- 电解池
- 共5205题
（9分）目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。
（1）电解前，如果粗盐中SO42ˉ含量较高，必须添加试剂除去SO42ˉ，则按添加试剂顺序，依次发生反应的离子方程式为 。
（2）补齐下列电解饱和食盐水制烧碱的离子方程式：
______________________ 
（反应物） （阴极产物） （阳极产物）
（3）在电解制得的NaOH中往往还含有一定量的NaCl，因此必需进行脱盐工序，脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过 、冷却、 （填写操作名称）除去NaCl。
（4）已知NaCl在60℃的溶解度为37．1 g，现电解60℃精制饱和食盐水1371 g。经分析，电解后溶液密度为1．37 g·cm-3，其中含有20gNaCl，则电解后NaOH的物质的量浓度为__________mo1·L-1（保留小数点后1位）。
正确答案
（1）Ba2+ + SO42ˉ = BaSO4↓ CO32ˉ+ Ba2+ =BaCO3↓ 2H+ + CO32ˉ= H2O+CO2↑（3分，顺序颠倒没分）
（2）2Clˉ+2H2O
阴极产物 阳极产物
（3）蒸发过滤 （每个1分，共2分） （4）7．1（2分）
（1）除去SO42－需要氯化钡溶液，而过量的氯化钡又需要碳酸钠溶液，最后加入盐酸除去过量的碳酸钠，因此有关反应的方程式是Ba2+ + SO42ˉ = BaSO4↓、CO32ˉ+ Ba2+ =BaCO3↓ 、2H+ + CO32ˉ= H2O+CO2↑。
（2）惰性电极调节食盐水时，阳极是氯离子放电生成氯气。阴极是氢离子放电生成氢气，同时破坏阴极周围水的电离平衡，因此氢氧化钠在阴极生成，所以反应的方程式是2Clˉ+2H2O
阴极产物 阳极产物
（3）由于氢氧化钠和氯化钠的溶解度随温度的变化相差较大，所以可以通过蒸发、冷却和过滤的方法除去氯化钠。
（4）电解前氯化钠的氯化钠的质量是1371g×37.1/137.1＝371g，而电解后氯化钠是20g，所以电解的氯化钠是351g，物质的量是351g÷58.5g/m＝6mol。因此根据反应的方程式可知，生成氢氧化钠是6mol，氢气和氯气都是3mol，所以反应后的溶液质量是1371g－2g/mol％3mol－71g/mol×3mol＝1152g，则溶液的体积是1152g÷1.37g/ml＝840.9ml，所以氢氧化钠的浓度是6mol÷0.841L＝7.1mol/L。
目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换法，如图为离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图．
（1）下列说法不正确的是______
A．从E口逸出的气体是H2
B．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
C．标准状况下每生成22.4L Cl2，便产生2mol NaOH
D．粗盐水中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等离子，精制时先加 Na2CO3溶液
（2）现有离子交换膜A和B将电解槽分为I、II、III三个区域（下图所示），在这种电解池中电解Na2SO4溶液可制得氢氧化钠、硫酸等物质．A为______离子交换膜、B为______离子交换膜（填“阴”或“阳”），电极均为惰性电极．Na2SO4溶液应该在______区（填“I”、“II”、“III”）加入．通电电解时阴极的电极反应式为______，在III区得到______．当外电路总共通过30mol电子时，生成的NaOH 960克，则电解过程中能量的转化率为：______．
正确答案
（1）A、电解饱和食盐水时，大量的氢氧化钠在阴极附近析出，所以E极为阴极，放电的是氢离子，生成氢气，故AZ正确；
B、电解饱和食盐水时，大量的氢氧化钠在阴极附近析出，可以从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性，故B正确；
C、电解方程式为：2NaCl+2H2O
D、粗盐提纯时，碳酸钠一定要加在氯化钡之后，可可以将多余的钡离子除掉，故D错误．
故选D．
（2）电解Na2SO4溶液时，和电源的正极相连的是阳极，该电极氢氧根离子放电生成的是氧气，和电源的负极相连的是阴极，该极上氢离子放电，生成的是氢气，所以A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜，Na2SO4溶液应该在Ⅱ区加入，阴极是溶液中水电离出的氢离子放电，电极反应式为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-，在III区是氢氧根放电，该极区生成硫酸和氧气，根据电极反应：2H2O+2e-═H2↑+2OH-，当转移30mol电子时，生成氢氧化钠为30mol，即1200g，所以电解过程中能量的转化率=
故答案为：阳；阴；Ⅱ；2H2O+2e-═H2↑+2OH-；H2SO4溶液、氧气；80%．
氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH溶液的工艺流程示意图如下所示，完成下列填空：
（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上电极反应为______，与电源负极相连的电极附近，溶液pH______（选填“不变”、“升高”或“下降”）．
（2）工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为______．
（3）如果粗盐中SO42-含量较高，必须添加钡试剂除去SO42-，该钡试剂可以是______．
a．Ba（OH）2 b．Ba（NO3）2 c．BaCl2
（4）为了有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-，加入试剂的合理顺序为______（选填a、b、c）
a．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂
b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3
c．先加Na2CO3，后加NaOH，再加钡试剂．
正确答案
（1）电解食盐水，与正极相连为阳极，生成氯气，该电极反应为2Cl--2e-═Cl2↑，与电源负极相连为阴极，生成氢气和NaOH，生成碱，所以pH升高，
故答案为：2Cl--2e-═Cl2↑；不变；
（2）Ca2+、Mg2+等杂质与碳酸钠、NaOH反应转化为沉淀，离子反应分别为Ca2++CO32-═CaCO3↓、Mg2++2OH-═Mg（OH）2↓，
故答案为：Ca2++CO32-═CaCO3↓、Mg2++2OH-═Mg（OH）2↓；
（3）添加钡试剂除去SO42-，注意不能引入新的杂质，选Ba（NO3）2会引入杂质硝酸根离子，所以选ac，故答案为：ac；
（4）有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-，应注意碳酸钠在钡试剂之后，是为除去过量的钡离子，显然只有选项b符合，故答案为：b．
如图装置实验，A、B两烧杯分别盛放200g10%NaOH和足量CuSO4溶液．通电一段时间后，c极上有Cu析出，又测得A杯中溶液的质量减少4.5g（不考虑水的蒸发）．
请回答下列问题：
（1）电源P极为______极；请分别写出b极和c极上发生的电极反应式：______；______
（2）c极上析出固体铜的质量为______g
（3）若装置中用铅蓄电池作电源，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e-
正极：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O
假设在a极制得气体0.050mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是______mol．
正确答案
（1）c极上有Cu析出，说明c为电解池的阴极，d为阳极，则P为负极，b为电解NaOH溶液的阳极发生反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑，c为电解硫酸铜溶液的阴极，发生反应为Cu2++2e-=Cu，
故答案为：负；4OH--4e-=2H2O+O2↑；Cu2++2e-=Cu；
（2）A总反应式为2H2O
故答案为：16；
（3）a极制得气体0.050mol，因为氢气，转移电子0.10mol，铅蓄电池总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，则电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是0.10mol，
故答案为：0.10．
钒（V）及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域．V2O5是接触法制硫酸的催化剂．
（1）一定条件下，SO2 与空气反应t min后，SO2 和SO3物质的量浓度分别为a mol/L、b mol/L，则SO2 起始物质的量浓度为______mol/L；生成SO3的化学反应速率为______．
（2）全钒液流储能电池是利用不同价态离子对，发生氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的，其装置原理如图：
①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为______．
②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由______色变为______色．
③充电时若转移的电子数为3.01×1024个，左槽溶液中n（H+）的变化量为______ mol．
正确答案
（1）2SO2+O2 
始：x 0
转：b b
平：a b
x-b=a，x=a+b，故x=a+b，
v（SO3）=
故答案为：a+b；
（2）①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为VO2++2H++e-=VO2++H2O，说明此时为原电池，且为原电池的正极．
故答案为：VO2++2H++e-=VO2++H2O；
②充电过程中，右槽连接的是电源负极，为电解池的阴极，电极反应式为V3++e-=V2+，V3+为绿色，V2+为紫色，
故可以看到右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色．
故答案为：绿；紫；
③充电时，左槽发生的反应为VO2++H2O=VO2++2H++e-，当转移电子为3.01×1024个即为5 mol电子时，生成氢离子为10 mol，此时氢离子参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液，溶液中离子的定向移动可形成电流，通过5mol电子，则左槽溶液中n（H+）的变化量为10mol-5mol=5mol，
故答案为：5．
二氧化氯（ClO2）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂．
（1）工业上制备ClO2的反应原理常采用：2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2NaCl．
①浓盐酸在反应中显示出来的性质是______（填序号）．
A．只有还原性B．还原性和酸性C．只有氧化性D．氧化性和酸性
②若上述反应中产生0.1molClO2，则转移电子的物质的量为______mol．
（2）目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺．
①如图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2．写出阳极产生ClO2的电极反应式：______．
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL（标准状况）时，停止电解．通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为______mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因______．
（3）ClO2对污水中Fe2+、Mn2+、S2-和CN-等有明显的去除效果．某工厂污水中含CN-amg/L，现用ClO2将CN-氧化，只生成两种气体，其离子反应方程式为______；处理100m3这种污水，至少需要ClO2______mol．
正确答案
（1）①HCl中的氯元素在产物存在于Cl2，氯元素的化合价升高，氯元素被氧化，HCl起还原剂注意，同时存在NaCl中氯元素的化合价未变化，故HCl还起酸的作用，故答案为：B；
②ClO2是还原产物，氯元素的化合价由+5价降低为+4价，转移电子物质的量为0.1mol×（5-4）=0.1mol，
故答案为：0.1mol；
（2）①由题意可知，氯离子放电生成ClO2，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为：Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+，
故答案为：Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+；
②在阴极发生2H++2e-=H2↑，氢气的物质的量为
故答案为：0.01；在阴极发生2H++2e-=H2↑，H+浓度减小，使得H2O⇌OH-+H+的平衡向右移动，OH-浓度增大，pH增大；
（3）ClO2将CN-氧化，只生成两种气体，应生成氮气与二氧化碳，同时生成氯离子，反应离子方程式为：2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-，
100m3废水中CN-质量=100m3×ag/m3=100ag，CN-的物质的量为
故答案为：2ClO2+2CN-=N2↑+2CO2↑+2Cl-；
电解法在金属精炼、保护环境、处理废水中起着十分重要的作用。
(1)如图为电解精炼银的示意图，________(填a或b)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为______________________。
AgNO3—HNO3溶液
(2)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72－)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。回答下列问题：
①写出电极反应式：阴极________________，阳极________________。
②当生成1 mol Cr(OH)3时，电路中转移电子的物质的量至少为________mol。
③电解过程中有Fe(OH)3沉淀生成，原因是___________________________。
(3)电解降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电解降解NO3－的原理如图所示。
电源正极为________(填A或B)，阴极反应式为______________________。
②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为________g。
正确答案
(1)a NO3－＋3e－＋4H＋=NO↑＋2H2O或NO3－＋e－＋2H＋=NO2↑＋H2O
(2)①2H＋＋2e－=H2↑ Fe－2e－=Fe2＋ ②6 ③阳极生成的Fe2＋被溶液中的Cr2O72－氧化Fe3＋，阴极H＋放电，随着溶液中的酸性下降，使Fe3＋的水解平衡右移，生成Fe(OH)3沉淀
(3)①A 2NO3－＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－ ②14.4
(1)电解精炼时，不纯金属作阳极，即为a极；b电极是阴极，NO3－发生还原反应，生成了NO，遇空气氧化生成红棕色的NO2。(2)根据电解原理，该电解法的阳极反应为Fe－2e－=Fe2＋，生成的亚铁离子被溶液中的
Cr2O72－氧化：Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2O72－被还原，得到2 mol Cr(OH)3。氢离子浓度减小，随着溶液中的酸性下降，Fe3＋的水解平衡右移，生成Fe(OH)3沉淀。
(3)要实现2NO3－＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－，该反应应该在阴极中进行，Ag不能作阳极，否则会失去电子，所以Pt是阳极，A是正极；Ag－Pt是阴极，阳极的反应式为：5H2O－10e－=10H＋＋
（1）以硫酸工业的尾气、氨水、石灰石、焦炭及碳酸氢铵和KCl为原料可以合 成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸氢铵等物质．合成路线如下：
① 生产过程中，反应Ⅰ中需鼓入足量空气，试写出该反应的总方程式 。
② 反应Ⅱ中需要向溶液中加入适量的对苯二酚等物质（已知对苯二酚具有很强的还原性），其作用可能是 。
③ 反应Ⅲ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
④ 能用于测定尾气中SO2含量的是 。
（2）已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
负极：Pb-2e－＋SO42－＝PbSO4 正极：PbO2＋4H＋＋SO42-＋2e－=PbSO4＋2H2O
如果用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知某铅蓄电池中硫酸溶液的体积为0.80L，电解前硫酸溶液浓度为4.50mol.L-1，当制得29.12 L Cl2时（指在标准状况下），求理论上电解后电池中硫酸溶液的浓度为（假设电解前后硫酸溶液的体积不变）________ mol.L-1。
正确答案
（1）①2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2
②防止亚硫酸铵被氧化 ③1：4 ④BC
（2）（1.25）
试题分析：（1）①反应Ⅰ中鼓入足量空气，使SO2与CaCO3、O2充分反应，方程式为2CaCO3+2SO2+O2=2CaSO4+2CO2
②亚硫酸盐在空气中易被氧气氧化，所以加入适量的对苯二酚等物质的目的是防止亚硫酸铵被氧化
③反应Ⅲ为4C+ CaSO4=CaS+4CO↑，氧化剂是CaSO4，还原剂是C,所以氧化剂与还原剂物质的量比是1:4
④A、D与SO2反应可能生成硫酸盐或亚硫酸盐，无法确定含量，B、C均可与SO2发生氧化还原反应，可计算SO2含量，答案选B、C。
（2）当制得29.12 L Cl2时（指在标准状况下），转移电子29.12L/22.4L/mol×2=5.2mol,则在铅蓄电池中转移电子也为5.2mol，消耗硫酸2.6mol,原有硫酸0.80L×4.50mol.L-1=3.6mol,余硫酸3.6mol-2.6mol=1mol，所以理论上电解后的硫酸浓度为1mol/0.8L="1.25" mol.L-1
（9分）某化学学习小组欲设计一套实验装置来电解饱和食盐水，并测量电解产生的氢气的体积（预计H2的体积6mL左右）同时检验氯气的氧化性。现有以下的仪器可供选择：
（1）若要完成以上的实验，将所给仪器连成一整套装置，各种仪器接口的连接顺序（填编号）是:
A接 、 接 ，B 接 、 接 。
( 2）能说明氯气具有氧化性的实验现象是 。
（3）已知氯气溶于水中有如下平衡：Cl2+H2O
①若将此针筒长时间放置在有日光的地方，最终可能观察到的现象是 。
②用化学平衡的观点解释①的现象：
（4）假定装入的饱和食盐水为50mL（电解前后溶液体积变化可忽略），当测得的氢气为5.6mL（标准状况）时停止通电。摇匀U形管内的溶液后溶液的pH约为__ __。
正确答案
（9分）
⑴A接 G 、F 接 I，（1分，错一个为0分）
B 接 D 、E 接 C ，（1分，错一个为0分）
⑵ 淀粉KI溶液变蓝色（ 1分）
⑶① 气体颜色变为无色，占20ml或者减小为原来的一半（ 2分）
② Cl2+H2O
⑷ 12 （2分）
（1）为完成实验，铁电极必须与电源的负极相连，否则铁将参与电解；为测定H2的体积，应将氢气能入G口，将水经F口排入大小适量的I量筒中；为检验氯气的氧化性，应将氯入通入到淀粉KI溶液中，最终通入NaOH溶液中，进行尾气吸收，以防污染空气。
（4）由H2↑ ～ 2NaOH，可求得最终OH—的浓度为0.01mol/L
如图为为串联的甲、乙两电解池，试回答：
（1）若甲池利用电解原理在铁上镀银，则A是______极，B的电极材料是______，电极反应式为______，应选用的电解质溶液是______．
（2）若甲电解池阴极增重4.32g，则乙电解池中阳极上放出的气体在标准状况下的体积是______mL．
（3）若乙池中剩余溶液仍为400mL，则电解后产物的物质的量浓度为______mol•L-1，溶液的pH为______．
正确答案
（1）根据电源的正负极可判断A、B、Fe、C分别为电解池的阴极、阳极、阴极、阳极，在阴极上发生还原反应，在阳极上发生氧化反应，在铁片上镀银时，镀层金属银为电解池的阳极，阳极上的电极反应式为Ag-e-=Ag+，镀件金属铁为电解池的阴极，阴极上的电极反应式Ag++e-=Ag，电解质溶液含有镀层金属离子，应为可溶性硝酸银溶液．
故答案为：铁；银；Ag-e-=Ag+；AgNO3溶液．
（2）甲槽阴极反应为Ag++e-=Ag，阴极增重4.32g，应为银的质量，n=
转移的电子为0.04mol，两个电解池串联，转移的电子数目相等，乙槽阳极反应为2Cl--2e-═Cl2↑，转移的电子为0.04mol时，在阳极上生成气体的物质的量为0.02mol，放出气体在标准状况下的体积为0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL．
故答案为：448；
（3）乙池的电池反应式为2NaCl+2H2O=Cl2↑+H2↑+2NaOH，所以新生成的溶质为氢氧化钠，设氢氧化钠的物质的量为x，则
2NaCl+2H2O=Cl2↑+2NaOH+H2↑ 转移电子
2mol 2mol
x 0.04mol
所以x=0.04mol
氢氧化钠的物质的量浓度C=
故答案为：0.1mol•L-1；13．
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