高中化学探究电解池作用填空题

（15）二氧化氯是黄绿色的气体，可用于水体消毒与废水处理。一种制备方法为：
__H₂C₂O₄ +__NaClO₃ +__H₂SO₄ →__Na₂SO₄+__CO₂↑ +__ClO₂↑ +__H₂O
完成下列填空：
（1）配平上述反应方程式，该反应的还原产物是__________________________。
（2）该反应每产生0.2 mol ClO₂，需要消耗草酸晶体（H₂C₂O₄·2H₂O）_________g。
（3）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__________________________， 
其中原子半径最大的元素最外层电子云形状为___________________________。
（4）二氧化氯具有强氧化性，能漂白有色物质，其漂白原理与__________相同。（写一种）
（5）二氧化氯能净化有毒废水中的氰化钠（NaCN），生成NaCl、CO₂和N₂，请写出此反应的离子方程式：_______________________________________________。
（6）上述反应产物NaCl中含有 __________键，工业上用电解熔融的氯化钠制备金属钠，氯气在_________（写电极名称）产生。

（共13分）氯碱工业是最基本的化学工业之一，其主要原理基于电解饱和食盐水：2NaCl＋2H₂O2NaOH＋H₂↑＋Cl₂↑，它的产品烧碱和氯气以及氢气应用广泛。请回答下列问题：
（1）电解前，如果粗盐中SO₄^2-含量较高，必须添加钡试剂除去SO₄^2-，该钡试剂可以是______________(填字母代号)。
A．Ba(OH)₂　　   B．Ba(NO₃)₂　　    C．BaCl₂
（2）“盐泥”是电解食盐水过程中形成的工业“废料”。某工厂的盐泥组成如下：

成分	NaCl	Mg(OH)2	CaCO3	BaSO4	其他不溶物
质量分数(％)	15～20	15～20	5～10	30～40	10～15

利用盐泥生产MgSO4·7H2O晶体的工艺流程如下图所示。

回答下列问题：
①酸洗过程中加入适量硫酸控制pH为5左右，反应温度在50℃左右。持续搅拌使之充分反应，以使Mg(OH)₂充分溶解并转化为MgSO₄，CaCO₃在此过程中转化为CaSO₄，请解释此转化得以发生的原因_________。
②过滤所得滤渣的主要成分为____________________________。
③根据下图分析，蒸发结晶过滤所得晶体A主要成分为____________________。

④真空干燥MgSO₄·7H₂O晶体的原因是______________________。
（3）已知NaCl在60 ℃的溶解度为37.1 g，现电解60 ℃精制饱和食盐水1371 g，经分析，电解后溶液密度为1.37 g·cm^-3，其中含有20 g NaCl，则电解后NaOH的物质的量浓度为________________mol/L。

如图所示，甲、乙两装置电极材料都是铁棒与碳棒，请回答下列问题：

（1）若两装置中均为CuSO₄溶液，反应一段时间后：
①有红色物质析出的是甲装置中的________棒，乙装置中的________棒。
②乙装置中阳极的电极反应式是：_______________________________。
（2）若两装置中均为饱和NaCl溶液：
①写出乙装置中总反应的离子方程式：__________________________________。
②甲装置中碳极的电极反应式是___________  _______，乙装置碳极的电极反应属于________(填“氧化反应”或“还原反应”)。
③将湿润的淀粉KI试纸放在乙装置碳极附近，发现试纸变蓝，解释其原因：
_______________________________________________________________________。

综合利用CO₂对环境保护及能源开发意义重大。
（1）Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂。如果寻找吸收CO₂的其他物质，下列建议合理的是            。
A．可在酸性氧化物中寻找                   B．可在碱性氧化物中寻找        
C．可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找   D．可在具有强氧化性的物质中寻找
（2）Li₂O吸收CO₂后，产物用于合成Li₄SiO₄，Li₄SiO₄用于吸收、释放CO₂。原理是：在500℃，CO₂与Li₄SiO₄接触后生成Li₂CO₃；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO₂，Li₄SiO₄再生，说明该原理的化学方程式是                             。
（3）利用反应A可将释放的CO₂转化为具有工业利用价值的产品。
反应A： 已知：

① 反应Ⅱ是_____反应（填“吸热”或“放热”）。
② 反应A的热化学方程式是                                。
（4）如图所示装置I是一种可充电电池，装置Ⅱ为电解池。离子交换膜只允许Na⁺通过，充放电的化学方程式为2Na₂S₂+NaBr₃ Na₂S₄+3NaBr 闭合开关K时，b极附近先变红色。则

①负极反应式为：                             
②当有0.02 mol Na⁺通过离子交换膜时，b电极上析出的气体体积为     mL
③闭合K后，b电极附近的pH     （填变大、变小或不变）；
同时a电极反应式为                                

（Ⅰ）如图所示：
（1）若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的________腐蚀。请写出正极反应式        。
（2）若开始时开关K与b连接时，两极均有气体产生，则N端是电源的    极（填正或负）则总反应的离子方程式为          。
         
（Ⅱ）用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。
（1）X极与电源的_____(填“正”或“负”)极相连，氢气从_____(填“A、B、C或D”)口导出。
（2）已知离子交换膜只允许一类离子通过，则M为________(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。
（3）若制得标准状况下5.6 L氧气，则生成氢氧化钾的质量是____________。

联合国气候变化大会2009年12月7日在丹麦首都哥本哈根拉开帷幕，降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了各国的普遍重视。
工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇，298.15K时，CO₂、H₂、与CH₃OH、H₂O的平均能量与合成甲醇反应的活化能的曲线图如图1所示，据图回答问题：
（1）写出合成甲醇反应的热化学方程式                                        ；
  
图1                                       图2
（2）在图中曲线    （填“a”或“b”）表示加入催化剂的能量变化曲线。
（3）在体积为l L的密闭容器中，充入lmolCO₂和3molH₂，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂)＝___________mol/(L·min)。
②该反应的平衡常数为__________________，升高温度，K值     （填“增大”、“减小”或“不变”）。
③下列措施中能使n(CH₃OH)／n(CO₂)增大的是___________。

A．升高温度	B．充入He(g)，使体系压强增大
C．将H2O(g)从体系中分离	D．再充入1mol CO2和3mol H2

（4）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂。某种电化学装置可实现如下转化：2CO₂＝2CO＋O₂，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：4OH^――4e^―＝O₂↑＋2H₂O，则阴极反应式为：_______________________________。
有人提出，可以设计反应2CO＝2C＋O₂（△H＞0、△S＜0）来消除CO的污染。请你判断是否可行并说出理由：__________________________                            。

二甲醚（CH₃OCH₃）是一种清洁、高效、具有优良的环保性能的可燃物，被称为21世纪的新型能源。工业制备二甲醚的生产流程如下：
催化反应室中（压力2.0~10.0MPa，温度300℃）进行下列反应：
①CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)           △H ₁=" -" 90.7 kJ·mol^－1
②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H₂ =" -" 23.5 kJ·mol^－1
③CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)      △H₃ =" -" 41.2 kJ·mol^－1
（1）催化反应室中的总反应：3CO(g)+3H₂(g) CH₃OCH₃(g)+CO₂(g)。
该反应的反应热△H =_________。催化反应室中采用300℃的反应温度，理由是              。
（2）已知：反应①在300℃时的化学平衡常数为0.27。该温度下将2 mol CO、3 mol H₂和2 mol CH₃OH充入容积为2 L的密闭容器中，此时反应将 （填“正向进行”、“逆向进行”或“处于平衡状态”）。
（3）上述流程中二甲醚精制的实验操作名称为                          。
（4）右图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。

该电池工作时，H⁺向     极移动（填“正”或“负”）；a电极的电极反应式为                。

现需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(约6 mL)和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中)。
（1）试从下图中选用几种必要的仪器，连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺序(填编号)是：A接　　　　　，B接　　　　。 

（2）铁棒接直流电源的　　　　极；碳棒上发生的电极反应为　　　　　　　　　　。 
（3）能说明氯气具有氧化性的实验现象是　　　　　　　　　　　　　。 
（4）假定装入的饱和食盐水为50 mL(电解前后溶液体积变化可忽略)，当测得的氢气为5．6 mL时，溶液的pH为　　　　。 

)如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO₄溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6．8~8．0，酸色—红色，碱色—黄色)

回答下列问题：
（1）下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是　　　　　(填编号)； 
①A管溶液由红变黄
②B管溶液由红变黄
③A管溶液不变色
④B管溶液不变色
（2）写出A管中发生的反应：　　　　　　　　　　； 
（3）写出B管中发生的反应：　　　　　　　　　　； 
（4）检验a管中气体的方法是　　　　　　　　　　； 
（5）检验b管中气体的方法是　　　　　　　　　　； 
（6）电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是　　　　　　　　　　　。 

人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图所示。

（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)。 

对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
（1）以下为铝材表面处理的一种方法：

以铝材为阳极，在H₂SO₄溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为　　　　　　　。取少量废电解液，加入NaHCO₃溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是　 
　。 
（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
（3）利用下图装置，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M处，该电化学防护法称为　　　　　　　　　　。 

硒是制造光电池的一种原料，人体缺少硒就会得“克山病”，从电解精炼铜的阳极泥中提取硒的流程如下：

请回答下列问题：
（1）实验室中电解精炼铜的简易装置如图所示，请在图中标出电极材料和电解液的名称。

（2）阳极泥中硒以Se、Ag₂Se、Cu₂Se等形式存在，Se与浓硫酸反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 
（3）SeO₂溶于水得H₂SeO₃(K_a1=3．5×10^-3，K_a2=5．0×10^-8)，亚硒酸溶液与SO₂反应制硒的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 
电解亚硒酸溶液可制得强酸H₂SeO₄，则电解时的阳极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。 
（4）上述硒的提取过程中存在的主要问题是　　　　　　　　　　　　　　　。 

铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：
（1）工业冶炼铝的化学方程式是　　　　　　　　　　。 
（2）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　。 
（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸杂质，可用离子交换膜法电解提纯。
电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式是　　　　　　　　　　。 
②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因　　　　　　　　　　　。 
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶液出口　　　　(填写“A”或“B”)导出。 

如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。

请回答：
（1）B极是电源的　　　，一段时间后，甲中溶液颜色　　　，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明　　　　　　　　　　，在电场作用下向Y极移动。 
（2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为　。 
（3）现用丙装置给铜件镀银，则H应该是　　　(填“镀层金属”或“铜件”)，电镀液是　　　溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为　　　，甲中溶液的pH　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 
（4）若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　。 

如图为持续电解含有一定量CaCl₂水溶液(含酚酞)的装置(以铂为电极)，A为电流表。电解一段时间t₁后，将CO₂连续通入电解液中。

（1）电解时，F极发生　　　　　　反应，电极反应为　　　　　　　，E极发生　　　　　　反应，电极反应为　　　　　　　　　　　，电解总反应为　　　　　　　　　　　　。 
（2）电解池中产生的现象：
①　                                                                            。 
②　                                                                          。 
③　                                                                           。