高中化学探究电解池作用填空题

X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素，M是地壳中含量最高的金属元素。
回答下列问题：
(1)L的元素符号为________；M在元素周期表中的位置为________；五种元素的原子半径从大到小的顺序是________(用元素符号表示)。
(2)Z、X两元素按原子数目比1∶3和2∶4构成分子A和B，A的电子式为________，B的结构式为________。　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(3)硒(Se)是人体必需的微量元素，与L同一主族，Se原子比L原子多两个电子层，则Se的原子序数为________，其最高价氧化物对应的水化物化学式为________，该族二～五周期元素单质分别与H₂反应生成1 mol气态氢化物的反应热如下，表示生成1 mol硒化氢反应热的是________(填字母代号)。
a．＋99.7 kJ·mol^－1    b．＋29.7 kJ·mol^－1      c．－20.6 kJ·mol^－1    d．－241.8 kJ·mol^－1
(4)用M单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO₃溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q。写出阳极生成R的电极反应式：____________________________________；由R生成Q的化学方程式为________________________________________________________。

海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5~8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表:

成分	Na^+	K^+	Ca^2+	Mg^2+	Cl^-	S	HC
含量/(mg·L^-1)	9 360	83	200	1 100	16 000	1 200	118

 
(1)海水显弱碱性的原因是(用离子方程式表示):　　　　　　　　　　　,该海水中Ca²⁺的物质的量浓度为　　　　　 mol·L^-1。 
(2)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。

电渗析原理示意图
①阴极的电极反应为　　　　　　　　　　。 
②电解一段时间,阴极区会产生水垢,其成分为CaCO₃和Mg(OH)₂,写出生成CaCO₃的离子方程式:　　　　　　　　　　。 
③淡水的出口为a、b、c中的　　　　出口。 

甲、乙、丙、丁、戊、己为原子序数依次增大的短周期主族元素。甲、丙处于同一主族，丙、丁、戊处于同一周期，乙元素最高化合价与最低价的代数和为0；丙、丁、戊的最高价氧化物的水化物之间都能发生反应。用化学用语回答下列问题：
（1）甲的阴离子的结构示意图为         ；用电子式表示乙与戊形成化合物的过程                  。
（2）丙、丁、戊的离子半径由大到小的顺序为         ；乙、戊、己的氢化物的还原性最弱的是          。
（3）写出由甲乙两元素形成的化合物中，既含有极性键又含有非极性键，且相对分子质量最小的物质的结构式                 ；该物质与空气在酸性条件下可构成燃料电池，该电池放电时，负极的反应式为                             。
（4）丙、丁的最高价氧化物的水化物之间发生反应的离子方程式为                。由甲、丙、戊、己中部分元素形成的两种化合物的水溶液之间可以发生反应，该化学方程式为：                。
（5）按下图电解丙和己形成化合物的饱和溶液，该装置可用于家庭用水的消毒。写出该电解池中发生反应的总反应方程式：                               。

A、B、C、D、E、F六种物质的相互转化关系如下图所示(反应条件及部分产物均未列出)。

（1）若A、D、E是短周期的非金属单质，且 A、D所含元素同主族，A、E含元素同周期，已知D单质在电子工业中有重要作用，则D的原子结构示意图为________；F的分子构型为________；反应①的化学方程式为__________________。
（2）若A、D为常见金属单质，且加热时A、D才能溶解在E的浓溶液中，写出反应③的化学方程式_ _________________；足量的A与B溶液充分反应后，生成物C中金属阳离子的检验方法为__________________；若以惰性电极电解B的水溶液，当阴极增重9.6g时，阳极生成气体在标准状况下的体积为________，写出电解B的水溶液的离子方程式__________________。

下图是某研究性学习小组设计的对一种废旧合金各成分（含有Cu、Fe、Si 三种成分）进行分离、回收再利用的工业流程，通过该流程将各成分转化为常用的单质及化合物。

已知：298K时，Ksp[Cu(OH)₂]=2．2×10^-20，Ksp[Fe(OH)₃]=4．0×10^-38，Ksp[Mn(OH)₂]=1．9×10^-13，
根据上面流程回答有关问题：
（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是      。
（2）加入过量FeCl₃溶液过程中可能涉及的化学方程式：                 。
（3）过量的还原剂应是       ，溶液b中所含的金属阳离子有        。
（4）①向溶液b中加入酸性KMnO₄溶液发生反应的离子方程式为                   。
②若用Xmol/LKMnO₄溶液处理溶液b，当恰好反应时消耗KMnO₄溶液YmL，则最后所得红棕色固体C的质量为       g（用含X、Y的代数式表示）。
（5）常温下,若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等，向溶液c中逐滴加入KOH溶液，则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为：   ＞   ＞   。(填金属阳离子)
（6）最后一步电解若用惰性电极电解一段时间后，析出固体B的质量为Zg，同时测得阴阳两极收集到的气体体积相等，则标况下阳极生成的最后一种气体体积为     L（用含Z的代数式表示）。

)2013年全国各地连续出现了严重的雾霾天气，给人们的出行及身体造成了极大的危害，因此研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
I．脱硫技术能有效控制SO₂对空气的污染。
（1）海水呈弱碱性，主要含有Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、CI^-、SO₄^2-、Br^-、HCO₃^-等离子。含SO₂的烟气可利用海水脱硫，其工艺流程如下图所示：

①向曝气池中通入空气的目的是                         
②通入空气后曝气池中海水与天然海水相比，浓度没有明显变化的离子是    。
a．Cl^-  B．SO₄^2-  C．HCO₃^-
（2）用NaOH溶液吸收烟气中的SO₂，将所得的Na₂SO₃溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H₂SO₄，其原理如下图所示。(电极材料为石墨)

①图中b极要连接电的(填“正”或“负”)    极，C口流出的物质是          。
②SO₃^2-放电的电极反应式为                           
③电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因      。
II．我国的能消费结构以燃煤为主，将煤气化可减少环境污染，但煤气化过程中能产生有害气体H₂S，用足量的Na₂CO₃溶液可吸收，该反应的离子方程式为    。
(已知：H₂S  K_al=9．1×10^-8；K_a2=1．1 ×10^-12；H₂CO₃  K_al=4．30×10^-7；K_a2=5．61 ×10^-11)

以黄铜矿精矿为原料，制取金属铜的工艺如下所示：

Ⅰ．将黄铜矿精矿（主要成分为CuFeS₂，含有少量CaO、MgO、Al₂O₃）粉碎。
Ⅱ．采用如图所示装置进行电化学浸出实验。将精选黄铜矿粉加入电解槽的阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。
Ⅲ．一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应：2RH(有机相)+Cu²⁺(水相)R₂Cu(有机相)+2H^＋(水相)分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu²⁺得以再生。   Ⅳ．电解硫酸铜溶液制得金属铜。
（1）黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：CuFeS₂ + 4H⁺＝Cu²⁺ + Fe²⁺ + 2H₂S↑    2Fe³⁺ + H₂S＝2Fe²⁺ + S↓+ 2H⁺ ，阳极区硫酸铁的主要作用是                                   。（2）阴极区，电极上开始时有大量气泡产生，后有红色固体析出，一段时间后红色固体溶解。写出析出红色固体的反应方程式                        。
（3）若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是               。
（4）步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu²⁺得以再生的原理是                       。（5）步骤Ⅳ，若电解200mL0.5 mol/L的CuSO₄溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是                                          。

日常饮用水中NO₃^一的含量是水质卫生检验的重要标准之一，达到一定浓度时会对人类健康产生危害，为了降低饮用水中NO₃^一的浓度，某兴趣小组提出如下方案：

请回答下列问题：
（1）该方案在调节pH时，若pH过大或过小都会造成          的利用率降低。
（2）已知过滤后得到的滤液中几乎不含铝元素。①在溶液中铝粉和NO₃^一反应的离子方程式为                                                           。
②滤渣在空气中煅烧过程中涉及的相关反应方程式为                               
（3）用H₂催化还原法也可降低饮用水中NO₃^—的浓度，已知反应中的还原产物和氧化产物均可参与大气循环，则催化还原法的离子方程式为                          。
（4）饮用水中的NO₃^－  主要来自于NH₄^＋。已知在微生物作用下，NH₄^＋  经过两步反应被氧化成NO₃^－  。两步反应的能量变化示意图如下：
   
试写出1 mol NH₄^＋ (aq)全部氧化成NO₃^－  (aq)的热化学方程式是                   。
（5）固体a熔融电解时阴极反应式为                               

高铁酸钾(K₂FeO₄)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺流程如下：

请同答下列问题：
(l)写出向KOH溶液中通入足量Cl₂发生反应的离子方程式_______ 。
（2）在溶液I中加入KOH固体的目的是______（填编号）。

A．为下一步反应提供碱性的环境

B．使KClO3转化为KClO

C．与溶液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO

D．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率

（3）从溶液Ⅱ中分离出K₂FeO₄后，还会有副产品KNO₃，KCl,则反应③中发生的离子反应方程式为_______。每制得59.4克K₂FeO₄，理论上消耗氧化剂的物质的量为____ mol。
（4）高铁酸钾(K₂FeO₄)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，配平该反应的离子方程式：_______ FeO₄^2－+_______ H₂O="_______" Fe(OH)₃（胶体）+_______O₂↑+_______OH^－。
（5）从环境保护的角度看，制备K₂FeO₄较好的方法为电解法，其装置如图所示。电解过程中阳极的电极反应式为________。

（6）高铁电池是一种新型二次电池，电解液为碱溶液，其反应式为：3Zn(OH)₂+2Fe(OH)₃+4KOH-----3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O,放电时电池的负极反应式为________ 。

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                   ；
（2）电解饱和食盐水的离子方程式是                              ；
（3）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                                                                   ；
（4）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＋)]。精致流程如下(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                         

铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。请回答下列问题：
（1）工业上采用电解氧化铝和冰晶石(Na₃AlF₆)熔融体的方法冶炼得到金属铝：

2Al₂O₃  4Al＋3O₂↑
加入冰晶石的作用：________________________________________________。
（2）上述工艺所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质，可用电解方法进一步提纯，该电解池中阳极的电极反应式为________________，下列可作阴极材料的是__________。
A．铝材        B．石墨        C．铅板        D．纯铝
（3）阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为电解液，铝阳极发生的电极反应式为_____________________________________________________________。
（4）在铝阳极氧化过程中，需要不断地调整电压，理由是_________________。
（5）下列说法正确的是__________________。
A．阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术
B．铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能
C．铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性，但耐磨性下降
D．铝的阳极氧化膜富有多孔性，具有很强的吸附性能，能吸附染料而呈各种颜色

据新华社报道，发展改革委员会于2007年4月发出“遏制铝冶炼投资反弹”的紧急通知。原因是铝冶炼属高耗能产业，而且某些铝冶炼企业以污染环境为代价，得不偿失。
如图是传统的工业生产金属铝的基本流程图，阅读上述新闻信息，结合铝生产的流程图解答下列问题：

请回答：
（1）工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品____________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
（2）氧化铝熔点高达2050 ℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中采取的措施是__________________________。
（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是：__________________________________________(用化学方程式表示)。
（4）工业上制取金属镁时是电解MgCl₂，电解反应方程式为_________________，镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物？原因是：
________________________________________________________________。

臭氧可用于净化空气、饮用水消毒、处理工业废物和作为漂白剂。
（1）臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：
6Ag(s)+O₃(g)= 3Ag₂O(s)；        △H=－236kJ·mol^-1，
已知：2Ag₂O(s)= 4Ag(s)+O₂(g)；        △H=" +62" kJ·mol^-1，
则O₃转化为O₂的热化学方程式为________________________________________________。
（2）臭氧在水中易分解，臭氧的浓度减少一半所需的时间如下表所示。

由上表可知pH增大能加速O₃分解，表明对O₃分解起催化作用的是__________(填微粒符号)。
（3）电解法臭氧发生器具有臭氧浓度高、成分纯净、在水中溶解度高的优势，在医疗、食品加工与养殖业及家庭方面具有广泛应用前景。科学家P．Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧。
臭氧在阳极周围的水中产生，其电极反应式为_______________________；阴极附近的氧气则生成过氧化氢，其电极反应式为_______________________。

二氧化氯（ClO₂）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
（1）工业上制备ClO₂的反应原理常采用：2NaClO₃＋4HCl=2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2H₂O＋2NaCl。
①浓盐酸在反应中显示出来的性质是_______（填序号）。

A．只有还原性

B．还原性和酸性

C．只有氧化性

D．氧化性和酸性

②若上述反应中产生0.1 mol ClO₂，则转移电子的物质的量为_______mol。
（2）目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺。

①上图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂。写出阳极产生ClO₂的电极反应式：                                                          。
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL（标准状况）时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为_________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因                                                                           。
（3）ClO₂对污水中Fe^2＋、Mn^2＋、S^2－和CN^－等有明显的去除效果。某工厂污水中含
CN^－ a mg/L，现用ClO₂将CN^-氧化，只生成两种气体，其离子反应方程式为                           。

某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究。
（1）下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：

实验步骤	实验现象
①将打磨过的铝片（过量）放入一定浓度的CuCl2溶液中。	产生气泡，析出疏松的红色固体，溶液逐渐变为无色。
②反应结束后分离出溶液备用。
③红色固体用蒸馏水洗涤后，置于潮湿空气中。	一段时间后固体由红色变为绿色[视其主要成分为Cu2(OH)2CO3]。

 
按实验中发生反应的现象写出下列化学方程式（是离子反应的只写离子方程式）
①析出疏松的红色固体                                                ；
③一段时间后固体由红色变为绿色                                      。
（2）用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极产生气泡。持续电解，在阴极附近的溶液中还可观察到的现象是                                                                            。
解释此现象的离子方程式是                           、                                。
（3）工业上可用铝与软锰矿（主要成分为MnO₂）反应来治炼金属锰。
①用铝与软锰矿冶炼锰的原理是（用化学方程式表示）
                                                                   。
②MnO₂在H₂O₂分解反应中作催化剂。若将适量MnO₂加入酸化后的H₂O₂溶液中，MnO₂溶解产生Mn²⁺，该反应的离子方程式是                                                                   。