- 电解池
- 共5205题
发展“碳一化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料，经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程：
（1）该过程中产生的的CO可继续与水蒸气发生可逆反应得到CO2和H2，此反应的平衡常数表达式K =____________。
（2）CH3OH(l)气化时吸收的热量为27 kJ/mol，CH3OH(g)的燃烧热为677 kJ/mol，请写出CH3OH(l)完全燃烧的热化学方程式_________________。
（3） “催化还原”反应制乙二醇原理如下：
CH3OOC-COOCH3(g)+4H2(g) 
为探究实际生产的最佳条件，某科研小组进行了多方面研究。下图表示乙二醇达到平衡时的产率随原料投料比[n(氢气)/n(草酸二甲酯)]和压强的变化关系，其中三条曲线分别表示体系压强为1.5 MPa、2.5 MPa、3.5 MPa的情况，则曲线甲对应的压强是P(甲)=___________。
（4）草酸二甲酯水解产物草酸（H2C2O4）为二元中强酸
① 草酸氢钾溶液中存在如下平衡：
H2O
② 向0.1 mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性，此时溶液里各粒子浓度关系正确的是 （填序号）。
a．c(K+) = c(HC2O4-) + c(H2C2O4) + c(C2O42-)
b．c(K+) + c(Na+) = c(HC2O4-) + c(C2O42-)
c．c(Na+) = c(H2C2O4) + c(C2O42-)
d．c(K+) > c(Na+)
（5）以甲醇为原料，使用酸性电解质构成燃料电池，该燃料电池的负极反应式为 ;若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇，向外界提供相等电量，则每代替32 g甲醇，所需标准状况下的甲烷的体积为 L。
正确答案
（14分）
（1）K=
（2）CH3OH(l) +3/2O2(g) = CO2(g)+2H2O(l) ∆H =" -650" kJ /mol
（3）3.5 MPa
（4）①HC2O4-+H2O
（5）CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+ 16.8
试题分析：
（2）① CH3OH(l)= CH3OH(g) ∆H =" 27" kJ /mol
②CH3OH(g)+3/2 O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ∆H =" -677" kJ /mol
①+② 得 CH3OH(l) +3/2O2(g) = CO2(g)+2H2O(l) ∆H =" -650" kJ /mol
（3）压强越大，速率越大，达平衡所需的时间越短，甲的时间最短，对应的压强最大，为3.5 MPa
（4）①HC2O4-既有电离又有水解。②a为物料守恒，正确；b为电荷守恒，错误，正确的为c（H+）+c(K+) + c(Na+) = c(HC2O4-) + 2c(C2O42-)+c（OH-）；c错误；向0.1 mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性，草酸氢钾溶液呈酸性，若草酸氢钾和NaOH溶液恰好反应，生成K2C2O4和Na2C2O4，它们水解呈碱性，要呈中性，应是草酸氢钾>NaOH，即c(K+) > c(Na+)，d正确，选a d 。
（5）总：CH3OH+3/2O2= CO2+2H2O 酸性电解质的正极反应式：3/2O2+6 H++6e-="3" H2O
负极反应式=总-正极反应式 得：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH4 +2H2O -8e-= CO2+8 H+ ，32 g甲醇相当于1mol ，有6 mol电子转移，提供相等电量，需3/4 mol CH4，V="nVm=3/4*22.4=" 16.8(L)
已知X、Y、Z、W四种短周期元素的原子半径依次减小。在周期表中X与Y、Y与Z均位于同一周期的相邻位置；X的最外层电子数为次外层电子数的2倍；W分别能与X、Y、Z按一定原子数之比形成电子总数为 10的常见化合物。请判断X、Y、Z、W四种元素并回答下列问题（要求用确定后的元素符号及有关化学用 语表示）：
(1)(XY)2分子中所有原子最外层都满足8电子结构，请写出其结构式：_________________；(XY)2可与W2化合生成WXY，其水溶液是一种酸，某浓度该酸的钾盐(KXY)溶液能使酚酞试液显红色，请用离子方程式表示其原因：____________________。
(2)已知乙炔在一定条件下可以三聚生成苯：3CH
(3)三聚氰胺遇强酸或强碱性水溶液发生水解，氨基逐步被羟基取代生成三聚氰酸。三聚氰胺由于含氮量 高而被一些奶粉厂家非法掺入奶粉中以提高其产品的含氮量（俗称蛋白精），经研究表明三聚氰胺和三 聚氰酸在肾细胞中结合沉积从而形成肾结石，堵塞肾小管，最终造成肾衰竭，严重则危及生命。试写出 三聚氰胺与稀盐酸反应直接生成三聚氰酸的离子方程式：_______________________。
(4)低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，其中一种技术是将XZ2转化成有机物实现碳循环。如：
2XZ2(g)+2W2Z(l) =X2W4(g)+ 3Z2(g) △H=+1411.0 kJ/mol
2XZ2(g)+3W2Z(l) =X2W5ZW(1)+3Z2(g) △H=+1366.8 kJ/mol
则由X2W4水化制X2W5ZW反应的热化学方程式为_____________________。
(5)利用X2W5ZW燃料电池设计如图所示的装置：
①该装置中Cu极为______极；
②写出b极的电极反应式：_____________；
③当铜片的质量变化12.8 g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为_________L；甲、乙两装置中电 解质溶液pH的变化为甲______，乙_______（填“变大”、“变小”或“不变”）。
正确答案
(1)N
(2)
(3)
(4)C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l) △H=-44. 2 kJ/mol
(5)①阳；②C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O；③2.24；变小；不变
（1）元素S在周期表中的位置是______．
（2）原电池是把______能转变成______能．
（3）断开1molH-H键需______436kJ的能量（填“吸收”或“放出”）．
正确答案
（1）S的质子数为16，原子结构中有3个电子层，最外层电子数为6，则在元素周期表中的第三周期第ⅥA族，故答案为：第三周期第ⅥA族；
（2）原电池中的能量变化是通过氧化还原反应来实现的，则原电池装置实现了化学能转变为电能，故答案为：化学；电；
（3）因断裂化学键需要吸收能量，则断开1molH-H键需吸收436kJ的能量，故答案为：吸收．
研究氮及其化合物具有重要意义。请回答下列问题：
（1）脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：
2NH3(g) +NO(g) +NO2(g)
（2）巳知NO2和N2O4可以相互转化:2NO2(g)
（3）25℃时,将NH3溶于水得100 mL0.1 mol • L－1的氨水，测得pH＝11，则该条件下，NH3 • H2O的电离平衡常数Kb＝_______。
（4）已知：N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H＝＋180kJ/mol；
2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) △H＝－112kJ/mol；
2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) △H＝－221kJ/mol；
C(s)＋O2(g)＝CO2 (g) △H＝－393.5kJ/mol。
则反应4CO(g)＋2NO2(g)＝4CO2 (g)＋ N2(g) △H＝________。
（5）用电化学法可获得N2O5。如图装置中，阳极的电极反应式为：N2O4＋2HNO3－2e－＝2N2O5＋2H＋，则该电解反应的化学方程式为________________。
正确答案
（每空2分，共14分）（1）NO和NO2 （2）Y；
（3）
（5）N2O4＋2HNO3
试题分析：（1）根据反应的方程式可知，氨气中氮元素的化合价从－3价升高到0价，失去3个电子，因此氨气是还原剂。NO和NO2中氮元素的化合价分别从＋2价和＋4价降低0价，得到2个和4个电子，因此氧化剂是NO和NO2。
（2）由图可知10～25min平衡状态时，X表示的生成物的浓度变化量为（0.6－0.2）mol/L＝0.4mol/L，Y表示的反应物的浓度变化量为（0.6＝0.4）mol/L＝0.2mol/L。即X表示的生成物的浓度变化量是Y表示的反应物的浓度变化量的2倍，所以X表示NO2浓度随时间的变化曲线，Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线；由图可知，10～25min及30min之后X、Y的物质的量不发生变化，则相应时间段内的点处于化学平衡状态，因此c和d点的反应速率相等。25min后NO2和N2O4的浓度增大，因此反应速率增大，即b、c、d三点的化学反应速率大小关系是
（3）氨水溶液中测得pH＝11，因此溶液中c(OH－)＝0.001mol/L，则根据电离方程式NH3·H2OOH－＋NH4＋可知，溶液中c(NH4＋)＝0.001mol/L，则溶液中c(NH3·H2O)＝0.1mol/L－0.001mol/L，所以该温度下氨水的电离常数Kb＝
（4）已知反应①：N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H＝＋180kJ/mol；②：2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) △H＝－112kJ/mol；③：2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) △H＝－221kJ/mol；④：C(s)＋O2(g)＝CO2 (g) △H＝－393.5kJ/mol，依据盖斯定律可知，（④×2－③）×2－①－②即得到反应式4CO(g)＋2NO2(g)＝4CO2 (g)＋ N2(g)，所以该反应的反应热△H＝（－393.5kJ/mol×2＋221kJ/mol）×2－180kJ/mol＋112kJ/mol＝－1200kJ/mol。
（5）电解池中阳极失去电子，发生氧化反应。阴极得到电子，发生还原反应。则阴极是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，阳极是N2O4失去电子生成N2O5，所以总的反应式是N2O4＋2HNO3
天然气（以甲烷计）在工业生产中用途广泛。
Ⅰ．在制备合成氨原料气H2中的应用
（1）甲烷蒸汽转化法制H2的主要转化反应如下：
CH4(g) + H2O(g) 
CH4(g) + 2H2O(g)
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是 。
（2）CO变换反应的汽气比（水蒸气与原料气中CO物质的量之比）与CO平衡变换率
（已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比）的关系如下图所示：
汽气比与CO平衡变换率的关系
析图可知：
① 相同温度时，CO平衡变换率与汽气比的关系是 。
② 汽气比相同时，CO平衡变换率与温度的关系是 。
（3）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（pB）代替物质的量浓度也可以表示平衡常数（记作Kp），则CO变换反应的平衡常数表示式为：Kp= 。随温度的降低，该平衡常数 （填“增大”“减小”或“不变”）。
Ⅱ．在熔融碳酸盐燃料电池中的应用
以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质，天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下：
（1）外电路电子流动方向：由 流向 （填字母）。
（2）空气极发生反应的离子方程式是 。
（3）以此燃料电池为电源电解精炼铜，当电路有0.6 mol e‑转移，有 g 精铜析出。
正确答案
（12分）
Ⅰ（1）CO(g)＋H2O(g) 
（2）①汽气比越大CO平衡变化率越大 （1分）
②温度越高CO平衡变化率越小 （1分）
（3） Kｐ= 
增大 （1分）
Ⅱ（1）由Ａ流向Ｂ （2分）
（2）O2＋4e-＋2CO2=2CO32- （2分）
（3）19.2 （2分）
试题分析：Ⅰ（1）①CH4(g) + H2O(g)
②CH4(g) + 2H2O(g)
加减消元，②―①得ΔH =ΔH2―ΔH1=165.0kJ/mol―206.2 kJ/mol=－41.2 kJ/mol,答案：CO(g)＋H2O(g)
（2）①由汽气比与CO平衡变换率的关系图，选取某一温度，随汽气比增大，CO平衡变换率变大，故答案：汽气比越大CO平衡变化率越大 （1分）
②在汽气比与CO平衡变换率的关系图中，将横坐标汽气比固定，作纵坐标的平行线，得：温度越高CO平衡变化率越小 ，答案：温度越高CO平衡变化率越小 （1分）
（3）由方程式CO(g)＋H2O(g) 
反应的△H=－41.2 kJ/mol，是放热反应，降低温度，平衡正向移动，平衡常数增大，答案：增大 （1分）
Ⅱ（1）外电路电子由负极移向正极，由Ａ流向Ｂ ，答案：由Ａ流向Ｂ（2分）
（2）空气中氧气作氧化剂，在碳酸盐体系中，CO2变成CO32―,答案：O2＋4e-＋2CO2=2CO32- （2分）
（3）由关系式Cu2＋ ＋2e―=Cu得m(Cu)=0.6mol/2×64g·mol-1=19.2g,答案：19.2 （2分）
(1) 电池反应通常是放热反应，下列反应在理论上可设计成原电池的化学反应是
(填序号)。此类反应具备的条件是① 反应,② 反应。
(2) 以KOH溶液为电解质溶液，依据(I)所选反应设计一个电池。其负极反应为： 。
(3) 电解原理在化学工业中有广泛的应用。现将你设计的原电池通过导线与图中电解池相连，其中a为电解液，X和Y是两块电极扳，则
①若X和Y均为惰性电极，a为饱和食盐水，则电解时检验Y电极反应产物的方法是 。
②若X、Y分别为石墨和铁，a仍为饱和的NaCI溶液，则电解过程中生成的白色固体露置在空气中，可观察到的现象是 。
③若X和Y均为惰性电极，a为一定浓度的硫酸铜溶液，通电后，发生的总反应化学方程式为 。通电一段时间后，向所得溶液中加入0．05 mol Cu(OH)2，恰好恢复电解前的浓度和PH，则电解过程中电子转移的物质的量为____________mol.
(4）利用工业上离子交换膜法制烧碱的原理，用如图所示装置电解K2SO4溶液。
①该电解槽的阳极反应式为 ，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图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d由小到大的顺序为 ；
③电解一段时间后，B口与C口产生气体的质量比为 。
正确答案
(1)D、放热、氧化还原（各1分）
（2）CH4-8e-+10OH-=CO32—+7H2O（2分）
(3)①将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近Y极支管口，试纸变蓝。（1分）
②白色固体迅速变灰绿色，最终变成红褐色。（1分）
③2CuSO4+2H2O
（4）①4OH—-4e-=2H2O+O2 ↑（1分）， <（1分）
② b
略
（12分）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：
下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的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16g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图如上。据此回答下列问题：
（1）M为电源的 极（填写“正”或“负”）电极b上发生的电极反应为 ；
（2）计算电极e上生成的气体在标准状态下的体积： ；
（3）写出乙烧杯的电解池反应
（4）如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？
（5）若经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16g，要使丙恢复到原来的状态，操作是 。
正确答案
（1）负（1分）; 4OH－－4e－=2H2O + O2↑（2分）
（2）5．6 L（2分）
（3）2CuSO4+2H2O
（4）能，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应变为电解水的反应（3分）
（5）向丙烧杯中加4．5g水（2分）
略
下图所示装置中，甲，乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%nNaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g
9.55%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.00%，乙中c电极质量增加，据此回答问题：
（1）电源的N端为_______________极
（2）电极b 上发生的电极反应为_____________________________
（3）列式计算电极b上生成的气体在标状况下的体积____________________
（4）电极c的质量变化是________________g
正确答案
（1）正
（2）4OH--4e-==2H2O+O2↑
（3）100g×（1-
（4）16
（6分）将两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解，当电解液的pH由6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略）。
（1）写出电极反应式阳极： ，
阴极： 。
（2）电极上应析出银的质量是 。
（3）欲使该溶液复原应加入 。
正确答案
（1）4OH－—4e-=2H2O+O2↑（1分）
4Ag++4e-="4Ag " （1分）
（2）54mg（2分）或5.4×10-2g
（3）Ag2O（2分）
略
（8分）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示：
（1）溶液A的溶质是 ；
（2）电解饱和食盐水的离子方程式是 ；
（3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 ；
检验阳极反应产物的方法是：______________________________________________________
___________________________________________________________________________________
正确答案
（1）NaOH
（2）2Cl－＋2H2O
（3）氯气与水反应：Cl2＋H2O
⑴阴极室，产生H2后留下OH―，A的溶质是NaOH；
⑵2Cl－＋2H2O
⑶氯气与水反应：Cl2＋H2O
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