高中化学探究电解池作用填空题

某学生欲用电解纯净CuSO₄溶液的方法来测定铜的相对原子质量。其实验过程如图所示：

（1）步骤①所加的A的化学式为           ；已知：常温下Fe(OH)₃的溶度积K_sp=8.0×10^-38，Cu(OH)₂的溶度积K_sp=3.0×10^-20，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10^-5 mol·L^－1时就认为沉淀完全，设溶液中CuSO₄的浓度为3.0 mol·L^－1，则加入A调pH范围是_____     ___    (已知lg2=0.3)
（2）步骤②中所用的部分仪器如右图：则A应接在直流电源的        极(填“正”或“负” )。

（3）石墨电极上的电极反应式                   。
（4）下列实验操作中必要的是(填字母)            。

A．称量电解前电极的质量

B．电解后，电极在烘干称重前，必须用蒸馏水冲洗

C．刮下电解后电极上析出的铜，并清洗、称重

D．电极在烘干称重的操作中必须按“烘干→称重→再烘干→再称重”进行

E．在有空气存在的情况下，烘干电极必须采用低温烘干的方法
（5）铜的相对原子质量为                    (用带有n、V的计算式表示)。
（6）若②用甲醇—O₂—熔融碳酸盐电池提供电能，写出该电池负极的电极反应式                

硼酸（H₃BO₃）与铝酸（H₃AlO₃）结构相似，可写成B(OH)₃。
（1）已知H₃BO₃的电离常数为5.8×10^﹣10，H₂CO₃的电离常数为Ka₁=4.4×10^﹣7、Ka₂=4.7×10^﹣11。向盛有饱和硼酸溶液的试管中，滴加0.1mol/L Na₂CO₃溶液，      （填“能”或“不能”）观察到气泡逸出。
（2）已知H₃BO₃与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H₃BO₃+OH^﹣=B(OH)₄^﹣，写出硼酸的电离方程式                    ，它是      元酸。（填“一”或“二”或“三”）
（3）硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成B(OCH₃)₃，B(OCH₃)₃可与NaH反应制得易溶于水的强还原剂硼氢化钠（NaBH₄）。①NaBH₄中氢元素的化合价为            ，写出生成NaBH₄的化学方程式                 。
②写出生成B(OCH₃)₃的化学方程式                         。
③用NaBH₄和过氧化氢可以设计成一种新型碱性电池。该电池放电时，每摩尔NaBH₄释放8mole^﹣。写出这种电池放电反应的离子方程式                     。
（4）H₃BO₃可以通过电解的方法制备。工作原理如下图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）。

①写出阳极的电极反应式                            。
②分析产品室可得到H₃BO₃的原因                     。
（5）过硼酸钠晶体（NaBO₃·4H₂O）是一种优良的漂白剂，在70℃以上加热会逐步失去结晶水。 实验测得过硼酸钠晶体的质量随温度变化的情况如下图所示，则T₂℃时所得晶体的化学式为                。

（1）已知：① 2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)         △H1=" -a" kJ•mol^-1
② 2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)        △H2 =" -b" kJ•mol^-1
③ CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  △H3 =" -c" kJ•mol^-1
计算甲醇蒸气的标准燃烧热H＝                         
（2）①As₂S₃和HNO₃反应如下：As₂S₃+10H⁺+10NO₃^-=2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O，将该反应设计成原电池，则NO₂应该在       （填“正极”或“负极”）附近逸出，该极的电极反应式为                            。
②利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。
利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为      溶液(填化学式)，阳极电极反应式为                       ，电解过程中Li⁺向      电极迁移(填“A”或“B”)。

③利用钴渣[含Co(OH)₃、Fe(OH)₃等]制备钴氧化物的工艺流程如下:

Co(OH)₃溶解还原反应的离子方程式为                                 。

某硫酸厂用以下几种方法处理SO₂尾气。

（1）活性炭还原法
反应原理：恒温恒容2C （s）+2SO₂（g）S₂（g）+2CO₂（g） 。
反应进行到不同时间测得各物质的浓度如图：
①第一次出现平衡的时间是第          min；
②0~20min反应速率表示为V（SO₂）=          ；
③30 min时，改变某一条件平衡发生移动，则改变的条件最有可能是                 ；40min时，平衡常数值为__________。
（2）亚硫酸钠吸牧法
①Na₂SO₃溶液吸收SO₂的离子方程式为                         ；
②常温下，当吸收至pH=6时，吸收液中相关离子浓度关系一定正确的是____（填序号）
a.c（Na⁺）+c（H⁺） >c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+ c（OH^-）
b.c（Na⁺） = c（SO₃^2-） + c（HSO₃^-）+ C（H₂SO₃）
c.c（Na⁺）> c（SO₃^2-）> c（OH^-）>c（H⁺）
d.水电离出c（OH^一）=l×l0^-8 mol/L，
（3）电化学处理法
如图所示，Pt（1）电极的反应式为                      ；碱性条件下，用Pt（2）电极排出的S₂O₄^2-溶液吸收NO₂，使其转化为N₂，同时有SO₃^2-生成。若阳极转移电子6mol，则理论上处理NO₂气体    mol。

铜、铁及其化合物在工业、农业、科技和日常生活中有广泛应用。
（1）工业上利用辉铜矿（主要成分是Cu₂S）冶炼铜。为了测定辉铜矿样品的纯度，用酸性高锰酸钾溶液反应(已知1 molCu₂S失去10mol的电子)，写出该反应的离子方程式                             。
（2）工业上利用废铜屑、废酸（含硝酸、硫酸）为主要原料制备硫酸铜晶体。某含有c(HNO₃)="2" mol·L^—1，c(H₂SO₄)="4" mol·L^—1的废酸混合液100 mL（不含其它酸或氧化剂），最多能制备硫酸铜晶体（CuSO₄·5H₂O）的质量为               。
（3）现有一块含有铜绿的铜片（假设不含其它杂质）在空气中灼烧至完全反应，经测定，反应前后固体的质量相同。（已知：金属生锈率=）
①上述铜片中铜的生锈率为                 （结果保留2位有效数字）
②固态铜与适量氧气反应，能量变化如下图所示，写出固态铜与氧气反应生成1 mol固态氧化亚铜的热化学方程式                             。

（4）高铁酸盐在能源环保等领域有广泛用途，如高铁酸钾(K₂FeO₄) 因有强氧化性，能杀菌消毒，产生Fe(OH)₃有吸附性，是一种新型净水剂，用如下图所示的装置可以制取少量的高铁酸钾。
（已知爱迪生蓄电池的反应式为：）

①爱迪生蓄电池的负极材料是                      
②写出制取高铁酸钾阳极的电极反应式                      
③当生成19.8g的K₂FeO₄时，隔膜两侧电解液的质量变化差(△m_右一△m_左)为_              g。

甲醇既可用于基本有机原料，又可作为燃料用于替代矿物燃料。
（1）以下是工业上合成甲醇的两个反应：
反应I： CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）       ΔH₁
反应II：CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）+ H₂O（g）    ΔH₂
① 上述反应符合“原子经济”原则的是       （填“I”或“II”）。
② 下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断反应I为______热反应（填“吸”或“放”）。
③ 某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0．2 mol／L，则CO的转化率为                  ，此时的温度为               （从表中选择）。
（2） 已知在常温常压下：
① 2CH₃OH（l）＋3O₂（g）＝2CO₂（g）＋4H₂O（g）  ΔH₁ kJ／mol
② 2CO（g）+ O₂（g）＝ 2CO₂（g）         ΔH₂ kJ／mol
③ H₂O（g）＝ H₂O（l）           ΔH₃ kJ／mol
则反应CH₃OH（l）+ O₂（g）＝ CO（g）+ 2H₂O（l）    ΔH＝           kJ／mol
（3）现以甲醇燃料电池，采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有Cr₂O²‾₇)时，实验室利用下图装置模拟该法：

① N电极的电极反应式为                         。
② 请完成电解池中Cr₂O²‾₇转化为Cr³⁺的离子反应方程式：
Cr₂O₇ ²‾+      Fe²⁺ +      [   ] ═=        Cr³⁺+     Fe³⁺+      H₂O
（4） 处理废水时，最后Cr³⁺以Cr(OH)₃形式除去，当c(Cr³⁺)=1×10‾⁵ mol•L^﹣1时，Cr³⁺沉淀完全，此时溶液的pH=         。(已知， K_sp[Cr(OH)₃]=6.4×10‾³¹，lg2=0.3)

下图是一个化学过程的示意图。

（1）图中甲池中OH^－移向            极（填“CH₃OH”或“O₂”）。
（2）写出通入CH₃OH的电极的电极反应式：                     。
（3）向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为           极（填“A”或"B”），并写出此电极的反应式：____                      。
（4）乙池中总反应的离子方程式：____    。
（5）当乙池中B(Ag)极的质量增加5.4g时，乙池的pH是                (若此时乙池中溶液的体积为500mlL)；此时丙池某电极析出1.60g某金属，则丙中的某盐溶液可能是          （填序号）。

A．MgSO4

B．CuSO4

C．AgNO3

D．AlCl3

氨气在生产、生活和科研中应用十分广泛
（1）传统工业上利用氨气合成尿素
①以CO₂与NH₃为原料合成尿素的主要反应如下：
2NH₃(g)＋CO₂(g)＝NH₂CO₂NH₄(s)       ΔH＝－159.47 kJ·mol^－1
NH₂CO₂NH₄(s)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)   ΔH＝+ 72.49 kJ·mol^－1
反应2NH₃(g)＋CO₂(g)＝CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g) ΔH＝                kJ·mol^－1。
②液氨可以发生电离：2NH₃(l)NH₂^－ + NH₄^＋，COCl₂和液氨发生“复分解”反应生成尿素，写出该反应的化学方程式                    。
（2）氨气易液化，便于储运，可利用NH₃作储氢材料
已知：2NH₃(g)N₂(g) + 3H₂(g) ΔH＝+92.4 kJ·mol^－1
① 氨气自发分解的反应条件是                   （填“低温” 或 “高温”）。
②其他条件相同，该反应在不同催化剂作用下反应，相同时间后，氨气的转化率随反应温度的变化如右图所示。

在600℃时催化效果最好的是                   （填催化剂的化学式）。c点氨气的转化率高于b点，原因是                                。
（3）垃圾渗滤液中含有大量的氨氮物质(用NH₃表示)和氯化物，把垃圾渗滤液加入到如图所示的电解池（电极为惰性材料）进行电解除去NH₃，净化污水。该净化过程分两步：第一步电解产生氧化剂，第二步氧化剂氧化氨氮物质生成N₂。

①写出电解时A极的电极反应式：                        。
②写出第二步反应的化学方程式：                        。

以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点.

（1）氨燃料电池使用的电解质溶液是2 mol·L^－1的KOH溶液，电池反应为：4NH₃＋3O₂ =2N₂＋6H₂O。该反应每消耗1.7g NH₃转移的电子数目为            ;
（2）用氨燃料电池电解CuSO₄溶液，如右图所示，A、B均为铂电极，通电一段时间后，在A电极上有红色固体析出，则B电极上发生的电极反应式为      ；此时向所得溶液中加入8gCuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度，则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为         L.
（3）纳米级氧化亚铜(Cu₂O)是一种重要光电材料。现用铜棒和石墨做电极，饱和食盐水做电解质制备纳米级氧化亚铜(Cu₂O)，电解反应为。铜棒上发生的电极反应式为

甲烷作为一种新能源在化工领域应用广泛，请回答下列问题：

（1）高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H₂)还原氧化铁，有关反应为：CH₄(g)＋CO₂(g)===2CO(g)＋2H₂(g) ；ΔH＝+260 kJ·mol^－1
已知：2CO(g)＋O₂(g)===2CO₂(g) ；ΔH＝﹣566 kJ·mol^－1
则CH₄与O₂反应生成CO和H₂的热化学方程式为： _____________________.
（2）如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。
①a处应通入_____（填“CH₄”或“O₂”），b处电极上发生的电极反应式是：
②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH值_____（填写“变大”“变小”或“不变”，下同），装置Ⅱ中Cu^2＋的物质的量浓度                .
③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH^―以外还含有_____（忽略水解）.
④在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化为12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷_______L（标准状况下）.

（1）某课外兴趣小组用下图装置进行实验，试回答：

①若开始时开关K与a连接，则A的电极反应式为_________。
②若开始时开关K与b连接，这种方法经常用于金属的防护，这种防护措施叫做_______。
③开关K与b连接，铁和石墨棒互换位置即可制得白色的较纯净Fe（OH）₂沉淀，则铁电极反应式为_______。
（2）如下图所示的装置，C、D、E、F都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答以下问题：

①电极A的名称是_______。
②甲装置中D电极的电极反应式：_______。
③在25℃时若用惰性电极电解饱和  NaCl溶液一段时间，当阳极产生5.6L（标准状况下）一种气体，电解后溶液体积为50L时，求所得溶液在25℃时的氢氧化钠物质的量浓度=_______。
④欲用丙装置给铜镀银，G应该是________（填“银”或“铜”），电镀液的主要成分是（填化学式）_______。

（1）在25℃、101 kPa下，1 g甲烷完全燃烧后，恢复到原状态放热Q kJ，则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为_________________                   。
（2）肼(N₂H₄)一空气燃料电池是一种碱性环保电池，该电池放电时，负极的反应式为              。
（3）如图装置中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol/L的CuSO₄溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红，乙烧杯中石墨电极附近pH值的变化为              （选填“变大”、“变小”、“不变”）。通电一段时间后（溶液中还有CuSO₄），若要使乙烧杯中电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入              (填序号).

A．CuO

B．Cu(OH)2

C．CuCO3

D．Cu2(OH)2CO3

（4）下图是用于笔记本电脑的甲醇（CH₃OH）燃料电池结构示意图，质子交换膜左右两侧的溶液均为500mL 2 mol/LH₂SO₄ 溶液，当电池中有1mol e^－发生转移时，左右两侧溶液的质量之差为              （忽略气体的溶解，假设反应物完全耗尽）。

Ⅰ.CO和H₂作为重要的燃料和化工原料，有着十分广泛的应用。
（1）已知：C(s)+O₂(g)=CO₂(g)           △H₁= -393．5 kJ·mol^-1
C(s)+H₂O(g)= CO(g)+H₂(g)    △H₂= +131．3 kJ·mol^-1
则反应CO(g)+H₂(g)+O₂(g)=H₂O(g)+CO₂(g)△H=            kJ·mol^-1。
（2）利用反应CO(g) +H₂(g)+O₂(g) = CO₂(g) +H₂O(g) 设计而成的MCFS燃料电池是用水煤气（CO和H₂物质的量之比为1:1）作负极燃气，空气与CO₂的混合气为正极助燃气，用一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔点混合物做电解质的一种新型电池。现以该燃料电池为电源，以石墨作电极电解饱和NaCl溶液，反应装置以及现象如图所示。则有：

①燃料电池即电源的N极的电极反应式为 _______________________；
②已知饱和食盐水的体积为1 L，一段时间后，测得左侧试管中气体体积为11．2 mL(标准状况)，若电解前后溶液的体积变化忽略不计，而且电解后将溶液混合均匀，则此时溶液的pH为                。
Ⅱ.CO和NO是汽车尾气的主要污染物。消除汽车尾气的反应式之一为：
2NO(g)+2CO(g)  N₂(g)+2CO₂(g)。请回答下列问题：
（3）一定温度下，在一体积为VL的密闭容器中充人一定量的NO和CO时，反应进行到t时刻时达到平衡状态，此时n(CO)=amol、n(N0)=2amol、n(N₂)=bmol，且N₂占平衡混合气体总体积的1/4。
①该反应的平衡常数K=               （用只含a、V的式子表示）
②判断该反应达到平衡的标志是____（填序号）
A．v(CO₂)_生成=v(CO)_消耗
B．混合气体的平均相对分子质量不再改变
C．混合气体的密度不再改变
D．NO、CO、N₂、CO₂的物质的量浓度均不再变化
（4）在一定温度下，将2.0molNO、2.4molCO通入固定容积2L的密闭中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示，则：

①有害气体NO的转化率是          ，0～15minCO₂的平均反应速率v(CO₂)=____（保留小数点后三位）。
②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件是     。（填序号）。
A．增加CO的量  B．加入催化剂  C．减小容器体积  D．扩大容器体积

用惰性电极电解物质的量比为2：1的NaCl与NaHCO₃混合溶液，测得溶液pH变化如右图所示。

（1）在0→t₁时间内，阳极上的电极反应式为：___________________________；
（2）用离子方程式表示：a点 pH﹥7原因：__________________________；0→t₁时间内，溶液pH升高比较缓慢的原因：_______________________
（3）从原溶液中溶质变化角度看，t₁时刻的意义是________________________
（4）有人利用电解原理开发出了一种家用“84”消毒液（有效成分为NaClO）发生器（构造如图），在制备该消毒液时，a电极应该连接在电源的________________极上，若两个电极一种是铁、一种是石墨，则b极材料是________________。

世界能源消费的90%以上依靠化学技术。
（1）工业制氢的一个重要反应是利用CO还原H₂O(g)。已知：
C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H="-394k" J/mol
2C（石墨，s）+O₂（g）═CO（g）△H="-222k" J/mol
H₂（g）+ 1/2O₂（g）═H₂O（g）△H="-242k" J/mol
则CO还原H₂O(g)的热化学方程式为_________________。
（2）氢能被视为最具发展潜力的绿色能源，写出碱式氢氧燃料电池的工作时的负极电极反应：_______。
（3）一种新型锂离子二次电池——磷酸铁锂（LiFePO₄）电池。作为正极材料的磷酸铁锂在充、放电时的局部放大示意图如下图，写出该电池充电时的阳极电极反应__________。
     
（4）LiOH是制备锂离子电池正极材料的重要原料，其电解法制备装置如上图。气体a通入淀粉KI溶液中，发现溶液变蓝，持续一段时间后，蓝色逐渐褪去。则M极为电源的________（填“正”或“负”）极，B极区电解液为_______溶液（填化学式），该离子交换膜是________（填“阳”或“阴”）离子交换膜，解释蓝色褪去的原因______________________。