高中化学探究电解池作用填空题

下图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：

（1）电源电极X的名称为                。
（2）pH变化：A            ，B          ，C         。(填“增大”“减小”或“不变”)
（3）通电5 min后,B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO₄溶液的质的量浓度为                 (设电解前后溶液体积无变化)。
（4）若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液中OH^－的物质的量浓度为                 (设电解前后溶液体积无变化)。

海水中富含镁，可经过加碱沉淀、过滤、酸溶、结晶及脱水等步骤得到无水氯化镁，最后电解得到金属镁。已知25 ℃时K_sp[Mg(OH)₂]=1.8×10^-11，K_sp[Fe(OH)₃]= 1.0×10^-38。 当溶液中离子浓度≤1.0×10^－5 mol·L^－1可视为沉淀完全。
(1)有浓度为1.8×10^-3mol·L^-1的MgCl₂溶液，该溶液中含有少量Fe³⁺，当溶液中Fe³⁺沉淀完全时，Mg ²⁺    是否开始沉淀           ，Mg(OH)₂开始沉淀时溶液的pH为________。
（2）除去MgCl₂酸性溶液中少量的FeCl₃，可加入的试剂有             。
a．MgO            b．Mg(OH)₂          c．NH₃·H₂O        d．MgSO₄
（3）若在空气中加热MgCl₂·6H₂O，可生成Mg(OH)Cl或MgO，写出生成Mg(OH)Cl或MgO相关的化     学方程式                          。
（4）MgCl₂·6H₂O在干燥的HCl气流中加热可得到无水氯化镁，其原因是               。
（5）电解熔融的MgCl₂，阳极的电极反应式为：                  。

在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16 g。试回答下列问题。

（1）电源中X电极为直流电源的________极。
（2）pH变化：A：________，B：________，C：________。(填“增大”、“减小”或“不变”)
（3）通电5 min时，B中共收集224 mL (标准状况下) 气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO₄溶液的物质的量浓度为________(假设电解前后溶液体积无变化)。
（4）若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为________(假设电解前后溶液体积无变化)。

电解原理在工业生产中有广泛的应用。

（1）如图为离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图，下列说法不正确的是          。

A．直流电源的左侧为负极

B．从E口逸出的气体是H2

C．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性

D．从C口出来的溶液为NaOH溶液

E．每生成22.4 L Cl₂，便产生2 mol NaOH
F．粗盐水中含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2－等离子，精制时先加Na₂CO₃溶液
G．该离子交换膜为阳离子交换膜
（2）双氧水是一种重要的绿色试剂，工业上可采取电解较稀浓度的硫酸来制取双氧水（H₂O₂只为还原产物），其电解的化学方程式为：3H₂O+3O₂ O₃+3H₂O₂。则阳极的电极反应式为                 ，阴极的电极反应式为                     。
（3）高铁酸钾(K₂FeO₄)易溶于水，具有强氧化性，是一种新型水处理剂。工业上用如下方法制备高铁酸钾：以Fe₂O₃为阳极电解KOH溶液。
①高铁酸钾溶液长时间放置不稳定，会产生红色絮状物质及气泡，则该过程的离子方程式为                 。
②电解制高铁酸钾时阳极的电极反应式为                      。

合成氨反应是化学上最重要的反应：
（1）合成氨原料气中的氢气可利用天然气(主要成分为CH₄)在高温、催化剂作用下与水蒸气反应制得，反应中每生成2 mol CO₂吸收316kJ热量，该反应的热化学方程式是_______________________，该方法制得的原料气中主要杂质是CO₂，若用K₂CO₃溶液吸收，该反应的离子方程式是________________。
（2）已知N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) ΔH<0。下图是当反应器中按n(N₂)∶n(H₂)＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃下，反应达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线。

①曲线a对应的温度是________。
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是________(填序号)

A．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K(M)＝K(Q) ＞K(N)

B．加催化剂能加快反应速率但H2的平衡转化率不变

C．相同压强下，投料相同，达到平衡消耗时间关系为c>b>a

D．由曲线a可知，当压强增加到100 MPa以上，NH3的物质的量分数可达到100%

③N点时c(NH₃)＝0.2 mol·L^－1，N点的化学平衡常数K＝_________________(精确到小数点后两位)。
（3）合成氨工业中含氨废水的处理方法之一是电化学氧化法，将含氨的碱性废水通入电解系统后，在阳极上氨被氧化成氮气而脱除，阳极的电极反应式为______________________。
（4）NH₃可以处理NO₂的污染，方程式如下： NO₂＋ NH₃N₂＋ H₂O（未配平）当转移0.6 mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是        L。

CO₂和CH₄是两种重要的温窒气体，通过CH₄和CO₂反应制造更高价值的化学品是目前的研究方向。
（1）已知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁="a" kJ•mol^-1
CO（g）+H₂O （g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₂="b" kJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃="c" kJ•mol^-1
反应CO₂（g）+CH₄（g）2CO（g）+2H₂（g） 的△H=_________；
（2）在一密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol/L的CH₄与CO₂，在一定条件下发生上述反应，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如下图。

①判断该反应的△H________0（填“＞”“＜”或“=”）
②压强P₁、P₂、P₃、P₄由大到小的顺序为________________
③1100℃该反应的平衡常数为_________（保留小数点后一位）
④在不改变反应物用量的前提下，采取合理措施将Y点平衡体系转化为X点，在转化过程中，下列变化正确的是________（填序号）
a．v(正)一直增大   b．v(逆)一直增大
c．v(正)先减小后增大  d．v(逆)先减小后增大
（3）以Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化为乙酸。
①该反应的化学方程式为____________________
②将Cu₂Al₂O₄溶解在稀硝酸中的化学方程式为____________________
(4)以CO₂为原料可以合成多种物质。
①利用FeO吸收CO₂的化学方程式为：6 FeO+CO₂=2Fe₃O₄+C，则反应中每生成1 mol Fe₃O₄，转移电子的物质的量为_______mol。
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，在铜电极上CO₂可转化为CH₄，另一电极石墨连接电源的_____极，则该电解反应的总化学方程式为____________________。

已知金属活动相差越大，形成原电池时越容易放电。请根据如图装置，回答下列问题：

（1）各装置名称是：A池____________；C池____________；
（2）写出电极上发生的反应：②____________；⑥____________；
（3）当电路上有1mol电子流过时，①极上质量变化___________；⑥极上质量变化___________；

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（主要成分为FeS₂）是生产硫酸的冶炼钢铁的重要原料。高温下可发生反应：其中一个反应为：3FeS₂+8O₂6SO₂+Fe₃O₄，该过程若有1.5mol FeS₂参加反应，则反应过程中转移_____ mol电子；
（2）氯化铝溶液显酸性，原因是_________________________（用离子方程式稀释）；
（3）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素（CO(NH₂)₂；它易被氧化），原理如下图所示。

①电源的负极为_________（填“A”或“B”）。
②阳极室中发生的反应依次为_________、_________。
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将_________；若阴极共收集到气体6.72L（标准状况），则除去的尿素为________ g（忽略气体的溶解）。
（4）为了减少CO对大气的污染，某研究性学习小组拟研究利用CO和H₂O反应转化为绿色能源H₂。已知：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ•moL^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•moL^-1
H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ•moL^-1
写出CO和H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的热化学方程式：_________。

电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是AgNO₃溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴石蕊试液，则：
①电解池中Y电极上的电极反应式为            ；在Y电极附近观察到的实验现象是              ；检验该电极反应产物的方法是                    。
②X电极上的电极反应式为                             。
（2）如要用电解方法精炼粗镍，电解液a选用Ni(NO₃)₂溶液，则：①X电极的材料是              ，电极反应式为                            。
②Y极的材料是                   ，电极反应式为             。
(说明：杂质发生的电极反应不必写出)。

（1）在一定温度下，向1L体积固定的密闭容器中加入1molA（g），发生反应2A（g）B（g）+C（g），B的物质的量随时间的变化如图所示。0—2min内的平均反应速率v(A)=          . 相同温度下，若开始加入A（g）的物质的量是原来的2倍，则平衡时         是原来的2倍。

a.平衡常数     b.A的平衡浓度    c.达到平衡的时间  
d.平衡时B的体积分数            e.平衡时混合气体的密度 
f .平衡时混合气体的平均摩尔质量
（2）实验室用Zn和稀硫酸制取H₂，反应时溶液中水的电离平衡      移动（填“向左”“向右”或“不”）；若加入少量下列试剂中的        ，产生H₂的速率
将增大。
a.NaNO₃    b.CuSO₄    c.Na₂SO₄    d.NaHSO₃   e. CH₃COOH    f.FeSO₄
（3）用惰性电极电解Cu(NO₃)₂溶液一段时间后，加入a mol 的Cu(OH)₂可使溶液恢复原状，则电解过程中转移的电子数目为_____________
（4）氯化铁溶液常作印刷电路铜板的腐蚀剂，得  到含有Cu²⁺等的废液，有人提出可以利用如右图的装置从得到的废液中提炼金属铜。该过程中甲池负极的电极反应式是                             ，若乙池中装入废液500mL，当阴极增重3.2g时，停止通电，此时阳极产生气体的体积（标准状况）为         （假设气体全部逸出）。

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1 000 ℃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1 200 ℃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________。

电解原理在化学工业中有着广泛的应用。现将你设计的原电池通过导线与右图中电解池相连，其中，a为电解液，X和Y是两块电极板，则：

（1）若X、Y依次为铜和铁，a仍为CuSO₄溶液，且反应过程中未生成Fe³⁺，则Y极的电极反应式为               
（2）若用此装置电解精炼铜，             做阳极，电解液CuSO₄的浓度                (填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）PbO₂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。阳极发生反应的电极反应式为                 ；若电解液中不加入Cu(NO₃)₂，阴极发生的电极反应式为            。
（4）如图：A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。

比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序为               （填字母序号）。

如图，用惰性电极电解由四种都为元素周期表原子序数前10号元素组成的A溶液，在两电极区域分别得到B、C、D、E四种气体。它们之间在一定条件下反应流程如图所示。其中F、D中原子核外电子总数相等，E是常见的导致温室效应的气体。常温下，在F中先通足量E气体，再通足量D气体，生成一种与A元素组成相同的物质G。上述反应流程没有其他物质参与。

（1）写出G中的化学键类型           ，E的电子式                 。
（2）写出上述反应流程中生成A的离子反应方程式                                 。
（3）写出D在纯净C中燃烧的化学反应方程式                                  。
（4）通常情况下，D极易溶于F中，其原因                                   。
（5）往G的饱和溶液中通入E也能制得A，写出该反应的化学方程式                。
（6）写出该题中电解A溶液反应的总离子方程式                      。

I．X、Y、Z、M、N为短周期的五种主族元素，其中X、Z同主族，Y、Z同周期，M与X，Y既不同族，也不同周期。X原子最外层电子数是核外电子层数的三倍，Y的最高化合价与其最低化合价的代数和等于6。N是短周期主族元素中原子半径最大的非金属元素。
（1）请写出M的元素符号： ____________，Z的原子结构示意图： ____________。M与X两元素可形成两种液态化合物，其化学式分别为                    。
（2）请写出N元素在周期表中的位置               ；与N同族的短周期元素L，其最高价氧化物的电子式为                    。
（3）Y与Z相比，非金属性较强的元素是___，（填元素符号）可以证明该结论的实验事实是         。
II．下列转化关系中，X、Y是生活中用途广泛的两种金属单质，A、B是氧化物，A为红棕色固体，C、D、E是中学常见的三种化合物。分析转化关系回答问题。

（1）请写出反应①的化学方程式：________________________________。
（2）由D到E的离子方程式_________________________________。
（3）若试剂a是NaOH溶液，写出单质X与NaOH溶液反应的离子方程式                  。
（4）若试剂b是H₂SO₄，工业上用E、H₂SO₄和NaNO₂为原料制取高效净水剂Y(OH)SO₄，已知还原产物为NO，则该反应的化学方程式是________________________________。
（5）工业上电解熔融的B制取X时，若阳极产生的气体在标准状况下的体积为33.6 L，则阴极产物的质量为______________。

（1）对工业合成氨条件的探索一直是化学工业的重要课题，在恒温恒容的甲容器、恒温恒压的乙容器中分别进行合成氨反应，如下图（图中所示数据均为初始物理量）。t分钟后反应均达到平衡，生成的NH₃均为0.4mol（忽略水对压强的影响及氨气的溶解）。

T=a℃   V=2L                       T=a℃   V=2L            移动活塞
①判断甲容器中的反应达平衡的依据是           。（填写相应编号）

A．压强不随时间改变

B．气体的密度不随时间改变

C．c(N2)不随时间改变

D．单位时间内生成2 mol NH3的同时消耗1 mol N2

E．单位时间内断裂3 mol H-H键，同时断裂6 mol N-H键
②该条件下甲容器中反应的平衡常数K=          ；平衡时，甲的压强P_平=         （用初始压强P₀表示）。
（2）最近华南理工大提出利用电解法制H₂O₂并用产生的H₂O₂处理废氨水，装置如图所示。

①为了不影响H₂O₂的产量，需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，则所得废氨水溶液中c（NH₄⁺）_________c（NO₃^-）（填“＞”、“＜”或“=”）。
②Ir-Ru惰性电极有吸附O₂作用，该电极上的反应为           。
③理论上电路中每转移3 mol电子，最多可以处理NH₃·H₂O的物质的量为                。