学方程式为                        ；
②氯化钯(PdCl₂)溶液常被应用于检测空气中微量CO，PdCl₂被还原成单质，反应的化学方程式为                             ；
（2）将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入C₃H₈和O₂构成丙烷燃料电池。
① 负极电极反应式是：                     ；
②某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)₂的实验装置(如下图所示)，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是          (填序号)

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H⁺＋2e^－＝H₂↑
（3）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：
CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1.6	5
2	900	1	2	0.4	3
3	900	1	2	0.4	1

①该反应的正反应为           (填“吸”或“放”)热反应；
②实验2中，平衡常数K＝           ；
③实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                    (答一种情况即可)

知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题（显示的电极均为石墨）。
          
（1）图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是___________（填化学式），U形管__________（填“左”或“右”）边的溶液变红。
（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的________极；该发生器中反应的总离子方程式为___________________。
（3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30％以上。该工艺的相关物质传输与转化关系如图3所示（其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过）。

图3
①燃料电池B中的电极反应式分别为：负极_______________，正极______________。
②分析图3可知，氢氧化钠的质量分数a％、b％、c%由大到小的顺序为___________。

根据如图所示装置回答:

（1）当X为Pt, Y为Fe, Z为AgNO3时,阳极反应为            ,阴极反应为           
（2）X为Cu,Y为Fe,Z为CuSO4时,阳极反应为             ,阴极反应为            。
（3）用铂电极电解CuSO4和KNO3的混合液500mL,经过一段时间后,两极均得到标况下11.2L气体,则原混合液中CuSO4的物质的量浓度为         mol/L

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
已知：Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)===2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH₁＝＋489.0 kJ·mol^－1；
C(石墨)＋CO₂(g)==="2CO(g)"   ΔH₂＝＋172.5 kJ·mol^－1。
则CO还原Fe₂O₃(s)的热化学方程式为________________________
（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)  ΔH
①该反应的平衡常数表达式为K＝_____________。
②取一定体积的CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比为1∶3)，加入恒容密闭容器中，发生上述反应。反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系如图Z7­6(a)所示，则该反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。

(a)                          (b)
图Z7­6
③在两种不同条件下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间的变化关系如图(b)所示，曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K_I________K_Ⅱ(填“>”“<”或“＝”)。
（3）以CO₂为原料还可以合成多种物质。
①工业上尿素[CO(NH₂)₂]由CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为：____________
2NH₃＋CO₂   CO(NH₂)₂＋H₂O当氨碳比＝3，达平衡时CO₂的转化率为60%，则NH₃的平衡转化率为_________。
②用硫酸溶液作电解质进行电解，CO₂在电极上可转化为甲烷，该电极反应的方程式为________。

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列反应合成甲醇CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH
（1）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	3.041	1.000	0.120

由表中数据判断ΔH________0 (填“＞”、“＝”或“＜”)，化学平衡常数表达式K=            ；
（2）300 ℃时，在体积为2.0 L的密闭容器中通入2 mol CO和4 mol H₂ ，经过20 s 达到平衡状态，
①计算20 s内CO的反应速率为            ，此时容器中甲醇的体积分数为              ；
②若向上述平衡体系中同时加入1mol CO，2mol H₂ 和1mol CH₃OH气体，平衡移动情况是__________(填“向右”、“向左”或“不移动”)，原因是                ；
（3）已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)＋3O₂(g) = 2CO₂(g)＋4H₂O(g)  ΔH₁＝－1277.0 kJ/mol
②2CO(g)+O₂(g) = 2CO₂(g) ΔH₂＝－566.0kJ/mol
③H₂O(g) = H₂O(l) ΔH₃＝－44 kJ/mol写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                          ；
（4）甲醇，氧气可制作燃料电池，写出以氢氧化钾为电解质甲醇燃料电池负极反应式             ；如图，电解KI溶液制碘，在粗试管中加入饱和的KI溶液，然后再加入苯，插入一根石墨电极和一根铁电极，使用该燃料电池做电源，铁电极与             极（填正或负）相连接，通电一段时间后，断开电源，振荡试管，上层溶液为              色，当有1.27g 碘单质生成时,需要             g CH₃OH。

S0₂的含量是空气质量日报中一项重要检测指标，也是最近雾霾天气肆虐我国大部分地区的主要原因之一。加大S0₂的处理力度，是治理环境污染的当务之急。
I．电化学法处理SO₂。
硫酸工业尾气中的SO₂经分离后，可用于制备硫酸，同时获得电能，装置如右图所示（电极均为惰性材料）：

（1）M极发生的电极反应式为________________。
（2）若使该装置的电流强度达到2．0A，理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为         L（已知：1个e所带电量为1.6×10^-19C）。
Ⅱ，溶液与电化学综合（钠碱循环法）处理SO₂。
（3）钠碱循环法中，用Na₂SO₃溶液作为吸收液来吸收SO₂，该反应的离子方程式为               。
（4）吸收液吸收SO₂的过程中，pH随n(SO₃^2-)／n(HSO₃^-)变化关系如右图所示：

①用图中数据和变化规律说明NaHSO₃溶液呈酸性的原因                 。
②n(SO₃^2-)／n(HSO₃^-)=1：1时，溶液中离子浓度由大到小的顺序是              。
（5）当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽处理，直至得到pH>8的吸收液再循环利用，其电解示意图如下：

①写出阳极发生的电极反应式                 ；
②当电极上有2 mol电子转移时阴极产物的质量为               。

（1）CH₃OH是一种可燃性的液体。
已知：① CH₃OH (g)+H₂O (l)=CO₂ (g)+3H₂ (g)；△H= +93.0KJ·mol^-1
② CH₃OH (g)+1/2O₂ (g)=CO₂ (g)+2H₂ (g)；△H= －192.9KJ·mol^-1
③ CH₃OH (g)= CH₃OH (l)；△H= －38.19KJ·mol^-1
则表示CH₃OH的燃烧热的热化学方程式为             
（2）燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置，CH₃OH—空气燃料电池是一种碱性（20%—30%的KOH溶液）燃料电池。电池放电时，负极的电极反应式为               。
（3）右图是一个电解过程示意图，假设使用CH₃OH—空气燃料电池作为本过程中的电源，其中a为电解液，X和Y是两块电极板。

①若X和Y均为惰性电极，a为一定浓度的硫酸铜溶液，通电后，Y极板上发生的电极反应式为：                   。
②若X、Y分别为石墨和铜，a为CuSO₄溶液，铜片的质量变化128g，则 CH₃OH一空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气               L（假设空气中氧气体积分数为20%）
（4）已知高锰酸钾能氧化甲醇，也能氧化草酸。查阅资料，乙二酸（HOOC－COOH，可简写为H₂C₂O₄）俗称草酸，易溶于水，属于二元中强酸（为弱电解质），且酸性强于碳酸。
①请配平该反应的离子方程式：
______MnO₄^-＋______H₂C₂O₄＋______===____Mn²＋＋______CO₂↑＋______。
②某兴趣小组同学将2.52 g草酸晶体（H₂C₂O₄·2H₂O）加入到100 mL 0.2 mol·L^－1的NaOH溶液中充分反应，测得反应后溶液呈酸性，形成的溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为___________________（用离子符号表示）。