- 电解池
- 共5205题
合成氨工业的核心反应是：
能量变化如右图，回答下列问题：
（1）在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化是：E1 ，E2 （填“增大”、“减小”、“不变”）
（2）在500℃、2×107Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5mol N2和1.5mol H2，充分反应后，放出的热量 （填“<”、“>”或“=”）46.2kJ；
（3）关于该反应的下列说法中，正确的是 。
A．△H>0，△S>0 B．△H>0，△S< 0 C．△H<0，△S>0 D．△H<0，△S<0（4）将一定量的N2（g）和H2（g）放入 1L密闭容器中，在500℃、2×107Pa下达到平衡，测得N2为0.10mol，H2为0.30mol，NH3为0.10mol。计算该条件下达到平衡时H2转化为NH3的转化率 。若升高温度，K值变化 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（5）在上述（4）反应条件的密闭容器中，欲提高合成氨中H2的转化率，下列措施可行的是 （填字母）。
A．向容器中按原比例再充入原料气 B．向容器中再充入惰性气体
C．改变反应的催化剂 D．分离出氨
正确答案
（1）减小； 减小
（2）<
（3）D
（4）33.3%；减小
（5）A、D
（1）加入催化剂，能降低反应所需的活化能，但不影响反应热，即，E1和E2的均减小；
（2）该反应为可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以，充入0.5mol N2和1.5mol H2，充分反应后，放出的热量小于46.2kJ；
（3）该反应为放热反应，所以△H<0，又该反应为气体体积增大的反应，所以△S<0；
（4）33.3%；该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，即K减小
（5）提高合成氨中H2的转化率即使平衡向正反应方向移动；所以，可选的有；A、D
由实验得知用电解法将电解液中的金属离子还原为金属单质时，电极所通过的电荷量Q正比于金属的物质的量n和金属离子化合价a的乘积，Q=F·na，其中F是一恒量，称为法拉第常数，它与金属的种类无关（阿伏加德罗常数NA=6.023×1023 mol-1，电子电荷量e=1.6×10-19 C,Cu的摩尔质量：64×10-3 kg·mol-1）。
（1）试求出法拉第常数F（电荷量以库仑为单位，保留三位有效数字）。
（2）如果电解硫酸铜溶液获得1 kg的金属铜，通过电解槽的电荷量是多少？
（3）用电镀的方法在半径为R的铜球表面均匀地镀上很薄的银层，在电镀槽中铜球是阳极还是阴极？另一电极是什么材料？若电流为I，通电时间为t，银的相对原子质量为A，金属银的密度为ρ，求镀层的厚度d。
正确答案
(1)F=9.64×104 C·mol-1
（2）Q=3.0×106 C
（3）阴极；银；d=
（1）由题意可知F=
F=NA×e=1.60×10-19C×6.023×1023 mol-1=9.64×104 C·mol-1。
（2）1 kg铜的物质的量n=
（3）由电解原理可知：待镀金属作阴极，镀层金属作阳极。确定铜球是阴极，阳极材料是银。由电解定律可得出通过的电荷量Q=Fna，其中a=1,析出银的物质的量n=
则可推知厚度d=
两个串联的电解池A和B，分别盛有AgNO3溶液和NaCl溶液，用惰性电极进行电解，当B池的阴极上收集到2．24 L(标准状况)气体时，在A池的阳极上析出物质多少克？若两种溶液都是2 L，两池溶液的pH各是多少？
正确答案
1．6 g 1 13
A、B两池发生的反应分别是：
A．4AgNO3+2H2O
B．2NaCl+2H2O
B池阴极析出H2 2．24 L（标准状况），相当于0．1 mol，电路中应有0．2 mol电子转移。1 mol电子应析出1 mol银，0．5 mol Cl2，0．5 mol H2,0．25 mol O2。
则A池阳极析出O2为0．25 mol/1 mol×0．2 mol×32 g·mol-1=1．6 g,A池中产生0．2 mol H+，溶液的pH=-lg
B池中生成0．2 mol OH-,溶液的pH=-lg
已知“2SO2+O2
(1)向一密闭容器中充入SO2与18O2，反应一段时间后，18O可能存在于哪些物质中？
(2)在有催化剂存在和加热的条件下，若将三氧化硫充入一密闭容器中，最终容器中会有哪些物质？
正确答案
（1）O2、SO2、SO3中
（2）O2、SO2、SO3
该反应为可逆反应，同时向正、逆两个方向进行的反应，其特征之一是各种成分共存。所以，最终容器中有O2、SO2、SO3
(14分）
其中，步骤②发生的反应为：
(1)净化钛矿石时，是否需要除去杂质FeO? ______ (填“需要”或“不需要”)。
(2) 净化钛矿石时，需用浓氢氧化钠溶液来处理，写出该过程中发生反应的化学方程式: __________________
II. TiO2可通过下述两种方法制备金属钛：
“方法一”是电解TiO2来获得Th将处理过的TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解液，用碳块作电解槽池。
(3)阴极反应的电极反应式为__________________
“方法二”是先将TiO2与 Cl2、C反应得到TiCl4,再用镁还原得到TL因下述反应难于发生：
所以不能直接由Ti02和Cl2反应（即氯化反应）来制取TiCl4。当往氯化反应体系中加入碳后，碳与上述反应发生耦合，使得反应在高温条件下能顺利进行。
(4) 己知:
请写出
(5)从化学平衡的角度解释：往氯化反应体系中加入碳时，氯化反应能顺利进行的原因________________________________________________
正确答案
（14分）（4）、（5）每空3分，其余每空2分 （1）不需要
略
近期因“召回门”而闹的沸沸扬扬的丰田Prius属第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低了汽油的消耗；在刹车和下坡时电动机处于充电状态。
（1）混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油（以辛烷C8H18计）和氧气充分反应，每生成1 mol水蒸气放热569．1 kJ。则该反应的热化学方程式为__________________。
（2）混合动力车的电动机目前一般使用的是镍氢电池，镍氢电池采用镍的化合物为正极，储氢金属（以M表示）为负极，碱液（主要为KOH）为电解液。镍氢电池充放电原理示意如图，
其总反应式是
根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH将___________（填“增大”、“不变”或“减小”），该电极的电极反应式为___________________________。
（3）汽车尾气中的一氧化碳是大气污染物，可通过如下反应降低其浓度：
CO（g）+1/2O2（g）
①某温度下，在两个容器中进行上述反应，容器中各物质的起始浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请填写表中的空格。
②相同温度下，某汽车尾气中CO、CO2的浓度分别为1．0×10-5mol·L-1和1．0×10-4mol·L-1。若在汽车的排气管上增加一个补燃器，不断补充O2并使其浓度保持为1．0×10-4mol·L-1，则最终尾气中CO的浓度为
_________mol·L-1。
正确答案
（1）C8H18(l)+25/2O2(g) ＝8CO2(g)+9H2O(g) △H＝-5121.9 kJ·mol-1（2）增大；NiOOH+H2O+e-＝Ni(OH)2+OH-（3）①v(正)>v(逆)；②1.1×10-6
亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效氧化剂、漂白剂。已知：NaClO2饱和溶液在温度低于38oC时析出的晶体是NaClO2·3H2O，高于38oC时析出晶体是NaClO2，高于60oC时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。利用下图所示装置制备亚氯酸钠。装置②反应容器为三颈烧瓶。
完成下列填空：
（1）组装好仪器后，检查整套装置气密性的操作是： 。
（2）装置②中产生ClO2的化学方程式为 。
装置④中发生反应的离子方程式为 。
（3）从装置④反应后的溶液获得NaClO2晶体的操作步骤为：
①减压，55oC蒸发结晶；② ；③ ；④低于60oC干燥，得到成品。
（4）目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
①上图是用石墨作电极，一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2的示意图。则阳极产生C1O2的电极反应为 。
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为 mol。
（5）准确称取所得亚氯酸钠样品l0 g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应(ClO2-+4I-+4H+=2H2O+2I2+C1-)。将所得混合液配成250 mL待测溶液。配制待测液需用到的定量玻璃仪器是 ；取25．00 mL待测液，用2．0mol·L-1Na2S2O3标准液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)，以淀粉溶液做指示剂，达到滴定终点时的现象为 。重复滴定2次，测得Na2S2O3溶液平均值为20．00 mL。该样品中NaClO2的质量分数为 。
正确答案
（1）关闭分液漏斗活塞，打开K1、K2，向①⑤中加水没过干燥管下端，用酒精灯微热三颈烧瓶，若①、⑤处有气泡产生，停止加热，一段时间后，①、⑤干燥管内形成一段稳定水注，说明整套装置气密性良好。（其他合理答案均得分）
（2）2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O；2ClO2+H2O2+2OH—=2ClO2—+2H2O+O2↑；
（3）趁热过滤；用38℃～60℃温水洗涤；
（4）Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+；0.01mol；
（5）溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；90.5%。
试题分析：（1）组装好仪器后，检查整套装置气密性的操作是：关闭分液漏斗活塞，打开K1、K2，向①⑤中加水没过干燥管下端，用酒精灯微热三颈烧瓶，若①、⑤处有气泡产生，停止加热，一段时间后，①、⑤干燥管内形成一段稳定水注，说明整套装置气密性良好。（其他合理答案均得分）（2）装置②中产生ClO2的反应是氯酸钠、亚硫酸钠和浓硫酸反应生成硫酸钠、二氧化氯和水，化学方程式为：2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O；根据题意知，装置④反应后获得NaClO2晶体，即ClO2、NaOH和H2O2反应生成NaClO2、H2O和O2，离子方程式为2ClO2+H2O2+2OH—=2ClO2—+2H2O+O2↑；（3）从溶液中得晶体一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，为防止析出晶体NaClO2•3H2O，应趁热过滤，由题目信息可知，应控制温度38℃～60℃进行洗涤，低于60℃干燥，答案为：趁热过滤；用38℃～60℃温水洗涤；（4）①根据题给装置分析，电解池阳极反应为氯离子失电子生成ClO2，氯元素的化合价由—1价升高到+5价，结合原子守恒和电荷守恒写出，电极反应式为：Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+②电解池阴极为氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H++2e-=H2↑，氢气的物质的量为0.005mol，则放电的氢离子为0.01mol，根据电中性原则通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子的物质的量为0.01mol；（5）根据题意知，配制250mL待测液需用到的定量玻璃仪器是250mL容量瓶；以淀粉溶液做指示剂，碘单质遇淀粉变蓝色，反应结束时，碘反应完全，蓝色褪去，达到滴定终点时的现象为当滴加最后一滴Na2S2O3标准液时，溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；根据题给反应ClO2-+4I-+4H+=2H2O+2I2+C1-，I2+2S2O32-=2I-+S4O62-得关系式：NaClO2——4S2O32-，设样品中NaClO2的质量分数为x，则有：
NaClO2——4S2O32-
90.5g 4mol
10xg 2 mol•L-1×0.02L×10
解得x=90.5%。
下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。
（1）方法Ⅰ中氨水吸收燃煤烟气中SO2的化学反应为：
能提高燃煤烟气中SO2去除率的措施有_______（填字母）。
A．增大氨水浓度 B．升高反应温度 C．使燃煤烟气与氨水充分接触 D．通入空气使HSO3-转化为SO42-采用方法Ⅰ脱硫，并不需要预先除去燃煤烟气中大量的CO2，原因是____________________（用离子方程式表示）。
（2）方法Ⅱ重要发生了下列反应：
（3）方法Ⅲ中用惰性电极电解
正确答案
（1）AC；HCO3-+SO2=CO2+HSO3-（2）S（g）+O2（g）==SO2（g） △H=-574．0kJ/mol（3）O2、SO2
（15分）海洋是一座巨大的宝藏，海水中蕴含80多种元素。氯碱工业和制备金属镁的原料都可来自于海水。
Ⅰ．在氯碱工业中，曾用石棉隔膜电解槽来电解食盐水（如图甲所示）。
（1）写出阳极的反应式 。
（2）图甲中流出的b是 溶液。
（3）石棉隔膜的作用是 。
Ⅱ．随着科技的发展，电解工艺不断革新，电解效率和产品纯度得到提高。20世纪80年代起，隔膜法电解工艺逐渐被离子交换膜电解技术取代。
（1）离子交换膜电解槽（如图乙所示）中⑥、⑦分别是_______、______________。
（2）已知一个电子的电量是1．602×10－19C，用离子膜电解槽电解饱和食盐水，当电路中通过1．929×105 C的电量时，生成NaOH_ g。
Ⅲ．下图是工业上生产镁的流程。
（1）写出下列反应的化学方程式：
①沉淀池： ； ②电解： ；
（2）整个生产流程中循环使用的物质是 。
（3）简述加热氯化镁的结晶水合物使之脱水转化为无水氯化镁的注意事项： 。
正确答案
Ⅰ．（1）2Cl－－2e－＝Cl2 ↑ （2）NaOH和NaCl （3）阻止气体通过
Ⅱ．（1）NaOH溶液 Na＋ （2）80
Ⅲ．（1）①MgCl2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋CaCl2
②MgCl2(熔融) 
试题分析：Ⅰ．（1）电解饱和NaCl溶液的阳极的反应式是2Cl－－2e－＝Cl2 ↑；（2）在阴极由于放电能力H+>Na+，所以阴极的电极反应式是：2H++2e-=H2↑．由于破坏了附近的水的电离平衡，使得阴极附近OH-浓度增大，所以图甲中流出的b是NaOH及未电离的NaCl的混合溶液。（3）石棉隔膜的作用是阻止气体通过，防止Cl2与阴极反应反应产物H2、NaOH发生反应。Ⅱ．（1）离子交换膜电解槽中⑥是NaOH溶液；⑦是Na＋。（2）n(e-)=(1．929×105 C÷1．602×10－19C)÷6．02×1023=2．0mol。n(NaOH)=2．0mol;m(NaOH)=2．0mol×40g/mol=80g。Ⅲ．（1）由工业上生产镁的流程图可知：①沉淀池的化学反应方程式是MgCl2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋CaCl2；②在电解池中的化学反应方程式是MgCl2(熔融)
．（16分）欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr2O72-转化为Cr(OH)3沉淀除去。三种金属离子生成沉淀的pH如表。
（1）某含铬废水处理的主要流程如下图所示：
①初沉池中加入明矾作沉降剂，其作用的原理是（用离子方程式表示） 。
②请补充并配平以下反应池中发生主要反应的离子方程式：
Cr2O72-+ HSO3-+ == Cr3++ SO42-+ H2O。
③根据“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此过程中发生主要反应的离子方程式是：H++OH-=H2O和 。证明Cr3+沉淀完全的方法是 。
（2）工业可用电解法来处理含Cr2O72-废水。实验室利用如图模拟处理含Cr2O72-的废水，阳极反应是Fe-2e-=Fe2+，阴极反应式是2H++2e-=H2↑。
①Fe2+与酸性溶液中的Cr2O72-反应的离子方程式是 ，
②上述反应得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全，从其对水的电离平衡角度解释其原因
。
③若溶液中含有0.01mol Cr2O72-，则阳离子全部生成沉淀的物质的量是_______mol。
正确答案
32．（16分）
（1）（8分）①Al3++3H2O
② 1 Cr2O72-+ 3 HSO3-+ 5H+ = 2 Cr3++ 3 SO42-+ 4 H2O（2分。写出H+1分，系数全部正确1分）
③Cr3++ 3OH-=Cr(OH)3↓（2分，化学式、系数各1分） 取沉淀后的上层清液测定其pH（1分），若pH≥8，则沉淀完全（1分）
（2）（8分）①Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O（3分，化学式2分，系数1分） ②水中的H+在阴极区放电（1分），H+浓度减小促使水的电离平衡向右移动（1分），OH-浓度增大与金属阳离子在阴极区结合而沉淀完全（1分） ③0.08（2分。说明：含铬和铁两种氢氧化物沉淀）
试题分析： （1）①明矾是含有12个结晶水的KAl(SO4)2,该物质可做净水剂，此处加入该物质主要是利用其中的铝离子水解使溶液呈酸性，同时生成的氢氧化铝吸附杂质沉淀起到沉降杂质净化溶液的目的，所以此处考查的是铝离子的水解反应方程式，Al3++3H2O
②此氧化还原反应中Cr2O72- 中铬的化合价+6→+3，HSO3- 中的S的化合价+4→+6，所以根据电子守恒配平发生化合价变化的的物质的，然后根据方程式前面少O的原则，前面所缺项应为H+，所以再根据电荷守恒配平方程式得1 Cr2O72-+ 3 HSO3-+ 5H+ = 2 Cr3++ 3 SO42-+ 4 H2O。
③题中流程可以看出，向沉淀池中加入氢氧化钠是为了沉淀得到Cr(OH)3 ，因此题干中所谓的沉淀法和中和法，主要是加入氢氧化钠能够首先中和溶液中的H+，其次能与溶液中的Cr3+结合生成Cr(OH)3 沉淀，因此此处发生的反应离子方程式除了H++OH-=H2O外，还有Cr3++ 3OH-=Cr(OH)3↓。若要证明Cr3+沉淀完全，则可以根据表中给的数据，Cr3+沉淀完全时的pH值等于8.0，若Cr3+沉淀完全，则用pH计可以测得溶液的pH值为8.0。
（2）①Fe2+ 具有还原性，酸性溶液中的Cr2O72- 强氧化性，二者容易发生氧化还原反应，因为此处是在处理酸性溶液中的Cr2O72- ，因此此出也是利用上题的沉淀法把Cr2O72-还原+3,价，然后沉淀除去，所以此反应的方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。
②该电解反应的阳极铁电极主要发生氧化反应溶解产生亚铁离子还原Cr2O72- ，而阴极则主要是溶液中水电离的H+得到电子被还原，所以由于溶液中水电离的H+反应了，H+浓度减小水的电离平衡右移，OH-浓度增大，与金属阳离子Cr3+、Fe3+结合生成沉淀。
③根据①中反应的离子方程式可知，生成的金属阳离子比例关系是2Cr3+~6Fe3+ ，因此若含有0.01mol Cr2O72-，则会生成Cr3+ 0.02mol，Fe3+ 有0.06mol，因此总共会生成0.08mol的沉淀。
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