题目内容

有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如图所示(电极未标出)：

回答下列有关问题：
（1）通入空气的电极为                  (写电极名称)。燃料电池中阳离子的移动方向                     (“从左向右”或“从右向左”)。
（2）电解池中产生20 mol Cl2，理论上燃料电池中消耗                     mol O2。
（3）a、b、c的大小关系为：                    。
（4）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，该电池放电时正极反应式是                                         。

（1）正极    从左向右    （2）10   （3）c＞a＞b   
（4） NiO(OH)+H2O+ e－= Ni(OH)2+ OH－

解析试题分析：分析题给装置图知，该装置是以碱性氢氧燃料电池电解饱和食盐水的装置；（1）根据燃料电池的工作原理：负极是燃料氢气发生失电子的氧化反应，正极是氧气发生得电子得还原反应，则通空气的电极为正极；原电池中，阳离子交换膜使阳离子通过，阳离子移向正极，从左向右；（2）电解池中产生20mol Cl2，依据电子守恒，结合电极反应式O2+4e-+2H2O=4OH-，4Cl--4e-=2Cl2↑，计算得到生成氧气10mol；（3）燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%小于c%，负极氢气失电子生成氢离子消耗氢氧根离子，所以b%＜a%，得到b%＜a%＜c%，即c＞a＞b；（4）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，镍元素的化合价由+3价降为+2价，发生还原反应，作正极，电极反应式为NiO(OH)+H2O+ e－= Ni(OH)2+ OH－。
考点：考查原电池、电解池原理应用，电极判断和电极反应书写及相关计算。

练习册系列答案
相关题目

电化学原理在工业生产中有着重要的作用，请利用所学知识回答有关问题。
（1）用电解的方法将硫化钠溶液氧化为多硫化物的研究具有重要的实际意义，将硫化物转变为多硫化物是电解法处理硫化氢废气的一个重要内容。如图，是电解产生多硫化物的实验装置：

①已知阳极的反应为（x＋1）S2－=Sx＋S2－＋2xe－，则阴极的电极反应式是________________________________________________________________________。
当反应转移x mol电子时，产生的气体体积为____________（标准状况下）。
②将Na2S·9H2O溶于水中配制硫化物溶液时，通常是在氮气气氛下溶解。其原因是（用离子反应方程式表示）：___________________________________________________。
（2）MnO2是一种重要的无机功能材料，制备MnO2的方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液，阳极的电极反应式为______________________。现以铅蓄电池为电源电解酸化的MnSO4溶液，如图所示，铅蓄电池的总反应方程式为_______________________________________________，当蓄电池中有4 mol H＋被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为________，MnO2的理论产量为________g。

（3）用图电解装置可制得具有净水作用的FeO42-。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐生成FeO42-。

①电解过程中，X极区溶液的pH________（填“增大”“减小”或“不变”）。
②电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe－6e－＋8OH－=FeO42-＋4H2O和________________________________________________________________________，
若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少________g。

由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：

（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到l000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是__________、__________，反射炉内生成炉渣的主要成分是__________；
（2）冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20％～50％。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O。生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98. 5％的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是__________、__________。
（3）粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_____(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为____________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为______。

某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰，流程如下：

阴离子膜法电解装置如图所示：

（1）写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式                               。
（2）在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在，且滤渣中也无MnO2，请解释原因                                         .
（3）（5分）已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：

加氨水调节溶液的pH等于6，则滤渣的成分是                             ，滤液中含有的阳离子有H+和                       。
（4）电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则A电极是    极。实际生产中，阳极以稀硫酸为电解液，阳极的电极反应式为                     。
（5）该工艺之所以采用阴离子交换膜，是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资浪费，写出该副反应的电极反应式                                  。

（8分）已知粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质（与酸不反应）。某化学兴趣小组在实验室条件下用以硫酸铜溶液为电解液，用电解的方法实现了粗铜的提纯，并对阳极泥和电解液中金属进行回收和含量测定。步骤一：电解精制：
请回答以下问题：电解时，阴极上的电极反应式为                   ；
步骤二：电解完成后，该小组同学按以下流程对电解液进行处理：

（1）阳极泥的综合利用：
稀硝酸处理阳极泥得到硝酸银稀溶液，请你写出该步反应的离子方程式：             。
残渣含有极少量的黄金，如何回收金，他们查阅了有关资料，了解到了一些有关金的知识，以下是他们获取的一些信息：

序号
反应
平衡常数
1
Au + 6HNO3（浓）= Au(NO3)3 + 3NO2↑+ 3H2O
<< 1
2
Au3+ + 4Cl— =  AuCl4—
>>1
 
从中可知，金很难与硝酸反应，但却可溶于王水（浓硝酸与盐酸按体积比1∶3的混合物），请你简要解释金能够溶于王水的原因：                                      
（2）滤液含量的测定： 以下是该小组探究滤液的一个实验流程：

则100ml滤液中Fe2+的浓度为         mol·L-1

按下图所示装置进行实验，并回答下列问题：


（1）判断装置的名称：A池为__________________，B池为________________________。
（2）铁极为_________极，电极反应式为________________________；铜极为________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________，反应结束后，B池溶液的pH值________。(增大、减小、不变，忽略气体溶于水)
（3）当C2极析出224 mL气体（标准状况下），铁的质量________（增加或减少）__________g

如图为电解装置，X、Y为电极材料，a为电解质溶液。

（1）若a为含有酚酞的KCl溶液，X为Fe，Y为石墨，电解一段时间后:
X电极附近可观察到的实验现象是                                               ；
写出Y电极的电极反应式                                                           。
（2）若要实现Cu  +H2SO4＝CuSO4+H2↑，
则Y电极材料是                                               ；
写出X电极的电极反应式                                        。
（3）若要利用该装置在铁制品表面镀上一层银，则a为                       ，反应前两电极的质量相等，反应后电极质量相差2.16g，则该过程理论上通过电流表的电子数为                           。
（4）若X、Y均为惰性电极，a为NaOH溶液，电解一段时间后，溶液的pH           （填“增大”“不变”“减小”），若要使溶液恢复原来的状态，可往溶液中加入                                        。

甲、乙两池的电极材料如图所示，请按要求回答下列问题：

(1)若两池中均为Cu(NO3)2溶液，反应一段时间后：
①有红色物质析出的是甲池中的    （填“铁”或“碳”）棒；乙池中的    （填
“阴”或“阳”）极。
②乙池中阳极上发生的电极反应方程式是                      。
(2)若两池中均为饱和NaCl溶液：
①写出乙池中总反应的化学方程式：                                 。
②甲池中碳极上电极反应方程式是                            ，乙池碳极上
电极反应属于          （填“氧化反应”或“还原反应”）。
③将湿润的淀粉KI试纸放在乙池碳极附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现
蓝色褪去。这是因为过量的Cl2将生成的I2又氧化。若反应的C12和I2物质的量
之比为5：1，且生成HCl和另一种强酸，该强酸的化学式为            。
④若乙池中转移0．1 mol e-后停止实验，池中溶液体积是1L，则溶液混匀后的pH=   （不考虑所生成的气体溶解在溶液中的情况）

（17分）减少污染、保护环境是全世界最热门的课题。
（1）为了减少空气中SO2的排放，常采取的措施有：
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H2(g)＋1/2O2(g)==H2O(g) ΔH1＝-241.8 kJ·mol－1
C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)  ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1
则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为                          。
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是    （填序号）：
a．Ca(OH)2      b．CaCl2         c．Na2CO3       d．NaHSO3
（2）CO在催化剂作用下可以与H2反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。

①M、N两点平衡状态下，容器中总物质的物质的量之比为：n(M)总：n(N)总＝　　 　　　。
②若M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、KQ的大小关系为　　     。
（3）催化硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
①催化硝化法中，用H2将NO还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强。则该反应离子方程式为               。
②电化学降解NO的原理如右图所示，电源正极为    （填“a”或“b”）；若总反应为4NO3-+4H+通电5O2↑+2N2↑+2H2O，则阴极反应式为                  。

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