高中化学探究电解池作用填空题

A、B、C、D是四种短周期元素，它们的原子序数依次增大。其中A、D元素同主族，B、
C元素同周期；由A、B、C、D中的两种元素可形成原子个数比为1:1的多种化合物，甲、乙、丙、丁为其中的四种，它们的元素组成如下表所示：

化合物	甲	乙	丙	丁
组成元素	B、C	A、C	A、D	C、D

常温下，甲物质为气体，密度略小于空气；乙物质为液体；丙物质和丁物质为固体且都为离子化合物。请填写下列空白：
（1）丙物质的化学式为           ，丁物质中阴离子与阳离子的个数之比为          。
（2）研究表明乙物质具有弱酸性，则乙物质在水中的电离方程式为                。
（3）某同学设计了一个以结构简式为 BA₃－CA的物质为燃料的电池，并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄的混合溶液，其装置如下图：

①写出ⅰ中通入该物质这一极的电极反应式                             。

②理论上ⅱ中两极所得气体的体积随时间变化的关系如坐标图所示（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          ；原混合液中CuSO₄溶液物质的量浓度为       mol/L。

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________________。

铅及其化合物可用于蓄电池，耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题：（1）铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层，铅在周期表的位置为     ①      周期，第②          族：PbO₂的酸性比CO₂的酸性   ③     （填“强”或“弱”）。
（2）PbO₂与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为       ④         。
（3）PbO₂可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为       ⑤                ；PbO₂也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。阳极发生的电极反应式
        ⑥      ，阴极观察到的现象是   ⑦         ；若电解液中不加入Cu(NO₃)₂，阴极发生的电极反应式     ⑧                  ，这样做的主要缺点是       ⑨                。

甲醇又称“木醇”，是无色有酒精气味易挥发的有毒液体。甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，可用于制造甲醛和农药，并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
（1）工业上可利用CO₂和H₂生产甲醇，方程式如下：
CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(l)＋H₂O (g)  △H＝Q₁kJ·mol^－1
又查资料得知：①CH₃OH(l)＋1/2 O₂(g) CO₂(g)＋2H₂(g) △H＝Q₂kJ·mol^－1
②H₂O(g)=H₂O(l)  △H=Q₃kJ·mol^－1，则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为                                      。
（2）为除去饱和食盐水中的铵根离子，可在碱性条件下通入氯气，反应生成氮气。该反应的离子方程式为___________________________________。
（3）过量氯气用Na₂S₂O₃除去，反应中S₂O₃^2-被氧化为SO₄^2-。若过量的氯气为1×10^-3mol，则理论上生成的SO₄^2-为________mol。
某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，其装置如图：

（4）写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式________________________________。
（5）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（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 NaCl的物质的量浓度为________mol/L。（设溶液体积不变）
（6）当向上述甲装置中通入标况下的氧气336mL时，理论上在铁电极上可析出铜的质量为_______g。
（7）若使上述电解装置的电流强度达到5.0A，理论上每分钟应向负极通入气体的质量为_____克。（已知1个电子所带电量为1.6×10^-19C，计算结果保留两位有效数字）

下表是某食用碘盐包装袋上的部分说明：

配 料	食盐、碘酸钾、抗结剂
碘含量	35±15mg/kg
储藏方法	密封、避光、防潮
食用方法	烹饪时，待食品熟后加入碘盐

（1）下列说法正确的是
A．高温会导致碘的损失
B．碘酸钾可氧化氯化钠
C．只用淀粉就能检验碘盐中的碘酸钾
D．该碘盐中碘酸钾含量为20~50mg/kg
（2）碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应的方程式为：KI + 3H₂OKIO₃ + 3H₂↑。则阳极电极反应式为           
（3）碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生如下反应，配平化学方程式，标出电子转移方向和数目。
KIO₃＋       KI＋       H₂SO₄＝       K₂SO₄＋       I₂＋       H₂O
该反应的氧化剂为
（4）已知：I₂＋2S₂O₃^2－＝2I^－＋S₄O₆^2－。某学生测定食用碘盐中碘的含量，其步骤为：
a．准确称取w g食盐，加适量蒸馏水使其完全溶解  b．用稀硫酸酸化所得溶液，加入足量KI溶液，使KIO₃与KI反应完全  c．以淀粉为指示剂，逐滴加入物质的量浓度为2.0×10^-3mol·L^-1的Na₂S₂O₃溶液10.0mL，恰好反应完全。则所测盐中碘的含量是(以含w的代数式表示)             mg/kg。

碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。
（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
① 已知：Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH₁＝ +489.0 kJ/mol
C(石墨)＋CO₂(g)＝2CO(g)   ΔH₂＝+172.5 kJ/mol
则CO还原Fe₂O₃的热化学方程式为                        ；
②氯化钯(PdCl₂)溶液常被应用于检测空气中微量CO，PdCl₂被还原成单质，反应的化学方程式为                             ；
（2）将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入C₃H₈和O₂构成丙烷燃料电池。
① 负极电极反应式是：                     ；
②某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)₂的实验装置(如下图所示)，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是          (填序号)

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H⁺＋2e^－＝H₂↑
（3）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：
CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1.6	5
2	900	1	2	0.4	3
3	900	1	2	0.4	1

①该反应的正反应为           (填“吸”或“放”)热反应；
②实验2中，平衡常数K＝           ；
③实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                    (答一种情况即可)

SO₂、NO是大气污染物。吸收SO₂和NO，获得Na₂S₂O₄和NH₄NO₃产品的流程图如下(Ce为铈元素)：

（1）装置Ⅰ中生成HSO₃^－的离子方程式为                        ；
（2）向pH=5的NaHSO₃溶液中滴加一定浓度的CaCl₂溶液，溶液中出现浑浊，pH降为2，用化学平衡移动原理解释溶液pH降低的原因：                           ；
（3）装置Ⅱ中，酸性条件下，NO被Ce⁴⁺氧化的产物主要是NO₃⁻、NO₂⁻，写出生成NO₃⁻的离子方程式_____                          。
（4）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce⁴⁺，其原理如图所示。

①生成Ce⁴⁺的电极反应式为_____                   。
②生成Ce⁴⁺从电解槽的__________(填字母序号)口流出。
（5）已知进入装置Ⅳ的溶液中，NO₂⁻的浓度为a g⋅L⁻¹，要使1m³该溶液中的NO₂⁻完全转化为NH₄NO₃，需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的O₂___   L。(用含a代数式表示，计算结果保留整数)

知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题（显示的电极均为石墨）。
          
（1）图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是___________（填化学式），U形管__________（填“左”或“右”）边的溶液变红。
（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的________极；该发生器中反应的总离子方程式为___________________。
（3）氯碱工业是高耗能产业，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。该工艺的相关物质传输与转化关系如图3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）。

图3
①燃料电池B中的电极反应式分别为：负极_______________，正极______________。
②分析图3可知，氢氧化钠的质量分数a％、b％、c%由大到小的顺序为___________。

钠、镁、铁、铜及其化合物在科研和生产生活中有广泛的应用。
（1）Mg—H₂O₂电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，结构如图所示。电池工作时，正极的电极反应式             。常温下，用该电池电解200mL的饱和硫酸铜溶液(电极为惰性电极)，反应时溶液中水的电离平衡                移动(填“向左”“向右”或“不”)；当消耗24mg金属Mg，电解后溶液的pH=             (不考虑溶液的体积变化)。

（2）利用电解法在铁制品上镀铜可以防止铁被腐蚀，以下说法正确的是             。
a．电镀时，铜和石墨都可以做阳极，可溶性铜盐作电解质溶液
b．电镀过程中，温度升高，电解反应速率加快
c．电镀过程中，电能全部转化为化学能
d．电镀过程中，铜离子向阴极移动，发生还原反应

下图是一个化学过程的示意图。

（1）通入O₂的电极名称                  、C(Pt)电极的名称是______________
（2）写出通入O₂的电极上的电极反应式是_______   _______________________。
（3）写出通入CH₃OH的电极上的电极反应式是______________________________。
（4）乙池中反应的化学方程式为__________________________________。
（5）当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O₂__________mL(标准状况下)；

根据如图所示装置回答:

（1）当X为Pt, Y为Fe, Z为AgNO3时,阳极反应为            ,阴极反应为           
（2）X为Cu,Y为Fe,Z为CuSO4时,阳极反应为             ,阴极反应为            。
（3）用铂电极电解CuSO4和KNO3的混合液500mL,经过一段时间后,两极均得到标况下11.2L气体,则原混合液中CuSO4的物质的量浓度为         mol/L

研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
已知：Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)===2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH₁＝＋489.0 kJ·mol^－1；
C(石墨)＋CO₂(g)==="2CO(g)"   ΔH₂＝＋172.5 kJ·mol^－1。
则CO还原Fe₂O₃(s)的热化学方程式为________________________
（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)  ΔH
①该反应的平衡常数表达式为K＝_____________。
②取一定体积的CO₂和H₂的混合气体(物质的量之比为1∶3)，加入恒容密闭容器中，发生上述反应。反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系如图Z7­6(a)所示，则该反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。

(a)                          (b)
图Z7­6
③在两种不同条件下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间的变化关系如图(b)所示，曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K_I________K_Ⅱ(填“>”“<”或“＝”)。
（3）以CO₂为原料还可以合成多种物质。
①工业上尿素[CO(NH₂)₂]由CO₂和NH₃在一定条件下合成，其反应方程式为：____________
2NH₃＋CO₂   CO(NH₂)₂＋H₂O当氨碳比＝3，达平衡时CO₂的转化率为60%，则NH₃的平衡转化率为_________。
②用硫酸溶液作电解质进行电解，CO₂在电极上可转化为甲烷，该电极反应的方程式为________。

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列反应合成甲醇CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH
（1）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	3.041	1.000	0.120

由表中数据判断ΔH________0 (填“＞”、“＝”或“＜”)，化学平衡常数表达式K=            ；
（2）300 ℃时，在体积为2.0 L的密闭容器中通入2 mol CO和4 mol H₂ ，经过20 s 达到平衡状态，
①计算20 s内CO的反应速率为            ，此时容器中甲醇的体积分数为              ；
②若向上述平衡体系中同时加入1mol CO，2mol H₂ 和1mol CH₃OH气体，平衡移动情况是__________(填“向右”、“向左”或“不移动”)，原因是                ；
（3）已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)＋3O₂(g) = 2CO₂(g)＋4H₂O(g)  ΔH₁＝－1277.0 kJ/mol
②2CO(g)+O₂(g) = 2CO₂(g) ΔH₂＝－566.0kJ/mol
③H₂O(g) = H₂O(l) ΔH₃＝－44 kJ/mol写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                          ；
（4）甲醇，氧气可制作燃料电池，写出以氢氧化钾为电解质甲醇燃料电池负极反应式             ；如图，电解KI溶液制碘，在粗试管中加入饱和的KI溶液，然后再加入苯，插入一根石墨电极和一根铁电极，使用该燃料电池做电源，铁电极与             极（填正或负）相连接，通电一段时间后，断开电源，振荡试管，上层溶液为              色，当有1.27g 碘单质生成时,需要             g CH₃OH。

S0₂的含量是空气质量日报中一项重要检测指标，也是最近雾霾天气肆虐我国大部分地区的主要原因之一。加大S0₂的处理力度，是治理环境污染的当务之急。
I．电化学法处理SO₂。
硫酸工业尾气中的SO₂经分离后，可用于制备硫酸，同时获得电能，装置如右图所示（电极均为惰性材料）：

（1）M极发生的电极反应式为________________。
（2）若使该装置的电流强度达到2．0A，理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为         L（已知：1个e所带电量为1.6×10^-19C）。
Ⅱ，溶液与电化学综合（钠碱循环法）处理SO₂。
（3）钠碱循环法中，用Na₂SO₃溶液作为吸收液来吸收SO₂，该反应的离子方程式为               。
（4）吸收液吸收SO₂的过程中，pH随n(SO₃^2-)／n(HSO₃^-)变化关系如右图所示：

①用图中数据和变化规律说明NaHSO₃溶液呈酸性的原因                 。
②n(SO₃^2-)／n(HSO₃^-)=1：1时，溶液中离子浓度由大到小的顺序是              。
（5）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，其电解示意图如下：

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

（1）CH₃OH是一种可燃性的液体。
已知：① CH₃OH (g)+H₂O (l)=CO₂ (g)+3H₂ (g)；△H= +93.0KJ·mol^-1
② CH₃OH (g)+1/2O₂ (g)=CO₂ (g)+2H₂ (g)；△H= －192.9KJ·mol^-1
③ CH₃OH (g)= CH₃OH (l)；△H= －38.19KJ·mol^-1
则表示CH₃OH的燃烧热的热化学方程式为             
（2）燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置，CH₃OH—空气燃料电池是一种碱性（20%—30%的KOH溶液）燃料电池。电池放电时，负极的电极反应式为               。
（3）右图是一个电解过程示意图，假设使用CH₃OH—空气燃料电池作为本过程中的电源，其中a为电解液，X和Y是两块电极板。

①若X和Y均为惰性电极，a为一定浓度的硫酸铜溶液，通电后，Y极板上发生的电极反应式为：                   。
②若X、Y分别为石墨和铜，a为CuSO₄溶液，铜片的质量变化128g，则 CH₃OH一空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气               L（假设空气中氧气体积分数为20%）
（4）已知高锰酸钾能氧化甲醇，也能氧化草酸。查阅资料，乙二酸（HOOC－COOH，可简写为H₂C₂O₄）俗称草酸，易溶于水，属于二元中强酸（为弱电解质），且酸性强于碳酸。
①请配平该反应的离子方程式：
______MnO₄^-＋______H₂C₂O₄＋______===____Mn²＋＋______CO₂↑＋______。
②某兴趣小组同学将2.52 g草酸晶体（H₂C₂O₄·2H₂O）加入到100 mL 0.2 mol·L^－1的NaOH溶液中充分反应，测得反应后溶液呈酸性，形成的溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为___________________（用离子符号表示）。