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填空题

安徽凹山铁矿坐落在马鞍山境内,矿床属于陆相火山一侵入岩型铁矿床,俗称“玢岩型”铁矿,是马钢重要的矿区之一。铁矿中被称为红帘石的铁矿含锰量高,锰是冶炼锰钢的重要原料。红帘石主要成分有磁铁矿Fe3O4、菱铁矿FeCO3、锰矿(MnO2和MnCO3)石棉Mg3Si3O7(OH)4等。工业上将红帘石处理后运用阴离子膜电解法的新技术提取金属锰并制的绿色高效水处理剂(K2FeO4)。工业流程如下:

(1)工业上为提高稀硫酸浸取效率一般采取的措施是(任意写两种方法)

                                                                     

(2)石棉化学式为Mg3Si3O7(OH)4也可以表示成氧化物形式,氧化物表达式为        

(3)已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表:

 

过程②中加氨水调节溶液的pH等于6,则滤渣B的成分                  

(4)浸出液中以Mn2+形式存在,且滤渣A中无MnO2原因                         

(5)电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向;则A电极是直流电源的       极。实际生产中,阳极以稀硫酸为电解液,阳极的电极反应式为                                         

(6)滤渣经反应④生成绿色高效水处理剂的离子方程式                                          

K2FeO4被誉为绿色高效水处理剂的原因是                                          

正确答案

(1)①粉碎红帘石(1分) ②提高反应的温度(其他答案合理也可酌情给分)(1分)

(2)3MgO·3SiO2·2H2O (2分) (3) Fe (OH)Al(OH)3(2分)

(4)MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+(2分)

(5)负(1分) 电极反应式为4OH-4e=O2↑+2H2O(2分)

(6)离子方程式2Fe(OH)3+3ClO+4OH=2FeO42—+3Cl+5H2O(2分)

原因是:FeO42—具有强氧化性可以杀菌消毒,还原成Fe3+水解成Fe(OH)3胶体能吸附杂质生成沉淀。(2分)

试题分析:(1)增大接触面积、提高温度可以提高反应速率,所以粉碎红帘石、提高反应的温度可以提高稀硫酸浸取效率。

(2)根据原子守恒和化合价不变,可写出氧化物表达式:3MgO·3SiO2·2H2O。

(3)根据表中所给数据,pH=6时,Fe3+、Al3+完全沉淀,所以滤渣B的成分为Fe(OH)3和Al(OH)3

(4)MnO2具有氧化性,所以MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+

(5)电解时,电解质溶液中阴离子移向阳极,所以电极B为直流电源的正极,则A电极是直流电源的负极;阳极以稀硫酸为电解液,水电离出的OH‾放电:4OH-4e=O2↑+2H2O。

(6)滤渣B含Fe(OH)3,被ClO‾氧化为FeO42‾,离子方程式为:2Fe(OH)3+3ClO+4OH=2FeO42—+3Cl+5H2O;FeO42—具有强氧化性可以杀菌消毒,作为氧化剂反应生成的还原产物为Fe3+,Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体,胶体表面积大,具有较强的吸附性,能吸附杂质生成沉淀。

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填空题

某种碳酸锰矿的主要成分有MnCO3、MnO2、FeCO3、MgO、SiO2、Al2O3等。已知碳酸锰难溶于水。一种运用阴离子膜电解法的新技术可用于从碳酸锰矿中提取金属锰,流程如下:

阴离子膜法电解装置如图所示:

(1)写出用稀硫酸溶解碳酸锰反应的离子方程式                               

(2)在浸出液里锰元素只以Mn2+的形式存在,且滤渣中也无MnO2,请解释原因                                         .

(3)(5分)已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表:

加氨水调节溶液的pH等于6,则滤渣的成分是                             ,滤液中含有的阳离子有H+和                       

(4)电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向,则A电极是    极。实际生产中,阳极以稀硫酸为电解液,阳极的电极反应式为                     

(5)该工艺之所以采用阴离子交换膜,是为了防止Mn2+进入阳极区发生副反应生成MnO2造成资浪费,写出该副反应的电极反应式                                  。

正确答案

(1)MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O(2)MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+(3)Al(OH)3、Fe(OH)3 ;Mn2+、Mg2+、NH4+(4)负极 4OH--4e-=O2↑+2H2O(5)Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+

试题分析:(1)碳酸盐遇到比碳酸酸性强的酸会溶解,在足量酸中生成CO2,故反应式MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑+H2O(2)MnO2在酸性条件下被二价铁还原为Mn2+。溶液中Fe2+被MnO2氧化成Fe3+,使MnO2转化为Mn2+(3)由题可知Fe3+ Al3+沉淀沉淀完全的pH为3.7和4.7,生成沉淀Al(OH)3和Fe(OH)3,而Fe2+在氨水中与氧气也缓慢氧化为Fe(OH)3,而滤液中的阳离子为H+、Mn2+、Mg2+、NH4+(4)电解溶液中阴离子向阳极移动,故A电极为负极;电解池中阳极吸引阴离子,发生氧化反应化合价升高,故阳极电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O;(5)阳极发生氧化反应,故Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+

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填空题

碘被称为“智力元素”,科学合理地补充碘可防治碘缺乏病,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1 284 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)①Fe3I8+4K2CO3=Fe3O4+8KI+4CO2

②蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 洗涤除去表面可溶性杂质的同时减少KI的溶解损失

(2)①在较高温度下KIO3易分解 ②1 700

③I+3H2OIO3+3H2↑ 不变

(1)①中n(Fe)/n(I)=3/8,该化合物为Fe3I8,和K2CO3反应的化学方程式为Fe3I8+4K2CO3=Fe3O4+8KI+4CO2↑(用质量守恒法配平,可假设Fe3I8的系数为1)

②操作A为了结晶出KI,所以应采取蒸发浓缩、冷却结晶,过滤的方法。因为温度高时,KI会溶解,所以应用冰水洗涤沉淀。

(2)①KIO3高温时会分解,所以加碘盐常在出锅前加入。

②根据电子守恒得:

x·2=×5

x=15×103 mol

需要30% H2O2的质量为=1.7×106 g,即1 700 kg。

③电解时,阴极反应式为6H2O+6e=3H2↑+6OH

阳极反应式为I-6e+6OH=IO3+3H2O,

两式相加得:

I+3H2OIO3+3H2↑。

由于在阴极区生成的OH通过阴离子交换膜移到阳极区,所以电解结束后阴极区的pH与电解前相比不变。

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填空题

根据右图,回答下列问题:

(1)若闭合S1,装置属于______,锌极作______.

(2)若闭合S2,装置属于______,锌极上的反应为______.

(3)若闭合S3,装置属于______,总反应为______.

正确答案

(1)若闭合S1,符合原电池的构成条件:有活泼性不同的两个电极锌和铜,有电解质溶液硫酸,形成了闭合回路,其中活泼金属锌为负极,故答案为:原电池;负极;

(2)若闭合S2,则该装置是含有外加电源的装置,属于电解池,金属锌活泼金属作阳极,本身失电子,电极反应为:Zn-2e-═Zn2+,故答案为:电解池;Zn-2e-═Zn2+

(3)若闭合S3,则该装置是含有外加电源的装置,属于电解池,金属锌做阴极,金属铜为阳极,电解的总反应为Cu+H2SO4 CuSO4+H2↑,故答案为:Cu+H2SO4 CuSO4+H2↑.

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简答题

工业上以黄铜矿为原料,采用火法熔炼工艺生产粗钢。

(1)该工艺的中间过程会发生反应:2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑,反应的氧化剂是         

(2)火法熔炼的粗铜含杂质较多。某化学研究性学习小组在实验室条件下用CuSO4溶液作电解液来实现粗铜的提纯,并对电解后溶液进行净化除杂和含量测定。

实验一 粗铜的提纯粗铜中含有少量的锌、铁、银、金等金属和少量矿物杂质(与酸不反应),电解时粗铜应与电源的        极相连,阴极上的电极反应式为              

实验二 电解后溶液的净化除杂在精炼铜的过程中,电解液中c(Cu2+)逐渐下降,c(Fe2+)、c(Zn2+)会逐渐增大,所以需定时除去其中的Fe2+、Zn2+。甲同学参考下表的数据,设计了如下方案:

试剂a是               (填化学式),其目的是             ;该方案能够除去的杂质离子是           (填离子符号)。

实验三 电解后溶液离子含量的测定

乙同学设计了如下方案:

则100mL溶液中Cu2+的浓度为         mol·L-1,Fe2+的浓度为         mol·L-1

正确答案

(14分)

(1)Cu2O 、Cu2S (2分);

(2)正(1分) Cu2++2e-= Cu(2分) H2O2(2分)将Fe2+氧化成Fe3+(2分) Fe2+ (2分)

0.75(2分)0.05(2分)

试题分析:

(1)反应中Cu2O 、Cu2S的Cu均从+1→0价,所以反应的氧化剂Cu2O 、Cu2S。

(2)精炼铜时粗铜做阳极与电源的正极相连,电极反应:Cu2++2e-= Cu。根据流程中调节pH到4可知三价铁沉淀,试剂a是氧化剂,将Fe2+氧化成Fe3+,除去Fe2+。固体为铁和铜的混合物,酸处理后的4.8g为铜,n(Cu)=4.8/64g/mol=0.075mol,c(Cu2+)=0.75 mol·L-1;根据题意生成m(Fe2O3)=6.4g,n(Fe2O3)=6.4g/160g/mol=0.04mol,得n(Fe)=0.08mol;其中来自与硫酸铜的置换反应的为0.075mol,所以原溶液中n(Fe)=0.005mol,Fe2+的浓度为0.05 mol·L-1

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填空题

某化学小组用下图装置电解CuCl2溶液制少量漂白液:

      

(1)其阳极的反应式是:           ;导气管W端应与出气口         连接。

(2)实验后发现阴极碳棒上除了附着有红色物质,还附着有少量白色物质。

查阅资料显示:

 

化学小组分析提出:①红色物质可能有        、或Cu2O、或二者都有;②白色物质为CuCl

(3)为探究阴极碳棒上附着的红色、白色物质,设计了如下实验:

取出阴极碳棒,洗涤、干燥、称其质量为W1g ,并将其放入下图所示装置b中,

进行实验。实验中,碳棒上的白色物质完全变为红色,无水硫酸铜不变色,d中出现白色沉淀;实验结束时,继续通H2直至碳棒冷却后,称量其质量为W2g 。

①碳棒上的红色物质是              ,无水硫酸铜的作用是                      

②d中反应的离子方程式是          

③装置b中发生反应的化学方程式是                         

④电解CuCl2溶液时,阴极上产生白色物质的原因用电极反应式解释为                  

⑤阴极上产生白色物质的物质的量是         ;若装置b冷却时不继续通H2,则计算所得Cu+的产率会        (偏大、偏小、不变)。

正确答案

(1)2Cl- - 2e- = Cl2↑;  X  (2)Cu

(3)① 铜,检验红色物质中有无Cu2O;

②Ag++Cl- = AgCl↓

③2CuCl+H22Cu+2HCl

④Cu2+ + e- +Cl- = CuCl↓

⑤(W1-W2)/35.5 mol;偏小

试题分析:(1)用惰性电极电解CuCl2溶液时,根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的原则。阴离子在阳极放电。由于阴离子的放电能力Cl->OH-.其阳极的反应式是:2Cl- - 2e- = Cl2↑;X为阳极Y为阴极。导气管W端应与出气口X连接,发生反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,而制取了消毒液。(2)①红色物质可能有Cu; (3)①实验中,碳棒上的白色物质完全变为红色,无水硫酸铜不变色,证明在红色物质中不含O元素,也就不含Cu2O;d中出现白色沉淀证明产生了AgCl沉淀。此时碳棒上的红色物质是铜, 无水硫酸铜的作用是检验红色物质中有无Cu2O。②d中反应的离子方程式是Ag++Cl- = AgCl↓。③在装置b中发生反应的化学方程式是2CuCl+H22Cu+2HCl。④ 电解CuCl2溶液时,阴极上产生白色物质的原因是Cu2+ + e- +Cl- = CuCl↓。⑤根据元素守恒可知在阴极上产生白色物质的物质的量应该等于Cu的物质的量。其物质的量是(W1-W2)/35.5 mol;若装置b冷却时不继续通H2,则一部分Cu就会被空气中的氧气氧化而使W2偏大,则按照(W1-W2)/35.5计算所得Cu+的产率会偏小。

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回收的废旧锌锰干电池经过处理后得到锰粉(含MnO2、Mn(OH)2、Fe、乙炔和黑炭等),由锰粉制取MnO2的步骤如下图所示。

根据上图所示步骤并参考表格数据,回答下列问题。

 

(1)在加热条件下用浓盐酸浸取锰粉,所得溶液中含有Mn2+、Fe2+等。MnO2与浓盐酸反应的离子方程方程式:                                                      _。

(2)酸浸时,浸出时间对锰浸出率的影响如下图所示,工业采用的是浸取60 min,其可能原因是                                                    

(3)锰粉经浓盐酸浸取,过滤I除去不溶杂质后,向滤液中加入足量H2O2溶液,其作用是                                 

(4)过滤I所得滤液经氧化后,需加入NaOH溶液调节pH约为5.1,其目的是                                              

(5)过滤Ⅱ所得滤液加入足量H2O2溶液并加入NaOH溶液调节pH约为9,使Mn2+ 氧化得到MnO2,反应的离于方程式为                                                     

(6)工业上利用KOH和MnO2为原料制取KMnO4。主要生产过程分两步进行:第一步将MnO2和固体KOH粉碎,混合均匀,在空气中加热至熔化,并连续搅拌以制取K2MnO4;第二步为电解K2MnO4的浓溶液制取KMnO4

① 第一步反应的化学方程式为                                                            

② 电解K2MnO4的浓溶液时,电解池中阴极的实验现象为                                        

正确答案

(1)MnO2 + 4H+ + 2Cl- =Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O(3分)

(2)60min后,再延长浸出时间,增加生产成本,而浸出的量不明显;(2分)

(3)将Fe2+转化为Fe3+(2分)

(4)使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,并防止Mn2+变成Mn(OH)2(2分)

(5)Mn2+ + H2O2 + 2OH- = MnO2↓+2H2O(3分)

(6)2MnO2 + 4KOH + O2= 2K2MnO4 + 2H2O(2分);产生无色气泡(2分)

试题分析:(1)用浓盐酸浸取锰粉后所得溶液含有Mn2+ ,所以MnO2与浓盐酸发生了氧化还原反应,结合学过的实验室制氯气的实验可知MnO2与浓盐酸反应的离子方程式为MnO2 + 4H+ + 2Cl- =Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O。

(2)从浸出率和时间图像可以看出,开始随着时间增大,浸出率相应增大,过了60min后浸出率开始下降,随后又上升,但是浸出率与60min时相比变化不大,所以工业采取的浸出时间最好是60min,这样既能使浸出率较高,又能节约成本。

(3)过滤I除去不溶杂质后,溶液中含有大量Fe2+ 杂质,所以加入足量H2O2溶液使Fe2+ 转化Fe3+ 从而完全沉淀除去。

(4)因为Fe3+ 完全沉淀的pH值为3.7,而溶液中Mn2+ 开始沉淀的pH为8.3,所以沉淀Fe3+的同时不能让Mn2+ 沉淀,所以要控制pH值约为5.1。

(5)该氧化还原反应离子方程式书写要注意反应的环境为碱性环境,有OH-参加,所以判断出氧化剂和还原剂以及产物后不难得出离子方程式为Mn2+ + H2O2 + 2OH- = MnO2↓+2H2O。

(6)制备高锰酸钾第一步中,Mn的化合价由+4→+6价,被氧化,所以MnO2 作还原剂,反应中有氧气参与反应,所以根据得失电子守恒配平的方程式为:2MnO2 + 4KOH + O2= 2K2MnO4 + 2H2O。

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以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示:

Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎

Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验

将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解。在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂。

Ⅲ.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应:

2RH(有机相)+ Cu2+(水相)R2Cu(有机相)+ 2H(水相)

分离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使Cu2+得以再生。

Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。

(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应:

CuFeS2 + 4H= Cu2+ + Fe2+ + 2H2S    2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H

① 阳极区硫酸铁的主要作用是       

② 电解过程中,阳极区Fe3+的浓度基本保持不变,原因是       

(2)阴极区,电极上开始时有大量气泡产生,后有固体析出,一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式       

(3)若在实验室进行步骤Ⅲ,分离有机相和水相的主要实验仪器是       ;加入有机萃取剂的目的是       

(4)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是       

(5)步骤Ⅳ,若电解200mL0.5 mol/L的CuSO4溶液,生成铜3.2 g,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是       

正确答案

(16分)

(1)①吸收硫化氢气体,防止环境污染(1分)

②Fe2+- e→Fe3+(1分)

(2)2H++2 e→H2↑  Cu2++2e→Cu     2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O(各1分)

(3)分液漏斗 (1分)

富集Cu2+分离Cu2+与其它金属阳离子 (2分,每个要点1分)

(4)增大H+浓度,使平衡2RH(有机相) + Cu2+(水相) R2Cu(有机相)+ 2H(水相)逆向移动,Cu2+进入水相得以再生(1分)

(5) c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-)(2分)

试题分析:

(1)根据反应:CuFeS2 + 4H= Cu2+ + Fe2+ + 2H2S    2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H①可知硫酸铁作用为吸收硫化氢气体,防止环境污染;②吸收硫化氢气体要消耗Fe3+ ,而其浓度不变必须Fe2+在阳极放电:Fe2+- e→Fe3+

(2)根据题中现象和离子放电规律可知:2H++2 e→H2↑ 

Cu2++2e→Cu     2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O(各1分)

(3)分离互不相容的液体要使用分液漏斗 ;

萃取的作用在于富集Cu2+,分离Cu2+与其它金属阳离子。

(4)根据题意可知:增大H+浓度,使平衡2RH(有机相) + Cu2+(水相)R2Cu(有机相)+ 2H(水相)逆向移动,Cu2+进入水相得以再生。

(5)电解200mL0.5 mol/L的CuSO4溶液,生成铜3.2 g时,相当于等浓度的CuSO4和硫酸的混合液,其中Cu2+部分水解,得c(H+)>c(SO2- 4)>c(Cu2+)>c(OH-)。

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简答题

某小组同学以碳棒为电极电解CuCl2溶液时,发现阴极碳棒上除了有红色物质析出外,还有少量白色物质析出。为探究阴极碳棒上的产物,同学们阅读资料并设计了如下过程:

Ⅰ.有关资料:铜的化合物颜色性质如下

 

Ⅱ.探究实验:

(1)提出假设

①红色物质一定有铜,还可能有Cu2O;

②白色物质为铜的化合物,其化学式可能为__________________________。

(2)实验验证

取电解CuCl2溶液后的阴极碳棒,洗涤、干燥,连接下列装置进行实验,验证阴极产物,

①实验前,检查装置A气密性的方法是_______________________________。

②实验时,各装置从左至右的连接顺序为A→________→________→B→________→________。

(3)观察现象,得出结论

实验结束后,碳棒上的白色物质变为红色,F中物质不变色,D中出现白色沉淀,根据现象①碳棒上的红色物质是否有Cu2O________(填“是”或“否”),理由是________________________________________________________;

②装置________(填上图中装置编号)中________的现象说明提出假设②中的白色物质一定存在;

③写出装置B中发生反应的化学方程式___________________________ _。

(4)问题讨论

①电解CuCl2溶液后的阴极上发生的反应为:______________________

和_______________________________________________________________;

②实验过程中,若装置B中的空气没有排净就开始加热,可能对实验造成的影响是__________________________________________________________。

正确答案

(1)②CuCl

(2)①将橡胶管套在导气管上,用弹簧夹夹紧橡胶管,向分液漏斗中注入水,打开分液漏斗活塞,水的液面不会连续下降,证明装置A的气密性好(其他合理答案也可) ②E C F D

(3)①否 F中物质不变蓝色 ②D 出现白色沉淀

③2CuCl+H22Cu+2HCl

(4)①Cu2++Cl-+e-=CuCl↓ Cu2++e-=Cu ②氢气和氧气混合加热可能发生爆炸;空气中水蒸气会干扰Cu2O是否存在的判断

(1)阴极主要发生Cu2得电子反应,及Cu2+2e=Cu,也可能发生反应:Cu2+e=Cu、Cu+Cl=CuCl↓,CuCl为白色沉淀。

(2)~(4)由所给装置图可知,验证阴极产物的实验原理为:使氢气与阴极产物在高温下反应,由其反应产物确定阴极产物;实验方法为:首先制取氢气、并除杂、干燥,将纯净的氢气通过灼热的阴极碳棒后,再通过无水硫酸铜,验证是否生成水,若无水硫酸铜变蓝,则说明有水生成,可进一步说明阴极碳棒有Cu2O生成,否则,没有Cu2O生成;再通入硝酸银溶液看是否有沉淀生成,若硝酸银溶液中有白色沉淀生成,则该白色沉淀为氯化银,说明反应中有氯化氢气体生成,进一步说明阴极碳棒上有CuCl生成,否则,说明阴极碳棒上没有CuCl生成。装置的连接顺序为:A→E→C→B→F→D。实验中无水硫酸铜不变色,而硝酸银溶液中有白色沉淀,说明阴极碳棒上没有Cu2O而有Cu和CuCl,故硬质玻璃管中发生的反应为:2CuCl+H22Cu+2HCl。进而可推出电解时阴极发生的反应除生成Cu外,还生成CuCl。

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填空题

部分难溶物的颜色和常温下的Ksp如下表所示:

某研究性学习小组对电解食盐水进行了如下探究:

实验Ⅰ装置如图所示,接通电源后,发现a、b电极上均有气泡产生。

(1)电解过程中的总离子反应方程式为_________________________________________。

(2)为了确定电源的正、负极,下列操作一定行之有效的是       

A.观察两极产生气体的颜色

B.往U形管两端分别滴入数滴酚酞试液

C.用燃着的木条靠近U形管口

D.在U形管口置一张湿润的淀粉­KI试纸

实验Ⅱ把上述电解装置的石墨棒换成铜棒,用直流电源进行电解,装置如图所示。

观察到的现象如下所示:

①开始无明显现象,随后液面以下的铜棒表面逐渐变暗;

②5 min后,b极附近开始出现白色沉淀,并逐渐增多,且向a极扩散;

③10 min后,最靠近a极的白色沉淀开始变成红色;

④12 min后,b极附近的白色沉淀开始变成黄色,然后逐渐变成橙黄色;

⑤a极一直有大量气泡产生;

⑥停止电解,将U形管中悬浊液静置一段时间后,上层溶液呈无色,没有出现蓝色,下层沉淀全部显砖红色。

(3) a极发生的电极反应方程式为________________________________________________________。

(4) 电解5 min后,b极发生的电极反应方程式为___________________________________________。

(5)12 min后,b极附近出现的橙黄色沉淀的成分是     ,原因是___________________________________________________________________________________。

正确答案

(1)2Cl+2H2O2OH+H2↑+Cl2

(2)BD

(3)2H++2e= H2↑ (或2H2O+2e=2OH+H2↑)

(4)Cu+Cl-e=CuCl↓

(5)CuOH和Cu2O   Ksp(CuOH)sp(CuCl),CuCl转化为黄色的CuOH沉淀,CuOH不稳定分解生成Cu2O,所以橙黄色沉淀的成分为CuOH和Cu2O的混合物。

试题分析:Ⅰ(1) a、b电极上均有气泡产生,说明电解NaCl产生了H2和Cl2,所以总离子反应方程式为2Cl+2H2O2OH+H2↑+Cl2

(2)往U形管两端分别滴入数滴酚酞试液,产生红色的一极是阴极,连接电源的负极;另一极是阳极,连接电源的正极。在U形管口置一张湿润的淀粉­KI试纸,湿润的淀粉­KI试纸变蓝的一极是阳极,连接电源的正极。所以BD可以。

Ⅱ把电解装置的石墨棒换成铜棒,用直流电源进行电解。②5 min后,b极附近开始出现白色沉淀,白色沉淀为CuCl;③10 min后,最靠近a极的白色沉淀开始变成红色;红色沉淀为Cu2O④12 min后,b极附近的白色沉淀开始变成黄色,然后逐渐变成橙黄色;黄色沉淀为CuOH⑤a极一直有大量气泡产生,气泡为H2;⑥停止电解,将U形管中悬浊液静置一段时间后,上层溶液呈无色,没有出现蓝色,下层沉淀全部为Cu2O。所以a极发生的电极反应方程式为2H++2e= H2↑ (或2H2O+2e=2OH+H2↑),电解5 min后,b极发生的电极反应方程式为Cu+Cl-e=CuCl↓。因为Ksp(CuOH)sp(CuCl),CuCl转化为黄色的CuOH沉淀,CuOH不稳定分解生成Cu2O,所以橙黄色沉淀的成分为CuOH和Cu2O的混合物。所以2 min后,b极附近出现的橙黄色沉淀的成分是CuOH和Cu2O。

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