高中化学探究电解池作用实验题

如图所示的实验装置，丙为用淀粉碘化钾和酚酞混合溶液润湿的滤纸，m、n为夹在滤纸两端的铂夹。丁为直流电源，x、y为电源的两极。G为电流计，电极均为石墨电极。闭合K₂、断开K₁，一段时间后，A、B两极产生的气体体积之比为2:1，回答下列问题：

（1）M溶液可能是                （填序号）。
A．KNO₃溶液 B. Ba(OH)₂溶液 C．H₂SO₄溶液 D. NaCl溶液 E．CuSO₄溶液
（2）C极的电极反应式为                     。
（3）滤纸丙的m端发生的现象为                       。
（4）闭合K₂、断开K₁一段时间后，断开K₂、闭合K₁,若M溶液为KOH溶液，则A极电极反应式为            。乙池电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(I)一种新型的熔融盐燃料电池具有高发电效率而备受重视。现用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融盐混合物做电解质，一极通入CO气体，另一极通入空气与CO₂的混合气体，制得燃料电池。该电池工作时的正极反应式为：                       ；
(II)某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题:

（1）若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应为                      。 向B极附近滴加铁氰化钾溶液现象是                      发生反应的离子方程式                          
（2）若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应为                     ，总反应的离子方程式为                      。习惯上把该工业生产称为            
（3）有关上述实验，下列说法正确的是       。

A．溶液中Na^＋向A极移动

B．从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝

C．反应很短一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度

D．若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子

（4）该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应为               。 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制得的氢氧化钾溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或 “D”)____________导出。
③电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因___________________

某课外活动小组设计了如下图所示的装置，调节滑动变阻器，控制电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验(此时，止水夹a处于打开状态，止水夹b处于关闭状态)。实验过程中看到了令人很高兴的现象(阳离子交换膜只允许阳离子和水通过)。

请帮助他们分析并回答下列问题：
（1）写出B装置中的电极反应：
阴极：__________________________________；
阳极：__________________________________。
（2）先后观察到A装置中的现象是：
①烧杯A中导管产生气泡数秒后溶液变红，                      ；
②烧瓶中液面 ______________________________，烧杯A中导管又有气泡冒出。
（3）当观察到A装置中的现象后，他们关闭止水夹a，打开止水夹b。再观察C装置（此溶液经过煮沸，且上层有油膜），若无现象，请说明理由；若有现象，请写出有关反应的化学方程式(是离子反应的写离子方程式)：_______________________；片刻后再向烧杯C 中吹大量空气，则C中的现象是                          。

（1）某课外活动小组同学用图1装置（M、N为外电源的两个电极）进行实验，试回答下列问题：

①若开始时开关K与a连接，则铁发生电化学腐蚀中的_________腐蚀。请写出正极反应式：____________。
②若开始时开关K与b连接时，两极均有气体产生，则铁电极为__________极（填“阴”或“阳”），该电极上发生的电极反应式为_____________，总反应的离子方程式为________________。
（2）该小组同学设想，用如图2所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠。
①B出口导出的气体是__________，制得的氢氧化钠溶液从出口____________（填“A”、“B”、“C”或“D”）导出。通过阴离子交换膜的离子数____________（填“>”、“<”或“=”）通过阳离子交换膜的离子数。
②氢气、氧气和氢氧化钠溶液又可制成燃料电池，该电池的负极反应式为__________________。

关于电解池应用的规律提炼题组
某化学兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究，回答下列问题：

（1）通O₂的Pt电极为电池              极（填电极名称），其电极反应式为              。
（2）若B电池为电镀池，目的是在某镀件上镀一层银，则X电极材料为         ，电解质溶液为          。
（3）若B电池为精炼铜，且粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质，在          电极（填“X”或“Y”）周围有固体沉积，该电极的电极反应式为           。
（4）若X、Y均为Pt，B电池的电解质溶液为500 mL 1.0mol/L的NaCl溶液，当电池工作一段时间断开电源K，Y电极有560mL（标准状况）无色气体生成（假设电极产生气体完全溢出，溶液体积不变）。恢复到常温下，B电池溶液的pH=            ，要使该溶液恢复到原来的状态，需加入   （填物质并注明物质的量）。
（5）若X、Y均是铜，电解质溶液为NaOH溶液，电池工作一段时间，X极附近生成砖红色沉淀，查阅资料得知是Cu₂O，试写出该电极发生的电极反应式为               。
（6）若X、Y均是Pt，电解质溶液为Na₂SO₄溶液，通电一段时间后，在阴极上逸出c mol气体，同时有N g Na₂SO₄•10H₂O 晶体析出，若温度不变，此时剩余溶液的溶质的质量分数为                  。
（学法题）通过以上题目，请总结书写电极反应式的关键             。

某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题:

（1）若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应为                     。
（2）若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应为                     ，总反应的离子方程式为                     。
（3）有关上述实验，下列说法正确的是       。

A．溶液中Na^＋向A极移动

B．从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝

C．反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度

D．若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子

（4）该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应为               。 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制得的氢氧化钾溶液从出口(填“A”、“B”、“C”或 “D”)________导出。
③电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因__________________________

A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：

阳离子	Na^＋、K^＋、Cu^2^＋
阴离子	SO4^2^－、OH^－

下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放250 mL足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。
接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了8 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图如下。据此回答下列问题：

（1）M为电源的________极(填写“正”或“负”)。
（2）计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积为_________________。
（3）B溶液中的溶质为             。电解后，乙烧杯中溶液的pH＝__________。 若在B溶液中事先滴加紫色石蕊试液，       极（填写“c”或“d”）先变红。

某化学兴趣小组用下图所示装置进行电化学原理的实验探究，试回答下列问题：

（1）通O₂的Pt电极为电池        极（填电极名称）；其电极方程式为                    。
（2）若B电池为电镀池，目的是在某镀件上镀一层银，则X电极材料为        ；电解质溶液为          。
（3）若B电池为精炼铜，且粗铜中含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质，则该电池阳极泥的主要成分是            。
（4）若B电池的电解质溶液为500 mL 1.0 mol/L的NaCl溶液，X、Y皆为惰性电极，当电池工作一段时间 断开电源K，Y电极有560mL（标准状况）无色气体生成（假设电极产生气体完全溢出，溶液体积不变），此时B电池溶液的pH=     ；要使该溶液恢复到原来的状态，需加入（填物质并注明物质的量）           。
（5）若X、Y均是铜，电解质溶液为NaOH溶液，电池工作一段时间，X极附近生成砖红色沉淀，查阅资料得知是Cu₂O，试写出该电极发生的电极反应式为                 。

(14分）现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水,并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL）和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中）。
（1）试从下图中选用几种必要的仪器,连成一整套装置,各种仪器接口的连接顺序(填编号）是:
A接   ，   接   ,B接   ，    接    。

（2）铁棒接直流电源的      极；碳棒上发生的电极反应为         。
（3）能说明氯气具有氧化性的实验现象是            。
（4）假定装入的饱和食盐水为50 mL(电解前后溶液体积变化可忽略）,当测得的氢气换算成标准状况下为5．6 mL时,溶液的pH为       。

(15分)本题由I，II两部分组成

（1）A的化学式是       ，甲中发生反应的化学方程式为        。
（2）乙中反应的离子方程式是         。
（3）装置丙产生气体b的电极反应式为          。
II、某溶液仅含下列离子中的几种，且所含各种离子的物质的量浓度均为0.lmol/L(忽略水的电离及离子的水解)。K^＋Ag^＋  Mg^2＋Al^3＋  NH₄^＋     Cl^－   CO₃^2－  NO₃^－    SO₄^2－   I^－
用如下各步实验分析该溶液组成：
①取5 mL溶液，滴少量稀氨水，发现溶液中有沉淀生成，且离子种类增加。
②用铂丝蘸取溶液，在火焰上灼烧，透过蓝色钻玻璃观察，火焰不显紫色。
③另取溶液加入过量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色。
④向步骤③实验所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成。
请回答下列问题：
（4）由步骤②判断，溶液中一定不含有的阳离子是____；步骤③中生成无色气体的化学式是__   。
（5）最终确定溶液中所含阴离子有__   。
（6）另取100 mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧沉淀至恒重，得到的固体化学式为____   。

氯化铜、氯化亚铜是重要的化工原料，广泛地用作有机合成催化剂。
实验室中以粗铜(含杂质Fe)为原料制备铜的氯化物。现用如图所示的实验仪器及药品来制备纯净、干燥的氯气并与粗铜反应(铁架台、铁夹、酒精灯已省略)。按要求回答下列问题：

（1）按气流方向连接各仪器接口顺序是：a    、          、           、          。
（2）写出加热时硬质试管中发生化学反应的方程式是          。
（3）反应后，盛有NaOH溶液的广口瓶中溶液具有漂白、消毒作用，若用钢铁(含Fe、C)制品盛装该溶液会发生电化腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化腐蚀过程中正极反应式是              。

目前，回收溴单质的方法主要有水蒸气蒸馏法和萃取法等。某兴趣小组通过查阅相关资料拟采用如下方案从富马酸废液（含溴0.27%）中回收易挥发的Br₂：

（1）操作X所需要的主要玻璃仪器为      ；反萃取时加入20%的NaOH溶液，其离子方程式为      。
（2）反萃取所得水相酸化时，需缓慢加入浓硫酸，并采用冰水浴冷却的原因是      。
（3）溴的传统生产流程为先采用氯气氧化，再用空气水蒸气将Br₂吹出。与传统工艺相比，萃取法的优点是      。
（4）我国废水三级排放标准规定：废水中苯酚的含量不得超过1.00mg/L。实验室可用一定浓度的溴水测定某废水中苯酚的含量，其原理如下：

①请完成相应的实验步骤：
步骤1：准确量取25.00mL待测废水于250mL锥形瓶中。
步骤2：将4.5 mL 0.02mol/L溴水迅速加入到锥形瓶中，塞紧瓶塞，振荡。
步骤3：打开瓶塞，向锥形瓶中加入过量的0.1mol/L KI溶液，振荡。
步骤4：      ，再用0.01 mol/L Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗 Na₂S₂O₃溶液15 mL。（反应原理：I₂ + 2Na₂S₂O₃ =" 2NaI" + Na₂S₄O₆）
步骤5：将实验步骤1~4重复2次。
②该废水中苯酚的含量为      mg/L。
③步骤3若持续时间较长，则测得的废水中苯酚的含量      （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。

(11分)某化学兴趣小组用如图所示装置电解CuSO₄溶液，测定铜的相对原子质量。

（1）若实验中测定在标准状况下放出的氧气的体积VL，B连接直流电源的_________（填“正极”或“负极”）；
（2）电解开始一段时间后，在U形管中可观察到的现象有__________________，电解的离子方程式为___________________________________。
（3）实验中还需测定的数据是_______________（填写序号）
①B极的质量增重m g      
②A极的质量增重m g
（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，取出电极直接烘干称重

C．刮下电解过程中电极上析出的铜，并清洗、称重

D．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：___________（用含有m、V的计算式表示）
（6）如果用碱性(KOH为电解质)甲醇燃料电池作为电源进行实验,放电时负极电极反应式为___________。

21．某中药主要含二硫化亚铁（FeS₂），某学习小组欲用下图所示装置进行实验，测定其铁、硫元素的质量分数。
（1）装置中，A为高温灼烧装置，B为气体吸收装置，C为检测尾气中是否含有SO₂的传感器。取m g该中药样品于装置A中，经充分反应，使硫元素全部转化为SO₂和SO₃，在B中得到白色沉淀，传感器（装置C）未检测到SO₂。

① 装置B中的H₂O₂反应时表现出了     性。
② 欲计算硫元素的质量分数，需测量的数据是     。
③ 传感器的工作原理如下图所示。

传感器中阴极的电极反应式是     。
（2）为测定铁元素的质量分数，继续实验。
a．将A装置中的剩余固体用足量盐酸酸浸，有少量H₂产生。充分反应后过滤，得到黄色滤液；
b．向滤液中滴加TiCl₃溶液，至恰好完全反应，TiCl₃被氧化为TiO²⁺；
c．用滴定法测定Fe²⁺的量，消耗v mL n mol/LK₂Cr₂O₇溶液。
① a中滤液含有的金属阳离子是     。
② b中反应的离子方程式是     。
③ c中K₂Cr₂O₇被还原为Cr³⁺，样品中铁元素质量分数的数学表示式是     。

氯气在工农业生产中应用非常广泛。请回答以下问题：
（1）下面是三位同学分别设计的实验室制取和收集氯气的装置，其中最好的是  （填序号）：

（2）某课外小组同学用如图所示装置通过电解食盐水并探究氯气相关性质，请回答：

①现有电极:C和Fe供选择，请在虚框中补画导线、电源（），串联变阻器以调节电流，同时标出电极材料；电解的离子反应方程式为                                       。
②通电一段时间后，玻璃管A、B、C三处是浸有不同溶液的棉花，其中A、B两处的颜色变化分别为      、      ；C处发生的离子反应方程式为                 。
③为防止氯气逸出造成污染，应采取的措施是                                   。
（3）当在阴极收集到气体448mL（标准状况）后停止实验，将U形管溶液倒于量筒中测得体积为400mL，则摇匀后理论上计算得溶液pH=      。