- 电解池
- 共5205题
氯碱厂电解饱和食盐水溶液制取NaOH的工艺流程示意图如下:
依据上图,完成下列问题:
(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式:______.
(2)粗盐常含Ca2+、Mg2+、SO42-等杂离子,精制过程中要将它们以沉淀的形式除去,则加入试剂的合理顺序为______(填编号).
A.先加入NaOH,后加入Na2CO3,再加入BaCl2溶液
B.先加入NaOH,后加入BaCl2溶液,再加入Na2CO3
C.先加入BaCl2溶液,后加入NaOH,再加入Na2CO3
(3)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过______(填写操作名称)、冷却结晶、______(填写操作名称),除去NaCl.
(4)由图示可知在电解制碱过程中______可以循环使用,以提高反应物利用率;在制碱的同时,还产生H2和Cl2,工业上常常利用它们生产______.
(5)如图所示,目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法,阳离子交换膜不允许阴离子通过,阴离子交换膜不允许阳离子通过.
则以下叙述正确的是______(填编号).
A.NaOH、H2均在Ⅰ区产生
B.图中a为阴离子交换膜,b为阳离子交换膜
C.Ⅲ区炭棒上的电极反应式为 2Cl--2e→Cl2↑
D.取少量Ⅲ区中的溶液,滴加酚酞,溶液变红色
(6)在实际生产中,经过脱盐后得到含溶质质量分数约为50%的NaOH溶液(密度为1.92g/cm3),则该烧碱溶液的物质的量浓度为______.
正确答案
(1)电解氯化钠溶液的生成物是氢氧化钠、氯气和氢气,即:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-,故答案为:2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-;
(2)根据除去钙离子用碳酸根离子进行沉淀,除去镁离子用氢氧根离子进行沉淀,除去硫酸根离子用钡离子沉淀,过量的钡离子需要用碳酸根离子除去,加入Na2CO3的顺序必须在加入钡离子的后面即可,分析四个选项可知BC符合题意.
故答案为:BC;
(3)因为氯化钠的溶解度随温度变化不大,所以可以采用蒸发溶剂结晶的方法,除去氢氧化钠中的氯化钠,故答案为:蒸发浓缩;过滤;
(4)根据循环图,可以循环使用的物质是氯化钠,工业上可以用氯气和氢气反应生成氯化氢来生产盐酸,故答案为:NaCl;盐酸;
(5)A、根据电解的工作原理:阳极放电的是氯离子,生成氯气,阴极放电的是氢离子,生成氢气,氢氧根和钠离子结合生成氢氧化钠,故A正确;
B、图中Ⅰ区产生了氢氧化钠,是氢离子放电的电极区域,钠离子可以通过a,所以a为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜,故B错误;
C、Ⅲ区炭棒是阳极,该极上的电极反应式为 2Cl--2e→Cl2↑,故C正确;
D、Ⅲ区中生成的是氯气,和水反应生成盐酸和次氯酸,溶液显酸性,该溶液滴加酚酞,溶液无色,故D错误.
故选AC;
(6)质量分数和物质的量浓度间的关系c=,所以该烧碱溶液的物质的量浓度C=
=24.0mol/L.
故答案为:24.0mol/L.
据最近新闻报道,我国200多个城市的地下水,超过一半受到污染.某城市地下水中,主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子.请思考下列问题:
(1)该水属于______硬水(填写“暂时”或“永久”).目前常用阴、阳离子交换树脂来进行水的软化,当阴离子交换树脂失效后可放入______溶液中再生.
(2)国际上提出了“预防污染”这一新概念,绿色化学是“预防污染”的基本手段,下列各项中有关水的实施措施中,属于“预防污染”这一新概念的是______
A.节约用水 B.处罚废水排放不达标企业 C.将污水注入地下深井 D.杜绝污染源
(3)海水淡化可以也获得生活用淡水.下面是海水利用电渗析法获得淡水的原理图,已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、
SO等离子,电极为惰性电极.请分析下列问题:
①在A、B两个交换膜中,属于阳离子交换膜是______(填字母标号).
②写出通电后阳极的电极反应式:______.
正确答案
(1)因水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的,这种硬度叫做永久硬度,因阴离子交换树脂可以实现阴离子之间的交换,阴离子交换树脂交换出OH-,可用碱溶液使阴离子交换树脂再生,故答案为:永久;碱;
(2)杜绝污染源是绿色化学“预防污染”的基本手段,故选:D;
(3)①阴离子交换膜只允许阴离子自由通过,阳离子交换膜只允许阳离子自由通过,隔膜B和阴极相连,阴极是阳离子放电,所以隔膜B是阳离子交换膜,
故答案为:B;
②根据阳极是氯离子放电:2Cl--2e-=Cl2↑,故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑.
某课外活动小组设计了如图所示的装置,调节滑动变阻器,控制电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验(此时,打开止水夹a,关闭止水夹b)。由于粗心,实验并未达到预期目的,但也看到了令人很高兴的现象(阳离子交换膜只允许阳离子和水的通过)。请帮助他们分析并回答下列问题:
(1)写出B装置中的电极反应:阴极:____________ 阳极:____________
(2)回答观察到A装置中的现象: ①_________; ②烧瓶中液面上升到高于左侧尖嘴一定程度后又逐渐下落至与尖嘴相平; ③________ 。
(3)当观察到A装置中的现象后,他们关闭止水夹a,打开止水夹b。再观察C装置,若无现象,说明理由,若有现象,请写出有关反应的化学方程式(是离子反应的写离子方程式):___________
(4)若想达到电解NaCl溶液的目的,应如何改进装置,请提出你的意见。 ______________。
正确答案
(1)2H2O+2e-==2OH-+ H2↑(或2H+ + 2e-==H2↑) ;Fe-2e-== Fe2+
(2)①A烧杯中的H2O倒吸并产生红色喷泉
③最后A烧杯溶液呈红色,导管有气泡溢出
(3) Fe2+ +2OH-== Fe(OH)2↓;4Fe(OH)2 + 2H2O + O2== 4Fe(OH)3 (或4Fe2+ + 8OH-+ 2H2O + O2== 4Fe(OH)3↓)
(4)把Fe电极换成C、Pt等惰性电极或将装置中两电极调换位置等
在下图中,甲烧杯中盛有100 mL0.50 mol·L-1 AgNO3溶液,乙烧杯中盛有100 mL 0.25 mol·L-1 CuCl2溶液,A、B、C、D 均为质量相同的石墨电极,如果电解一段时间后,发现A极比C 极重1.9g,则
(1)电源E为_________ 极,F为___________ 极。
(2)A极的电极反应式为_________,析出物质__________ mol。
(3)B极的电极反应式为_________,析出气体__________ mL(标准状况)。
(4)C极的电极反应式为________,析出物质___________ mol。
(5)D极的电极反应式为________,析出气体___________ mL(标准状况)。
(6)甲烧杯中滴入石蕊试液,_________极附近变红,如果继续电解,在甲烧杯中最终得到________溶液。
正确答案
(1)负 ;正
(2)4Ag+ +4e- ==4Ag ;0.025
(3)4OH--4e-==2H2O+O2 ;140
(4)Cu2+ +2e-==Cu ;0.0125
(5)2Cl- -2e-==Cl2↑ ;280
(6)B ;HNO3
电解饱和食盐水可产生氯气、氢气和氢氧化钠,氯气和石灰乳反应可制得漂白粉.
(1)若电解饱和食盐水的过程中有10mol电子发生转移,试计算理论上最多可制得氯气的体积(标准状况)是多少?
(2)若将制得的氯气通入足量的石灰乳中,理论上可得到次氯酸钙多少克?
正确答案
(1)电解饱和食盐水发生的反应为2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑反应中电子转移2mol电子,反应生成氯气1mol,所以转移10mol电子生成氯气5mol,标准状况的气体体积=22.4L/mol×5mol=112L;
答:理论上最多可制得氯气的体积112L;
(2)氯气通入足量的石灰乳中,发生的反应为2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,依据化学方程式计算得到,2mol氯气反应生成1mol次氯酸钙,生成的5mol氯气反应生成2.5mol次氯酸钙,质量=2.5mol×143g/mol=357.5g;
答:理论上可得到次氯酸钙357.5g;
右图表示一个电解池,电解液ɑ是足量的饱和NaCl溶液,X、Y都是石墨电极,实验开始前,在两边各滴入几滴酚酞试液,则:
(1)X电极上的电极反应式为______,在X极附近观察到的现象是______.
(2)Y电极上的电极反应式为______,若在X电极处收集到标准状况下的气体224mL,则Y电极处生成物的质量为______ g.
正确答案
(1)装置图可知X连接电源负极,为电解池阴极,溶液中氢离子得到电子发生还原反应生成氢气,电极反应为:2H++2e-=H2↑,破坏了水的电离平衡,溶液中氢氧根离子浓度增大,酚酞变红色;
故答案为:2H++2e-=H2↑,生成无色气体,X电极附近溶液变红;
(2)Y电极和电源正极连接是电解池的阳极,溶液中氯离子失电子发生氧化反应失电子生成氯气,Y电极上的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,若在X电极处收集到标准状况下的气体224mL是氢气,物质的量为0.01mol,依据电子守恒计算得到氯气为0.01mol,生成氯气质量=0.01mol×71g/mol=0.71g;
故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑,0.71g;
(1)某课外活动小组同学用下图所示装置进行实验,试回答下列问题。
①若开始时开关K与a连接,则铁发生电化学腐蚀中的___________ 腐蚀。
②若开始时开关K与b连接,则总反应的离子方程式为____________。
(2)芒硝化学式Na2SO4·10H2O,无色晶体,易溶于水,是一种分布很广泛的硫酸盐矿物。该小组同学设想,如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,用如下图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠,无论从节省能源还是提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念。
①该电解槽的阳极反应式为___________ 。此时通过阴离子交换膜的离子数_________ (填“大于”“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钠溶液从出口(填“A""B""C"或 “D")____________导出。
③通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因_________。
④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢 氧燃料电池,则电池负极的电极反应式为 ___________。已知H2的燃烧热为 285.8 kJ/mol,则该燃料电池工作产生36g H2O时,理 论上有___________kJ的能量转化为电能。
正确答案
(1)①吸氧 ;②2Cl-+2H2O2OH-+ H2↑+Cl2↑
(2)①4OH--4e-=2H2O+O2↑;小于
②D
③H+放电促进水的电离,使OH -的浓度增大
④H2 -2e- +2OH-=2H2O ;571.6
常温下电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液,理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如下图所示(气体体积已换算成标准状况下的体积),根据图中信息回答下列问题。
⑴通过计算推测:
①原混合溶液NaCl和CuSO4的物质的量浓度。
②t2时所得溶液的pH。
⑵实验中发现,阳极产生的气体体积与阴极相比,明显小于对应时间段的理论值。试简要分析其可能原因。
正确答案
⑴①c(NaCl)=0.1mol/L c(CuSO4)=0.1mol/L ②pH=1
⑵产生的氯气和氧气在水中的溶解度明显大于氢气
试题分析:电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液,阳极发生2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=O2↑+2H2O,阴极发生Cu2++2e-=Cu、2H++2e-=H2↑,结合图可知,Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系,Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系。
(1)①由图可知,产生氯气为224mL,则由2Cl--2e-=Cl2↑可知
n(NaCl)=(0.224L÷22.4L/mol)×2=0.02mol
所以c(NaCl)=0.02mol÷0.2L=0.1mol/L
由t2时生成氧气为112mL,n(O2)=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol
则共转移电子为0.02mol+0.005mol×4=0.04mol
根据电子守恒及Cu2++2e-=Cu可知
n(CuSO4)=0.04mol÷2=0.02mol
所以c(CuSO4)=0.02mol÷0.2L=0.1mol/L
②由t2时4OH--4e-=O2↑+2H2O~4H+可知
n(H+)=0.005mol×4=0.02mol
则溶液的c(H+)=0.02mol÷0.2L=0.1mol/L
所以pH=1
(2)由于产生的氯气和氧气在水中的溶解度明显大于氢气,所以阳极产生的气体体积与阴极相比,明显小于对应时间段的理论值。
点评:该题是中等难度的试题,试题综合性强,侧重对学生答题能力的培养。明确发生的电极反应及图象的对应关系是解答本题的关键,有利于调动学生的学习兴趣,激发学生的学习积极性,有利于提高学生应试能力,提升学生的学科素养。
下表为部分短周期元素化合价及相应氢化物沸点的数据
已知:①A与D可形成化合物AD2、AD3,可用于制备强酸甲;②B与D可形成化合物BD、BD2,可用于制备强酸乙。
请回答:
(1)表中属于第三周期元素的是_________(用表中元素编号填写)。
(2)已知H的氢化物a g完全燃烧生成液态水放热bkJ,写出该氢化物燃烧热的热化学方程式:
________________________
(3)由表中D元素和氢元素的原子按1:1组成的常见液态化合物的稀溶液易被催化分解,写出该物质与酸性高锰酸钾反应的离子方程式_________________。
(4)分子组成为ADG2的物质在水中会强烈水解,产生使品红溶液褪色的无色气体和一种强酸。该反应的化学方程式是:__________________。
(5)工业生产强酸乙时可用纯碱溶液处理尾气,该反应如下:BD+BD2+Na2CO3=2_________+CO2横线上某盐的化学式应为_________
(6)请设计一个实验方案,使得铜和稀的强酸甲反应,得到蓝色溶液和氢气,在方框中绘出实验装置图,标出必要的说明即可。
正确答案
(1)ACEG
(2)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-16b/a KJ/mol
(3)5H2O2+2MnO4-+6H+=8H2O+2Mn2++5O2↑
(4)SOCl2+H2O=SO2+2HCl
(5)NaNO2
(6)
下图是一个化学过程的示意图,回答下列问题:
(1)甲电池是________ 装置,乙池是_______________ 装置。
(2)通入CH3OH的电极名称是______________ ,B电极的名称是__________________ ;
(3)写出甲池中的电极反应式_______________________ , __________________________;
(4)乙池中反应的化学方程式为______________________________________ 。
(5)当乙池中A(Fe)极的质量增加5.40g时,甲池中理论上消耗O2______________ mL(标准状况下)(Fe:56 Ag:108)
正确答案
(1)原电池;电解池
(2)负极;阳极
(3)CH3OH-6e-+ 8OH-==CO32- +6H2O;O2+2H2O+4e-=4OH-
(4)4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3
(5)280
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