- 电解池
- 共5205题
(7分)在如下图用石墨作电极的电解池中,放入500mL硫酸铜溶液进行电解,当溶液中的原有溶质完全电解后,停止电解,取出A电极,洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g。请回答下列问题:
(1)A接的是电源的 极,B是该装置的 极。
(2)写出电解时B极的电极反应式式
(3)写出电解时反应的总离子方程式 。
若电解后溶液的体积仍为500mL,该溶液的PH为
正确答案
(1)负,阳 (各1分,共2分)
(2)4OH- - 4é =2H2O + O2↑ 或2H2O - 4é = 4H+ + O2↑ (1分)
(3)2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+ (2分)
(4)1 (2分)
略
碘被称为“智力元素”,科学合理地补充碘可防止碘缺乏病,KI、KIO3曾先后用于加碘盐中。
(1)工业上可以通过铁屑法生产KI,其工艺流程如下:
①反应I生成铁与碘的化合物,若该化合物中铁元素与碘元素的质量比为21:127,则加入足量碳酸钾时,反应Ⅱ的化学方程式为 。
②操作A包括 ;用冰水洗涤的目的是 。
(2)KIO3可以通过H2O2氧化I2先制得HIO3,然后再用KOH中和的方法进行生产。
①烹饪时,含KIO3的食盐常在出锅前加入,其原因是 。
②若制得1284 kg KIO3固体,理论上至少需消耗质量分数为30%的双氧水 kg。
③KIO3还可通过下图所示原理进行制备。电解时总反应的离子方程式为 。若忽略溶液体积的变化,则电解结束后阴极区的pH与电解前相比 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
正确答案
(1)① Fe3I8 + 4K2CO3 = Fe3O4 + 8KI + 4CO2↑ (2分)
②加热浓缩、冷却结晶、过滤 (2分)
洗涤除去表面可溶性杂质,同时减少KI的溶解损失 (2分)
(2)①在较高温度下KIO3易分解(2分) ②1700 (2分)
③I一+ 3H2O通电IO3- + 3H2↑ (2分) 不变(2分)
试题分析:(1)①反应I生成铁与碘的化合物,铁元素与碘元素的质量比为21:127,即物质的量比是 =3:8,故反应方程式是Fe3I8 + 4K2CO3 = Fe3O4 + 8KI + 4CO2↑。
②用冰水洗涤的目的是洗涤除去表面可溶性杂质,同时减少KI的溶解损失;
(2)①烹饪时,含KIO3的食盐常在出锅前加入,其原因是在较高温度下KIO3易分解;
②因为H2O2氧化I2先制得HIO3:5H2O2+I2==2HIO3+4H2O,即5H2O2~2IO3-,1284 kg KIO3固体为6k mol,故m(H2O2)= 5/2×6kmol×34g·mol-1/30%=1700kg。
③虽然阴极区有大量氢氧根离子生成,但阳极区反应消耗氢氧根离子,氢氧根离子通过阴离子交换膜到阳极区反应,总反应中没有酸或碱生成以及消耗。故而阴极区反应前后pH没有变化。当然,如果题目没有“忽略溶液体积变化“的说明,情况就不同了,随着电解的进行,总反应耗水,阴极区pH会增大。
在如图用石墨作电极的电解池中,放入500mL含一种溶质的某蓝色硫酸盐溶液进行电解,观察到A电极表面有红色的固态物质生成,B电极有无色气体生成。请回答下列问题:
(1)请写出B极板的名称: 电极反应式
写出电解时反应的总离子方程式
(2)若当溶液中的原有溶质完全电解后,停止电解,取出A电极,洗涤、干燥、称量、电极增重1.6g。电解后溶液的pH为 ;要使电解后溶液恢复到电解前的状态,则需加入 ,其质量为 g。(假设电解前后溶液的体积不变)
(3)若原溶液为1L K2SO4、CuSO4的混合溶液,且c(SO42-)=" 2.0mol/L" ;如图装置电解,当两极都收集到22.4L气体(标准状况)时,停止电解。
则原溶液中的c(K+)=
正确答案
(1)阳极(2分)4OH-- 4e-=2H2O+O2 ↑(2分)、
2Cu2+ +2H2O =" " 2Cu +O2 ↑+ 4H+(2分)
(2)PH=1(2分) CuO (2分); 2克(2分) (或CuCO3 3.1 )
(3) c(K+)="2mol/L " (3分)
略
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 。
正确答案
(1)电极表面产生气体,附近溶液变红 2分 2Cl- -2e-=Cl2↑ 2分
(2)Cu (1分) 2H++2e-=H2↑ 2分
(3)AgNO3溶液 (1分) 0.01NA或6.02×1021 2分
(4)增大 H2O 各2分
试题分析:根据装置可知,该装置是电解池,Y电极与电源的正极相连,做阳极,X电极与电源的负极相连,做阴极。
(1)若a为含有酚酞的KCl溶液,X为Fe,Y为石墨,则阳极Y是溶液中的氯离子放电生成氯气,电极反应式为2Cl- -2e-=Cl2↑;X电极是溶液中的氢离子放电生成氢气,由于氢离子放电破坏了阴极周围水的电离平衡,所以阴极周围溶液中OH-浓度大于氢离子浓度,溶液显碱性,则X电极附近可观察到的实验现象是电极表面产生气体,附近溶液变红。
(2)根据反应式Cu +H2SO4=CuSO4+H2↑可知,铜失去电子,溶液中的氢离子得到电子,所以若要实现Cu +H2SO4=CuSO4+H2↑,则铜做阳极,因此Y电极材料是铜,X电极是阴极,溶液中的氢离子放电,电极反应式为2H++2e-=H2↑。
(3)电镀时待镀金属做阴极,镀层金属做阳极,含有镀层金属离子的溶液做电镀液,所以若要利用该装置在铁制品表面镀上一层银,则a为硝酸银溶液。反应前两电极的质量相等,反应后电极质量相差2.16g,这说明阳极银有1.08g失去电子,而阴极有1.08g银析出,所以该过程理论上通过电流表的电子数为×6.02×1023/mol=6.02×1021。
(4)若X、Y均为惰性电极,a为NaOH溶液,则阳极是溶液中的OH-放电,阴极是氢离子放电,这说明相当于是电解水,所以电解一段时间后,氢氧化钠的浓度增大,溶液的pH增大。由于相当于电解水,所以若要使溶液恢复原来的状态,可往溶液中加入水。
铜陵有色金属集团公司是电解铜产量全国第一的大型企业。其冶炼工艺中铜、硫回收率达到97%、87%。下图表示其冶炼加工的流程:
冶炼中的主要反应:
⑴烟气中的主要废气是 ,从提高资源利用率和减排考虑,其综合利用方式是: 。
⑵电解法精炼铜时,阳极是 (填“纯铜板”或“粗铜板”);粗铜中含有的金、银以单质的形式沉淀在电解槽 (填“阳极”或“阴极”)的槽底,阴极的电极反应式是 。
⑶在精炼铜的过程中,电解质溶液中c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大而影响进一步电解。
几种物质的溶度积常数(Ksp)
物 质
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Zn(OH)2
Cu(OH)2
Ksp
8.0×10-16
4.0×10-38
3.0×10-17
2.2×10-20
①调节电解液的pH是除去杂质离子的常用方法。根据上表中溶度积数据判断,含有等物质的量浓度Fe2+、Zn2+、Fe3+、Cu2+的溶液,随pH升高最先沉淀下来的离子是 。
②一种方案是先加入过量的H2O2,再调节pH到4左右,加入H2O2的目的是
。加入H2O2后发生反应的离子方程式为 。
正确答案
(1)SO2 (2分) 制硫酸 (2分)
(2)粗铜板 (2分) 阳极 (2分) Cu2+ + 2e-="Cu " (2分)
(3)①Fe3+ (2分) ②将Fe2+氧化为Fe3+ (2分),Fe 2++2H+ +2H2O2 =" 2" Fe3+ +2H2O (2分)
略
海水占地球总储水量的97.2%。若把海水淡化和化工生产结合起来,既可以解决淡水资源缺乏的问题,又可以充分利用海洋资源。试回答下列问题:
(1)海水中含有大量的氯化钠。氯化钠中的金属元素化合价为 ;除去NaCl溶液中的SO42-,可依次加入 、 和 三种溶液。
(2)目前国际上使用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸汽,蒸汽经过冷却而得高纯度淡水,由此可判断蒸馏法是 (填“物理变化”、
“化学变化”),蒸馏法所用的主要玻璃仪器有________________________(写三种)。
(3)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品,反应式为:
食盐+H2ONaOH+H2+Cl2(未配平)。利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸100t,最少需要消耗食盐 t 。
(4)近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法,该方法流程如下:
写出反应②③的化学反应方程式: , 。
正确答案
(1)+1 BaCl2 Na2CO3 HCl(每空1分)
(2)物理变化 蒸馏烧瓶 温度计 冷凝管(其它符合要求亦可) (每空1分)
(3)58.5(2分)
略
(7分)有如图电化学装置,以多孔石墨为电极、AgNO3为电解质溶液。改变开关K1、K2的闭合状态,回答下列问题。
(1)若打开K2、闭合K1,此时,该装置为 (原电池或电解池),C1上发生的电极反应式为: 。
(2)当两电极质量不再改变时,断开K1、闭合K2。此时,C1上发生的电极反应式为: ,电化学装置内发生的总反应方程式: 。
正确答案
(1)电解池,4OH--4e-=2H2O+O2↑
(2)4H++NO3-+3e-=NO↑+2H2O;3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O
略
400 mL NaNO3和AgNO3的混合溶液中c(NO3—)=4mol/L,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到11.2L气体(标准状况),假设电解后溶液体积仍为400 mL。试计算
(1)上述电解过程中转移电子的物质的量;
(2)电解后溶液中的C(H+)
正确答案
略
以A、B两根石墨棒作电极,电解AgNO3溶液,通电t min,在B极收集到气体11.2 mL(标准状况),然后将电源反接,以相同的电流通电t/2 min,若溶液体积为200 mL(设体积不变),则溶液的pH为 。
正确答案
2
通电t min,电解AgNO3溶液,4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+;再通电t/2 min,是电镀,溶液中各离子浓度不再改变。n(O2)=11.2×10-3 L/22.4 L·mol-1=0.5×10-3 mol,n(H+)= 4n(O2)= 2×10-3 mol,c(H+)=1×10-2 mol·L-1,pH=2。
(12分)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示:
(1)溶液A的溶质是 ;
(2)电解饱和食盐水的离子方程式是 ;
(3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 ;
(4)电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-[c(SO42-)>c(Ca2+)]。
精致流程如下(淡盐水和溶液A来自电解池):
①盐泥a除泥沙外,还含有的物质是 。
②过程Ⅰ中将NH4+转化为N2的离子方程式是
③BaSO4的溶解度比BaCO3的小,过程Ⅱ中除去的离子有
④经过程Ⅲ处理,要求盐水中c 中剩余Na2SO3的含量小于5mg /L,若盐水b中NaClO的含量是7.45 mg /L ,则处理10m3盐水b ,至多添加10% Na2SO3溶液 kg(溶液体积变化忽略不计)。
正确答案
(12分,除(1)和①每空1分外,其余每空2分)
(1)NaOH(1分) (2)2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
(3)氯气与水反应:Cl2+H2OHCl+HClO,增大HCl的浓度可使平衡逆向移动,减少氯气在水中的溶解,有利于氯气的溢出。
(4)①Mg(OH)2 (1分) ②2NH4++3Cl2+8OH-=8H2O+6Cl-+N2↑
③SO42-、Ca2+ ④1.76( NaClO具有强氧化性,可将Na2SO3氧化成Na2SO4,方程式为Na2SO3+NaClO=Na2SO4+NaCl。10m3盐水b中含NaClO的物质的量为,由方程式可知消耗Na2SO3的质量为1mol×126g/mol=126g。若设需要10% Na2SO3溶液的质量为X,则有
,解得x=1760g,即至多添加10% Na2SO3溶液1.76kg。)
略
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