高中化学探究电解池作用填空题

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的反应原理为2NaClO₃＋4HCl=2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2H₂O＋2NaCl。
①浓盐酸在反应中显示出来的性质是________。

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上图是用石墨作电极，一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂的示意图。则阳极产生ClO₂的电极反应式为_____________________________________。
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Fe^2＋、Mn^2＋、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，产物中有两种气体生成，其离子反应方程式为________________；处理100 m³这种污水，至少需要ClO₂________mol。

太阳能电池可用做电解的电源(如图)。

(1)若c、d均为惰性电极，电解质溶液为硫酸铜溶液，电解过程中，c极先无气体产生，后又生成气体，则c极为________极，在电解过程中，溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)，停止电解后，为使溶液恢复至原溶液应加入适量的________。
(2)若c、d均为铜电极，电解质溶液为氯化钠溶液，则电解时，溶液中氯离子的物质的量将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)若用石墨、铁作电极材料，可组装成一个简易污水处理装置。其原理是：加入试剂调节污水的pH在5.0～6.0之间。接通电源后，阴极产生的气体将污物带到水面形成浮渣而刮去，起到浮选净化作用；阳极产生的有色沉淀具有吸附性，吸附污物而沉积，起到凝聚净化作用。该装置中，阴极的电极反应式为__________________________；阳极区生成的有色沉淀是________。

工业上利用软锰矿（主要成分为MnO₂，同时含少量铁、铝等的化合物）制备硫酸锰的常见流程如下：

部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mn(OH)2
pH	5.2	3.2	9.7	10.4

 
（1）一氧化锰用硫酸酸浸时发生的主要反应的离子方程式为____________________。酸浸后加入MnO₂将溶液中的Fe^2＋氧化成Fe^3＋，其目的是___________。
（2）滤渣A的成分除MnO₂外，还有_______________。
（3）MnO₂是制造碱性锌锰电池的基本原料，放电时负极的电极反应式为________。工业上以石墨为电极电解酸化的MnSO₄溶液生产MnO₂，阳极的电极反应式为_________，当阴极产生4.48L（标况）气体时，MnO₂的理论产量为______g。
（4）锰的三种难溶化合物的溶度积：K_sp(MnCO₃)＝1.8×10^－11，K_sp[Mn(OH)₂]＝1.9×10^－13，K_sp(MnS)＝2.0×10^－13，则上述三种难溶物的饱和溶液中，Mn^2＋浓度由大到小的顺序是_______＞_______＞_______（填写化学式）。

南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显示水的硬度为28(属于硬水)，主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子。请思考下列问题：
（1）该泉水属于_________硬水（填写“暂时”或“永久”）。
（2）若要除去Ca^2＋、Mg^2＋可以往水中加入石灰和纯碱，试剂添加时先加________ 后加________，原因是_____________________________________________________________。
（3）目前常用阳离子交换树脂如NaR、HR来进行水的软化，若使用HR作为阳离子交换树脂，   则水中的Ca^2＋、Mg^2＋与交换树脂的________起离子交换作用。若使用NaR作为阳离子交换树脂，失效后可放入5%～8%_____________溶液中再生。
（4）岛上还可以用海水淡化来获得淡水。下面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含Na^＋、Cl^－、Ca^2＋、Mg^2＋、SO₄^2－等离子，电极为惰性电极。请分析下列问题：

①阳离子交换膜是指______________(填A或B)。
②写出通电后阳极区的电极反应式：_____________________________.
阴极区的现象是：_______________________________________________.

工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS₂)冶炼铜的主要流程如下：

（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_______吸收。
a．浓H₂SO₄     b．稀HNO₃   c．NaOH溶液     d．氨水
（2）用稀H₂SO₄浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在      (填离子符号)，检验溶液中还存在Fe^2＋的方法是          (注明试剂、现象)。
（3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为      。
（4）以CuSO₄溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是               。
a．电能全部转化为化学能
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．溶液中Cu^2＋向阳极移动
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
（5）利用反应2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O可制备CuSO₄，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为         。

铜是重要的金属材料。
(1)工业上可用Cu₂S和O₂反应制取粗铜，该反应中氧化剂为________。电解粗铜制取精铜，电解时，阳极材料是________，电解液中必须含有的阳离子是________。
(2)在100 mL 18 mol·L^－1浓硫酸中加入过量的铜片，加热使之充分反应，反应中被还原的H₂SO₄为________mol。
(3)电子工业曾用质量分数为30%的FeCl₃溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板制印刷电路板，为了从使用过的废腐蚀液中回收铜，并重新得到FeCl₃溶液，设计如下实验流程。

上述流程中，所加试剂的化学式为：X________，Y________，Z________；第⑥步反应的离子方程式为
___________________________________________________。

电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、 d都 是 石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336mL（标准状态）气体。回答：

（1）直流电源中，M为______________极。
（2）Pt电极上生成的物质是____________，其质量为____________g 。
（3）电子转移的物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为________。
（4）电解过程中，AgNO₃溶液的浓度______________（填“增大”、“减小”或“不变”，
下同），AgNO₃溶液的pH__________，H₂SO₄溶液的浓度_________ ，H₂SO₄溶液的pH________ 。
（5）若H₂SO₄溶液的质量分数由5．00%变为5．02%，则原有5．00%的H₂SO₄溶液为______g。

仔细分析如图装置，完成下面的填空。

（1）—段时间后，可能发现的现象是：甲池，Zn棒逐渐溶解，碳棒上有__________产生。与Zn棒相连的碳棒(C₂)质量____________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）甲池Zn极为__________极，电极反应式：____________________________________,乙池中C₁为__________极，电极反应式为：________________________________________,乙池总反应式为：________________________________________________。

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)＋Cu^2＋(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Cu^2＋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^＋=Cu^2＋＋Fe^2＋＋2H₂S
2Fe^3＋＋H₂S=2Fe^2＋＋S↓＋2H^＋
①阳极区硫酸铁的主要作用是____________。
②电解过程中，阳极区Fe^3＋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，Cu^2＋得以再生的原理是____________。
（5）步骤Ⅳ，若电解200 mL 0.5 mol·L^－1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__________。

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	Na^＋、K^＋、Cu^2^＋
阴离子	SO4^2-、OH^－

 
如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯中依次盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C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16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。请回答下列问题：
　
（1）M为直流电源的________极，b电极上发生的电极反应为________。
（2）计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为________________。
（3）写出乙烧杯中的总反应的离子方程式：_________________________________。
（4）要使丙烧杯中的C溶液恢复到原来的状态，需要进行的操作是(写出要加入的物质和质量)______________________________。

海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5～8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表：

成分	Na^＋	K^＋	Ca^2^＋	Mg^2^＋	Cl^－	SO4^2-	HCO3^-
含量/mg·L^－1	9 360	83	200	1 100	16 000	1 200	118

 
（1）电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。

①阴极的电极反应式为__________________。
②电解一段时间，阴极区会产生水垢，其成分为CaCO₃和Mg(OH)₂，写出生成CaCO₃的离子方程式______________________________________。
③淡水的出口为a、b、c中的________出口。
（2）海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如LiFePO₄电池某电极的工作原理如下图所示：

该电池电解质为传导Li^＋的固体材料。放电时该电极是电池的________极(填“正”或“负”)，电极反应式为______________________。

（1）甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料,通过下列反应来制备
甲醇。
Ⅰ:CH₄ (g)+H₂O(g)=CO(g)+3H₂(g)　ΔH="+206.0" kJ·mol^-1
Ⅱ:CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g)　ΔH=—129.0 kJ·mol^-1
CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH(g)和H₂(g)的热化学方程式为
                                                                   。
（2）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Co²⁺氧化成C,然后以C作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用如图装置完成上述过程:

①写出阳极电极反应式:　                 。
②写出除去甲醇的离子方程式:　                  。
（3）写出以NaHCO₃溶液为介质的Al—空气原电池的负极电极反应式:　            。

Ⅰ.（1）电镀时，镀件与电源的________极连接。
（2）化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用________(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。
Ⅱ.尿素[CO(NH₂)₂]是首个由无机物人工合成的有机物。人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图：

（1）电源的负极为________(填“A”或“B”)。
（2）阳极室中发生的反应依次为________、________。
（3）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解)。

（1）如图1是一种新型燃料电池，它以CO为燃料，一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融混合物为电解质，图2是粗铜精炼的装置图，现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。

回答下列问题：
①写出A极发生的电极反应式______________________________________。
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应与________极相连(填“C”或“D”)。
③当消耗标准状况下2.24 L CO时，C电极的质量变化为________。
（2）工业上，可用铁作阳极，电解KOH溶液制备K₂FeO₄。
①电解过程中，OH^－向________(填“阴”或“阳”)极移动，阳极的电极反应式为____________________________。
②若阳极有28 g Fe溶解，则阴极析出的气体在标准状况下的体积为________L。

如下图所示，用铅蓄电池电解100 g 10.0%的硫酸钠溶液，经过一段时间后，测得溶液质量变为95.5 g。下列说法正确的是（  ）

A．电路中转移0.25 mol电子

B．铅蓄电池中消耗0.5 mol H2SO4

C．铅蓄电池的负极反应式为：PbSO4＋2H2O－2e^－=PbO2＋4H^＋＋SO

D．Fe电极发生的电极反应为Fe－2e^－=Fe^2^＋