高中化学探究电解池作用填空题

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)。

如图，用惰性电极电解由四种都为元素周期表原子序数前10号元素组成的A溶液，在两电极区域分别得到B、C、D、E四种气体。它们之间在一定条件下反应流程如图所示。其中F、D中原子核外电子总数相等，E是常见的导致温室效应的气体。常温下，在F中先通足量E气体，再通足量D气体，生成一种与A元素组成相同的物质G。上述反应流程没有其他物质参与。

（1）写出G中的化学键类型           ，E的电子式                 。
（2）写出上述反应流程中生成A的离子反应方程式                                 。
（3）写出D在纯净C中燃烧的化学反应方程式                                  。
（4）通常情况下，D极易溶于F中，其原因                                   。
（5）往G的饱和溶液中通入E也能制得A，写出该反应的化学方程式                。
（6）写出该题中电解A溶液反应的总离子方程式                      。

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：_____。

硫的化合物在科研、生活及化学工业中具有重要的应用。
（1）在废水处理领域中，H₂S或Na₂S能使某些金属离子生成极难溶的硫化物而除去。25℃，在0.10 mol•L^-1H₂S溶液中，通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与c(S^2-)关系如下表（忽略溶液体积的变化、H₂S的挥发）。

pH	3	5	7	9	11
c(S^2-)/ mol•L^-1	1.4×10^-15	1.4×10^-11	6.8×10^-8	1.3×10^-5	1.3×10^-3

某溶液含0.020 mol•L^-1Mn²⁺、0.1 mol•L^-1H₂S，当溶液的pH=5时，Mn²⁺开始沉淀，则MnS的溶度积=________________。
（2）工业上采用高温分解H₂S制取氢气，其反应为2H₂S(g)2H₂(g)+S₂(g) △H₁，在膜反应器中分离出H₂。
①已知：H₂S(g)H₂(g)+S(g) △H₂，2S(g)S₂(g)△H₃。则△H₁=_______（用含△H₂、△H₃的式子表示。
②在密闭容器中，充入0.10molH₂S(g)，发生反应2H₂S(g)2H₂(g)+S₂(g)，控制不同的温度和压强进行实验。结果如图所示。

图中压强p₁、p₂、p₃由大到小的顺序为_______________，理由是_________________。若容器的容积为2.0L，则压强为p₃，温度为950℃时，反应经3h达到平衡，则达到平衡时v(S₂)=__________；若压强p₂=7.2MPa，温度为975℃时，该反应的平衡常数Kp=_____________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数），若保持压强不变，升温到1000℃时，则该反应的平衡常数___________（填“增大”“不变”或“减小”）。
（3）工业上用惰性电极电解KHSO₄饱和溶液制取H₂O₂，示意图如图所示：

①低温电解饱和KHSO₄溶液时阳极的电极反应式为_________________。
②K₂S₂O₈水解时生成H₂O₂和KHSO₄，该反应的化学方程式为_________________。

(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_______________ ___。

（1）对工业合成氨条件的探索一直是化学工业的重要课题，在恒温恒容的甲容器、恒温恒压的乙容器中分别进行合成氨反应，如下图（图中所示数据均为初始物理量）。t分钟后反应均达到平衡，生成的NH₃均为0.4mol（忽略水对压强的影响及氨气的溶解）。

T=a℃   V=2L                       T=a℃   V=2L            移动活塞
①判断甲容器中的反应达平衡的依据是           。（填写相应编号）

A．压强不随时间改变

B．气体的密度不随时间改变

C．c(N2)不随时间改变

D．单位时间内生成2 mol NH3的同时消耗1 mol N2

E．单位时间内断裂3 mol H-H键，同时断裂6 mol N-H键
②该条件下甲容器中反应的平衡常数K=          ；平衡时，甲的压强P_平=         （用初始压强P₀表示）。
（2）最近华南理工大提出利用电解法制H₂O₂并用产生的H₂O₂处理废氨水，装置如图所示。

①为了不影响H₂O₂的产量，需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，则所得废氨水溶液中c（NH₄⁺）_________c（NO₃^-）（填“＞”、“＜”或“=”）。
②Ir-Ru惰性电极有吸附O₂作用，该电极上的反应为           。
③理论上电路中每转移3 mol电子，最多可以处理NH₃·H₂O的物质的量为                。

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)。

右图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为：
2CH₃OH+3O₂+4KOH＝2K₂CO₃+6H₂O

（1）请回答图中甲、乙两池的名称。甲电池是            装置，乙池是            装置。
（2）请回答下列电极的名称：通入CH₃OH的电极名称是          ，B（石墨）电极的名称是         。
（3）写出电极反应式：
通入O₂的电极的电极反应式是                            。
A（Fe）电极的电极反应式为                              。
（4）乙池中反应的化学方程式为                           。
（5）当乙池中A（Fe）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O_­2             mL（标准状况下）

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。