高中化学探究电解池作用填空题

水是生命之源，水处理工艺在生产生活中占有重要地位。自来水生产的流程示意图如下。（净水剂亦称混凝剂，常用的净水剂有聚合氯化铝、碱式氯化铝、硫酸亚铁、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝铁、三氯化铁、聚合硫酸铁等）

（1）FeSO₄·7H₂O是常用的混凝剂，它在水中最终生成      沉淀。
（2）[A1₂（OH）_nCl_m]是一种无机高分子的高价聚合电解质混凝剂，可视为介于三氯化铝和氢氧化铝之间的一种中间水解产物，则m与n之间的关系          ；
（3）推销净水器的商人用自来水做电解实验，装置如图。一段时间后，两极间产生白色沉淀，并很快变成红褐色，然后用净水器净化后的水做电解实验；两极上只有气体产生，水中并无沉淀，以此来说明自来水很“脏”。则沉淀变成红褐色时所发生的化学反应方程式为：                             。

（4）MnSO₄是水质检测中的一种常用试剂
①MnSO₄和过硫酸钾（K₂S₂O₈）两种盐溶液在银离子催化下可发生氧化还原反应，生成高锰酸钾、硫酸盐及另外一种产物，写出并配平上述反应的化学方程式：        。 
②水中的溶解氧测定过程为：取水样，迅速加入MnSO₄和KOH混合液，再加入KI溶液，立即塞好塞子，振荡使完全反应（反应为：Mn²⁺+O₂+H₂O→MnOOH，未配平）。打开塞子，迅速加入适量硫酸溶液，此时有碘单质生成。则该离子反应方程式：          。用Na₂S₂O₃溶液滴定生成的碘，根据消耗溶液的体积可计算出水中溶解氧的量。

某化学小组用下图装置电解CuCl₂溶液制少量漂白液：

（1）其阳极的反应式是：           ；导气管W端应与出气口         连接。
（2）实验后发现阴极碳棒上除了附着有红色物质，还附着有少量白色物质。某化学兴趣小组查阅资料可知：

物质名称及化学式	氯化亚铜CuCl	碱式氯化铜Cu2（OH）3Cl
性质	白色固体、不溶水	绿色固体、不溶水

化学小组分析提出：①红色物质可能有Cu或Cu₂O、或二者都有；②白色物质为CuCl
（3）为探究阴极碳棒上附着的红色、白色物质，设计了如下实验：取出阴极碳棒，洗涤、干燥、称其质量为W₁g ，并将其放入下图所示装置b中，进行实验。

实验中，碳棒上的白色物质完全变为红色，无水硫酸铜不变色，d中出现白色沉淀；实验结束时，继续通H₂直至碳棒冷却后，称量其质量为W₂g 。
①碳棒上的红色物质是              ，无水硫酸铜的作用是                      ；
②d中反应的离子方程式是          ；
③装置b中发生反应的化学方程式是                         。
④电解CuCl₂溶液时，阴极上产生白色物质的原因用电极反应式解释为                  。
⑤阴极上产生白色物质的物质的量是       ；若装置b冷却时不继续通H₂，则计算所得CuCl的产率会      （偏大、偏小、不变）。

(2012年济南模拟)(1)事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________。
A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH>0
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH<0
C．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH<0
(2)以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应式为____________________________________________________。
(3)熔融盐燃料电池具有高发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和)为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为：2＋26－52e－===34CO2＋10H2O。试回答下列问题：
①该燃料电池的化学反应方程式为_______________________________。
②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是________，它来自________。
(4)如图是一个电化学过程的示意图。

当乙池中B(Ag)极质量增加5.4 g，甲池中理论上消耗O2的体积为________L(标准状况下)，此时丙池中某电极析出1.6 g某金属，则丙池中的某盐溶液可能是________。
A．MgSO4溶液   B．CuSO4溶液
C．NaCl溶液     D．AgNO3溶液

I．已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数：

弱酸化学式	HSCN	CH3COOH	HCN	H2CO3
电离平衡常数	1.3×10^-1	1.8×10^-5	4.9×10^-10	K1=4.3×10^-7  K2=5.6×10^-11

（1）25℃时，将20 mL 0.1 mol/LCH₃COOH溶液和20 mL0.1 mol/LHSCN溶液分别与20 mL 0.1 mol/LNaHCO₃溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）的变化如图所示：反应初始阶段两种溶液产生CO₂气体的速率存在明显差异的原因是：              。
（2）若保持温度不变，在醋酸溶液中加入一定量氨气，下列量会变小的是____（填序号）。
a.c(CH₃COO^－)        b.c(H⁺)        c.K_w      d.醋酸电离平衡常数 
II．某温度(t℃)时，测得0.01mol/L的NaOH溶液的pH = 11。在此温度下，将pH = 2的H₂SO₄溶液V_a L与pH = 12的NaOH溶液V_b L混合，若所得混合液为中性，则V_a︰V_b =              。
III．如图所示，

A为电源，B为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO₄溶液，C、D为电解槽，其电极材料及电解质溶液见图。

（1）关闭K₁，打开K₂，通电后，B的KMnO₄紫红色液滴向c端移动，则电源b端为    极，通电开始时，滤纸d端的电极反应式是：                   ；
（2）已知C装置中溶液为Cu(NO₃)₂和X(NO₃)₃，且均为0.1mol，打开K₁，关闭K₂，通电一段时间后，阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(mol)关系如图所示。

则Cu²⁺、X³⁺、H⁺氧化能力由大到小的顺序是                          ；D装置中溶液是H₂SO₄，则此装置电极C端的实验现象是：____________________。

X、Y、Z、L、M、N六种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素，M是地壳中含量最高的金属元素。回答下列问题：
（1）L的原子结构示意图为    ；M在元素周期表中的位置为                  ；前五种元素的原子半径从大到小的顺序是                        （用元素符号表示）。Z、L两元素的第一电离能大小关系为：            ＞           （填写元素符号），原因                              。
（2）Z、X两元素按原子数目比l∶3和2∶4构成分子A和B，A的分子构型为           ，B的结构式为                。
（3）N是人体必需的微量元素，与L同一主族，N原子比L原子多两个电子层，则N的电子排布式为                      ，其最高价氧化物对应的水化物化学式为       。该族2 ~ 5周期元素单质分别与H₂反应生成l mol气态氢化物的反应热如下，表示生成1mol H₂N反应热的是__________（填字母代号）。

A．+99．7 mol·L^－1	B．+29．7 mol·L^－1
C．－20．6 mol·L^－1	D．－241．8 kJ·mol^－1

（4）用M单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO₃溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q。写出阳极生成R的电极反应式：                   ；由R生成Q的化学方程式：                               。

氨气是一种重要的化工产品，是生产铵盐、尿素等的原料．工业合成氨的反应如下：
N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol。
（1）实验室中常用来制备氨气的化学方程式为                           。
（2）已知H₂（g）的燃烧热为285.8kJ•mol-1，写出NH₃（g）在纯氧中燃烧生成无毒、无害物质的热化学方程式                           _。
（3）25℃时，将a mol （NH₄）₂SO₄溶于水，向该溶液中滴加V L稀氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将__________________（填“正向”、“不”或“逆向”）移动，所滴加稀氨水的物质的量浓度为_____________mol•L^-1（25℃时，NH₃•H₂O的电离平衡常数Kb≈2×10^-5）。
（4）工业上常用CO₂和NH₃通过如下反应合成尿素[CO（NH₂）₂ ]：CO₂（g）+2NH₃（g）CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）△H＜0，t℃时，向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.10mol CO₂和0.40mol NH₃，70min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	30	70	80	100
n（CO2）/mol	0.10	0.060	0.040	0.040	0.040

①20min时v正（CO₂）_________80min时v逆（H₂O）（填“＞”、“=”或“＜”）。在t℃时，该反应的平衡常数K＝                      。
②在100min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.050mol CO₂和0.20mol NH₃，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根据表中数据在图甲中绘制出在t℃下NH₃的转化率随时间变化的图象；保持其它条件不变，则（t+10）℃下正确的图象可能是           （填图甲中的“A”或“B”）。

④图乙所示装置（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______             ，若两极共收集到气体22.4L（标况），则消耗的尿素为______g（忽略气体的溶解）。

(10分)用FeCl₃酸性溶液脱除H₂S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1mol/LFeCl₂溶液，研究废液再生机理。记录如下（a、b、c代表电压值：）

序号	电压/V	阳极现象	检验阳极产物
I	x≥a	电极附近出现黄色，有气泡产生	有Fe^3+、有Cl2
II	a＞x≥b	电极附近出现黄色，无气泡产生	有Fe^3+、无Cl2
III	b＞x＞0	无明显变化	无Fe^3+、无Cl2

（1）用KSCN溶液检验出Fe³⁺的现象是_______。
（2）I中，Fe³⁺产生的原因可能是Cl^-在阳极放电，生成的Cl₂将Fe²⁺氧化。写出有关反应的方程式__________________________。
（3）由II推测，Fe³⁺产生的原因还可能是Fe²⁺在阳极放电，原因是Fe²⁺具有_____性。
（4）II中虽未检测出Cl₂，但Cl^-在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：

序号	电压/V	阳极现象	检验阳极产物
IV	a＞x≥c	无明显变化	有Cl2
V	c＞x≥b	无明显变化	无Cl2

①NaCl溶液的浓度是________mol/L。
②IV中检测Cl₂的实验方法:____________________。

铬化学丰富多彩，由于铬光泽度好，常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各 种性能的不锈钢，CrO3 大量地用于电镀工业中。
（1）在下图装置中，观察到图 1 装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图 2 装置中铜电 极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体。

图 2 装置中铬电极的电极反应式______________________
（2）最近赣州酒驾检查特别严，利用 CrO₃具有强氧化性，有机物（如酒精）遇到 CrO₃时，猛烈反应，CrO₃被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂(SO₄)₃]，另该过程中乙醇被氧化成乙酸， 从而增强导电性，根据电流大小可自动换算出酒精含量。写出该反应的化学方程式为_________________________
（3）虽然铬加到铁中可将铁做成不锈钢可减少金属腐蚀，但 生产成本高，生活中很多情况下还是直接使用钢铁，但易腐蚀， 利用右图装置，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________处。

（4）CrO3 和 K2Cr2O7 均易溶于水，这是工业上造成铬污染的 主要原因。净化处理方法之一是将含＋6 价 Cr 的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入 适量的 NaCl 进行电解：阳极区生成的 Fe²⁺和 Cr₂O₇^2－发生反应，生成的 Fe³⁺和 Cr³⁺在阴极 区与OH^－结合生成 Fe(OH)₃和 Cr(OH)₃沉淀除去【已知某条件下的KspFe (OH)₃ ＝ 3.0×10^-31， KspCr(OH)₃ ＝ 6.0×10^-38】。已知电解后的溶液中 c(Fe³⁺)为 2.0×10^－6 mol·L¹，则溶液中c(Cr³⁺)为______________mol·L^-1。

工业废水随意排放会造成严重污染，根据成分不同可采用不同的处理方法。
（1）电池生产工业废水中常含有Cu²⁺等重金属离子，常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去。已知室温下Ksp(FeS)＝6.3×10^－18mol²·L^－2，Ksp(CuS)＝1.3×10^－36mol²·L^－2。
①请用离子方程式说明上述除杂的原理______________________。
②FeS高温煅烧产生的SO₂气体通入下列溶液中，能够产生沉淀的是_________（填序号）
A．Ba(NO₃)₂  B．BaCl₂
C．Ba(OH)₂ D．溶有NH₃的BaCl₂溶液
③已知元素在高价态时常表现氧化性，若在酸性CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃和NaCl溶液，加热，生成CuCl沉淀，则生成CuCl的离子方程式是___________。
（2）电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr₂O₇^2-）时，在废水中加入适量NaCl，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在如下反应Cr₂O₇²+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，最后Cr³⁺ 以Cr(OH)₃形式除去，下列说法不正确的是______（填序号）
A．阳极反应为Fe-2e^-═Fe²⁺
B．电解过程中溶液pH减小
C．过程中有Fe（OH）₃沉淀生成
D．电路中每转移12 mol电子，最多有2mol Cr₂O₇^2-被还原
（3）废氨水可以转化成氨，氨再设计成碱性燃料电池。右图是该燃料电池示意图，产生的X气体可直接排放到大气中，a电极作_________极（填“正”“负”“阴”或“阳”），其电极反应式为___________。

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                         。

如图所示的电解装置中，乙池盛有200mL饱和CuSO₄溶液，丙池盛有200mL饱和NaCl溶液．通电一段时间后，C极增重0.64g，则：

（1）P是电源的_________极。甲池中，A极的质量_________g。电解一段时间，甲池溶液的pH为_________。（2）D极的电极反应式为                    ，丙池电解反应的总离子方程式为                 。
相同状况下，D电极与E电极产生的气体体积比为_______________。
（3）若乙池溶液通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol的Cu（OH）₂后恰好恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移电子的数目为__________________。（用NA表示）

NH₄NO₃主要用作肥料、军用炸药、冷冻剂、制造笑气等。
（1）铵态氮肥NH₄NO₃________(填“能”或“不能”)与草木灰混合施用，用盐类水解的知识简述原因__________。
（2）NH₄NO₃受热分解温度不同，分解产物也不同。在185～200°C时，NH₄NO₃分解生成笑气(N₂O)和水，分解生成的氧化产物与还原产物的质量比为__________。超过400°C，NH₄NO₃剧烈分解生成N₂、NO₂和H₂O，并发生爆炸，若32g NH₄NO₃爆炸放出12.3 kJ的热量，则NH₄NO₃分解爆炸的热化学方程式为______________。
（3）电解NO制备 NH₄NO₃，其工作原理如图所示，阴极反应式为___________________；电解反应的总方程式为___________________；为使电解产物全部转化为NH₄NO₃，需补充物质A，A是__________。

电解原理在化学工业中有着广泛的应用。现将你设计的原电池通过导线与右图中电解池相连，其中，a为电解液，X和Y是两块电极板，则：

（1）若X、Y依次为铜和铁，a仍为CuSO₄溶液，且反应过程中未生成Fe³⁺，则Y极的电极反应式为               
（2）若用此装置电解精炼铜，             做阳极，电解液CuSO₄的浓度                (填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）PbO₂可以通过石墨为电极，Pb(NO₃)₂和Cu(NO₃)₂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                 ；若电解液中不加入Cu(NO₃)₂，阴极发生的电极反应式为            。
（4）如图：A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。

比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序为               （填字母序号）。

(18分)（1）某催化剂可将汽车尾气中的CO、NO转化为无毒气体。已知：

②可以利用反应：(n可以为零)将NO₂变成无害N₂，若要求X必须为无污染的物质，则G可以是_________(填写字母)。
a．NH₃      b.CO₂      c．SO₂       d．CH₃CH₂OH
当反应中转移1.2mol电子时，消耗NO₂____________L(标准状况)。
③用NaOH溶液吸收工业尾气中的SO₂最终制得石膏(CaSO₄．2H₂O)。为节约资源减少排放实现物质的循环利用，生产过程中还需要加入的固体物质是____________(填化学式)。
（2）工业上通过电解含NH₄F的无水熔融物生产NF₃气体，其电解原理如图所示。则a极为___________极，该极的电极反应式________________________________________

（3）用电镀法在铁板表面镀锌或锡可防腐，这种防止金属腐蚀的方法从原理上属于_______法。

碳及其化合物应用广泛。
I 工业上利用CO和水蒸汽反应制氢气，存在以下平衡：
CO(g)+H₂O(g)  CO₂(g)+H₂(g)△H＞0
（1）向1L恒容密闭容器中注入CO(g)和H₂O(g),830℃时测得部分数据如下表。则该温度下反应的平衡常数K=______________。

（2）相同条件下，向1L恒容密闭容器中，同时注入2mol CO、2mol H₂O(g),1molCO₂和1mo1H₂，此时v(正 ) __________v(逆)(填“＞”“＝”或“＜”)
（3）上述反应达到平衡时，要提高CO的转化率，可采取的措施是_______（填字母代号）。

A．升高温度

B．加入催化剂

C．增大压强

D．增加CO的浓度

E．及时分离出CO₂
II 已知CO(g)+1/2 O₂(g)＝CO₂(g)           △H＝一141 kJ·mol^-1
2H₂(g)+ O₂(g)＝2H₂O(g)                      △H＝一484 kJ·mol^-1
CH₃OH（1）+3/2O₂(g)＝CO₂(g)+2H₂O(g)        △H＝一726 kJ·mol^-1
（4）用CO(g)、H₂(g)化合制得液态甲醇的热化学方程式为___________________________。
III某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解100mL一定浓度NaCl与CuSO₄混合溶液，其装置如图：

（5）写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式__________________________________ 。
（6）理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），写出在t₁后,石墨电极上的电极反应式____________，原混合溶液中CuSO₄的物质的量浓度____________mol/L。（假设溶液体积不变）
（7）将在t₂时所得的溶液稀释至200mL，该溶液的pH约为___________。