高中化学探究电解池作用填空题

Ⅰ.铁是当代社会中用量最大的金属之一。已知:
①Fe₃O₄（s）+4C（石墨）3Fe（s）+4CO（g）  ΔH=+646.0 kJ/mol
②C（石墨）+CO₂（g）2CO（g） ΔH=+172.5 kJ/mol
由Fe₃O₄（s）与CO反应生成Fe（s）的热化学方程式是                        。
Ⅱ.一定条件下，在一容积为4 L的密闭容器中通入0.4 molN₂和1.2 molH₂，发生反应：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  △H<0；
（1）当进行到第4分钟时达到平衡，生成NH₃为0.4 mol，则从开始到达平衡时NH₃的平均速率v(NH₃)＝_____________。
（2）该条件下，反应的平衡常数表达式K ＝  ______ ，若降低温度，K值将_____（填“增大”“减小”“不变”）
（3）达到平衡后，若其它条件不变，把容器体积缩小一半，平衡将___ __移动（“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”）.
（4）在三个相同的容器中各充入1 molN₂和3molH₂，在不同条件下分别达到平衡，氨的体积分数随时间变化如图。下列说法正确的是          。

a．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且P₂＞P₁
b．图Ⅱ可能是不同温度对反应的影响，且T₁＞T₂
c．图Ⅲ可能是同温同压下，催化剂性能，1＞2
（5）常压下，把H₂和用氦气(He)稀释的N₂分别通入一个加热到570℃的电解池装置，H₂和N₂便可在电极上合成氨，装置中所用的电解质（图中黑细点）能传导H⁺，则阴极的电极反应式为____________________。

．W、X、Y、Z、M、G六种主族元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。Y是地壳中含量最多的元素；M与Y同主族；G与Z形成的化合物是厨房常用的的调味品；X的简单气态氢化物水溶液呈碱性。请回答下列问题：
（1）M在元素周期表中的位置为_________，X的简单气态氢化物的电子式为_____________，W、Y、Z、M、G形成的简单离子的半径大小顺序是___________________（用相应的离子符号表示）。
（2）Y与M的氢化物中，热稳定性更好的是______（填化学式），原因是_______________
（3）由 W、Y、Z、M组成的两种盐（均含有以上四种元素）的溶液反应可产生MY₂气体，写出其反应的离子方程式________________________
（4）如图，A、B两极均为惰性电极，a是Z与G形成的饱和溶液，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A极上的电极反应式为       。在A极附近观察到的现象是               。
②B电极上的电极反应式为         ，检验该电极反应产物的方法是______________________
（5）最近意大利罗马大学的Funvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的X₄分子。X₄分子结构如下图所示，已知断裂lmolX－X吸收167kJ热量，生成1mo1X₂放出942kJ热量。根据以上信息和数据，下列说法正确的是____________。

A．X₄沸点比P₄(白磷)高，属于原子晶体
B．lmol X₄气体转变为X₂放出882kJ热量
C．X₄与X₂互为同素异形体
（6）发射“神六”时用X₂W₄作为火箭发动机的燃料，NO₂为氧化剂，反应生成N₂和水蒸气。已知生成1mol水蒸气时放热284kJ，写出X₂W₄ (g)和NO₂(g)反应的热化学方程式__________________，已知H₂O(l)==H₂O(g)  ΔH =+44kJ/mol，则16g X₂W₄ (g)与NO₂反应生成液态水时放出的热量是________kJ。
同时，X₂W₄可作为新型燃料电池的燃料，在氧气中燃烧生成氮气和水，请利用X₂W₄、氧气与KOH溶液组成碱性燃料电池，写出该电池负极的电极反应式_______________，指出电解质溶液中OH^-离子向________极移动。

（1）请用“＞”、“＜”或“＝”填写下列空格：
①已知：Zn(s)+CuSO₄(aq)==ZnSO₄(aq)+Cu(s)ΔH="-216" kJ·mol^－1，则E_反应物        E_生成物
②由A、B两金属作电极，硫酸溶液作电解质溶液，形成原电池，电流由A极经外电路流向B极，则金属活泼性A        B
③镀层破损后铁的腐蚀速度比较：镀锌铁管        镀锡铁管
（2）用“增大”、“减小”或“不变”填写下列空格：
④以石墨为电极电解Na₂SO₄溶液时，电解过程中阳极区溶液的pH      
⑤某温度下，可逆反应A(s)+ B(g） 2C(g)；△H＜0，平衡常数为K。其它条件不变时，温度升高，平衡常数K      

用下图所示的装置进行电解，通电一会儿，发现湿润的淀粉-KI试纸的C端变蓝色，则

（1）E为    极，A中Pt电极上得电极反应方程式为                 ____
C中发生反应的化学方程式为_                                     ____
（2）在B中出现的现象是____   _，           ，                  。
（3）室温下，若从电解开始到时间t s，A、B装置中共收集到气体0.168L（标准状况下）．若电解过程 中无其他副反应发生，经测定电解后A中溶液体积恰好为1000mL，则A溶液中pH为             ．

请按要求回答下列问题。
（1）根据下图回答①②。

①打开K₂，闭合K₁。A极电极反应式为_________________，B极的现象____________。
②B极重新换根碳棒，再打开K₁，闭合K₂。
B极电极反应式_______________________________。
装置发生的总反应化学方程式______________。实验完成后，锌电极增重a g，则阳极产生标准状况下的气体体积_____   ___L。
（2）改变两电极的电极材料，利用该装置要实现Cu＋H₂SO₄== CuSO₄＋H₂↑反应的发生，应打开____闭合_____，其电解质溶液需用          ，B电极材料是用    ，A电极反应式为                    。

高锰酸钾是强氧化剂，它的用途遍布各个行业。
（1）工业上由软锰矿（主要成分为MnO₂）生产髙锰酸钾分为两个步骤：
①步骤一将软锰矿与过量的固体KOH和空气在高温下反应，生成锰酸钾（K₂MnO₄），该反应的化学方程式是                                         。
②步骤二以石墨为阳极，铁为阴极，电解锰酸钾（K₂MnO₄)溶液，在     (填“阴极区”或“阳极区”）得到高锰酸钾。阴极反应的电极反应式是                    。
（2）某研究小组用工业生产高锰酸钾产生的废渣——锰泥(含K₂MnO₄、MnO₂及Pb、Ca等元素）和乳钢废酸液制取工业级碳酸锰（MnCO₃)，其流程如下：

③轧钢废酸中Fe²⁺的作用是                              。
④操作I、操作Ⅱ、操作Ⅲ的名称是            。
⑤溶液C中除含有Ca²⁺、Mn²⁺、H⁺外，还含有的阳离子是                       。
⑥若固体C中不含CaCO₃，则溶液C中＜    （已知：K_sp(MnCO₃)=1×10^-11，K_sp(CaCO₃)=5×10^-9)。

(18分)（1）某催化剂可将汽车尾气中的CO、NO转化为无毒气体。已知：

②可以利用反应：(n可以为零)将NO₂变成无害N₂，若要求X必须为无污染的物质，则G可以是_________(填写字母)。
a．NH₃      b.CO₂      c．SO₂       d．CH₃CH₂OH
当反应中转移1.2mol电子时，消耗NO₂____________L(标准状况)。
③用NaOH溶液吸收工业尾气中的SO₂最终制得石膏(CaSO₄．2H₂O)。为节约资源减少排放实现物质的循环利用，生产过程中还需要加入的固体物质是____________(填化学式)。
（2）工业上通过电解含NH₄F的无水熔融物生产NF₃气体，其电解原理如图所示。则a极为___________极，该极的电极反应式________________________________________

（3）用电镀法在铁板表面镀锌或锡可防腐，这种防止金属腐蚀的方法从原理上属于_______法。

氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。

完成下列填空：
27．写出电解饱和食盐水的离子方程式。
28．离子交换膜的作用为：、。
29．精制饱和食盐水从图中位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置流出（选填"a"、"b"、"c"或"d"）。
30．可以和草酸（）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂，还生成和等物质。
写出该反应的化学方程式。
31．室温下，0.1 mol/L 溶液的pH0.1 mol/L 溶液的pH（选填"大于"、"小于"或"等于"）。浓度均为0.1 mol/L 的和的混合溶液中，、、、浓度从大到小的顺序为。
已知：   K_i1=1.54×10^-2  K_i2=1.02×10^-7
  K_i1=2.95×10^-8
  K_i1=4.3×10^-7  K_i2=5.6×10^-11

利用和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。
（1）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为和溶液。极区电解液为溶液（填化学式），阳极电极反应式为，电解过程中向电极迁移（填"A"或"B"）。

（2）利用钴渣[含、等]制备钴氧化物的工艺流程如下：

溶解还原反应的离子方程式为，铁渣中铁元素的化合价为，在空气中煅烧生成钴氧化物和，测得充分煅烧后固体质量为，的体积为（标准状况），则钴氧化物的化学式为。

金属单质及其化合物在工农业生产中应用广泛。
（1）用FeC1₃溶液腐蚀印刷电路板上的铜，向所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是_______。
a．若无固体剩余，则溶液中可能有Fe³⁺
b．若有固体存在，则溶液中一定有Cu²⁺和Fe²⁺
c．若溶液中有Cu²⁺，则可能有固体存在，且该固体中一定没有铁粉
d．若溶液中有Fe²⁺，则一定有固体存在
（2）Cu₂O是一种半导体材料，制取Cu₂O的电解池如图，则石墨电极接电源的_______（填“正”或“负”）极，电解池工作时，Cu电极的电极反应式为______；电解后溶液pH______（填“变大”、“变小”或“不变”）

（3）查阅资料可知：Cu₂O为红色碱性氧化物，在酸性溶液中可发生反应：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O。请设计简单实验来验证某铜粉样品中是否有氧化亚铜：_____。

Al₂O₃、Al(OH)₃都是重要化工原料。根据要求回答问题：
Ⅰ、电解法制高品质Al(OH)₃装置如下（中间用离子交换膜隔开）：
4Na[Al(OH)₄]+2H₂O4Al(OH)₃↓+4NaOH+O₂↑+2H₂↑

（1）产物Al(OH)₃在        区（填“阴极”或“阳极”）沉积；
（2）电解中转移2mol e^—时，将制得__________mol的Al(OH)₃。
Ⅱ、制取纳米Al₂O₃需要纯净的硫酸铝。现有0.05mol·L^-1硫酸铝溶液，经检测，含有Fe²⁺、Fe³⁺。可按下述操作提纯：往溶液中加足量H₂O₂充分反应，再用试剂X调节溶液pH=3.5。（室温下，0.1mol·L^-1的Fe²⁺、Al³⁺开始沉淀的pH分别为7.0和3.7，Fe³⁺完全沉淀的pH=3.2）
（3）纳米氧化铝分散在分散剂中将形成胶体。则纳米氧化铝的直径约为            m。
（4）检验硫酸铝溶液含有Fe³⁺时，所采用的试剂及现象是                         。
（5）往溶液中加入H₂O₂的作用是                                  （用离子方程式表示）。
（6）加入的X试剂（填选项编号）是         。

A．CuO

B．Al(OH)3

C．NaOH

D．NaHCO3

若调节后溶液的pH偏离3.5，可能带来的后果是               。

(12分)甲醇可作为燃料电池的原料。通过下列反应可以制备甲醇：CO ( g )＋2H₂ ( g ) CH₃OH ( g ) H＝－90.8 kJ·mol^－1，在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO 和20 mol H₂，CO 的 平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图所示，当达到平衡状态B 时，容器的体积为4 L。

（1）该反应的化学平衡常数表达式为                。
（2）如反应开始时仍充入10 mol CO 和20 mol H₂，则在平衡状态A时，容器的体积V(A)=   L。
（3）关于反应CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)建立化学平衡状态时的标志是      (填字母)。
A．CO的含量保持不变               
B．容器中CH₃OH浓度与CO浓度相等
C．2V_正(CH₃OH)=V_正(H₂)      
D．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
（4）已知CO₂(g)＋H₂(g)CO(g)＋H₂O(g) H=＋41.3 kJ·mol^－1，试写出由CO₂和H₂制取甲醇的热化学方程式                                      。
（5）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co^2＋氧化成Co^3＋，然后以Co^3＋做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。
实验室用下图装置模拟上述过程：

①写出阳极的电极反应式______________     _。
②写出除去甲醇的离子方程式_______________ ___。

(14分)近几年来关于氮污染的治理倍受关注。
（1）三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂，能同时实现汽车尾气中的CO、C_xH_y、NO_x三种成分的净化，其催化剂表面物质转化的关系如图1所示，化合物X可借助傅里叶红外光谱图（如图2所示）确定。

①在图示的转化中，被还原的元素是     ，X的化学式为     。
②SCR技术可使NO_x与NH₃的直接反应，实现无害转化。当NO与NO₂的物质的量之比为4:1时，写出发生反应的化学方程式：     。
（2）加入过量次氯酸钠可使废水中NH₄⁺完全转化为N₂，而本身被还原为NaCl。
①写出上述反应的离子方程式：     。
②若处理废水产生了0.448 L N₂(标准状况)，则需消耗浓度为0.5 mol·L^—1的次氯酸钠的体积为    mL。
（3）某工业废水中含有毒性较大的CN^—，可用电解法将其转变为N₂，装置如图所示。气体甲是     (写化学式)，电解池中生成N₂的电极反应式为     。

铬元素及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途。
（1）在常温下，铬能缓慢与稀硫酸反应，生成蓝色溶液。其金属性比铜        （填“强”或“弱”）。
（2）Cr(OH)₃和Al(OH)₃性质类似，则Cr(OH)₃与KOH反应的离子方程式为        。
（3）工业上净化处理铬污染的可用电解法。将含K₂Cr₂O₇酸性废水放入电解槽内，加入适量的NaCl，以Fe作阳极和石墨作阴极进行电解。经过一段时间后，溶液中Cr和Fe转化为Cr(OH)₃和Fe(OH)₃沉淀除去。
①写出阴极的电极反应式：                                  。
②溶液中Fe、Cr元素最终转化为Fe(OH)₃和Cr(OH)₃沉淀除去，原理为      （用离子方程式和必要的文字说明）。
③电解后的溶液中c(Fe³⁺)为2.0×10^－13 mol·L^－1，则溶液中c(Cr³⁺)为      mol·L^－1
(已知K_sp[ Fe(OH)₃]=4.0×10^－38，K_sp[Cr(OH)₃]=6.0×l0^－31)。
（4）CrO₃具有强氧化性，可用于查处酒驾，原理是在酸性条件下能将乙醇氧化成乙酸，CrO₃被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂(SO₄)₃]，则该反应的化学方程式为      。
（5）CrO₃的热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率()随温度的变化如图所示，则B点时剩余固体的成分是____________(填化学式)。

按要求完成下列问题：
（1）N₂（g）和H₂（g）反应生成1molNH₃（g）放出46.1KJ热量                   。
（2）航天领域使用氢氧燃烧电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应可以表示为：2H₂ + O₂ =2H₂O，酸式氢氧燃烧电池的电解池是酸。其负极反应可以表示为2H₂－4e^－=4H⁺，则其正极反应可以表示为；                       ；碱式氢氧燃烧电池的电解质是碱，其正极反应可以表示为：O₂+2H₂O+4e^－=4OH^－，则其负极反应可以表示为：          。
（3）用石墨作电极电解NaCl水溶液，阴极的电极反应                         。
（4）在粗铜精炼的反应中，      当阳极，阳极的电极反应                       。