电极反应和电池反应方程式 知识点题库

（1） 在一定浓度的 溶液中，钴的浸出率随时间、温度的变化如图1所示 考虑生产成本和效率，最佳的浸出时间为小时，最佳的浸出温度为

（2） 请配平下列除铁的化学方程式：

_  _Fe₂(SO₄)₃+H₂O  +Na₂CO₃  =Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+Na₂SO₄ +CO₂↑

（3） “除钙、镁”的原理反应为： ；   已知 ，加入过量NaF溶液反应完全后过滤，则滤液中 ．

（4） “沉淀”中含杂质离子主要有 、 、和；“操作X”包括和。

（5） 某锂离子电池正极是 ，含 导电固体为电解质 充电时， 还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料碳 中 如图2所示 电池反应为   ，写出该电池放电时的正极反应式 ．

（1） 已知：氢气的燃烧热为-285.8kJ/ mol，17g氨气在纯氧中燃烧生成氮气和液态水的过程中放热382.6kJ，则工业合成氨的热化学方程式为。

（2） 500℃时，在容积固定的密闭容器中模拟工业合成氢N₂+3H₂ 2NH₃ ， 下表为容器中部分物质浓度随时间的变化情况(其余浓度未给出)。

时间/min	c(N2)/mol/L	c(H2)/ mol/L	c(NH3)/ mol/L
0	0.18	2.3	0
5	0.08
6	0.08
10	0.06	1.94	0.24

500℃时，该反应的化学平衡常数K=L²·mol^-2；5 min内，反应的平均速率v(H₂) mol·L^-1·min^-1；6 min时，某一条件发生了改变，可能是(填序号)。

a.使用催化剂   

b.降低温度   

c.增加H₂的浓度   

d.分离出NH₃

（3） 无机含氮废水主要含有铵氮(NH₄⁺)和硝氮(NO₃^-)。可使用电化学氧化法处理铵氮废水，原理是溶液中的NH₄⁺直接在电极上放电生成无毒物质，该过程阳极上的电极反应式为。为研究电化学氧化法去除铵氮的影响因素，在实验室中以石墨作电极模拟对高浓度铵氮废水进行电化学氧化处理，得到如下3组图像：

   

通过分析上述图像可知，最适宜选用的条件是、以及初始pH为11的碱性溶液。实验中，铵氮去除率总是高于总氮去除率的原因是。

（1） 铅蓄电池放电时，PbO₂作极。

（2） 过程 I ，已知：PbSO₄、PbCO₃ 的溶解度（20℃)见图 1； Na₂SO₄、Na₂CO₃的 溶解度见图2。

①根据图1写出过程I的离子方程式：。

②生产过程中的温度应保持在40℃。若温度降低，PbSO₄的转化速率下降。根据图2，解释原因：

i.温度降低，反应速率降低；

ii.(请你提出一种合理解释）。

（3） 过程 II，发生反应 2PbO₂ + H₂C₂O₄=2PbO + H₂O₂ + 2CO₂↑。PbO与 Al₂O₃性质相似，PbO与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是。

（4） 过程Ⅲ，将PbO粗品溶解在H₂SO₄和NaCl的混合溶液中，得到含Na₂PbCl₄的电解液。电解Na₂PbCl₄溶液，生成Pb，如下图。

①阴极的电极反应式是。

②电解一段时间后，Na₂PbCl₄浓度极大下降，为了恢复其浓度且实现物质的循环利用，阴极区采取的方法是。

（1） I.分析下列有关电化学装置图

图1 图2 图3

图4 图5

图2装置原电池相比图1装置原电池可获得较长时间的稳定的电流，原因是。

（2） 将图2装置中CuSO₄溶液为电解质溶液，盐桥用铜导线代替后变为图3装置，该装置从左到右电极名称依次是。

（3） 图4装置中d处电极反应式为：。

（4） 根据相同原理，图5装置中两个石墨电极附近有气泡产生，处能析出铜。

（5） Ⅱ·温室效应使地球变暧成为人类社会急需解决的重要环境问题。研究表明，在 Cu/ZnO催化剂存在下，H₂可还原CO₂ ， 发生如下两个平行反应：

CO₂(g)+3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g)    △H₁=－53.7kJ ·mol^－1

CO₂(g)+H₂(g) CO(g)+H₂O(g)    △H₂

相同投料和压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：

注：M--Cu/ZnO纳米棒；N--Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO₂中生成甲醇的百分比

已知：①CO和H₂的标准燃烧热分别为－283.0kJ·mol^－1和－285.8kJ·mol^－1

②H₂O(l)=H₂O(g)  △H₃=+44.0kJ·mol^-1 ， 请回答(不考虑温度对△H的影响)：

有利于生成甲醇反应的平衡常数表达式K=。

（6） 提高CO₂转化为CH₃OH平衡转化率的措施有___________。

（7） 表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO₂转化成CH₃OH的选择性有显著的影响，其原因是。

（1） 氮化铝(AlN)可用于制备耐高温的结构陶瓷，遇强碱会腐蚀，写出AlN与氢氧化钠溶液反应的离子方程式。   

（2） 氨是制备氮肥、硝酸等的重要原料②③

①已知：N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g) △H=-92.4kJ/mol

N₂(g)+O₂(g) 2NO(g)  △H=+180 kJ/mol

2H₂(g)+O₂(g) 2H₂O(1)  △H= -571.6 kJ/mol

试写出表示氨的标准燃烧热的热化学方程式。

②某电解法制氨的装置如图所示，电解质只允许质子通过，试写出阴极的电极反应式。

（3） 反应：2NO(g)+O₂(g) 2NO₂(g)△H<0是制备硝酸过程中的一个反应。

①将NO和O₂按物质的量之比为2：1置于恒温恒容密闭容器中进行上述反应，得到NO₂体积分数与时间的关系如下图所示。保持其它条件不变，t₁时再向容器中充入适量物质的量之比为2：1的NO和O₂的混合气体，t₂时再次达到平衡，请画出t_l-t₃时间范围内NO₂体积分数随时间的变化曲线：。

②在研究此反应速率与温度的关系时发现，NO转化成NO₂的速率随温度升高反而减慢。进一步研究发现，上述反应实际是分两步进行的：

I  2NO(g) N₂O₂(g)  △H<0

II  N₂O₂(g)+O₂(g) 2NO₂(g)  △H<0

已知反应I能快速进行，试结合影响化学反应速率的因素和平衡移动理论分析，随温度升高，NO转化成NO₂的速率减慢的可能原因。

（4） 已知常温下，K_a(CH₃COOH)=K_b(NH₃·H₂O)=l.8×10^-5。则常温下0.1mol/L的CH₃COONH₄溶液中，c(CH₃COO^-)：c(NH₃·H₂O)=。

（1） 锻粉主要含和，用适量NH₄NO₃溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶。该工艺中不能用（NH₄）₂SO₄代替NH₄NO₃ ， 原因是．

（2） 滤液Ⅰ中阴离子有（忽略杂质成分的影响）；若滤液Ⅰ中仅通入CO₂ ， 会生成，从而导致CaCO₃产率降低．

（3） 用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为．

（4） 电解制备Al（OH）₃时，电极分别为Al片和石墨，则铝片接外电源的极，电解时阴极发生的反应为：．

（5） 一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl₄^﹣和Al₂Cl₇^﹣两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为．

（1） 打开K₂ ， 合并K₁ ， B为极，A的电极反应式为：，最终可观察到的现象是。

（2） 打开K₁ ， 合并K₂ ， E为极，F极的电极反应式为：；检验F极产生气体的方法是。

（3） 若往U形管中滴加酚酞，进行(1)(2)操作时，A、B、E、F电极周围能变红的是，原因是。

（1） Li-CuO电池中，金属锂做极。

（2） 比能量是指消耗单位质量的电极所释放的电量，用来衡量电池的优劣。比较Li、Na、Al分别作为电极时比能量的大小：。

（3） 通过如下过程制备CuO

Cu CuSO₄溶液 Cu₂(OH)₂CO₃沉淀 CuO

①过程I，H₂O₂的作用是。

②过程II产生Cu₂(OH)₂CO₃的离子方程式是。

③过程II，将CuSO₄溶液加到Na₂CO₃溶液中，研究二者不同物质的量之比与产品纯度的关系(用测定铜元素的百分含量来表征产品的纯度)，结果如下：

已知：Cu₂(OH)₂CO₃中铜元素的百分含量为57.7%。二者比值为1：0.8时，产品中可能含有的杂质是，产生该杂质的原因是。

④过程III反应的化学方程式是。

（4） Li-CuO二次电池以含Li⁺的有机溶液为电解质溶液，其工作原理示意如图2。放电时，正极的电极反应式是。

（1） 钒是第四周期第ⅤB族元素，原子的最外层电子数是2，则钒的原子结构示意图为。

（2） “氧化焙烧”过程中，钒元素转化为 ，涉及到的主要反应有三个，分别为 、 和。

（3） 废渣X的主要成分的用途是（任写一点）。溶液Y中的主要溶质是（填化学式）。

（4） 以工业级 为原料，可用铝热法冶炼钒单质，反应的化学方程式为。

（5） 全钒液流电池的工作原理如图所示。电解槽中使用的离子交换膜仅允许 通过。已知：充电时，右侧区域 转化为 。

①充电时，b为电源的（填“正极”或“负极”）。

②放电时，正极的电极反应式为。

（1） I、锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO₄ ， 溶于混合有机溶剂中，Li⁺通过电解质迁移入MnO₂晶格中，生成LiMnO_2.回答下列问题：

外电路的电子流动方向是由极流向极(填字母)。

（2） 电池负极反应式为。

（3） 是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？(填“是”或“否”)，原因是。

（4） MnO₂可与KOH和KClO₃在高温下反应，生成K₂MnO₄ ， 反应的化学方程式为。K₂MnO₄在酸性溶液中歧化，生成KMnO₄和MnO₂的物质的量之比为。

（5） CO₂的资源化利用能有效减少CO₂排放，充分利用碳资源。电解法转化CO₂可实现CO₂资源化利用。电解CO₂制HCOOH的原理示意图如下。

①写出阴极CO₂还原为HCOO⁻的电极反应式：。

②电解一段时间后，阳极区的KHCO₃溶液浓度降低，其原因是。

（1） CO₂转化为CO、H₂S转化为S的反应如下：

i.2CO₂(g)=2CO(g)+O₂(g)    △H₁=+566kJ/mol

ii.2H₂S(g)+O₂(g)=2H₂O(l)+2S(s)     △H₂=﹣530kJ/mol

iii.CO₂、H₂S转化生成CO、S等物质的热化学方程式是。

（2） CO₂性质稳定，是一种“惰性”分子。对于反应ⅲ，通过设计合适的催化剂可以降低，提高反应速率。

a.活化能           b.△H            c.平衡常数

（3） 我国科学家研制新型催化剂，设计协同转化装置实现反应ⅲ，工作原理如下所示。

（方案1）若M³⁺/M²⁺=Fe³⁺/Fe²⁺

①所含Fe³⁺、Fe²⁺的溶液需为较强的酸性，原因是。

②结合反应式说明生成S、CO的原理：。

（方案2）若M³⁺/M²⁺=EDTA-Fe³⁺/EDTA-Fe²⁺(配合物)

已知：电解效率η的定义：

③测得η(EDTA-Fe³⁺)≈100%，η(CO)≈80%。阴极放电的物质有。

④为进一步确认CO₂、H₂S能协同转化，对CO的来源分析如下：

来源1：CO₂通过电极反应产生CO

来源2：电解质(含碳元素)等物质发生降解，产生CO

设计实验探究，证实来源2不成立。实验方案是。

结论：方案2明显优于方案1，该研究成果为天然气的净化、资源化转化提供了工业化解决思路。

（1） 该装置是装置(填“电解池”或“原电池”)，上述装置中光伏电池是。把太阳能转化成(填“直流电”或“交流电”)。硅基光伏电池工作时，硅原子处于(填“基态”或“激发态”)，光伏电池提供的能源是次能源。

（2） 石墨烯做极，电极反应式为

（3） 石墨烯的电势比石墨烯的电势(填“高”或“低”)。

（4） 协同转化的总反应方程式为，除硫反应的离子方程式为