时间:2021-02-18 05:45:15
1、填空题 （16分）新型高效的甲醇燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH3OH和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。
回答下列问题：
①甲醇燃料电池正极、负极的电极反应分别为___________________、_________________。
②闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中a电极上得到的是___________________，电解氯化钠溶液的总反应方程式为____________________________________________。
③若每个电池甲醇用量为3.2g，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为__________(法拉第常数F＝9.65×104 C · mol－1列式计算)，最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。
④若用该装置中的电解池精炼铜，在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填“a”或“b”)；在电极b上发生的电极反应式为____________________________________。
参考答案：①3O2＋12e－＋6H2O＝12OH－ 2CH3OH－12e－＋16OH－＝2CO32－＋12H2O
②Cl22NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
③
×6×9.65×104 C·mol－1＝5.79×104 C6.72L ④ a Cu2＋－2e－＝Cu
本题解析：（1）甲烷燃料电池中，通甲烷的一端为负极，发生氧化反应，即3O2＋12e－＋6H2O＝12OH－；氧气在正极通入发生还原反应，即2CH3OH－12e－＋16OH－＝2CO32－＋12H2O。
（2）a与正极相连，所以a为阳极，溶液中的氯离子在阳极放电生成氯气，所以a上生成氯气。H+在b电极（阴极）放电生成氢气，同时生成NaOH，电解的总反应式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
（3）3.2g甲醇的物质的量是0.1mol，在反应中碳元素的化合价从－2价升高到＋4价失去6个电子，则共计失去6mol电子，因此理论上通过电解池的电量为×6×9.65×104 C·mol－1＝5.79×104 C；每产生1mol氯气转移2mol电子，则共计产生0.3mol氯气，在标准状况下的体积为0.3mol×22.4L/mol＝6.72L。
（4）粗铜精炼时，粗铜与电源的正极相连，作阳极，因此粗铜板应是图中的a电极。电极b连接纯铜，溶液中的铜离子在阴极放电，则发生的电极反应式为Cu2＋－2e－＝Cu。
考点：考查电化学原理的应用
本题难度：困难
2、选择题 某学生欲完成2HCl+2Ag==2AgCl↓+H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是
[? ]
A．
B．
C．
D．
参考答案：C
本题解析：
本题难度：简单
3、选择题 用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，电解一段时间后，向电解液中加入0.1mol碱式碳酸铜晶体（不含结晶水），恰好使溶液恢复到电解前的浓度和pH．下列有关叙述不正确的是（ ）
A．电解过程产生的气体体积（在标准状况下）为5.6L
B．电解过程转移的电子数为3.612×1023个
C．加入碱式碳酸铜的反应是：Cu2（OH）2CO3+2H2SO4═2CuSO4+CO2↑+3H2O
D．电解过程只发生了2CuSO4+2H2O
参考答案：电解硫酸铜溶液后溶液呈酸性，向电解后的溶液中加入碱式碳酸铜能恢复原溶液，碱式碳酸铜和硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，溶液质量增加的量是铜、氢氧根离子，所以实际上电解硫酸铜溶液分两个阶段：
第一阶段2CuSO4+2H2O通电.2Cu↓+O2↑+2H2SO4，
第二阶段：2H2O通电.2H2↑+O2↑，
将碱式碳酸铜化学式改变为2CuO?H2O?CO2，所以加入0.1molCu2（OH）2CO3 就相当于加入0.2molCuO和0.1mol水，
第一阶段：根据铜原子守恒知，电解硫酸铜溶液析出n（Cu）=n（CuO）=0.2mol，转移电子的物质的量=0.2mol×2=0.4mol；
第二阶段：电解生成0.1mol水转移电子的物质的量=0.1mol×2=0.2mol，
所以解过程中共转移的电子数为0.4mol+0.2mol=0.6mol；
A、电解分为两步电解硫酸铜和水生成氧气0.1mol，电解0.1mol水生成0.1mol氢气和0.05mol氧气，共生成气体0.15mol+0.1mol=0.25mol，气体标准状况体积=0.25mol×22.4L/mol=5.6L，故A正确；
B、上述分析计算可知电子转移总数为0.6mol，电解过程转移的电子数=0.6mol×6.02×1023=3.612×1023个，故B正确；
C、加入的碱式碳酸铜的反应是：Cu2（OH）2CO3+2H2SO4═2CuSO4+CO2↑+3H2O，故C正确；
D、电解硫酸铜溶液分两个阶段：第一阶段2CuSO4+2H2O通电.2Cu↓+O2↑+2H2SO4，第二阶段：2H2O通电.2H2↑+O2↑，故D错误；
故选D．
本题解析：
本题难度：一般
4、填空题 （6分）电解原理在化学工业上有着广泛的应用。图中电解池a为电解液，X和Y是两块电极板。则：
(1)若X和Y均为惰性电极，a为饱和的NaCI溶液，则电解时检验Y电极反应产物的方法是 。
(2)若X、Y分别为石墨和铁，A乃为饱和的NaCl溶液，则电解过程中生成的白色固体物质露置在空气中，可观察到的现象为 。
(3)若X和Y均为惰性电极，a为一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0．1 mol Cu(OH)2，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为 。
参考答案：(1)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近Y及支管口，试纸变蓝，说明有氯气生成
(2)白色固体迅速变为灰绿色，最终变为红褐色? (3)0．4 mol
本题解析：（1）Y是阳极产物，所以Y是氯气，极易氯气可以利用其氧化性，即将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近Y及支管口，试纸变蓝，说明有氯气生成。
（2）此时铁是阳极，所以铁失去电子，生成亚铁离子。阴极氢离子放电，从而产生氢氧化钠，进而生成氢氧化亚铁沉淀。氢氧化亚铁不稳定，极易被氧气氧化生成氢氧化铁，所以现象就是白色固体迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。
（3）向所得溶液中加入0．1 mol Cu(OH)2，恰好恢复电解前的浓度和pH，说明反应中阴极是铜和氢气，阳极生成氧气，根据原子守恒可知，氧气是0.1mol，所以转移电子是0.1mol×4＝0.4mol。
本题难度：一般
5、填空题 【化学——选修2：化学与技术】（15分）海洋是一个丰富的资源宝库，通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用。
（1）海水中盐的开发利用：
①海水制盐目前以盐田法为主，建盐田必须选在远离江河入海口，多风少雨，潮汐落差大且又平坦空旷的海滩。所建盐田分为贮水池、蒸发池和 池。
②目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产，在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用 （写一点即可）。
（2）电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如图所示。其中具有选择性的阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列。请回答下面的问题：
①海水不能直接通入到阴极室中，理由是 。
②A口排出的是 （填“淡水”或“浓水”）。
（3）用苦卤（含Na+、K+、Mg2+、Cl－、Br－等离子）可提取溴，其生产流程如下：
①若吸收塔中的溶液含BrO3－，则吸收塔中反应的离子方程式为 。
②通过①氯化已获得含Br2的溶液，为何还需经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br2的溶液 。
③向蒸馏塔中通入水蒸气加热，控制温度在90℃左右进行蒸馏的原因是 。
参考答案：（1）①结晶；（2分） ②阻止氢气与氯气反应，或阻止氯气与氢氧化钠反应使烧碱不纯；（2分）
（2）①海水中含有较多的镁离子和钙离子，会产生氢氧化物沉淀从而堵塞阳离子交换膜。（3分）
②淡水；（2分） （3）①3CO32－＋3Br2＝5Br－＋BrO3－＋3CO2↑；（2分） ②富集溴；（2分）
③顺利将溴蒸出，同时防止水馏出。（2分
本题解析：（1）①海水晒盐需要通过蒸发、结晶过程，因此所建盐田分为贮水池、蒸发池和结晶池。
②在氯碱工业中由于阳离子交换膜只能允许阳离子通过，而阴离子和气体均不能通过。因此用石墨作电解电解饱和氯化钠时，阳极上氯离子放电生成氯气，氯气不能通过阳离子交换膜而进入阴极。相反如果氯气进入阴极易和氢气混合产生爆炸，同时也容易和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠而导致制取的氢氧化钠不纯。
（2）①由于海水中含有较多的镁离子和钙离子，电解时阴极产生的氢氧根离子会和金属阳离子结合生成氢氧化物沉淀从而堵塞阳离子交换膜，导致电渗析法失败，所以海水不能直接通入到阴极室中。
②根据电渗析法淡化海水示意图可知，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，导致①室离子浓度变小，②室离子浓度不大，离子浓度大的为浓水，所以淡水在A处排出；
（3）①若吸收塔中的溶液含BrO3－，这说明碳酸钠与溴水反应，则吸收塔中反应的离子方程式为3CO32－＋3Br2＝5Br－＋BrO3－＋3CO2↑；
②由于从①出来的溶液中单质溴的含量不高，如果直接蒸馏，造成产品成本高，所以需要进一步浓缩溴，以提高溴的浓度；
③如果温度过高，超过100℃，则水蒸气也会被蒸出，导致溴中含有水分；如果温度过低溴又不能能完全蒸出，导致产率低，所以向蒸馏塔中通入水蒸气加热，控制温度在90℃左右进行蒸馏。
考点：考查海水综合应用的有关分析与判断
本题难度：困难