高考二轮复习知识点：电解池工作原理及应用3

试卷更新日期：2023-07-30 类型：二轮复习

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一、选择题

1. 利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV²⁺/MV⁺在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是（）

A、相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B、阴极区，在氢化酶作用下发生反应H₂+2MV²⁺=2H⁺+2MV⁺ C、正极区，固氮酶为催化剂，N₂发生还原反应生成NH₃ D、电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

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2. 在熔融盐体系中，通过电解 $T i O_{2}$ 和 $S i O_{2}$ 获得电池材料 $(T i S i)$ ，电解装置如图，下列说法正确的是

A、石墨电极为阴极，发生氧化反应 B、电极A的电极反应： $8 H^{+} + T i O_{2} + S i O_{2} + 8 e^{-} = T i S i + 4 H_{2} O$ C、该体系中，石墨优先于 $C l^{-}$ 参与反应 D、电解时，阳离子向石墨电极移动

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3. 某储能电池原理如图。下列说法正确的是（）

A、放电时负极反应： $N a_{3} T i_{2} {(P O_{4})}_{3} - 2 e^{-} = N a T i_{2} {(P O_{4})}_{3} + 2 N a^{+}$ B、放电时 $C l^{-}$ 透过多孔活性炭电极向 $C C l_{4}$ 中迁移 C、放电时每转移 $1 m o l$ 电子，理论上 $C C l_{4}$ 吸收 $0.5 m o l C l_{2}$ D、充电过程中， $N a C l$ 溶液浓度增大

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4. 利用废料 $C e_{2} O_{3}$ 制备 $C e {(S O_{4})}_{2}$ 的工作原理如图，下列说法错误的是

A、电极b为阴极，发生还原反应 B、电解总方程式： $C e_{2} O_{3} + 8 H^{+} \overset{电解}{=} 2 C e^{4 +} + 3 H_{2} O + H_{2} ↑$ C、离子交换膜为阴离子交换膜 D、X可以是 $H_{2} S O_{4}$ 溶液

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5. 实验室模仿氯碱工业用如下图所示装置(X、Y是碳棒)进行由解饱和食盐水的实验。通电之后，发现X、Y电极上均有气泡产生，其中Y电极上的气泡相对X电极更密，关于该实验的叙述正确的是

A、Y电极上发生还原反应 B、在两极滴加酚酞试剂，X电极附近溶液先变红 C、X电极上的气泡减少的主要原因是 $C l_{2}$ 溶于水 D、Y电极连接的是电源正极

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6. 某混合物浆液含有 $A l {(O H)}_{3}$ 、 $M n O_{2}$ 和少量 $N a_{2} C r O_{4}$ 。考虑到胶体的吸附作用使 $N a_{2} C r O_{4}$ 不易完全被水浸出，某研究小组利用如图电解分离装置使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。下列说法错误的是

A、用惰性电极电解时， $C r O_{4}^{2 -}$ 能从浆液中分离出来的原因：电解时 $C r O_{4}^{2 -}$ 通过阴离子交换膜向阳极移动，从而从浆液中分离出来 B、通电后阴极电极反应式为： $2 H_{2} O + 2 e^{-} = H_{2} ↑ + 2 O H^{-}$ C、分离后含铬元素的粒子是 $C r O_{4}^{2 -}$ D、通电后，相同条件下阴阳两极产生气体体积之比为2：1

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7. 目前发展势头强劲的绿色环保储能电池——钒电池的工作原理如下图所示，放电时电子由B极沿导线向A极移动，电解质溶液含硫酸，下列说法正确的是

A、基态原子钒的价层电子排布式为 $4 s^{2}$ B、放电时H⁺由B极经离子交换膜向A极移动 C、充电时电池 $V^{2 +}$ 被氧化为 $V^{3 +}$ D、充电时A极反应为 $V O_{2}^{+} + e^{-} = V O^{2 +}$

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8. 我国科学家设计了一种CO₂捕获和利用一体化装置，利用含 $N O_{3}^{-}$ 的废水和CO₂制备甲酸铵(HCOONH₄)其原理过程示意图如下。有关说法错误的是

A、 $N O_{3}^{-}$ 参与的电极反应为_： $N O_{3}^{-}$ +8e^-+6H₂O=NH₃+9OH^- B、生成HCOO^-的电极反应为_： $H C O_{3}^{-}$ +H₂O-2e^-=HCOO^-+2OH^- C、装置Ⅱ中OH^-穿过阴离子交换膜由左向右迁移 D、空气的作用是作为载气将含NH₃的气体吹出反应器

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9. 1971年Tekkosha公司利用金属钠可溶于水银形成液态的合金“钠汞齐”这一性质，通过电解饱和食盐水得到金属钠，制取钠汞齐的实验装置如图所示。下列说法错误的是

A、b电极是阴极 B、若没有玻璃套管，b电极反应式为2H₂O +2e^-= H₂ ↑+2OH^- C、电解过程中玻璃套管下端的银白色液面上升 D、水银层的质量每增加0.23 g，理论上c口会逸出112 mL气体

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10. 双极膜在电化学中应用广泛，它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的 $H_{2} O$ 解离成 $H^{+}$ 和 $O H^{-}$ ，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。三碘甲烷( $C H I_{3}$ )又名碘仿，在医药和生物化学中用作防腐剂和消毒剂。电解法制取碘仿的工作原理如图所示，反应原理为 $C_{2} H_{5} O H + 5 I O^{-} = C H I_{3} + C O_{3}^{2 -} + 2 I^{-} + O H^{-} + 2 H_{2} O$ ，下列说法错误的是

A、电极N连接直流电源的负极 B、电解一段时间后，硫酸溶液浓度降低 C、电极M上的主要反应为 $I^{-} - 2 e^{-} + 2 O H^{-} = I O^{-} + H_{2} O$ D、每制备1mol三碘甲烷，理论上双极膜内解离 $180 g H_{2} O$

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11. 八钼酸铵 $[(N H_{4})_{4} M o_{8} O_{26}]$ 可用于染料、催化剂、防火剂等。该化合物可通过电渗析法获得，工作原理如图。下列说法错误的是

A、a连接电源正极 B、生成 $M o_{8} O_{26}^{4 -}$ 的反应为 $8 M o O_{4}^{2 -} + 12 H^{+} = M o_{8} O_{26}^{4 -} + 6 H_{2} O$ C、电解一段时间后，b极附近氨水的浓度减小 D、双极膜附近的 $O H^{-}$ 移向左侧

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12. 2022年中国十大科技新闻之一是物理化学科学家联合突破海水无淡化原位直接电解制氢技术，向大海要水要资源又有新进展。下列说法正确的是

A、该过程将化学能转化为电能 B、 $H_{2} O$ 、 $D_{2} O$ 、 $T_{2} O$ 互为同位素 C、氢能源代替化石能源可缓解海水酸化 D、实验室电解水常加入少量稀盐酸增强导电性

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13. 某团队开发出了用于制氢的膜基海水电解槽，其装置如图所示。已知：隔水膜只允许水分子透过。下列说法正确的是

A、M极为阳极 B、理论上迁移1mol $O H^{-}$ 时，海水质量净减9g C、M极的电极反应式为 $4 H_{2} O - 4 e^{-} = 4 O H^{-} + O_{2} ↑$ D、电路上每通过2mol电子，理论上N极逸出标准状况下22.4L $H_{2}$

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14. 以对硝基苯甲酸（）为原料，采用电解法合成对氨基苯甲酸的装置如图。下列说法中错误的是（）

A、电子由铅合金经溶液流到金属阳极DSA B、阳极的电极反应式为： $2 H_{2} O - 4 e^{-} = 4 H^{+} + O_{2} ↑$ C、反应结束后阳极区pH减小 D、每转移 $2 {mole}^{-}$ 时，阳极电解质溶液的质量减少18g

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15. FeCl₃溶液吸收工业废气H₂S后可通过电解装置实现再生，同时将酸性污水中的硝酸盐降解为无污染物质，其工作原理如图所示。下列说法正确的是

A、惰性电极b为电解池的阳极 B、H⁺从b极区向a极区迁移 C、降解1mol $N O_{3}^{-}$ ，理论上吸收5molH₂S D、随着电解进行，阴极区的pH增大

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16. 水系可逆 $Z n - C O_{2}$ 电池在工作时，复合膜(由a、b膜复合而成，a膜只允许 $H^{+}$ 通过，b膜只允许 $O H^{-}$ 通过)层间的 $H_{2} O$ 解离成 $H^{+}$ 和 $O H^{-}$ ，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合 $K_{1}$ 时， $Z n - C O_{2}$ 电池工作原理如图所示，下列说法正确的是

A、闭合 $K_{1}$ 时，右侧电极反应为 $C O_{2} + 2 H^{+} + 2 e^{-} = H C O O H$ B、闭合 $K_{1}$ 时，电池工作一段时间，复合膜两侧溶液的pH左侧升高右侧降低 C、闭合 $K_{2}$ 时， $O H^{-}$ 从复合膜流向Zn电极 D、闭合 $K_{2}$ 时，每生成65gZn，同时一定生成 $C O_{2}$ 气体11.2L

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17. 芳香羧酸是一种重要的有机分子骨架，利用电化学方法，芳香烃与 $C O_{2}$ 选择性的 $C - H$ 键羧基化反应如图所示，下列说法错误的是

A、生成1 mol芳香羧酸，电路中转移的电子数为 $2 N_{A}$ B、电池工作过程中需要不断补充 $I^{-}$ C、不同的取代基 $- R$ 影响路径Ⅰ或Ⅱ的选择路径 D、该反应的原子利用率为100%

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18. 下列有关工业生产的叙述正确的是

A、镀层破损后，镀锌铁板比镀锡铁板更耐腐蚀 B、电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量大 C、石油裂化、石油分馏、煤的干馏都属于化学变化 D、合成氨生产过程中将 $N H_{3}$ 液化分离，可提高 $N_{2}$ 、 $H_{2}$ 的转化率，同时可以加快正反应速率

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二、多选题

19. 我国科研工作者提出通过电解原理联合制备环氧乙烷同时处理酸性含铬废水，其工作原理示意图如图所示。其中双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，工作时内层 $H_{2} O$ 解离为 $H^{+}$ 和 $O H^{-}$ ，并分别向两极迁移。下列说法正确的是（）

A、电极a上的电势低于电极b上的电势 B、膜q为双极膜中的阳离子交换膜 C、工作时，NaOH溶液浓度保持不变 D、每生成 $1 m o l C r^{3 +}$ ，酸性废水质量理论上增加3g

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20. 钠碱脱硫液( $NaOH + {Na}_{2} {SO}_{3}$ )吸收一定量 ${SO}_{2}$ 气体后，可通过以下装置实现再生。下列说法正确的是（）

A、电极b应接电源的负极 B、m应为阳离子交换膜 C、出液2的 $pH$ 大于进液 $H_{2} {SO}_{4}$ 的 $pH$ D、出液1可使溴水褪色

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21. 我国科学家设计二氧化碳熔盐捕获及电化学转化装置，其示意图如图：下列说法不正确的是（）

A、b为电源的负极 B、①②中，捕获CO₂时碳元素的化合价发生了变化 C、a极的电极反应式为2C₂O₅²^﹣﹣4e^﹣═ 4CO₂+O₂ D、上述装置存在反应：CO₂ $=_{电解}^{熔盐}$ C+O₂

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22. 关于下列各装置图的叙述错误的是（）

A、用图①装置在铜表面镀银，a极为铜，b极为银，电解质为硝酸银溶液 B、图②装置的盐桥中KCl的Cl^-移向乙烧杯 C、图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护 D、图④两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不同

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23. 利用电解法可将含有 $Fe 、 Zn 、 Ag 、 Pt$ 等杂质的粗铜提纯。下列叙述中正确的是（）

A、电解时精铜作阳极 B、粗铜连接电源的负极 C、电解时阴极上发生的电极反应为 ${Cu}^{2+} {+2e}^{-} = Cu$ D、电解后，电解槽底部会形成含有少量 $Ag 、 Pt$ 等金属的阳极泥

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三、非选择题

24. 近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：

(1)、Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)+O₂(g)=2Cl₂(g)+2H₂O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl) ∶c(O₂)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：

可知反应平衡常数K（300℃）K（400℃）（填“大于”或“小于”）。设HCl初始浓度为c₀ ，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O₂)=1∶1的数据计算K（400℃）=（列出计算式）。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O₂)过低、过高的不利影响分别是。

(2)、Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl₂(s)=CuCl(s)+ $\frac{1}{2}$ Cl₂(g) ΔH₁=83 kJ·mol^-1

CuCl(s)+ $\frac{1}{2}$ O₂(g)=CuO(s)+ $\frac{1}{2}$ Cl₂(g) ΔH₂=-20 kJ·mol^-1

CuO(s)+2HCl(g)=CuCl₂(s)+H₂O(g) ΔH₃=-121 kJ·mol^-1

则4HCl(g)+O₂(g)=2Cl₂(g)+2H₂O(g)的ΔH= kJ·mol^-1。

(3)、在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是。（写出2种）

(4)、在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：

负极区发生的反应有（写反应方程式）。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气L（标准状况）

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25. 氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。

(1)、“ $C u C l - H_{2} O$ 热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性 $C u C l_{2}^{-}$ 溶液，阴极区为盐酸，电解过程中 $C u C l_{2}^{-}$ 转化为 $C u C l_{4}^{2 -}$ 。电解时阳极发生的主要电极反应为(用电极反应式表示)。
②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有(填元素符号)。

(2)、“ $F e - H C O_{3}^{-} - H_{2} O$ 热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收 $C O_{2}$ 制得的 $N a H C O_{3}$ 溶液反应，生成 $H_{2}$ 、 $H C O O N a$ 和 $F e_{3} O_{4}$ ； $F e_{3} O_{4}$ 再经生物柴油副产品转化为Fe。
①实验中发现，在 $300 ℃$ 时，密闭容器中 $N a H C O_{3}$ 溶液与铁粉反应，反应初期有 $F e C O_{3}$ 生成并放出 $H_{2}$ ，该反应的离子方程式为。
②随着反应进行， $F e C O_{3}$ 迅速转化为活性 $F e_{3} O_{4 - x}$ ，活性 $F e_{3} O_{4 - x}$ 是 $H C O_{3}^{-}$ 转化为 $H C O O^{-}$ 的催化剂，其可能反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律。如图所示的反应步骤Ⅰ可描述为。
③在其他条件相同时，测得Fe的转化率、 $H C O O^{-}$ 的产率随 $C (H C O_{3}^{-})$ 变化如题图所示。 $H C O O^{-}$ 的产率随 $c (H C O_{3}^{-})$ 增加而增大的可能原因是。

(3)、从物质转化与资源综合利用角度分析，“ $F e - H C O_{3}^{-} - H_{2} O$ 热循环制氢和甲酸”的优点是。

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26. 处理再利用H₂S有多种方法。

(1)、碱法脱硫
用K₂CO₃溶液吸收H₂S。

已知：氢硫酸和碳酸的电离常数如表。

K_a1

K_a2

H₂S

1.1×10^-7

1.3×10^-13

H₂CO₃

4.5×10^-7

4.7×10^-11

①用化学用语表示K₂CO₃溶液显碱性的原因：。

②用过量的K₂CO₃溶液吸收H₂S的离子方程式是。

(2)、热分解法脱硫
在密闭容器中发生反应2H₂S(g) $\underset{}{⇌}$ S₂(?)+2H₂(g)。其他条件不变时，H₂S的平衡转化率随温度和压强的变化如图。

①P₃>P₂>P₁ ，反应中S₂(填‘“是”或“不是”)气态，理由是。

②实际反应在高温下进行的原因是。

(3)、间接电解法脱硫
间接电解法脱硫过程的示意图如图。

①溶液X的主要溶质是。

②简述在电解反应器中FeCl₃溶液再生的原理：。

③不考虑其他副反应，理论上5molH₂S反应能生成gH₂。

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27. Mn及其化合物在工业生产中具有重要的用途。

(1)、I.以含MnCO₃的矿石为原料，经硫酸溶解得到含Mn²⁺的溶液，再经一系列处理后进行电解，获得金属Mn。
Mn在(填“阳极”或“阴极”)生成。

(2)、阳极泥中含有MnO₂ ，写出产生MnO₂的电极反应式：。

(3)、II.阳极泥中除含锰元素外，还含有铅元素，采用如下方法可将它们分别转化为活性MnO₂和PbO。

已知：(CH₃COO)₂Pb在水中难解离。

操作X为。

(4)、①中反应的离子方程式为。

(5)、滤液C能循环使用，②中溶液B的溶质为。

(6)、a.为了将③中Mn₂O₃完全转化为MnO₂ ，理论上④中加入的NaClO₃与Mn₂O₃的物质的量之比为(已知NaClO₃的还原产物为NaCl)。
b.加入NaClO₃前，需将溶液pH调大至6左右。调节pH的目的是。

(7)、活性MnO₂纯度的测定
i.用V₁mLc₁mol∙L^-1Na₂C₂O₄溶液(H₂SO₄)酸化)溶解wg活性MnO₂样。品。(MnO₂+ $C_{2} O_{4}^{2-}$ +4H⁺=2CO₂↑+Mn²⁺+2H₂O)

ii.用c₂mol∙L^-1酸性KMnO₄标准溶液滴定i中剩余的 $C_{2} O_{4}^{2-}$ 消耗KMnO₄标准溶液V₂mL。(5 $C_{2} O_{4}^{2-}$ +2 ${MnO}_{4}^{-}$ +16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O)

样品中MnO₂的质量分数=[M(MnO₂)=87g·mol^-1]。

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28. 十三届全国人民代表大会第四次会议上作政府工作报告时指出：优化产业结构和能源结构，扎实做好碳达峰、碳中和各项工作。

(1)、利用工业废气中的CO₂可制取甲醇，其反应为：CO₂+3H₂ $⇌_{}^{}$ CH₃OH+H₂O。
①常温常压下，已知反应的能量变化如图1、图2所示，由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为CO₂(g)+3H₂(g) $⇌_{}^{}$ CH₃OH(l)+H₂O(l) ΔH= a kJ·mol^-1 ，则a=。
②为探究用CO₂生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在一恒温恒容密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂ ，进行上述反应。测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到平衡，v(H₂)=；能使平衡体系中 $\frac{n (C H_{3} O H)}{n (C O_{2})}$ 增大的措施有(任写一条)。

(2)、CO₂加氢还可制备甲酸(HCOOH)。其反应原理为CO₂(g)＋H₂(g) $⇌_{}^{}$ HCOOH(g) △H= -31.4 kJ·mol^-1。
①温度为T₁℃时，将等物质的量的CO₂和H₂充入体积为1L的密闭容器中发生反应：CO₂(g)＋H₂(g) $⇌_{}^{}$ HCOOH(g) K=2。实验测得：v_正=k_正c(CO₂)·c(H₂)，v_逆=k_逆c(HCOOH)，k_正、k_逆为速率常数。T₁℃时，k_逆=k_正。
②温度为T₂℃时，k_正=1.9k_逆，则T₂℃时平衡压强(填“>”“<”或“=”)T₁℃时平衡压强，理由是。

(3)、我国科学家设计了一种将电解饱和食盐水与电催化还原CO₂相耦合的电解装置(如图)。阴极上的电极反应式为：

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29. 综合处理炼锌矿渣[主要含铁酸镓Ga₂(Fe₂O₄)₃、铁酸锌ZnFe₂O₄]，实现变废为宝得到多种产品，进一步利用镓盐可制备具有优异光电性能的氮化镓GaN(Ga与Al同主族)，部分工艺流程如图：
已知：①常温下，浸出液中各离子形成氢氧化物沉淀的pH和金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表：
金属离子
Fe²⁺
Fe³⁺
Zn²⁺
Ga³⁺
开始沉淀pH
8.0
1.7
5.5
3.0
沉淀完全pH
9.6
3.2
8.0
4.9
萃取率(%)
0
99
0
97~98.5
②当溶液中剩余离子的浓度小于10^-5mol·L^-1时，视为沉淀完全。
③MOCVD：化学气相沉积，以合成的三甲基镓为原料，使其与NH₃反应得到GaN。
请回答下列问题：

(1)、已知铁酸锌可以用ZnO·Fe₂O₃表示，写出浸出时铁酸锌参加反应的化学方程式。

(2)、浸出后调节pH至5.4的目的是。

(3)、固体X最佳选择为，电解过程可得粗镓，则得到金属镓的电极反应式为。

(4)、三甲基镓与NH₃反应得到GaN的同时获得的副产物为。

(5)、滤液中残留的镓离子的浓度为mol·L^-1。由滤液可制备ZnC₂O₄·2H₂O，再通过热分解探究其产物，制备ZnC₂O₄·2H₂O时，为提高晶体的纯度，Na₂C₂O₄溶液和滤液混合时应将加入到中，已知ZnC₂O₄·2H₂O的TG-DTA(热重分析一差热分析)曲线如图所示。
则ZnC₂O₄·2H₂O分解是反应(填“放热”或“吸热”)，分解的总化学方程式为。

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30. 我国是最早制得和使用金属锌的国家。一种以锌精矿(主要成分是ZnS，还有Fe₃O₄、CuO、PbO₂等杂质)为原料制备锌的工艺流程如下：
已知： 25℃时相关物质的K_sp如下表：
物质
Zn(OH)₂
Fe(OH)₂
Fe(OH)₃
Mn(OH)₂
Cu(OH)₂
K_sp
5×10^-18
5×10^-17
1×10^-38
2× 10^-13
2×10^-20
回答下列问题：

(1)、滤渣I的主要成分除过量MnO₂外，还有S和 ( 填化学式)。“浸出” 时，MnO₂氧化ZnS的离子方程式为。

(2)、“沉铁”时，滴加氨水需要调节pH最低为 (残留在溶液中离子浓度≤10^-5mol·L^-1时，沉淀完全)。

(3)、“萃取，反萃取”时发生的反应是M²⁺+2HA(有机萃取剂) $\overset{}{⇌}$ MA₂+2H⁺ ，有机萃取剂可以分离ZnSO₄和MnSO₄。实验室进行萃取操作时，用到的玻璃仪器有、写出反萃取剂X的化学式。

(4)、“深度净化”中加Zn的目的是。

(5)、“电解沉积”过程中阴极采用铝板，阳极采用Pb-Ag合金惰性电极，阳极的电极反应式为。 “电解沉积” 后的溶液中可循环利用的物质为。

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31. 我国高含硫天然气资源丰富，天然气脱硫和甲烷与硫化氢重整制氢具有重要的现实意义，其反应原理之一为CH₄(g)+2H₂S(g) $\underset{}{⇌}$ CS₂(g)+4H₂(g)。

(1)、反应在高温下才可自发进行，则该反应的活化能E_正E_逆(填“>”“<”或“=”)。判断的理由是。

(2)、对在恒温恒容条件下的该反应，下列条件可作为反应达到平衡判断依据的是(填序号)。
a.混合气体密度不变
b.容器内压强不变
c.2v_正(H₂S)=v_逆(CS₂)
d.CH₄与H₂的物质的量分数之比保持不变

(3)、为了研究甲烷对H₂S制氢的影响，原料初始组成n(CH₄)：n(H₂S)=1：2。保持体系压强为0.1MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图甲所示：
①图中表示CH₄、H₂变化的曲线分别是。
②M点对应温度下，CH₄的转化率约为(保留3位有效数字)。950℃时，该反应的K_p=(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。
③维持N点温度不变，向容器内再通入CH₄、H₂S、CS₂、H₂各0.1mol，此时速率关系为v_正v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。

(4)、实验测定：在其他条件不变时，升高温度，CH₄的平衡转化率先增大后下降，下降的可能原因是。

(5)、H₂S可用Na₂CO₃溶液吸收，将吸收足量H₂S气体后的溶液用如图乙所示的电解池电解，可在阳极得到有工业应用价值的Na₂S₂O₃ ，则图中隔膜应使用(填“阳”或“阴”)离子交换膜，阴极电极反应式为。若电解前阳极室和阴极室溶液质量相同，当电路中通过电子物质的量为2mol时，则理论上阳极室和阴极室质量差为g。

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32. 间接电解法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图所示，质子膜允许H⁺和H₂O通过。下列有关说法正确的是（）

A、电解后右侧Na₂SO₄溶液浓度不变 B、电极I的电极反应式为：2HSO $_{3}^{-}$ +2e^-=S₂O $_{4}^{-}$ +2OH^- C、电解过程中电极II附近溶液的pH减小 D、工作时有0.4molH⁺通过质子膜时可处理4.48LNO

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33. 锌是一种应用广泛的金属。一种以闪锌矿(主要成分为ZnS，还含有SiO₂和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c(Mⁿ⁺)=0.1mol·L^-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表：
金属离子
Fe³⁺
Fe²⁺
Zn²⁺
Cd²⁺
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列问题：

(1)、焙烧过程中主要反应的化学方程式为。

(2)、滤渣1的主要成分除SiO₂外还有。

(3)、氧化除杂工序中通入氧气的作用是， ZnO的作用是。

(4)、溶液中的Cd²⁺可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为。为什么不能省去“还原除杂”步骤，直接在“氧化除杂”步骤中除去Cd²⁺。

(5)、电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为；沉积锌后的电解液可返回工序继续使用。

(6)、改进的锌冶炼工艺，采用了“氧压酸浸”的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质，“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为。

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34. 汽车尾气中含有氨氧化合物、 $S O_{2}$ 和CO等，减少它们在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。

(1)、一定条件，反应 $2 C O (g) + 2 N O (g) \overset{}{⇌} N_{2} (g) + 2 C O_{2} (g)$ 的反应历程如图所示，该历程分步进行，其中第步是决速步骤。

(2)、在恒温恒容密闭容器中进行上述反应，原料组成 $n (C O) ： n (N O) = 1 ： 1$ ，体系达到平衡时 $N_{2}$ 的体积分数为25%，则CO的平衡转化率=。

(3)、氮的氧化物脱除可用电化学原理处理，如下图装置可同时吸收 $S O_{2}$ 和NO。已知： $H_{2} S_{2} O_{4}$ 是一种弱酸。直流电源的正极为(填“a”或“b”)，阴极的电极反应式。该电解装置选择(填“阳”或“阴”)离子交换膜。
中国提出要实现“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和”的目标，二氧化碳的资源化利用对实现碳中和目标具有促进作用。

(4)、在一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入1mol $C O_{2}$ 和3mol $H_{2}$ ，发生反应 $C O_{2} (g) + 3 H_{2} (g) \overset{}{⇌} C H_{3} O H (g) + H_{2} O (g)$ ，测得 $c (C O_{2})$ 和 $c (C H_{3} O H)$ 随时间变化如图所示。
①M点时， $v_{正}$ $v_{逆}$ 。(填“＞”、“<”或“=”)
②下列叙述中一定能说明该反应达到平衡状态的是。
A．化学反应速率关系： $3 v (C O_{2}) = v (H_{2})$
B．容器内混合气体的密度不再改变
C．单位时间内，每断裂2个C=O键，同时断裂3个O-H键
D．容器内混合气体的平均摩尔质量不再改变

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35. “绿水青山就是金山银山”，研究消除氮氧化物污染对建设美丽家乡，打造宜居环境有重要意义。

(1)、已知： $2 N O (g) + O_{2} (g) = 2 N O_{2} (g) Δ H_{1} = - 114 k J / m o l$
$C (s) + O_{2} (g) = C O_{2} (g) Δ H_{2} = - 393.5 k J / m o l$
$N_{2} (g) + O_{2} (g) = 2 N O (g) Δ H_{3} = + 181 k J / m o l$
写出C与 $N O_{2}$ 反应生成 $N_{2}$ 的热化学方程式。

(2)、已知：4CO(g)+2NO₂(g)⇌4CO₂(g)+N₂(g)∆H=-1200kJ/mol。在 $2 L$ 恒容密闭容器中，投入 $0.2 m o l N O_{2}$ 和 $0.4 m o l C O$ ，经过一段时间后达到平衡状态，测得 $C O$ 的转化率为 $50 %$ 。该温度下，反应的平衡常数为。

(3)、原煤经热解、冷却得到的煤焦可用于 $N O$ 的脱除。热解温度为 $500 ℃ 、 900 ℃$ 得到的煤焦分别用 $S - 500 、 S - 900$ 表示，相关信息如下表：
煤焦
元素分析/%
比表面积 $/ (c m^{2} \cdot g^{- 1})$
C
H
$S - 500$
80.79
2.76
105.69
$S - 900$
84.26
0.82
8.98
将NO浓度恒定的废气以固定流速通过反应器(图1)。不同温度下，进行多组平行实验，测定相同时间内NO的出口浓度，可得NO的脱除率与温度的关系如图2所示。
[已知： $N O$ 的脱除主要包含吸附和化学还原( $Δ H < 0$ )两个过程]
①已知煤焦表面存在的官能团有利于吸附NO，其数量与煤焦中氢碳质量比的值密切相关，比值小，表面官能团少。由图2可知，相同温度下，单位时间内 $S - 500$ 对NO的脱除率比 $S - 900$ 的高，可能原因是。(答两条)。
② $350 ℃$ 后，随着温度升高，单位时间内NO的脱除率增大的原因是。

(4)、电解氧化吸收法：其原理如图3所示：
①从A口中出来的物质的是。
②写出电解池阴极的电极反应式。

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	K_a1	K_a2
H₂S	1.1×10^-7	1.3×10^-13
H₂CO₃	4.5×10^-7	4.7×10^-11

金属离子	Fe²⁺	Fe³⁺	Zn²⁺	Ga³⁺
开始沉淀pH	8.0	1.7	5.5	3.0
沉淀完全pH	9.6	3.2	8.0	4.9
萃取率(%)	0	99	0	97~98.5

物质	Zn(OH)₂	Fe(OH)₂	Fe(OH)₃	Mn(OH)₂	Cu(OH)₂
K_sp	5×10^-18	5×10^-17	1×10^-38	2× 10^-13	2×10^-20

煤焦	元素分析/%		比表面积 $/ (c m^{2} \cdot g^{- 1})$
煤焦	C	H	比表面积 $/ (c m^{2} \cdot g^{- 1})$
$S - 500$	80.79	2.76	105.69
$S - 900$	84.26	0.82	8.98

金属离子	Fe³⁺	Fe²⁺	Zn²⁺	Cd²⁺
开始沉淀的pH	1.5	6.3	6.2	7.4
沉淀完全的pH	2.8	8.3	8.2	9.4