- 电解池
- 共5205题
请回答下列化学有关问题：
（1）现代工业将煤汽化，既可以提高燃料的利用率、减少CO、SO2等的排放，又可以扩大水煤气的用途。
①已知：2C(s)+O2(g)＝2CO(g)；ΔH1 , 2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)；ΔH2 。
则反应C(s)+H2O(g) 
②CO和H2在一定条件下合成甲醇的反应为：CO(g)+2H2(g)
a. 该反应的ΔH3 0（选填“＜”、“＞”或“=”，下同）， K1 K2。
b. 将容器d中的平衡状态转变到容器c中的平衡状态，可采取的措施有 。
（2）煤汽化后的煤渣可提炼重金属。右图为某温度下，Fe(OH)3(s)、Mg(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液的pH，金属阳离子浓度变化情况。据图分析：
该温度下，溶度积常数的关系为：Ksp[ Fe(OH)3]____Ksp[Mg(OH)2]
（填：>、=、<）；如果在新生成的Mg(OH)2浊液中滴入足量的Fe3+，振荡后，白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀，原因是
正确答案
（1）（7分） ① (ΔH1－ΔH2)/2 ② a.＜ ＞ b. 降温、增（或加）压
（2）＜ 由于Ksp[ Fe(OH)3]＜Ksp[Mg(OH)2] （1分），浊液中存在溶解平衡：Mg(OH)2
（1）①根据盖斯定律可知，（①－②）÷2即得到C(s)+H2O(g)
②根据图像可知，温度高，平衡时甲醇的低，说明升高温度，平衡溴逆反应方向移动，因此正反应是放热反应，低温下的平衡常数大，即K1＞K2。
③d转化为c，甲醇的物质的量增加，说明平衡向正反应方向移动，因此根据反应式可知，反应是放热的、体积减小的可逆反应，所以改变的条件可以是降温或增（或加）压。
（2）根据图像可知，在金属离子浓度相同的条件下，氢氧化铁形成沉淀需要的pH小，所以氢氧化铁的溶度积常数小于氢氧化镁的。由于Ksp[ Fe(OH)3]＜Ksp[Mg(OH)2]，浊液中存在溶解平衡：Mg(OH)2
（1）某实验小组用右图装置制取乙酸乙酯，请回答下列问题：
①该装置有一处错误，请指出错误______；
并说出该错误可能引起的后果是______．
②能证明该实验有新物质（乙酸乙酯）生成最明显和直接的现象是______．
③完成该反应的化学方程式______
（2）电解原理在化学工业中有广泛应用．右图表示一个电解池，装有电解液a，a是CuCl2溶液，X、Y都是石墨电极，通过导线与直流电源相连．
①X极是______极（填正、负、阴或阳），X极上现象______
②Y极上的电极反应式______；
③若反应过程中在Y极上产生气体224mL（标准状况），则此过程中电源需提供的电量是______．（已知每个电子带的电量为Q，用含Q的式子表示）
正确答案
（1）①反应试管受热不均，盛饱和碳酸钠溶液的试管中的导管伸入液面下可能发生倒吸；
故答案为：导管伸入碳酸钠溶液液面下；可能发生倒吸；
②乙醇与乙酸都能溶于水，乙酸乙酯不溶于水，溶液分层，密度比水小，乙酸乙酯在上层，饱和碳酸钠溶液液面上出现一层无色油状液体，说明有新物质生成；
故答案为：饱和碳酸钠溶液液面上出现一层无色油状液体；
③羧酸与醇发生的酯化反应中，羧酸中的羧基提供-OH，醇中的-OH提供-H，相互结合生成水，剩余基团结合生成乙酸乙酯，同时该反应可逆，反应的化学方程式为CH3CH218OH+CH3COOH
CH3CO18OCH2CH3+H2O；
故答案为：CH3CH218OH+CH3COOH
CH3CO18OCH2CH3+H2O；
（2）①电解池连接电源负极的电极是阴极，阴极放出还原反应，阳离子在阴极放电，溶液中Cu2+氧化性最强，故Cu2+放电
发生反应Cu2++2e-=Cu↑，X极上现象析出红色固体；
故答案为：阴，析出红色固体；
②Y极连接电源的正极，是电解池的阳极，发生氧化反应，Cl-在阳极放电生成Cl2，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；
故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；
③极上产生224mL气体是氯气，氯气的物质的量为
故答案为：1.204×1022Q．
(14分) 研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)利用反应6NO2＋8NH3
(2)已知：反应1：2SO2(g)+O2(g)
反应2：NO2(g)+SO2(g)
则反3：2NO(g)+O2(g)
(3) 一定条件下，将2molNO与2molO2置于恒容密闭容器中发生上述反应3，下列各项能说明反应达到平衡状态的是 。
a．体系压强保持不变 b．混合气体颜色保持不变
c．NO和O2的物质的量之比保持不变 d．每消耗1 molO2同时生成2 molNO2
(4)CO可用于合成甲醇，一定温度下，向体积为2L的密闭容器中加入CO和H2，发生反应CO（g）+2H2（g）
①混合气体的平均相对分子质量__________________________。
②列式并计算平衡常数K=__________________________。
③若将容器体积压缩为1L,不经计算，预测新平衡中c(H2)的取值范围是__________。
④若保持体积不变，再充入0.6molCO和0.4molCH3OH,此时v正___v逆(填“>”、“<”或“=”)。
正确答案
（14分）(1) 23.52（2分） (2)-113（2分） (3)abc（2分）
(4)①18.56（2分） ②0.6/(0.9×1.02)="2/3" L2• moL—2 (或0.67 L2• moL—2) （2分）
③1 mol•L—1
（1）根据反应式可知，NO2是氧化剂，氮元素的化合价从＋4价降低到0价，得到4个电子，则生成7mol氮气，转移24mol电子。因此当转移3.6mol电子时，生成的N2是7×3.6mol÷24＝1.05mol，则在标准状况下的体积是1.05mol×22.4L/mol＝23.52L。
（2）考查盖斯定律的应用。根据盖斯定律可知，①－②×2即得到反应2NO(g)+O2(g)
（3）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。颜色深浅和浓度有关系，所以b正确。反应是体积减小的，所以压强也是减小的，则a可以说明；NO和O2的物质的量之比保持不变，即说明物质的含量不再发生变化，c正确；d中反应速率的方向是相同的，速率之比是相应的化学计量数之比，因此d中的关系始终是成立，不正确，答案选abc。
（4）①平衡时CO、氢气和甲醇的物质的量分别是1.8mol、2.0mol和1.2mol，所以混合气体的平均相对分子质量是
②平衡常数K＝
③正反应是体积减小的，所以增大压强，平衡向正反应方向进行，则根据勒夏特列原理可知，平衡时氢气的浓度一定是1 mol•L—1
④若保持体积不变，再充入0.6molCO和0.4molCH3OH,，则此时
有A、B、C、D四种短周期元素，其原子序数依次增大．A、B可形成A2B和A2B2两种化合物，B、C同主族且可形成CB2和CB3两种化合物．回答下列问题．
（1）A2B2的电子式为______．
（2）CB2通入A2B2溶液中可被氧化为W，用W的溶液（体积为1L，假设变化前后溶液体积变化忽略不计）组装成原电池（如图所示）．在b电极上发生的反应可表示为：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，则在a电极上发生的反应可表示为______．
（3）金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期．该元素可与D形成ED2和ED3两种化合物．将E的单质浸入ED3溶液中（如图甲所示），溶液由黄色逐渐变为浅绿色，该反应的离子方程式为______．
（4）依据（3）中的反应，可用单质E和石墨为电极设计一个原电池，则在该原电池工作时，石墨一极发生的反应可以表示为______．比较甲、乙两图，说明石墨除形成闭合回路外所起的作用是______．
正确答案
A、B可形成A2B和A2B2两种化合物，可能为H2O、H2O2或Na2O、Na2O2，A、B、C、D四种短周期元素，其原子序数依次增大，则A为H元素，B为O元素，B、C同主族且可形成CB2和CB3两种化合物，应为SO2和SO3，则C为S元素，D应为Cl元素．
（1）A2B2为H2O2，为共价化合物，电子式为
，故答案为：
；
（2）CB2通入A2B2溶液中可被氧化为W，则w为H2SO4，形成铅蓄电池，负极反应为Pb-2e-+SO42-=PbSO4，
故答案为：Pb-2e-+SO42-=PbSO4；
（3）金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期．该元素可与D形成ED2和ED3两种化合物，则E为Fe元素，将Fe浸入到FeCl3中，发生反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，溶液由黄色逐渐变为浅绿色，
故答案为：Fe+2Fe3+=3Fe2+；
（4）石墨--铁在氯化铁电解质溶液中形成原电池，铁做负极，发生反应为Fe-2e-=Fe2+，在正极上得电子被还原，发生反应为2Fe3++2e-=2Fe2+，氧化反应和还原反应分别在不同极上发生．
故答案为：2Fe3++2e-=2Fe2+；使还原反应和氧化反应在电解质溶液中的不同区域内发生．
看图回答下列问题
（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象是______，电流表指针______（填偏转或不偏转），两极反应式为：正极______；负极______．
（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为______（填Mg或Al），总反应方程式为______
（3）美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置，其构造如图所示：A、B两个电极均由多孔的碳块组成．该电池的正极反应式为：______．
（4）如果将上述装置中通入的H2改成CH4气体，也可以组成一个原电 池装置，电池的总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，则该电池的负极反应式为：______．
正确答案
（1）镁、铝和稀硫酸构成了原电池，自发进行的反应是镁和硫酸反应，金属镁做负极，
电极反应：Mg-2e-=Mg2+，金属铝为正极，溶液中的2H+得到电子发生还原反应，电极反应为：2H++2e-=H2↑，
所以可看到镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转，
故答案为：镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出；电流表指针发生偏转；Mg-2e-=Mg2+；2H++2e-=H2↑．
（2）镁、铝和氢氧化钠溶液构成了原电池，自发的氧化还原反应是金属铝和氢氧化钠之间的反应，总反应方程式为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，铝失电子，为负极，金属镁作正极，
故答案为：Al；2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；
（3氢气、氧气和氢氧化钾溶液构成了原电池，自发的氧化还原反应是氢气和氧气之间的反应，总反应方程式为
：2H2+O2=2H2O，，正极上通的是氧气，B极是正极，电极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-（4）燃料电池的总反应离子方程式为：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，正极上通的是氧气，电极反应：2O2+4H2O+8e-=8OH-，负的极一定是燃料失电子的过程，因正极和负极相加即为总反应，所以：CH4+8e-+10OH-=CO32-+7H2O，
故答案为：CH4+8e-+10OH-=CO32-+7H2O．
工业上由FeS2制H2SO4的转化关系如下：
填写下列空白：
（1）已知吸收塔中每40gSO3气体被水完全吸收生成液态硫酸放出65.15kJ，写出该反应的热化学方程式______；
（2）接触室内发生的反应为：
SO2（g）+
下表为不同温度（T）下该反应的化学平衡常数（K）：
①根据上表数据及化学平衡理论，上述反应中a______0（填“＞”或“＜”）；
②K值越大，表明反应达到平衡时______（填标号）．
A．SO2的转化率一定越高 B．SO3的产量一定越大
C．正反应进行得越完全 D．化学反应速率越大
（3）考虑综合经济效益，当炉渣含铁量大于45%时，可用于制硫酸亚铁等．下列利用炉渣里的Fe2O3制FeSO4的方案中，最能体现绿色化学理念的方案是______（填标号）；
A．Fe2O3
（4）为了探究接触室里催化剂颗粒（粗颗粒和细颗粒），反应的温度（673K和723K），反应的压强（101Kpa和1010Kpa）对反应速率的影响，通过变换这些实验条件，至少需要完成______个实验然后进行对比得出结论；
（5）为实现绿色环保、节能减排和废物利用等目的，某硫酸厂用碳酸钙作吸收剂与水配成浆液，洗涤尾气（SO2的体积分数为0.200%）并吸收SO2，得到石膏（CaSO4•2H2O）．求：22.4m3（标准状况下）的尾气可制得石膏______千克；（取两位有效数字）（设二氧化硫的利用率为80.0% ）
（6）科学家研究出以图所示装置用电化学原理生产硫酸的新工艺，其阳极的电极反应式为______，总反应的化学方程式为______．
正确答案
（1）40gSO3气体物质的量为0.5mol，生成液态硫酸放出65.15kJ，
则1molSO3气体被水完全吸收生成液态硫酸放出130.3kJ热量，
热化学方程式为：SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）△H=-130.3kJ/mol，
故答案为：SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）△H=-130.3kJ/mol；
（2）①化学平衡常数的大小可以表示反应进行的程度．化学平衡常数只与温度有关，吸热反应平衡常数随温度升高而增大，放热反应则相反．根据表中数据可知：随温度升高平衡常数减小，说明正反应为放热反应，放热反应△H＜0，
故SO2（g）+
故答案为：＜；
②A．化学平衡常数的大小可以表示反应进行的程度．K值越大，表明反应进行的程度越大，而反应进行的程度越大，并不意味SO2的转化率一定越高，故A不正确；
B．K值越大，表明反应进行的程度越大，而反应进行的程度越大，并不意味SO3的产量一定越大，产量还取决与反应物的投料量等因素．故B不正确；
C．化学平衡常数的大小可以表示反应进行的程度．K值越大，表明反应进行的程度越大，正反应进行得越完全．故C正确；
D．化学平衡常数的大小可以表示反应进行的程度．不表示反应的快慢，与化学反应速率无关．故D不正确；
故答案为：C；
（3）A．Fe2O3 与CO反应需要高温，消耗大量能量，然后Fe与浓硫酸反应时有二氧化硫放出，污染环境，不符合绿色化学理念．故A不正确；
B．Fe2O3 +3H2SO4 ═Fe2（SO4）3 +3H2O，Fe2（SO4）3 +Fe═3FeSO4，反应中无污染物产生，最能体现绿色化学理念的方案．故B正确；
C．Fe与浓硫酸反应时有二氧化硫放出，污染环境，不符合绿色化学理念．故C不正确；
故答案为：B；
（4）
第一组和第二组保持温度不变，逐步增大压强，对比催化剂粗颗粒与细颗粒对反应速率的影响，
第三组和第四组保持压强不变，逐步升高温度，对比催化剂粗颗粒与细颗粒对反应速率的影响，
所以通过变换这些实验条件，至少需要完成4个实验然后进行对比才能得出结论，
故答案为：4；
（5）设可制得石膏物质的量为x，
22.4m3（标准状况下）的尾气物质的量为：
尾气中SO2的体积分数为0.200%，得SO2物质的量为：1000mol×0.200%=2mol，二氧化硫的利用率为80.0%，
反应方程式为：CaCO3+SO2+H2O═CaSO3+CO2↑+H2O、2CaSO3+O2+4H2O═2CaSO4•2H2O，
根据硫元素守恒得：SO2 ～CaSO4•2H2O
1mol 1mol
2mol×80.0% x
解得：x=1.6mol，
则石膏的质量为：1.6mol×172g/mol=275.2g≈0.28Kg，
故答案为：0.28；
（6）电解池中阳极是还原剂发生氧化反应，阴极是氧化剂发生还原反应．根据题意可知：通入二氧化硫的电极为阳极，通入氧气的电极为阴极，阳极反应：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，阴极反应：O2+4H++4e-═2H2O，阴、阳电极反应合并得总反应为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4．
故答案为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+、2SO2+O2+2H2O=2H2SO4．
从能量转化的角度看，原电池是一种由______能转变成______能的装置；用锌片、铜片和稀盐酸组成的原电池，负极是______，正极的电极反应是______，正极发生______反应（填“氧化”或“还原”）
正确答案
原电池是将化学能直接转换为电能的装置，锌片、铜片和稀盐酸组成的原电池，较活泼的金属锌做负极，金属铜作正极，正极是稀盐酸中的氢离子得到电子化合价降低的还原反应，电极反应为：2H++2e-=H2↑，故答案为：化学；电；Zn；2H++2e-=H2↑；还原．
将洁净的金属片Fe、Zn、A、B分别与Cu用导线连接浸在合适的电解质溶液里．实验并记录电压指针的移动方向和电压表的读数如下表所示：
根据实验记录，完成以下填空：
（1）构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越______．（填“大”、“小”）．
（2）Zn、A、B三种金属活动性由强到弱的顺序是______．
（3）Cu与A组成的原电池，______为负极，此电极反应式为______．
（4）A、B形成合金，露置在潮湿空气中，______先被腐蚀．
（5）铝热反应中的铝热剂的成分是______，工业上常用的铝的冶炼的化学方程式为______．
正确答案
（1）Fe、Zn分别与Cu、电解质溶液形成原电池时，由表可知：前者的电压小，后者的电压大，而锌的活泼性大于铁，即金属活动性相差越大，电压表的读数越大，故答案为：大；
（2）根据原电池中，电子经导线从活泼金属流向不活泼金属，由表可知：金属活泼性：Cu＞A，B＞Cu，利用（1）的结论可知Zn＞B，所以金属的活泼性：Zn＞B＞A，故答案为：Zn＞B＞A；
（3）根据原电池中，活泼金属做负极，失去电子，所以铜做负极，电极反应式：Cu-2e-=Cu2+，
故答案为：Cu；Cu-2e-=Cu2+；
（4）根据原电池中，活泼金属做负极，被腐蚀，由（2）可知金属的活泼性：B＞A，即B先被腐蚀，故答案为：B；
（5）铝热反应是铝粉和金属氧化物发生的反应，所以铝热剂的成分铝粉和金属氧化物的混合物，工业上一般用电解氧化铝来制铝：2Al2O3
（14分）1773年，伊莱尔·罗埃尔（Hilaire Rouelle）发现尿素。1828年，弗里德里希·维勒首次使用无机物质氰酸钾[KCNO]与硫酸铵人工合成了尿素[CO(NH2)2]。
（1）维勒合成尿素的化学反应方程式为 。
（2）工业上尿素是由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为 当氨碳比
①A点速率v逆（CO2） 
②NH3的平衡转化率为 。
（3）人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图2。
①电源的负极为 （填“A”或“B”）。
②阴极室中发生的电极反应式为
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将 (填“增大”、“减小”、“不变”)若两极共收集到气体11.2L（标准状况），则除去的尿素为 g（忽略气体的溶解）。
正确答案
（14分）
（1）2KCNO+(NH4)2SO4=2CO(NH2)2+K2SO4
（2）2NH3+CO2
（3）B （1分） 2H++2e- ="=" H2 ↑ （1分） 不变 6.0 （其余均2分）
（1）一个简单的复分解反应：2KCNO+(NH4)2SO4=2CO(NH2)2+K2SO4
（2）根据反应物和生成物可知，反应的方程式是2NH3+CO2
①根据图像可知，B点CO2的转化率不再发生变化，所以是平衡状态。因此A点没有达到平衡状态，因此A点的逆反应速率小于B的点的正反应速率；
②如果设CO2的物质的量是1mol，则氨气是4mol。根据图像可知，CO2的转化率是0.6，则消耗CO2是0.6mol，所以消耗氨气是1.2mol，因此氨气的转化率是1.2÷4＝0.3，即30％。
（3）①根据装置图可知，和电源B极相连的产生氢气，所以该电极是阴极，氢离子放电，所以B是电源的负极，A是正极。
②阳极失去电子，所以溶液中的氯离子放电，生成氯气。氯气具有氧化性，能氧化尿素生成氮气和CO2，方程式分别是2Cl--2e-=Cl2↑、CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl。
③由以上的方程式可计算出除去的尿素为6.0g
由铜片、锌片和100mL硫酸铜溶液组成的原电池工作一段时间后，铜片质量增加了12.8g，且溶液恰好变为无色．假设锌片上没有铜析出，试计算：
（1）锌片腐蚀后质量减轻了多少克？
（2）共有多少个电子流过外电路？
（3）原硫酸铜溶液的物质的量浓度是多少？
正确答案
电极反应为Zn-2e-=Zn2+；铜做正极，溶液中铜离子得到电子生成铜发生还原反应，电极反应Cu2++2e-=Cu，铜片质量增加了12.8g，且溶液恰好变为无色．假设锌片上没有铜析出，说明溶液中铜离子全部析出，
（1）Zn-2e-=Zn2+；Cu2++2e-=Cu，铜片质量增加了12.8g，物质的量=
答：锌片腐蚀后质量减轻了13g；
（2）依据（1）计算可知转移电子总数为0.4mol，
答：反应过程中共有0.4mol电子转移；
（3）铜片质量增加了12.8g，且溶液恰好变为无色．假设锌片上没有铜析出，说明溶液中铜离子全部析出，原溶液中铜离子物质的量为0.2mol，溶液浓度=
答：原硫酸铜溶液的物质的量浓度为2mol/L．
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