高中化学探究电解池作用填空题

(18分)能源的开发和利用是当前科学研究的重要课题。
(1)利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下前实现如下变废为宝的过程：
mCeO₂ (m-x)CeO₂xCe+xO₂
(m-x)CeO₂xCe+xH₂O+xCO₂mCeO₂+xH₂+xCO
上述过程的总反应是           ,该反应将太阳能转化为         。
(2)CO、O₂和KOH溶液构成的燃料电池的负极电极反应式为               。该电池反应可获得K₂CO₃溶液，某温度下0.5molL^-1 K₂CO₃溶液的pH=12，若忽略CO₃^2-的第二级水解，则CO₃^2- +H₂OHCO₃^-+OH^-的平衡常熟K_h=        。
(3)氯碱工业是高耗能产业，下列将电解池与燃料电池相组合的工艺可以节能30％以上。

①电解过程中发生反应的离子方程式是            ，阴极附近溶液PH      (填“不变”、“升高”或“下降”)。
②如果粗盐中SO₄^2-含量较高，精制过程需添加钡试剂除去SO₄^2-，该钡试剂可选用下列试剂中的        。
a．Ba(OH)₂    b．Ba(NO₃)₂    c．BaCl₂
现代工艺中更多使用BaCO₃除SO₄^2-，请写出发生反应的离子方程式       。
③图中氢氧化钠溶液的质量分数a％ b％(填“>”、‘‘=”或“<”)，，燃料电池中负极上发生的电极反应为                。

铜及其化合物在工农业生产及日常生活中应用非常广泛。
（1）由辉铜矿制取铜的反应过程为：
2Cu₂S(s) + 3O₂ (g) = 2Cu₂O(s) + 2SO₂(g) △H=－768.2kJ·mol^－1,①
2Cu₂O(s) + Cu₂S(s) =" 6Cu(s)" + SO₂(g)   △H=+116.0kJ·mol^－1,②
①热化学方程式：Cu₂S(s) + O₂(g) =" 2Cu(s)" + SO₂(g) △H=　　kJ·mol^－1。
②获得的粗铜需电解精炼，精炼时粗铜作　　极（选填：“阳”或“阴”）。
（2）氢化亚铜是一种红色固体，可由下列反应制备
4CuSO₄ + 3H₃PO₂ + 6H₂O =" 4CuH↓" + 4H₂SO₄ + 3H₃PO₄ 。
①该反应还原剂是　　（写化学式）。
②该反应每转移3 mol电子，生成CuH的物质的量为　　。
（3）氯化铜溶液中铜各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与c(Cl^－) 的关系如图。

①当c(Cl^－)="9" mol·L^－1时，溶液中主要的3种含铜物种浓度大小关系为　　。
②在c(Cl^－)="1" mol·L^－1的氯化铜溶液中，滴入AgNO₃溶液，含铜物种间转化的离子方程式为　　（任写一个）。
(4) 电解Na₂HPO₃溶液可得到亚磷酸，装置如图（说明：阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过）
①阳极的电极反应式为____________________。
②产品室中反应的离子方程式为____________。

（本题16分）
（1）为了减轻汽车尾气造成的大气污染，人们开始探索利用NO和CO在一定条件下转化为两种无毒气体E和F的方法(已知该反应△H<0). 在2 L密闭容器中加入一定量NO和CO，当温度分别在T₁和T₂时，测得各物质平衡时物质的量如下表：

物质 T/℃     n/mol	NO	CO	E	F
初始	0.100	0.100	0	0
T1	0.020	0.020	0.080	0.040
T2	0.010	0.010	0.090	0.045

 
①请结合上表数据，写出NO与CO反应的化学方程式                       .
②根据表中数据判断，温度T₁和T₂的关系是(填序号)__________。
A．T₁>T₂         B．T₁<T₂   C．T₁=T₂      D．无法比较
（2）已知：4NH₃(g) + 3O₂(g) = 2N₂(g) + 6H₂O(g);   ΔH=  - 1266.8 kJ/mol
N₂(g) + O₂(g) =" 2NO(g)" ;  ΔH =" +" 180.5kJ/mol，
则氨催化氧化的热化学方程式为________________________________________。
（3）500℃下，在A、B两个容器中均发生合成氨的反应。隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动。

当合成氨在容器B中达平衡时，测得其中含有1.0molN₂，0.4molH₂，0.4molNH₃，此时容积为2.0L。则此条件下的平衡常数为___________；保持温度和压强不变，向此容器中通入0.36molN₂，平衡将___________（填“正向”、“逆向”或“不”）移动。
（4）在相同的密闭容器中，用方法Ⅱ和方法Ⅲ制得的两种Cu₂O分别进行催化分解水的实验：
 ΔH >0
水蒸气的浓度（mol·L^－1）随时间t (min)变化如下表：

序号	温度	0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	T2	0.10	0.094	0.090	0.090	0.090	0.090

可以判断：实验①的前20 min的平均反应速率 ν(O₂)＝              ；催化剂的催化效率：实验①   实验②（填“>”、“<”）。
（5）最新研究发现，用隔膜电解法可以处理高浓度乙醛废水。原理：使用惰性电极和乙醛-Na₂SO₄溶液为电解质溶液，乙醛分别在阴、阳极转化为乙醇和乙酸。
总反应为:2CH₃CHO+H₂OCH₃CH₂OH+CH₃COOH。
过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体，阳极电极反应分别为：
4OH^－-4e^－═O₂↑+2H₂O；                                   。

MnO₂与过量固体KOH和KClO₃在高温下反应，生成锰酸钾（K₂MnO₄）和KCl，K₂MnO₄溶液经酸化后转化为MnO₂和KMnO₄。一种MnO₂制备KMnO₄的方法如下：

（1）写出“溶化氧化”的化学反应方程式：                       ；
（2）从溶液②中得到KMnO₄粗晶体的方法是                       ；
（3）上述流程中可以循环使用的物质是                       ；
（4）理论上（若不考虑制备过程中的损失与物质循环）1mol MnO₂可制的   mol KMnO₄；
（5）已知293K时醋酸钾的溶解度为217g，硫酸钾的溶解度为11.1g，请解释酸化过程中采用醋酸而不采用盐酸或硫酸的原因：
①不采用盐酸的原因：                                  ；
②不采用硫酸的原因：                                  。
（6）采用上述流程制备KMnO₄产率并不高，为提高产率，还可以采用以下两种方法：
①在K₂MnO₄溶液中通入氯气，写出该反应的离子方程式                      ；
②电解K₂MnO₄溶液，电解的总反应离子方程式为                。

海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如下：

成分	含量/(mg L^－^1)	成分	含量/(mg L^－^1)
Cl^－	18980	Ca^2+	400
Na^+	10560	HCO3^-	142
SO4^2	2560	Br^－	64
Mg^2+	1272

 
电渗析法淡化海水示意图如图所示，其中阴（阳）
离子交换膜仅允许阴（阳）离子通过。

①阳极主要电极反应式是                    。
②在阴极附近产生少量白色沉淀，其成分有     和CaCO₃，
生成CaCO₃的离子方程式是                             。
③淡水的出口为     （填“a”、“b”或“c”）。
（2）利用海水可以提取溴和镁，提取过程如下：
①提取溴的过程中，经过2次Br^－→Br₂转化的目的是           ，吸收塔中发生反应的离子方程式是                      。解释通空气的目的是                   。
②从MgCl₂溶液中得到MgCl₂·6H₂O晶体的主要操作是              、过滤、洗涤、干燥。
③依据上述流程，若将10 m³海水中的溴元素转化为工业溴，至少需要标准状况下Cl₂的体积为
     L（忽略Cl₂溶解,溴的相对原子质量：80）。

湿法炼锌的冶炼过程可用下图简略表示：

请回答下列问题：
（1）已知:N₂(g)＋2H₂(g)===N₂H₄(l) ΔH＝a kJ·mol^－1，该反应不能自发进行，则a   0(填“＞”、“＜”或“＝”).
（2）ZnS焙烧的反应2ZnS＋3O₂2SO₂＋2ZnO所涉及的物质中，发生氧化反应的物质是        ，不含离子键的化合物是       .
（3）电解过程中析出锌的电极反应式为___________________________.
（4）产生的SO₂可用Ba(NO₃)₂溶液吸收，部分产物可作为工业原料，其反应的离子方程式为                         .
（5）锌-空气电池与锂电池相比，具有储存电量高、成本低、没有安全隐患等优点。该电池的总反应为2Zn＋O₂===2ZnO，电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式为       。25℃时，以该电池为电源，用两个等质量的铜棒作电极电解500 mL 0.1mol/L CuSO₄溶液，一段时间后切断电源，对电极干燥并称量，测得两电极的质量差为9.6 g，则至少需要________L空气(折算成标准状况)进入该电池。

(14分)以下是一些物质的熔沸点数据(常压)：

	钾	钠	Na2CO3	金刚石	石墨
熔点(℃)	63.65	97.8	851	3550	3850
沸点(℃)	774	882.9	1850(分解产生CO2)	---	4250

金属钠和CO₂在常压、890℃发生如下反应：
4Na(g)+3CO₂(g)2Na₂CO₃(1)+C(s，金刚石)；△H＝-1080．9kJ／mol
(1)上述反应的平衡常数表达式为        ；若4v_正(Na)＝3v_逆(CO₂)，反应是否达到平衡        (选填“是”或“否”)。
(2)若反应在10L密闭容器、常压下进行，温度由890℃升高到1860℃，若反应时间为10min，金属钠的物质的量减少了0．2mol，则10min里CO₂的平均反应速率为               。
(3)高压下有利于金刚石的制备，理由                                  。
(4)由CO₂(g)+4Na(g)＝2Na₂O(s)+C(s，金刚石)  △H＝-357．5kJ／mol；则Na₂O固体与C(金刚石)反应得到Na(g)和液态Na₂CO₃(1)的热化学方程式：                       。
(5)下图开关K接M时，石墨作       极，电极反应式为                     。当K接N一段时间后，测得有0.3mol电子转移，作出y随x变化的图象【x—代表n(H₂O)_消耗，y—代表n[Al(OH)₃]，反应物足量，标明有关数据】

随着科学技术的进步，人们研制了多种甲醇质子交换膜燃料电池，以满足不同的需求。
（1）有一类甲醇质子交换膜燃料电池，需将甲醇蒸气转化为氢气，两种反应原理是
A、CH₃OH(g)＋H₂O(g)＝CO₂(g)＋3H₂(g)        ΔH＝＋49.0kJ/mol
B、CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g)     ΔH＝－192.9kJ/mol
又知H₂O(l)＝H₂O(g)  ΔH＝＋44 kJ/mol，请写出32g的CH₃OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式                                  。
（2）下图是某笔记本电脑用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为：2CH₃OH＋3O₂＝2CO₂＋4H₂O。则c电极是        （填“正极”或“负极”），
c电极上发生的电极反应式是                     。

如图为以惰性电极进行电解的串联电解装置图

(1)写出A、B、C、D各电极上的电极方程式。
A                               ；
B                               ；
C                               ’
D                               。
(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量比为                                     。

在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。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拌棒，可以上下搅动液体，装置如图。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，用搅拌棒上下剧烈搅动。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）搅拌引起溶质转移，此过程称为_______________。

氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。
（1）氢气是清洁能源，其燃烧产物为。
（2）是一种重要的储氢载体，能与水反应达到，且反应前后的化合价不变，该反应的化学方程式为，反应消耗1时转移的电子数目为。
（3）储氢还可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：。某温度下，向恒容密闭容器中加入环己烷，起始浓度为，平衡时苯的浓度为，该反应的平衡常数＝。
（4）一定条件下，题11图示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。

①导线中电子移动方向为。
②生成目标产物的电极反应式为

③该储氢装置的电流效率＝（＝×100%，计算结果保留小数点后1位）

（1）铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第周期．第族；的酸性比的酸性（填"强"或"弱"）。
（2）与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为。
（3）可由与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为；也可以通过石墨为电极，和的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生反应的电极反应式为，阴极上观察到的现象是；若电解液中不加入Cu(NO₃)₂，阴极发生的电极反应式为，这样做的主要缺点是。
（4）在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的点为样品失重的4.0（即样品起始质量-点固体质量/样品起始质量×100）的残留固体。若点固体组成表示为或 ·，列式计算值和值       。

硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。
（1）将烧碱吸收后的溶液加入到如题20图-1所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：  ①写出电解时阴极的电极反应式：。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成。
（2）将和空气的混合气体通入、、的混合溶液中反应回收，其物质转化如题20图-2所示。
①在图示的转化中，化合价不变的元素是。
②反应中当有1转化为硫单质时，保持溶液中的物质的量不变，需要消耗的物质的量为。
③在温度一定和不补加溶液的条件下，缓慢通入混合气体，并充分搅拌。欲使生成的硫单质中不含，可采取的措施有。
（3）在高温下分解生成硫蒸气和。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如题20图-3所示，在高温下分解反应的化学方程式为。

【化学——选修2：化学与技术】
第五主族的磷单质及其化合物在工业上有广泛应用。
（1）同磷灰石在高温下制备黄磷的热化学方程式为：
4Ca₅(PO₄)₃F(s)+21SiO₂(s)+30C(s)=3P₄(g)+20CaSiO₃(s)+30CO(g)+SiF₄(g) H
已知相同条件下：
4Ca₃(PO₄)₂F(s)+3SiO₂(s)=6Ca₃(PO₄)₂(s)+2CaSiO₃(s)+SiF₄(g) △H₁
2Ca₃(PO₄)₂(s)+10C(s)=P₄(g)+6CaO(s)+10CO(g) △H₂
SiO₂(s)+CaO(s)=CaSiO₃(s) △H₃
用△H₁、△H₂和△H₃表示H，则H=                   ；
（2）三聚磷酸可视为三个磷酸分子（磷酸结构式如图）之间脱去两
个水分子产物，其结构式为                               ，三聚
磷酸钠（俗称“五钠”）是常用的水处理剂，其化学式为           ；

（3）次磷酸钠（NaH₂PO₂）可用于工业上的化学镀镍。
①化学镀镍的溶液中含有Ni²⁺和H₂PO₂^－，在酸性等条件下发生下述反应：
（a）      Ni²⁺ +      H₂PO₂^－+       →    Ni⁺+      H₂PO₃^－+     
（b）6H₂PO^-₂ +2H⁺ =2P+4H₂PO₃+3H₂↑     请在答题卡上写出并配平反应式（a）；
②利用①中反应可在塑料镀件表面沉积镍—磷合金，从而达到化学镀镍的目的，这是一种常见的化学镀。请从以下方面比较化学镀与电镀。
方法上的不同点：                                                     ；
原理上的不同点：                                                     ；
化学镀的优点：                                                       。

催化剂是化工技术的核心，绝大多数的化工生产均需采用催化工艺。
⑴人们常用催化剂来选择反应进行的方向。下图所示为一定条件下1mol CH₃OH与O₂发生反应时，生成CO、CO₂或HCHO的能量变化图[反应物O₂(g)和生成物H₂O(g)略去]。在有催化剂作用下，CH₃OH与O₂反应主要生成          （填“CO、CO₂或HCHO”）。

②2HCHO(g)＋O₂(g)＝2CO(g)＋2H₂O(g) 
△H＝       。
③在稀硫酸催化下，HCHO可以通过反应生成分子式为C₃H₆O₃的环状三聚甲醛分子，其分子中同种原子的化学环境均相同。写出三聚甲醛的结构简式：         。
④甲醇制取甲醛可用Ag作催化剂，含有AgCl会影响Ag催化剂的活性，用氨水可以溶解除去其中的AgCl，写出该反应的离子方程式：                             。
⑵一种以铜作催化剂脱硫有如下两个过程：
①在铜的作用下完成工业尾气中SO₂的部分催化氧化，所发生反应为：
2SO₂＋2n Cu＋(n＋1)O₂＋(2－2 n) H₂O＝2n CuSO₄＋(2－2n) H₂SO₄
从环境保护的角度看，催化脱硫的意义为                          ；每吸收标准状况下11.2L SO₂，被SO₂还原的O₂的质量为
       g。
②利用下图所示电化学装置吸收另一部分SO₂，并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的离子方程式                                         。