高中化学探究电解池作用填空题

资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。
（1）有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO₂，相关热化学方程式如下：6FeO(s)+CO₂(g)=2Fe₃O₄(s)+C(s) △H="-76.0" kJ·mol^一1
①上述反应中每生成1 mol Fe₃O₄，转移电子的物质的量为_______mol。
②已知：C(s)+2H₂O(g)=CO₂(g)+2H₂(g) △H="+113.4" kJ·mol^一1，则反应：3FeO(s)+ H₂O(g)= Fe₃O₄(s)+ H₂(g)的△H=__________。
（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO₂(g)+4 H₂ (g)  C H₄ (g)+2 H₂O(g)，向一容积为2 L的恒容密闭容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO₂ 0.2 mol·L^一1，H₂ 0.8 mol·L^一1，CH₄0.8 mol·L^一1，H₂O1.6 mol·L^一1。则CO₂的平衡转化率为________。300 ℃时上述反应的平衡常数K=____________________。200℃时该反应的平衡常数K=64.8，则该反应的△H_____(填“＞’’或“<”)O。
（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO₂零排放，其基本原理如
图所示:

①上述生产过程的能量转化方式是____________________。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行，碳酸钙先分解为CaO和CO₂，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为___________________。

我国工业上主要采用以下四种方法降低尾气中的含硫量：

方法1	燃煤中加入石灰石，将SO2转化为CaSO3，再氧化为CaSO4
方法2	用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再氧化为(NH4)2SO4
方法3	高温下用水煤气将SO2还原为S
方法4	用Na2SO3溶液吸收SO2，再电解转化为H2SO4

 
（1）方法1中已知：① CaO(s)＋CO₂(g)＝CaCO₃(s)  ΔH=－178.3 kJ/mol
②CaO(s)＋SO₂(g)＝CaSO₃(s) ΔH=－402.0 kJ/mol 
③2CaSO₃(s)＋O₂(g)＝2CaSO₄(s) ΔH=－2314.8 kJ/mol
写出CaCO₃与SO₂反应生成CaSO₄的热化学方程式：____；此反应的平衡常数表达式为：_____。

（2）方法2中最后产品中含有少量(NH₄)₂SO₃，为测定(NH₄)₂SO₄的含量，分析员设计以下步骤：
①准确称取13.9 g 样品，溶解；
②向溶液中加入植物油形成油膜，用滴管插入液面下加入过量盐酸，充分反应，再加热煮沸；
③加入足量的氯化钡溶液，过滤；
④进行两步实验操作；
⑤称量，得到固体23.3 g，计算。
步骤②的目的是：_____。步骤④两步实验操作的名称分别为：  _____、_____。样品中(NH₄)₂SO₄的质量分数：____（保留两位有效数字）。
（3）据研究表明方法3的气配比最适宜为0.75［即煤气（CO、H₂的体积分数之和为90%）∶SO₂烟气（SO₂体积分数不超过15%）流量=30∶40］。用平衡原理解释保持气配比为0.75的目的是：_____。
（4）方法4中用惰性电极电解溶液的装置如图所示。阳极电极反应方程式为_____。

由黄铜矿(主要成分是CuFeS₂)炼制精铜的工艺流程示意图如下：

（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到l000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是__________、__________，反射炉内生成炉渣的主要成分是__________；
（2）冰铜(Cu₂S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20％～50％。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu₂S被氧化为Cu₂O。生成的Cu₂O与Cu₂S反应，生成含Cu量约为98. 5％的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是__________、__________。
（3）粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_____(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为____________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为______。

汽车尾气中NO_x的消除及无害化处理引起社会广泛关注。
（1）某兴趣小组查阅文献获得如下信息：
N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)  △H=+180.5kJ/mol
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)) △H=―483.6kJ/mol
则反应2H₂(g)+2NO(g)=2H₂O(g)+N₂(g) △H=          。
（2）该小组利用电解原理设计了如图1装置进行H₂还原NO的实验[高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H⁺)为介质，金属钯薄膜做电极]。

钯电极A为  极，电极反应式为              。
（3）氨法催化还原NO原理如下：
主反应：4NO(g)+4NH₃(g)+O₂(g) 4N₂(g)+6H₂O(g)   (△H <0)
副反应：4NH₃(g)+3O₂(g)2N₂(g)+6H₂O(g)
4NH₃(g)+ 4O₂(g)2N₂O(g)+6H₂O(g)
4NO(g)+4NH₃(g)+3O₂(g)4N₂O(g)+6H₂O(g)
有关实验结论如图2、图3所示，据此回答以下问题：

①催化还原NO应控制n(NH₃)/n(NO)的最佳值为            ，理由是           。
②主反应平衡常数表达式：K=                       ，随着温度的增加，K将  (选填“增加”、 “减小”或“不变”。
③影响N₂O生成率的因素有          、氧气浓度和           。

工业上综合利用黄铜矿（CuFeS₂）制备净水剂高铁酸钠（Na₂FeO₄）、铜及其化合物的工业流程如下图所示：

（1）冶炼铜的反应为8CuFeS₂＋21O₂8Cu＋4FeO＋2Fe₂O₃＋16SO₂。若中CuFeS₂铁元素的化合价为+2，1molCuFeS₂参与反应转移电子的物质的量为_______ mol。
（2）利用炉渣（含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃）制备高铁酸钠的方法为：
①用稀盐酸浸取炉渣，过滤；
②向滤液中加入足量H₂O₂溶液，再加入足量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、于燥得Fe（0H）₃；
③Fe（OH）₃与NaClO和NaOH反应，生成高铁酸钠。
a．写出制取高铁酸钠的化学方程式：______________________；
b．验证炉渣中含有FeO必要的化学试剂为________________________。
（3）制备纳米氧化亚铜（Cu₂O）时用铜棒和石墨做电极，饱和食盐水做电解质，电解反应为2Cu＋H₂OCu₂O＋H₂↑。铜棒上发生的电极反应式为_________________________________________。（5）直接排放含SO₂的烟气会形成酸雨，危害环境。用NaOH溶液吸收SO₂的过程中，pH随n（SO₃^2－）：n（HSO₃^－）变化关系如下表：

n（SO3^2^－）:n（HSO3^－）	91:9	1:1	1:91
pH（25℃）	8.2	7.2	6.2

当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度由大到小的顺序为是________________。

最近雾霾天气肆虐我国大部分地区。其中SO2是造成空气的污染的主要原因，利用钠碱循环法可除去SO2。
（1）钠碱循环法中，吸收液为Na2SO3溶液，该反应的离子方程式是________。
（2）已知H2SO3的电离常数为K1＝1.54×10－2，K2＝1.024×10－7；H2CO3的电离常数为K1＝4.30×10－7，K2＝5.60×10－11，则下列微粒可以大量共存的是______（填序号）。
A.CO32－ HSO3－      B. HCO3－   HSO3－    C. SO32－   HCO3－    D. H2SO3   HCO3－
（3）吸收液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32－):n(HSO3－)变化关系如下表：

n(SO32－):n(HSO3－)	91:9	1:1	1:91
pH	8.2	7.2	6.2

 
①根据上表判断NaHSO3溶液显_______性，试解释原因__________________________；
②在NaHSO3溶液中离子浓度关系不正确的是_______（填序号）。
A．c(Na+)＝2c(SO32-)+c(HSO3-)
B．c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH-)
C．c(H2SO3)+ c(H+)＝c(SO32-)+c(OH-)
D．c(Na+)+ c(H+)＝2c(SO32-)+ c(HSO3-)+ c(OH-)
（4）当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽处理，直至得到pH＞8的吸收液再循环利用，电解示意图如下：

①写出阳极上发生的电极反应式____________；
②当电极上有1mol电子转移时阴极产物的质量为__________。

(8分)最近雾霾天气又开始肆虐我国大部分地区。其中SO₂是造成空气污染的主要原因，利用钠碱循环法可除去SO₂。
（1）钠碱循环法中，吸收液为Na₂SO₃溶液，该吸收反应的离子方程式是                        
（2）已知H₂SO₃的电离常数为 K₁＝1．54×10^-2 , K₂＝1．02×10^-7, H₂CO₃的电离常数为 K₁＝4．30×10^-7, K₂＝ 5．60×10^-11,则下列微粒可以共存的是_____________。
A．CO₃^2-    HSO₃^－        B．HCO₃^－   HSO₃^－       
C．SO₃^2-    HCO₃^－       D．H₂SO₃     HCO₃^－
（3）吸收液吸收SO₂的过程中，pH随n(SO₃²^﹣):n(HSO₃^﹣)变化关系如下表:

n(SO3²^﹣):n(HSO3^﹣)	91 ：9	1 ：1	1 ：91
pH	8．2	7．2	6．2

 
①上表判断NaHSO₃溶液显　　　　　　性，从原理的角度解释原因　　　　　　　　　　　　
②在NaHSO₃溶液中离子浓度关系不正确的是(选填字母):　　　　　　　　　　　　
A．（Na^＋）= 2c（SO₃^2-）＋ c（HSO₃^－），
B．（Na^＋）> c（HSO₃^－）> c（H^＋）> c（SO₃^2-）> c（OH^－）,
C．（H₂SO₃）+ c（H^＋）= c（SO₃^2-）+ （OH^－）,
D．（Na^＋）+ c（H^＋）=" 2" c（SO₃^2-）+ c（HSO₃^－）+ c（OH^－）
（4）当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽再生 。再生示意图如下:

① 吸收液再生过程中的总反应方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。
② 当电极上有1mol电子转移时阴极产物为　　　　　　克．

某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO₃、MnO₂、FeCO₃、MgO、SiO₂、Al₂O₃等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，流程如下：

阴离子膜法电解装置如图所示：

（1）写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式                               。
（2）在浸出液里锰元素只以Mn²⁺的形式存在，且滤渣中也无MnO₂，请解释原因                                         .
（3）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：

加氨水调节溶液的pH等于6，则滤渣的成分是                             ，滤液中含有的阳离子有H+和                       。
（4）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A电极是    极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为                     。
（5）该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn²⁺进入阳极区发生副反应生成MnO₂造成资浪费，写出该副反应的电极反应式                                  。

化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。请回答下列问题：
（1）已知C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂(g)，则该反应的平衡常数表达式为               。
（2）已知在一定温度下，
C（s）+CO₂（g）   2CO（g）          △H₁
CO（g）+H₂O（g）   H₂（g）+CO₂（g） △H₂
C（s）+H₂O（g） CO（g）+H₂（g）    △H₃
则△H₁、△H₂、△H₃之间的关系是：                             。
（3）通过研究不同温度下平衡常数可以解决某些实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应时，会发生如下反应： CO(g)+H₂O(g) H₂(g)+CO₂(g)，该反应平衡常数随温度的变化如表所示。

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

 
则该反应的正反应方向是     反应（填“吸热”或“放热”），在500℃时，若设起始时CO和H₂O的起始浓度均为0.020mol/L，则CO的平衡转化率为     。
（4）从氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO₂、N₂O₄等。对反应N₂O₄(g) 2NO₂(g)  △H＞0在温度为T₁、T₂时，平衡体系中NO₂的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是      ：

A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态A到状态B，可以用加热的方法
E．A、C两点的化学平衡常数：A=C
（5）工业上用Na₂SO₃吸收尾气中的SO₂，再用下图装置电解(惰性电极)NaHSO₃制取H₂SO₄（阴离子交换膜只永许阴离子通过），阳极电极反应式为：               ，阳极区逸出气体的成分为       （填化学式）。

安徽凹山铁矿坐落在马鞍山境内，矿床属于陆相火山一侵入岩型铁矿床，俗称“玢岩型”铁矿，是马钢重要的矿区之一。铁矿中被称为红帘石的铁矿含锰量高，锰是冶炼锰钢的重要原料。红帘石主要成分有磁铁矿Fe₃O₄、菱铁矿FeCO₃、锰矿（MnO₂和MnCO₃）石棉Mg₃Si₃O₇(OH)₄等。工业上将红帘石处理后运用阴离子膜电解法的新技术提取金属锰并制的绿色高效水处理剂（K₂FeO₄）。工业流程如下：

（1）工业上为提高稀硫酸浸取效率一般采取的措施是（任意写两种方法）
①                                 ②                                    
（2）石棉化学式为Mg₃Si₃O₇(OH)₄也可以表示成氧化物形式，氧化物表达式为        。
（3）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：

离子	Fe^3+	Al^3+	Fe^2+	Mn^2+	Mg^2+
开始沉淀的pH	2.7	3.7	7.0	7.8	9.3
完全沉淀的pH	3.7	4.7	9.6	9.8	10.8

 
过程②中加氨水调节溶液的pH等于6，则滤渣B的成分                  。
（4）浸出液中以Mn²⁺形式存在，且滤渣A中无MnO₂原因                         。
（5）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向；则A电极是直流电源的       极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为                                         。

（6）滤渣经反应④生成绿色高效水处理剂的离子方程式                                          。
K₂FeO₄被誉为绿色高效水处理剂的原因是                                          。

铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：
（1）黄铁矿（FeS₂）是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料。其中一个反应为3FeS₂+8O₂Fe₃O₄+6SO₂，有3mol FeS₂参加反应，转移             mol电子。
（2）FeCl₃溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式为                    ；从腐蚀废液回收得到金属铜，还需要的试剂是                。
（3）与明矾相似，Fe₂(SO₄)₃也可用作净水剂，在使用时发现Fe₂(SO₄)₃并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是                                                                       。
（4）钢铁的电化学腐蚀简单示意图如下，将该图稍作修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图，请在下图虚线框中作出修改，并用箭头标出电子流动的方向。

运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO₂等污染物有重要意义。
（1）用CO可以合成甲醇。已知：
CH₃OH(g)＋O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)　ΔH＝－764.5 kJ·mol^－1
CO(g)＋O₂(g)=CO₂(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol^－1
H₂(g)＋O₂(g)=H₂O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol^－1
则CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)　ΔH＝________kJ·mol^－1
（2）下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是________(填写序号)．
a．使用高效催化剂  b．降低反应温度
c．增大体系压强  d．不断将CH₃OH从反应混合物中分离出来

（3）在一定压强下，容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。
①p₁________p₂(填“大于”、“小于”或“等于”)；
②100 ℃时，该反应的化学平衡常数K＝________(mol·L^－1)^－2；
③在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO和2a molH₂，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（4）某科研小组用SO₂为原料制取硫酸。
①利用原电池原理，用SO₂、O₂和H₂O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式________________。
②用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂得NaHSO₃溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式________________。

含铬化合物有毒，对人畜危害很大。因此含铬废水必须进行处理才能排放。
已知：
（1）在含＋6价铬的废水中加入一定量的硫酸和硫酸亚铁，使＋6价铬还原成＋3价铬；再调节溶液pH在6～8之间，使Fe^3＋和Cr^3＋转化为Fe(OH)₃、Cr(OH)₃沉淀而除去。
①写出Cr₂O₇^2-与FeSO₄溶液在酸性条件下反应的离子方程式：________________。
②用离子方程式表示溶液pH不能超过10的原因：____。
（2）将含＋6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解。阳极区生成的Fe^2＋和Cr₂O₇^2-发生反应，生成的Fe^3＋和Cr^3＋在阴极区与OH^－结合成氢氧化物沉淀而除去。
①写出阴极的电极反应式：________________。
②电解法中加入氯化钠的作用是________________。
（3）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。

①CrO₃具有强氧化性，遇到有机物(如酒精)时，猛烈反应以至着火，若该过程中乙醇被氧化成乙酸，CrO₃被还原成绿色的硫酸铬[Cr₂(SO₄)₃]。则该反应的化学方程式为____。
②CrO₃的热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率随温度的变化如右图所示，则B点时剩余固体的成分是________________(填化学式)。

运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO₂等污染物有重要意义。
（1）用CO可以合成甲醇。已知：
CH₃OH(g)＋O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(l)　ΔH＝－764.5 kJ·mol^－1
CO(g)＋O₂(g)=CO₂(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol^－1
H₂(g)＋O₂(g)=H₂O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol^－1
则CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)　ΔH＝________kJ·mol^－1
（2）下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是________(填写序号)．
a．使用高效催化剂     b．降低反应温度
c．增大体系压强       d．不断将CH₃OH从反应混合物中分离出来

（3）在一定压强下，容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。
①p₁________p₂(填“大于”、“小于”或“等于”)；
②100 ℃时，该反应的化学平衡常数K＝________(mol·L^－1)^－2；
③在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO和2a molH₂，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（4）某科研小组用SO₂为原料制取硫酸。
①利用原电池原理，用SO₂、O₂和H₂O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式________________。
②用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂得NaHSO₃溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式________________。

FeCl₃在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl₃，再用副产品FeCl₃溶液吸收有毒的H₂S。
Ⅰ.经查阅资料得知：无水FeCl₃在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水FeCl₃的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检查装置的气密性；
②通入干燥的Cl₂，赶尽装置中的空气；
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成
④．．．．．．．．
⑤体系冷却后，停止通入Cl₂，并用干燥的N₂赶尽Cl₂，将收集器密封
请回答下列问题：
（1）装置A中反应的化学方程式为                        。
（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl₃大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端要使沉积的FeCl₃进入收集器，第④步操作是                                        。
（3）操作步骤中，为防止FeCl₃潮解所采取的措施有（填步骤序号）                   。
（4）装置D中FeCl₂全部反应后，因失去吸收Cl₂的作用而失效，写出检验FeCl₂是否失效的试剂：               。
（5）在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。
Ⅱ．该组同学用装置D中的副产品FeCl₃溶液吸收H₂S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。
（6）FeCl₃与H₂S反应的离子方程式为                        。
（7）电解池中H⁺在阴极放电产生H₂，阳极的电极反应式为                       。
（8）综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：
①H₂S的原子利用率为100%；②                                          。