高中化学探究电解池作用填空题

燃料电池具有广阔的发展前途，科学家近年研制出一种微型的燃料电池，采用甲醇取代氢气做燃料可以简化电池设计，该电池有望取代传统电池。某学生在实验室利用碱性甲醇燃料电池电解Na₂SO₄溶液。

请根据图示回答下列问题：
（1）图中a电极是      （填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”）。该电极上发生的电极反应式为                                         。
（2）碱性条件下，通入甲醇的一极发生的电极反应式为                            。
（3）当消耗3.36 L氧气时（已折合为标准状况），理论上电解Na₂SO₄溶液生成气体的总物质的量是  。
（4）25℃、101kPa时，燃烧16g甲醇生成CO₂和H₂O(l)，放出的热量为363.26kJ，写出甲醇燃烧的热化学方程式：                                         。

铅蓄电池属于二次电池，其电极材料分别是Pb和PbO₂，电解质溶液为一定浓度的硫酸，工作时，该电池的总反应为PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O；PbSO₄不溶。
（1）该蓄电池工作时负极的电极反应式为                                       
（2）若该电池工作时，电路中有2 mol 电子通过，则消耗了H₂SO₄的物质的量为    
（3）将质量相等的铁棒和石墨棒分别插入CuSO₄溶液中，铁棒接该蓄电池Pb极，石墨棒接该蓄电池PbO₂极，一段时间后测得铁棒比石墨棒增加了3.2克，则CuSO₄溶液质量   （增加、减少）      克；如果要求将CuSO₄溶液恢复成与开始时完全相同的状态，则可以加入下列物质中的           
A  CuSO₄溶液     B  CuCO₃固体    C  CuO固体    
D  Cu(OH)₂固体   E．Cu固体         F． Cu₂(OH) ₂CO₃固体
（4）若用该蓄电池作电源（都用惰性材料做电极）电解400克饱和食盐水，如果电路内通过电子为1mol时， 理论上可得到氯气在标准状况下的体积为           。

下图是一个电化学过程的示意图。

I．在甲池中，若A端通入甲醇，B端通入氧气，丙池中装有溶质质量分数为10. 00%的Na₂SO₄溶液100 g，过一段时间后，丙池中溶质的质量分数变为10.99%。
（1）此时A端为电源的________极（填“正”或“负”），A极的电极反应式为：________________。
（2）若乙池溶液的体积为1 L，则此时乙池溶液中c(H^＋)＝______________（不考虑Ag^＋的水解）。
（3）丙池中产生的气体体积为________L。（标准状况下）
Ⅱ．制取KMnO₄的最好方法是电解K₂MnO₄，若此时把丙池中阳极材料换为铂板，阴极材料换为铁板，硫酸钠溶液换成K₂MnO₄溶液，则可制取KMnO₄。
（4）阳极的电极反应式为____________________________________________________________。此时溶液的pH_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

如右图所示，常温下电解5 min后，铜电极质量增加2.16g。
试回答：
（1）电源电极X名称为_______（填“正极”或“负极”）。
（2）电解池B中阴极的电极反应式是__________。
（3）若A中KCl溶液的体积是200mL，电解后溶液的
pH=_________（忽略电解前后溶液体积的变化）。
若要使电解后的溶液恢复到与电解完完全相同，应加入的物质是__________。
（4）已知在l0lkPa时，CO的燃烧热为283 kJ/mol。相同条件下，若2 molCH₄完全燃烧生成液态水，所放出的热量为1 mol CO完全燃烧放出热量的6.30倍，则CH₄完全燃烧的热化学方程式为__________。

Ⅰ.在t℃时，某NaOH稀溶液中，c(H⁺)=10^-a mol/L，c(OH^-)=10^-b mol/L，
已知a+b=12，则：
该温度下，水的离子积常数Kw=                    。
‚该温度下，将10mL 0.1mol/L的稀硫酸与10mL 0.4mol/L的NaOH溶液混合后，溶液的pH=     ，此时该溶液中由水电离的c(OH^-)=             mol/L。（忽略体积变化）
Ⅱ. 根据2CrO₄^2－（黄）＋2H⁺ =Cr₂O₇^2－（橙）＋H₂O设计图示装置（均为惰性电极）电解Na₂CrO₄溶液制取Na₂Cr₂O₇，电解一段时间后，右边溶液逐渐由黄色变为橙色。图中右侧电极连接电源的        极，其电极反应式为                       ，通电完成后，若转移0.1mol电子，则阴极区和阳极区的质量差为         g。(已知电解前两极区溶液质量相同)

如图为电解装置，X、Y为电极材料，a为电解质溶液。

（1）若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨，电解一段时间后:
X电极附近可观察到的实验现象是                 ；
写出Y电极的电极反应式                         。
（2）若要实现Cu  +H₂SO₄＝CuSO₄+H₂↑，
则Y电极材料是                              ；
写出X电极的电极反应式                      。
（3）若要利用该装置在铁制品表面镀上一层银，则a为                    ，反应前两电极的质量相等，反应后电极质量相差2．16g，则该过程理论上通过电流表的电子数为                   。
（4）若X、Y均为惰性电极，a为NaOH溶液，电解一段时间后，溶液的pH          （填“增大”“不变”“减小”），若要使溶液恢复原来的状态，可往溶液中加入                。

(14分)某含铬的污水可用下图所示装置处理，该装置可将污水中的Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺。

（1）图中左右两个装置中，    （填“左”或“右”）装置为电解池。电源中负极的活性物质为          (填化学式)；电源中两电极间，带负电荷的离子运动的方向为          （填“从左至右”或“从右到左”），该离子为        (填化学式)。
（2）请写出阳极上的电极反应式及Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺的离子方程式分别是：
                         、                                           。
（3）为保证正常工作，图中A物质必须循环使用，其化学式为：            。
（4）镧系元素均为稀土元素（常用作电极）位于元素周期表第六周期，该周期元素形成的氢氧化物中碱性最强的为       （填写化学式）。铈（Ce）有两种氢氧化物Ce(OH)₃和Ce(OH)₄，前者对空气比较敏感，请用化学方程式表示其原因               。

(12分)已知A为蓝色溶液，B、C、I、K为单质，其余均为化合物，其中B、L、I、K 常温下为气体，且I为有色气体。G为黑色固体，F的焰色反应透过蓝色钻玻璃片显紫色，各物质转化关系如图。

回答下列问题：
（1）P的电子式是_________________；
（2）C元素原子价电子排布式为：                               。
（3）已知B、H和C₂H₅OH能够组成燃料电池，写出该燃料电池的负极反应式：
　　　　_______________________________________________________________；
（4）A的水溶液呈___________(填“酸性”“碱性”“中性”)，用离子方程式和必要的文字说明原因______________________________________________________________
（5）用惰性电极电解400.00 mL A溶液，一段时间内测得溶液pH＝1，则需要向溶液中加入___________，其质量为______g，才能使溶液恢复到电解前的状态(不考虑溶液体积变化)。

(8分) X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。已知：
①X可分别与Y、W形成X₂Y、X₂Y₂、XW等共价化合物；
②Z可分别与Y、W形成Z₂Y、Z₂Y₂、ZW等离子化合物。
请回答：
（1）Z₂Y的化学式是____________。
（2）Z₂Y₂与X₂Y反应的化学方程式是__________________________________。
（3）如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的ZW饱和溶液，C(Ⅰ)、C(Ⅱ)为多孔石墨电极。

接通S₁后，C(Ⅰ)附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后(两玻璃管中液面未脱离电极)，断开S₁，接通S₂，电流表的指针发生偏转。此时：
C(Ⅰ)的电极名称是____________(填写“正极”或“负极”)。
C(Ⅱ)的电极反应式是__________________________________。
（4）铜屑放入稀硫酸不反应，若在稀硫酸中加入X₂Y₂，铜屑可逐渐溶解，该反应的离子方程式是__________________________________。

（每空2分，16分）
Ⅰ．2013年初，雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区。其中，燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g)+ N₂(g)。△H＜0
①该反应平衡常数表达式                                       
②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t₁时刻达到平衡状态的是            （填代号）。


（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。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)　 △H₁＝－867 kJ/mol  ①
2NO₂(g) N₂O₄(g)   △H₂＝－56.9 kJ/mol  ②
H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH₃＝ －44.0 kJ／mol   ③
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的热化学方程式：                       
Ⅱ．A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素，其中仅含有一种金属元素，A和D最外层电子数相同;B、C和E在周期表中相邻，且C、E同主族。B、C的最外层电子数之和等于D的原子核外电子数，A和C可形成两种常见的液态化合物。请回答下列问题：
（1）C、D、E三种原子对应的离子半径由大到小的顺序是            (填具体离子符号)；A、B、C三种元素按1:7:12的质量比组成的化合物中含有的化学键的类型属于          。
（2）某金属常用于制作易拉罐，该金属制作的废弃易拉罐能与 A、C、D组成的化合物溶液反应，该反应的离子方程式为：                                       。 
（3）A、C两元素的单质与烧碱溶液组成燃料电池，其负极反应式为           ，用该电池电解1L1mol/LNaCl溶液，当消耗标准状况下1.12LA₂时， 所得溶液在常温下的PH＝     (假设电解过程中溶液的体积不变) 。

X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY₂、MY₃两种分子。
请回答下列问题：
（1） Y在元素周期表中的位置为________________。
（2）上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是_______________（写化学式），非金属气态氢化物还原性最强的是__________________（写化学式）。
（3）X₂M的燃烧热ΔH＝ －a kJ·mol^－1，写出X₂M燃烧热的热化学方程式： _________________________。
（4）ZX的电子式为______；ZX与水反应放出气体的化学方程式为_____   ________。
（5）熔融状态下，Z的单质和FeG₂能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：2Z + FeG₂  Fe + 2ZG

放电时，电池的正极反应式为_____________：充电时，____________（写物质名称）电极接电源的负极；该电池的电解质为___________________。

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）中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则以下说法正确的是

（1）电源B极是________极（填“正”或“负”）
（2）（甲）、（乙）装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量比为
（3）欲用（丙）装置给钢镀银，G应该是_______（填电极材料），电镀液选_______溶液
（4）电解一段时间后，加入何种物质能使溶液恢复到原来浓度，甲应加入_________乙应加入__________。
（5）室温下，若从电解开始到时间为t时，若（甲）中某一电极增重0.64g，（乙）溶液的体积为200mL，则（乙）溶液的pH为_________。

(14分)二氧化氯(ClO₂)是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂，被称为“第4代消毒剂”。工业上可采用氯酸钠(NaClO₃)或亚氯酸钠(NaClO₂)为原料制备ClO₂。
（1）亚氯酸钠也是一种性能优良的漂白剂，但在强酸性溶液中会发生歧化反应，产生ClO₂气体，离子方程式为_________________________________________________。向亚氯酸钠溶液中加入盐酸，反应剧烈。若将盐酸改为相同pH的硫酸，开始时反应缓慢，稍后一段时间产生气体速率迅速加快。产生气体速率迅速加快的原因是______________________________________。
（2）化学法可采用盐酸或双氧水还原氯酸钠制备ClO₂。用H₂O₂作还原剂制备的ClO₂更适合用于饮用水的消毒，其主要原因是___________________________________。
（3）电解法是目前研究最为热门的生产ClO₂的方法之一。如图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO₂的实验。

①电源负极为_______极(填A或B)：
②写出阴极室发生反应依次为：________________、____________________________；
③控制电解液H⁺不低于5mol/L，可有效防止因H⁺浓度降低而导致的ClO₂^﹣歧化反应。若两极共收集到气体22.4L(体积已折算为标准状况，忽略电解液体积的变化和ClO₂气体溶解的部分)，此时阳极室与阴极室c(H⁺)之差为______________。

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：2Cu＋H2O电解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，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成       而使Cu₂O产率降低。
（2）方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体，每生成1 g该有毒气体，能量变化a kJ，写出制备反应的热化学方程式                               。
（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，该电池的阳极生成Cu₂O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）方法Ⅲ可以用甲醛稀溶液替代肼，但因反应温度较高而使部分产品颗粒过大，      （填操作名称）可分离出颗粒过大的Cu₂O。
（6）在相同的密闭容器中，用方法Ⅱ和方法Ⅲ制得的Cu₂O分别进行催化分解水的实验：
2H₂O(g)2H₂(g)＋O₂(g)   ⊿H＞0
水蒸气的浓度（mol·L^－1）随时间t (min)变化如下表：

序号	温度	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

可以判断：实验①的前20 min的平均反应速率 ν(O₂)＝              ；实验温度T₁   T₂（填“＞”、“＜”）；催化剂的催化效率：实验①   实验②（填“＞”、“＜”）。

降低大气中CO₂的含量及有效利用CO₂，目前已引起各国普遍重视。
（1）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，则阴极反应式为_________      ____   ___。
（2）工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，在500℃下发生反应：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) 。
实验测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下图1所示。
①图2是改变温度时H₂的化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应是     （填“吸热”或“放热”）反应。

②500℃达平衡时，CH₃OH的体积分数为               。
（3） 右图中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1molCH₃OH(g)和2molH₂O(g)，向B容器中充入1.2molCH₃OH(g) 和2.4molH₂O(g)，两容器分别发生上述（2）中反应的逆反应。已知起始时容器A和B的体积均为aL，反应达到平衡时容器B的体积为1.5aL，容器B中CH₃OH转化率为　　　　 　；维持其他条件不变，若打开K一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为　　　 L（连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响）。