电解池工作原理及应用知识点题库

有如图所示装置：

（1）装置A中b为极，电极反应式为；
（2） B装置中Cu为极，电极反应式为；
（3）当铜片的质量变化为12.8g时，a极上消耗的O₂在标准状况下的体积为 L．

关于下列装置说法正确的是（　　）

A . 装置①中，盐桥中的K⁺移向ZnSO₄溶液 B . 装置②工作一段后，a极附近的溶液pH增大，滴加酚酞为红色 C . 用装置③精炼铜时，c极为粗铜 D . 装置④中电子由Zn流向Fe，加入K₃[Fe（CN）₆]溶液产生蓝色沉淀

下列说法正确的是（）

A . 电解精炼铜时，粗铜与直流电源的负极相连 B . 镀层破损后，镀锡铁片中铁比镀锌铁片中铁耐腐蚀 C . 常温时，pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合，所得溶液pH=7 D . 合成氨反应N₂(g) + 3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g)，当2v(N₂)_正 = v(NH₃)_逆时，反应达到平衡

将图1所示装置中的盐桥(琼脂-饱和 $\text{[math]}$ 溶液)换成铜导线与石墨棒连接得到图2所示装置，发现电流计指针仍然有偏转。下列说法正确的是（）

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A . 图1中，铁棒质量减少5.6g，则甲池 $\text{[math]}$ 溶液的质量增加5.6g B . 图1中的石墨电极与图2中乙池石墨 $\text{[math]}$ 电极的电极反应式相同 C . 两图所示装置的能量变化均是将化学能转化为电能 D . 图2中电子流向为 $\text{[math]}$ 电流计→石墨a→石墨b→铜丝→石墨c→ $\text{[math]}$

研究碳氧化合物、氮氧化合物、硫氧化合物等大气污染物的处理对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

（1） SCR(选择性催化还原)脱硝法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应原理为：4NO(g)+4NH₃(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 4N₂(g)+6H₂O(g)△H＜0。其他条件相同，在甲、乙两种催化剂作用下，相同时间时NO转化率与温度的关系如图。

①工业上选择催化剂(填“甲”或“乙”)。

②在催化剂甲作用下，图中M点处(对应温度为210℃)NO的转化率(填“可能是”、“一定是”或“一定不是”)该温度下的平衡转化率。高于210℃时，NO转化率降低的原因可能是。(写一条即可)。
（2）某研究小组对反应NO₂+SO₂ $\text{[math]}$ SO₃+NO△H＜0进行相关实验探究。在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比[n(NO₂)：n(SO₂)]进行多组实验(每次实验的温度可能相同，也可能不同)，测定NO₂的平衡转化率[a(NO₂)]。部分实验结果如图所示。

①如果将图中b点的平衡状态改变为c点的平衡状态，应采取的措施是。

②图中a、d两点对应的实验温度分别为T₁和T₂ ，则T₁T₂(填“＞”、“＝”或“＜”)。
（3）在酸性电解质溶液中，以惰性材料作电极，将CO₂转化为丙烯的原理如图所示。
①太阳能电池的正极为(填“a”或“b”)。

②生成丙烯的电极反应式是。

③当生成标准状况下2.24L丙烯时，右侧溶液中质量减少g。

如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法错误的是（）

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A . 左侧电极上发生氧化反应 B . 右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 C . 电解一段时间后，B口排出NaOH溶液 D . 电解饱和食盐水的离子方程式： 2Cl^－＋2H₂O $\text{[math]}$ 2OH^－＋H₂↑＋Cl₂↑

高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn +2K₂FeO₄+8H₂O $\text{[math]}$ 3Zn(OH)₂+2Fe(OH)₃+ 4KOH，下列叙述错误的是（）

A . 放电时负极反应为：Zn – 2e^-+ 2OH^-＝ Zｎ(OH)₂ B . 充电时阴极反应为：Fe(OH)₃- 3e^-+ 5OH^-＝ FeO₄^2-+ 4H₂O C . 放电时每转移3mol电子，正极有1mol K₂FeO₄被氧化 D . 放电时正极附近溶液的碱性增强

以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如下：

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上述装置工作时，下列有关说法正确的是（）

A . 乙池电极接电池正极，气体X为H₂ B . Na⁺由乙池穿过交换膜进入甲池 C . NaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度小 D . 甲池电极反应：4OH^－-4e^-=2H₂O+O₂↑

某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是石墨电极。当将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，发现在F极附近溶液显红色。按要求回答下列问题：

（1）电极F的名称是，电源B极的名称是。
（2）甲装置中C电极的电极反应式是；D电极的电极反应式是。
（3）乙装置中电解反应的总化学方程式。
（4）欲使丙装置发生：2Ag＋2HCl=2AgCl＋H₂↑反应，则G电极的材料应是 (填化学式)。
（5）丁装置中装有Fe(OH)₃胶体，一段时间后胶体颜色变深的电极是： (填字母)。

水环境中存在过量的氨氮会造成溶解氧浓度降低、水体富营养化等多方面的危害，人们正不断寻求处理氨氮废水的高效措施。回答下列问题：

（1）某研究团队设计了一种处理方法，先利用水中的微生物将 $\text{[math]}$ 氧化成 $\text{[math]}$ ，再利用电化学降解法除去水中的 $\text{[math]}$ 。
①微生物经两步反应将 $\text{[math]}$ 氧化成 $\text{[math]}$ ，两步反应的能量变化如图所示：

第一步反应是(填“放热”或“吸热”)反应，1mol $\text{[math]}$ (aq)全部氧化成 $\text{[math]}$ (aq)的热化学方程式为。

②如图为利用电化学降解法除去水中 $\text{[math]}$ 的装置。

直流电源的正极为(填“A”或“B”)，质子的移动方向是(填“从M到N”或“从N到M”)，阴极的电极反应式为。
（2）有研究团队设计了一种利用电解原理制备H₂O₂ ，并用产生的H₂O₂处理氨氮废水的装置，如图所示：

①生成H₂O₂的电极反应式为。

②已知氨氮废水中氨(以NH₃计)的浓度为1750mg•L^‑1 ，当降为50mg•L^-1)时即可达到排放标准。电路中转移3mole^- ，最多可处理废水的体积为L。

利用CH₄燃料电池电解制备Ca(H₂PO₄)₂并得到副产物NaOH、H₂、Cl₂装置如图所示。下列说法错误的是（）

A . a极反应：CH₄-8e^-+4O²^－=CO₂+2H₂O

B . 可用铁电极替换阴极的石墨电极 C . A、C膜均为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜 D . 标况下，a极上通入2.24L甲烷，阳极室Ca²⁺减少0.4mol

一种将工厂中含H₂S废气先用NaOH溶液吸收，然后利用吸收液进行发电的装置示意图如图。装置工作时，下列说法正确的是( )

A . Na⁺向a极区移动 B . a极电势比b极的高 C . a极和b极周围溶液的pH均增大 D . 由HS^-生成S₂O $\text{[math]}$ 的电极反应为：2HS^-+8OH^--8e^-=S₂O $\text{[math]}$ +5H₂O

甲醇既是一种绿色能源，又是一种重要的化工原料，应用甲醇可以生产其他的醇、醛、酯等。已知反应：

i. CO₂（g）+ H₂（g） $\text{[math]}$ CO（g）+H₂O（g） ΔH₁=+41 kJ·mol^-1 ，

ii. 2CO₂（g）+6 H₂（g） $\text{[math]}$ CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g） ΔH₂=-121 kJ·mol^-1 ，

iii. 2CH₃OH（g） $\text{[math]}$ CH₃OCH₃（g）+H₂O（g） ΔH₃=-23kJ·mol^-1 ，

回答下列问题：

（1） CO（g）与H₂（g）合成甲醇的反应：CO（g）+ 2H₂（g） $\text{[math]}$ CH₃OH（g） ΔH=kJ·mol^-1 ，该反应的熵变ΔS0（填“>”或“＜”）。
（2）在甲、乙两个密闭容器中分别通入0.5molCO和1.0molH₂ ，发生合成甲醇的反应，测得平衡体系中某成分的物质的量（n）与压强（p）、温度（T）的关系如下图：

①500K下，反应达到平衡时甲、乙两个容器的容积之比为。

②测得p_总₁=0.2MPa，则500K时反应的平衡常数K_p=MPa^-2（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

③500K时经过20min乙容器内反应达到b点的平衡状态，则0~20min内的平均反应速率v（H₂）=mol·min^-1。
（3）可利用CO₂为原料通过电解方法制备甲醇，采用的电解质溶液为NaHCO₃水溶液，其阴极反应式为，相比NaOH溶液、Na₂CO₃溶液，采用NaHCO₃水溶液作电解液的原因是。

如图是模拟工业电解饱和食盐水的装置图，下列叙述错误的是（）

A . a 为电源的负极 B . Fe电极的电极反应是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑ C . 通电一段时间后，铁电极附近溶液先变红 D . 电解饱和食盐水的化学方程式是2NaCl+2H₂O $\text{[math]}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

研究化学反应的快慢和限度，对工农业生产和人们生活有重要的意义。

（1） Ⅰ.某反应过程的能量变化如图所示：

由图中曲线变化可知，该反应为(填“放热”或“吸热”)反应，破坏旧键需要吸收的能量为(填“E₁”、“E₂”、“E₁+E₂”或“E₂-E₁”下同)，破坏cmolC的化学键需要吸收的能量为。
（2） Ⅱ.一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中通入两种气体发生化学反应生成气态物质，反应中各气态物质的物质的量变化如图所示：

该反应的化学方程式为：；
（3） 0-6s内B的化学反应速率为：。
（4） Ⅱ.工业制硫酸的反应之一为： $\text{[math]}$ ，在2L恒容绝热密闭容器中投入2molSO₂和适当过量的O₂ ，在一定条件下充分反应，如图是SO₂和SO₃随时间的变化曲线。

下列叙述不能判断该反应达到平衡状态的是；

①容器中压强不再改变； ②容器中气体密度不再改变；

③O₂的物质的量浓度不再改变； ④SO₃的质量不再改变；
（5）根据图示计算达到平衡时SO₂的转化率为
（6） Ⅲ.碱性氢氧燃料电池是目前开发的燃料电池之一，这种燃料电池由氢气、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成。其中正极反应式为 $\text{[math]}$
下列说法错误的是

①电池放电时通入空气的电极为负极；

②电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱；

③电池放电时每消耗3.2gH₂转移3.2mol电子。
（7）写出该燃料电池的负极反应式：。

我国某科研机构设计如图装置，利用K₂Cr₂O₇实现含苯酚废水的有效处理，处理后的废水毒性降低且不引入其它杂质。一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度减小。下列说法中不正确的是（）

A . 工作时，N极附近溶液pH升高 B . 工作时，每转移3mol电子，N极室和M极室质量变化相差65g C . a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 D . N电极反应式为 $\text{[math]}$

可用惰性电极通过电解法制备KMnO₄ ，下列说法正确的是（）

A . 图中离子交换膜为阴离子交换膜 B . X极的电极反应为MnO $\text{[math]}$ -e^—=MnO $\text{[math]}$ C . Y极区可以产生O₂和较浓的KOH溶液 D . 电解一段时间后阴极区溶液的pH减小

CO₂催化加氢制备甲醇的反应为CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g) △H=-49 kJ·mol^-1 ， CO₂电化学还原法制备甲醇的电解原理如图所示。下列说法错误的是（）

A . CO₂催化加氢法在低温自发时△H的影响为主 B . a膜为阴离子交换膜，石墨电极上的电极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑ C . 电解过程中，右室溶液中 $\text{[math]}$ 物质的量减小 D . 产生相同量CH₃OH时，催化加氢法消耗的H₂与电化学还原法产生的O₂物质的量之比为2：1

甲酸(HCOOH)是重要的液态储氢原料。将温室气体 $\text{[math]}$ 转化为甲酸既具有经济技术意义，又具有环保意义。

（1）已知 $\text{[math]}$ CO₂ $\text{[math]}$ 。该反应在理论上属于原子经济性100%的绿色工艺，但是该反应不能自发进行，判断依据是。
（2）在实践中， $\text{[math]}$ 制备甲酸的一种流程如下：
①写出过程II的离子方程式。
②过程II中，其他条件不变， $\text{[math]}$ 转化为 $\text{[math]}$ 的转化率如图所示。则在40℃～80℃范围内转化率迅速上升，其主要原因可能是。
（3）近期，天津大学化学团队以 $\text{[math]}$ 与辛胺为原料实现了甲酸和辛腈的高选择性合成，装置工作原理如图所示。
①在 $\text{[math]}$ 电极上发生的电极反应式为：。
②工作一段时间后，右侧电极室内辛胺溶液pH显著降低，原因为。

相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池，当两个电极区的浓度相等时停止放电。如图所示装置是利用浓差电池电解 $\text{[math]}$ 溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和NaOH，实验前Cu(I)电极和Cu(II)电极质量相等。

（1） Cu(I)电极为极，a电极的电极反应为。
（2） c膜为(填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”)。
（3）电池从开始工作到停止放电，Cu(I)电极和Cu(II)电极质量差为g，电解池理论上可制得gNaOH。

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