高中化学探究电解池作用试题

用酸性氢氧燃料电池为电源电解CuSO₄溶液的实验装置如下图所示。下列说法中正确的是（  ）

A．燃料电池工作时，正极反应为：O2+2H2O+4e^-=4OH^-

B．a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出

C．a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出

D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等

I.下图为相互串联的三个装置，试回答：

（1）若利用乙池在铁片上镀银，则B是_________（填电极材料），电极反应式是_________；应选用的电解质溶液是_____________。
（2）若利用乙池进行粗铜的电解精炼，则________极（填“A”或“B”）是粗铜，若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_____________________。
（3）丙池滴入少量酚酞试液，电解一段时间___________（填“C”或“Fe”）极附近呈红色。
（4）写出甲池负极的电极反应式：________________________________。若甲池消耗3.2gCH₃OH气体，则丙池中阳极上放出的气体物质的量为______________。
II.（5）请利用反应Fe +2Fe³⁺= 3Fe²⁺设计原电池。
设计要求：①该装置尽可能提高化学能转化为电能的效率；
②材料及电解质溶液自选，在图中做必要标注；
③画出电子的转移方向。

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                         。

用右图所示装置除去含CN^－、Cl^－废水中的CN^－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO^－将CN^－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是

A．用石墨作阳极，铁作阴极

B．阳极的电极反应式为：Cl^－+ 2OH^－－2e^-= ClO^－+ H2O[

C．阴极的电极反应式为：2H2O + 2e^- = H2↑ + 2OH^－

D．除去CN^－的反应：2CN^－+ 5ClO^－+2H^+ =N2↑+2CO2↑+5Cl^－+H2O

高中化学《化学反应原理》选修模块从不同的视角对化学反应进行了探究、分析，以下观点中不正确的是
①放热反应在常温下均能自发进行；
②电解过程中，化学能转化为电能而“储存”起来；
③原电池工作时所发生的反应一定有氧化还原反应；
④加热时，化学反应只向吸热反应方向进行；
⑤盐类均能发生水解反应；
⑥化学平衡常数的表达式与化学反应方程式的书写无关。

A．①②④⑤

B．①④⑤⑥

C．②③⑤⑥

D．①②④⑤⑥

某学生欲完成反应2Ag+2HCl =2AgCl↓＋H₂↑，设计了四个实验，你认为可行的是

（1）工业上常用 CO₂和 NH₃通过如下反应合成尿素[CO(NH₂)₂]。
2NH₃(g)+CO₂(g) CO(NH₂)₂(g)+H₂O(g) △H＜0
t℃时，向容积恒定为 2L的密闭容器中加入 0.10 molCO₂和 0．40 molNH₃， 70 min 开始达到平衡。反应中 CO₂ (g)的物质的量随时间变化如下表所示：

时间/min	0	20	70	80	100
n(CO2)/mol	0.10	0.060	0.020	0.020	0.020

①70 min 时，平均反应速率 υ(CO₂)= mol/(L·min)。
②在100 min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.050 mo1CO₂和0.20 molNH₃， 重新建立平衡后CO₂的转化率与原平衡相比将___________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
③上述可逆反应的平衡常数为_________(保留一位小数)。
④下图所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素〔CO(NH₂)₂〕的碱性溶液 制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为__________________。

（2）CH₄燃料电池，装置示意如图(A、B为多孔性碳棒)。

持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。当0<V≤44.8 L 时，电池总反应方程式为______________。

如图装置电解一段时间，当某极析出0.32 g Cu 时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分别为(溶液足量，体积均为100 mL 且电解前后溶液体积变化忽略不计)

A．13、7、1

B．12、7、2

C．1、7、13

D．7、13、1

雾霾天气肆虐给人类健康带来了严重影响。燃煤和汽车尾气 是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为： 2NO(g)+2CO(g)= 2C0₂ (g)+N₂ (g) △H＜0 。
①该反应的速率时间图像如右图中左图所示。若其他条件不变，仅在反应前加人合适的催化剂，则其速率时间图像如右图中右图所示。

以下说法正确的是               (填对应字母)。

A．a1＞a2	B．b1＜b2
C．t1＞t2	D．右图中阴影部分面积更大

E．左图中阴影部分面积更大
②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)。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。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)  △H ="-44.0" kJ/mol
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O（1）的热化学方程式：                。
（3）CH₄和H₂O(g)在催化剂表面发生反应CH₄+H₂OCO+3H₂ ，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：

①该反应是               反应(填“吸热”或“放热”)。
②T℃时，向1L密闭容器中投入1mol CH₄ 和1mol H₂Og)，平衡时C(CH₄)=0．5 mol·L^- ,该温度下反应CH₄ + H₂O= CO+3H₂的平衡常数K=            。
（4）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。如图是利用甲烷燃料电池电解l00mLlmol/L食盐水，电解一段时间后，收集到标准状况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)。

①甲烷燃料电池的负极反应式：                     。
②电解后溶液的pH=              ，(忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)。
③阳极产生气体的体积在标准状况下是             L。

海洋化学资源的研究和合理利用具有广阔前景，从海水中可提取氯、溴、碘等卤族元素。
（1）氯原子结构示意图是               ，碘在元素周期表中的位置是             ，HI的稳定性比HBr         (填写“强”或“弱”)。
（2）向浓缩的海水中通入Cl₂，可将Br^-转化为Br₂。再用“空气吹出法” 将Br₂从浓海水中吹出，并用纯碱浓溶液吸收，生成NaBr、NaBrO₃等。当有1 mol Br₂被纯碱吸收时，转移的电子数为             。
下图是NaClO的发生装置。该装置主要利用了电解饱和食盐水的原理，可实现对海水的消毒和灭藻。

（3）写出装置中产生NaClO的化学方程式            。海水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-等杂质离子，处理过程中装置的阴极易产生水垢，其主要成分是Mg(OH) ₂和CaCO₃。 生成CaCO₃的离子方程式是                  。若每隔5-10 min倒换一次电极电性，可有效地解决阴极的结垢问题。试用电极反应式并结合必要的文字进行解释            。
NaOH溶液吸收SO₂得Na₂SO₃，可用Na₂SO₃吸收SO₂。在SO₂被吸收的过程中，pH随n（SO₃^2－）、n（HSO₃^－）变化关系如下：

n（SO3^2^－）：n（HSO3^－）	91：9	1：1	1：91
pH	8.2	7.2	6.2

（4）从上表可判断，NaHSO₃溶液呈      （填“酸性”、“碱性”、“中性”），请用平衡原理解释：                   。
（5）当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是          （选填字母）。
a．c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）
b．c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-）
c．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
d．c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）

在25 ℃时，用石墨电极电解2.0 L 0.5mol·L^－1 CuSO₄溶液。5min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。试回答下列问题。
（1）发生氧化反应的是__________极，电极反应式为____________。
（2）若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的pH为____________。
（3）若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入________mol的_______。

用惰性电极电解下列溶液一段时间再加入一定量的另一纯净物(方括号内)，能使溶液恢复原来的成分和浓度的是

A．CuSO4 [Cu(OH)2]

B．NaOH [NaOH]

C．CuCl2 [CuCl2]

D．NaCl [NaCl]

在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是

A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子

B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子

C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子

D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子

二氧化氯（ClO₂）是国际公认高效、安全的杀菌、保鲜剂，是氯制剂的理想替代品。工业上制备ClO₂的方法很多，NaClO₃和NaClO₂是制取ClO₂的常见原料。
完成下列填空：
（1）以下反应是制备ClO₂的一种方法：H₂C₂O₄ + 2 NaClO₃ + H₂SO₄  → Na₂SO₄ + 2 CO₂↑ + 2 ClO₂↑ + 2 H₂O，上述反应物中属于第三周期的元素的原子半径大小顺序是__________；其中原子半径最大元素的原子，其核外有            种不同能量的电子。
（2）ClO₂的分子构型为“V”形，则ClO₂是______________（选填“极性”、“非极性”）分子，其在水中的溶解度比氯气__________（选填“大”、“小”、“一样”）。
（3）ClO₂具有强氧化性，若ClO₂和Cl₂在消毒时自身均被还原为Cl^-，ClO₂的消毒能力是等质量Cl₂的___________倍（保留2位小数）。
（4）若以NaClO₂为原料制取ClO₂，需要加入具有________（填“氧化”、“还原”）性的物质。
（5）工业上将氯碱工业和制取NaClO₃联合进行。研究发现，电解时，不同反应环境下的总反应分别为：
4 NaCl + 18 H₂O → 4 NaClO₃ + 3 O₂↑+ 18 H₂↑（中性环境）
NaCl + 3 H₂O → NaClO₃ + 3 H₂↑（微酸性环境）
①电解时，氢气在__________极产生。
②更有利于工业生产NaClO₃的反应环境是___________，理由__________________。

面对能源枯竭的危机，提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的主要方向。
（1） “生物质”是由植物或动物生命体衍生得到的物质的总和。生物质能主要是指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量．秸秆、杂草等废弃物经微生物发酵之后，便可以产生沼气，利用沼气是解决人类能源危机的重要途径之一。下面说法不正确的是(        )

A．利用生物质能就是间接利用太阳能，生物质能是可再生能源

B．生物质能是解决农村能源的重要途径之一

C．生物质能的缺点是严重污染环境

D．若建立沼气发电站，则可以实现把生物质能转化为电能

（2）工业上利用天然气(主要成分为CH₄)与CO₂进行高温重整制备CO和H₂，已知CH₄、H₂和CO的燃烧热(△H)分别为 -890.3 KJ·mol^-1、-285.8 KJ·mol^-1、-283.0 KJ·mol^-1，则该重整的热化学方式为                        ；
（3）一定量的CO₂与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：
C(s) +CO₂(g )2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：已知气体分压(P_分 )＝气体总压(P_总 )×体积分数，则925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数＝          。T℃时，若充入等体积的CO₂和CO，平衡                         （填“正向移动、逆向移动、不移动”）。

（4）如下图是一个二甲醚(CH₃OCH₃)燃料电池工作时的示意图，
①若乙池为粗铜的电解精炼，电解质为硫酸铜，则N电极材料为                     。
②若乙池中M、N为惰性电极，电解质为足量硝酸银溶液，写出乙池中电解的化学方程式            。乙池中某一电极析出金属银2.16g时，溶液的体积为200mL，则常温下乙池中溶液的pH为            。
③通入二甲醚的铂电极的电极反应式为                   。若该电池的理论输出电压为1.0V，则该电池的能量密度＝          kW·h·kg^-1(结果保留小数点后一位)．(能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1kW·h＝3.6×10⁶J，法拉第常数F＝9.65×l0⁴C·mol^-1 )。