高中化学探究电解池作用填空题

某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。

请回答：
I．用图1所示装置进行第一组实验。
（1）N极发生反应的电极反应式为                                        。
（2）实验过程中，SO₄^2-                 （填“从左向右”、“从右向左”或“不”）移动；
II．用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根（FeO₄^2-）在溶液中呈紫红色。
（3）电解过程中，X极区溶液的pH            （填“增大” 、“减小”或“不变”）。
（4）电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe - 6e^- + 8OH^-＝FeO₄^2- + 4H₂O和4OH^- - 4e^-＝2H₂O + O₂↑， 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。
（5）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为：2K₂FeO₄ + 3Zn＝Fe₂O₃ +ZnO +2K₂ZnO₂
该电池正极发生的反应的电极反应式为                                 。
（6）Ag₂O₂是银锌碱性电池的正极活性物质，其电解质溶液为 KOH 溶液，电池放电时正极的Ag₂O₂转化为Ag，负极的Zn转化为K₂Zn(OH)₄，写出该电池反应方程式：__________________________。

（共14分）有A、B、C、D、E、F、G七种元素核电荷数依次增加，A是非金属元素外围电子排布式为nsⁿ，B的价电子层电子排布nsⁿnpⁿ，C的基态原子中2p轨道有三个未成对的单电子，D是周期表中电负性数值最大的元素， E原子核外电子数是D与C核外电子数之和，F是主族元素且与G同周期，G能形成红色（或砖红色）的G₂O和黑色的GO两种氧化物，D与F可形成离子化合物，其晶胞结构如下图所示。请回答下列问题。
（1）E的气态氧化物EO₃分子结构模型是          。
（2）CA₃极易溶于水，其原因主要是               ，试判断CA₃溶于水后，形成CA₃·H₂O的最合理结构为          （填字母）。
（3）从图中可以看出，D跟F形成的离子化合物的电子式为            ；该离子化合物晶体的密度
为ag· cm^-3。，则晶胞的体积是    （只要求列出算式）,每个D原子周围最近的F原子有    个。
（4）某科研小组为了处理污水，设计了如下图所示的的装置，Ⅱ装置为BA₄燃料电池，两电极分别通入BA₄和混合气体（空气和气体甲），电解质为熔融碳酸盐。Ⅰ是污水处理的装置,其方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)₃。Fe(OH)₃具有吸附性，可吸附污物而沉积下来，有净化水的作用。
①向污水中加入适量的H₂SO₄的目的是                 ；
②为了使燃料电池乙长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时，循环的物质A为    Ⅱ装置中负极上发生的反应                 ；
③Ⅰ装置中碳电极是电解池的        极，Fe电极上发生的反应为              ；
④Ⅱ装置中有0.8mol BA₄参加反应时，C电极理论上生成气体的体积在标准状况下为      。

工业上生产氯气，常用电解槽中电解饱和食盐水，为了避免电解产物之间发生反应，常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分。下图（左图）为电解槽的示意图。
⑴这种阳离子交换膜，只允许溶液中的    通过。(填下列微粒的编号)
①    ②   ③  ④  ⑤  ⑥
⑵写出在电解过程中阳极发生的电极方程式：    。
⑶已知某电解槽每小时加入10%的氢氧化钠溶液10kg，每小时能收集到标况下的氢气896L,而且两边的水不能自由流通。则理论上计算，电解后流出的氢氧化钠溶液的质量分数为    。

⑷某化学课外兴趣小组设计了用电解法制取乙醇钠的工业方法，所用的电解槽如上右图所示，设计要求：①所用的交换膜不能让分子自由通过；②电解过程中消耗的原料是氢氧化钠和乙醇。回答下列问题：
写出在电解过程中阳极发生的电极方程式    。
②最后从乙醇钠的乙醇溶液中分离得到纯净乙醇钠固体的方法是：     。
（5）如图所示的是一个燃料电池的示意图，当此燃料电池工作时，

①如果a极通入H₂，b极通入O₂，NaOH溶液作电解质溶液，则负极发生的电极方程式：              
②如果a极通入CH₄，b极通入O₂，NaOH作电解质溶液，则负极发生的电极方程式：    

下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）甲电池是      装置，A（石墨）电极的名称是               。
（2）写出电极反应式：
通入CH₃OH的电极的电极反应式是                              。
B（Ag）电极的电极反应式为                                     ，
（3）乙池中反应的总反应方程式为                              。
（4）当乙池中A（Ag）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O₂     
mL（标准状况下）。

(14 分)CO₂和CH₄是两种重要的温室气体，通过CH₄和CO₂反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L密闭容器中通入6 mol CO₂、6 mol CH₄，发生如下反应：CO₂(g)＋CH₄(g) 2CO(g)＋2H₂(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表：

物质	CH4	CO2	CO	H2
体积分数	0.1	0.1	0.4	0.4

   ①此温度下该反应的平衡常数K=           。
②已知：CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g) △H="-890.3" kJ·mol^－1
CO(g)＋H₂O (g)＝CO₂(g)＋H₂ (g) △H="2.8" kJ·mol^－1
2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g) △H="-566.0" kJ·mol^－1
反应CO₂(g)＋CH₄(g)2CO(g)＋2H₂(g) 的△H=           ；
③在不同温度下催化剂的催化效率与CO的生成速率如图所示。t1～t2℃时，温度升高而CO的生成速率降低的原因 是                                   ；

（∆代表CO的生成速率，■代表催化剂的催化效率）
④为了提高该反应中CH₄的转化率，可以采取的措施是                     ；
⑤若再向容器中同时充入2.0 mol CO₂、6.0 mol CH₄、4.0 molCO 和8.0 molH₂，则上述平衡向          (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
（2）以CO₂为原料可以合成多种物质。
①可降解二氧化碳聚合物是由CO₂加聚而成，写出其结构简式：                    ；
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，CO₂在铜电极上可转化为甲烷，该电极反应方程式为                                  。

汞不溶于水，易挥发，易与许多金属形成合金，汞是对人体危害较大的一种金属，据统计世界上有80多种工业以汞为原料，生产过程中产生的汞的污染越来越引起人们的重视，水体中的无机汞主 要有Hg²⁺、Hg₂²⁺。
（1）实验时倘若不慎，将汞溅落地面时，可先用涂上X溶液的锌片去粘拾，然后再用足量的X溶液   溶解锌片回收汞，X溶液可以是        （填试剂名称）
（2）检测水体中的Hg²⁺可用KI及CuSO₄溶液与其反应生成橙红色Cu₂HgI₄沉淀，用漫反射光谱直接测定汞沉淀物，该反应的离子方程式可表示为                     
（3）冶金厂治理含汞、含硫的烟气并回收汞，中国冶金工作者在研究“Hg-I-H₂O”系热力学的基础上，查明KI溶液能有效吸收汞，吸收总反应为：2Hg+SO₂+8I^-+4H⁺ =2HgI₄^2-+S+2H₂O，最后进行电解法电解吸收液(K₂HgI₄)，阴极的电极反应式为                    
（4）国家制定的工业废水排放标准：汞的含量≤0.05 mg/L。某合作学习小组的同学拟用硫化钠法处理含汞废水，其步骤为：先将溶液pH调至8～10，然后加入稍过量的硫化钠溶液，最后加入一定量的FeSO₄溶液，过滤后排放。已知：25℃HgS的Ksp= 4×10^－52；Hg₂S的Ksp＝1.0×10^－47，FeS 的Ksp=6.3×10^-18；HgS+Na₂SNa₂HgS₂（易溶）。
①若操作程序完全正确，且废水中只含无机汞，上述处理后的废水能否达标排放     （选填：“能”或“不能”）
②加入FeSO₄溶液的作用（写出两项）                     

(10分) 某化学兴趣小组利用废铁屑制取FeCl₃•6H₂O晶体。主要操作流程如下：


请回答下列问题：
（1）C烧杯中盛放的试剂的作用是                                                      。
（2）A中的X极应该连接电源的         极，A中发生反应的离子方程式为                 
                             。
（3）试剂瓶B中的溶液经过一系列操作得到FeCl₃•6H₂O晶体，这一系列操作由下列操作组成(操作不重复)，则依次进行的操作为              (填字母序号)

A．加热浓缩

B．洗涤干燥

C．过滤

D．冷却结晶

（4）在整个实验过程中，盐酸必须保持过量，其主要原因是                                 
                                         ，该装置有无缺陷，若有，请回答              
                                                        ，若无本空可不答。

以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如图所示．

（1）除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2﹣离子，加入下列沉淀剂的顺序是（填序号）　   　．
a．Na₂CO₃b．NaOHc．BaCl₂
（2）将滤液的pH调至酸性除去的离子是　   　．
（3）如图表示电解饱和NaCl溶液的装置，X、Y是石墨棒．实验开始时，在两边同时各滴入几滴酚酞溶液，请回答以下问题：X极上的电极反应式是　   　，在X极附近观察到的现象是　   　；Y电极上的电极反应式是　   　，检验该电极反应产物的方法是　   　．电解NaCl溶液的离子方程式是　                　．
（4）若向分离出NaHCO₃晶体后的母液中加入过量生石灰，则可获得一种可以循环使用的气体，其化学式是　   　．
（5）常温下，向某pH=11的Na₂CO₃溶液中加入过量石灰乳，过滤后所得溶液pH=13，则反应前的溶液中与反应后的滤液中水电离出的c（OH^﹣）的比值是　   　．

纳米级Cu₂O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu₂O的三种方法：

方法Ⅰ	用炭粉在高温条件下还原CuO
方法Ⅱ	电解法，反应为2Cu + H2O  Cu2O + H2↑。
方法Ⅲ	用肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2

（1）工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu₂O而很少用方法Ⅰ，其原因是               。
（2）已知：2Cu(s)＋1/2O₂(g)=Cu₂O(s)    △H = -akJ·mol^-1
C(s)＋1/2O₂(g)=CO(g)       △H = -bkJ·mol^-1
Cu(s)＋1/2O₂(g)=CuO(s)     △H = -ckJ·mol^-1
则方法Ⅰ发生的反应：2CuO(s)＋C(s)= Cu₂O(s)＋CO(g)；△H =      kJ·mol^-1。
（3）方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH^－的浓度而制备纳米Cu₂O，装置如图所示,该电池的阳极反应式为            。

（4）方法Ⅲ为加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu(OH)₂来制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂。该制法的化学方程式为          。
（5）在相同的密闭容器中，用以上两种方法制得的Cu₂O分别进行催化分解水的实验： △H >0
水蒸气的浓度随时间t变化如下表所示。

序号		0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	T2	0.10	0.094	0.090	0.090	0.090	0.090

下列叙述正确的是         （填字母代号）。
A．实验的温度:T₂<T₁
B．实验①前20 min的平均反应速率 v(O₂)=7×10^-5 mol·L^-1 min^-1  
C．实验②比实验①所用的催化剂催化效率高

“神七”登天标志着我国的航天事业进入了新的篇章。
（1）火箭升空需要高能的燃料，经常是用N₂O₄和N₂H₄作为燃料，工业上利用N₂和H₂可以合成NH₃，NH₃又可以进一步制备联氨(N₂H₄)等。已知：
N₂(g) + 2O₂(g) ＝2NO₂(g)          △H =" +67.7" kJ·mol^－1
N₂H₄(g) + O₂(g) ＝N₂(g) + 2H₂O(g)  △H = －534.0 kJ·mol^－1
NO₂(g) 1/2N₂O₄(g)               △H = －26.35 kJ·mol^－1
试写出气态联氨在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：
_______________________________________________________________________。
（2）下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH为电解液，
燃料电池放电时的负极反应为：___________________________________。
如果某段时间内氢氧储罐中共收集到33.6L气体（已折算成标况），则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为______________mol。

（3）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂。某种电化学装置可实现如下转化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：4OH^——4e^— = O₂↑+2H₂O，则阴极反应为：____________________________。
有人提出，可以设计反应2CO=2C+O₂（△H＞0）来消除CO的污染。请你判断上述反应是否能自发进行？_______，理由是：___________________________________。

I．现将反应2Fe³⁺ + 2I^－ 2Fe²⁺ + I₂设计成如下图所示的原电池

（1）能说明反应达到平衡的标志是__________；（填序号）
a.电流计读数为零    b.电流计指针不再偏转且不为零   c.电流计指针偏转角度最大
（2）若盐桥中装有琼脂-饱和KCl溶液，反应过程中的Cl^－移向烧杯________；（填“甲”或“乙”）
（3）反应达到平衡后，向甲中加入适量FeCl₂固体，此时___________（填“甲”或“乙”）中石墨电极为负极，对应的电极反应方程式为____________________________。
II．如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。

（4）装置乙中电极F的电极反应式____________________；
（5）相同条件下，装置甲、乙的C、E电极生成物质的体积之比为____________________；
（6）欲用装置丙进行粗铜精炼，电极G应该是____________________；
（7）装置丁中电极_______附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。

I  “套管实验”是将一支较小的玻璃仪器装入另外一个玻璃仪器中，经组装来完成原来需要更多仪器进行的实验。因其具有许多优点，被广泛应用于化学实验中，如图实验为“套管实验”，小试管内塞有沾有无水硫酸铜粉末的棉花球。请观察实验装置，分析实验原理，回答下列问题：
           
（1）该实验的目的是_____________________
（2）实验开始前微热试管，说明装置不漏气的现象是                               
（3）一段时间后结束实验，待装置冷却，取出小试管中固体溶于水，然后滴加1mol/L盐酸，产生CO₂的量与盐酸的量的关系如图所示。其中合理的是________________

A.                   B.                 C.                   D.
II燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电池。氢气、烃、肼、甲醇等液体或气体，均可以作燃料电池的燃料。请回答下列问题：
（1）以甲烷和氧气为原料，氢氧化钠溶液为电解质溶液构成电池。写出其正极反应式   
（2）以上述电池为电源，石墨为电极电解1L0. 1mol/L的氯化钾溶液。回答下列问题：
写出电解总反应的离子方程式                                     

（3）室温时，电解一段时间后，取25mL上述电解后溶液，滴加0.2mol/L醋酸，加入醋酸的体积与溶液的pH的关系如图所示（不考虑能量损失和气体溶于水，溶液体积变化忽略不计）
①计算消耗标准状况下甲烷        mL
②若图中的B点pH=7，则酸碱恰好完全反应的点在       区间（填“AB”、“BC”或“CD”）
③AB区间溶液中各离子浓度大小关系中可能正确的是                 
A． c(K⁺)＞c(OH^－)＞c (CH₃COO^－) ＞c(H⁺)   
B． c(K⁺)＞c(CH₃COO^－)＞c(OH^－) ＞c(H⁺)
C． c(K⁺)＞c(CH₃COO^－)=c(OH^－) ＞c(H⁺)

Ⅰ在催化剂作用下，CO₂和H₂可以制取甲醇。用工业废气中的可制取甲醇，其反应为：
CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O 常温常压下已知下列反应的能量变化如图示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：                              。
Ⅱ．硼氢化钠（NaBH₄）是有机合成中的重要还原剂。最新研究发现，以NaBH₄和H₂O₂为原料，NaOH溶液作电解质溶液，可以设计成全液流电池，其工作原理如图所示，假设电池工作前左右两槽溶液的体积各为1L，回答下列问题：

（1）电极b为           （填“正极”或“负极”），电极a上发生反 应的电极反应式为                                     。
（2）电池工作时，Na⁺向     极（填“a”或“b”）移动，当左槽产生0.0125molBO₂^—离子时，右槽溶液pH=           
（3）用该电池电解一定浓度的CuSO₄溶液至无色后继续电解一段时间。断开电路，向溶液中加入0.1molCu(OH)₂，溶液恢复到电解之前状态，则电解过程中转移电子数目为_________

为了探究原电池和电解池的工作原理，某研究性学习小组分别用图所示的装置进行实验。据图回答问题。

I．用图甲所示装置进行第一组实验时：
（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是        （填序号）。

A．石墨

B．镁

C．银

D．铂

（2）实验过程中，SO₄^2—            （填“从左向右”“从右向左”或“不”）移动；滤纸上能观察到的现象有                  。
II．该小组同学用图乙所示装置进行第二组实验时发现，两极均有气体产生，且Y极溶液逐渐变成紫红色：停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料知，高铁酸银（FeO^2-₄）在溶液中呈紫红色。请根据实验现象及所查信息，回答下列问题：
（3）电解过程中，X极溶液的pH        （填“增大”“减小”或“不变”）
（4）电解过程中，Y极发生的电极反应为4OH^—4e^-===2H₂O+O₂↑和         。
（5）电解进行一段时间后，若在X极收集到672mL气体，Y电极（铁电极）质量减小0.28g，则在Y极收集到气体为     mL（均已折算为标准状况时气体体积）。
（6）K₂FeO₄—Zn也可以组成碱性电池，K₂FeO₄在电池中作为正极材料，其电池反应为：
2K₂FeO₄+3Zn==Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO，该电池正极发生的电极反应式为                。

11分）铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛．研究铁及其化合物的应用意义重大．
I．水体的净化和污水的处理与铁及其化合物密切相关．
（1）自来水厂常用高铁酸钠（Na₂FeO₄）改善水质．简述高铁酸钠用于杀菌消毒同时又起到净水作用的原理　                                                       　．
（2）碱式硫酸铁[Fe（OH）SO₄]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血．工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

回答下列问题：
①写出反应I中主要发生的氧化还原反应的离子方程式　                       　．
②加入少量NaHCO₃的目的是调节溶液pH，应控制pH的范围为　            　．
③在实际生产中，反应II常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，若通入5.6L O₂（标准状况），则相当于节约NaNO₂的质量为　    　g．
④碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe（OH）]²⁺离子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺聚合离子．该水解反应的离子方程式为　                                     　．
II铁的化合物也是制备高能锂电池的重要原料．已知磷酸亚铁锂电池总反应为：FePO₄+LiLiFePO₄，电池中的固体电解质可传导Li⁺．试写出该电池充电时的阳极反应式　                                                    　．