- 电解池
- 共5205题
目前工业上有一种用CO2来生产燃料甲醇的方法，可以将CO2变废为宝。
（1）已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g) △H= _1275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) △H= _556.0 kJ·mol-1
③H2O(l) = H2O(g) △H="+" 44.0 kJ·mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式 。
（2）某同学利用甲醇燃料电池为电源，设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置（如图），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。则电源中a极为 极（填“正”或“负”），其电极反应式为 。装置上端A极电极材料是 （填化学式），B电极上的电极反应式为 。
（3）将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO(g) +H2O(g)
①该反应的正反应为 （填“吸”或“放”）热反应。
②实验1中，以v(H2)表示的平均反应速率为 。
③900℃时，按CO(g)、H2O(g)、CO2(g) 和H2(g)的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分别加入该容器，则此时反应的v(正) v(逆)（填“＞”“＜”或“＝”中之一）。
④实验3跟实验2相比，改变的条件可能是 。
正确答案
（1）CH3OH(l)+ O2(g)=" CO" (g)+2H2O(l) △H= _447.8 kJ·mol-1(2分)；
（2）正(1分)，O2+4e-+2H2O=4OH-(2分)，Fe(1分)，2H++2 e-=H2（或2H2O+2e-=H2+2OH-）(2分)；
（3）① 放(2分)②0.16mol/(L·min) (2分)③＜(2分)④使用了催化剂；加大了压强 (任答一种，2分)。
试题分析：
（1）根据题给的热化学方程式，可将（①-②）/2+③可得出：CH3OH(l)+ O2(g)=" CO" (g)+2H2O(l) △H= _447.8 kJ·mol-1；
（2）根据装置图和生成的氢氧化亚铁较长时间不变色可知，AB两端中一端生成的亚铁离子而不能生成氯气（氯气具有强氧化性），另一端生成氢气，故A端为阳极，电极材料为铁，放电生成亚铁离子；B端为阴极，电极材料为铁，电极反应式为：2H++2 e-=H2（或2H2O+2e-=H2+2OH-）；甲醇燃料电池中，a端为正极，发生的电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-；
（3）分析1、2两组实验数据，1组中k=2.67，2组中k=0.17，故此随温度的升高k值减小，说明反应正向放热；1组中达到平衡时，c（H2）=0.8mol/L，反应时间为5min，故反应速率为：v(H2)=0.16mol/(L·min)；若在900℃时，按CO(g)、H2O(g)、CO2(g) 和H2(g)的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分别加入该容器，则Qc=0.6，大于此温度下的k值，此时反应向逆向移动，故v(正)＜v(逆) ；再对比2、3组实验数据，可知反应没有发生移动，只是反应速率加快，故此可能是使用了催化剂或加大了压强。
近年来我国汽车拥有量呈较快增长趋势，汽车尾气已成为重要的空气污染物。在汽车上安装三效催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物（CO、NOx、碳氢化合物）进行相互反应，生成无毒物质，减少汽车尾气污染。
（1）已知：
① N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ/mo1
② 2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=－221.0kJ/mo1
③ C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=－393.5kJ/mo1
尾气转化的反应之一：2NO(g)+2CO(g)＝N2(g)＋2CO2(g) △H= 。
（2）某研究性学习小组在技术人员的指导下，在某温度时，按下列流程探究某种催化剂作用下的反应速率，用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：
请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）；
①前2s内的平均反应速率v（N2）= 。
②在该温度下，反应的平衡常数K= L·mo1－1（写出计算结果）。
③对于该可逆反应，通过综合分析以上信息，至少可以说明 （填字母）
E．该反应使用催化剂意义不大
（3）为节约能源，减少污染，该研究小组继续探究一种高铁电池，这是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为
该电池放电时负极反应式为 ，每有1mo1K2FeO4被还原，转移电子的物质的量为 ，充电时阳极反应式为 。
正确答案
（14分）（1）－746.5kJ/mol（2分） （2）①1.88×10－4mol/(L·s) （2分） ②5000（2分）
③BCD（2分）（多选、错选均不给分，选对1个得1分）
（3）Zn＋2e－＋2OH－＝Zn(OH)2(或Zn＋2OH－→Zn(OH)2＋2e－) （2分）；3mol（2分）
Fe(OH)3－3e－＋5OH－＝FeO42－＋4H2O（2分）（或Fe(OH)3＋5OH－→FeO42－＋4H2O＋3e－）
试题分析：（1）根据盖斯定律可知，③×－①－②即得到2NO(g)+2CO(g)＝N2(g)＋2CO2(g) ，所以该反应得反应热△H＝－393.5kJ/mol×－180.5 kJ/mol＋221 kJ/mol＝－746.5kJ/mol，
（2）①根据表中数据可知，前2s则NO浓度减少了（10.0－2.50）×10－4mol/L＝7.50×10－4mol/L，则根据方程式可知生成氮气得浓度是7.50×10－4mol/L÷2＝3.75×10－4mol/L，所以氮气得反应速率是3.75×10－4mol/L÷2s＝1.88×10－4mol/(L·s)。
②根据表中数据可知，反应进行到4s时，达到平衡状态。此时NO和CO浓度分别是1.00×10－4mol/L和2.70×10－3mol/L，生成物氮气和CO2的浓度是（10.0－1.00）×10－4mol/L÷2＝4.50×10－4mol/L、10.0－1.00）×10－4mol/L＝9.00×10－4mol/L，所以该温度下的平衡常数K＝
③A、反应是放热反应，则生成物的总能量低于反应物的总能量。能量越低越稳定，则生成物的稳定性强，A不正确；B、根据表中数据可知，反应进行到4s时，达到平衡状态，这说明该反应一旦发生将在很短的时间内完成，B正确；C、由于平衡常数很大，K＝5000，这说明反应物的转化率很高，因此该反应体系达到平衡时至少有一种反应物的百分含量较小，C正确；D、由于该反应是放热反应，因此该反应在一定条件下能自发进行，D正确；E、催化剂虽然不能改变平衡状态，但可以加快反应速率，所以E不正确，答案选BCD。
（3）原电池中负极失去电子，则根据总的反应式可知，锌是负极，失去电子生成氢氧化锌，则负极电极反应式是Zn＋2e－＋2OH－＝Zn(OH)2；根据反应的方程式可知，反应前铁的化合价是＋6价，反应后降低到＋3价，得到3个电子，则每有1mo1K2FeO4被还原，转移电子的物质的量为3mol；充电时阳极失去电子，化合价升高，发生氧化反应，所以根据反应式可知，阳极是氢氧化铁失去电子，生成高铁酸钾，则阳极电极反应式为Fe(OH)3－3e－＋5OH－＝FeO42－＋4H2O。
人工固氮是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程。
I.最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）实验氮的固定一电解法合成氨，大大提高了氮气和氢气的转化率。总反应式为：N2(g)＋3H2(g)
II.据报道，在一定条件下，N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，主要产物为NH3，相应的反应方程式为：2N2(g)＋6H2O(g)
（1）上述反应的平衡常数表达式为_______________。
（2）取五份等体积N2和H2O的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入体积相同的恒容密闭容器中，在温度不相同的情况下发生反应，反应相同时间后，测得氮气的体积分数
（3）若上述反应在有催化剂的情况下发生，则下图所示的a、b、c、d四条曲线中，能表示反应体系能量变化的是_______（选填字母代号），图中△H的绝对值为1530kJ·mol-1。
III.目前工业合成氨的原理是：N2(g)＋3H2(g)
回答下列问题：
（1）结合II中的数据，则O2(g)＋2H2(g)＝2H2O(g)的△H＝______________。
（2）在一定温度下，将1molN2和3mol H2混合置于体积不变的密闭容器中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2.8mol。
①达平衡时，H2的转化率α1＝______________。
②在相同条件下，若起始时只将NH3置于该容器中，达到平衡状态时NH3的转化率为α2，当α1＋α2＝1时，则起始时NH3的物质的量n(NH3)＝_____________mol。
正确答案
Ⅰ. 阳（1分） N2＋6H＋＋6e－===2NH3 （2分）
Ⅱ.（1）K＝
Ⅲ. （1）－572.0 kJ·mol－1（2分，单位不写不给分） （2）①60%（2分） ②2（1分）
试题分析：Ⅰ.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。所以从总反应可以判断出H2是被氧化，应该在阳极通入，N2在阴极发生还原反应，在阴极通入，电极反应式是N2+ 6H++6e-＝2NH3。
Ⅱ.（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据反应方程式可知，该反应的平衡常数的表达式K＝
（2）曲线是在相同时间内氮气的体积分数随温度变化的关系，曲线的变化先增大后变小。温度升高反应速率加快。在此题中，反应相同时间，低温下的两点是未达到平衡的两点，随温度的升高，氮气的体积分数随温度升高而变大。曲线的最高点是某温度下达到平衡的点，之后的两点，均是平衡后的氮气的体积分数，且随温度升高而降低，这说明升高温度平衡向正方应方向移动，因此生成氮气的反应是放热反应，即此反应的正反应为吸热反应。
（3）根据（2）的结论，反应是吸热反应，应从c、d曲线中找答案。使用催化剂可以降低反应的活化能，因此应该选d。
Ⅲ.（1）反应①N2(g)＋3H2(g)
（2）①由N2(g)＋3H2(g)
②设氨气的物质的量是x。α1＋α2＝1，所以α2＝40%。平衡时氨气的物质的量是1.2mol，所以消耗氨气是x－1.2mol，则x×40%＝x－1.2mol，解得x＝2.0mol。
工业上制备BaCl2的工艺流程图如下：
某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO4）对工业过程进行模拟实验。查表得
BaSO4(s) + 4C(s)
BaSO4(s) + 2C(s)
（1）气体用过量NaOH溶液吸收,得到硫化钠。Na2S水解的离子方程式为 。
（2）向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，
（3）反应C(s) + CO2(g)
（4）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是 。
正确答案
（1）S2- + H2O
（3）+172.5 （4）使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS的产量），①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温
试题分析：（1）硫化钠是强碱弱酸盐，水解显碱性，水解方程式为S2- + H2O
（2）当两种沉淀共存时，沉淀均达到溶解平衡，则溶液中
（3）根据热化学方程式①BaSO4(s) + 4C(s)
（4）因为要使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS的产量），且反应①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温，所以实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，
工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：
CO(g) +2H2(g) 
（1）判断反应达到平衡状态的依据是 （填序号）。
a． 生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
b． 混合气体的密度不变
c． 混合气体的总物质的量不变
d． CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
（2）CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1。
①该反应△H___0（填“＞”或“＜”）。
②实际生产条件控制在250℃、1.3ⅹ104 kPa左右，选择此压强的理由是_______。
（3）右图2表示在温度分别为T1、T2时，平衡体系中H2的体积分数随压强变化曲线，A、C两点的反应速率A____C（填“＞”、“＝”或“＜”，下同），A、C两点的化学平衡常数A_____C，由状态B到状态A，可采用______的方法（填“升温”或“降温”）。
（4）一定条件下，0.5mol甲醇蒸气完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，放出Q KJ的热量。写出该反应的热化学方程式 。
（5）图3是甲醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）结构示意图，写出 a处电极上发生的电极反应式 。
正确答案
（1）c d （2分）
（2）① ＜（2分） ②在1.3×104Kpa下，CO转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，而生产成本增加，故得不偿失。（2分）
（3）＜，=，升温（共6分，各2分）
（4）2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H="-4Q" kJ/mol（3分）
（5）CH3OH-6e-+8OH- =CO32-+6H2O（3分）
试题分析：（1）a、生成CH3OH的速率与消耗CO的速率都是正反应速率，不能作判断平衡的依据；b、因为气体质量守恒，容器恒容，密度为定值，故密度不变不能作为判断平衡的依据；c、反应前后气体的系数不等，所以混合气体的总物质的量不变说明反应达到平衡；d、反应物或生成物浓度不变，可说明反应达到平衡。
（2）①、温度升高，CO的转化率减小，说明正反应为放热反应，则∆H<0。
②、根据图示可知在1.3×104Kpa下，CO转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，增大压强，需要增强动力设备和反应装置的抗压能力，生产成本增加，得不偿失。
（3）A、C点温度相同，C点压强大，则反应速率快；温度不变，平衡常数相等；A点H2体积分数大，因为正反应为放热反应，所以A点温度高于B点，由状态B变为状态A需升温。
（4）写出甲醇燃烧的化学方程式并注明状态，因为CH3CH2OH的系数为2，则△H="-4Q" kJ•mol‾1，可得热化学方程式。
（5）因为电解质溶液为KOH溶液，CH3OH在OH‾存在的条件下失去电子生成CO32‾、H2O，配平可得电极方程式：CH3OH-6e-+8OH- =CO32-+6H2O。
按如图装置进行实验，并回答下列问题：
（1）锌极为______极，电极反应式为______，石墨棒C1为______极，电极反应式为______，石墨棒C2附近发生的实验现象为______．
（2）当C2极析出224mL气体（标准状态）时，锌的质量减少______g．
正确答案
（1）A能自发的进行氧化还原反应，能将化学能转化为电能，活泼性较强的Zn为负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；活泼性较弱的Cu为正极，石墨棒C1与正极相连为阳极，阳极上氯离子失电子生成氯气，其电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2；石墨棒C2为阴极，阴极上电解水生成氢气和氢氧根离子，所以阴极附近有气泡，溶液变红，
故答案为：负；Zn-2e-=Zn2+；阳；2Cl--2e-=Cl2；有气泡，溶液变红；
（2）石墨棒C2为阴极，阴极上电解水生成氢气和氢氧根离子，其电极方程式为：4H2O+4e-=2H2↑+4OH-，当C2极析出224mL气体（标准状态）时，生成氢气的物质的量为n（H2）=
故答案为：0.65．
由铜片、锌片和200mL 稀H2SO4组成的原电池中，若锌片只发生电化学反应，则当铜片上共放出3.36L（标准状况）气体时，H2SO4恰好完全消耗．求：
（1）反应中消耗的锌的质量是多少？（Zn：65）
（2）有多少个电子通过了导线？
（3）原稀H2SO4的物质的量浓度是多少？
正确答案
（1）由于锌比铜活泼，所以锌作负极，所以消耗的金属为锌．
锌失电子生成锌离子进入溶液，电极反应式为锌片：Zn-2e-=Zn 2+，铜片上氢离子得电子生成氢气，所以电极反应式为：铜片：2H++2e-=H2↑．
总反应：Zn+2H+=H2↑+Zn 2+ 65g 22.4L
9.75g 3.36L
所以消耗金属的质量为9.75g．
故答案为9.75g．
（2）Zn+2H+=H2↑+Zn2+转移电子
22.4L 2mol
3.36L 0.3mol
所以转移电子的物质的量为0.3mol，即1.806×1023个．
故答案为1.806×1023个．
（3）根据氢原子守恒，H+全部由H2SO4提供，
所以n（H2）=n（H2SO4）=0.15mol
c（H2SO4）=
故答案为0.75mol/L．
某研究性学习小组设计了一个环保型消毒液发生器，如图所示装置，用一石墨作电极电解饱和NaCl溶液，请你完成以下实验探究过程：
已知25℃H2CO3K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11、HClO K=2.9×10-8
（1）推断电源电极名称：a为______极，电解过程中，与电源正极相连的电极反应式为______．与电源负极相连的电极附近溶液pH______．（填“不变，“升高”或“降低”）
（2）产生消毒液过程的有关反应化学方程式：______．
（3）若要保存消毒液必须密封，原因是（用化学方程式表示）______．
（4）有人认为该消毒液和“洁厕液”（含盐酸）混合使用能增强清洁效果，你认为可行吗？
为什么？______
（5）对该消毒液对碳钢制品是否有腐蚀作用进行探究．
仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；光亮的铁钉、
消毒液、酚酞试液、2mol/L盐酸、lmol/L硫酸、2mol/L硝酸、20%KSCN溶液．
正确答案
（1）电解氯化钠溶液时，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程，阴极是氢离子的电子生成氢气的过程，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，所以一定要让氯气在b电极产生，所以b电极是阳极，与电源正极相连，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，a电极是阴极，发生电极反应：2H++2e-=H2↑，该极消耗氢离子，电极附近溶液pH升高，故答案为：负；2Cl--2e-=Cl2↑；升高；
（2）电解饱和食盐水的原理方程式为：2NaCl+2H2O
故答案为：2NaCl+2H2O
（3）次氯酸酸性弱于碳酸，次氯酸钠可以和空气中的二氧化碳反应生成碳酸氢钠和次氯酸，
即NaClO+H2O+CO2=NaHCO3+HClO，而导致漂白粉失效，故答案为：NaClO+H2O+CO2=NaHCO3+HClO；
（4）次氯酸酸性弱于盐酸，所以次氯酸钠可以和盐酸发生归中反应生成氯气，所以消毒液和“洁厕液”（含盐酸）混合使用没有清洁效果，故答案为：不行，因为二者混合后2HCl+NaClO=Cl2↑+NaCl+H2O；
（5）消毒液具有氧化性，可以将铁钉氧化，但被氧化后会发现铁钉生锈，生成的三价铁离子能使KSCN显红色，可以根据铁定是否生锈以及是否出现使得KSCN鲜红色的溶液这一现象来判断，故答案为：
．
如图所示，常温下，U形管内盛有100mL的某种溶液，请按要求回答下列问题：
（1）若所盛溶液为CuSO4溶液，打开K2-，合并K1，则：
①A为______极，B极的电极反应式为______．
②反应过程中，溶液中SO42-和OH-离子向______极移动（填：A或B）．
（2）若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，打开K1，合并K2，则：
①A电极可观察到的现象是______．
②电解过程总反应的化学方程式是______．
③向电解后的电解质溶液中加入（或通入）______，能使溶液复原．
正确答案
（1）①该装置是原电池，锌作负极，碳作正极，正极上铜离子得电子生成铜发生氧化反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu．
故答案为：负、Cu2++2e-=Cu．
②原电池放电时，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以溶液中氢氧根离子和硫酸根离子向A极移动．
故答案为：A．
（2）①该装置是电解池，碳棒是阳极，锌棒是阴极，电解时，锌棒上氢离子放电生成氢气，同时电极附近生成氢氧根离子导致溶液呈碱性，加入酚酞后溶液变红．
故答案为：产生无色气泡，电极附近溶液变红．
②电解时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧化钠，所以电池反应式为2NaCl+2H2O
故答案为：2NaCl+2H2O
③如果要想使电解后的溶液恢复到原溶液，应遵循“析出什么加入什么”的思想加入物质，阳极上析出氯气，阴极上析出氢气，所以应该加入氯化氢．
故答案为：氯化氢．
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(1)=X2W4(g)+3Z2(g) △H= +1411.0 kJ/mol
2XZ2(g) +3W2Z(1)=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
(3)
(4)C2H4(g) +H2O(1)=C2H5OH(1) △H= -44.2 kJ/mol
(5)①阳；②C2H5OH+16OH- -12e- =2CO32-+11H2O；③2.24；变小；不变
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