高中化学探究电解池作用填空题

由软锰矿（主要成分为MnO₂)制备KMnO₄的实验流程可表示如下：

(1)操作Ⅱ的名称是____________。
(2)可循环利用的物质____________(填化学式）。
(3)反应②的产物中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是______。
(4)反应②中“酸化”时不能选择下列酸中的______(填字母序号）
A．稀盐酸    B．稀硫酸     C．稀醋酸
(5)电解猛酸钾溶液也可以得到高锰酸钾，其阴极反应式为：2H₂O+2e^-=2OH^-+H₂↑，如下图，b作____________极，电解池的阳极反应式是____________；若电解过程中收集到2.24L H₂(标准状况），则得到高锰酸 钾____________克。(提示：阴离子放电顺序MnO₄^2->OH^-）

下图为细菌冶铜和火法冶铜的主要流程。

(1) 硫酸铜溶液一般呈________(填“酸”、“碱”或“中”)性，原因是________    (用离子方程式表示）。写出电解硫酸铜溶液的化学方程式：______________(电解过程中，始终无氢气产生)。
(2)细菌冶金又称微生物浸矿，是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。细菌冶铜与火法冶铜相比，优点为________________(写出一点即可)。

(3) 用惰性电极分别电解浓的氯化铜溶液和硫酸铜溶液。电解浓的氯化铜溶液时发现阴极有金属铜生成，同时阴极附近会出现棕褐色溶液。而电解硫酸铜溶液时，没有棕褐色溶液生成。下面是关于棕褐色溶液成分的探究_：
①有同学认为，阴极附近出现的棕褐色溶液是氯气反应的结果，你认为他的猜测是否正确？________(填“正确”或“不正确"），原因是__________
资料1:
一般具有混合价态(指化合物中同一元素存在两种不同的化合价，如Fe₃O₄中的 Fe元索)的物质的颜色比单一价态的物质的颜色要深。
资料2:
CuCl微溶于水，能溶于浓盐酸。
②猜想：棕褐色溶液中可能含有的离子是________(填3种主要离子符号）。
③验证猜想：完成实验方案(配制棕褐色溶液）。
取少量________固体于试管中，加入________使其溶解，再加入________溶液，观察现象。
④已知电解前，U形管中加入了________100mL0.5 mol . L^－1 CuCl₂溶液，电解结朿时电路中一共转移了 0.03 mol电子，且阴极生成0. 64 g铜，则形成的低价阳离子的物质的量为________mol。

以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示：
Ⅰ.将黄铜矿精矿（主要成分为CuFeS₂，含有少量CaO、MgO、Al₂O₃）粉碎
Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验

将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。
Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂（RH）发生反应：
2RH（有机相）+ Cu²⁺（水相）R₂Cu（有机相）+ 2H^＋（水相）
分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu²⁺得以再生。
Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。
（1）黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：
CuFeS₂ + 4H^＋ = Cu²⁺ + Fe²⁺ + 2H₂S    2Fe³⁺ + H₂S = 2Fe²⁺ + S↓+ 2H^＋
① 阳极区硫酸铁的主要作用是       。
② 电解过程中，阳极区Fe³⁺的浓度基本保持不变，原因是       。
（2）阴极区，电极上开始时有大量气泡产生，后有固体析出，一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式       。
（3）若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是       ；加入有机萃取剂的目的是       。
（4）步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu²⁺得以再生的原理是       。
（5）步骤Ⅳ，若电解200mL0.5 mol/L的CuSO₄溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是       。

科学家一直致力于“人工固氨”的新方法研究。目前合成氨技术原理为：N₂(g) +3H₂(g) 2NH₃(g)+92.4 kJ/mol673K，30MPa下，上述合成氨反应中n(NH₃)和n(H₂)随时间变化的关系如右图所示。

（1）下列叙述正确的是
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d和点e处的n (N₂)相同
D．773K，30MPa 下，反应至t₂时刻达到平衡，则n(NH₃)比图中e点的值大
（2）在容积为2.0 L恒容得密闭容器中充入0.80 mol N₂(g)和1.60 mol H₂(g)，673K、30MPa下达到平衡时，NH₃的体积分数为20%。该条件下，N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)的平衡常数值为：___。
（3）K值越大，表明反应达到平衡时(    )。
A. H₂的转化率一定越高    B．NH₃的产量一定越大
C．正反应进行得越完全    D．化学反应速率越大
（4）1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺），实现了高温、常压下高转化率的电解合成氨。其实验装置如图。阳极的电极反应为：H₂-2e→2H⁺，则阴极的电极反应为：_____________。

2013年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部，该地区PM2.5严重超标。研究表明，PM2.5约60%来源于某些气体污染物在空气中转变而成的二次颗粒物。这些气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物。因此，控制、治理PM2.5污染源成为环保的重要课题。
（1）研究表明，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，如图所示，OH与NO₂的反应为NO₂＋OHHNO₃。写出OH与NO反应的化学方程式：_____________，该反应中被氧化的元素是       。

（2）如图所示的电解装置能吸收和转化NO₂、NO和SO₂。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。请将S₂O₄^2-吸收NO₂的离子方程式配平，并标明电子转移的方向和数目。
____S₂O₄^2-＋____NO₂＋____OH^－    SO₃^2-＋____N₂＋____

（3）已知上述电解装置阳极反应为：SO₂－2e^－＋2H₂OSO₄^2-＋4H^＋，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）PM2.5产生的主要来源是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。一般而言，粒径2.5微米至10微米的粗颗粒物主要来自扬尘等；2.5微米以下的细颗粒物（PM2.5）则主要来自化石燃料的燃烧（如机动车尾气、燃煤）、挥发性有机物的排放等。请你结合信息，给出降低PM2.5排放的对策（至少两条）：           ______     。

铝及其化合物在生产生活中具有重要的作用。
（1）铝在元素周期表中的位置是                      。
（2）已知电负性的数值表示原子对电子吸引能力的相对大小。以下是几种原子的电负性数值：

元素	钠	镁	铝	硅
电负性	0.9	1.2	χ	1.8

 
①铝的电负性χ的范围是                    。
②电负性的数值与元素金属性的关系是                                      。
③下列实验能比较镁和铝的金属性强弱的是          。
a．测定镁和铝的导电性强弱
b．测定等物质的量浓度的Al₂(SO₄)₃和MgSO₄溶液的pH
c．向0.1 mol/LAlCl₃和0.1 mol/L MgCl₂中加过量NaOH溶液
（3）铝热法是常用的金属冶炼方法之一。
已知：4Al(s)＋3O₂(g)＝2Al₂O₃(s)   ΔH₁＝-3352 kJ/mol
Mn(s)＋O₂(g)＝MnO₂(s)    ΔH₂＝ -521 kJ/mol
Al与MnO₂反应冶炼金属Mn的热化学方程式是                                 。
（4）冶炼金属铝时，用石墨做电极电解熔融Al₂O₃。液态铝在（填“阴”或“阳”）    极得到，电解过程中，阳极石墨需要不断补充，结合电极反应说明其原因是                           。

二氧化氯（ClO₂）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
（1）工业上制备ClO₂的反应原理常采用：2NaClO₃＋4HCl=2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2H₂O＋2NaCl。
① 浓盐酸在反应中显示出来的性质是_______（填序号）。

A．只有还原性

B．还原性和酸性

C．只有氧化性

D．氧化性和酸性

② 若上述反应中产生0.1 mol ClO₂，则转移电子的物质的量为_______mol。
（2）目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺。
 
①上图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂。写出阳极产生ClO₂的电极反应式：__________。
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL（标准状况）时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为_________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因______________。
（3）ClO₂对污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2—和CN^-等有明显的去除效果。某工厂污水中含CN^- a mg/L，现用ClO₂将CN^-氧化，只生成两种气体，其离子反应方程式为_______；处理100 m³这种污水，至少需要ClO₂ _______ mol 。

硫元素的化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
（1）400℃，1.01× Pa下，容积为1．0L的密闭容器中充入0.5molSO₂，(g)和0.3 molO₂ (g)，发生反应中n(SO₃)和n(O₂)随时间变化的关系如图所示。反应的平衡常数K=_______；0到10 min内用SO₂：表示的平均反应速率_________。更具图中信息，判断下列叙述中正确的是_____（填序号）。

A．a点时刻的正反应速率比b点时刻的大

B．c点时刻反应达到平衡状态

C．d点和e点时刻的c(O2)相同

D．若5 00℃，1.01×Pa下，反应达到平衡时，n( SO3)比图中e点时刻的值大

（2）用NaOH溶液吸收工业废气中的SO₂，当吸收液失去吸收能力时，25℃时测得溶液的pH=5.6，溶液中Na^＋,H^＋, HSO- 3,SO2- 3离子的浓度由大到小的顺序是__________________
（3）可通过电解法使（2）中的吸收液再生而循环利用（电极均为石墨电极），其工作示意图如下：

HSO- 3在阳极室反应的电极反应式为_______________________________.
阴极室的产物_________________。

碘及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途。解答下列与碘元素有关的试题：
（1）碘是人体中的微量元素之一，是一种智力元素。国家推广“加碘食盐”，其中一般加入的是KIO₃，而不是KI。其原因是                               。
（2）常温下，NH₄I是一种固体，一定温度下在密闭容器中发生下面的反应：
① NH₄I(s)  NH₃(g)  + HI(g)
② 2HI(g)  H₂(g) + I₂(g)
达到平衡时，缩小容器体积，增大体系压强，混合气体的颜色        （填“加深”或“变浅”或“不变”）；达到平衡时，反应②的化学平衡常数表达式为           ；达到平衡时c(H₂)=0.5mol/L，反应①的化学平衡常数为20，则 c (HI) =                。
（3）如图，在粗试管中加入饱和的KI溶液，然后再加入苯，插入两根石墨电极，接通直流电源。连接电源负极的电极为     极，电极反应式为                 。通电一段时间后，断开电源，振荡试管，上层溶液为      色。

（4）已知Ksp(PbI₂)＝7.1×10^-9mol³/L³。在盛有澄清的PbI₂饱和溶液的试管中，滴加浓度为0.1mol/L的碘化钾溶液，振荡，可以观察到溶液中有黄色浑浊产生，这些黄色浑浊的成分是          。

CO₂和CH₄是两种重要的温室气体，通过CH₄和CO₂反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L容器中通入6 mol CO₂、6 mol CH₄，发生如下反应：CO₂(g)＋CH₄(g) 2CO(g)＋2H₂(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表：

物质	CH4	CO2	CO	H2
体积分数	0.1	0.1	0.4	0.4

 
①此温度下该反应的平衡常数K=     。
②已知：CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g) △H="-890.3" kJ·mol^－1
CO(g)＋H₂O (g)＝CO₂(g)＋H₂ (g) △H="2.8" kJ·mol^－1
2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g) △H="-566.0" kJ·mol^－1
反应CO₂(g)＋CH₄(g)2CO(g)＋2H₂(g) 的△H=     。
（2）以二氧化钛表面覆盖Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是   。

②为了提高该反应中CH₄的转化率，可以采取的措施是   。
③将Cu₂Al₂O₄溶解在稀硝酸中的离子方程式为     。
（3）以CO₂为原料可以合成多种物质。
①聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料，它是由加聚而成。写出聚碳酸酯的结构简式：   。
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，CO₂在铜电极上可转化为甲烷，该电极反应方程式为     。

化工原料红矾钠（重铬酸钠：Na₂Cr₂O₇•2H₂O)主要是以铬铁矿（主要成份为FeO•Cr₂O₃，还含有A1₂O₃、 SiO₂等杂质）为主要原料生产，其主要工艺流程如下：

步骤①中主要反应的化学方程式为：4FeO·Cr₂O₃＋8Na₂CO₃＋7O₂=8Na₂CrO₄＋2Fe₂O₃＋8CO₂
（1）①中反应是在回转窑中进行，反应时需不断搅拌，其作用是              。
（2）杂质A1₂O₃、SiO₂在①中转化的化学反应方程式为                   。
（3）用化学平衡移动原理说明③中煮沸的作用是              （用离子方程式结合文字说明），若调节pH过低产生的影响是                   。
（4）⑤中酸化是使CrO₄^2一转化为Cr₂O₇^2一，写出该反应的离子方程式：                           。
（5）工业上还可用电解法制备重铬酸钠，其装置示意图如下：

阴极发生的电极反应式为：              。
阳极发生的电极反应式为：              。

铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。
（1）一定条件下，Fe与CO₂可发生反应：
2Fe(s)+3CO₂(g)Fe₂O₃(s)+3CO(g)
该反应的平衡常数(K ) 随温度(T ) 升高而增大。
①该反应的平衡常数K= ______。（填表达式）
②下列措施中，能使平衡时c(CO)／c(CO₂) 增大的是    (填标号)。

A．升高温度	B．增大压强
C．充入一定量CO	D．再加一些铁粉

（2）图1装置发生反应的离子方程式为                                         。

（3）图2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溶液，观察到石墨电极附近首先变红。

① 电源的M端为     极，甲烧杯中铁电极的电极反应为                    。
② 乙烧杯中电解反应的化学方程式为                                     。
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标准状况下体积为      mL 。