高中化学探究电解池作用填空题

甲醇可作电池的原料，也会造成环境污染。请根据有关反应回答问题。
（1）以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应可制备甲醇。
①CH₄(g)+H₂O(g)⇌CO(g)+3H₂(g)  △H =+206.0 kJ·mol^－1
②CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH (g)      △H=-129.0 kJ·mol^－1
则CH₄(g)+H₂O(g) ⇌CH₃OH (g)+H₂(g)的△H=      kJ·mol^－1。
（2）将1.0 mol CH₄(g)和2.0 mol H₂O(g)通入容积为10 L的容器，在一定条件下发生反应①，测得在一定压强下CH₄的转化率与温度的关系如图。设100℃时达到平衡所需的时间为5 min，
则这时间段v(H₂)=    mol·L^-1·min^-1。

（3）在一定温度下，将一定量CO和H₂充入密闭容器发生反应②。达到平衡后，若压缩容器体积至原来的，对平衡体系产生的影响是    （填序号）。
①c ( H₂ )减小 ②CH₃OH 的物质的量增加  ③新平衡时，减小，
④正反应速率加快，逆反应速率减慢   ⑤平衡常数K增大
（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后Co³⁺将甲醇氧化成CO₂和H⁺（用石墨烯吸附除去Co²⁺）。现用下图装置模拟上述过程，则：

①Co²⁺在阳极的电极反应式为                  ；
②请完成除去甲醇的离子方程式：Co³⁺+CH₃OH+      =  Co²⁺+CO₂↑+6H⁺

已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄2PbSO₄＋2H₂O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当 铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答 下列问题。

（1）A是铅蓄电池的             极，铅蓄电池正极反应式为                 ，放电过程中电解液的密度           (填“减小”、“增大”或“不变”)。
（2）Ag电极的电极反应式是           ，该电极的电极产物共             g。
（3）Cu电极的电极反应式是          ，CuSO₄溶液的浓度           (填“减小”、“增大”或“不变”)
（4）如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示              ­­­­­­。

a．各U形管中产生的气体的体积
b．各U形管中阳极质量的减少量
c．各U形管中阴极质量的增加

(1)氨的合成是最重要的化工生产之一，工业上合成氨用的H₂有多种制取的方法。用天然气跟水蒸气反应：CH₄(g)＋H₂O(g)  CO(g)＋3H₂(g)。已知有关反应的能量变化如下图所示，则此制取H₂反应的ΔH＝____________。

（2）已知通常状况下，每充分燃烧1gCO并恢复到原状态，会释放10KJ的热量。请写出表示CO燃烧热的热化学反应方程式：                                            。
（3）一种甲烷燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接通入甲烷，同时向一个电极通入空气。此电池的负极电极反应式是________________________________________________。
（4）利用下图装置可以模拟铁的电化学防护。

①若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于            处。假设海水中只有NaCl溶质，写出此时总离子反应方程式：                  。
②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为                。
写出铁电极处的电极反应式：                                    。

（1） 图中A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色。

①电源A中a点为________极。
②滤纸B上发生的总反应的离子方程式为                    。
③欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为              ，电镀槽中盛放的电镀液可以是________或________。
（2）加碘盐中的KIO₃也可以用电化学氧化法制取：电解KI溶液可以制取KIO₃。则电解时阳极材料可选用   (填“石墨”或“铜”)。写出该电极反应方程式               

(共9分)如图所示三套实验装置，分别回答下列问题。

（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，向插入石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到石墨棒附近的溶液变红，则该装置中石墨电极的反应式为_____________________________。
（2）装置2中的铜是______极(填“正”或“负”)，该装置中石墨电极所发生的反应为_______________。
（3）装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol·L^-1的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol·L^-1的CuSO₄溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红。
①甲烧杯中铁为_____极；甲烧杯中石墨电极的电极反应式为____________________
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为_________________________________________
③停止电解，取出Cu电极，洗涤、干燥、称量，电极增重0.64 g，甲烧杯中产生的气体在标准状况下的体积为________ mL 。

某化学兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究，试回答下列问题：

（1）通O₂的Pt电极为电池              极（填电极名称），其电极方程式为              。
（2）若B电池为电镀池，目的是在某镀件上镀一层银，则X电极材料为         ，电解质溶液为          。
（3）若B电池为精炼铜，且粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质，则该电池阳极泥的主要成分是        。
（4）若B电池的电解质溶液为500 mL 1.0mol/L的NaCl溶液，X、Y皆为惰性电极，当电池工作一段时间断开电源K，Y电极有560mL（标准状况）无色气体生成（假设电极产生气体完全溢出，溶液体积不变），此时B电池溶液的pH=         ，要使该溶液恢复到原来的状态，需加入         （填物质并注明物质的量）。
（5）若X、Y均是铜，电解质溶液为NaOH溶液，电池工作一段时间，X极附近生成砖红色沉淀，查阅资料得知是Cu₂O，试写出该电极发生的电极反应式为               。

氢气是一种理想的“绿色能源”，下图为氢能产生与利用的途径

（1）上图中4个过程中能量转化形式有_____________

A．2种

B．3种

C．4种

D．4种以上

（2）电解过程要消耗大量电能，而使用微生物作催化剂在阳光下即可分解
2H₂O（1）2H₂（g）+O₂（g）△H₁
2H₂O（1）2H₂（g）+O₂（g）△H₂
以上反应的△H₁_____________△H₂ (选填“>"、“<”或“=”)

（3）已知H₂ O（1）→H₂ O(g)△H=" +44" mol·L^-1，依据右图能量变化写出氢气燃烧生成液态水的热化学方程式________________________________。
（4）氢能利用需要选择合适的储氢材料
①镧镍合金在一定条件下可吸收氢气形成氢化物：LaNi₅(s)+3H₂(g)LaNi₅H₆(s) △H<0，欲使LaNi₅H₆ (s)释放出气态氢，根据平衡移动原理，可改变的条件之一是__________________。
②一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢，总反应：2C₇ H₈+6 H₂O（1）2C₇ H₁₄+3O₂ (g)，电解过程中产生的气体X为_____，电极A发生的电极反应式为_________________。

甲醇既可用于基本有机原料，又可作为燃料用于替代矿物燃料。
（1）以下是工业上合成甲醇的两个反应：
反应I： CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）       ΔH₁
反应II：CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）+ H₂O（g）    ΔH₂
① 上述反应符合“原子经济”原则的是       （填“I”或“II”）。
② 下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断反应I为______热反应（填“吸”或“放”）。
③ 某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0．2 mol／L，则CO的转化率为                  ，此时的温度为               （从表中选择）。
（2） 已知在常温常压下：
① 2CH₃OH（l）＋3O₂（g）＝2CO₂（g）＋4H₂O（g）  ΔH₁ kJ／mol
② 2CO（g）+ O₂（g）＝ 2CO₂（g）         ΔH₂ kJ／mol
③ H₂O（g）＝ H₂O（l）           ΔH₃ kJ／mol
则反应CH₃OH（l）+ O₂（g）＝ CO（g）+ 2H₂O（l）    ΔH＝           kJ／mol
（3）现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有Cr₂O²‾₇)时，实验室利用下图装置模拟该法：

① N电极的电极反应式为                         。
② 请完成电解池中Cr₂O²‾₇转化为Cr³⁺的离子反应方程式：
Cr₂O₇ ²‾+      Fe²⁺ +      [   ] ═=        Cr³⁺+     Fe³⁺+      H₂O
（4） 处理废水时，最后Cr³⁺以Cr(OH)₃形式除去，当c(Cr³⁺)=1×10‾⁵ mol•L^﹣1时，Cr³⁺沉淀完全，此时溶液的pH=         。(已知， K_sp[Cr(OH)₃]=6.4×10‾³¹，lg2=0.3)

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。