高中化学探究电解池作用填空题

新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH₄和O₂，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行氯化铜溶液电解实验，如图所示：

回答下列问题：
（1）甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为                、              。
（2）闭合K开关后， b电极的名称是              ，电解氯化铜溶液的化学方程式为                              。
（3）若电解池中b电极增重3.2g，则理论上a电极产生的气体体积为        L（标准状况），通过电解池的电子的物质的量为           mol。

某课外活动小组设想：如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，利用下图实验装置(两电极均为石墨电极)电解溶液来制取、、和NaOH，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。

（1）该电解槽的阳极反应式为               ，此时通过阴离子交换膜的离子数        (填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
（2）制得的溶液从出口       (填“A”、“B”、“C”或“D”)导出。
（3）利用制得的氢气为基本原料合成出甲醇，然后再用甲醇与氧气、氢氧化钠组成燃料电池，则该电池负极的电极反应式为                                            。

Ⅰ.铁是当代社会中用量最大的金属之一。已知:
①Fe₃O₄（s）+4C（石墨）3Fe（s）+4CO（g）  ΔH=+646.0 kJ/mol
②C（石墨）+CO₂（g）2CO（g） ΔH=+172.5 kJ/mol
由Fe₃O₄（s）与CO反应生成Fe（s）的热化学方程式是                        。
Ⅱ.一定条件下，在一容积为4 L的密闭容器中通入0.4 molN₂和1.2 molH₂，发生反应：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  △H<0；
（1）当进行到第4分钟时达到平衡，生成NH₃为0.4 mol，则从开始到达平衡时NH₃的平均速率v(NH₃)＝_____________。
（2）该条件下，反应的平衡常数表达式K ＝  ______ ，若降低温度，K值将_____（填“增大”“减小”“不变”）
（3）达到平衡后，若其它条件不变，把容器体积缩小一半，平衡将___ __移动（“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”）.
（4）在三个相同的容器中各充入1 molN₂和3molH₂，在不同条件下分别达到平衡，氨的体积分数随时间变化如图。下列说法正确的是          。

a．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且P₂＞P₁
b．图Ⅱ可能是不同温度对反应的影响，且T₁＞T₂
c．图Ⅲ可能是同温同压下，催化剂性能，1＞2
（5）常压下，把H₂和用氦气(He)稀释的N₂分别通入一个加热到570℃的电解池装置，H₂和N₂便可在电极上合成氨，装置中所用的电解质（图中黑细点）能传导H⁺，则阴极的电极反应式为____________________。

．W、X、Y、Z、M、G六种主族元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。Y是地壳中含量最多的元素；M与Y同主族；G与Z形成的化合物是厨房常用的的调味品；X的简单气态氢化物水溶液呈碱性。请回答下列问题：
（1）M在元素周期表中的位置为_________，X的简单气态氢化物的电子式为_____________，W、Y、Z、M、G形成的简单离子的半径大小顺序是___________________（用相应的离子符号表示）。
（2）Y与M的氢化物中，热稳定性更好的是______（填化学式），原因是_______________
（3）由 W、Y、Z、M组成的两种盐（均含有以上四种元素）的溶液反应可产生MY₂气体，写出其反应的离子方程式________________________
（4）如图，A、B两极均为惰性电极，a是Z与G形成的饱和溶液，实验开始 时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则

①电解池中A极上的电极反应式为       。在A极附近观察到的现象是               。
②B电极上的电极反应式为         ，检验该电极反应产物的方法是______________________
（5）最近意大利罗马大学的Funvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的X₄分子。X₄分子结构如下图所示，已知断裂lmolX－X吸收167kJ热量，生成1mo1X₂放出942kJ热量。根据以上信息和数据，下列说法正确的是____________。

A．X₄沸点比P₄(白磷)高，属于原子晶体
B．lmol X₄气体转变为X₂放出882kJ热量
C．X₄与X₂互为同素异形体
（6）发射“神六”时用X₂W₄作为火箭发动机的燃料，NO₂为氧化剂，反应生成N₂和水蒸气。已知生成1mol水蒸气时放热284kJ，写出X₂W₄ (g)和NO₂(g)反应的热化学方程式__________________，已知H₂O(l)==H₂O(g)  ΔH =+44kJ/mol，则16g X₂W₄ (g)与NO₂反应生成液态水时放出的热量是________kJ。
同时，X₂W₄可作为新型燃料电池的燃料，在氧气中燃烧生成氮气和水，请利用X₂W₄、氧气与KOH溶液组成碱性燃料电池，写出该电池负极的电极反应式_______________，指出电解质溶液中OH^-离子向________极移动。

（1）请用“＞”、“＜”或“＝”填写下列空格：
①已知：Zn(s)+CuSO₄(aq)==ZnSO₄(aq)+Cu(s)ΔH="-216" kJ·mol^－1，则E_反应物        E_生成物
②由A、B两金属作电极，硫酸溶液作电解质溶液，形成原电池，电流由A极经外电路流向B极，则金属活泼性A        B
③镀层破损后铁的腐蚀速度比较：镀锌铁管        镀锡铁管
（2）用“增大”、“减小”或“不变”填写下列空格：
④以石墨为电极电解Na₂SO₄溶液时，电解过程中阳极区溶液的pH      
⑤某温度下，可逆反应A(s)+ B(g） 2C(g)；△H＜0，平衡常数为K。其它条件不变时，温度升高，平衡常数K      

(本题共14分)火力发电厂产生的烟气中含有CO₂、CO、SO₂等物质，直接排放会对环境造成危害。对烟气中CO₂、CO、SO₂等物质进行回收利用意义重大。
（1）“湿式吸收法”利用吸收剂与烟气中的SO₂发生反应从而脱硫，其中“钠碱法”用NaOH溶液作吸收剂，向100mL2mol·L^-1的NaOH溶液中通入标准状况下4.48LSO₂气体，反应后测得溶液pH<7．则溶液中下列各离子浓度关系正确的是                      (填字母序号)．
a．c(HSO₃^-)>c(SO₃^2-)>c(H₂SO₃)              
b．c(Na⁺)>c(HSO₃^-)>c(H⁺)>c(SO₃^2-)
c．c(Na⁺)+c(H⁺)=c(HSO₃^-)+c(SO₃^2-)+c(OH^-)
d．c(H⁺)= c(SO₃^2-)- c(H₂SO₃)+c(OH^-)
（2）工业上常用高浓度的K₂CO₃溶液吸收CO₂，得溶液X，再利用电解法使K₂CO₃溶液再生，其装置示意图如图所示

①在阳极区发生的反应中的非氧化还原反应的离子方程式为                          ．
②简述CO₃^2-在阴极区再生的原理                                    ．
（3）下表中列出了25℃、l0l kPa时一些物质的燃烧热数据：

已知键能：C—H键：413.4kJ．mol^-l． H—H键：436.0 kJ·mol^-1，请计算：
①2CH₄(g)=C₂H₂(g)+3H₂(g)  △H=      
②C₂H₂中—C≡C—的键能为       kJ·mol^-l
（4）熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH₄为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。负极反应式为                   ．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，为此电池工作时必须有部分A物质参加循环，则A物质的化学式是                  ．

用下图所示的装置进行电解，通电一会儿，发现湿润的淀粉-KI试纸的C端变蓝色，则

（1）E为    极，A中Pt电极上得电极反应方程式为                 ____
C中发生反应的化学方程式为_                                     ____
（2）在B中出现的现象是____   _，           ，                  。
（3）室温下，若从电解开始到时间t s，A、B装置中共收集到气体0.168L（标准状况下）．若电解过程 中无其他副反应发生，经测定电解后A中溶液体积恰好为1000mL，则A溶液中pH为             ．

(12分)如下图所示，A、B、C三个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl₂溶液。

（1）A、B、C三个装置中属于原电池的是          属于电解池的是_____________。
（2）A池中Zn是_____________极，Cu极发生_____________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应为______     _______。反应过程溶液中c(Cu²⁺)___________（填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）B池中C棒是        极，一段时间后的现象为             ，电极反应为_____  ____。B 池中的总反应为_                    __。
（4）C池在化学反应中发生的能量转化形式是                 。

(8分）某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量），当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。

请回答下列问题：
（1）甲池为    (填“原电池”、“电解池”或 “电镀池”），A电极的电极反应式为             。
（2）丙池中F电极为                 (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”），
该池的总反应方程式为                                                     。
（3）当池中C极质量减轻10.8 g时，甲池中B电极理论上消耗O₂的体积为       mL(标准状况）。
（4）一段时间后，断开电键K，加入下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是       (填选项字母）。

A．Cu

B．CuO

C．Cu(OH）2

D．Cu2(OH）2CO3

某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH＝1的0.1 mol·L^－1 FeCl₂溶液，实验记录如下(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溶液检验出溶液中含Fe^3＋，看到的现象是_____。
（2）Ⅰ中，Fe^3＋产生的原因可能是Cl^－在阳极放电，生成的Cl₂将Fe^2＋氧化。写出Cl₂氧化Fe^2＋的离子方程式：______________________________________。
（3）由Ⅱ推测，Fe^3＋产生的原因还可能是Fe^2＋在阳极放电。原因是Fe^2＋具有____性。
（4）Ⅱ中虽未检验出Cl₂，但Cl^－在阳极是否放电仍需进一步验证。控制变量，做对照实验继续探究：电解pH＝1的NaCl溶液，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溶液的浓度应是______mol·L^－1。
②Ⅳ中检验Cl₂的实验方法：________________________________。
③与Ⅱ对比，得出的结论：通过控制电压，证实了产生Fe^3＋的两种原因都成立；通过控制电压，验证了放电顺序是：Fe^2＋___________Cl^－（填“＞”或“＜”）

思考下列问题，按要求填空：
（1）某温度下纯水中c(H⁺) = 2×10^-7 mol/L
①此时溶液中的C(OH^-) = ___ __。
②若温度不变，向水中滴入稀盐酸使c (H⁺) = 5×10^-6 mol/L，则此时溶液中的C(OH^-) =___ __。
（2）已知下列热化学方程式:Zn(s)+O₂(g)="==ZnO(s)" △H₁="-351.1" kJ·mol^－1；
Hg(l)+O₂(g)="==HgO(s)" △H₂="-90.7" kJ·mol^－1
由此可知反应Zn(s)+HgO(s)===ZnO(s)+Hg(l)的焓变为___ __。
（3）在稀氨水中存在下述电离平衡NH₃+H₂O  NH₃ ·H₂O  NH₄⁺+OH^－，分别加入少量下列物质，溶液中c(OH^－)如何变化？___ __(填“增大”、“减小”或“不变”)；平衡移动方向如何？___ __(填“正向”、“逆向”或“不移动”)。

加入的物质	少量(NH4)2SO4固体	少量HNO3溶液	少量KOH溶液
c(OH^-)的变化		减小
平衡移动方向	逆向		逆向

（4）如图所示，装置B中两电极均为石墨电极，试回答下列问题：

①判断装置的名称：A池为____ ____。
②锌极为___ ___极，电极反应式为_____ _______；
③当C₂极析出224 mL气体（标准状况下），锌的质量减少_ _g

(每空2分，共14分)下图为以惰性电极进行电解：

（1）写出A、B、C、D各电极上的电极方程式：
A________________________________
B________________________________
C________________________________
D________________________________
（2）在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量比为               。
（3）Zn-MnO₂干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液。若ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液中含有杂质Cu^2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是                      。
欲除去Cu^2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)。
a．NaOH       b．Zn        c．Fe        d．NH₃·H₂O

（1）据报道以硼氢化合物NaBH₄（H的化合价为-1价） 和 H₂O₂作原料的燃料电池，可用作通信卫星电源。负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO₂，其工作原理如图所示。写出该电池放电时负极的电极反应式：           。

（2）火箭发射常以液态肼（N₂H₄）为燃料，液态过氧化氢为助燃剂。
已知：N₂H₄（l） + O₂（g） ＝ N₂（g）+ 2H₂O（l）     △H =" –" 534 kJ·mol^—1
H₂O₂（l）= H₂O（l） + 1/2O₂（g）          △H =" –" 98.6 kJ·mol^—1
写出常温下，N₂H₄（l） 与H₂O₂（l）反应生成N₂和H₂O的热化学方程式:           。
（3）O₃可由臭氧发生器（原理如图所示）电解稀硫酸制得。

①图中阴极为            （填“A”或“B”）。
②若C处通入O ₂，则A极的电极反应式为：          。
（4）向一密闭容器中充入一定量的一氧化碳和水蒸气，发生反应：
CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，下列情况下能判断该反应一定达到平衡状态的是_______（选填编号）。

A．v正（H2O) = v逆（H2)

B．容器中气体的压强不再发生改变

C．H2O的体积分数不再改变

D．容器中CO2和H2的物质的量之比不再发生改变

E．容器中气体的密度不再发生改变
（5）温度T₁时，在一体积为2L的密闭容积中,加入0.4molCO₂和0.4mol的H₂,反应中c(H₂O)的变化情况如图所示，T₁时反应CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)第4分钟达到平衡。在第5分钟时向体系中同时再充入0.1molCO和0.1molH₂（其他条件不变），请在右图中画出第5分钟到9分钟c(H₂O)浓度变化的曲线。

氮化硅（Si₃N₄）是一种优良的高温结构陶瓷，在航天航空、汽车发动机、机械等领域有着广泛的用途。工业上有多种方法来制备氮化硅，常见的方法有：
（1）在1 300-l 400℃时，高纯粉状硅与纯氮气化合，其反应方程式为_________。
（2）在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和HCl。
①已知：25℃，101 kPa条件下的热化学方程式：
3Si（s）+2N₂（g）=Si₃N₄（s）  △H= -750.2kJ/mol
Si（s）+2Cl₂（g）=SiCl₄（g）  △H="-609.6" kJ/mol
H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）  △H="--184.6" kJ/mol
四氯化硅气体与氮气、氢气反应的热化学方程式为____________________。
②工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下：

已知：X，高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应，Y与X在光照或点燃条件下可反应，Z的焰色呈黄色。
上述生产流程中电解A的水溶液时，阳极材料能否用Cu？________（填“能”或“不能”）。写出Cu为阳极电解A的水溶液开始一段时间阴阳极的电极方程式。阳极:       ；阴极：        。
（3）由石英砂合成氮化硅粉末的路线图如下所示

（把图中的①·⑤改为I-V）
①石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示其原因：               。
②图示I-V的变化中，属于氧化还原反应的是         。
③SiCl₄在潮湿的空气中剧烈水解，产生白雾，军事工业中用于制造烟雾剂。SiCl₄水解的化学方程式为___________________。
④在反应IV中四氯化硅与氨气反应生成Si（NH₂）₄和一种气体       （填分子式）；在反应V中Si（NH₂）₄受热分解，分解后的另一种产物的分子式为          。

NH₃经一系列反应可以得到HNO₃和NH₄NO₃，如下图所示。

（1）Ⅰ中，NH₃和O₂在催化剂作用下反应，其化学方程式是      。
（2）Ⅱ中，2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)。在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（ρ₁、ρ₂）下随温度变化的曲线（如图）。

①比较ρ₁、ρ₂的大小关系：           。
②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是            。
（3）Ⅲ中，降低温度，将NO₂（g）转化为N₂O₄(l)，再制备浓硝酸。
（1）已知：2NO(g)N₂O₄(g)  ΔH₁
2NO₂(g)N₂O₄(l)  ΔH₂
下列能量变化示意图中，正确的是（选填字母）             。

②N₂O₄与O₂、H₂O化合的化学方程式是                          。
（4）Ⅳ中，电解NO制备NH₄NO₃，其工作原理如图所示。为使电解产物全部转化为NH₄NO₃，需补充物质A。A是                          ，说明理由              。