- 电解饱和氯化钠溶液
- 共179题
工业上电解制碱的技术是用离子交换膜法,主要原料是饱和食盐水.下图为离子交换膜法电解原理示意图:请回答下列问题:
(1)A极为电解槽的______ 极(正、负、阴、阳),电极反应式为______.
(2)电解槽中部的阳离子交换膜把电解槽隔成了阴极室和阳极室,它只允许______(填离子符号,下同)通过,而不允许______和气体通过.
(3)电解法制碱的主要原料饱和食盐水是由粗盐制得,其中含有泥沙及Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质,因此必须精制.精制时所用试剂为①NaOH ②Na2CO3 ③BaCl2④盐酸,这四种试剂的添加顺序为______ (填序号).
(4)若将标准状况下6.72升阳极气体通入热的氢氧化钠溶液中,反应中只有一种元素的化合价发生改变,电子转移数是0.5×6.02×1023,产物中得到了两种含氯化合物,写出该反应的离子方程式:______.
正确答案
解:(1)电解池中和电源的正极相连的是电解池的阳极,所以A极为电解槽的阳极,氯离子发生失电子的氧化反应,即2Cl-→2e-+Cl2↑,故答案为:阳;2Cl-→2e-+Cl2↑;
(2)阳离子交换膜只允许阳离子钠离子通过,而阴离子氢氧根和氯离子均不能通过,故答案为:Na+;Cl-、OH-;
(3)粗盐提纯时加试剂的原则是:氢氧化钠除去镁离子和三价铁离子,碳酸钠一定加在氯化钡之后,这样碳酸钠既可以除去钙离子又可以除去多余的钡离子,盐酸加在最后来除去多余的碳酸根离子和氢氧根离子,故答案为:③②①④;
(4)氯气和热的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、氯酸钠和水,方程式为:3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O,反应中Cl元素的化合价由0价升高到+5价,0.3mol氯气参加反应,电子转移数是0.5×6.02×1023,
故答案为:3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O.
解析
解:(1)电解池中和电源的正极相连的是电解池的阳极,所以A极为电解槽的阳极,氯离子发生失电子的氧化反应,即2Cl-→2e-+Cl2↑,故答案为:阳;2Cl-→2e-+Cl2↑;
(2)阳离子交换膜只允许阳离子钠离子通过,而阴离子氢氧根和氯离子均不能通过,故答案为:Na+;Cl-、OH-;
(3)粗盐提纯时加试剂的原则是:氢氧化钠除去镁离子和三价铁离子,碳酸钠一定加在氯化钡之后,这样碳酸钠既可以除去钙离子又可以除去多余的钡离子,盐酸加在最后来除去多余的碳酸根离子和氢氧根离子,故答案为:③②①④;
(4)氯气和热的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、氯酸钠和水,方程式为:3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O,反应中Cl元素的化合价由0价升高到+5价,0.3mol氯气参加反应,电子转移数是0.5×6.02×1023,
故答案为:3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O.
以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、未通电前上述镀锌装置可构成原电池,因原电池反应与电镀时所发生的反应为不同的两个反应,故电镀过程不是该原电池的充电过程,故A错误;
B、电解过程中确实存在电能转化成热能的情况,但电镀时通过的电量与析出的锌的量存在确定的关系,与能量的其他转化无关,故B错误;
C、电镀时保持电流恒定,即单位时间内转移的电子数恒定,则消耗的反应物与产生的生成物的量恒定,也就是反应速率恒定,与温度无关,故C正确;
D、镀锌层破损后,能形成锌铁原电池,铁为正极,锌为负极,同样起到保护铁的作用,故D错误.
故选C.
Ⅰ.如图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连.若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,请回答:
(1)X极上的电极反应式:______.在X极附近观察到的现象是______.
(2)Y电极上的电极反应式为______,检验该电极反应产物的方法是______.
Ⅱ.三峡大坝使万里长江变成黄金水道,但三峡船闸的防腐蚀是现实而又紧迫的任务,请你分析:
(1)船闸主要发生的是______腐蚀,并请写出腐蚀的电极反应式:
负极:______;正极:______.
(2)请你对三峡船闸的防腐蚀提出一项合理化建议:____________.
正确答案
解:Ⅰ、(1)和电源的负极相连的电极X极是阴极,该电极上氢离子发生得电子的还原反应,即2H++2e-=H2↑,所以该电极附近氢氧根浓度增大,碱性增强,滴入几滴酚酞试液会变红,
故答案为:2H++2e-=H2↑;放出气体,溶液变红;
(2)和电源的正极相连的电极Y极是阳极,该电极上氯离子失电子发生氧化反应,即2Cl--2e-=Cl2↑,氯气能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,可以用于氯气的检验,
故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近,试纸变蓝色;
Ⅱ、(1)接触水及空气,主要发生吸氧腐蚀,铁在负极放电生成亚铁离子,氧气在正极得电子生成氢氧根.电极反应式为
负极:2Fe-4e-=2Fe2+,正极:O2+2H2O+4e-=4OH-;
故答案为:吸氧;2Fe-4e-=2Fe2+;O2+2H2O+4e-=4OH-;
(2)保护船闸可以及时刷油漆,保护钢铁不与空气和水接触;或在船闸上镶嵌锌块并及时补充;或将直流电源的负极焊接到船闸上,并不间断供电.
故答案为:及时刷油漆,保护钢铁不与空气和水接触;或在船闸上镶嵌锌块并及时补充;或将直流电源的负极焊接到船闸上,并不间断供电.
解析
解:Ⅰ、(1)和电源的负极相连的电极X极是阴极,该电极上氢离子发生得电子的还原反应,即2H++2e-=H2↑,所以该电极附近氢氧根浓度增大,碱性增强,滴入几滴酚酞试液会变红,
故答案为:2H++2e-=H2↑;放出气体,溶液变红;
(2)和电源的正极相连的电极Y极是阳极,该电极上氯离子失电子发生氧化反应,即2Cl--2e-=Cl2↑,氯气能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,可以用于氯气的检验,
故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近,试纸变蓝色;
Ⅱ、(1)接触水及空气,主要发生吸氧腐蚀,铁在负极放电生成亚铁离子,氧气在正极得电子生成氢氧根.电极反应式为
负极:2Fe-4e-=2Fe2+,正极:O2+2H2O+4e-=4OH-;
故答案为:吸氧;2Fe-4e-=2Fe2+;O2+2H2O+4e-=4OH-;
(2)保护船闸可以及时刷油漆,保护钢铁不与空气和水接触;或在船闸上镶嵌锌块并及时补充;或将直流电源的负极焊接到船闸上,并不间断供电.
故答案为:及时刷油漆,保护钢铁不与空气和水接触;或在船闸上镶嵌锌块并及时补充;或将直流电源的负极焊接到船闸上,并不间断供电.
某研究小组模拟工业无隔膜电解法处理电镀含氰废水,进行以下有关实验.填写下列空白:
实验Ⅰ:制取次氯酸钠溶液.
用石墨做电极电解饱和氯化钠溶液制取次氯酸钠溶液,设计图1所示装置进行实验.
(1)电源中,a电极名称是______.
(2)反应时,生成次氯酸钠的离子方程式为______.
实验Ⅱ:测定含氰废水处理百分率.
利用所示装置(图2)进行实验.将CN-的浓度为0.200 0mol•L-1的含氰废水100mL与100mL NaClO溶液(过量)置于装置②锥形瓶中充分反应.打开分液漏斗活塞,滴入100mL稀H2SO4,关闭活塞.
已知装置②中发生的主要反应依次为:CN-+ClO-═CNO-+Cl-,2CNO-+2H++3ClO-═N2↑+2CO2↑+3Cl-+H2O
(3)①和⑥的作用是______.
(4)装置②中,生成需由装置③除去的物质的离子方程式为______.
(5)反应结束后,缓缓通入空气的目的是______.
(6)为计算该实验中含氰废水被处理的百分率,需要测定______的质量.
(7)上述实验完成后,为了回收装置③中的CCl4需要的操作是______.
(8)若要研究装置②中所加稀硫酸的最佳浓度,请设计利用该装置进行实验的记录表.
要求:①在进行理论判断后,将理论浓度作为第一组实验数据;②记录表要体现实验过程中的不变量、自变量、因变量;③可将提供的方框作为表的外边框使用.
正确答案
解:I.(1)a电极一侧有一根导气管,说明该电极产生氢气,a连接的电极为阴极,则a为原电池负极,故答案为:负极;
(2)氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,离子反应方程式为:Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O,
故答案为:Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O;
II.(3)根据装置①⑥中试剂的性质和装置位置知,其作用为防止空气中二氧化碳对实验结果造成干扰,所以其作用是排除空气中的二氧化碳对实验的干扰,
故答案为:排除空气中的二氧化碳对实验的干扰;
(4)根据已知装置②中发生的主要反应依次为CN-+ClO-═CNO-+Cl-、2CNO-+2H++3ClO-═N2↑+2CO2↑+3Cl-+H2O,可知溶液中有氯离子、氢离子和次氯酸根离子,酸性条件下,氯离子和次氯酸根离子反应生成氯气,产生的氯气用碘化钾吸收,所以发生的离子反应方程式为:ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O,
故答案为:ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O;
(5)反应后装置中残留二氧化碳,应继续通过将净化的空气,将装置内的残留的二氧化碳全部进入装置⑤,以减少实验误差,
故答案为:使装置中残留的二氧化碳全部进入装置⑤;
(6)通过测定碱石灰的质量的变化测得二氧化碳的质量,根据关系式计算含氰废水处理百分率,则需要测定装置⑤反应前后的质量,
故答案为:装置⑤反应前后质量或沉淀;
(7)四氯化碳不溶于水,可通过分液分离,然后蒸馏可得到,
故答案为:分液、蒸馏;
(8)研究装置②中所加稀硫酸的最佳浓度,应在硫酸体积和NaClO体积相同的条件下用不同浓度的硫酸进行对照实验,第1组硫酸的浓度可为0.100mol/L,然后改变硫酸的浓度,应该为第一组的倍数,
所以可以设计为:,
故答案为:.
解析
解:I.(1)a电极一侧有一根导气管,说明该电极产生氢气,a连接的电极为阴极,则a为原电池负极,故答案为:负极;
(2)氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,离子反应方程式为:Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O,
故答案为:Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O;
II.(3)根据装置①⑥中试剂的性质和装置位置知,其作用为防止空气中二氧化碳对实验结果造成干扰,所以其作用是排除空气中的二氧化碳对实验的干扰,
故答案为:排除空气中的二氧化碳对实验的干扰;
(4)根据已知装置②中发生的主要反应依次为CN-+ClO-═CNO-+Cl-、2CNO-+2H++3ClO-═N2↑+2CO2↑+3Cl-+H2O,可知溶液中有氯离子、氢离子和次氯酸根离子,酸性条件下,氯离子和次氯酸根离子反应生成氯气,产生的氯气用碘化钾吸收,所以发生的离子反应方程式为:ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O,
故答案为:ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O;
(5)反应后装置中残留二氧化碳,应继续通过将净化的空气,将装置内的残留的二氧化碳全部进入装置⑤,以减少实验误差,
故答案为:使装置中残留的二氧化碳全部进入装置⑤;
(6)通过测定碱石灰的质量的变化测得二氧化碳的质量,根据关系式计算含氰废水处理百分率,则需要测定装置⑤反应前后的质量,
故答案为:装置⑤反应前后质量或沉淀;
(7)四氯化碳不溶于水,可通过分液分离,然后蒸馏可得到,
故答案为:分液、蒸馏;
(8)研究装置②中所加稀硫酸的最佳浓度,应在硫酸体积和NaClO体积相同的条件下用不同浓度的硫酸进行对照实验,第1组硫酸的浓度可为0.100mol/L,然后改变硫酸的浓度,应该为第一组的倍数,
所以可以设计为:,
故答案为:.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A.产生的氢气速率突然减小,说明已经无法构成原电池,锌镀层完全反应,故A正确;
B.未燃过的火柴头,将其浸于水中,氯元素的存在形式为氯酸根离子,故B错误;
C.亚铁离子加热过程中易被氧化,所以得不到硫酸亚铁铵晶体,故C错误;
D.受酸腐蚀应涂碳酸氢钠,而不是酸,故D错误;
故选A.
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