高中化学探究电解池作用填空题

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__________________________。

仔细观察下图，根据题意对图中两极进行必要的连接后填空：

（1）若在图A中，使铜片上冒H₂气泡。则加以必要的连接后的装置叫             。
（2）若在图B中，a、b为惰性电极，进行必要的连接后使b极析出1.28g铜，则a极析出的物质的物质的量为            ，反应的总反应方程式为                              。
（3）若将图A中Zn、Cu两极与图B中a、b作必要的边接后，也能产生与（1）、（2）完全相同的现象，则Cu极连_______极(填a或b)。经过一段时间后，停止反应并搅匀溶液，图B中溶液的pH_________(填写“升高”、“降低”或“不变”)，欲使溶液恢复至与反应前完全一致，则应加入的一定量的物质是_________。

A．CuO

B．Cu(OH)2

C．Cu2(OH)2CO3

D．CuCO3

(14分)还原剂还原法、光催化氧化法、电化学吸收法是减少氮氧化物排放的有效措施。
（1）利用炭粉可以将氮氧化物还原。
已知：N₂(g)＋O₂(g)===2NO(g)；ΔH＝＋180.6 kJ·mol^－1
C(s)＋O₂(g)===CO₂(g)；ΔH＝－393.5 kJ·mol^－1
反应C(s)＋2NO(g)===CO₂(g)＋N₂(g)；ΔH＝________kJ·mol^－1。
（2）TiO₂在紫外线照射下会使空气中的某些分子产生活性基团OH，OH能将NO、NO₂氧化，如图所示，OH与NO₂的反应为NO₂＋OH===HNO₃。写出OH与NO反应的化学方程式：___________。

（3）下图所示的装置能吸收和转化NO₂、NO和SO₂。

①阳极区的电极反应式为____。
②阴极排出的溶液中含S₂O₄^2－离子，能吸收NO_x气体，生成的SO₃^2-可在阴极区再生。将S₂O₄^2－吸收NO₂的离子方程式配平，并在方格内填上相应物质：____S₂O₄^2－＋____NO₂＋____OH^－===SO₃^2-＋____N₂＋____
③已知阴极生成的吸收液每吸收标准状况下7.84 L的气体，阳极区新生成质量分数为49%的硫酸100 g，则被吸收气体中NO₂和NO的物质的量之比为________。
（4）O₃、醛类、PAN(过氧硝酸乙酰)等污染物气体和颗粒物所形成的烟雾称为光化学烟雾。某研究性学习小组为模拟光化学烟雾的形成，用紫外线照射装在密闭容器内的被污染空气样品，所得物质的浓度随时间的变化如图所示。请你根据光化学烟雾的形成原理，对减少光化学烟雾的发生提出一个合理建议：________。

甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH₄ ( g ) + H₂O ( g )＝CO ( g ) + 3H₂ ( g )   △H ＝+206.0 kJ·mol^－1
II：CO ( g ) + 2H₂ ( g )＝CH₃OH ( g )  △H＝—129.0 kJ·mol^－1
（1）CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的热化学方程式为                   。
（2）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O ( g )通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH₄的转化率与温度的关系如右图。

①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H₂表示该反应的平均反应速率为              。
②100℃时反应I的平衡常数为           。
（3）在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下，将a mol CO与3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是           (填字母序号)。

A．c ( H2 )减少

B．正反应速率加快，逆反应速率减慢

C．CH3OH 的物质的量增加

D．重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )减小

E．平衡常数K增大
（4）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Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用右图装置模拟上述过程：

① 写出阳极电极反应式                      。
② 写出除去甲醇的离子方程式                。
③若右图装置中的电源为甲醇—空气—KOH溶液的燃料电池，则电池负极的电极反应式                 ，净化含1mol甲醇的水燃料电池需消耗KOH            mol。

【化学—化学与技术】
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。

（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：2Al₂O₃4Al＋3O₂↑。
加入冰晶石的作用为_______________________。
（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_______________________。在铝阳极氧化过程中，需要不断地调整电压，理由是_________________。
（4）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．铝的阳极氧化膜富多孔性，具有很强的吸附性能，能吸附染料而呈各种颜色

氨气在生产、生活和科研中应用十分广泛 。
（1）传统工业上利用氨气合成尿素
①以CO₂与NH₃为原料合成尿素的主要反应如下：
2NH₃(g)＋CO₂(g)＝NH₂CO₂NH₄(s)    ΔH＝-159．47kJ/mol
NH₂CO₂NH₄(s)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)   ΔH＝+72．49kJ/mol
反应2NH₃(g)＋CO₂(g)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)    ΔH＝_____________kJmol。
②液氨可以发生电离：2NH₃(l)NH₂^－+NH₄^＋，COCl₂和液氨发生“复分解”反应生成尿素，写出该反应的化学方程式______________。
（2）氨气易液化，便于储运，可利用NH₃作储氢材料已知：2NH₃(g)N₂(g)+3H₂(g) ΔH＝+92．4 kJ/mol 。
①氨气自发分解的反应条件是________________（填“低温” 或 “高温”）。
②其他条件相同，该反应在不同催化剂作用下反应，相同时间后，氨气的转化率随反应温度 的变化如图所示。

在600℃时催化效果最好的是________________（填催化剂的化学式）。c点氨气的转化率高于b点， 原因是________________。
（3）垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质(用NH₃表示)和氯化物，把垃圾渗滤液加入到如图所示的电解池（电极为惰性材料）进行电解除去NH₃，净化污水。该净化过程分两步：第一步电解产生氧化剂，第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N₂。
①写出电解时A极的电极反应式：________________。
②写出第二步反应的化学方程式：__________________。

Ⅰ．已知：
4Na（g）+3CO₂（g）=2Na₂CO₃（l）+C(s，金刚石)  △H=－1080.9kJ/mol
4Na（g）+CO₂（g）=2Na₂O（s）+C（s，金刚石）  △H=－357.5kJ/mol
试写出固体Na₂O与固体C（金刚石）反应得到气体Na和液态Na₂CO₃的热化学方程式             。
Ⅱ．硝基苯甲酸乙酯在OH^— 存在下发生水解反应：O₂NC₆H₄COOC₂H₅＋OH^－O₂NC₆H₄COO^－＋C₂H₅OH
两种反应物的初始浓度均为0.050mol/L ，某温度下测得O₂NC₆H₄COOC₂H₅的转化率α随时间变化的数据如表所示：

t/s	0	120	180	240	330	530	600	700	800
α/%	0	33	42	49	59	73	74	75	75

回答下列问题：
（1）该反应在330~530s的平均反应速率为           （只列出算式，不做运算）。
（2）试计算某温度下该反应的平衡常数（写出计算过程）。
（3）为提高O₂NC₆H₄COOC₂H₅的转化率，可以采取的措施有                     ，（写2条）。
Ⅲ．（1）下图装置中，开始电解时，Al电极反应式为                       ,石墨电极反应式为                       。

（2）通电一段时间后测得有0.6mol电子转移，作出Al(OH)₃物质的量与消耗H₂O的物质的量的的图象（反应物足量，作出标注）。

对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
（1）利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。

若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为__________________。
（2）以下为铝材表面处理的一种方法：

①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_________________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。
a．NH₃       b．CO₂        c．NaOH      d．HNO₃
②以铝材为阳极，在H₂SO₄溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_________________。
取少量废电解液，加入NaHCO₃溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是____________________。
（3）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时阳极材料为________________，用铜而不用石墨作阳极的原因是______________________。

铬化学丰富多彩，由于铬光泽度好，常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各 种性能的不锈钢，CrO3 大量地用于电镀工业中。
（1）在下图装置中，观察到图 1 装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图 2 装置中铜电 极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体。

图 2 装置中铬电极的电极反应式______________________
（2）最近赣州酒驾检查特别严，利用 CrO₃具有强氧化性，有机物（如酒精）遇到 CrO₃时，猛烈反应，CrO₃被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂(SO₄)₃]，另该过程中乙醇被氧化成乙酸， 从而增强导电性，根据电流大小可自动换算出酒精含量。写出该反应的化学方程式为_________________________
（3）虽然铬加到铁中可将铁做成不锈钢可减少金属腐蚀，但 生产成本高，生活中很多情况下还是直接使用钢铁，但易腐蚀， 利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若 X 为碳棒，为 减缓铁的腐蚀，开关 K 应置于________处。若 X 为锌，开关K 置于________处。

（4）CrO3 和 K2Cr2O7 均易溶于水，这是工业上造成铬污染的 主要原因。净化处理方法之一是将含＋6 价 Cr 的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入 适量的 NaCl 进行电解：阳极区生成的 Fe²⁺和 Cr₂O₇^2－发生反应，生成的 Fe³⁺和 Cr³⁺在阴极 区与OH^－结合生成 Fe(OH)₃和 Cr(OH)₃沉淀除去【已知某条件下的KspFe (OH)₃ ＝ 3.0×10^-31， KspCr(OH)₃ ＝ 6.0×10^-38】。已知电解后的溶液中 c(Fe³⁺)为 2.0×10^－6 mol·L¹，则溶液中c(Cr³⁺)为______________mol·L^-1。

工业废水随意排放会造成严重污染，根据成分不同可采用不同的处理方法。
（1）电池生产工业废水中常含有Cu²⁺等重金属离子，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去。已知室温下Ksp(FeS)＝6.3×10^－18mol²·L^－2，Ksp(CuS)＝1.3×10^－36mol²·L^－2。
①请用离子方程式说明上述除杂的原理______________________。
②FeS高温煅烧产生的SO₂气体通入下列溶液中，能够产生沉淀的是_________（填序号）
A．Ba(NO₃)₂  B．BaCl₂
C．Ba(OH)₂ D．溶有NH₃的BaCl₂溶液
③已知元素在高价态时常表现氧化性，若在酸性CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃和NaCl溶液，加热，生成CuCl沉淀，则生成CuCl的离子方程式是___________。
（2）电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr₂O₇^2-）时，在废水中加入适量NaCl，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在如下反应Cr₂O₇²+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，最后Cr³⁺ 以Cr(OH)₃形式除去，下列说法不正确的是______（填序号）
A．阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺
B．电解过程中溶液pH减小
C．过程中有Fe（OH）₃沉淀生成
D．电路中每转移12 mol电子，最多有2mol Cr₂O₇^2-被还原
（3）废氨水可以转化成氨，氨再设计成碱性燃料电池。右图是该燃料电池示意图，产生的X气体可直接排放到大气中，a电极作_________极（填“正”“负”“阴”或“阳”），其电极反应式为___________。

I．炒过菜的铁锅未及时洗净，不久便会因腐蚀而出现红色锈斑。请回答：
写出铁锅腐蚀时正极的电极反应式：                           。
II．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，用平衡移动移动原理解释盐酸的作用:               。
Ⅲ.（1）按右图电解氯化钠的稀溶液可制得漂白液，写出该电解池中发生反应的总反应方程式：                ；

（2）将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中，观察到的（3）现象是                         。

如图所示的电解装置中，乙池盛有200mL饱和CuSO₄溶液，丙池盛有200mL饱和NaCl溶液．通电一段时间后，C极增重0.64g，则：

（1）P是电源的_________极。甲池中，A极的质量_________g。电解一段时间，甲池溶液的pH为_________。（2）D极的电极反应式为                    ，丙池电解反应的总离子方程式为                 。
相同状况下，D电极与E电极产生的气体体积比为_______________。
（3）若乙池溶液通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol的Cu（OH）₂后恰好恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移电子的数目为__________________。（用NA表示）

NH₄NO₃主要用作肥料、军用炸药、冷冻剂、制造笑气等。
（1）铵态氮肥NH₄NO₃________(填“能”或“不能”)与草木灰混合施用，用盐类水解的知识简述原因__________。
（2）NH₄NO₃受热分解温度不同，分解产物也不同。在185～200°C时，NH₄NO₃分解生成笑气(N₂O)和水，分解生成的氧化产物与还原产物的质量比为__________。超过400°C，NH₄NO₃剧烈分解生成N₂、NO₂和H₂O，并发生爆炸，若32g NH₄NO₃爆炸放出12.3 kJ的热量，则NH₄NO₃分解爆炸的热化学方程式为______________。
（3）电解NO制备 NH₄NO₃，其工作原理如图所示，阴极反应式为___________________；电解反应的总方程式为___________________；为使电解产物全部转化为NH₄NO₃，需补充物质A，A是__________。

电解原理在化学工业中有着广泛的应用。现将你设计的原电池通过导线与右图中电解池相连，其中，a为电解液，X和Y是两块电极板，则：

（1）若X、Y依次为铜和铁，a仍为CuSO₄溶液，且反应过程中未生成Fe³⁺，则Y极的电极反应式为               
（2）若用此装置电解精炼铜，             做阳极，电解液CuSO₄的浓度                (填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）PbO₂可以通过石墨为电极，Pb(NO₃)₂和Cu(NO₃)₂的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生反应的电极反应式为                 ；若电解液中不加入Cu(NO₃)₂，阴极发生的电极反应式为            。
（4）如图：A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。

比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序为               （填字母序号）。

(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。