高中化学探究电解池作用填空题

我国某大型电解铜生产企业，其冶炼工艺中铜、硫回收率达到97％、87％。下图表示其冶炼加工的流程：

冶炼中的主要反应：Cu₂S + O₂ =" 2Cu" + SO₂
（1）烟气中的主要废气是________________，从提高资源利用率和减排考虑，其综合利用方式是制___________。
（2）电解法炼铜时，阳极是____________（填“纯铜板”或“粗铜板”）；粗铜中含有的金、银以单质的形式在电解槽_______________（填“阳极”或“阴极”的槽底，阴极的电极反应式是_________________________________________。
（3）在精炼铜的过程中，电解质溶液中c(Fe²⁺)、c(Zn²⁺)会逐渐增大而影响进一步电解。
几种物质的溶度积常数（K_SP）：

物质	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Zn(OH)2	Cu(OH)2
KSP	8.0×10^－16	4.0×10^－38	3.0×10^－17	2.2×10^－20

 
调节电解液的pH是除去杂质离子的常用方法。根据上表中溶度积数据判断，含有等物质的量浓度的Fe²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺的溶液，随pH升高最先沉淀下来的离子是______________。
一种方案是先加入过量的H₂O₂，再调节pH到4左右。加入H₂O₂后发生反应的离子方程式为___________________________________________________________________________。

A、B、C、D、E、F六种元素为原子序数依次增大的短周期元素。A为原子半径最小的元素，A和B可形成4原子10电子的分子X；C的最外层电子数是内层的3倍； D原子的最外层电子数是最内层电子数的一半；E是地壳中含量最多的金属元素；F元素的最高正价与最低负价代数和为6。
请回答下列问题：
(1)B、C、D、E、F五种元素原子半径由大到小的顺序是________。
(2)A和C按原子个数比1：l形成4原子分子Y．Y的结构式是________。
(3)分子X的电子式是_____________；D可以在液态X中发生类似于与A₂C的反应，
写出反应的化学方程式_________________________________ 。
(4)实验证明，熔融的EF3不导电，其原因是__________________________。
(5)E的单质可溶于A、C、D形成的化合物Z的水溶液中。拉曼光谱证实此反应生成的阴离子主要以的形式存在，写出E溶于Z溶液的离子方程式：_________________________________________.
(6)工业品Z的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式是____________________。
②通电开始后，阴极附近溶液pH_________________（“增大”、“减小”或”不变”）。
③除去杂质后的Z溶液从液体出口___________________（填写“A”或“B”）导出。

（1）医疗上常用浓度为75%的某有机物水溶液作皮肤消毒液。该有机物的结构简式是     。
（2）一定条件下，0.1mol氨气与氧气反应生成两种无毒气体，放出31.67kJ热量。写出核反应的热化学方程式：         。
（3）现有固体X，可能含有Cu、SiO₂、KNO₃、NH₄Cl中的一种或几种。为了探究其成分，某学习小组取该样品进行如下实验（部分产物已略去）。

①步骤I中发生反应的离子方程式为                           。
②20.00gX中Cu的质量分数为                。
③为进一步确定固体X的组成，常温下，学习小组另取固体X加水，充分搅拌后过滤，测得滤液的pH＜7。他们判断一定有NH₄Cl，理由是          。
（4）工业上常用电渗析法生产HI，其模拟实验如图。写出阴极的电极反应式：           。

氮可以形成多种化合物，如NH₃、N₂H₄、HCN、NH₄NO₃等。
（1）已知：N₂(g)+2H₂(g)=N₂H₄(l)            △H=" +" 50.6kJ·mol^-1
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)            △H="-571.6" kJ·mol^-1
则①N₂H₄(l)+O₂(g)=N₂(g)+2H₂O(l)     △H=    kJ·mol^-1
②N₂(g)+2H₂(g)=N₂H₄(l) 不能自发进行的原因是  。
③用次氯酸钠氧化氨，可以得到N₂H₄的稀溶液，该反应的化学方程式是    。
（2）采矿废液中的CN^-可用H₂O₂处理。已知：H₂SO₄=H⁺+ HSO₄^-  HSO₄^-H⁺+ SO₄^2-
用铂电极电解硫酸氢钾溶液，在阳极上生成S₂O₈^2-，S₂O₈^2-水解可以得到H₂O₂。写出阳极上的电极反应式   。
（3）氧化镁处理含NH₄⁺的废水会发生如下反应：
MgO+H₂OMg(OH)₂        Mg(OH)₂+2NH₄⁺ Mg²⁺ +2NH₃·H₂O。
①温度对氮处理率的影响如图所示。在25℃前，升高温度氮去除率增大的原因是    。

②剩余的氧化镁，不会对废水形成二次污染，理由是    。
（4）滴定法测废水中的氨氮含量（氨氮以游离氨或铵盐形式存在于水中）步骤如下：①取10 mL废水水样于蒸馏烧瓶中，再加蒸馏水至总体积为175 mL②先将水样调至中性，再加入氧化镁使水样呈微碱性，加热③用25 mL硼酸吸收蒸馏出的氨[2NH₃+4H₃BO₃＝(NH₄)₂B₄O₇+5H₂O]④将吸收液移至锥形瓶中，加入2滴指示剂，用c mol·L^-1的硫酸滴定至终点[(NH₄)₂B₄O₇+H₂SO₄+5H₂O＝(NH₄)₂SO₄+4H₃BO₃]，记录消耗的体积V mL。则水样中氮的含量是    mg·L^-1（用含c、V的表达式表示）。

高铁酸钾（K₂FeO₄）是铁的一种重要化合物，具有极强的氧化性。
（1）将适量K₂FeO₄溶解于pH=4.74的溶液中，配制成c(FeO₄^2－)=1.0×10^－3mol·L^－的试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，测定c(FeO₄^2－)随时间变化的结果如图1所示。
该实验的目的是_______________________；FeO₄^2－发生反应的△H____________0（填“＞”“＜”或“＝”）
（2）将适量K₂FeO₄分别溶解于pH=4.74、7.00、11.50的水溶液中，配制成c(FeO₄^2－)=1.0×10^－3 mol·L^－的试样，静置，考察不同初始pH的水溶液对K₂FeO₄某种性质的影响，其变化图像见图2，800min时，在pH=11.50的溶液中，K₂FeO₄的浓度比在pH=4.74的溶液中高，主要原因是______________。
（3）电解法是工业上制备K₂FeO₄的一种方法。以铁为阳极电解氢氧化钠溶液，然后在阳极溶液中加入KOH，即在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾（K₂FeO₄），说明           。电解时阳极发生反应生成FeO₄^2－，该电极反应式为______________。
（4）与MnO₂—Zn电池类似，K₂FeO₄—Zn也可以组成高铁电池，K₂FeO₄在电池中作正极材料，其电极反应式为FeO₄^2－+3eˉ+4H₂O→Fe(OH)₃+5OHˉ，则该电池总反应的离子方程式为_______________。图3为高铁酸钾电池和高能碱性电池放电曲线，由此可得出的高铁酸钾电池的优点有_______________________、________________________。

已知：K_sp(AgCl)=1.8×10^—10，K_sp(AgI)=1.5×10^—16 ，K_sp(Ag₂CrO₄)=2.0×10^—12，Ag₂CrO₄为砖红色沉淀。
(1) AgCl、AgI、 Ag₂CrO₄三种饱和溶液中，Ag⁺浓度由大到小顺序是                     。现将等体积2.0×10^—4 mol·L^－1的AgNO₃溶液和一定浓度的Na₂CrO₄溶液混合，若要产生Ag₂CrO₄沉淀，则Na₂CrO₄溶液至少浓度为               mol·L^－1。
(2) 在室温下，向0.02mol·L^－1的Na₂CrO₄溶液中滴加0.01mol·L^－1稀硫酸，溶液由黄色转变为橙红色的Na₂Cr₂O₇，该平衡转化的离子方程式为                                。Na₂Cr₂O₇可用来鉴别NaCl和NaNO₂，鉴别时发生的离子方程式为                                。
(3) 工业酸性废水中含Cr₂O₇^2－离子会造成铬污染，排放前先将Cr₂O₇^2－还原成Cr³⁺，并转化成Cr(OH)₃除去，工业上采用的方法是向废水中加入NaCl，以铁为电极进行电解，同时鼓入空气。结果溶液的pH值不断升高，溶液由酸性转变为碱性。在以上处理过程中，写出其阳极电极反应式：           ，Cr₂O₇^2－转化为毒性较低的Cr³⁺的离子方程式为：                     。
(4) 用AgNO₃溶液滴定含Cl^－的溶液，可测定溶液中的c(Cl^－)。可滴入几滴             溶液为指示剂，滴定的终点现象为                                。

科学地补充碘可防止碘缺乏病。

（1）上图为海带制碘的流程图。步骤③的实验操作中用到的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒之外还有     ；当步骤④反应中转移0.2mol电子时生成碘的质量：                         
（2）碘酸钾（KIO₃）是食盐的加碘剂。KIO₃在酸性介质中能与H₂O₂或I^-作用均生成单质碘。
请回答下列问题：
①以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示。电解前，将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解是发生反应为：3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区。电解时，阳极反应： I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+3H₂O，当外电路上通过3mol电子时（碘离子被完全消耗），溶液中的IO₃^-的物质的量是        ；阴极上产生的气体在标准状况下的体积：    。

②电解过程中，需通过检验阳极电解液中是否有I^-存在以确定电解是否完成。请设计判断电解是否完成的实验方案，并填人下表。仪器不限，可选的试剂：淀粉溶液、H₂O₂溶液、稀硫酸。

实验操作	实验现象及结论

 

重铬酸盐广泛用作氧化剂、皮革制作等。以铬矿石（主要成分是Cr₂O₃，含FeO、Al₂O₃、 SiO₂等杂质)为原料制取重铬酸钠的流程如下：

请回答下列问题：
（1）写出Cr₂O₃在高温焙烧时反应的化学方程式______________________
（2）写出硫酸酸化使Na_-2CrO₄转化为Na₂Cr₂O₇的离子方程式 ______________。
（3）某工厂采用石墨电极电解Na₂CrO₄溶液，实 现了 Na₂CrO₄到   Na₂Cr₂O₇的转化，其原理如图所示。

①钠离子交换膜的一种材料是聚丙烯酸钠()，聚丙烯酸钠单体的结构简式是________；
②写出阳极的电极反应式__________
（4） Na₂Cr₂O₇可用于测定废水的化学耗氧量（即COD，指每升水样中还原性物质被氧化 所需要O₂的质量）。现有某水样100．00 mL，酸化后加入C1 mol/L的Na₂Cr₂O₇溶液 V1 mL，使水中的还原性物质完全被氧化（Cr₂O₇^2-还原为Cr³⁺）；再用C2mol/L的FeSO4溶液滴定剩 余的Cr₂O₇^2-，结果消耗FeSO₄溶液V2 mL。
①该水样的COD为______________mg/L；
②假设上述反应后所得溶液中Fe³⁺和Cr³⁺的物质的量浓度均为0．1 mol/L，要使Fe^{3 +}沉 淀完全而Cr³⁺还未开始沉淀．则需调节溶液pH的范围是 _______．
(可能用到的数据：K_SPFe(OH)₃=4．0×10^-38, K_SPCr(OH)₃=6．0×10^-31，

水是生命之源，水处理工艺在生产生活中占有重要地位。自来水生产的流程示意图如下。（净水剂亦称混凝剂，常用的净水剂有聚合氯化铝、碱式氯化铝、硫酸亚铁、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝铁、三氯化铁、聚合硫酸铁等）

（1）FeSO₄·7H₂O是常用的混凝剂，它在水中最终生成      沉淀。
（2）[A1₂（OH）_nCl_m]是一种无机高分子的高价聚合电解质混凝剂，可视为介于三氯化铝和氢氧化铝之间的一种中间水解产物，则m与n之间的关系          ；
（3）推销净水器的商人用自来水做电解实验，装置如图。一段时间后，两极间产生白色沉淀，并很快变成红褐色，然后用净水器净化后的水做电解实验；两极上只有气体产生，水中并无沉淀，以此来说明自来水很“脏”。则沉淀变成红褐色时所发生的化学反应方程式为：                             。

（4）MnSO₄是水质检测中的一种常用试剂
①MnSO₄和过硫酸钾（K₂S₂O₈）两种盐溶液在银离子催化下可发生氧化还原反应，生成高锰酸钾、硫酸盐及另外一种产物，写出并配平上述反应的化学方程式：        。 
②水中的溶解氧测定过程为：取水样，迅速加入MnSO₄和KOH混合液，再加入KI溶液，立即塞好塞子，振荡使完全反应（反应为：Mn²⁺+O₂+H₂O→MnOOH，未配平）。打开塞子，迅速加入适量硫酸溶液，此时有碘单质生成。则该离子反应方程式：          。用Na₂S₂O₃溶液滴定生成的碘，根据消耗溶液的体积可计算出水中溶解氧的量。

亚磷酸（H₃PO₃）是二元酸，H₃PO₃溶液存在电离平衡：H₃PO₃H⁺ + H₂PO₃^－。亚磷酸与足量NaOH溶液反应，生和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_____________________。

(2012年济南模拟)(1)事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________。
A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH>0
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH<0
C．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH<0
(2)以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应式为____________________________________________________。
(3)熔融盐燃料电池具有高发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和)为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为：2＋26－52e－===34CO2＋10H2O。试回答下列问题：
①该燃料电池的化学反应方程式为_______________________________。
②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是________，它来自________。
(4)如图是一个电化学过程的示意图。

当乙池中B(Ag)极质量增加5.4 g，甲池中理论上消耗O2的体积为________L(标准状况下)，此时丙池中某电极析出1.6 g某金属，则丙池中的某盐溶液可能是________。
A．MgSO4溶液   B．CuSO4溶液
C．NaCl溶液     D．AgNO3溶液

电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则
① 电解池中X极上的电极反应式为                     。在X极附近观察到的现象是                         。
② Y电极上的电极反应式为                 ，检验该电极反应产物的方法是                           。
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO₄溶液，则
① X电极的材料是            ，电极反应式是                            。
② Y电极的材料是            ，电极反应式是                            。

X、Y、Z、L、M、N六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的原子结构示意图为    ；M在元素周期表中的位置为                  ；前五种元素的原子半径从大到小的顺序是                        （用元素符号表示）。Z、L两元素的第一电离能大小关系为：            ＞           （填写元素符号），原因                              。
（2）Z、X两元素按原子数目比l∶3和2∶4构成分子A和B，A的分子构型为           ，B的结构式为                。
（3）N是人体必需的微量元素，与L同一主族，N原子比L原子多两个电子层，则N的电子排布式为                      ，其最高价氧化物对应的水化物化学式为       。该族2 ~ 5周期元素单质分别与H₂反应生成l mol气态氢化物的反应热如下，表示生成1mol H₂N反应热的是__________（填字母代号）。

A．+99．7 mol·L^－1	B．+29．7 mol·L^－1
C．－20．6 mol·L^－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：                               。

高铁酸钾是20世纪70年代以来开发的一种继臭氧、过氧化氢、二氧化氯之后一种新型水处理剂,它能快速杀灭水中的细菌和病毒,且不会生成三氯甲烷、氯代酚等次级衍生物。高铁酸根（FeO₄^2－）在溶液中呈紫红色，溶液的pH对高铁酸根稳定性的影响很大,当pH值为10-11时非常稳定，而当pH<7.5时,稳定性明显下降,分解放出氧气,并析出具有高度吸附活性的无机絮凝剂Fe(OH)₃。电解法制备高铁酸钾原理如右图所示。

(1)   电解质溶液应选用______________
A、NaOH溶液            B、NaCl溶液    C、稀硫酸
(2) 电解过程中可能观察到的实验现象有           。
(3) 生成高铁酸根（FeO₄^2－）的电极反应是            。

CH₃CHO是有毒物质，易溶于水，含高浓度CH₃CHO的废水可以用隔膜电解法处理，总反应为：
2CH₃CHO(l) + H₂O(l) CH₃CH₂OH(l) + CH₃COOH(l) ；△H
(1)依次写出该反应中三个有机物的官能团名称_____、_______、_______（每空1分）
(2)已知CH₃CH₂OH、CH₃CHO、CH₃COOH的燃烧热分别为1366.8 kJ/mol、1166.4kJ/mol、874.8kJ/mol，则△H=_____________
(3)现在实验室中模拟乙醛废水的处理过程，模拟废水为一定浓度的乙醛—Na₂SO₄溶液，其装置示意图如下图所示。

①b是直流电源的______极。
②Na₂SO₄的作用是_______________________________________。
③阳极除去乙醛的电极反应为                                    
(4)在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m³乙醛的含量为3000 mg/L的废水，可得到乙醇          kg（计算结果保留小数点后1位）。