高中化学探究电解池作用填空题

(16分)金属钛被称为铁和铝之后崛起的“第三金属”,常见化合价为+4。它是空间技术、航海、化工、医疗上不可缺少的材料。
Ⅰ．工业上用钛铁矿(主要成分FeTiO₃)制备金属钛的一种工艺流程如下图(部分产物略去)：

（1）步骤①反应的化学方程式为：2FeTiO₃ + 6C + 7Cl₂高温2FeCl₃ + 2TiCl₄ + 6CO,还原剂是     。
（2）步骤②分离出TiCl₄的方法,利用了TiCl₄与FeCl₃       的不同。
（3）步骤④反应的化学方程式为____________,该反应在氩气中进行的理由是____ ______。
（4）绿色化学提倡物料循环。以上流程中,可用于循环的物质除Cl₂、Mg外,还有__________。
II． 工业上也可用TiO₂通过下述两种方法制备金属钛：
方法一：先将TiO₂氯化为TiCl₄,再还原得到Ti。
（5）氯化反应TiO₂ (s) +2Cl₂ (g)TiCl₄(l) + O₂ (g)无法自发正向进行,在反应器中加入碳,则在高温条件下反应可顺利进行。试从化学平衡角度解释,往氯化反应器中加碳的原因：               。
方法二：以熔融盐为电解液电解TiO₂获得Ti。其中碳块为阳极,电极反应式为：2O²ˉ4eˉ＝O₂↑；TiO₂作阴极，被还原。
（6）阴极的电极反应式为               。
（7）电解过程中需定期向电解槽中加入碳块的原因是                     。

（本题16分）钼酸钠晶体(Na₂MoO₄·2H₂O)是无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂，由钼精矿（主要成分是MoS₂，含少量PbS等）制备钼酸钠晶体的部分流程如下：
（1）焙烧的过程中采用的是“逆流焙烧”的措施，则该措施的优点是：①_______________
②____________________________
（2）写出焙烧时生成MoO₃的化学方程式为：______________________________________
（3）写出“碱浸”反应的离子方程式：　 　　　　　　　　　　
（4）重结晶得到的母液可以在下次重结晶时重复使用，但达到一定次数后必须净化处理，原因是　 　　　　　　　　　　。
（5）下图是碳钢在3种不同介质中的腐蚀速率实验结果：

①碳钢在盐酸和硫酸中腐蚀速率随酸的浓度变化有明显差异，其原因可能是　 　　________________。
②空气中钼酸盐对碳钢的缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO₄—Fe₂O₃保护膜。
密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀，除需加入钼酸盐外还需加入NaNO₂。则NaNO₂的作用是　　　_________________________________________。
③若缓释剂钼酸钠—月桂酸肌氨酸总浓度为300mg·L^－1，则缓蚀效果最好时钼酸钠的物质的量浓度为　　　 　　
（6）锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为：xLi + nMoS₂Li_x(MoS₂)_n。则电池放电时的正极反应式是：___________________________________。

（本题16分）工业上利用CO₂和H₂在一定条件下反应合成甲醇。
（1）已知在常温常压下：
① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)   ΔH＝－1275.6 kJ／mol
②2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)  ΔH＝－566.0 kJ／mol
③H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH＝－44.0 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：____________ ________
（2）甲醇脱氢可制取甲醛CH₃OH(g)HCHO(g)+H₂(g),甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所示。回答下列问题:

①脱氢反应的△H_____0，600K时，Y点甲醇的υ(正) _____υ(逆)（填“>”或“<”）
②从Y点到X点可采取的措施是_______________________________________________。
③有同学计算得到在t₁K时，该反应的平衡常数为8.1mol·L^－1。你认为正确吗？请说明理由__________________________________________________________________________。
（3）纳米级Cu₂O由于具有优良的催化性能而受到关注。在相同的密闭容器中，使用不同方法制得的Cu₂O（Ⅰ）和（Ⅱ）分别进行催化CH₃-OH的脱氢实验：
CH₃OH(g)HCHO(g)+H₂(g)
CH₃OH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(H₂)＝              ；实验温度T₁   T₂（填“>”、“<”）；催化剂的催化效率：实验①   实验②（填“>”、“<”）。
（4）用CH₃-OH、空气、KOH溶液和石墨电极可构成燃料电池。则该电池的负极反应式为：
___________________________________________。

W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如下图所示。已知W的一种核素的质量数为14，中子数为7；X的离子与N具有相同的质子、电子数目：W与Y的氧化物均能导致酸雨的形成；Z的非会属性在同周期主族元素中最强。

（1）Y在周期表中的位置是        。
（2）用电子式表示化合物X₃W的结
构                     。
（3） X₃W遇水可释放出使酚酞溶液变红的气体A，该
反应的化学方程式是        。
（4）同温同压下，将a L W的简单氢化物和b LZ的氢化物通入水中，若所得溶液的pH=7则a     b（填“>”或“<”或“=”）。
（5）用惰性电极电解化合物XZ溶液从阴极释放出气休B，该反应的离子方程式是             。
（6）已知W的单质与气体B在一定条件下可形成气体A，即：
                  △H=—92.4kJ·mo1^－1
在某温度时，一个容积固定的密闭容器中，发生上述反应。在不同时间测定的容器内各物质的浓度如下表：

时间	浓度(mo1/L)
c(W2)	c(B)	c(A)
第0 min	4．0	9．0	0
第10 min	3．8	8．4	0．4
第20 min	3．4	7．2	1．2
第30 min	3．4	7．2	1．2
第40 min	3．6	7．8	0．8

 0min～10min，  W₂ 的平均反应速率           。
②反应在第l0min改变了反应条件，改变的条件可能是          。
a．更新了催化剂 b．升高温度 c．增大压强 d．增加B的浓度
③若反应从第30min末又发生了一次条件改变，改变的反应条件可能是          。
a．更新了催化剂  b．升高温度 c．增大压强 d．减小A的浓度

（本题16分）CO₂和CO是工业排放的对环境产生影响的废气。
（1）以CO₂与NH₃为原料合成化肥尿素的主要反应如下：
①2NH₃(g)＋CO₂(g)＝NH₂CO₂NH₄(s)；ΔH＝－159.47 kJ·mol^－1
②NH₂CO₂NH₄(s)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)；ΔH＝a kJ·mol^－1
③2NH₃(g)＋CO₂(g)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)；ΔH＝－86.98 kJ·mol^－1
则a为            。
（2）科学家们提出用工业废气中的CO₂制取甲醇：CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O。
制得的CH₃OH可用作燃料电池的燃料。

①在KOH介质中，负极的电极反应式为_________________________________。
② 作介质的KOH可以用电解K₂SO₄溶液的方法制得。则KOH在_______出口得到,
阳极的电极反应式是：_____________________________________。                                     
（3）利用CO与H₂反应可合成CH₃OCH₃。
已知：3H₂(g) + 3CO(g)  CH₃OCH₃(g) + CO₂(g)，ΔH＝-247kJ/mol
在一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是           .
A低温高压     B加入催化剂   C体积不变充入氦气 
D增加CO的浓度   E．分离出二甲醚
（4）CH₃OCH₃也可由CH₃OH合成。已知反应2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)，在某温度下，在1L密闭容器中加入CH₃OH ，反应到10分钟时达到平衡，此时测得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
浓度/（mol·L^－1）	0.01	0.2	0.2

①0-10 min内反应速率v(CH₃OH) ＝               。
②该温度下的平衡常数为              。
③若平衡后，再向容器中再加入0.01mol CH₃OH和0.2mol CH₃OCH₃，此时正、逆反应速率的大小：v_正        v_逆 （填“>”、“<”或“＝”)。

（本题16分）三氧化二镍(Ni₂O₃)可用于制造高能电池。一种制备Ni₂O₃的方法是电解NiCl₂得Ni³⁺，再将Ni³⁺经一系列反应后转化为Ni₂O₃。其电解制备过程如下：用NaOH调NiCl₂溶液pH至7.5，加放适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl₂在弱碱性条件下生成ClO^－，把二价镍氧化为三价镍。右图为电解装置示意图，电解池两极用阳离子交换膜隔开。请回答下列问题：        

（1）该电解池的阳极材料可选用________(填序号)

A．铁

B．Cu

C．石墨

D．镍

（2）加放适量硫酸钠的作用是：_______________________________________________
（3）电解过程中，阴极附近溶液的pH_____，阳极附近溶液的pH_____（填“升高”、“不变”、“降低”）。
（4）写出Ni²⁺转化为Ni³⁺的离子方程式：_______________________________________
（5）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：
Fe+Ni₂O₃+3H₂O Fe(OH)₂+2Ni(OH)₂。
写出下列电极反应式：
①放电时的正极：___________________________________________________________
②充电时的阴极：___________________________________________________________
（6）电池充电时，电池的负极应接外电源的_____________（填正极或负极）

（本题16分）降低大气中CO₂的含量和有效地开发利用CO₂正成为研究的主要课题。
（1）已知在常温常压下：
① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)  ΔH ＝－1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)  ΔH ＝－566.0 kJ/mol
③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH ＝－44.0 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：______________________。
（2）在容积为2L的密闭容器中，充入2mol CO₂和6mol H₂，在温度500℃时发生反应：
CO₂（g）+ 3H₂（g）CH₃OH（g）+ H₂O（g） △H<0。
CH₃OH的浓度随时间变化如图。回答有关问题：

①从反应开始到20分钟时，H₂的平均反应速率v(H₂)＝_________________
②从30分钟到35分钟达到新的平衡，改变的条件可能是__________________________
A．增大压强    B．加入催化剂   C．升高温度    D．增大反应物的浓度 
③列式计算该反应在35分钟达到新平衡时的平衡常数(保留2位小数)
④如果在30分钟时,再向容器中充入2mol CO₂和6mol H₂，保持温度不变，达到新平衡时，CH₃OH的浓度____________1mol.L^-1(填“>”、“<”或“=”)。
（3）一种原电池的工作原理为：2Na₂S₂ + NaBr₃ Na₂S₄ + 3NaBr。用该电池为电源，以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，使CO₂在铜电极上可转化为甲烷。
①该电池负极的电极反应式为：______________________________________
②电解池中产生CH₄一极的电极反应式为：   ____________________________________。
（4）下图是NaOH吸收CO₂后某种产物的水溶液在pH从0至14的范围内H₂CO₃、HCO₃^－、CO₃^2－三种成分平衡时的组成分数。

下列叙述正确的是  _____________
A．此图是1.0 mol·L^-1碳酸钠溶液滴定1.0 mol·L^-1 HCl溶液的滴定曲线
B．在pH分别为6.37及10.25时，溶液中c(H₂CO₃)=c(HCO₃^－)=c(CO₃^2－)
C．人体血液的pH约为7.4，则CO₂在血液中多以HCO₃^－形式存在
D．若用CO₂和NaOH反应制取NaHCO₃，宜控制溶液的pH为7～9之间

次磷酸()是一种精细化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：
（1）是一元中强酸，写出其电离方程式：        
（2）及)均可将溶液中的银离子还原为银单质，从而可用于化学镀银。
①()中，磷元素的化合价为        
②利用()进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4︰1，则氧化产物为：(填化学式)
③是正盐还是酸式盐？ 其溶液显 性(填弱酸性、中性、或者弱碱性)
（3）()的工业制法是：将白磷()与氢氧化钡溶液反应生成气体和，后者再与硫酸反应，写出白磷与氢氧化钡溶液反应的化学方程式：      
（4）()也可以通过电解的方法制备。工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：

①写出阳极的电极反应式        
②分析产品室可得到的原因  
③早期采用"三室电渗析法"制备，将"四室电渗析法"中阳极室的稀硫酸用稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是 杂质。该杂质产生的原因是：

离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、和组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。
（1）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。若改用水溶液作电解液，则阴极产物为。
（2）为测定镀层厚度，用溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移6 电子时，所得还原产物的物质的量为。
（3）用铝粉和做铝热反应实验，需要的试剂还有。
．      .    .     . 

取少量铝热反应所得到的固体混合物，将其溶于足量稀，滴加溶液无明显现象，（填"能"或"不能"）说明固体混合物中无，理由是（用离子方程式说明）。

I下列有关叙述正确的是

A．	碱性锌锰电池中，是催化剂
B．	银锌纽扣电池工作时，被还原为
C．	放电时，铅酸蓄电池中硫酸浓度不断增大
D．	电镀时，待镀的金属制品表面发生还原反应

Ⅱ锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用"湿法"工艺冶炼锌。某含锌矿的主要成分为（还含少量等其他成分），以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示：

回答下列问题：
（1）硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，所产生焙砂的主要成分的化学式为。
（2）焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸，该酸可用于后续的操作.
（3）浸出液"净化"过程中加入的主要物质为，其作用是。
（4）电解沉积过程中的阴极采用铝板，阳极采用合金惰性电极，阳极逸出的气体是。
（5）改进的锌冶炼工艺，采用了"氧压酸浸"的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质。"氧压酸浸"中发生的主要反应的离子方程式为。
（6）我国古代曾采用"火法"工艺冶炼锌。明代宋应星著的《天工开物》中有关于 "升炼倭铅"的记载："炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，……，冷淀，毁罐取出，……，即倭铅也。"该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为。（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，倭铅是指金属锌）

用酸性溶液脱除后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1溶液，研究废液再生机理。记录如下（a、b、c代表电压值：）

序号	电压/V	阳极现象	检验阳极产物
I	x≥a	电极附近出现黄色，有气泡产生	有、有
II	a＞x≥b	电极附近出现黄色，无气泡产生	有、无
III	b＞x＞0	无明显变化	无、无

（1）用KSCN溶液检验出的现象是。
（2）I中，产生的原因可能是在阳极放电，生成的将氧化。写出有关反应的方程式。
（3）由II推测，产生的原因还可能是在阳极放电，原因是具有性。
（4）II中虽未检测出，但在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的溶液做对照实验，记录如下：

序号	电压/V	阳极现象	检验阳极产物
IV	a＞x≥c	无明显变化	有
V	c＞x≥b	无明显变化	无

①NaCl溶液的浓度是mol/L。
②IV中检测Cl₂的实验方法:。
③与II对比，得出的结论（写出两点）：。

NH₃经一系列反应可以得到HNO₃，如下图所示。

（1）I中，和在催化剂作用下反应，其化学方程式是。
（2）II中，。在其他条件相同时，分别测得的平衡转化率在不同压强（、）下温度变化的曲线（如右图）。

①比较、的大小关系：。
②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是。
（3）III中，降低温度，将NO₂（g）转化为N₂O₄（l），再制备浓硝酸。
①已知：       
     
下列能量变化示意图中，正确的是（选填字母）。

②与、化合的化学方程式是。
（4）IV中，电解制备 ，其工作原理如右图所示，为使电解产物全部转化为，需补充物质，是，说明理由：。

氯化亚铜（CuCl）是有机合成工业中应用较广泛的催化剂，它是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空气中会被迅速氧化。从酸性电镀废液（主要含Cu²⁺、Fe³⁺）中制备氯化亚铜的工艺流程如下：


请回答下列问题：
（1）电镀污泥的主要成分是          （写化学式）。
（2）铁粉、氯化钠、硫酸铜在溶液中反应生成CuCl的离子反应方程式为：
                                   。
（3）析出CuCl晶体时的最佳pH在     左右。
（4）析出的CuCl晶体要立即用无水乙醇洗涤，然后真空干燥、冷却，密封包装。真空干燥，密封包装的目的是                                                。  
（5）从滤液A中可回收的主要物质是                           （写化学式）。
（6）以碳棒为电极电解CuCl₂溶液可得到CuCl。写出电解CuCl₂溶液后的阴极上发生的反应为         

制烧碱所用盐水需两次精制。第一次精制主要是用沉淀法除去粗盐水中Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等离子，过程如下：
Ⅰ．向粗盐水中加入过量BaCl₂溶液，过滤；
Ⅱ．向所得滤液中加入过量Na₂CO₃溶液，过滤；
Ⅲ．滤液用盐酸调节pH，获得一次精制盐水。
（1）过程Ⅰ、Ⅱ生成的部分沉淀及其溶解度（20℃/g）如下表：

CaSO4	Mg2(OH)2CO3	CaCO3	BaSO4	BaCO3
2.6×10^-2	2.5×10^-4	7.8×10^-4	2.4×10^-4	1.7×10^-3

①检测Fe³⁺是否除尽的方法是________________________________________。
②过程Ⅰ选用BaCl₂而不选用CaCl₂，运用表中数据解释原因____________________。
③除去Mg²⁺的离子方程式是_______________________________。
④检测Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺是否除尽时，只需检测_______（填离子符号）。
（2）第二次精制要除去微量的I^－、IO₃^－、NH₄⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，流程示意如下：

①过程Ⅳ除去的离子是________________。
②盐水b中含有SO₄^2－。Na₂S₂O₃将IO₃^－还原为I₂的离子方程式是________________。
③过程VI中，在电解槽的阴极区生成NaOH，结合化学平衡原理解释：___________。

(18分)MnO₂和Zn是制造干电池的重要原料，工业上用软锰矿(主要成分MnO₂)和闪锌矿(主要成分ZnS)联合生产MnO₂和Zn的工艺流程如下图所示：

（1）操作I用到硅酸盐材质的仪器有烧杯、玻璃棒和_______ _____(填仪器名称)。
（2）稀硫酸浸泡时反应的离子方程式为_______________________________________；该反应中若析出19.2g单质A，共转移____________mo1电子。浸泡时反应速率较慢，下列措施不能提高浸泡时反应速率的是________(填代号)。
a．将矿石粉碎   
b．提高浸泡温度
c．适当增大硫酸浓度
d．改变软锰矿与闪锌矿的比例
（3）由硫酸锰溶液可得到固体碳酸锰，然后在空气中煅烧碳酸锰制备MnO₂。已知：

写出碳酸锰在空气中煅烧生成MnO₂的热化学方程式_________________________。
（4）用惰性电极电解硫酸酸化的硫酸锰溶液制备MnO₂的装置如下图所示：

①a应与直流电源的_________(填“正”或“负”)极相连。．
②电解过程中氢离子的作用是______________和_____________；若转移的电子数为个，左室溶液中的变化量为________________。