高中化学探究电解池作用填空题

［化学—选修2：化学与技术］(15分)
将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺提取其他产品。回答下列问题：
（1）下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是            （填序号）。
①用混凝法获取淡水          ②提高部分产品的质量
③优化提取产品的品种        ④改进钾、溴、镁的提取工艺
（2）采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br₂，并用纯碱吸收。碱吸收溴的主要反应是Br₂+Na₂CO₃+H₂O—NaBr + NaBrO₃+NaHCO₃，吸收1mol Br₂时，转移的电子数为        mol。
（3）海水提镁的一段工艺流程如下图：

浓海水的主要成分如下：
该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为            ，产品2的化学式为       ，1L浓海水最多可得到产品2的质量为     g。
（4）采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为                 ；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式                        。

（1）在25℃、101 kPa下，1 g甲烷完全燃烧后，恢复到原状态放热Q kJ，则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为_________________                   。
（2）肼(N₂H₄)一空气燃料电池是一种碱性环保电池，该电池放电时，负极的反应式为              。
（3）如图装置中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol/L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，乙烧杯中石墨电极附近pH值的变化为              （选填“变大”、“变小”、“不变”）。通电一段时间后（溶液中还有CuSO₄），若要使乙烧杯中电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入              (填序号).

A．CuO

B．Cu(OH)2

C．CuCO3

D．Cu2(OH)2CO3

（4）下图是用于笔记本电脑的甲醇（CH₃OH）燃料电池结构示意图，质子交换膜左右两侧的溶液均为500mL 2 mol/LH₂SO₄ 溶液，当电池中有1mol e^－发生转移时，左右两侧溶液的质量之差为              （忽略气体的溶解，假设反应物完全耗尽）。

全国各地都遭遇“十面霾伏”。其中，机动车尾气和燃煤产生的烟气对空气质量恶化贡献较大。
Ⅰ.（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g)+ N₂(g)   △H＜0
若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是        （填代号）。（下图中υ_正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数）

（2）机动车尾气和煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_X可以消除氮氧化物的污染。已知：CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g)  △H＝－867 kJ/mol
2NO₂(g)N₂O₄(g)   △H＝－56.9 kJ/mol
H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的热化学方程式：                 。
Ⅱ.SO₂和NO_x都是大气污染物。
（3）空气中的NO₂可形成硝酸型酸雨，该反应的化学方程式是
（4）利用氨水可以将SO₂和NO₂吸收，原理如下图所示：

NO₂被吸收的离子方程式是                                        。
（5）利用下图所示装置（电极均为惰性电极）也可吸收SO₂，并用阴极排出的溶液吸收NO₂。

①a为电源的     （填“正极”或“负极”），阳极的电极反应式为                   。
②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO₂，使其转化为无害气体，同时有SO₃^2－生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为     。
（6）工业制硫酸的过程中利用反应2SO₂（g）＋O₂（g）2SO₃（g）；△H<0，一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO₂和1molO₂，则下列说法正确的是         。

A．若反应速率v(SO2)=v(SO3)，则可以说明该可逆反应已达到平衡状态

B．保持温度和容器体积不变，充入2 mol N2，化学反应速率加快

C．平衡后仅增大反应物浓度，则平衡一定右移，各反应物的转化率一定都增大

D．平衡后移动活塞压缩气体，平衡时SO2、O2的百分含量减小，SO3的百分含量增大

E．保持温度和容器体积不变，平衡后再充入2molSO₃，再次平衡时各组分浓度均比原平衡时的浓度大
F．平衡后升高温度，平衡常数K增大

氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH溶液的工艺流程如示意图所示，完成下列填空：

（1）在电解过程中，与电源负极相连的电极上的电极反应式为________________，若检验与电源正极相连的电极上的气体产物，实验室中通常选用的化学试剂是________。
（2）工业食盐含Ca²⁺、Mg²⁺等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为___________________
（3）如果粗盐中SO₄^2－含量较高，必须添加钡试剂除去SO₄^2－，该钡试剂可以是_____ (选填a、b、c)。
a．Ba(OH)₂            b．Ba(NO₃)₂             c．BaCl₂
（4）为了有效地除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2－，加入试剂的合理顺序为________(选填a、b、c)。
a．先加NaOH，后加Na₂CO₃，再加钡试剂
b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na₂CO₃
c．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na₂CO₃
（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过蒸发浓缩、冷却、________(填写操作名称)除去NaCl。
（6）在电解过程中，发生总反应的化学方程式为__________________
（7）用隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl₂和NaOH反应，请写出Cl₂和NaOH溶液反应的化学方程式__________。

A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：

阳离子	Ag^+   Na^+
阴离子	NO3^-  SO4^2-   Cl^-

下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极。

接通电源，经过一段时间后，测得乙中C电极质量增加了27克。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图。

据此回答下列问题：
（1）M为电源的____极（填写“正”或“负”），甲、乙电解质分别为______、_____（填写化学式）。
（2）计算电极f上生成的气体在标准状况下的体积：_____________。
（3）写出乙烧杯的电解池总反应方程式：_____________________________。
（4）若电解后甲溶液的体积为25L，则该溶液的pH为___________ 。
（5）要使丙恢复到原来的状态，应加入______克（填质量）的           。（填写化学式）

BCl₃是重要的化工原料，其沸点12℃。500℃时，向2L的密闭容器中按一定比例投入B₂O₃、C、Cl₂，模拟工业制取三氯化硼的反应如下：B₂O₃(s) + 3C(s) + 3Cl₂(g)  2BCl₃ (g) + 3CO(g)。
（1）反应起始至3min时固体质量减少了15.9克，则氯气的平均反应速率为_____________。
（2）反应至4min时达到平衡，则下列说法正确的是____________（填序号）。
A．3min时，CO的消耗速率大于氯气的消耗速率
B．2min至4min时BCl3的生成速率比0至2min时的快
C．反应起始至平衡，气体的密度不断增大
D．达到平衡后，容器内的压强不再变化
（3）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。

①A、D之间导线中电子移动方向为_______________。(用A、D表示)
②生成目标产物的电极反应式为__________________。
③该储氢装置的电流效率η＝____________________。
(η＝×100%，计算结果保留小数点后1位)

高铁酸钠（Na₂FeO₄）是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂。
（1）Na₂FeO₄中铁元素的化合价是     价，Na₂FeO₄具有较强的      （填“氧化性”或“还原性”）。
（2）用Na₂FeO₄给水消毒、杀菌时得到的Fe³⁺可以净水，Fe³⁺净水原因是     （用离子方程式表示）。
（3）工业上可用FeCl₃、NaOH 、NaClO三种物质在一定条件下反应制得Na₂FeO₄，完成下列化学方程式：2FeCl₃ + 10NaOH + 3NaClO = 2        + 5        + 9         。
（4）工业上还可用电解浓NaOH溶液的方法制Na₂FeO₄ 。
① 若电解所需的浓NaOH溶液为16 mol/L，则在实验室配制500 mL该浓度的溶液需NaOH       g，配制过程所需玻璃仪器是           。
② 电解浓NaOH溶液制备Na₂FeO₄，其工作原理如下图所示：

阳极的电极反应式是                  ；可循环使用的物质是               ，理由是            。

【化学—选修2：化学与技术】（15 分）氯碱工业是最基本的化学工业之一，离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法，其生产流程如下图1 所示：

（1）该流程中可以循环的物质是        。
（2）电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2－等无机杂质，所以在进入电解槽前需要进行两次精制， 写出一次精制中发生的离子方程式       、      ，若食盐水不经过二次精制，仍会有少量的Ca²⁺、Mg²⁺直接进入离子膜电解槽，这样产生什么后果是       。
（3）图2 是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图(阳极用金属钛网制成，阴极由碳钢网制成)。则B 处产生的气体是      ，E电极的名称是      极。电解总反应的化学方程式为      。
（4）从阳极槽出来的淡盐水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8％～9％的亚硫酸钠溶液将其彻底除去，该反应的离子方程式为      。
（5）已知在电解槽中，每小时通过1 安培的直流电理论上可以产生1.492 g 的烧碱，某工厂用300 个电解槽串联生产8 小时，制得30%的烧碱溶液（密度为1.342 吨/m³）113 m³，电解槽的电流强度1.45×10⁴ A，该电解槽的电解效率为______ 。

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。