高考二轮复习知识点：电解池工作原理及应用1

更新时间：2023-07-30 浏览次数：13 类型：二轮复习

一、选择题

1. (2020·浙江) $\text{[math]}$ 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（）

A . $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 完全反应转移的电子数为 $\text{[math]}$ B . 用电解粗铜的方法精炼铜，当电路中通过的电子数为 $\text{[math]}$ 时，阳极应有 $\text{[math]}$ 转化为 $\text{[math]}$ C . 常温下， $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 溶液中，水电离出的 $\text{[math]}$ 数为 $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$ 浓度为 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 溶液中，阴离子数为 $\text{[math]}$

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2. (2023·北京) 回收利用工业废气中的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，实验原理示意图如下。

下列说法不正确的是（）

A . 废气中 $\text{[math]}$ 排放到大气中会形成酸雨 B . 装置 $\text{[math]}$ 中溶液显碱性的原因是 $\text{[math]}$ 的水解程度大于 $\text{[math]}$ 的电离程度 C . 装置 $\text{[math]}$ 中溶液的作用是吸收废气中的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ D . 装置 $\text{[math]}$ 中的总反应为 $\text{[math]}$

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3. (2023·湖南) 葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂，工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料，在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙，其阳极区反应过程如下：

下列说法错误的是

A . 溴化钠起催化和导电作用 B . 每生成 $\text{[math]}$ 葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了 $\text{[math]}$ 电子 C . 葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物 D . 葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应

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4. (2023·马鞍山模拟) 能正确表示下列反应的离子方程式为

A . 新制氯水中加入少量CaCO₃： 2Cl₂+H₂O+CaCO₃=Ca²⁺+2Cl^-+CO₂↑+2HClO B . 硫酸铜溶液中滴入几滴氨水： Cu²⁺+4NH₃·H₂O = [Cu(NH₃)₄]²⁺+4H₂O C . 久置的H₂S溶液变浑浊： 2S^2-+ O₂+4H⁺ = 2S↓+2H₂O D . 用铜电极电解硫酸铜溶液： 2Cu²⁺ +2H₂O $\text{[math]}$ 2Cu+O₂↑+4H⁺

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5. (2023·莆田模拟) 铁碳微电解技术是处理酸性废水的一种工艺，装置如下图所示。若上端口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性中间体羟基自由基 $\text{[math]}$ ；若上端口关闭，可得到强还原性中间体氢原子 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是

A . 无论上端口是关闭还是打开，正极反应式均为： $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ 完全转化为羟基自由基 $\text{[math]}$ 时转移了 $\text{[math]}$ 电子 C . 若处理含酚类的酸性废水，则上端口应关闭 D . 若处理含 $\text{[math]}$ 的酸性废水，则上端口应打开并鼓入空气

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6. (2023·黄山模拟) 一种水性电解液Zn-MnO₂离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中， Zn²⁺以 $\text{[math]}$ 存在]。电池放电时，下列叙述正确的是

A . Ⅱ区的 $\text{[math]}$ 通过交换膜向I区迁移 B . Ⅲ区的K⁺通过交换膜最终向I区迁移 C . Zn电极反应：Zn+2e^-+4OH^-= $\text{[math]}$ D . 电池总反应：Zn+4OH^-+MnO₂+4H⁺= $\text{[math]}$ +Mn²⁺+2H₂O

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7. (2024·绵阳模拟) 四川大学余达刚教授课题组发展了一种镍催化下用CO₂制备苯乙酸的反应，反应原理如图所示。下列有关说法正确的是

A . H⁺向B极移动 B . A极的电极反应式为 C . 若使用铅蓄电池作电源，则每生成0.5mol苯乙酸，消耗49gH₂SO₄ D . 该反应的原子利用率为100%，有利于实现碳中和

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8. (2023·中卫模拟) 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^-＋4O^2-=CO₂＋2H₂O B . A、C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜 C . 阳极室有氯气产生，阴极室中有氢气产生且NaOH浓度增大 D . a极上通入标况下2.24L甲烷，阳极室Ca²⁺减少0.2mol

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9. (2023·徐汇模拟) 使用石墨电极电解 $\text{[math]}$ 溶液，阴极产物为

A . $\text{[math]}$ B . Cu C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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10. (2023·益阳模拟) 新型三步法氯碱工艺，具有清洁、低成本的特点，其工作原理如图所示，假定各装置中溶液体积均为 $\text{[math]}$ (忽略反应过程中体积变化)。各步骤开始工作时，下列说法错误的是

A . 与传统方法相比，该方法可不需要离子交换膜 B . 过程①中b极电极反应式： $\text{[math]}$ C . 过程②外电路转移 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 溶液物质的量浓度变为 $\text{[math]}$ D . 过程③中溶液中 $\text{[math]}$ 向f极方向移动失去电子产生 $\text{[math]}$

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11. (2023·武汉模拟) 2，5-呋喃二甲酸(FDCA)是一种重要的化工原料，可用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H₂O解离为H⁺和OH^- ，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是

A . a为电源正极 B . 双极膜中间层中的OH^-在外电场的作用下移向铅电极 C . 制得1mol FDCA，理论上消耗2 mol D . 负极区的电极反应为：-6e-+2H₂O=+6H⁺

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12. (2023·邢台模拟) 某有色金属工业的高盐废水中主要含有 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，利用如图电解装置可回收 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 并尽可能除去 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，其中双极膜(BP)中间层的 $\text{[math]}$ 解离为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，并在直流电场作用下分别向两极迁移，M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。下列说法错误的是

A . BP膜中 $\text{[math]}$ 均向右侧溶液迁移，M膜为一价阴离子交换膜 B . 溶液a的溶质主要为HF和HCl，溶液b的溶质主要为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ C . 当阳极产生22.4L气体(标准状况)时，有4mol离子通过N膜 D . 电解过程中，应控制高盐废水的pH不能过高

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13. (2023·宜宾模拟) 由乙烯制备2-氯乙醇(HOCH₂CH₂Cl)的原理为：CH₂=CH₂+HClO→HOCH₂CH₂Cl。用铂(Pt)作电极电解KCl溶液制备2-氯乙醇的装置如下图所示。下列说法错误的是（）

A . Y连接电源的负极 B . 电解时，K⁺通过阳离子交换膜从左侧移向右侧 C . 理论上，制取1 mol 2-氯乙醇生成气体b的体积为11.2L (标准状况) 。 D . 电解时，左侧溶液pH逐渐减小，右侧溶液pH逐渐增大

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14. (2023·福州模拟) Adv.Mater报道我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，光照时，光催化电极产生电子 $\text{[math]}$ 和空穴 $\text{[math]}$ 。下列有关说法正确的是（）

A . 光催化装置中溶液的 $\text{[math]}$ 减小 B . 离子交换膜为阴离子交换膜 C . 电催化装置阳极电极反应式： $\text{[math]}$ D . 整套装置转移 $\text{[math]}$ ，光催化装置生成 $\text{[math]}$

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15. (2023·怀仁模拟) 生活污水中的氮和磷主要以铵盐和磷酸盐形式存在，可用铁、石墨做电极，用电解法去除。电解时，如图1原理所示可进行除氮；翻转电源正负极，可进行除磷，原理是利用Fe^2＋将PO $\text{[math]}$ 转化为Fe₃(PO₄)₂沉淀。下列说法正确的是（）

A . 图2中0～20min脱除的元素是氮元素，此时石墨做阴极 B . 溶液pH越小、有效氯浓度越大，氮的去除率越高 C . 图2中20～40min脱除的元素是磷元素，此时阳极的电极反应式为2Cl^-－2e^-=Cl₂↑ D . 电解法除氮有效氯ClO^-氧化NH₃的离子方程式为3ClO^-＋2NH₃=3Cl^-＋N₂↑＋3H₂O

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16. (2023·崇明模拟) 用氯化钠溶液润湿的滤纸分别做甲、乙两个实验，下列判断错误的是（）

A . a极上发生氧化反应 B . b极上发生的反应为： $\text{[math]}$ C . d极上发生的反应为： $\text{[math]}$ D . 铁片腐蚀速率：甲＞乙

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二、多选题

17. (2022·淄博模拟) 下列装置可分离废水中的Co²⁺和Ni²⁺。已知Ni²⁺和Co²⁺性质相似，Co²⁺和乙酰丙酮不反应。下列说法正确的是

A . M电极接太阳能电池的P电极 B . 通电一段时间后，I、IV室内溶液pH均减小 C . 膜a、膜b分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D . 每生成1molSO $\text{[math]}$ ，理论上双极膜至少解离7molH₂O

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18. (2022·济南模拟) 现有一种安全、高效的双极制氢系统，该系统能够从阳极低电压醛氧化和阴极析氢反应中得到氢气；其工作原理如图所示。下列说法正确的是（）

A . 电压越高，阳极制氢速率越快 B . 电解一段时间后，阴极室的pH不变 C . 制得1mol氢气，理论上有1molOH^-透过交换膜 D . 阳极反应为2R-CHO+4OH^--2e^-=2R-COO^-+H₂↑+2H₂O

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19. (2022高三上·胶州期末) 应对新冠肺炎疫情时所采取的措施是对环境进行彻底消毒，二氧化氯( $\text{[math]}$ ，黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备 $\text{[math]}$ 的原理如图所示，下列说法错误的是

A . 装置工作时，a与电源的正极连接，b极附近溶液pH逐渐减小 B . a极上发生的电极反应为 $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ 发生器内发生反应 $\text{[math]}$ D . 当有0.3 mol阴离子通过离子交换膜时，理论上产生2.24 L(STP) $\text{[math]}$

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20. (2022高三上·海南期末) 某工业碱性废水中含 $\text{[math]}$ ，利用下列装置可将其转化为FeS。下列说法正确的是

A . Fe棒连接电源的正极 B . b电极一定是惰性材料 C . 阳极反应式为 $\text{[math]}$ D . 气体X可能是 $\text{[math]}$

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21. (2021高二上·唐山期末) 按下图装置进行电解(氯化钠足量)，若乙中横坐标x表示电路中通过电子的物质的量，纵坐标y表示反应物或生成物的物质的量，下列叙述错误的是（）

A . E表示生成金属钠的物质的量 B . E表示消耗水的物质的量 C . F表示溶解铜的物质的量 D . F表示生成氯气的物质的量

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三、非选择题

22. (2023·北京) 尿素 $\text{[math]}$ 合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
1. （1）十九世纪初，用氰酸银 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 在一定条件下反应制得 $\text{[math]}$ ，实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是。
2. （2）二十世纪初，工业上以 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：
        $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 生成 $\text{[math]}$ ；
  
        $\text{[math]}$ 分解生成尿素。
  
  结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是 $\text{[math]}$ 填序号 $\text{[math]}$ 。
  
        $\text{[math]}$ 活化能：反应 $\text{[math]}$ 反应 $\text{[math]}$
  
        $\text{[math]}$ 为放热反应， $\text{[math]}$ 为吸热反应
  
        $\text{[math]}$
3. （3）近年研究发现，电催化 $\text{[math]}$ 和含氮物质 $\text{[math]}$ 等 $\text{[math]}$ 在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的 $\text{[math]}$ 溶液通 $\text{[math]}$ 至饱和，在电极上反应生成 $\text{[math]}$ ，电解原理如图所示。
  
  $\text{[math]}$ 电极 $\text{[math]}$ 是电解池的极。
  
  $\text{[math]}$ 电解过程中生成尿素的电极反应式是。
4. （4）尿素样品含氮量的测定方法如下。
  已知：溶液中 $\text{[math]}$ 不能直接用 $\text{[math]}$ 溶液准确滴定。
  
  $\text{[math]}$ 消化液中的含氮粒子是。
  
  $\text{[math]}$ 步骤 $\text{[math]}$ 中标准 $\text{[math]}$ 溶液的浓度和消耗的体积分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，计算样品含氮量还需要的实验数据有。
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23. (2023·湖南) 超纯 $\text{[math]}$ 是制备第三代半导体的支撑源材料之一，近年来，我国科技工作者开发了超纯纯化、超纯分析和超纯灌装一系列高新技术，在研制超纯 $\text{[math]}$ 方面取得了显著成果，工业上以粗镓为原料，制备超纯 $\text{[math]}$ 的工艺流程如下：

已知：①金属 $\text{[math]}$ 的化学性质和 $\text{[math]}$ 相似， $\text{[math]}$ 的熔点为 $\text{[math]}$ ；

② $\text{[math]}$ (乙醚)和 $\text{[math]}$ (三正辛胺)在上述流程中可作为配体；

③相关物质的沸点：

物质

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

沸点/ $\text{[math]}$

55.7

34.6

42.4

365.8

回答下列问题：
1. （1）晶体 $\text{[math]}$ 的晶体类型是；
2. （2） “电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在 $\text{[math]}$ 的原因是，阴极的电极反应式为；
3. （3） “合成 $\text{[math]}$ ”工序中的产物还包括 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，写出该反应的化学方程式：；
4. （4） “残渣”经纯水处理，能产生可燃性气体，该气体主要成分是；
5. （5）下列说法错误的是____；
  
  A . 流程中 $\text{[math]}$ 得到了循环利用 B . 流程中，“合成 $\text{[math]}$ ”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行 C . “工序X”的作用是解配 $\text{[math]}$ ，并蒸出 $\text{[math]}$ D . 用核磁共振氢谱不能区分 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$
6. （6）直接分解 $\text{[math]}$ 不能制备超纯 $\text{[math]}$ ，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯 $\text{[math]}$ 的理由是；
7. （7）比较分子中的 $\text{[math]}$ 键角大小： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”)，其原因是。
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24. (2023·达州模拟) 工业上常用甲烷和水蒸气催化重整制备H₂ ，该工艺同时发生如下反应：
反应Ⅰ：CH₄(g)+H₂O(g) $\text{[math]}$ CO(g)+3H₂(g)　ΔH₁
反应Ⅱ：CO(g)+H₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)+H₂(g)　ΔH₂
1. （1）反应Ⅰ和反应Ⅱ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图甲所示，则ΔH₁-ΔH₂0(填“>”“<”或“=”)。
2. （2）恒容密闭容器中，按质量比为8：9加入CH₄和H₂O，下列说法正确的是____。
  
  A . 达平衡时，CH₄和H₂O的转化率相等 B . 反应Ⅰ在低温时容易自发进行 C . 当压强不再发生改变时，反应Ⅰ和反应Ⅱ均达到了平衡 D . 单位时间内，若有2molH-O键断裂，同时有3molH-H键断裂，则反应Ⅰ处于平衡状态
3. （3）某科研小组研究了反应I的动力学，获得其速率方程v_正=k_正·c^m(CH₄)·cⁿ(H₂O)，k_正为速率常数(只受温度影响)，反应级数是反应的速率方程式中各反应物浓度的指数之和。在某温度下进行实验，测得各组分初始浓度和反应初始速率如下：
  实验序号
  1
  2
  3
  CH₄浓度/mol·L^-1
  0.1000
  0.2000
  0.2000
  H₂O浓度/mol·L^-1
  0.1000
  0.1000
  0.2000
  速率/mol·L^-1·s^-1
  3.75×10^-4
  1.50×10^-3
  3.00×10^-3
  若某时刻，测得c(CH₄)=0.4000mol·L^-1 ， c(H₂O)=0.4000mol·L^-1 ，则此时的反应速率v_正=。
4. （4）在2.4MPa下，将CH₄和H₂O(g)按照1：3的比例通入反应器中。平衡时各组分的物质的量分数与温度的关系如图乙所示。
  ①600℃时，若经过tmin，反应达到平衡。该条件下，反应I的K_p=(MPa)²(列出计算式即可)。
  ②H₂的含量在740℃左右出现峰值的原因为。
5. （5）某工厂用电解原理除去H₂中的杂质CH₄、CO和CO₂ ，其装置如图丙所示：
  ①CH₄参与的电极反应为。
  ②经测定，原料气中各气体的体积分数为：
  气体
  H₂
  CH₄
  CO
  CO₂
  体积分数
  82%
  3%
  5%
  10%
  若电解过程中消耗了100m³的原料气，则可得到相同条件下纯净H₂m³。
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25. (2023·江西模拟) 金山银山不如绿水青山，实现碳达峰碳中和是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求。
1. （1）二甲醚(CH₃OCH₃)被誉为“21 世纪的清洁燃料，以CO₂、H₂为原料制备二甲醚涉及的主要反应如下：
  I.2CO₂ (g) +6H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OCH₃(g) +3H₂O(g) ΔH₁= - 122. 5kJ/mol
  Ⅱ．CO₂(g) +H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g) +H₂O(g) ΔH₂=+41.1kJ/mol
  ①在压强、CO₂和H₂的起始投料一定的条件下，发生反应I、Ⅱ，实验测得CO₂平衡转化率和平衡时CH₃OCH₃的选择性随温度的变化如图所示。(已知：CH₃OCH₃的选择性= $\text{[math]}$ )
  其中表示平衡时CH₃OCH₃的选择性的曲线是(填“①”或“②”)；温度高于300℃时，曲线②随温度升高而升高的原因是。
  ②对于反应Ⅱ的反应速率v=v_正- v_逆=k _正p(CO₂)·p(H₂) - k_逆p(CO)·p(H₂O)，其中k_正、k_逆分别为正、逆反应速率常数，p为气体的分压(分压=总压 ×物质的量分数)。
  a．降低温度，k_正- k_逆(填 “增大”“减小”或”不变”)；
  b．在一定温度和压强下的反应Ⅱ，按照n(H₂)：n(CO₂)=1：1投料，CO₂转化率为50%时 v₍_正₎：v₍_逆₎=3：4，用气体分压表示的平衡常数K_p=。
2. （2）石化工业，常采用碳酸钠溶液作为脱硫吸收剂。
  已知： 25℃，H₂CO₃K_a1=4.5×10^-7 K_a2=4.7 ×10^-11； H₂S K_a1=1.1 ×10^-7K_a2=1.3 ×10^-13。请写出H₂S与足量碳酸钠溶液反应的离子方程式：。
3. （3）化工废水中常常含有以二甲胺(CH₃)₂NH)为代表的含氮有机物，可以通过电解法将二甲胺转化为无毒无害的气体排放，装置如图所示。
  
  反应原理是：(i) Cl^-在阳极转化为Cl₂；
  
  (ii) Cl₂在碱性溶液中歧化为ClO^-；
  
  (iii) ClO^-将二甲胺氧化为N₂ ， $\text{[math]}$ 和H₂O。
  
  ①写出电解池中阴极发生反应的方程式。
  
  ②电解池中选择阴离子交换膜而不选择阳离子交换膜的原因是。
  
  ③当阴极区收集到6.72L (标况下) H₂时，阳极区收集到N₂的体积(标况下)是L。
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26. (2023·许昌模拟) 为加快实现“双碳”目标，有效应对全球气候变化、构建低碳社会，CO₂资源化利用受到越来越多的关注。
1. （1） I.Sabatier反应可实现CO₂甲烷化：
  反应1    CO₂(g)+4H₂(g) $\text{[math]}$ CH₄(g)+2H₂O(g)      ΔH=-165kJ⋅mol⁻¹
  同时还发生的反应如下：
  反应2   CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g)       ΔH=+41kJ⋅mol⁻¹
  已知键能是指气态原子形成1mol化学键释放的能量，上述反应中相关的化学键键能数据如下：
  化学键
  O-H
  C-H
  C=O
  H-H
  键能/(kJ·mol⁻¹)
  463
  414
  802
  436
  则C(g)+O(g)=CO(g)     ΔH=kJ⋅mol⁻¹。
2. （2）向某恒压密闭容器中充入5molCO₂和20molH₂，在不同温度下达到平衡时各含碳元素物质的物质的量n(X)与温度T的关系如下图所示。
  ①当反应1和反应2均达到化学平衡状态时，维持温度不变，增大容器体积，则反应2的平衡移动方向(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)，反应2的平衡常数(填“增大”“减小”或“不变”)。
  ②曲线Y表示的是(填含碳元素物质的化学式)的物质的量与温度的关系，曲线Z所表示的物质在800K~1100K之间物质的量增大的原因是。
  ③800K时，反应2的压强平衡常数K_p=(计算结果保留两位有效数字，用分压代替浓度，分压=物质的量分数×总压)。
3. （3） Ⅱ.一种从高炉气回收CO₂制储氢物质HCOOH的综合利用示意图如下：
  铂电极上生成HCOOH的电极反应式为；电解过程中还伴随着析氢反应，若生成HCOOH的电解效率为80%，当电路中转移1mole⁻时，阴极室溶液的质量增加g(CO₂溶解量不计)[B的电解效率= $\text{[math]}$ ]。
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27. (2023·丰台模拟) 赤泥硫酸铵焙烧浸出液水解制备偏钛酸[TiO(OH)₂]可回收钛。
已知：

i．一定条件下，Ti⁴⁺水解方程式： $\text{[math]}$

ii．一定温度下： $\text{[math]}$ ； $\text{[math]}$

I．赤泥与硫酸铵混合制取浸出液。
1. （1）用化学用语表示(NH₄)₂SO₄溶液呈酸性的原因。
  II．水解制备偏钛酸：浸出液中含Fe³⁺、Ti⁴⁺等，先向其中加入还原铁粉，然后控制水解条件实现Ti⁴⁺水解制备偏钛酸。
2. （2）浸出液(pH=2)中含有大量Ti⁴⁺ ，若杂质离子沉淀会降低钛水解率。从定量角度解释加入还原铁粉的目的。
3. （3）一定条件下，还原铁粉添加比对钛水解率的影响如图所示。当还原铁粉添加比大于1时，钛水解率急剧下降，解释其原因。
  备注：还原铁粉添加比= $\text{[math]}$ ；n铁粉为还原铁粉添加量，n理论为浸出液中Fe³⁺全部还原为Fe²⁺所需的还原铁粉理论量。
4. （4）一定条件下，温度对钛水解率的影响如图所示。结合化学平衡移动原理解释钛水解率随温度升高而增大的原因。
5. （5） III．电解制备钛：偏钛酸煅烧得到二氧化钛(TiO₂)，运用电化学原理在无水CaCl₂熔盐电解质中电解TiO₂得到海绵钛，装置如图所示。
  
  电极X连接电源(填“正”或“负”)极。
6. （6）写出电极Y上发生的电极反应式。
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28. (2023·新疆模拟) 碳达峰是指我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长。因此，诸多科学家都在大力研究利用和减少碳的排放。
1. （1） “神十三”中航天员们呼吸产生的CO₂用一种循环方案处理，即CO₂(g) +2H₂(g) $\text{[math]}$ C(s)+2H₂O(g) ΔH，然后电解水又得氢气和氧气。在温度为T，向一恒容密闭容器中，按物质的量之比2：1通入H₂和CO₂ ，测得反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图中a所示，若其它条件不变，仅改变某一条件时，测得其压强p随时间t的变化如图中b所示。
  ①能说明容器中的反应均已达到平衡状态的是。
  A．容器内气体的平均相对分子质量不变
  B． CO₂和H₂的转化率相等
  C． H₂(g)与C(s)的物质的量之比保持不变
  D．v(H₂)=v( H₂O)
  ②ΔH0( 填“>”“<”或“不确定”) ；理由是。
  ③改变的条件是。
2. （2） CO₂经催化加氢可以生成低碳有机物，主要有以下反应：
  反应I ：CO₂(g) +3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH =-49.6 kJ ·mol^-1
  反应II ：2CH₃OH(g) $\text{[math]}$ CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) ΔH =-23.4 kJ·mol^-1
  反应III ：2CO₂(g) +6H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OCH₃ (g) +3H₂O(g)
  ①反应III的活化能E_a(正)E_a(逆)(填“>”“<”或“=”)。
  ②在T₁温度下，将6molCO₂和14molH₂充入2L的恒容密闭容器中发生反应I和III，达到平衡状态时CH₃OH( g)和CH₃OCH₃( g)的物质的量分别为2 mol和1 mol。则T₁温度时反应I的平衡常数K=。
3. （3）工业上利用废气中的CO₂、CO联合制取烧碱、氯代烃和甲醇的流程如图。已知B中的装置使用了阳离子交换膜。
  
  ①B中发生的总反应的离子方程式为。
  ②若某废气中含有的CO₂和CO的体积比为1：1，废气中CO₂和CO体积分数共为13. 44%。假设A中处理了标准状况下10 m³的废气，其中CO₂和CO全部转化成CH₃OH ，理论上可制得C₂H₄Cl₂ kg。
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29. (2023·来宾模拟) 我国力争实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标，研究碳的化合物对减少CO₂在大气中累积及实现可再生能源的有效利用具有重要意义。
1. （1）已知CO₂和H₂在一定条件下能发生反应 $\text{[math]}$ ，反应物与生成物的能量与活化能的关系如图所示，该反应的ΔH=kJ/mol(用含E_a1和E_a2的代数式表示)。
2. （2）恒温恒容条件下，为了提高 $\text{[math]}$ 反应中CO₂的平衡转化率，可采取的措施为(任写一项)。下列不能说明该反应达到平衡状态的是(填字母)。
  A．v(CO₂)_正=v(H₂)_逆
  B．HCOOH的体积分数不再变化
  C．混合气体的密度不再变化
  D．c(CO₂)：c(H₂)：c(HCOOH)=1：1：1
3. （3）一定温度下，在一刚性密闭容器中，充入等物质的量的CO₂和H₂此时容器的压强为48kPa，发生反应 $\text{[math]}$ ， 6min时达到平衡，此时容器压强为36kPa，则0~6min内用H₂分压表示的化学反应速率为kPa/min。相同温度下，该反应的逆反应平衡常数K_p=kPa(K_p是平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数)。
4. （4）除合成甲酸(HCOOH)外，有科学家以CO₂、H₂为原料合成CH₃OH达到有效降低空气中二氧化碳含量的目的，其中涉及的主要反应如下：
  I.CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH₁=-49.5kJ·mol^-1
  II.CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g) ΔH₂=+41.5kJ·mol^-1
  不同条件下，按照n(CO₂)：n(H₂)=1：3投料，CO₂的平衡转化率如图所示：
  压强p₁、P₂、P₃由小到大的顺序是。压强为P₁时，温度高于300℃后，CO₂的平衡转化率随温度升高而升高的原因是。
5. （5）近年来，有研究人员用CO₂通过电催化生成多种燃料，实现CO₂的回收利用，其工作原理如图所示：
  请写出Cu电极上产生HCOOH的电极反应式。
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30. (2023·乌鲁木齐模拟) 《自然》杂志报道，科学家设计出了“空气燃料实验系统”，其过程分三步：
第一步，利用太阳能收集空气中的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ；
第二步，在太阳能作用下将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 转化成合成气(CO、 $\text{[math]}$ )；
第三步，利用合成气合成液态烃和甲醇。
Ⅰ模拟制备合成气的装置如图1所示。
回答下列问题：
1. （1）交换膜是(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。b极是(填“正极”或“负极”)。
2. （2） Ⅱ利用合成气合成甲醇： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
  已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 表示 $\text{[math]}$ 的摩尔生成焓，其余类推。
  $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的摩尔生成焓分别为 $\text{[math]}$ 、0、 $\text{[math]}$ ，则上述反应的 $\text{[math]}$ 。
3. （3）某温度、催化剂作用下，该反应的速率方程为 $\text{[math]}$ (k为速率常数，与温度、催化剂有关，与浓度无关)。测得速率与CO、 $\text{[math]}$ 的浓度关系如下表所示：
  实验
  $\text{[math]}$
  $\text{[math]}$
  速率
  Ⅰ
  0.10
  0.10
  v
  Ⅱ
  0.20
  0.10
  2v
  Ⅲ
  0.20
  0.20
  8v
  Ⅳ
  0.40
  x
  36v
  计算x=。
4. （4）某温度下，向容积为 $\text{[math]}$ 的密闭容器中加入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，发生上述反应，CO转化率随时间的变化如图2所示：
  该温度下反应的平衡常数为；若起始压强为 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 时容器中的压强为MPa；若保持其他条件不变，起始时加入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，达到平衡，相应的点可能是图中A、B、C、D中的。
5. （5）若只改变反应的一个条件，能使平衡体系中 $\text{[math]}$ 增大的措施有(答出一点即可)。
6. （6）若投料时CO与 $\text{[math]}$ 的物质的量之比恒定，温度、压强对CO平衡转化率的影响如图3所示，图中X点的v(逆) Y点的v(正)(填“>”“<”或“=”)，理由是。
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31. (2023·郑州模拟) 金属锌具有储量丰富、电池理论容量高、氧化还原电位低、对环境友好等诸多优势；锌的化合物在防腐、电镀、医学、纺织等领域有诸多应用。
1. （1）一种水性电解液 $\text{[math]}$ 离子选择双隔膜电池如图所示。放电结束后对左侧电极片进行紫外测试，可观测到在765nm处有一个较强的吸收峰，在615nm处有一个肩峰，与标准 $\text{[math]}$ 图像吻合。(注： $\text{[math]}$ 可溶于水，强碱性环境下 $\text{[math]}$ 最终转化为 $\text{[math]}$ )。
  ①该电池中b膜为离子交换膜。(填“阴”或“阳”)
  ②该电池正极的电极反应式为；当电路中转移1mol电子时， $\text{[math]}$ 电极质量减少g。
2. （2） $\text{[math]}$ 的浓溶液可形成配合酸 $\text{[math]}$ ，因此 $\text{[math]}$ 浓溶液常用作除锈剂。 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 溶液的酸性就相当千 $\text{[math]}$ 的酸。根据以上信息，请写出 $\text{[math]}$ 的浓溶液除铁锈 $\text{[math]}$ 的化学方程式。
3. （3）已知 $\text{[math]}$ 难溶于水，在强碱溶液中发生反应 $\text{[math]}$ ，下图是二价锌在水溶液中的存在形式与pH的关系，其中c为 $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$ 浓度的值。
  ① $\text{[math]}$ 。
  ②向 $\text{[math]}$ 的溶液中加入等体积 $\text{[math]}$ 的HCl后，体系中的Zn元素主要以(写微粒符号)形式存在。
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32. (2023·天河模拟) 丙烯是重要的有机化工原料之一，丙烷直接脱氢制丙烯 $\text{[math]}$ 是一条绿色生产丙烯的途径。
主反应： $\text{[math]}$
副反应： $\text{[math]}$
1. （1） $\text{[math]}$ 恒压下，主反应的 $\text{[math]}$ 随温度变化如图1所示， $\text{[math]}$ 0(填”、“<”或=”)，判断的理由是。
2. （2） $\text{[math]}$ 恒压下， $\text{[math]}$ 在不同温度下的平衡体积分数如图2所示，图中表示 $\text{[math]}$ 的体积分数的曲线为(填“a”或“b”)， $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 的体积分数为。
3. （3）下列关于 $\text{[math]}$ 工艺说法正确的是
  
  A . $\text{[math]}$ 的物质的量分数不再改变，反应体系已达平衡 B . 采用合适的催化剂能提高主反应的平衡转化率，促使丙烯的产率提高 C . 反应达到平衡后，增加压强， $\text{[math]}$ 不变 D . 升高温度，生成 $\text{[math]}$ 的速率加快，生成其他副产物的速率减慢
4. （4）丙烷氧化脱氢制丙烯 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，相比 $\text{[math]}$ ，该途径生产丙烯的好处是。
5. （5）用下图所示装置电解二氧化碳酸性溶液也可制得丙烯。
  ①Y极与电源(填“正”或“负”)极相连。
  ②X极的电极反应式为。
  ③理论上， $\text{[math]}$ 。
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33. (2022·河西模拟) 除去废水中Cr(Ⅵ)的方法有多种。请按要求回答下列问题。
1. （1）金属除Cr(Ⅵ)法：其他条件相同时，用等量的Zn粉、Zn-Cu粉分别处理酸性含Cr(Ⅵ)废水。Cr(Ⅵ)的残留率随时间的变化如下图所示，图1中b方法选用的金属粉处理效果更快的原因是。
2. （2） $\text{[math]}$ 与熟石灰除Cr(Ⅵ)法：向酸性废水中加入 $\text{[math]}$ ，再加入熟石灰，使 $\text{[math]}$ 沉淀(常温下 $\text{[math]}$ ；设 $\text{[math]}$ 时沉淀完全)。
  ①实验中的 $\text{[math]}$ 作用是。
  
  ②Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如图所示。当pH＞12时，Cr(Ⅲ)去除率下降的原因可用离子方程式表示为。
  
  ③为使 $\text{[math]}$ 沉淀完全，调控溶液的pH最小值为。
3. （3）离子交换法除铬(Ⅵ)：Cr(Ⅵ)去除率与pH关系如图所示。已知：强碱性树脂(ROH)与废水中的 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 离子能发生交换均生成 $\text{[math]}$ (s)。其反应可表示为(以 $\text{[math]}$ 发生交换为例) $\text{[math]}$ 。
  
  ①写出 $\text{[math]}$ 发生交换反应的平衡常数表达式， $\text{[math]}$ 。
  
  ②当pH＞4时，Cr(Ⅵ)去除率下降的原因是。
4. （4）电解除铬(Ⅵ)法：一般采用在直流电作用下铁板做阳极和阴极[忽略Cr(Ⅵ)在阴极放电]，可将酸性废水中的Cr(Ⅵ)转化为 $\text{[math]}$ ，再加碱沉淀为 $\text{[math]}$ 。已知： $\text{[math]}$ 。
  ①酸性废水中的Cr(Ⅵ)离子存在的主要形式为。
  
  ②当沉淀出2mol $\text{[math]}$ 时，阳极至少消耗mol Fe。
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34. (2022·日照模拟) 镍钛钯废靶材含钛55％、镍25％、钯18％和杂质铝2％。从镍钛钯废靶材回收有关金属的工艺流程如下：
已知：I.常温下，钛与钯均不溶于盐酸。
II.PdCl $\text{[math]}$ 在溶液中存在配位平衡：PdCl $\text{[math]}$ (aq) $\text{[math]}$ PdCl₄(aq)+2Cl^-(aq) △H>0
回答下列问题：
1. （1） “调pH”除铝、钛时，pH对溶液中金属离子质量浓度影响如下表，根据表中数据判断除铝、钛时pH应调节至为宜。
  pH
  溶液中金属离子质量浓度(mg·L^-1)
  Al³⁺
  Ni²⁺
  Ti⁴⁺
  1.1
  6100
  7780
  46
  2.1
  5960
  7430
  3
  3.4
  212
  6080
  1
  4.2
  125
  5870
  1
  5.2
  107
  3720
  1
2. （2） “酸溶”所得溶液，经电积可得单质镍，电积沉镍装置如图所示。电积装置中，交换膜b应为离子交换膜(填“阳”或“阴”)。电解时浓缩室溶液体积保持不变，当浓缩室得到1L 0.6mol·L^-1的盐酸时，阴极得到Ni的质量小于14.75g，其原因为。
3. （3） “氧化浸出”时，钯(Pd)被氧化生成配位离子PdCl $\text{[math]}$ 的离子方程式为。
4. （4） “沉钯”时，温度保持在55～65℃，温度不易过高，其原因除防止铵盐分解外，还有。“沉钯”时，铵盐最好选用(填化学式)，有利于钯的沉淀。
5. （5）氯钯酸铵[(NH₄)₂PdCl₆]在“焙烧还原”时所用石英管冷凝壁上有大量白色固体析出，该固体可在操作中循环使用(填操作单元名称)。
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35. (2022·河北模拟) 铜是重要的金属，广泛应用于电气、机械制造、国防等领域，铜的化合物在科学研究和工农业生产中有许多用途。回答下列问题：
1. （1）基态Cu原子价层电子排布式为。
2. （2） $\text{[math]}$ 晶体中S原子的杂化方式为， $\text{[math]}$ 的立体构型为。
3. （3）向 $\text{[math]}$ 溶液中加入过量氨水，可生成 $\text{[math]}$ ，其配体的电子式为；下列有关说法正确的是。
  A．氨气极易溶于水，原因之一是 $\text{[math]}$ 分子和 $\text{[math]}$ 分子之间形成氢键
  B． $\text{[math]}$ 分子和 $\text{[math]}$ 分子空间构型不同，氨分子的键角小于水分子的键角
  C． $\text{[math]}$ 所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键
  D． $\text{[math]}$ 组成元素中电负性最大的是氮元素
4. （4）金铜合金的一种晶体结构为立方晶型，如图所示：
  ①该合金的化学式为。
  ②已知该合金的密度为 $\text{[math]}$ ，阿伏加德罗常数值为N_A ，则该晶胞的棱长为cm。
5. （5）以情性电极电解足量的 $\text{[math]}$ 溶液。阳极上的电极反应式为：，若该电极产生气体的物质的量为0.01mol，则析出铜的质量为g。
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