高中化学探究电解池作用填空题

亚磷酸（H₃PO₃）是二元酸，H₃PO₃溶液存在电离平衡：H₃PO₃ H⁺ + H₂PO₃^－。亚磷酸与足量NaOH溶液反应，生成Na₂HPO₃。
（1）①写出亚磷酸与少量NaOH溶液反应的离子方程式____________________________。
②某温度下，0.1000 mol·L^－1的H₃PO₃溶液pH的读数为1.6，即此时溶液中c (H⁺) ＝ 2.5×10^－2 mol·L^－1，除OH^－之外其他离子的浓度由小到大的顺序是                 ，该温度下H₃PO₃电离平衡的平衡常数K=                 。（H₃PO₃第二步电离忽略不计，结果保留两位有效数字）
③向H₃PO₃溶液中滴加NaOH溶液至中性，所得溶液中
c(Na⁺)_______ c(H₂PO₃^－)+ 2c(HPO₃^2－)（填“＞”、 “＜” 或“=”）。
（2）亚磷酸具有强还原性，可使碘水褪色，该反应的化学方程式_______________________。
（3）电解Na₂HPO₃溶液也可得到亚磷酸，装置示意图如下：

说明：阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过。
①阴极的电极反应式为________________________。
②产品室中反应的离子方程式为________________。

雾霾已经严重影响我们的生存环境。火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NO_x）、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染。

图22-1                  图22-2                     图22-3
（1）利用甲烷催化还原NO_x：
①CH₄(g) + 4NO₂(g) =" 4NO(g)" + CO₂(g) + 2H₂O(g)  △H₁=-574kJ•mol^-1 
②CH₄(g) + 4NO(g) = 2N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)  △H₂=-1160kJ•mol^-1
甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为                   。
（2）将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：
CO₂(g) + 3H₂(g) = CH₃OH(g) + H₂O(g)  △H₃
①取五份等体积CO₂和H₂的混合气体（物质的量之比均为1∶3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH) 与反应温度T的关系曲线（见图22-1），则上述CO₂转化为甲醇反应的△H₃       0（填“＞”、“＜”或“=”）。
②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO₂和3mol H₂，进行上述反应。测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图22-2所示。
下列说法正确的是    （填字母代号）。

A．第10min后，向该容器中再充入1molCO2和3molH2，则再次达到平衡时c(CH3OH) ="1.5" mol/L

B．达到平衡时，氢气的转化率为0.75

C．0～10分钟内，氢气的平均反应速率为0.075mol/（L•min）

D．该温度下，反应的平衡常数的值为3/16

E．升高温度将使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大
（3）某种脱硫工艺中将烟气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。设烟气中的SO₂、NO₂的物质的量之比为1∶1，则该反应的化学方程为              。
（4）电化学降解NO₃^- 的原理如题22-3图所示。
①电源正极为       (填“A”或“B”)，阴极反应式为                     。
②若电解过程中转移了1mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(△m_左－△m_右)为     g。

氮有多种氧化物，其中N₂O₅是一种新型硝化剂，其性质和制备收到人们的关注。
（1）一定温度下，在恒容密闭容器中N₂O₅可发生下列反应：2N₂O₅(g) 4NO₂(g)＋O₂(g) ；⊿H＞0
①反应达到平衡后，若再通入一定量氩气，则N₂O₅的转化率将___（填“增大”、“减小”、“不变”）。
②下表为反应在T₁温度下的部分实验数据：

t/s	0	500	1000
c(N2O5)/mol·L^—1	5.00	3.52	2.48

则500s内N₂O₅的分解速率为______________。
③一定温度下，在2L恒容密闭容器中加入2mol N₂O₅，达到平衡时，气体的压强为原来的，(不考虑NO₂聚合成N₂O₄)，则N₂O₅的转化率a₁＝     ，该温度下反应的平衡常数K＝_______。
（2）如图所示装置可用于制备N₂O₅，则N₂O₅在电解池的__________区生成，其电极反应式为_________________________________。

（3）如图：V(NO):V(O₂)＝3:1。当抽去NO和O₂之间的隔板后，NO和O₂反应后成NO₂，部分NO₂聚合成N₂O₄（N₂O₄此时为气态）。当体系达到平衡后，U形毛细管两端汞面高度差由反应前10cm变为7.1cm。假设温度不变，且隔板及U形毛细管的体积都忽略不计，此时混合气体的平均相对分子质量为__________。

工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl₂和H₂，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。
（1）若采用无隔膜法电解冷的食盐水时，Cl₂会与NaOH充分接触，导致产物仅是NaClO和H₂。无隔膜法电解冷的食盐水相应的离子方程式为               。
（2）氯碱工业耗能高，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30％以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

①经精制的饱和NaCl溶液应从图中电解池的     （填写“左” 或“右”）池注入。
②图中X是____ __（填化学式）；乙中右室的电极反应式为：  _     ，图示中氢氧化钠溶液质量分数a％与b％的关系是        （填字母）。    
A. a%=b%          B. a%﹥b%             C. a%﹤b%
③甲中的离子交换膜为       （填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”）。
（3）氯碱工业的产物NaOH与不同物质反应可以生成不同的盐。已知常温下，浓度均为0.1 mol/L的4种钠盐溶液pH如下表：

溶质	Na2CO3	NaHCO3	NaClO	NaHSO3
pH	11.6	9.7	10.3	5.2

 
下列说法中，不正确的是      （填字母）
a．向氯水中加入NaHCO₃，可以增大氯水中次氯酸的浓度
b．四种溶液中，水的电离程度最大的是NaClO
c．常温下，相同物质的量浓度的H₂SO₃、H₂CO₃、HClO，pH最大的是H₂SO₃
d．NaHSO₃溶液中离子浓度大小顺序为c（Na⁺）> c（H⁺）>c（HSO₃^-） >c（SO₃^2-）>c（OH^-）

Ⅰ．在一体积为10L密闭的容器中，通入一定量的CO和H₂O（g），在850℃时发生如下反应：CO(g)+H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g) △H＜0
（1）CO和H₂O浓度变化如图，则0～4 min的平均反应速率ν(CO)＝_______ mol/（L·min），此时该反应的平衡常数为                   。

（2）当下列哪些物理量不再发生变化时，表明上述反应已达到平衡状态的是     。

A．混合气体的压强

B．混合气体的密度

C．CO的物质的量浓度

D．密闭容器中放出热量

E．ν(CO)与ν(CO₂)的比值
Ⅱ．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO₂的主要流程如下。

（3）配平Ⅰ中反应方程式      ClO₃^-+    H⁺+     SO₃^2-==     ClO₂↑+   SO₄^2-+           
（4）A的化学式是      ，。生成气体a的电极反应式                      。

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=一92. 4 KJ·mol^-1
（1）2NH₃(g) N₂(g) +3H₂(g)在恒容密闭容器中达到平衡的标志有
①单位时间内生成3n mol H₂:同时生成2n mol NH₃②用NH₃、N₂、H₂表示反应速率比为2∶1∶3 ③混合气体的密度不再改变 ④混合气体压强不再改变 ⑤混合气体平均相对分子质量不再改变

A．①③④

B．①②④⑤

C．①④⑤

D．②③④

（2）工业上常用CO₂和NH₃通过如下反应合成尿素[CO(NH₂)₂]。

t℃时，向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.10 molCO:和0. 40 molNH₃ ,70 min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

 
①20 min时，υ_正(CO₂ )_　　　　　80 min时。υ_逆(H₂O)(填“>”、“=”或“<”)。
②在100 min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0. 050 mo1CO₂和0. 20 molNH₃，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上述可逆反应的平衡常数为_      (保留二位小数)。
④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像;保持其它条件不变;则(t+10)℃下正确的图像可能是         (填图甲中的“A”或“B”)。

⑤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)。

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) ，ΔH=—76.0 kJ·mol^-1，该反应中每放出38 kJ热量，转移电子的物质的量为       mol.
（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO₂(g)+4H₂(g)CH₄(g)+2H₂O(g) ΔH＜0
①向一容积为2L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CO₂0．2mol·L^—1，H₂0.8mol·L^—1， CH₄0.8mol·L^—1，H₂O1.6mol·L^—1，起始充CO₂和H₂的物质的量分别为       、       。CO₂的平衡转化率为       
②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器I、II，在I中充人1 mot CO₂,和4 molH₂，在II中充人1 mol CH₄和2 mol H₂ O(g) , 300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是   （填字母）。

A．容器I、II中正反应速率相同

B．容器I、II中CH4的物质的量分数相同

C．容器I中CO2的物质的量比容器II中的多

D．容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和小于1

（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 ⁰C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           ，阴极的电极反应式为           

铜及其化合物在生产、生活中有广泛的应用。
（1）铜可采用如下方法制备：
火法炼铜：Cu₂S+O₂2Cu+SO₂
湿法炼铜：CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu
上述两种方法中，铜元素均被__________ (填“氧化”还是“还原”)成铜单质。
（2）印刷电路板上使用的铜需要回收利用。
用FeCl₃溶液浸泡印刷电路板制备CuCl₂·2H₂O，实验室模拟回收过程如下：

①步骤1中反应的离子方程式是_______________。
②步骤2所加的氧化剂最适宜的是____________________。
A．HNO₃       B．H₂O₂       C．KMnO₄
③步骤3的目的是使溶液的pH升高到5，此时Fe³⁺浓度为__________
[K_sp(Fe(OH)₃)=4×10^-38]，可选用的“试剂1”是__________(写出一种即可)。
④蒸发浓缩CuCl₂溶液时，要滴加浓盐酸，目的是_______________________ (用化学方程式并结合简要的文字说明)，再经冷却、结晶、过滤，得到CuCl₂·2H₂O。

（3）欲实现反应Cu+H₂SO₄(aq)＝CuSO₄+H₂↑，在你认为能实现该转化的装置中的括号内，标出电极材料(填“Cu”或“C”)。并写出电极反应式。

铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛．研究铁及其化合物的应用意义重大．
I．水体的净化和污水的处理与铁及其化合物密切相关．
（1）自来水厂常用高铁酸钠（Na₂FeO₄）改善水质．简述高铁酸钠用于杀菌消毒同时又起到净水作用的原理　                                                       　．
（2）碱式硫酸铁[Fe（OH）SO₄]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血．工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

 
回答下列问题：
①写出反应I中主要发生的氧化还原反应的离子方程式　                       　．
②加入少量NaHCO₃的目的是调节溶液pH，应控制pH的范围为　            　．
③在实际生产中，反应II常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，若通入5.6L O₂（标准状况），则相当于节约NaNO₂的质量为　    　g．
④碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe（OH）]²⁺离子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺聚合离子．该水解反应的离子方程式为　                                     　．
II铁的化合物也是制备高能锂电池的重要原料．已知磷酸亚铁锂电池总反应为：FePO₄+LiLiFePO₄，电池中的固体电解质可传导Li⁺．试写出该电池充电时的阳极反应式　                                                    　．

以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如下图所示：

（1）为除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺和SO，得到纯净的NaCl晶体，需加入以下试剂：

A．过量的NaOH溶液；

B．过量的Na2CO3溶液；

C．适量的盐酸；

D．过量的BaCl2溶液。

正确的加入顺序是_______，还缺少的操作步骤是__________和___________。
（2）将滤液的pH调至酸性除去的离子是________，发生反应的离子方程式为________。
（3）若用惰性电极电解200mL1.5mol/L食盐水，当电解2min时，两极共收集到448mL气体（标准状况下）。假设电解前后溶液的体积不变，则电解后该溶液的pH为______。
（4）若向分离出NaHCO₃晶体后的母液中加入过量生石灰，则可获得一种可以循环使用的物质，其化学式是___________。
（5）纯碱在生产生活中有广泛的应用。
①纯碱可用于除灶台油污。其原因是（结合离子方程式表述）_____________。
②常温下，向某pH=11的Na₂CO₃溶液中加入过量石灰乳，过滤后所得溶液pH=13。则反应前的溶液中与反应后的滤液中水电离出的（OH^-）的比值是_________。

碘及其化合物在人类活动中占有重要地位。
(1)加碘食盐中含有碘酸钾(KIO₃)，工业上以电解法制备碘酸钾，电解设备如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：

3I₂＋6KOH=5KI＋KIO₃＋3H₂O，再将该溶液加入       (阴极、阳极)区，另将氢氧化钾溶液加入另外一个区。使用       (阴、阳)离子交换膜，在阳极发生的电极反应式：                        。
(2)碘化氢不稳定，分解反应的热化学方程式是2HI(g)I₂(g)+H₂(g)  ΔH="+9.48" kJ·mol^－1已知ΔS＞0
①该反应属于(    )
A．任何温度均自发    B．任何温度均不自发   C．高温自发    D．低温自发
②一定条件下，反应在一个带有活塞的密闭容器中达到平衡，下列说法中不正确的是(    )
A．恒温，缩小体积，平衡常数不变
B．恒温，缩小体积，平衡不移动，颜色加深
C．恒容，升温，正向反应速率和逆向反应速率均增大  
D．恒容，在容器中若投入2mol HI，达到平衡时吸收9.48 kJ 的热量  
③一定温度下，平衡常数K=1/4，在2L的容器中，加入4molHI发生反应达到平衡，HI的转化率       。

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,
2Cu₂O(s)+Cu₂S(s)=6Cu(s)+SO₂(g)   △H=+116.0kJ·mol^－1,
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3mol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^－) 的关系如图所示。

①当c(Cl^－)=9mol·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^－)=1mol·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）。

(1)臭氧可用于净化空气、饮用水消毒、处理工业废物和作为漂白剂。
①臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：
6Ag(s)+O₃(g)＝3Ag₂O(s)；△H＝－235．8 kJ/mol。
己知：2 Ag₂O(s)＝4Ag(s)+O₂(g)；△H＝+62.2kJ/mol，则O₃转化为O₂的热化学方程式为          ；②科学家P．Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧。臭氧在阳极周围的水中产生，阴极附近的氧气则生成过氧化氢，阴极电极反应式为                                         。

时间/min浓度(mol/L)	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0·30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.l7

 
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为： C(s)+2NO(g)N₂(g)+CO₂(g)。某研究小组向某密闭的真空容器(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭，恒温(T₁℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
①10 min～20 min以内v(CO₂)表示的反应速率为                      
②根据表中数据，计算T₁℃时该反应的平衡常数K＝        (保留两位小数)；
③下列各项能作为判断该反应达到平衡状态的是   (填序号字母)；
A．容器内压强保持不变
B．2v_正(NO)=v_逆(N₂)
C．容器内CO₂的体积分数不变
D．混合气体的密度保持不变
④30 min时改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是    ；
⑤一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率   (填“增大”、“不变”或“减小”)。

某厂废水中含量金属Cr³⁺（含有少量Fe³⁺、Cu²⁺）。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到重铬酸钾。某含铬废水处理的主要流程如图所示：

已知：①沉淀完全，而在pH≥3.2时
Fe（OH）₃沉淀完全。
②CrO^2—₄在酸性环境中发生：
回答下列问题：
（1）滤渣的成分是        。（写化学式）
（2）写出第③步反应的离子方程式           。
（3）分离出含[Cr（OH）₄]^—的溶液需要的玻璃仪器有             。
（4）目前一种采用以铬酸钾为原料，电化学法制备重要铬酸钾的实验装置示意图如下：

电解一段时间后，测定阳极液中K元素和Cr元素的含量，若K元素与Cr元素的物质的量之比为d，则此时的铬酸钾的转化率为         。

高锰酸钾是强氧化剂，它的用途遍布各个行业。
（1）工业上由软锰矿（主要成分为MnO₂）生产髙锰酸钾分为两个步骤。
①步骤一将软锰矿与过量的固体KOH和空气在高温下反应，生成锰酸钾（K₂MnO₄），该反应的化学方程式是______________。
②步骤二以石墨为阳极，铁为阴极，电解锰酸钾（K₂MnO₄）溶液，在_______（填“阴极区”或“阳极区”）得到高锰酸钾。阴极反应的化学方程式是_______。
（2）某研究小组用工业生产高锰酸钾产生的废渣——猛泥（含K₂MnO₄、MnO₂及Pb、Ca等元素）和乳钢废酸液制取工业级碳酸锰（MnCO₃），其流程如下：

③轧钢废酸中Fe²⁺的作用是______________。
④操作I、操作II、操作III的名称是_______。
⑤溶液C中除含有Ca²⁺、Mn²⁺、H⁺外，还含有的阳离子是_______。
⑥若固体C中不含CaCO₃，则溶液D中<_______。
[已知：K_sp(MnCO₃)=1×10^—11，K_sp(CaCO₃)=5×10^—9]