高中化学探究电解池作用填空题

铁及其化合物应用广泛。
（1）三氯化铁是一种水处理剂，工业制备无水三氯化铁固体的部分流程如下图：

①检验副产品中含有X时，选用的试剂是   (填下列各项中序号)。
a．NaOH溶液    b．KSCN溶液  c．酸性KMnO₄溶液  d、铁粉
②在吸收塔中，生成副产品FeCl。的离子方程式为
（2）高铁酸钾(K₂FeO₄)也是一种优良的水处理剂，工业上，可用铁作阳极，电解KOH溶液制备高铁酸钾。电解过程中，阳极的电极反应式为       ；电解一段时间后，若阳极质量减少28 g，则在此过程中，阴极析出的气体在标准状况下的体积为   L。
（3）硫化亚铁常用于工业废水的处理。
①你认为，能否用硫化亚铁处理含Cd²⁺的工业废水?   (填“能”或“否”)。请根据沉淀溶解平衡的原理解释你的观点(用必要的文字和离子方程式说明)：                                           (已知：25℃时，溶度积常数Ksp(FeS)=6．310^-18、Ksp(CdS)=3．610^-29)
②工业上处理含Cd²⁺废水还可以采用加碳酸钠的方法，反应如下：2Cd²⁺+2CO₃^2-+H₂O=Cd₂(OH)₂CO₃+A。则A的化学式为        。

Ⅰ．二氧化氯（ClO₂）是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为－59℃，沸点为11.0℃，易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃时反应制得。某学生拟用下图所示装置模拟工业制取并收集ClO₂。

（1）A必须添加温度控制装置，除酒精灯、温度计外，还需要的玻璃仪器有          。
（2）反应后在装置C中可得NaClO₂溶液。已知在温度低于38℃时NaClO₂饱和溶液中析出晶体是NaClO₂·3H₂O，在温度高于38℃时析出晶体是NaClO₂。根据上右图所示的NaClO₂的溶解度曲线，请补充从NaClO₂溶液中制得NaClO₂晶体的操作步骤： ① 蒸发结晶；②            ；③ 洗涤；④ 干燥。
（3）ClO₂很不稳定，需随用随制，用水吸收得到ClO₂溶液。为测定所得溶液中ClO₂的浓度，进行了下列实验：① 准确量取ClO₂溶液V₁mL加入到锥形瓶中，加适量蒸馏水稀释，调节试样的pH≤2.0。② 加入足量的KI晶体，静置片刻。此时发生反应的离子方程式为：             ；③ 加入淀粉指示剂，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定，至终点时消耗Na₂S₂O₃溶液V₂ mL。则原ClO₂溶液的浓度为         mol／L（用含字母的代数式表示）。（已知2 Na₂S₂O₃+I₂= Na₂S₄O₆+2NaI）
Ⅱ．将由Na⁺、Ba²⁺、Cu²⁺、SO₄^2－、Cl^－ 组合形成的三种强电解质溶液，分别装入下图装置
中的甲、乙、丙三个烧杯中进行电解，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。常温下各烧杯中溶液pH与电解时间t的关系如右上图（忽略因气体溶解带来的影响）。据此回答下列问题：
（1）写出乙烧杯中发生反应的化学方程式                                      ；
（2）电极f上发生的电极反应为                             ；
（3）若经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了8g，要使丙烧杯中溶液恢复到原来的状态，应进行的操作是                                   。

硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。
（1）已知25℃时：SO₂（g）＋2CO（g）＝2CO₂（g）＋1/xS_x（s）  △H＝akJ/mol
2COS（g）＋SO₂（g）＝2CO₂（g）＋3/xS_x（s）  △H＝bkJ/mol。
则COS（g）生成CO（g）与S_x（s）反应的热化学方程式是                     。
（2）雄黄(As₄S₄)和雌黄(As₂S₃)是提取砷的主要矿物原料。已知As₂S₃和HNO₃有如下反应：As₂S₃+10H⁺+ 10NO₃⁻=2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+ 2H₂O，当生成H₃AsO₄的物质的量为0.6 mol反应中转移电子的数目为       ，
（3）向等物质的量浓度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中H₂S、HS⁻、S²⁻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）与滴加盐酸体积的关系如下图所示（忽略滴加过程H₂S气体的逸出）。

①B表示               。
②滴加过程中，溶液中微粒浓度大小关系正确的是      (填字母)。
a．c(Na⁺)= c(H₂S)+c(HS⁻)+2c(S²⁻)
b．2c(Na⁺)=c(H₂S)+c(HS⁻)+c(S²⁻)
c．c(Na⁺)=3[c(H₂S)+c(HS⁻)+c(S²⁻)]
③NaHS溶液呈碱性，当滴加盐酸至M点时，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为                                       。
（4）工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如下图所示：

① 写出反应器中发生反应的化学方程式是                  。
② 电渗析装置如图所示，写出阳极的电极反应式              。该装置中发生的总反应的化学方程式是                。

（一）在含有物质的量各为0.1 mol FeCl₃、H₂SO₄、Cu(NO₃)₂的溶液500 mL中，逐渐加入铁粉，溶液中n(Fe^2＋)与加入n(Fe)的关系如图A(请注意识图，该题图中每小正方格长度为0.05mol)。（提示：忽略离子水解产生的影响；如果有硝酸根被还原时，则生成一氧化氮气体）
（1）写出图中n(Fe)从0.125mol-0.225 mol段对应反应的离子方程式____。
（2）写出图中n(Fe)从0-0.05 mol段对应反应的离子方程式____。
（3）请在图B中画出溶液中n(Fe^3＋)与加入n(Fe)的变化关系图
（4）当反应进行到最后，取该溶液2mL加入试管中，为了证明该溶液中有NO₃^－存在，可以向试管中在滴加_______。

A．酸性KMnO4溶液

B．含有盐酸的KSCN溶液

C．碘水

D．次氯酸钠溶液

（二）下图是电解槽的剖面图，箭头的方向指的是气体或溶液的流向，阳离子交换膜只允许阳离子通过。现要用此装置来通过电解分离Na₂SO₄和NaOH的混合溶液，则向装置中通入A₁溶液和A₂溶液(A₁溶液是Na₂SO₄和NaOH的混合溶液，A₂溶液是NaOH的稀溶液)。电解一段时间后，装置中流出：B₂溶液（是NaOH的浓溶液）和B₁溶液，C₁气体和C₂气体。

（1） C₂气体是______（填化学式）。
（2）请写出阳极反应的电极方程式                                .
（3）请简述阴极室能流出NaOH的浓溶液的原因                         .

纳米级Cu₂O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu₂O的三种方法：

方法Ⅰ	用炭粉在高温条件下还原CuO
方法Ⅱ	电解法，反应为2Cu + H2O  Cu2O + H2↑。
方法Ⅲ	用肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2

 
（1）工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu₂O而很少用方法Ⅰ，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成          而使Cu₂O产率降低。
（2）已知：2Cu(s)＋1/2O₂(g)=Cu₂O(s)   △H = -akJ·mol^-1
C(s)＋1/2O₂(g)=CO(g)      △H = -bkJ·mol^-1
Cu(s)＋1/2O₂(g)=CuO(s)    △H = -ckJ·mol^-1
则方法Ⅰ发生的反应：2CuO(s)＋C(s)= Cu₂O(s)＋CO(g)；△H =      kJ·mol^-1。
（3）方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH^－的浓度而制备纳米Cu₂O，装置如图所示,该电池的阳极生成Cu₂O反应式为                                        。

（4）方法Ⅲ为加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu(OH)₂来制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂。该制法的化学方程式为             。
（5）在相同的密闭容器中，用以上两种方法制得的Cu₂O分别进行催化分解水的实验：
   △H >0
水蒸气的浓度（mol/L）随时间t(min)变化如下表所示。

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

 
下列叙述正确的是         （填字母代号）。
A．实验的温度:T₂<T₁
B．实验①前20 min的平均反应速率 v(O₂)=7×10^-5 mol·L^-1 min^-1  
C．实验②比实验①所用的催化剂催化效率高

氯气常用于自来水厂杀菌消毒。
（1）工业上用铁电极和石墨做为电极电解饱和食盐水生产氯气，铁电极作             极，石墨电极上的电极反应式为         。
（2）氯氧化法是在碱性条件下，用Cl₂将废水中的CN^-氧化成无毒的N₂和CO₂。该反应的离子方程式为         。
（3）氯胺（NH₂Cl）消毒法是在用液氯处理自来水的同时通入少量氨气，发生反应：Cl₂ + NH₃ = NH₂Cl + HCl，生成的NH₂Cl比HClO稳定，且能部分水解重新生成HClO，起到消毒杀菌的作用。
①氯胺能消毒杀菌的原因是         （用化学用语表示）。
②氯胺消毒法处理后的水中，氮元素多以NH₄⁺的形式存在。
已知：NH₄⁺(aq) + 1．5O₂(g)= NO₂^-(aq) + 2H⁺(aq) + H₂O (l)  ΔH=－273 kJ·mol^-1
NH₄⁺(aq) + 2O₂(g)= NO₃^-(aq) + 2H⁺(aq) + H₂O (l)   ΔH =－346 kJ·mol^-1
NO₂^-(aq)被O₂氧化成NO₃^-(aq)的热化学方程式为         。
（4）在水产养殖中，可以用Na₂S₂O₃将水中残余的微量Cl₂除去，某实验小组利用下图所示装置和药品制备Na₂S₂O₃。
   
结合上述资料回答：
开始通SO₂时，在B口检测到有新的气体生成，判断从B口排出的气体中是否含有H₂S，并写出判断依据          。
为获得较多的Na₂S₂O₃，当溶液的pH接近7时，应立即停止通入SO₂，其原因是         。

重铬酸钠俗称红矾钠（Na₂Cr₂O₇·2H₂O）是重要的化工产品和强氧化剂。工业制备的流程如下：
 
请回答：
（1）已知Fe（CrO₂）₂中铬元素是+3价，则Fe（CrO₂）₂中铁元素是____价。
（2）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na₂SiO₃可写成Na₂O·SiO₂，则Fe（CrO₂）₂可写成____。
（3）煅烧铬铁矿时，矿石中难溶的Fe（CrO₂）₂生成可溶于水的Na₂CrO₄，反应化学方程式如下：
 
为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是____。
（4）已知CrO₄^2—在不同的酸性溶液中有不同的反应，如：
 
①往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是____。
②混合溶液乙中溶质的化学式是____。
（5）+3、+6价铬都有很强的毒性，+6价铬的毒性更高，可诱发肺癌和鼻咽癌，所以制取红矾钠后的废水中含有的Cr₂O₇^2—必须除去。工业上可用电解法来处理含Cr₂O₇^2—的废水，下图为电解装置示意图（电极材料分别为铁和石墨）。通电后，Cr₂O₇^2—在b极附近转变为Cr³⁺，一段时间后Cr³⁺最终可在a极附近变成Cr（OH）₃沉淀而被除去。

a电极的电极反应式是                      ，
b电极附近反应的离子方程式是                        。

“氢能”被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。氢气的燃烧效率非常高，只要在汽油中加入4%的氢气，就可使内燃机节油40%。目前，氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知：CH₄（g）＋H₂O（g）=CO（g）＋3H₂（g） ΔH＝206.2 kJ·mol^－1
CH₄（g）＋CO₂（g）=2CO（g）＋2H₂（g） ΔH＝247.4 kJ·mol^－1
2H₂S（g）=2H₂（g）＋S₂（g） ΔH＝169.8 kJ·mol^－1
（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO₂（g）和H₂（g）的热化学方程式为________。
（2）H₂S热分解制氢气时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H₂S燃烧，其目的是____________；燃烧生成的SO₂与H₂S进一步反应，生成物在常温下均为非气体，写出该反应的化学方程式：________________。
（3）H₂O的热分解也可得到H₂，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图1所示。图中A、B表示的物质依次是________。

（4）电解尿素[CO（NH₂）₂]的碱性溶液制氢的装置示意图见图2（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为________________。
（5）Mg₂Cu是一种储氢合金。350 ℃时，Mg₂Cu与H₂反应，生成MgCu₂和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg₂Cu与H₂反应的化学方程式为____________。

下图是某研究性学习小组设计的对一种废旧合金的各成分（含有Cu、Fe、Si 三种成分）进行分离、回收再利用的工业流程，通过该流程将各成分转化为常用的单质及化合物。

已知：298K时，Ksp[Cu(OH)₂]=2.2×10^-20，Ksp[Fe(OH)₃]=4.0×10^-38， Ksp[Mn(OH)₂] =1.9×10^-13，
根据上面流程回答有关问题：
（1）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ指的是                                     。
（2）加入过量FeCl₃溶液过程中可能涉及的化学方程式：                    。
（3）过量的还原剂应是                                                        。
（4）①向溶液b中加入酸性KMnO₄溶液发生反应的离子方程式为                     。
②若用X mol/L KMnO₄溶液处理溶液b，当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时消耗KMnO₄溶液YmL，则最后所得红棕色固体C的质量为                 g（用含X、Y的代数式表示）。
（5）常温下,若溶液c中所含的金属阳离子浓度相等，向溶液c中逐滴加入KOH溶液，则三种金属阳离子沉淀的先后顺序为：             ﹥           ﹥            。(填金属阳离子)
（6）最后一步电解若用惰性电极电解一段时间后，析出固体B的质量为Z g，同时测得阴阳两极收集到的气体体积相等，则标况下阳极生成的最后一种气体体积为     L（用含Z的代数式表示）；该电极的反应式为                                                             .

亚氯酸钠(NaClO₂)是一种高效氧化剂、漂白剂。已知：NaClO₂饱和溶液在温度低于38^oC时析出的晶体是NaClO₂·3H₂O，高于38^oC时析出晶体是NaClO₂，高于60^oC时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl。利用下图所示装置制备亚氯酸钠。装置②反应容器为三颈烧瓶。

完成下列填空：
（1）组装好仪器后，检查整套装置气密性的操作是：                    。
（2）装置②中产生ClO₂的化学方程式为                                 。
装置④中发生反应的离子方程式为                                  。
（3）从装置④反应后的溶液获得NaClO₂晶体的操作步骤为：
①减压，55^oC蒸发结晶；②     ；③     ；④低于60^oC干燥，得到成品。
（4）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C1O₂的电极反应为               。
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。
（5）准确称取所得亚氯酸钠样品l0 g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应(ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+C1^-)。将所得混合液配成250 mL待测溶液。配制待测液需用到的定量玻璃仪器是     ；取25．00 mL待测液，用2．0mol·L^-1Na₂S₂O₃标准液滴定(I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-)，以淀粉溶液做指示剂，达到滴定终点时的现象为          。重复滴定2次，测得Na₂S₂O₃溶液平均值为20．00 mL。该样品中NaClO₂的质量分数为        。

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)
（1）沸石分子筛中含有硅元素，请写出硅原子结构示意图__________。
（2）向1L恒容密闭容器中注人CO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=______________。

（3）相同条件下，向1L恒容密闭容器中，同时注人1mol CO、1mol H₂O(g),2molCO₂和2mo1 H₂，此时v(正 ) __________v(逆)(填“＞”“＝”或“＜”)
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)         △Hl＝一726 kJ·mol^-1
（4）利用CO、H₂化合制得液态甲醇的热化学方程式为___________。
III.一种新型氢氧燃料电池工作原理如下图所示

（5）写出电极A的电极反应式_____________。
（6）以上述电池电解饱和食盐水，若生成0.2mo1 Cl₂，则至少需通人O₂的体积为_____L(标准状况)。

2013年12月15日4时搭载长征系列火箭的“玉兔号”顺利驶抵月球表面，实现了五星红旗耀月球的创举。火箭升空需要高能燃料，通常用肼（N₂H₄）作燃料，N₂O₄做氧化剂。请回答下列问题：
（1）已知：N₂(g) + 2O₂(g) ="=" 2NO₂(g)                 ΔH= + 67.7kJ·mol^-1
N₂H₄₍g) + O₂（g）="=" N₂(g) + 2H₂O(g)     ΔH= - 534.0kJ·mol^-1
2NO₂(g)  N₂O₄（g）             ΔH=" -" 52.7kJ·mol^-1
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：                                  ；
（2）工业上用次氯酸钠与过量的氨气反应制备肼，该反应的化学方程式为：                                    ；
（3）工业上可以用下列反应原理制备氨气：
2N₂(g)+6H₂O(l)4NH₃(g)+3O₂(g)  ΔH= Q kJ·mol^-1
①已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图，则此反应的 Q        0 （填“＞”“＜”或“=”）。

②若起始加入氮气和水，15分钟后，反应达到平衡，此时NH₃的浓度为0.3mol/L，则用氧气表示的反应速率为           。
③常温下，如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，          （选填编号）.

A．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化

B．v（N2）/v（O2）=2∶3

C．容器中气体的密度不随时间而变化

D．通入稀有气体能提高反应的速率

E．若向容器中继续加入N₂，N₂的转化率将增大
（4）最近华南理工大提出利用电解法制H₂O₂并以此处理废氨水，装置如图。

①为不影响H₂O₂的产量，需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，则所得废氨水溶液中c(NH₄⁺)       c(NO₃^-)（填“＞”“＜”或“=”）；
②Ir—Ru惰性电极有吸附O₂作用，该电极的电极反应为                     ；
③理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH₃·H₂O的物质的量为            。

工业生产Na₂S常用方法是无水芒硝(Na₂SO₄)一碳还原法，其流程示意图如下：

(1)若煅烧阶段所得气体为等物质的量的CO和CO₂。写出煅烧时发生的总反应方程式：______________________。
(2)用碱液浸出产品比用热水更好，理由是__________________。
(3)废水中汞常用硫化钠除去，汞的除去率与溶液pH和硫化钠实际用量与理论用量比值x的关系如图所示。为使除汞达到最佳效果，应控制条件是________________。

(4)取Na₂S(含少量NaOH)，加入到CuSO₄溶液中，充分搅拌，若反应后溶液pH＝4，此时溶液中c(S^2－)＝________mol·L^－1[已知：CuS的K_sp＝8.8×10^－36；Cu(OH)₂的K_sp＝2.2×10^－20(保留2位有效数字)]。
(5)纳米Cu₂O常用电解法制备，制备过程用铜棒和石墨棒做电极，Cu(NO₃)₂做电解液。电解生成Cu₂O应在________；该电极pH将________(填“升高”“不变”或“降低”)，用电极方程式解释pH发生变化的原因______________________。

钛铁矿的主要成分为FeTiO₃(可表示为FeO·TiO₂)，含有少量MgO、CaO、SiO₂等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料(钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂和磷酸亚铁锂LiFePO₄)的工业流程如图所示：

已知：FeTiO₃与盐酸反应的离子方程式为FeTiO₃＋4H^＋＋4Cl^－=Fe^2＋＋TiOCl₄^2—＋2H₂O
(1)化合物FeTiO₃中铁元素的化合价是________。
(2)滤渣A的成分是________。
(3)滤液B中TiOCl₄^2—转化生成TiO₂的离子方程式是________________。
(4)反应②中固体TiO₂转化成(NH₄)₂Ti₅O₁₅溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是________________________________。

(5)反应③的化学方程式是________________________。
(6)由滤液D制备LiFePO₄的过程中，所需17%双氧水与H₂C₂O₄的质量比是________。
(7)若采用钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)和磷酸亚铁锂(LiFePO₄)做电极组成电池，其工作原理为Li₄Ti₅O₁₂＋3LiFePO₄Li₇Ti₅O₁₂＋3FePO₄，该电池充电时阳极反应式是____________________。

碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防治碘缺乏病，KI、KIO₃曾先后用于加碘盐中。
(1)工业上可以通过铁屑法生产KI，其工艺流程如下：

①反应Ⅰ生成铁与碘的化合物，若该化合物中铁元素与碘元素的质量比为21∶127，则加入足量碳酸钾时，反应Ⅱ的化学方程式为____________________。
②操作A包括__________________；用冰水洗涤的目的是__________________。
(2)KIO₃可以通过H₂O₂氧化I₂先制得HIO₃，然后再用KOH中和的方法进行生产。
①烹饪时，含KIO₃的食盐常在出锅前加入，其原因是_____________________________
②若制得1 284 kg KIO₃固体，理论上至少需消耗质量分数为30%的双氧水________ kg。
③KIO₃还可通过下图所示原理进行制备。电解时总反应的离子方程式为____________。若忽略溶液体积的变化，则电解结束后阴极区的pH与电解前相比________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。