高中化学探究电解池作用实验题

某化学学习小组欲设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积（预计H₂的体积6mL左右）同时检验氯气的氧化性。现有以下的仪器可供选择：

（1）若要完成以上的实验，将所给仪器连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺序（填编号）是:
A接         、        接     ，B 接     、      接       。
( 2）能说明氯气具有氧化性的实验现象是              。
（3）已知氯气溶于水中有如下平衡：Cl₂+H₂OHC1+HC1O。常温下在一个容积为50mL的针筒（如图所示，活塞可自由滑动，针筒上有刻度）里吸入40mLCl₂和l0mL H₂O。

①若将此针筒长时间放置在有日光的地方，最终可能观察到的现象是                       。
②用化学平衡的观点解释①的现象：                  
（4）假定装入的饱和食盐水为50mL（电解前后溶液体积变化可忽略），当测得的氢气为5.6mL（标准状况）时停止通电。摇匀U形管内的溶液后溶液的pH约为__    __。

在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相容的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如右图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上述实验回答：

（1）阳极上的电极反应式为                       。
（2）阴极上的电极反应式为                       。
（3）原上层液体是                           。
（4）原下层液体是                           。
（5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是                     。
（6）要检验上层液体中含有的金属离子                 ，现象是                                                              。

如下图所示装置中，b电极用金属M制成，a、c、d为石墨电极，接通电源，金属M沉积于b极，同时a、d电极上产生气泡。

试回答：
（1）a为    极，c极的电极反应式为：                              。
（2）电解开始时，在B烧杯的中央滴几滴淀粉溶液，你能观察到的现象是                    
                           。电解进行一段时
间后，罩在c极上的试管中也收集到了气体，此时c极上的电极反应式为：              。
（3）当d电极上收集到44.8 ml气体（标准状况）时停止电解，a极上放出了    mol气体，若b电极上沉积金属M的质量为0.432g，则此金属的摩尔质量为                   。若要使A池中溶液恢复原浓度，应加             。
（4）电解停止后加蒸馏水使A烧杯中的溶液体积仍为200 ml，取这种溶液加入到25.0 ml  0.100 mol·L^-1的HCl溶液中，当加入31.25 ml 溶液时刚好沉淀完全。由此可知电解前A烧杯中MNO₃溶液的物质的量浓度为               mol·L^-1。

盐酸、硫酸和硝酸是中学阶段常见的“三大酸”，请就“三大酸”的性质，回答下列问题：
⑴稀盐酸与铜不反应，但向稀盐酸中加入H₂O₂后，则可使铜溶解。该反应的化学方程式为________________________________________________________。
某同学未加入氧化剂，而是设计了一个实验装置，也能使铜很快溶于稀盐酸．请在下面的方框中画出该装置：

⑵某课外活动小组设计了以下实验方案验证Cu与浓硝酸反应的过程中可能产生NO。其实验流程图如下：

①若要测定NO的体积，从上图所示的装置中，你认为应选用       装置进行Cu与浓硝酸反应实验，选用的理由是                                    。
②选用如上图所示仪器组合一套可用来测定生成NO体积的装置，其合理的连接顺序是
                  （填各导管口编号）。
③在测定NO的体积时，若量筒中水的液面比集气瓶的液面要低，此时应将量筒的位置_______（“下降”或“升高”），以保证量筒中的液面与集气瓶中的液面持平。
⑶工业制硫酸时，硫铁矿（FeS₂）高温下空气氧化产生二氧化硫：4FeS₂＋11O₂→8SO₂＋2Fe₂O₃，设空气中N₂、O₂的含量分别为0.800和0.200（体积分数），4.8t FeS₂完全制成硫酸，需要空气的体积（标准状况）为       L。

高铁酸盐（如K₂FeO4）是一种高效绿色氧化剂，可用于饮用水和生活用水的处理。从环境保护的角度看，制备高铁酸盐较好的方法为电化学法。
（1）电化学法制备高铁酸钠采用铁片作阳极，NaOH溶液作为电解质溶液，其电流效率可达到40%。写出阳极产生高铁酸钠的电极反应方程式：            。
（2）铁丝网电极是更理想的阳极材料，相同条件下，可将电流效率提高至70%以上，原因是          。研究亦发现，铁电极在某一电压范围内会产生氧气使阳极表面生成Fe₂O₃膜而“钝化”。写出产生O₂的电极反应方程式：          。
（3）FeO₄^2—易与水4h生成絮状氢氧化铁，也会影响高铁酸盐的产率。若以铁丝网为阳极，在中间环节（对应图中4h后）过滤掉氢氧化铁，反应过程中FeO₄^2—浓度以及电流效率随时间的变化如图1中实线所示（图中曲线是每隔1h测得的数据）。图中虚线部分对应于没有过滤氢氧化铁而连续电解的情况。下列判断正确的是   (填编号)

①过滤：掉氢氧化铁有利于获得较高浓度的高铁酸盐溶液
②过滤掉氢氧化铁对电流效率影响不大
③实验表明不过滤掉氢氧化铁，6h后电流效率几乎为0
（4）在相同的pH条件下，经过相同的反应时间，高铁酸盐的产率与温度关系如图2。

随温度升高，高铁酸盐产率先增大后减小的原因是          。
（5）人们还对用铁的氧化物作电极制备高铁酸盐进行了研究，例如以磁铁矿多孔电极制备高铁酸盐，该研究方向的价值有          （至少答一点）。