- 电解池
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常温下电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图Ⅰ、Ⅱ所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），根据图中信息进行下列计算：
（1）原混合溶液NaCl和CuSO4的物质的量浓度．
（2）t2时所得溶液的c（H+）．
（3）电解至t3时，消耗水的质量．
正确答案
电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，阳极发生2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极发生Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系，
（1）由图可知，产生氯气为224mL，则由2Cl--2e-=Cl2↑可知，n（NaCl）=
由t2时生成氧气为112mL，n（O2）=
根据电子守恒及Cu2++2e-=Cu可知，n（CuSO4）=
答：原混合溶液NaCl和CuSO4的物质的量浓度均为0.1mol/L；
（2）由t2时4OH--4e-=O2↑+2H2O～4H+，n（H+）=0.005mol×4=0.02mol，则溶液的c（H+）=
答：溶液的c（H+）为0.1mol/L；
（3）电解至t3时，电解生成氧气为672-224mL=448mL，均来源于水，由2H2O
现有A、B、C三种短周期元素，原子序数依次递增．A与C的质子数之和为27，最外层电子数之差为5；0.9g单质B与足量盐酸反应，收集到气体1.12L（标准状况）．请回答下列问题：
（1）B元素在元素周期表中的位置是______
（2）A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物酸性渐强、碱性渐弱的顺序是（写化学式）______
（3）A、B两元素的最高价氧化物对应的水化物之间可以发生反应，其离子方程式
为______
（4）将B单质与石墨按右图装置连接，石墨电极的名称为______；另一电极反应式为：______．
（5）C的一种氧化物是常见的大气污染物．为防止大气污染，某化工厂用NaOH溶液、石灰和O2处理含C的上述氧化物的尾气，使其转化为石膏（CaSO4•2H2O）．假设在转化过程中C元素不损失，每天处理1120m3（标准状况下）含2%（体积分数）上述氧化物的尾气，理论上可以得到多少千克石膏？
正确答案
（1）假设AB在同周期，则B+A=27，B-A=5，可得B=16，A=11即A为钠、B为硫；
假设AB不在同周期，则B+A=27，B-A=5+8，可得B=20（超出短周期舍去）．
A故A为Na，C为S．
A与C最外层电子数之差为5，故B可能为Al，设B的化合价为+3价．
2M+6HCl=2MCl3+3H22X 3×22.4
0.9 1.12
X=
原子量为27的元素是：Al，B为Al．
（2）A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物酸性渐强、碱性渐弱的顺序；NaOH Al（OH）3H2SO4
（3）氢氧化钠可与氢氧化铝反应，离子方程式为：Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O
（4）Al是活泼金属，做负极，故石墨为正极．Al失电子：Al-3e-=Al3+
（5）由题意可知SO2的体积为1120m3×2%=2.24m3=22400L
再根据V=n×22.4
所以n=22400÷22.4=1000mol
即有1000mol的SO2，即1000mol的S
即有1000mol的CaSO4•2H2O，
又因为CaSO4•2H2O的摩尔质量M=40+32+16×4+18×2=172g/mol
所以m=n×M=1000×172=172000g
故答案为：（1）第三周期 IIIA族
（2）NaOH Al（OH）3 H2SO4
（3）Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O
（4）正极 Al-3e-=Al3+
（5）172000克
有学生在实验室中向10mL 2mol•L-1的CuCl2溶液里投入少量铝片，并观察到如下现象：
①铝片表面立刻有紫红色固体沉积，同时产生较多的无色气体，此无色气体与氧气混合后点燃会发出爆鸣声；
②溶液绿色变淡，继而产生蓝色沉淀；
③混合液温度升高甚至发烫，产生气泡速率明显加快，铝片上下翻滚；
④混合液浑浊变黑．
已知：Cu2++2H2O=Cu（OH）2+2H+，试回答下列问题：
（1）现象③中产生气泡速率明显加快的两个最主要的原因是______；______．
（2）写出①中产生无色气体反应的离子方程式：______．
（3）混合液中最后产生的黑色沉淀物可能是______（填化学式）．
正确答案
（1）CuCl2是强酸弱碱盐，氯化铜水解使水溶液呈酸性，酸与金属铝的反应是放热反应，随着反应的进行，溶液的温度越来越高，温度越高，反应速率越大；铝能置换呈氯化铜中的铜，铜附着在铝表面，具备构成原电池的条件，所以形成了原电池，使反应速率加快．
故答案为：反应放热，温度升高；形成Cu-Al原电池，发生原电池反应．
（2）CuCl2是强酸弱碱盐，氯化铜水解使水溶液呈酸性，铝和酸反应生成盐和氢气，
所以离子方程式为2Al+6H+=2Al3++3H2↑．
故答案为：2Al+6H+=2Al3++3H2↑．
（3）氯化铜水解生成氢氧化铜和氯化氢，Cu2++2H2O⇌Cu（OH）2+2H+，随着氢气的不断析出，促进氯化铜的水解，当氢氧化铜达一定量后会生成蓝色氢氧化铜沉淀，氢氧化铜在较高条件下能分解生成黑色的氧化铜和水 Cu（OH）2
故答案为：CuO．
Ⅰ．X、Y、Z是短周期元素的三种常见氧化物．X跟水反应可生成一种具有还原性的不稳定的二元酸，该酸的化学式是______；Y和X组成元素相同，Y与水反应生成M，足量M的浓溶液与3.2g Cu在加热条件下充分反应，其中被还原的M的物质的量为______．固态Z可应用于人工降雨，0.5mol•L-1Z与NaOH反应所得的正盐水溶液中，离子浓度从大到小的顺序为______．
Ⅱ．N2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注．现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池，其中Y为CO2；采用电解法制备N2O5，总的反应方程式为：N2O4+2HNO3=2N2O5+H2，装置如图所示．
写出石墨I电极上发生反应的电极反应式______．
在电解池中生成N2O5的电极反应式为______．
Ⅲ．烟气的脱硫（除SO2）技术和脱硝（除NOx）技术都是环境科学研究的热点．
（1）烟气脱硫、脱硝对环境的意义______．
（2）目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝（NO）原理，其脱硝机理示意图如图1．
脱硝率与温度、负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如图2所示．
①写出该脱硝原理总反应的化学方程式：______．②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是______．
正确答案
Ⅰ、常见的二元含氧酸有H2SO4、H2SO3、H2CO3、H2SiO3，具有还原性的二元含氧酸为亚硫酸，化学式是H2SO3，所以X为二氧化硫；
Y和X组成元素相同，所以Y是三氧化硫，M是硫酸，浓硫酸和铜反应的方程式为
Cu+H2SO4（浓）+H2SO4（浓） （被还原硫酸）
64g 1mol
3.2g 0.05mol
所以被还原的硫酸为0.05mol；
固态可应用于人工降雨的氧化物为二氧化碳，所以Z是二氧化碳，二氧化碳与NaOH反应所得的正盐为碳酸钠，碳酸钠是强碱弱酸盐，所以能电离也能水解，只是电离程度大于水解程度，所以碳酸根离子浓度大于碳酸氢根离子浓度；碳酸是二元弱酸，所以碳酸根离子能发生两步水解，第一步水解程度大于第二步水解程度，碳酸根离子每步都有氢氧根离子生成，所以氢氧根离子的浓度大于碳酸氢根离子的浓度；碳酸钠是强碱弱酸盐，其水溶液呈碱性，所以氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，所以溶液中离子的浓度大小为C（Na+）＞C（CO32- ）＞C（OH-）＞C（HCO3-）＞C（H+），
故答案为：H2SO3；0.05mol；C（Na+）＞C（CO32- ）＞C（OH-）＞C（HCO3-）＞C（H+）；
Ⅱ、燃料原电池中，负极上燃料失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为H2+CO32--2e-=CO2+H2O；
N2O5中氮元素的化合价是+5价，而硝酸中氮元素也是+5价．因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，据电极反应离子放电顺序可知：阴极发生2H++2e-=H2↑的反应，则阳极为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+．
故答案为：H2+CO32--2e-=CO2+H2O；N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+；
Ⅲ、（1）、SO2和氮的氧化物（NOx）是引起酸雨的主要物质，所以烟气脱硫、脱硝的环境意义是防止酸雨、光化学烟雾的发生，故答案为：防止酸雨、光化学烟雾的发生；
（2）①由图1知，反应物为一氧化氮、氧气、乙烯，铜为催化剂，生成物为氮气、二氧化碳和水，反应方程式为6NO+3O2+2C2H4
故答案为：6NO+3O2+2C2H4
②满足脱硝率高，负载率低，适宜的温度，由图可知，适合条件为350℃、负载率3%，故答案为：350℃、负载率3%．
已知X为中学化学中一种常见的盐，F为淡黄色固体；M、N为常见的金属，N的氧化物可作耐火材料，可用它来制造耐火坩埚和耐高温试验仪器；H为气体单质，D为无色气体，D在空气中会出现红棕色。各物质的转化关系如下图(部分反应物已略去)。
请回答下列问题：
(1)E的化学式为_______________。
(2)将M丝插入盛有X溶液的试管中，反应一段时间后的现象是_______________。
(3)在反应①②③④中属于置换反应的是__________(填序号)。
(4)反应②的离子方程式为____________________________。
(5)用石墨作电极电解50mL X溶液，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成；电解一段时间后，取出A电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6g。
请回答下列问题：
①写出电解时的阳极反应式_______________________。
②电解后溶液的pH为_______________(假设电解前后溶液体积不变)。
正确答案
(1)Fe2O3(2)铁丝上附有红色物质，溶液颜色变浅
(3)①③
(4)
(5)①
锂离子电池的广泛应用使回收利用锂货源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下
（1）第②步反应得到的沉淀X的化学式为______．
（2）第③步反应的离子方程式是______．
（3）第④步反应后，过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有______．若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：______、______．
（4）若废旧锂离子电池正极材料含LiNB2O4的质量为18.1g第③步反应中加入20.0mL3.0mol•L-1的H2SO4溶液．定正极材料中的锂经反应③和④完全为Li2CO3，剩至少有______Na2CO3参加了反应．
正确答案
第一步就是铝溶解在氢氧化钠溶液中（注意LiMn2O4不溶于水）生成四羟基合铝酸钠，即滤液的主要成分，第二步就是四羟基合铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠的过程，第三步是LiMn2O4在酸性环境下能被空气中的氧气氧化发生的氧化还原反应，得到的滤液中有生成的硫酸锂，可能有过量的硫酸，最后一步加入碳酸钠之后所得的滤液主要成分为硫酸钠；
（1）四羟基合铝酸钠与过量二氧化碳反应得产物是Al（OH）3沉淀和碳酸氢钠，故答案为：Al（OH）3；
（2）在酸性环境下，LiMn2O4能被空气中的氧气氧化，离子方程式为：4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O，故答案为：4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O；
（3）过滤所用玻璃仪器有：漏斗、玻璃棒、烧杯；过滤时发现滤液中有少量浑浊，原因可能有：滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等，故答案为：漏斗、玻璃棒、烧杯；滤纸破损、滤液超过滤纸边缘
（4）根据LiMn2O4～0.5H2SO4～Li+得18.1gLiMn2O4即0.1molLiMn2O4消耗硫酸的量为0.05mol，故硫酸有剩余，剩余的硫酸和生成的Li+共消耗碳酸钠0.05mol，即5.3g，故答案为：5.3g．
近年来，为提高能源利用率，西方提出共生系统．特指为提高经济效益，人类生产活动尽可能多功能化．共生工程将会大大促进化学工业的发展．
（1）由于共生工程的应用，利用发电厂产生的SO2制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，该电池电动势为1.06V．实际过程中，将SO2通入电池的______极（填“正”或“负”），负极反应式为______．用这种方法处理SO2废气的优点是______．
（2）以硫酸工业的SO2尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料，可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质．合成路线如图：
①生产中，向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是______．
②下列有关说法正确的是______．
A．反应Ⅰ中需鼓入足量空气，以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙
B．反应III中发生反应的化学方程式为CaSO4+4C
C．反应IV需控制在60～70℃，目的之一是减少碳酸氢铵的分解
D．反应V中的副产物氯化铵可用作氮肥
③反应V中选用了40%的乙二醇溶液，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液原因是______．
④（NH4）2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统．写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的化学方程式______．
正确答案
（1）利用发电厂产生的SO2制成自发电池，其电池反应方程式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，原电池反应是负极发生氧化反应，正极发生还原反应，依据元素化合价变化可知，二氧化硫中硫元素化合价升高，失去电子发生氧化反应，过程中，将SO2通入电池的负极，电极反应为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；此方法的优点是污染小，生成产物可以循环利用，可以回收有效能；
故答案为：负；SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；利用上述电池，可回收大量有效能，副产品为H2SO4，减少环境污染，实现（能质）共生；
（2）①向反应II中的溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，防止亚硫酸根被氧化，以更好的得到亚硫酸铵晶体；
故答案为：防止亚硫酸铵被氧化；
②A、依据流程图结合反应生成物分析，过量的空气把亚硫酸钙氧化为硫酸钙；故A正确；
B、依据流程图中的反应物和生成物，结合元素化合价变化分析写出反应的化学方程式为CaSO4+4C
C、防止碳酸氢铵在温度过高时分解得不到需要的目标产物；故C正确；
D、氯化铵是一种氮肥；故D正确；
故答案为：ABCD；
③反应V中选用了40%的乙二醇溶液，温度控制在25℃，此时硫酸钾的产率超过90%，选用40%的乙二醇溶液原因是利用乙二醇降低硫酸钾溶解度，有利于析出；
故答案为：K2SO4在有机溶剂乙二醇中溶解度小，能充分析出；
④（NH4）2SO3可用于电厂等烟道气中脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统，二氧化氮与亚硫酸铵反应，二氧化氮具有强氧化性能氧化亚硫酸铵反应，生成硫酸铵，本身被还原为氮气，原子守恒配平书写出的化学方程式为：4（NH4）2SO3+2NO2=4（NH4）2SO4+N2；
故答案为：4（NH4）2SO3+2NO2=4（NH4）2SO4+N2；
下图中A是一种无色液体，G是一种极易溶于水的碱性气体，Y是胃酸的主要成分，K是不溶于稀硝酸的白色沉淀，反应5是工业制X的主要反应之一．
请按要求填空：
（1）写出下列物质的化学式
A 、E 、F 、K ；
（2）写出反应5的化学方程式
（3）1molB通过反应2得到1molF，B中F的质量分数为72%，则B的化学式为 ．
（4）写出反应4的离子方程式 ．
正确答案
A是一种无色液体，A为H2O，G是一种极易溶于水的碱性气体，则G为NH3，由转化关系图可知，C为O2，D为H2，则E为N2，Y是胃酸的主要成分，Y为HCl，K是不溶于稀硝酸的白色沉淀，K为AgCl，反应5是工业制X的主要反应之一，则X为硝酸，反应5为氨气的催化氧化反应，再结合转化关系图可知，F为Ag，所以B中含有Ag、N两种元素，反应4为Ag与硝酸的反应，（1）由上述推断可知A为H2O，E为N2，F为Ag，K为AgCl，故答案为：H2O；N2；Ag；AgCl；
（2）反应5为氨气的催化氧化反应，氨气与氧气反应生成一氧化氮和水，反应的方程式为4NH3+5O2
故答案为：4NH3+5O2
（3）1molB通过反应2得到1molF，设B的化学式为AgNx，则
（4）反应4为Ag与硝酸的反应，结合反应6可知，Ag与硝酸反应生成NO2，离子反应为Ag+2H++NO3-═Ag++NO2↑+H2O，故答案为：Ag+2H++NO3-═Ag++NO2↑+H2O．
已知X是一种酸式盐，H是常见金属单质，F、I是常见非金属单质，D为淡黄色固体，E、G都是工业上重要的碱性物质，A物质可做耐火材料。它们有如图所示的转化关系。试回答下列问题
⑴X的化学式为：______________ ；G的电子式为_______________ 。
⑵写出下列反应的化学方程式 ①____________________ ； ②__________________。
⑶H与同周期原子序数比其大一的另一种金属组成原电池，H作正极，则负极反应式为___________，电解质溶液为______________。
⑷H的工业制法可用电解原理，当阳极产生可使湿润的淀粉KI试纸变蓝的气体 1.12升（标况）时，阴极生成H____________克，有关化学方程式为________________。
正确答案
⑴ Mg(HCO3)2 ; 
⑵①2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 ②Mg+ CO2
⑶Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O ; NaOH(aq)（或其它强碱）
⑷1.2g ;MgCl2(熔融)
如图表示一些常见物质间的转化关系，图中反应物及生成物中的水均没有标出．已知常温下D、F均为无色气体，且I的溶液常用于浸制生物标本，K是一种红色难溶物．回答下列问题．
（1）A中溶质的化学式为______．
（2）电解A的水溶液时阳极的电极方程式为______．
（3）工业上，反应F+D→L在______ （填写设备名称）中进行，该反应采用常压和较高温度（400-5000C）的原因是______．
（4）写出反应①的化学方程式______
（5）E与D在G的溶液中能构成燃料电池，负极的电极方程式为______．
正确答案
I的溶液常用于浸制生物标本，应为甲醛的水溶液，则E为CH3OH，在加热条件下与CuO反应生成甲醛，所以C为Cu，D为氧气，在常温下为无色气体，根据C与B的浓溶液反应可知A为
CuSO4，B为H2SO4，F为SO2，L为SO3，根据甲醛与新制备氢氧化铜浊液反应可知，H为Cu（OH）2，K为Cu2O，L为HCOOH，
（1）由以上推断可知A为CuSO4，故答案为：CuSO4；
（2）电解CuSO4溶液时，OH-离子在阳极放电被氧化生成氧气，电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，
故答案为：4OH--4e-=O2↑+2H2O；
（3）工业上，反应F+D→L为工业制硫酸的反应，在接触室中SO2与O2在催化剂的条件下生成SO3，反应在400～5000C常压时，SO2与O2在接触室中反应转化率已经很高了，无需增大压强，并且400～5000C时，该反应催化剂活性最高．
故答案为：接触室；400～5000C常压时，SO2与O2在接触室中反应转化率已经很高了；400～5000C时，该反应催化剂活性最高，反应速率快，有利于提高产量；
（4）浓硫酸具有强氧化性，在加热条件下与Cu反应，方程式为Cu+2H2SO4（浓）
故答案为：Cu+2H2SO4（浓）
（5）甲醇具有还原性，在原电池中做负极被氧化，电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O．
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